DE102017220479B3

DE102017220479B3 - Greifvorrichtung

Info

Publication number: DE102017220479B3
Application number: DE102017220479.6A
Authority: DE
Inventors: Alexander Müller; Alexander Gugel; Bernd Lorenz
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2037-11-17

Abstract

Es wird eine Greifvorrichtung vorgeschlagen, die eine Basiseinheit (2) und zwei diesbezüglich unter Ausführung von Arbeitsbewegungen (8a, 8b) hin und her bewegbare Greifeinheiten (3, 4) aufweist. Eine schließende Arbeitsbewegung (8a) der Greifeinheiten (3, 4) ist durch eine Kontraktions-Antriebseinrichtung (14) hervorrufbar, die für jede Greifeinheit (3, 4) eine eigene, einerseits an der betreffenden Greifeinheit (3, 4) und andererseits an der Basiseinheit (2) angreifende fluidbetätigte Kontraktionseinheit (16, 17) aufweist. Zur Erzeugung einer öffnenden Arbeitsbewegung ist eine Druckfedereinrichtung (13) vorhanden, die mit den beiden Greifeinheiten (3, 4) zusammenwirkt und die ihre Antriebswirkung bei Deaktivierung der fluidbetätigten Kontraktionseinheiten (16, 17) entfaltet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung, mit einer Basiseinheit und mit zwei unter jeweiliger Ausführung von Arbeitsbewegungen in der Achsrichtung einer Hauptachse relativ zueinander und relativ zu der Basiseinheit linear bewegbaren Greifeinheiten, wobei die beiden Greifeinheiten durch eine Kontraktions-Antriebseinrichtung der Greifvorrichtung zu einer schließenden Arbeitsbewegung und durch eine Federeinrichtung zu einer diesbezüglich entgegengesetzten öffnenden Arbeitsbewegung antreibbar sind, um ein externes Objekt wahlweise zu ergreifen oder loszulassen, wobei die Kontraktions-Antriebseinrichtung mindestens eine fluidbetätigte Kontraktionseinheit umfasst, die einen bei Fluidbeaufschlagung seines Innenraumes unter radialer Aufweitung axial kontrahierenden flexiblen Kontraktionsschlauch enthält.
Eine derartige Greifvorrichtung ist in dem Fachbuch „Der Fluidic Muscle in der Anwendung“, Hesse, Festo AG & Co. KG, 2003, Seite 53, im Zusammenhang mit einem Langhubgreifer beschrieben und umfasst dort einen um zwei Umlenkrollen herumgeschlungenen Zahnriemen, der zwei Trume aufweist, an denen jeweils eine von zwei Greifeinheiten angebracht ist. Zwischen einer die Umlenkrollen tragenden Basiseinheit und einer der beiden Greifeinheiten ist eine als „Fluidic Muscle“ bezeichnete fluidbetätigte Kontraktionseinheit eingeschaltet, die bei Fluidbeaufschlagung eine Zugkraft entwickelt und eine aufeinander zu gerichtete schließende Arbeitsbewegung der beiden Greifeinheiten hervorrufen kann. Eine zwischen die andere Greifeinheit und die Basiseinheit eingeschaltete Zugfedereinrichtung ist in der Lage, die Greifeinheiten zu einer öffnenden Arbeitsbewegung anzutreiben, bei der sie sich voneinander entfernen, wenn die fluidbetätigte Kontraktionseinheit deaktiviert wird. Somit kann durch eine entsprechende Ansteuerung der fluidbetätigten Kontraktionseinheit ein externes Objekt wahlweise ergriffen oder losgelassen werden. Jede Greifeinheit umfasst einen an dem Zahnriemen angeordneten Greifbackenträger und eine auswechselbar an dem Greifbackenträger angebrachte, an die jeweilige Greifaufgabe angepasste Greifbacke.
Aus der US 2014 / 0 156 066 A1 ist eine Greifvorrichtung bekannt, die zwei Greiffinger aufweist, die mittels eines elektrischen Antriebes hin und her bewegbar sind, um einen Gegenstand zu ergreifen. Die Greiffinger sind jeweils über einen Kraftsensor an dem elektrischen Antrieb befestigt, sodass eine Greifkraft ermittelbar ist, um den Gegenstand exakt greifen zu können.
Die DE 10 2011 006 679 A1 beschreibt eine Handhabungsvorrichtung, die als Schnittstelle zwischen einem Manipulator und einem Werkzeug eingegliedert wird, um einen schonenden Erstkontakt des Werkzeuges mit einem zu bearbeitenden Werkstück zu ermöglichen. Hierzu ist zwischen einer Werkzeughalterung und einer Manipulator-Schnittstelle ein Luftmuskel angeordnet, dem eine Druckfeder parallelgeschaltet ist. Durch den Luftmuskel wird die Werkzeughalterung entgegen der Federkraft mit einer sehr kleinen Minimalkraft an einen Festanschlag angedrückt, sodass ein minimaler Abstand zwischen der Manipulator-Schnittstelle und der Werkzeug-Halterung vorgegeben ist. Gelangt ein an der Werkzeug-Halterung angebrachtes Werkzeug in Kontakt mit einem Werkstück, erfolgt dies sehr sanft, weil die Werkzeughalterung aufgrund der nur geringen Vorspannung leicht nachgeben kann.
Aus der WO 00/61952 A1 ist eine von der Anmelderin unter der Bezeichnung „Pneumatischer Muskel“ oder „Fluidic Muscle“ vertriebene Kontraktionseinheit bekannt, die einen sich zwischen zwei Kopfstücken erstreckenden flexiblen Kontraktionsschlauch aufweist, der sich aus einem gummielastischen Schlauchkörper und einer in diesen Schlauchkörper integrierten biegeflexiblen und zugleich zugfesten Strangstruktur zusammensetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und kompakt aufgebaute, kostengünstig herstellbare Greifvorrichtung zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kontraktions-Antriebseinrichtung zum Hervorrufen der schließenden Arbeitsbewegung für jede Greifeinheit mindestens eine eigene, einerseits an der betreffenden Greifeinheit und andererseits an der Basiseinheit angreifende fluidbetätigte Kontraktionseinheit aufweist, wobei die Federeinrichtung eine mit beiden Greifeinheiten zusammenwirkende, bei Deaktivierung der fluidbetätigten Kontraktionseinheiten die öffnende Arbeitsbewegung jeder Greifeinheit hervorrufende Druckfedereinrichtung ist.
Die erfindungsgemäße Greifvorrichtung hat zwei relativ zueinander linear hin und her bewegbare Greifeinheiten, die alternativ zu einer schließenden oder zu einer öffnenden Arbeitsbewegung antreibbar sind, um ein beispielsweise zu Zwecken einer Umpositionierung festzuhaltendes externes Objekt wahlweise zeitweilig zu ergreifen oder loszulassen. Für die schließenden Arbeitsbewegungen ist eine Kontraktions-Antriebseinrichtung zuständig, die pro Greifeinheit über mindestens eine eigene fluidbetätigte Kontraktionseinheit verfügt, die einerseits an der betreffenden Greifvorrichtung und andererseits an einer die Greifeinheiten tragenden Basiseinheit angreift. Durch Aktivierung der fluidbetätigten Kontraktionseinheiten, was mittels einer internen Fluidbeaufschlagung realisiert wird, wird in jede Greifeinheit eine individuelle Zugkraft eingeleitet, die die zugehörige schließende Arbeitsbewegung erzeugt. Dabei lassen sich trotz kompakter Abmessungen ein gutes Ansprechverhalten und sehr hohe Greifkräfte erzielen. Die öffnenden Arbeitsbewegungen der Greifeinheiten werden bei Deaktivierung der fluidbetätigten Kontraktionseinheiten durch eine Federeinrichtung hervorgerufen. Selbige ist als Druckfedereinrichtung ausgebildet, die mit beiden Greifeinheiten zusammenwirkt. Zwar wird in der Regel allein schon die Deaktivierung der fluidbetätigten Kontraktionseinheiten aufgrund der Flexibilität der Kontraktionsschläuche einen Öffnungsvorgang der Greifeinheiten bewirken. Die vorhandene Druckfedereinrichtung hat jedoch den Vorteil, dass die Greifeinheiten mit hoher Zuverlässigkeit und auch mit einer hohen Geschwindigkeit in die geöffnete Ausgangsstellung zurückbewegt werden, wenn die Kontraktionseinheiten deaktiviert werden. Die Greifvorrichtung eignet sich daher gut für Anwendungen, in denen Greifaufgaben mit hohen Taktzeiten abzuwickeln sind, beispielsweise in der Fertigungs- und Montagetechnik.
Bei den fluidbetätigten Kontraktionseinheiten handelt es sich insbesondere um pneumatische Kontraktionseinheiten, die mit Druckluft als fluidisches Druckmedium betrieben werden. Ihr bevorzugter Aufbau entspricht demjenigen aus der eingangs schon erwähnten WO 00/61952 A1 . Durch die Kontraktionseinheiten können schnelle Arbeitsbewegungen mit hoher Kraft ausgeführt werden. Die Greifvorrichtung kann zudem mit geringem Gewicht umgesetzt werden, da die Kontraktionseinheiten von Hause aus relativ leicht sind und die vorteilhafte Möglichkeit besteht, zumindest den überwiegenden Teil der Komponenten der Greifvorrichtung aus Kunststoffmaterial herzustellen. Das geringe Gewicht der Greifvorrichtung begünstigt den Einsatz im Zusammenhang mit einer Handhabungsvorrichtung, beispielsweise einem Roboter, an dem sie als Endeffektor fixierbar oder fixiert ist. Das geringe Gewicht erlaubt eine präzise Bewegung mit hoher Beschleunigung und starker Abbremsung.
Jede Greifeinheit umfasst zweckmäßigerweise einen Greifbackenträger, der für ständigen Verbleib an der Basiseinheit ausgelegt ist. Ferner umfasst jede Greifeinheit zweckmäßigerweise eine Greifbacke, die lösbar am zugeordneten Greifbackenträger fixierbar oder fixiert ist. Der Aufbau der Greifbacke orientiert sich an der zu bewältigenden Greifaufgabe. Zweckmäßigerweise ist die Greifvorrichtung mit mehreren unterschiedlichen Typen von Greifbacken ausgestattet, die wahlweise an den Greifbackenträgern montierbar sind.
Die Greifvorrichtung ist zweckmäßigerweise funktionell nach Art eines sogenannten Parallelgreifers ausgebildet. Die Greifeinheiten sind insbesondere so angeordnet, dass sich zu ihnen gehörende Greifbacken in der Achsrichtung der Hauptachse gegenüberliegen, wobei sie sich bei der schließenden Arbeitsbewegung aneinander annähern und bei der öffnenden Arbeitsbewegung voneinander entfernen. Die Kontraktions-Antriebseinrichtung ist insbesondere so ausgebildet, dass die mit den beiden Greifeinheiten zusammenwirkenden fluidbetätigten Kontraktionseinheiten gleichzeitig betätigbar sind, sodass sie sich gleichzeitig jeweils relativ zueinander und relativ zu der Basiseinheit bewegen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die beiden Greifeinheiten sind durch die Druckfedereinrichtung zweckmäßigerweise ständig in der Achsrichtung der Hauptachse voneinander weggerichtet drückend beaufschlagt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Druckfedereinrichtung ohne Mitwirkung der Basiseinheit unmittelbar zwischen den beiden Greifeinheiten wirksam. Die Druckfedereinrichtung drückt also einerseits auf die eine Greifeinheit und andererseits auf die andere Greifeinheit. Hierbei kann die Druckfedereinrichtung nur eine oder mehrere funktionell parallelgeschaltete Druckfedereinheiten aufweisen. Bei Aktivierung der Kontraktions-Antriebseinrichtung wird die Druckfedereinrichtung zwischen den beiden Greifeinheiten komprimiert.
Eine ebenfalls vorteilhafte alternative Anordnung sieht vor, dass die Druckfedereinrichtung für jede Greifeinheit mindestens eine eigene Druckfedereinheit aufweist, die zwischen der betreffenden Greifeinheit und der Basiseinheit wirksam ist. Die beiden Greifeinheiten sind dann durch die Druckfedereinrichtung unabhängig voneinander drückend im Öffnungssinne beaufschlagt.
Prinzipiell können jeder Greifeinheit mehrere fluidbetätigte Kontraktionseinheiten zugeordnet sein. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn jeder Greifeinheit nur eine einzige fluidbetätigte Kontraktionseinheit zugeordnet ist.
Alle fluidbetätigten Kontraktionseinheiten sind vorzugsweise parallel zu der Hauptachse ausgerichtet, in deren Achsrichtung die Arbeitsbewegungen orientiert sind. Die Kontraktionseinheiten sind somit auch untereinander parallel ausgerichtet. Sie sind insbesondere so angeordnet, dass ihre Längsachsen zusammen mit der Hauptachse in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Die Greifvorrichtung verfügt in der Achsrichtung der Hauptachse über besonders kurze Abmessungen, wenn die fluidbetätigten Kontraktionseinheiten sich in der Achsrichtung der Hauptachse axial überlappend angeordnet sind. Dabei liegen die Kontraktionseinheiten zweckmäßigerweise auf gleicher axialer Höhe längsseits nebeneinander.
Jede fluidbetätigte Kontraktionseinheit hat zwei einander entgegengesetzte Endabschnitte, die zur besseren Unterscheidung als Greifeinheit-Endabschnitt und als Basiseinheit-Endabschnitt bezeichnet seien. Jede Kontraktionseinheit ist mit dem Greifeinheit-Endabschnitt an der Greifeinheit und mit dem Basiseinheit-Endabschnitt an der Basiseinheit fixiert. Dabei sind die beiden Kontraktionseinheiten derart einander entgegengesetzt ausgerichtet, dass der Greifeinheit-Endabschnitt der jeweils einen Kontraktionseinheit in die gleiche Richtung weist wie der Basiseinheit-Endabschnitt der jeweils anderen Kontraktionseinheit.
Vorzugsweise ist die Basiseinheit mit einem starren Grundkörper ausgestattet, der als Basiseinheit-Grundkörper bezeichnet sei und an dem die beiden Greifeinheiten jeweils über eine Linearführungseinrichtung und bevorzugt unabhängig voneinander in der Achsrichtung der Hauptachse linear verschiebbar gelagert sind. Die Linearführungseinrichtung kann eine Gleitführungseinrichtung oder eine Wälzführungseinrichtung sein. Eine Gleitführungseinrichtung ist besonders kostengünstig und dennoch präzise. Eine Wälzführungseinrichtung kombiniert eine hohe Präzision mit einer hohen Belastbarkeit und geringer Reibung, sodass ein energetisch besonders effizienter Betrieb möglich ist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung verfügen die Greifeinheiten jeweils über zwei in den Basiseinheit-Grundkörper eintauchende Führungsstangen, die an der Basiseinheit linear verschiebbar gelagert sind. Die Doppelanordnung der Führungsstangen gewährleistet die Aufnahme auch hoher Momentenbelastungen. Die Druckfedereinrichtung ist zweckmäßigerweise zwischen mindestens eine der einen Greifeinheit und mindestens eine der anderen Greifeinheit zugeordnete Führungsstange eingegliedert. Die Druckfedereinrichtung hat zweckmäßigerweise zwei Druckfedereinheiten, die jeweils zwischen zwei miteinander fluchtende Führungsstangen der beiden Greifeinheiten eingegliedert sind.
Bei einer bevorzugten alternativen Ausführungsform sind die Greifeinheiten jeweils über einen Führungsschlitten der Linearführungseinrichtung in einem längsseits offenen Führungskanal des Basiseinheit-Grundkörpers linear verschiebbar geführt. Der Führungskanal ist beispielsweise schlitzartig in dem Basiseinheit-Grundkörper ausgebildet.
Zu Gunsten eines geringen Gewichts der Greifvorrichtung sind zweckmäßigerweise zumindest die Basiseinheit, die beiden Greifeinheiten und die zur Führung der Greifeinheiten bezüglich der Basiseinheit dienenden Linearführungseinrichtungen aus Kunststoffmaterial hergestellt. Soweit die fluidbetätigten Kontraktionseinheiten über zur Anbindung an der Basiseinheit und an einer Greifeinheit dienende Kopfstücke verfügen, zwischen denen sich der Kontraktionsschlauch erstreckt, ist es vorteilhaft, wenn auch diese Kopfstücke gewichtssparend aus Kunststoffmaterial hergestellt sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeder Linearführungseinrichtung eine Reinigungseinrichtung zugeordnet, durch die bei der Deaktivierung der fluidbetätigten Kontraktionseinheiten aus mindestens einer fluidbetätigten Kontraktionseinheit ausströmendes Druckmedium als Reinigungsmedium zu der Linearführungseinrichtung geleitet wird. Diese Ausgestaltung empfiehlt sich insbesondere im Zusammenhang mit Druckluft als zur Betätigung der Kontraktionseinheiten verwendetem Druckmedium. Bei der Deaktivierung der Kontraktionseinheiten wird die aus den Kontraktionseinheiten ausströmende Druckluft als Reinigungsmedium auf die Linearführungseinrichtungen geblasen, sodass Verunreinigungen entfernt werden, was einen verschleißarmen Betrieb gewährleistet.
Mit zumindest einem Großteil ihrer Länge sind die fluidbetätigten Kontraktionseinheiten zweckmäßigerweise in dem Basiseinheit-Grundkörper aufgenommen.
Jede fluidbetätigte Kontraktionseinheit ragt zweckmäßigerweise maximal mit demjenigen axialen Endabschnitt aus dem Basiseinheit-Grundkörper heraus, der an einer Greifeinheit befestigt ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die fluidbetätigten Kontraktionseinheiten unabhängig von ihrem Betriebszustand über ihre gesamte Länge im Innern des Basiseinheit-Grundkörpers aufgenommen.
Bevorzugt erstrecken sich die fluidbetätigten Kontraktionseinheiten jeweils in einem eigenen, den Basiseinheit-Grundkörper in der Achsrichtung der Hauptachse durchsetzenden Aufnahmekanal.
Über eine besonders hohe Betriebspräzision verfügt die Greifvorrichtung, wenn die beiden Greifeinheiten durch eine die Arbeitsbewegungen synchronisierende Synchronisationseinrichtung mechanisch miteinander gekoppelt sind. Dies bedeutet insbesondere, dass die beiderseitigen Arbeitsbewegungen stets gleichförmig ablaufen, selbst wenn beispielsweise die beiden Kontraktionseinheiten unterschiedlich hohe Betätigungskräfte entwickeln. Mit Hilfe der Synchronisationseinrichtung kann insbesondere auch gewährleistet werden, dass ein zwischen den beiden Greifeinheiten definierter Greifraum bei Ausführung der Arbeitsbewegungen lediglich verkleinert oder vergrößert wird, seine Relativposition bezüglich der Basiseinheit jedoch konstant beibehält. Dies begünstigt ein zentriertes Aufnehmen und Absetzen zu ergreifender Objekte, ohne dass es einer Nachjustierung der Betriebsposition der Greifvorrichtung als solches bedürfte.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Synchronisationseinrichtung sieht mindestens eine Synchronisationshülse vor, die an der Basiseinheit axial unbeweglich und zugleich um eine zur Hauptachse parallele Hülsen-Längsachse begrenzt drehbeweglich gelagert ist. Des Weiteren gehören zu der Synchronisationseinrichtung zwei Synchronisationsstangen, die jeweils mit einer der Greifeinheiten bewegungsgekoppelt sind und die von einander entgegengesetzten axialen Seiten her axial verschieblich in die Synchronisationshülse eintauchen, wobei letztere bezüglich den Synchronisationsstangen ebenfalls drehbeweglich ist. Jede Synchronisationsstange verfügt über mindestens einen radial abstehenden Kopplungsvorsprung, der in eine Kopplungskulisse der Synchronisationshülse eingreift, die über eine schraubenwendelförmige Längserstreckung verfügt und sich ein Stückweit wendelförmig um die Längsachse der Synchronisationshülse herum erstreckt. Eine durch eine Kontraktionseinheit oder die Druckfedereinrichtung hervorgerufene Arbeitsbewegung einer Greifeinheit führt beispielsweise dazu, dass der Kopplungsvorsprung der an der betreffenden Greifeinheit angeordneten Synchronisationsstange eine Kraft auf die Flanke der Kopplungskulisse ausübt, was aufgrund des Schrägverlaufes der Kopplungskulisse ein auf die Synchronisationshülse wirkendes Drehmoment hervorruft, sodass sich die Synchronisationshülse verdreht und über die andere Paarung von Kopplungskulisse und Kopplungsvorsprung eine axiale Stellkraft auf die andere Greifeinheit ausübt. Somit werden die beiden Greifeinheiten stets mit gleichem Hub und gegensinnig relativ zu der Basiseinheit bewegt.
Den gleichen Effekt hat eine Synchronisationseinrichtung alternativen Aufbaus, die über eine an der Basiseinheit um eine zur Hauptachse rechtwinkelige Drehachse verdrehbar gelagerte Synchronisationslasche verfügt und bei der vorgesehen ist, dass die beiden Greifeinheiten an sich bezüglich der Drehachse der Synchronisationslasche diametral gegenüberliegenden Stellen über je ein Kopplungsgelenk an der Synchronisationslasche anlenkt sind. Eine von einer Greifeinheit ausgeführte Arbeitsbewegung ruft hier ein Verdrehen der Synchronisationslasche bezüglich der Basiseinheit hervor, wodurch die jeweils andere Greifeinheit in der entgegengesetzten Richtung mitgenommen wird.
Sind an die Genauigkeit eines Greifvorganges keine besonders hohen Anforderungen gestellt oder auch nur zur Einsparung von Kosten und/oder Gewicht, kann die Greifvorrichtung gänzlich ohne eine Synchronisationseinrichtung realisiert sein. Bei einer solchen Ausgestaltung können sich die beiden Greifeinheiten völlig unabhängig voneinander relativ zu der Basiseinheit bewegen, was reibungsbedingt dazu führen kann, dass die Arbeitsbewegungen nicht gleichförmig stattfinden. Eine synchronisationseinrichtungslose Greifvorrichtung zeichnet sich durch ein besonders geringes Gewicht aus, was die Handhabung bei einer Nutzung als zu bewegender Endeffektor einer Handhabungsvorrichtung begünstigt.
Bevorzugt weist jede fluidbetätigte Kontraktionseinheit außer dem Kontraktionsschlauch auch noch zwei axial beabstandet zueinander angeordnete Kopfstücke auf, zwischen denen sich der Kontraktionsschlauch erstreckt und an denen der Kontraktionsschlauch mit seinen einander entgegengesetzten Endbereichen kraftübertragend fixiert ist. Der Kontraktionsschlauch besteht aus einem gummielastischen Schlauchkörper und einer zu dem Schlauchkörper koaxialen Strangstruktur, wobei sich Letztere aus einer Vielzahl von biegeflexiblen und zugleich axial zugfesten Fasersträngen zusammensetzt, die insbesondere eine Überkreuzkonfiguration aufweisen. Die Strangstruktur ist in das Material des Schlauchkörpers bevorzugt eingebettet und von außen her insbesondere nicht sichtbar. Gemeinsam mit den beiden Kopfstücken begrenzt der Kontraktionsschlauch einen Antriebsraum, der zur Aktivierung der fluidbetätigten Kontraktionseinheit mit einem fluidischen Druckmedium beaufschlagbar ist und der zur Deaktivierung der fluidbetätigten Kontraktionseinheit druckmäßig entlastbar beziehungsweise entlüftbar ist. Jede Kontraktionseinheit ist an ihren beiden Kopfstücken mit je einer Befestigungsschnittstelle ausgestattet, über die sie einerseits mit der Basiseinheit und andererseits mit einer Greifeinheit zugkraftübertragend verbunden ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 eine bevorzugte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung in einer isometrischen Darstellung und im Zusammenhang mit einem zu ergreifenden externen Objekt,
2 die Anordnung aus 2 in einer Seitenansicht mit Blickrichtung gemäß Pfeil II aus 2,
3 eine Draufsicht der Greifvorrichtung aus 1 und 2 mit Blickrichtung gemäß Pfeil III aus 1 und 2,
4 die gleiche Draufsicht wie in 3, wobei allerdings die Basiseinheit ausgeblendet und nur strichpunktiert angedeutet ist, wobei außerdem ein Ausschnitt eines Kontraktionsschlauches vergrößert angedeutet ist,
5 eine der 2 entsprechende Seitenansicht der Greifvorrichtung ohne Darstellung von Greifbacken der Greifeinheiten, wobei auch hier die Basiseinheit ausgeblendet und nur strichpunktiert angedeutet ist,
6 einen Längsschnitt durch die Greifvorrichtung der 1 bis 5 gemäß Schnittlinie VI-VI aus 2,
7 einen Längsschnitt der Greifvorrichtung aus 1 bis 6 gemäß Schnittlinie VII-VII aus 3 und 4,
8 einen Längsschnitt der Greifvorrichtung aus 1 bis 7 gemäß Schnittlinie VIII-VIII aus 3 und 4,
9 einen Querschnitt der Greifvorrichtung aus 1 bis 8 gemäß Schnittlinie IX-IX aus 3,
10 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung in einer isometrischen Darstellung,
11 einen Längsschnitt der Greifvorrichtung aus 10 gemäß Schnittlinie XI-XI aus 10, 12 und 14,
12 einen Längsschnitt der Greifvorrichtung aus 10 und 11 gemäß Schnittlinie XII-XII aus 11,
13 die Greifvorrichtung aus 10 bis 12 in einem der 12 entsprechenden Längsschnitt, wobei die beiden Greifeinheiten in einer anderen Relativposition als in 12 gezeigt sind, und
14 einen Längsschnitt der Greifvorrichtung aus 10 bis 13 gemäß Schnittlinie XIV-XIV aus 13.

Soweit im Einzelfall keine anderslautenden Angaben gemacht werden, bezieht sich die nachfolgende Beschreibung auf sämtliche Ausführungsbeispiele.
Die insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Greifvorrichtung verfügt über eine starre Basiseinheit 2 und über zwei Greifeinheiten 3, 4, die im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als erste Greifeinheit 3 und zweite Greifeinheit 4 bezeichnet werden.
Jede Greifeinheit 3, 4 hat einen Greifabschnitt 5, der ausgebildet ist, um an einem nur in den 1 und 2 exemplarisch dargestellten zu ergreifenden Objekt 9 zur Anlage gebracht werden zu können. Diese Greifeinheiten 3, 4 sind in der Zeichnung nur im Zusammenhang mit den 1, 2 und 11 illustriert. Jeder Greifabschnitt 5 ist zweckmäßigerweise Bestandteil einer Greifbacke 6b, die auswechselbar an einem Greifbackenträger 6a einer jeweiligen Greifeinheit 3, 4 anbringbar oder angebracht ist. Jede Greifeinheit 3, 4 kann auch einteilig ausgeführt sein.
Die Greifvorrichtung 1 hat eine lineare Hauptachse 7. Jede Greifeinheit 3, 4 ist über mindestens eine Linearführungseinrichtung 12 derart linear verschiebbar an der Basiseinheit 2 gelagert, dass sie diesbezüglich eine durch einen Doppelpfeil angedeutete, hin und her gehende Linearbewegung 8 in der Achsrichtung der Hauptachse 7 ausführen kann. Die Greifeinheiten 3, 4 können ihre Linearbewegungen 8 auch relativ zueinander ausführen.
Die Greifvorrichtung 1 umfasst eine Kontraktions-Antriebseinrichtung 14, durch die die beiden Greifeinheiten 3, 4 jeweils zu einer schließenden Arbeitsbewegung 8a der Linearbewegung 8 antreibbar sind. Die Greifvorrichtung 1 hat außerdem eine Druckfedereinrichtung 13, durch die die Greifeinheiten 3, 4 jeweils zu einer öffnenden Arbeitsbewegung 8b der Linearbewegung 8 antreibbar sind.
Die beiden Greifeinheiten 3, 4 und somit auch deren Greifabschnitte 5 liegen sich in der Achsrichtung der Hauptachse 7 mit Abstand gegenüber. Bei der schließenden Arbeitsbewegung 8a nähern sich die beiden Greifeinheiten 3, 4 einander an, während sie sich bei der öffnenden Arbeitsbewegung 8b in der entgegengesetzten Richtung voneinander weg bewegen. Dadurch kann ein zwischen den beiden Greifabschnitten 5 befindlicher Greifraum 15 zum wahlweisen Ergreifen oder Loslassen des externen Objekts 9 in seiner in der Achsrichtung der Hauptachse 7 gemessenen Ausdehnung verkleinert oder vergrößert werden.
Die Kontraktions-Antriebseinrichtung 14 weist für jede Greifeinheit 3, 4 mindestens eine dieser Greifeinheit 3, 4 individuell zugeordnete fluidbetätigte Kontraktionseinheit 16, 17 auf. Exemplarisch und bevorzugt ist jeder Greifeinheit 3, 4 jeweils eine von zwei fluidbetätigten Kontraktionseinheiten 16, 17 zugeordnet, wobei im Folgenden zur besseren Unterscheidung die der ersten Greifeinheit 3 zugeordnete Kontraktionseinheit 16 auch als erste Kontraktionseinheit 16 und die der zweiten Greifeinheit 4 zugeordnete Kontraktionseinheit 17 auch als zweite Kontraktionseinheit 17 bezeichnet sei.
Jede Kontraktionseinheit 16, 17 hat eine lineare Längserstreckung mit einer Längsachse 18. Sämtliche Kontraktionseinheiten 16, 17 sind parallel zu der Hauptachse 7 ausgerichtet, wobei ihre Längsachsen 18 und die Hauptachse 7 zweckmäßigerweise in einer gemeinsamen Ebene liegen, die im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als Hauptebene 22 bezeichnet sei. Diese Hauptebene 22 verläuft in den 6 und 14 parallel zur Zeichenebene.
Jede der im Folgenden zur Vereinfachung auch nur noch als Kontraktionseinheit bezeichneten fluidbetätigten Kontraktionseinheiten 16, 17 hat zwei einander entgegengesetzte axiale Endabschnitte, die zur besseren Unterscheidung im einen Fall als Greifeinheit-Endabschnitt 23 und im anderen Fall als Basiseinheit-Endabschnitt 24 bezeichnet seien. Mit ihrem Greifeinheit-Endabschnitt 23 sind die Kontraktionseinheiten 16, 17 an der durch sie jeweils zu der schließenden Arbeitsbewegung 8a anzutreibenden Greifeinheit 3, 4 befestigt, mit dem Basiseinheit-Endabschnitt 24 sind sie jeweils an der Basiseinheit 2 befestigt. Die Befestigung ist dergestalt, dass eine Zugkraft zwischen den aneinander befestigten Komponenten übertragbar ist.
Jede Kontraktionseinheit 16, 17 weist an dem Greifeinheit-Endabschnitt 23 und an dem Basiseinheit-Endabschnitt 24 ein Kopfstück 25 auf, das mit mechanischen Schnittstellenmitteln versehen ist, die zur Fixierung an der zugeordneten Greifeinheit 3, 4 beziehungsweise an der Basiseinheit 2 dienen. Jede Kontraktionseinheit hat außerdem einen sich axial zwischen den beiden Kopfstücken 25 erstreckenden und peripher einen Innenraum begrenzenden Kontraktionsschlauch 26, der fluiddicht und in einer Zugkräfte übertragenden Weise am jeweiligen Kopfstück 25 befestigt ist. Bei jeder Kontraktionseinheit 16, 17 begrenzen die beiden Kopfstücke 25 zusammen mit dem Kontraktionsschlauch 26 einen mit einem fluidischen Druckmedium beaufschlagbaren Antriebsraum 27.
Mindestens eines der Kopfstücke 25 jeder Kontraktionseinheit 16, 17 ist von einem Antriebskanal 28 durchsetzt, der einerseits in den Antriebsraum 27 einmündet und andererseits zu einer von außen her zugänglichen Fluidleitungs-Anschlusseinheit 32 des betreffenden Kopfstückes 25 führt, an die eine zu einer nur in 12 und auch dort nur zum Teil abgebildeten Steuerventileinrichtung 34 führende Fluidleitung 33 anschließbar ist. Mit Hilfe der Steuerventileinrichtung 34 kann jeder Antriebsraum 27 wahlweise zur Aktivierung mit Druckmedium beaufschlagt oder zur Deaktivierung druckmäßig entlastet werden.
Jede Kontraktionseinheit 16, 17 hat aufgrund ihres Aufbaus die Eigenart, sich bei einer Fluidbeaufschlagung ihres Antriebsraumes 27 axial zu verkürzen. Dabei werden die beiden Kopfstücke 25 beziehungsweise die diesen Kopfstücken 25 zugeordneten Endabschnitte 23, 24 unter Verringerung ihres gegenseitigen axialen Abstandes zueinander gezogen. Dementsprechend werden auch die Basiseinheit 2 und die zugeordnete Greifeinheit 3 oder 4 zueinander hin gezogen.
Die bei Innendruckbeaufschlagung stattfindende Längenkontraktion resultiert aus dem Aufbau des Kontraktionsschlauches 26, der über einen aus einem gummielastischen Material bestehenden Schlauchkörper 35 verfügt, der unter Abdichtung an den beiden Kopfstücken 25 befestigt ist. Eine Fluidbeaufschlagung des Antriebsraums 27 ruft unter elastischer Verformung eine radiale Aufweitung des Schlauchkörpers 35 hervor, die mit einer axialen Verkürzung einhergeht. Dieses Verhalten wird bevorzugt dadurch unterstützt, dass der Kontraktionsschlauch 26 außer dem Schlauchkörper 35 auch noch eine in der Zeichnung in 4 schematisch angedeutete Strangstruktur 36 aufweist, die koaxial zu dem Schlauchkörper 35 angeordnet und bevorzugt zumindest teilweise und insbesondere zur Gänze in das gummielastische Material des Schlauchkörpers 35 eingebettet ist. Die Strangstruktur 36 ist an den beiden Kopfstücken 25 befestigt.
Zweckmäßigerweise besteht die Strangstruktur 36 aus einer Vielzahl von biegeflexiblen und zugleich hoch zugfesten Fasersträngen 36a, die in einer Überkreuzkonfiguration angeordnet sind, so wie dies beispielsweise aus der eingangs schon zitierten WO 00/61952 A1 hervorgeht. Durch die Strangstruktur 36 können bei der axialen Aufweitung des Kontraktionsschlauchs 26 besonders hohe Zugkräfte auf die beiden Kopfstücke 25 und somit zwischen der Basiseinheit 2 und der zugeordneten Greifeinheit 3, 4 übertragen werden.
Eine bei der Deaktivierung erfolgende Druckentlastung des Antriebsraumes 27 erlaubt es dem Kontraktionsschlauch 26, sich wieder in seine zylindrische Ursprungsgestalt zurückzuverformen, sodass die Kontraktionseinheit 16, 17 wieder die ursprüngliche Ausgangslänge einnimmt. Dieser Vorgang wird durch die Druckfedereinrichtung 13 aktiv unterstützt.
Beide Greifeinheiten 3, 4 sind durch die Druckfedereinrichtung 13 ständig in der Achsrichtung der Hauptachse 7 voneinander weggerichtet drückend in eine offene Arbeitsstellung beaufschlagt. Abgesehen von der 13, aus der eine geschlossene Arbeitsstellung ersichtlich ist, illustrieren sämtliche Figuren der Zeichnung diese offene Arbeitsstellung. Bei ihr handelt es sich gleichzeitig um die Grundstellung der Greifeinheiten 3, 4, die bei deaktivierter Kontraktions-Antriebseinrichtung 14 vorliegt.
Werden die beiden Kontraktionseinheiten 16, 17 durch entsprechende Betätigung der Steuerventileinrichtung 34 aktiviert, bewegen sich die beiden Greifeinheiten 3 in Richtung einer geschlossenen Arbeitsstellung aufeinander zu. Der Abstand der beiden Greifeinheiten 3, 4 in der geschlossenen Arbeitsstellung hängt von den Abmessungen des in dem Greifraum 15 positionierten Objektes 9 ab. In der geschlossenen Arbeitsstellung sind die beiden Greifeinheiten 3, 4 von einander entgegengesetzten Seiten her mit dem in den Greifraum 15 hineinragenden Objekt 9 verspannt, sodass selbiges festgehalten ist.
Bevorzugt umfasst die Basiseinheit 2 einen starren Basiseinheit-Grundkörper 37. Dieser ist bevorzugt plattenförmig oder blockförmig ausgebildet. Er besteht beispielsweise aus Metall, insbesondere Leichtmetall, oder zur besonderen Gewichtseinsparung insbesondere aus Kunststoffmaterial.
Die Hauptachse 7 ist zweckmäßigerweise zugleich die Längsachse des Basiseinheit-Grundkörpers 37.
Bevorzugt ist der Basiseinheit-Grundkörper 37 in der Achsrichtung der Hauptachse 7 von zwei Aufnahmekanälen 38 durchzogen, die zur besseren Unterscheidung auch als erste Aufnahmekanäle 38 bezeichnet seien. Diese ersten Aufnahmekanäle 38 sind insbesondere nach Art von Bohrungen ausgebildet. In jedem ersten Aufnahmekanal 38 erstreckt sich eine der beiden Kontraktionseinheiten 16, 17. Während bei dem Ausführungsbeispiel der 10 bis 14 beide Kontraktionseinheiten 16, 17 über ihre volle Länge in einem der ersten Aufnahmekanäle 38 aufgenommen sind, ragen die Kontraktionseinheiten 16, 17 bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 9 mit dem Greifeinheit-Endabschnitt 23 stirnseitig aus dem Basiseinheit-Grundkörper 37 heraus. Der Basiseinheit-Endabschnitt 24 und der sich daran anschließende Längenabschnitt der Kontraktionseinheit 16, 17 sind bei beiden Ausführungsbeispielen vollständig im Innern des zugeordneten Aufnahmekanals 38 und folglich in dem Basiseinheit-Grundkörper 37 aufgenommen.
Zu Gunsten kompakter Abmessungen in der Achsrichtung der Hauptachse 7 sind die ersten Aufnahmekanäle 38 und folglich auch die darin befindlichen Kontraktionseinheiten 16, 17 sich in der Achsrichtung der Hauptachse 7 überlappend angeordnet. Vorzugsweise befinden sich diese Bestandteile längsseits nebeneinander auf gleicher axialer Höhe. Die beiden Kontraktionseinheiten 16, 17 haben relativ zueinander insbesondere auch die gleiche Länge.
Bevorzugt sind die beiden Kontraktionseinheiten 16, 17 einander entgegengesetzt ausgerichtet. Somit weisen jeweils ein Greifeinheit-Endabschnitt 23 der jeweils einen Kontraktionseinheit 16, 17 und der Basiseinheit-Endabschnitt 24 der jeweils anderen Kontraktionseinheit 17, 16 in die gleiche axiale Richtung. Dies hat den Effekt, dass die Greifeinheit-Endabschnitte 23 der beiden Kontraktionseinheiten 16, 17 bei deren Aktivierung axial zueinander gezogen werden.
Die Druckfedereinrichtung 13 kann beispielsweise so ausgebildet und angeordnet sein, dass sie ohne Mitwirkung der Basiseinheit 2 unmittelbar zwischen den beiden Greifeinheiten 3, 4 wirksam ist. Exemplarisch trifft dies auf das Ausführungsbeispiel der 1 bis 9 zu. Eine alternative Möglichkeit besteht in einer dahingehenden Ausgestaltung der Druckfedereinrichtung 13, dass sie funktionell unterteilt ist und einerseits zwischen der Basiseinheit 2 und der ersten Greifeinheit 3 wirksam ist sowie gleichzeitig und unabhängig davon zwischen der Basiseinheit 2 und der zweiten Greifeinheit 4. Dies trifft auf das Ausführungsbeispiel der 10 bis 14 zu.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 9 verfügt die Basiseinheit 2 über zwei den Basiseinheit-Grundkörper 37 in Achsrichtung der Hauptachse 7 durchsetzende Führungskanäle 42, die im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als erste Führungskanäle 42 bezeichnet seien. Diese ersten Führungskanäle 42 sind bevorzugt zusätzlich zu den ersten Aufnahmekanälen 38 angeordnet. Die ersten Führungskanäle 42 verlaufen parallel zu den Aufnahmekanälen 38, wobei ihre Längsachsen 41 zweckmäßigerweise auch in der Hauptebene 22 verlaufen.
Bevorzugt erstrecken sich die beiden Aufnahmekanäle 38 unmittelbar nebeneinander, wobei sie zwischen den beiden ersten Führungskanälen 42 angeordnet sind. Die beiden ersten Führungskanäle 42 haben also einen größeren Abstand zueinander als die beiden Aufnahmekanäle 38.
Die Basiseinheit 2 beziehungsweise deren Basiseinheit-Grundkörper 37 hat bei allen Ausführungsbeispielen zwei einander entgegengesetzt orientierte und in die Achsrichtung der Hauptachse 7 weisende erste und zweite Stirnseiten 43a, 43b. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 9 ist die erste Greifeinheit 3 ist partiell der ersten Stirnseite 43a vorgelagert, während die zweite Greifeinheit 4 partiell der zweiten Stirnseite 43b vorgelagert ist. Bei dem der jeweiligen Stirnseite 43a, 43b vorgelagerten Abschnitt der Greifeinheit 3, 4 handelt es sich insbesondere um den Greifbackenträger 6.
In jeden ersten Führungskanal 42 ragt von jeder Stirnseite 43a, 43b her eine bevorzugt rohrförmig ausgebildete Führungsstange 44 hinein. Jede Führungsstange 44 ist mit ihrem aus dem ersten Führungskanal 42 herausragenden Endabschnitt an der der betreffenden Stirnseite 43a, 43b vorgelagerten Greifeinheit 3, 4 befestigt. Somit sitzt jede Greifeinheit 3, 4 an zwei sich parallel zueinander erstreckenden Führungsstangen 44, die axial gleitverschieblich in jeweils einen der beiden ersten Führungskanäle 42 eintauchen.
Jede Führungsstange 44 gehört wie jeder erste Führungskanal 42 zu einer der schon erwähnten Linearführungseinrichtungen 12. Bevorzugt hat jede Linearführungseinrichtung 12 auch noch eine über besonders gute Gleiteigenschaften und eine hohe Verschleißfestigkeit verfügende Führungshülse 45, die in den ersten Führungskanal 42 axial unbeweglich eingesetzt und insbesondere eingepresst ist und die von der zugeordneten Führungsstange 44 gleitverschieblich durchsetzt ist.
Die Greifeinheit 3, 4 fungiert als Verbindungsjoch, das außerhalb der Basiseinheit 2 die beiden zugeordneten Führungsstangen 44 starr miteinander verbindet.
Die Druckfedereinrichtung 13 umfasst bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 9 zwei gesondert voneinander ausgebildete Druckfedereinheiten 46, die jeweils in einem der beiden ersten Führungskanäle 42 axial zwischen den beiden in den betreffenden ersten Führungskanal 42 hineinragenden Führungsstangen 44 angeordnet und wirksam sind. Jede dieser Druckfedereinheiten 46, die zur besseren Unterscheidung auch als erste Druckfedereinheiten 46 bezeichnet seien, stützt sich axial an den sie flankierenden Führungsstangen 44 ab und drückt selbige axial voneinander weg. Da die Greifeinheiten 3, 4 an den Führungsstangen 44 angeordnet sind, werden sie durch die beiden ersten Druckfedereinheiten 46 in die offene Arbeitsstellung auseinandergedrückt.
Bei einer Aktivierung der Kontraktionseinheiten 16, 17 werden die beiden Greifeinheiten 3, 4 unter Ausführung der schließenden Arbeitsbewegungen 8a zueinander gezogen, wobei die beiden ersten Druckfedereinheiten 46 komprimiert werden. Die sich dabei aufbauende Federkraft sorgt bei anschließender Deaktivierung der Kontraktionseinheiten 16, 17 für die öffnenden Arbeitsbewegungen 8b und somit die Rückstellung der Greifeinheiten 3, 4 in die offene Arbeitsstellung.
Die Linearführungseinrichtungen 12 des Ausführungsbeispiels der 1 bis 9 sind als Gleitführungseinrichtungen ausgebildet, was quer zu der Hauptachse 7 besonders geringe Abmessungen einzuhalten ermöglicht.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 10 bis 14 ist jede Greifeinheit 3, 4 über einen ihr individuell zugeordneten Führungsschlitten 47 in einem sich in der Achsrichtung der Hauptachse 7 erstreckenden und längsseits offenen Führungskanal 48 der Basiseinheit 2 beziehungsweise des Basiseinheit-Grundkörpers 37 zur Ausführung der Linearbewegung 8 verschiebbar geführt. Die beiden Führungskanäle 48, die zur besseren Unterscheidung auch als zweite Führungskanäle 48 bezeichnet seien, sind zweckmäßigerweise von den einander entgegengesetzten, zu den beiden Stirnseiten 43a, 43b ausmündenden Endabschnitten eines Aufnahmekanals 52 gebildet, der zur besseren Unterscheidung auch als zweiter Aufnahmekanal 52 bezeichnet sei und der den Basiseinheit-Grundkörper 37 über seine gesamte Länge hinweg durchsetzt. Der Basiseinheit-Grundkörper 37 hat eine im Folgenden als Arbeitsseite 53 bezeichnete Längsseite, zu der hin jeder einen zweiten Führungskanal 48 bildende Endabschnitt des zweiten Aufnahmekanals 52 offen ist.
Jede Greifeinheit 5 erstreckt sich zumindest partiell im zugeordneten zweiten Führungskanal 48, wobei es von Vorteil ist, wenn der Führungsschlitten 47 ein Bestandteil der jeweiligen Greifeinheit 3, 4 ist. Exemplarisch bildet jeder Führungsschlitten 47 gleichzeitig einen Greifbackenträger 6a, an dem gemäß 11 eine den Greifabschnitt 5 definierende Greifbacke 6b anbringbar oder angebracht ist. Zumindest mit dem Greifabschnitt 5 ragt somit jede Greifeinheit 3, 4 über die Arbeitsseite 53 der Basiseinheit 2 vor.
Die zweiten Führungskanäle 48 haben beispielsweise eine mehreckige Querschnittskontur.
Jeder Führungsschlitten 47 definiert zusammen mit dem zugeordneten Führungskanal 48 eine der oben schon angesprochenen Linearführungseinrichtungen 12.
Vorzugsweise liegen die beiden Kontraktionseinheiten 16, 17 einschließlich der sie aufnehmenden ersten Aufnahmekanäle 38 in einer Ebene, die zu einer die beiden Greifeinheiten 3, 4 aufnehmenden Ebene parallel versetzt ist.
Jede Greifeinheit 3, 4 hat einen vor den Greifeinheit-Endabschnitt 23 der zugeordneten Kontraktionseinheit 16, 17 ragenden Mitnahmeabschnitt 54. An ihm ist die zugeordnete Kontraktionseinheit 16, 17 mit einem Kopfstück 25 befestigt. Die Druckfedereinrichtung 13 umfasst bei dem Ausführungsbeispiel der 10 bis 14 zwei voneinander unabhängige Druckfedereinheiten 55, die zur besseren Unterscheidung auch als zweite Druckfedereinheiten 55 bezeichnet seien. Jeder Greifeinheit 3, 4 ist eine dieser beiden zweiten Druckfedereinheiten 55 zugeordnet. Jede zweite Druckfedereinheit 55 ist zwischen der Basiseinheit 2 und nur einer der beiden Greifeinheiten 3, 4 wirksam.
Bevorzugt ist gemäß dem Ausführungsbeispiel der 10 bis 14 in jedem der eine Kontraktionseinheit 16, 17 aufnehmenden zweiten Aufnahmekanäle 52 eine der beiden zweiten Druckfedereinheiten 55 angeordnet. Die zweite Druckfedereinheit 55 sitzt insbesondere in einem im Durchmesser erweiterten Längenabschnitt des Aufnahmekanals 52, wobei sie sich einenends an der Greifeinheit 3, 4 und andernends an einer ringförmigen Abstufung 56 des Aufnahmekanals 38 am Basiseinheit-Grundkörper 37 abstützt. Vorzugsweise ist jede Kontraktionseinheit 16, 17 von der ihr zugeordneten zweiten Druckfedereinheit 55 koaxial umschlossen.
Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass jede Druckfedereinheit 46, 55 insbesondere von mindestens einer Schraubendruckfeder gebildet ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 10 bis 14 sind die Linearführungseinrichtungen 12 wiederum als Gleitführungseinrichtungen ausgebildet.
Bei jedem Ausführungsbeispiel kann die Gleitführungseinrichtung durch eine Wälzführungseinrichtung ersetzt sein. Hierbei kommt insbesondere eine Rollenführungseinrichtung in Betracht, die mehrere am Basiseinheit-Grundkörper 37 drehbar gelagerte Führungsrollen aufweist, die mit den Führungsstangen 44 oder den Führungsschlitten 47 daran abrollbar zusammenwirken.
Zweckmäßigerweise bestehen die Greifeinheiten 3, 4 und/oder die Komponenten der Linearführungseinrichtung 12 aus einem Kunststoffmaterial.
Von Vorteil ist es, wenn jeder Linearführungseinrichtung 12 eine Reinigungseinrichtung 57 zugeordnet ist. Exemplarisch ist das Ausführungsbeispiel der 10 bis 14 mit einer solchen Reinigungseinrichtung 57 ausgestattet.
Die Reinigungseinrichtung 57 umfasst ein sich aus einem oder mehreren Fluidkanälen zusammensetzendes Reinigungskanalsystem 58, das innerhalb der Basiseinheit 2 zu den Linearführungseinrichtungen 12 führt und das über einen von außen her zugänglichen Einspeisekanal 62 an einen Entlastungsanschluss 63 der Steuerventileinrichtung 34 angeschlossen ist. Jedes Mal, wenn durch entsprechende Betätigung der Steuerventileinrichtung 34 eine Kontraktionseinheit 16 und/oder 17 deaktiviert wird, wird das aus der betreffenden Kontraktionseinheit 16, 17 ausströmende Druckmedium über die Steuerventileinrichtung 34 in das Reinigungskanalsystem 58 eingeleitet, sodass es zu den Linearführungseinrichtungen 12 strömt. Dort werden eventuell vorhandene Verunreinigungen von der Fluidströmung weggespült. Besonders effektiv ist die Reinigungseinrichtung 57 bei einem Betrieb mit Druckluft als Druckmedium. In diesem Fall werden Verunreinigungen einfach aus den Zwischenräumen der Linearführungseinrichtungen 12 ausgeblasen.
Das Reinigungskanalsystem 58 verläuft zumindest partiell in dem Basiseinheit-Grundkörper 37. Es kann auch zumindest teilweise die Greifeinheiten 3, 4 durchsetzen, beispielsweise im Bereich der Führungsschlitten 47, um mit dem zur Reinigung verwendeten Druckmedium alle relevanten Stellen zu erreichen.
Alle illustrierten Ausführungsbeispiele haben gemeinsam, dass ihre beiden Greifeinheiten 3, 4 durch eine die Arbeitsbewegungen 8a, 8b synchronisierende Synchronisationseinrichtung 64 mechanisch miteinander gekoppelt sind. Diese mechanische Kopplung ist eine Zwangskopplung und hat den Effekt, dass die beiden Greifeinheiten 3, 4 unabhängig von einer eventuellen ungleichförmigen Einleitung der Antriebskräfte stets nur gleichförmig ihre schließende Arbeitsbewegung 8a oder ihre öffnende Arbeitsbewegung 8b ausführen können. Letztlich bewirkt die synchronisierende Kopplung, dass sich die beiden Greifeinheiten 3, 4 stets nur gleichzeitig mit gleicher Geschwindigkeit und gegensinnig um die gleiche Wegstrecke relativ zur Basiseinheit 2 verlagern. Damit wird ein bezüglich der Greifvorrichtung 1 zentrisches Ergreifen eines Objekts 9 mit hoher Präzision ermöglicht.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 9 umfasst die Synchronisationseinrichtung 64 zwei Synchronisationshülsen 65, die jeweils in einem der beiden ersten Aufnahmekanäle 38 im Übergangsbereich zwischen den beiden Führungsstangen 44 angeordnet sind.
Jede Synchronisationshülse 65 ist bezüglich der Basiseinheit 2 axial unbeweglich und zugleich um eine zur Hauptachse 7 parallele Hülsen-Längsachse 66 gemäß Doppelpfeil 67 um einen begrenzten Drehwinkel drehbeweglich. Die vorgenannte Eigenschaft resultiert bevorzugt daraus, dass die Wandung der Synchronisationshülse 65 von mindestens einem Begrenzungsschlitz 68 durchsetzt ist, der sich in einer zu der Hülsen-Längsachse 66 rechtwinkeligen Ebene ein Stückweit in der Umfangsrichtung der Synchronisationshülse 65 erstreckt. In jeden Begrenzungsschlitz 68 ragt ein am Basiseinheit-Grundkörper 37 fixierter Begrenzungsvorsprung 72 hinein. Diese Paarung bestehend aus einem Begrenzungsschlitz 68 und eines Begrenzungsvorsprung 72 ist vorzugsweise doppelt vorhanden und befindet sich insbesondere auf einander diametral gegenüberliegenden Seiten der Synchronisationshülse 65.
Durch das Zusammenwirken des Begrenzungsvorsprunges 72 mit dem Begrenzungsschlitz 68 ist die Synchronisationshülse 65 bezüglich des Basiseinheit-Grundkörpers 37 in der Achsrichtung der Hauptachse 7 unbeweglich, gleichwohl jedoch um ihre Hülsen-Längsachse 66 um ein Winkelmaß verdrehbar, das von der Länge des Begrenzungsschlitzes 68 abhängt.
In jede Synchronisationshülse 65 ragen axial von einander entgegengesetzten Seiten her zwei jeweils mit einer der beiden Greifeinheiten 3, 4 verbundene Synchronisationsstangen 73 hinein. Von Vorteil ist es, wenn jede Synchronisationsstange 73 unmittelbar von einer der Führungsstangen 44 gebildet ist, und zwar insbesondere von einem der zugeordneten Greifeinheit 3, 4 axial entgegengesetzten freien Endabschnitt der betreffenden Führungsstange 44. Die Synchronisationsstangen 73 sind in der zugeordneten Synchronisationshülse 65 axial verschieblich. Die Synchronisationshülse 65 ist außerdem bezüglich der Synchronisationsstangen 73 um ihre Hülsen-Längsachse 66 verdrehbar.
Jede Synchronisationsstange 73 weist in dem innerhalb der Synchronisationshülse liegenden Längenabschnitt mindestens einen radial abstehenden Kopplungsvorsprung 74 auf. Dieser ragt radial in eine in der Wandung der Synchronisationshülse 65 ausgebildete Kopplungskulisse 75 hinein, die exemplarisch als die Wandung der Synchronisationshülse 65 durchsetzender Längsschlitz ausgebildet ist. Die Längserstreckung der Kopplungskulisse 65 ist so gewählt, dass sich die Kopplungskulisse 75 wendelförmig ein stückweit um die Hülsen-Längsachse 66 herum erstreckt. In einer Draufsicht in einer zu der Hauptebene 22 rechtwinkeligen Richtung erscheinen die Kopplungskulissen 75 als lineare Schlitze, die zu der Hülsen-Längsachse 66 geneigt sind.
Vorzugsweise weist jede Synchronisationsstange 73 zwei sich diametral gegenüberliegende Kopplungsvorsprünge 74 auf, die jeweils in eine eigene Kopplungskulisse 75 eingreifen, sodass ein verkantungsfreies Zusammenwirken gewährleistet ist.
Die durch die Kontraktions-Antriebseinrichtung 14 oder die Druckfedereinrichtung 13 hervorgerufene Linearbewegung 8 einer Greifeinrichtung 3 oder 4 hat zur Folge, dass der mit der betreffenden Greifeinheit 3, 4 verbundene Kopplungsvorsprung 74 auf eine Flanke der schräg verlaufenden Kopplungskulisse 75 drückt, woraus ein auf die Synchronisationshülse 65 wirkendes Drehmoment resultiert, sodass die Synchronisationshülse 65 gemäß Doppelpfeil 67 um die Hülsen-Drehachse 66 verdreht wird. Bei diesem Verdrehen wird auf die Kopplungsvorsprünge 74 der jeweils anderen Greifeinheit 4, 3 durch die Flanken der diesbezüglich zugeordneten Kopplungskulisse 75 eine axiale Kraft ausgeübt, sodass sich auch diese andere Greifeinheit 4, 3 verlagert, und zwar in einer axial entgegengesetzten Richtung. Entsprechendes gilt auch umgekehrt. Somit sind die beiden Greifeinheiten 3, 4 ständig miteinander zwangsgekoppelt, sodass sie sich stets nur gleichförmig aufeinander zu oder voneinander weg bewegen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 10 bis 14 umfasst die Synchronisationseinrichtung 64 mindestens eine und bevorzugt genau eine Synchronisationslasche 76, die an der Basiseinheit 2 beziehungsweise an dem Basiseinheit-Grundkörper 37 um eine zu der Hauptachse 7 rechtwinkelige Drehachse 77 verdrehbar gelagert ist. Diese Drehachse 77 verläuft insbesondere rechtwinkelig zu einer die Längsachsen 18 der beiden Kontraktionseinheiten 16, 17 beinhaltenden Hauptebene 22.
An der Synchronisationslasche 76 befinden sich zwei zu der Drehachse 77 beabstandete und sich bezüglich der Drehachse 77 diametral gegenüberliegende Kopplungsgelenke 78. Jede Greifeinheit 3, 4 ist über eines der beiden Kopplungsgelenke 78 an der Synchronisationslasche 76 gelenkig angebracht. Durch diese Kopplung werden die beiden Greifeinheiten 3, 4 bei einem gemäß Doppelpfeil 82 erfolgenden Verdrehen der Synchronisationslasche 76 synchron aufeinander zu oder voneinander weg bewegt. Dies erschließt sich sehr einfach aus einem Vergleich der beiden 12 und 13.
Somit bewirkt auch die Synchronisationseinrichtung 64 des Ausführungsbeispiels der 10 bis 14 eine mechanische Zwangskopplung zwischen den beiden Greifeinheiten 3, 4, die somit bei ihrer Betätigung mittels der Kontraktions-Antriebseinrichtung 14 oder der Druckfedereinrichtung 13 stets nur gleichförmig und gleichzeitig ihre schließende Arbeitsbewegung 8a oder ihre öffnende Arbeitsbewegung 8b ausführen können.
Die Synchronisationseinrichtung 64 des Ausführungsbeispiels der 10 bis 14 befindet sich zweckmäßigerweise im Innern des Aufnahmekanals 52. Jeder Führungsschlitten 47 hat zweckmäßigerweise einen Kopplungsarm 83, der sich in der Achsrichtung der Hauptachse 7 erstreckt und über eines der Kopplungsgelenke 78 um eine zu der Drehachse 77 parallele Achse verdrehbar an der Synchronisationslasche 76 angelenkt ist. Zum Schutz vor Verunreinigungen ist es vorteilhaft, wenn die Synchronisationseinrichtung 64 durch eine Schutzabdeckung 84 der Basiseinheit 2 abgedeckt ist.
Durch die Synchronisationseinrichtung 64 kann bei Bedarf eine Hubbegrenzung für die beiden Greifeinheiten 3, 4 bewirkt werden. So lässt sich beispielsweise bei der Ausführungsform der 1 bis 9 der Maximalhub der Linearbewegung 8 durch die gewählte Länge des Begrenzungsschlitzes 68 vorgeben. Der Hub wird dadurch begrenzt, dass die Synchronisationshülse 65 beim Verdrehen mit der stirnseitigen Begrenzungsfläche des Begrenzungsschlitzes 68 auf den Begrenzungsvorsprung 72 aufläuft.
Gemäß einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist die Greifvorrichtung 1 synchronisationseinrichtungslos ausgebildet. Dadurch können Kosten und/oder Gewicht eingespart werden. Bei einer derartigen, keine Synchronisationseinrichtung 64 enthaltenden Ausgestaltung einer Greifvorrichtung 1 können die beiden Greifeinheiten 3, 4 ohne gegenseitige mechanische Zwangskopplung unabhängig voneinander ihre Linearbewegungen 8 ausführen.
An der Basiseinheit 2 befindet sich zweckmäßigerweise mindestens eine Befestigungsschnittstelle 85, die eine Anbringung als Endeffektor an einer Handhabungseinrichtung ermöglicht, beispielsweise an einem Roboter. Mit Hilfe einer solchen Handhabungseinrichtung lässt sich die Greifvorrichtung 1 zum Umpositionieren ergriffener Objekte im Raum verlagern. Das aufgrund der bevorzugten Verwendung von Kunststoffmaterialien sehr geringe Gewicht der Greifvorrichtung 1 begünstigt entsprechende Anwendungen.

Claims

Greifvorrichtung, mit einer Basiseinheit (2) und mit zwei unter jeweiliger Ausführung von Arbeitsbewegungen (8a, 8b) in der Achsrichtung einer Hauptachse (7) relativ zueinander und relativ zu der Basiseinheit (2) linear bewegbaren Greifeinheiten (3, 4), wobei die beiden Greifeinheiten (3, 4) durch eine Kontraktions-Antriebseinrichtung (14) der Greifvorrichtung (1) zu einer schließenden Arbeitsbewegung (8a) und durch eine Federeinrichtung zu einer diesbezüglich entgegengesetzten öffnenden Arbeitsbewegung (8b) antreibbar sind, um ein externes Objekt (9) wahlweise zu ergreifen oder loszulassen, wobei die Kontraktions-Antriebseinrichtung (14) mindestens eine fluidbetätigte Kontraktionseinheit (16, 17) umfasst, die einen bei Fluidbeaufschlagung seines Innenraumes unter radialer Aufweitung axial kontrahierenden flexiblen Kontraktionsschlauch (26) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontraktions-Antriebseinrichtung (14) zum Hervorrufen der schließenden Arbeitsbewegung (8a) für jede Greifeinheit (3, 4) mindestens eine eigene, einerseits an der betreffenden Greifeinheit (3, 4) und andererseits an der Basiseinheit (2) angreifende fluidbetätigte Kontraktionseinheit (16, 17) aufweist, wobei die Federeinrichtung eine mit beiden Greifeinheiten (3, 4) zusammenwirkende, bei Deaktivierung der fluidbetätigten Kontraktionseinheiten (16, 17) die öffnende Arbeitsbewegung (8b) jeder Greifeinheit (3, 4) hervorrufende Druckfedereinrichtung (13) ist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Greifeinheiten (3, 4) durch die Druckfedereinrichtung (13) ständig in der Achsrichtung der Hauptachse (7) voneinander weggerichtet drückend beaufschlagt sind.
Greifvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedereinrichtung (13) ohne Mitwirkung der Basiseinheit (2) unmittelbar zwischen den beiden Greifeinheiten (3, 4) wirksam ist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedereinrichtung (13) für jede Greifeinheit (3, 4) mindestens eine eigene Druckfedereinheit (55) aufweist, die zwischen der betreffenden Greifeinheit (3, 4) und der Basiseinheit (2) wirksam ist.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidbetätigten Kontraktionseinheiten (16, 17) parallel zu der Hauptachse (7) ausgerichtet sind, wobei ihre Längsachsen (18) zweckmäßigerweise mit der Hauptachse (7) in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Greifvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidbetätigten Kontraktionseinheiten (16, 17) sich in der Achsrichtung der Hauptachse (7) axial überlappend angeordnet sind, wobei sie zweckmäßigerweise auf gleicher axialer Höhe liegend längsseits nebeneinander angeordnet sind.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede fluidbetätigte Kontraktionseinheit (16, 17) mit einem axialen Greifeinheit-Endabschnitt (23) an der zugeordneten Greifeinheit (3, 4) und mit einem diesbezüglich entgegengesetzten axialen Basiseinheit-Endabschnitt (24) an der Basiseinheit (2) angreift, wobei die fluidbetätigten Kontraktionseinheiten (16, 17) einander entgegengesetzt orientiert sind, sodass der Greifeinheit-Endabschnitt (23) der jeweils einen Kontraktionseinheit (16, 17) in die gleiche axiale Richtung weist wie der Basiseinheit-Endabschnitt (24) der jeweils anderen Kontraktionseinheit (16, 17).
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiseinheit (2) einen Basiseinheit-Grundkörper (37) aufweist, an dem die beiden Greifeinheiten (3, 4) jeweils über eine Linearführungseinrichtung (12) unabhängig voneinander in der Achsrichtung der Hauptachse (7) linear verschiebbar gelagert sind.
Greifvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinheiten (3, 4) jeweils über zwei in den Basiseinheit-Grundkörper (37) eintauchende Führungsstangen (44) der Linearführungseinrichtung (12) an der Basiseinheit (2) verschiebbar gelagert sind, wobei zweckmäßigerweise die Druckfedereinrichtung (13) in dem Basiseinheit-Grundkörper (37) zwischen mindestens einer mit der einen Greifeinheit (3, 4) verbundenen Führungsstange (44) und mindestens einer mit der anderen Greifeinheit (3, 4) verbundenen Führungsstange (44) angeordnet ist und diese beiden Führungsstangen (44) voneinander wegdrückt.
Greifvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinheiten (3, 4) jeweils über mindestens einen Führungsschlitten (47) der Linearführungseinrichtung (12) in einem längsseits offenen Führungskanal (48) des Basiseinheit-Grundkörpers (37) linear verschiebbar geführt sind.
Greifvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Basiseinheit (2), die Greifeinheiten (3, 4) und die zur Führung der Greifeinheiten (3, 4) bezüglich der Basiseinheit (2) dienende Linearführungseinrichtung (12) aus Kunststoffmaterial bestehen.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Linearführungseinrichtung (12) eine Reinigungseinrichtung (57) zugeordnet ist, durch die bei der Deaktivierung der fluidbetätigten Kontraktionseinheiten (16, 17) aus mindestens einer fluidbetätigten Kontraktionseinheit (16, 17) ausströmendes Druckmedium als Reinigungsmedium zu der Linearführungseinrichtung (12) geleitet wird.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidbetätigten Kontraktionseinheiten (16, 17) mit zumindest einem Großteil ihrer Länge in dem Basiseinheit-Grundkörper (37) aufgenommen sind.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Greifeinheiten (3, 4) durch eine ihre Arbeitsbewegungen (8a, 8b) synchronisierende Synchronisationseinrichtung (64) mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Greifvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationseinrichtung (64) mindestens eine Synchronisationshülse (65) aufweist, die an der Basiseinheit (2) axial unbeweglich und zugleich um eine zur Hauptachse (7) parallele Hülsen-Längsachse (66) begrenzt drehbeweglich gelagert ist und in die von einander entgegengesetzten axialen Seiten her zwei jeweils mit einer der beiden Greifeinheiten (3, 4) verbundene Synchronisationsstangen (73) der Synchronisationseinrichtung (64) axial verschieblich eintauchen, wobei jede Synchronisationsstange (73) mindestens einen radial abstehenden Kopplungsvorsprung (74) aufweist, der in eine wendelförmig ausgebildete Kopplungskulisse (75) der Synchronisationshülse (65) eingreift.
Greifvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationseinrichtung (64) mindestens eine an der Basiseinheit (2) um eine zur Hauptachse (7) rechtwinkelige Drehachse (77) verdrehbar gelagerte Synchronisationslasche (76) aufweist, an der die beiden Greifeinheiten (3, 4) über jeweils eines von zwei sich bezüglich der Drehachse (77) der Synchronisationslasche (76) diametral gegenüberliegenden Kopplungsgelenken (78) angelenkt sind.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass jede fluidbetätigte Kontraktionseinheit (16, 17) zwei axial zueinander beabstandete Kopfstücke (25) aufweist, zwischen denen sich der Kontraktionsschlauch (26) erstreckt, wobei der Kontraktionsschlauch (26) einen aus einem gummielastischen Material bestehenden Schlauchkörper (35) und eine zu dem Schlauchkörper (35) koaxiale, in das Material des Schlauchkörpers (35) eingebettete Strangstruktur (36) aus einer Vielzahl von biegeflexiblen und zugleich axial zugfesten Fasersträngen (36a) aufweist, wobei der Kontraktionsschlauch (26) gemeinsam mit den beiden Kopfstücken (25) einen zur Erzeugung der schließenden Arbeitsbewegung (8a) mit fluidischem Druckmedium beaufschlagbaren Antriebsraum (27) begrenzt und wobei jede Kontraktionseinheit (16, 17) mit dem einen Kopfstück (25) an der Basiseinheit (2) und mit dem anderen Kopfstück (25) an der zugeordneten Greifeinheit (3, 4) fixiert ist.