-
Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum Greifen eines Bauteils, mit einem Grundkörper, mit wenigstens zwei am Grundkörper angeordneten Fingern, wobei wenigstens ein und vorzugsweise beide Finger ein Fingerglied und Endglied und ein zwischen dem Fingerglied und dem Endglied vorgesehenes Schwenkgelenk zum Verschwenken des Endglieds um eine Schwenkachse aufweisen, und mit einem am Endglied vorgesehenen aktivierbaren Greifmittel.
-
Derartige Greifvorrichtungen sind beispielsweise aus der
DE 10 2014 223 118 A1 bekannt. Durch Vorsehen von aktivierbaren Greifmitteln am Endglied können Bauteile vergleichsweise flexibel gegriffen werden.
-
Greifvorrichtung mit Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der
DE 10 2005 062 706 A1 bekannt. Eine andere Greifvorrichtung ist aus der
US 2016/0 339 590 A1 bekannt.
-
In der Praxis hat sich allerdings gezeigt, dass es wünschenswert ist, Bauteile, insbesondere kleinere Bauteile zum einen zu greifen und zum anderen das Bauteil ohne abzusetzen zu positionieren, zu drehen und gegebenenfalls dessen Orientierung zu ändern, so dass es in einer geeigneten Orientierung abgelegt oder übergeben werden kann.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Greifvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
-
Eine solche Greifvorrichtung sieht insbesondere vor, dass ein Fingerglied wenigstens eines Fingers über eine Linearführung entlang einer Linearachse im Grundkörper linear verfahrbar angeordnet ist. Das Fingerglied erstreckt sich dabei vorzugsweise senkrecht zur Linearachse. Bei einer solchen Ausbildung kann der gesamte Finger im Grundkörper linear verfahren werden, wodurch sich ein vorteilhaftes Zusammenspiel der beiden Finger ergibt. Gemäß der Erfindung ist auch denkbar, dass die Fingerglieder beider Finger über die Linearführung entlang der Linie Achse im Grundkörper insbesondere aufeinander zu und voneinander weg linear verfahrbar angeordnet sind.
-
Ferner ist vorgesehen, dass das Endglied einen ersten Abschnitt diesseits der Schwenkachse und einen zweiten Abschnitt jenseits der Schwenkachse aufweist, und dass das eine Greifmittel am ersten Abschnitt und das andere Greifmittel am zweiten Abschnitt angeordnet ist. Je nach Schwenklage des Endglieds kann folglich dann das eine Greifmittel am ersten Abschnitt aktiviert werden und/oder das zweite Greifmittel am zweiten Abschnitt.
-
Ferner ist vorteilhaft, wenn dass das Schwenkgelenk derart ausgebildet ist, dass das Endglied um wenigstens +/- 90° oder um wenigstens +/- 180° oder unbegrenzt um die Schwenkachse verschwenkbar angeordnet ist. Beim unbegrenzten Verschwenken kann das Endglied endlos um die Schwenkachse verdreht werden kann. Durch die beschriebene Ausbildung wird ermöglicht, dass ein Bauteil in einer ersten Orientierung aufgenommen werden kann und dann derart verdreht werden kann, dass es in einer anderen Orientierung abgelegt oder übergeben werden kann. Die Bauteile können also flexibel gegriffen und abgelegt oder übergeben werden. Zum Greifen wird dabei insbesondere das wenigstens eine aktivierbare Greifmittel aktiviert. Das gegriffene Bauteil wird dann aufgrund des Verschwenkens des Endglieds positioniert und/oder orientiert. Zum Ablegen oder Übergeben wird dann das wenigstens eine aktivierbare Greifmittel deaktiviert.
-
Durch eine derartige Anordnung kann ein flexibles Greifen der Bauteile erreicht werden, insbesondere in Verbindung mit einem an der Greifvorrichtung vorgesehenen zweiten Finger, der ebenfalls ein Endglied mit einem aktivierbaren Greifmittel aufweist, wobei dann beide Finger relativ zueinander bzw. zum Grundkörper beweglich und/oder verfahrbar und/oder verdrehbar sind. Die an den Endgliedern vorgesehenen Greifmittel können dann das gegriffene Bauteil gleichzeitig und/oder wechselseitig greifen. Dadurch sind ein Umgreifen und eine Umorientierung des Bauteils möglich.
-
Vorteilhaft ist, wenn am Endglied wenigstens zwei aktivierbare Greifmittel vorgesehen sind, die jeweils eine Anlageebene zur Anlage an das zu greifende Bauteil definieren, wobei die Anlageebenen der Greifmittel in unterschiedlichen Ebenen liegen. Dadurch kann ein vergleichsweise flexibles Aufnehmen, Orientieren und Ablegen oder Übergeben der Bauteile gewährleistet werden. Gerade dadurch, dass die Anlageebenen in unterschiedlichen Ebenen liegen, können die Bauteile je nach Platzverhältnissen entweder von dem einen Greifmittel und/oder von dem anderen Greifmittel gegriffen werden.
-
Die Anlageebenen können dabei parallel zueinander verlaufend angeordnet sein. In dem Fall, in dem die Greifmittel voneinander weg orientiert angeordnet sind, sind die Anlageebenen parallel zueinander, einander gegenüberliegend angeordnet. Die Greifmittel können aber auch in die gleiche Richtung orientiert sein, wobei die Anlageebenen dann parallel zueinander, aber höhenversetzt zueinander angeordnet sind.
-
Die Anlageebenen können aber auch einen Winkel einschließen. Die Anlageebenen schließen vorzugsweise einen Winkel im Bereich von 90° +/- 10° ein. Es hat sich gezeigt, dass gerade ein Winkel von 90° zu einer flexibel einsetzbaren Greifvorrichtung führt. Je nach zu greifendem Bauteil kann der Winkel aber auch im Bereich zwischen 80° und 100° liegen.
-
Ferner ist vorteilhaft, wenn das erste Greifmittel eine senkrecht zu dessen Anlageebene verlaufende Mittelachse aufweist und vorzugsweise am freien Ende des Endglieds derart angeordnet ist, dass die Mittelachse die Schwenkachse schneidet. Dadurch, dass das Greifmittel an der Spitze des Endglieds vorgesehen ist, kann der Finger raumsparend in Längsrichtung des Fingers bzw. des Endglieds greifen. Bei gestrecktem Finger verläuft dann vorzugsweise die Mittelachse des Endgliedes in der Mittelachse des Fingergliedes. Zum Greifen kann ein solcher Finger bauraumsparend in einen Transportbehälter oder einen Vorratsbehälter eintauchen, in denen die zu greifenden Bauteile bereitgestellt werden.
-
Allerdings ist auch denkbar, dass die Mittelachse des Endglieds versetzt um ein Maß x zur Mittelachse des Fingergliedes verläuft. Die Mittelachse des Endglieds ist dann zwar senkrecht zur Schwenkachse angeordnet, schneidet diese aber nicht. Je nach Greifaufgabe, können sich hieraus Vorteile ergeben.
-
Ferner kann das zweite Greifmittel eine senkrecht zu dessen Anlageebene verlaufende Mittelachse aufweisen, wobei die Mittelachse beabstandet und senkrecht zur Schwenkachse des anderen Greifmittels verlaufend angeordnet ist. Eine solche Ausbildung ermöglicht ebenfalls ein flexibles Greifen.
-
Ferner ist vorteilhaft, wenn das Endglied auf der dem zweiten Greifmittel gegenüberliegenden Seite einen Anlageabschnitt aufweist. Der Anlageabschnitt kann dabei rutschhemmend ausgebildet sein. Ferner ist denkbar, dass der Anlageabschnitt eine Klett- oder Klebeoberfläche aufweist, um eine entsprechende Haftung des zu greifenden Bauteils zu ermöglichen. Ebenfalls kann am Ablageabschnitt eine Ausnehmung oder Kerbe zum wenigstens abschnittsweise formschlüssigen Greifen des Bauteils vorgesehen sein. Insbesondere dann, wenn ein zweiter Finger Verwendung findet, kann das Bauteile zwischen dem Anlageabschnitt und dem zweiten Finger gehalten werden.
-
Eine weiterhin vorteilhafte Ausbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Schwenkachse senkrecht zu einer von den beiden Mittelachsen der beiden Greifmittel aufgespannten Referenzebene verläuft.
-
Zudem ist denkbar, dass wenigstens ein zweiter Finger ein Fingerglied aufweist, das über ein Schwenkgelenk mit einem am Grundkörper vorgesehenen Grundglied um eine Schwenkachse verschwenkbar angeordnet ist. Dieser Finger ist vorzugsweise dann nicht linear verfahrbar angeordnet, kann aber über das zwischen dem Fingerglied und dem Grundkörper vorgesehene Schwenkgelenk verschwenkt werden. Ein solcher Finger sieht vorzugsweise zwei Schwenkgelenke vor, zum einen das Schwenkgelenk zwischen dem Grundglied und dem Fingerglied und zum anderen das Schwenkgelenk zwischen dem Fingerglied und dem Endglied. Gerade die Kombination eines ersten linear verfahrbaren Fingers und eines zweiten über ein Grundglied am Grundkörper um eine Schwenkakte verschwenkbaren Fingers führt zu einer sehr flexibel einsetzbaren Greifvorrichtung.
-
Gemäß der Erfindung können die einzelnen Finger mehrere Zwischenglieder aufweisen, die beispielsweise mittels weiteren Schwenkgliedern miteinander verbunden sind.
-
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass wenigstens zwei Finger vorgesehen sind, deren Endglieder jeweils über ein Schwenkglied um die jeweilige Schwenkachse um vorzugsweise +/- 90° und weiter vorzugsweise +/- 180° verschwenkbar sind, wobei die beiden Schwenkachsen parallel zueinander verlaufend angeordnet oder anordenbar sind und/oder so bewegbar sind, dass sie zum Grundkörper den gleichen Abstand aufweisen. Eine solche Greifvorrichtung kann besonders flexibel eingesetzt werden. Gerade dann, wenn das eine Endglied zwei aktivierbare Greifmittel aufweist und das andere Endglied wenigstens ein aktivierbares Greifmittel aufweist, können Bauteile nahezu beliebig gegriffen und übergeben werden. Auch die Orientierung des Bauteils kann durch Übergeben des Bauteils von einem Endglied zum anderen Endglied und durch entsprechendes Verschwenken der Endglieder um die jeweilige Schwenkachse nahezu beliebig verändert werden.
-
Dabei kann vorgesehen sein, dass beide Finger relativ zueinander bewegbar und/oder verfahrbar und/oder verdrehbar angeordnet sind. Dabei ist weiterhin denkbar, dass die Finger synchron hin zu einer Greifermittelebene verfahrbar angeordnet sind.
-
Ferner ist vorteilhaft, wenn wenigstens ein Finger und/oder ein Fingerglied eines Fingers um seine Längsachse und/oder um eine senkrecht zur Linearführung verlaufende Achse verdrehbar sind. Dadurch wird die Flexibilität der Greifvorrichtung erhöht, wodurch insgesamt eine größere Variabilität von zu greifenden Gegenständen gegriffen werden können.
-
Die Greifmittel sind dabei unabhängig voneinander aktivierbar. Als Greifmittel können insbesondere Sauggreifmittel, Magnetgreifmittel, Klettgreifmittel und/oder elektrische Adhäsionsgreifmittel vorgesehen sein.
-
Insbesondere dann, wenn die Greifmittel als Sauggreifmittel ausgebildet sind ist vorteilhaft, wenn ein Vakuumerzeuger zur Erzeugung des Saugdrucks innerhalb der Greifvorrichtung, und weiter vorzugsweise innerhalb eines Fingers vorgesehen ist. Der Vakuumerzeuger ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass zum Lösen des gegriffenen Bauteils ein Ablassimpuls erzeugt wird. Der Ablassimpuls kann beispielsweise ein Reversieren des Antriebs des Vakuumerzeugers generiert werden.
-
Ferner ist vorteilhaft, wenn elektromotorische Antriebe zur gesteuerten Bewegung der Finger und/oder deren einzelner Glieder innerhalb des Fingers vorgesehen sind. Die elektromotorischen Antriebe sind vorzugsweise selbsthemmend ausgebildet, so dass bei Stromlosschaltung der Antriebe die Finger in ihrer Position verharren. Allerdings können erfindungsgemäß auch andere Antriebe vorgesehen sein, wie beispielsweise Stellantriebe, Positioniervorrichtungen, oder auch jegliche andere Art von geeignetem Antrieb.
-
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.
-
Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung in isometrischer Ansicht;
- 2 die Greifvorrichtung gemäß 1 in Seitenansicht;
- 3 die Greifvorrichtung gemäß 1 beim Greifen eines eine Freiform aufweisenden Blechteils; und
- 4a) bis 4e) verschiedene Positionen der Greifvorrichtung beim Greifen eines Bauteils.
-
Die in den Figuren gezeigte Greifvorrichtung 10 umfasst einen Grundkörper 12 sowie zwei am Grundkörper 12 vorgesehene Finger 14 und 16. Der Finger 14 weist ein Fingerglied 18 und ein Endglied 20 auf. Zwischen dem Fingerglied 18 und dem Endglied 20 ist ein Schwenkgelenk 22 mit einer Schwenkachse 24 vorgesehen, um welche das Endglied 20 um einen Schwenkwinkel α verschwenkbar ist. Das Schwenkgelenk 22 ist dabei derart angeordnet, dass der Schwenkwinkel α wenigstens +/- 360° beträgt und vorzugsweise so ausgebildet ist, dass das Endglied 20 endlos um die Schwenkachse 24 drehbar ist.
-
Am Endglied 20 sind zwei aktivierbare Greifmittel 26 und 28 angeordnet. Bei den Greifmitteln 26 und 28 handelt es sich um Sauggreifmittel, mittels welchen Bauteile durch Saugen gegriffen werden können. Das Endglied 20 weist dabei einen ersten Abschnitt 30 auf der einen Seite der Schwenkachse 24 und einen zweiten Abschnitt 32 auf der anderen Seite der Schwenkachse 24 auf. Das Greifmittel 26 ist am freien Ende des ersten Abschnitts 30 angeordnet. Die Mittelachse 34 des Greifmittels 26 verläuft senkrecht zur Schwenkachse 24 und schneidet diese. Das zweite Greifmittel 28, das am Abschnitt 32 angeordnet ist, weist ebenfalls eine Mittelachse 36 auf. Die Mittelachse 36 verläuft dabei senkrecht zur Schwenkachse 24 und weist, wie aus 2 deutlich wird, zur Schwenkachse 24 einen Abstand a auf.
-
Wie ebenfalls aus 2 deutlich wird, definieren die Greifmittel 26 und 28 jeweils eine Anlageebene 38 und 40, an welchen ein zu greifendes Bauteil zum Anliegen kommen kann. Die beiden Anlageebenen 38 und 40 schließen dabei einen Winkel von 90° ein. Die Anlageebenen 38 und 40 sind ferner senkrecht zu den jeweiligen Mittelachse 34 und 36 verlaufend angeordnet.
-
Im Fingerglied 18 ist ein in den Figuren nicht gezeigt der Elektromotor vorgesehen, mit dem das Endglied 20 um die Schwenkachse 24 gesteuert bewegt werden kann.
-
Im Grundkörper 12, im Fingerglied 14 oder im Fingerglied 18 ist ein elektrischer Vakuumerzeuger zur Erzeugung des Saugdrucks für die Greifmittel 26 und 28 vorgesehen. Ferner sind entsprechende Ventile vorgesehen, mittels denen die Greifmittel 26 und 28 aktiviert und deaktiviert werden können.
-
Wie aus insbesondere der 1 deutlich wird, kann der Finger 14 bzw. dessen Fingerglied 18 über eine Linearführung 42 entlang einer Linearachse 44 im Grundkörper 12 linear verfahren werden. Dazu ist im Grundkörper 12 eine drehbar angeordnete Antriebsspindel 46 vorgesehen, die mit einer am Fuß des Fingerabschnitts 18 vorgesehenen Spindelmutter 48 zusammenwirkt. Die Antriebsspindel 46 ist dabei über einen im Grundgehäuse 12 vorgesehenen, ansteuerbaren Elektromotor antreibbar. Allerdings ist bei einer anderen Ausführungsform denkbar, dass beide Finger hin zu der Greifermittelebene synchron bewegbar oder verfahrbar angeordnet sind.
-
Der Finger 16 umfasst ein fest am Grundkörper 12 angeordnetes Grundglied 50 sowie ein zwischen dem Grundglied 50 und dem Fingerglied 51 vorgesehenes Schwenkgelenk 52. Das Schwenkgelenk 52 umfasst eine Schwenkachse 54, um welches das Fingerglied 51 des Fingers 16 verschwenkbar ist. Die Schwenkachse 54 verläuft dabei senkrecht zur Linearachse 44 und parallel zur Schwenkachse 24. Im Fingerglied 51 kann ein Elektromotor zum motorisch angetriebenen Verschwenken des Fingerglieds 51 um die Schwenkachse 54 vorgesehen sein.
-
Anders als in der 1 gezeigt ist denkbar, dass insbesondere das Grundglied 50 nicht fest am Grundkörper 12 angeordnet ist, sondern um eine senkrecht zur Linearachse 44 verlaufende Achse verdrehbar am Grundkörper 12 angeordnet ist. Hierdurch kann die Greifvorrichtung 10 noch flexibler eingesetzt werden.
-
Auf der dem Grundglied 50 abgewandten Seite sieht das Fingerglied 51 des Fingers 16 ein Endglied 56 vor, wobei zwischen dem Endglied 56 und dem Fingerglied 51 ein dem Schwenkgelenk 22 entsprechendes Schwenkgelenk 58 mit einer Schwenkachse 59 vorgesehen, um welches das Endglied 56 endlos schwenkbar ist. Ferner ist im Fingerglied 51 ein Elektromotor zur gesteuerten Bewegung des Endglieds vorgesehen. Das Endglied 56 sieht, anders als das Endglied 20 des Fingers 14, nur ein aktivierbares Greifmittel 60 am freien Ende des Endglieds 56 vor, das ebenfalls als Sauggreifmittel ausgebildet ist. Auch dieses Greifmittel 60 definiert, wie in 2 dargestellt ist, einen Greifebene 62, die senkrecht zur Mittelachse 64 des Greifmittels 60 verläuft.
-
Wie aus 2 deutlich wird, ist die Ausbildung des Greiffingers 16 derart, dass zum einen das Fingerglied 51 um die Schwenkachse 54 des Schwenkgelenks 52 verschwenkt werden kann und das zum anderen das Endglied 56 um die Schwenkachse 59 verschwenkbar ist. In der 2 sind dazu drei denkbare Positionen des Fingers 14 gezeigt: Zum einen ist die gestreckte Position des Fingers 16 gezeigt; zum zweiten ist das Fingerglied gezeigt, wie es mit der Linearachse 44 einen Winkel von 45° einschließt, wobei das Endglied 56 mit dem Fingerglied 51 einen Winkel von ca. 90° einschließt; und zum dritten ist der Finger 16 in einer eingefahrenen Position gezeigt, in der das Fingerglied 51 parallel zur Linearachse 44 angeordnet ist und das Endglied 56 so verschwenkt ist, dass dessen Mittelachse 64 parallel zum Fingerglied 51 verläuft und das Greifmittel 60 hin zur Schwenkachse 54 gewandt ist.
-
Das Endglied 20 weist auf seiner dem Greifmittel 28 abgewandte Seite eine Anlagefläche 68 auf, die insbesondere rutschhemmend ausgebildet sein kann. Die Anlagefläche ist dann als passives Greifelement ausgebildet und kann zur Anlage an zu greifende Bauteile dienen.
-
Aufgrund der beschriebenen geometrischen Ausbildung der Greifvorrichtung 10 kann diese zum einen zum Greifen von Bauteilen Verwendung finden, die eine beliebige Freiform aufweisen können. Ein solches Bauteil ist in der 3 mit dem Bezugszeichen 66 gezeigt.
-
Wie in der 4 gezeigt ist, eignet sich die Greifvorrichtung 10 auch zum Greifen und zum Umpositionieren von kleineren Bauteilen während des Greifvorgangs. Ein Umpositionieren kann dabei wie folgt erfolgen:
-
Zunächst wird, wie in der 4a) gezeigt ist, ein Bauteil 66 mit dem Finger 16 gegriffen. Dazu ist der Finger 16 gestreckt. Das Greifmittel 60 am freien Ende des Endglieds 56 wird zum Greifen des Bauteils 66 aktiviert. Wie in 4b) gezeigt ist, kann dann das Endglied 56 um 90° hin zum Finger 14 geschwenkt werden. In einem nächsten Schritt, der in 4c) gezeigt ist, kann dann das Greifmittel 26 durch Verfahren des Fingers 14 entlang der Linearachse 44 hin zum Finger 16 gegen das Bauteil 66 bewegt werden. In einem nächsten Schritt kann dann das Greifmittel 26 aktiviert und das Greifmittel 60 deaktiviert werden. Daraufhin kann, wie in 4d) gezeigt ist, das nunmehr vom Finger 14 gegriffene Bauteil vom Finger 16 wegbewegt werden. Durch eine Verschwenkung des Endglieds 20 um 90°, wie in 4e) gezeigt, kann folglich das Bauteil 66 in eine Position bewegt werden, bei der es im Vergleich zu 4a) um 180° verdreht ist. Ferner kann, wie 4e) das Fingerglied 51 des Fingers 16 hin zum Grundkörper 12 um die Schwenkachse 54 verschwenkt werden, so dass der Finger 16 eine eingefahrene, und damit nicht störende Position einnimmt. Die Greifvorrichtung 10 eignet sich folglich auch zum Umsetzen und zur Umorientierung des gegriffenen Bauteils 66.
