DE102018205029A1

DE102018205029A1 - Greifvorrichtung

Info

Publication number: DE102018205029A1
Application number: DE102018205029.5A
Authority: DE
Inventors: Markus Aegerter
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2018-04-04
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2038-04-05
Also published as: DE102018205029B4

Abstract

Es wird eine Greifvorrichtung (1) vorgeschlagen, die einen Grundkörper (5) und mehrere Greifelemente (8) mit einem bezüglich des Grundkörpers (5) verschwenkbaren Greifarm (18) aufweist. An jedem Greifarm (18) ist eine äußere Permanentmagneteinheit (28) angeordnet, die mit einer inneren Permanentmagnetanordnung (34) magnetisch zusammenwirkt, die an einer zu einer Arbeitshubbewegung (36) antreibbaren Antriebseinheit (35) angeordnet ist. Für die Schwenklagerung der Greifarme (18) ist jeweils ein biegeflexibler Längenabschnitt (24) des Greifelementes (8) verantwortlich. Abhängig von der im Rahmen der Arbeitshubbewegung (36) eingestellten Arbeitsstellung der Antriebseinheit (35) nehmen die Greifarme (18) eine nach außen geschwenkte äußere Schwenkstellung oder eine nach innen geschwenkte innere Schwenkstellung ein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung, mit einem Grundkörper und mehreren an dem Grundkörper um eine Zentrumsachse herum verteilt angeordneten Greifelementen, wobei jedes Greifelement einen relativ zu dem Grundkörper um einen Schwenkbereich verschwenkbaren Greifarm aufweist und sämtliche Greifarme durch eine permanentmagnetische Betätigungseinrichtung der Greifvorrichtung synchron wahlweise zu einer nach innen in Richtung zu der Zentrumsachse orientierten Einwärts-Schwenkbewegung oder zu einer nach außen von der Zentrumsachse weg orientierten Auswärts-Schwenkbewegung antreibbar sind, wobei die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung eine äußere Permanentmagnetanordnung mit mehreren jeweils an einem der Greifarme angeordneten äußeren Permanentmagneteinheiten und eine damit zusammenwirkende, von den Greifarmen umgebene innere Permanentmagnetanordnung umfasst, wobei die innere Permanentmagnetanordnung Bestandteil einer Antriebseinheit ist, die durch Ausführung einer der Achsrichtung der Zentrumsachse folgenden Arbeitshubbewegung relativ zu dem Grundkörper und zu den Greifarmen in unterschiedlichen Arbeitsstellungen positionierbar ist.
Eine aus der DE 10 2004 059 342 A1 bekannte Greifvorrichtung dieser Art weist mehrere in sich starre Greifelemente auf, die in einem von einem Gelenk gebildeten Schwenkbereich an einem Grundkörper diesbezüglich verschwenkbar gelagert sind.
Jedes Greifelement ist zweiarmig ausgebildet und hat einen von dem Schwenkbereich wegragenden Greifarm sowie einen diesbezüglich entgegengesetzt wegragenden weiteren Arm. An beiden Armen jedes Greifelementes ist eine äußere Permanentmagneteinheit angeordnet, die mit einer in der Achsrichtung einer Zentrumsachse der Greifvorrichtung linear verschiebbaren inneren Permanentmagnetanordnung magnetisch zusammenwirkt. Die innere Permanentmagnetanordnung enthält zwei nach Art von Stabmagneten ausgebildete, axial beabstandet zueinander angeordnete innere Permanentmagneteinheiten, die bei jedem Greifelement mit jeweils einer der äußeren Permanentmagneteinheiten zusammenwirken, wobei die Polarisierungen so gewählt sind, dass von den beiden äußeren Permanentmagneteinheiten jedes Greifelementes die jeweils eine abgestoßen und gleichzeitig die jeweils andere angezogen wird. Auf diese Weise ist jedes Greifelement um das zugeordnete Gelenk herum wippenartig verschwenkbar, um den Greifarm wahlweise zu einer Einwärts-Schwenkbewegung oder zu einer Auswärts-Schwenkbewegung anzutreiben. Der Aufbau der bekannten Greifvorrichtung ist relativ voluminös, ist ferner hinsichtlich der Schwenklagerungsmaßnahmen stark verschleißbehaftet und ist wegen des relativ großen magnettechnischen Aufwandes verhältnismäßig teuer in der Herstellung.
Aus der DE 30 11 837 A1 ist ein beispielsweise für Industrieroboter geeigneter Handhabungsgreifer bekannt, der zwei sich gegenüberliegende Greifarme aufweist, die jeweils eine in Längsrichtung mehrfach abgeknickte Blattfeder umfassen, die mit ihrem einen Endbereich an einem Grundkörper des Greifers befestigt ist. Jeder Greifarm ist mittels einer mechanischen Betätigungseinrichtung verschwenkbar, wobei die Betätigungskraft durch mehrere Druckelemente erzeugt wird, die jeweils an der Außenfläche einer der Blattfedern abrollen können. Eine aufeinander zu gerichtete Einwärts-Schwenkbewegung der Greifarme resultiert aus der mechanischen Beaufschlagung seitens der in einer ersten Richtung bewegten Druckelemente. Eine entgegengesetzte Auswärts-Schwenkbewegung der Greifarme ergibt sich aus der Eigenfederkraft der Blattfedern, wenn die Druckelemente in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung zurückbewegt werden. Bei diesem Handhabungsgreifer lässt sich die Greifkraft der Greifarme nur schwer dosieren. Außerdem muss zur Erzeugung der Einwärts-Schwenkbewegung eine relativ hohe Eigenfederkraft der Blattfedern überwunden werden, sodass der für den Betrieb des Handhabungsgreifers erforderliche Energiebedarf relativ groß ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Greifvorrichtung zu schaffen, die bei kompakten Abmessungen und kostengünstigem Aufbau einen verschleißarmen, wenig Energie benötigenden Betrieb gestattet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgesehen, dass jedes Greifelement einarmig und mit dem Greifarm als einzigen verschwenkbaren Arm ausgebildet ist, wobei der Greifarm über einen den zugeordneten Schwenkbereich definierenden, biegeflexiblen Längenabschnitt verschwenkbar mit dem Grundkörper verbunden ist und wobei sowohl die Einwärts-Schwenkbewegung als auch die Auswärts-Schwenkbewegung der Greifarme durch das abhängig von der Arbeitsstellung der Antriebseinheit entweder abstoßende oder anziehende Einwirken der inneren Permanentmagnetanordnung auf die äußeren Permanentmagneteinheiten erzeugbar ist.
Bei der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung sind die Greifelemente jeweils nur einarmig ausgebildet und weisen als einzigen verschwenkbaren Arm den zum Ergreifen eines Objekts beweglichen Greifarm auf. Der Greifarm ist relativ zu einem ihn tragenden Grundkörper verschwenkbar aufgehängt, sodass er zur wahlweisen Ausführung einer nach innen in Richtung zur Zentrumsachse orientierten Einwärts-Schwenkbewegung oder einer diesbezüglich entgegengesetzten Auswärts-Schwenkbewegung um einen Schwenkbereich verschwenkbar ist, dessen Besonderheit darin besteht, dass er nicht als Gelenk mit relativ zueinander beweglichen Teilen ausgebildet ist, sondern durch einen biegeflexiblen Längenabschnitt des zugeordneten Greifelementes definiert ist. Bei der Schwenkbewegung tritt folglich in dem Schwenkbereich keine Reibung auf, was den Verschleiß minimiert und Abrieb vermeidet, sodass die Greifvorrichtung für Reinraumanwendungen geeignet ist. Dieses Anwendungsfeld wird auch dadurch begünstigt, dass die Einleitung der Betätigungskraft in die Greifarme rein magnetisch und dadurch berührungslos erfolgt. Abhängig von der Arbeitsstellung einer die innere Permanentmagnetanordnung aufweisenden Antriebseinheit werden die Greifarme zur Erzeugung der Einwärts-Schwenkbewegung angezogen oder zur Erzeugung der Auswärts-Schwenkbewegung abgestoßen. Beide Schwenkbewegungen sind also durch eine Magnetkraft hervorrufbar, sodass der biegeflexible Längenabschnitt nicht zur Erzeugung einer Greifkraft benötigt wird und dementsprechend mit sehr geringer Steifigkeit und leicht biegbar ausgeführt werden kann. Folglich lässt sich die Greifkraft mit Hilfe der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung mit geringem Energieaufwand erzeugen und feinfühlig dosieren. Die Schwenkbewegung der Greifarme ist eine gleichmäßige Bewegung ohne Tendenz zum Zuschnappen, sodass auch empfindliche Objekte schonend ergriffen werden können. Die Greifvorrichtung lässt sich insgesamt kompakt und kostengünstig realisieren.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die innere Permanentmagnetanordnung als eine Ringmagnetanordnung ausgebildet ist und mindestens einen koaxial zu der Zentrumsachse angeordneten permanentmagnetischen Ringmagnet aufweist. Ein solcher Ringmagnet lässt sich optimal in eine Antriebseinheit integrieren und durch Wahl eines entsprechenden Durchmessers relativ nahe bei der mit der inneren Permanentmagnetanordnung kooperierenden äußeren Permanentmagnetanordnung platzieren. Die Verwendung einer Ringmagnetanordnung erübrigt ferner verdrehsichernde Maßnahmen für die Antriebseinheit, was den Herstellungsaufwand weiter minimiert. Die Antriebseinheit ist zweckmäßigerweise bezüglich des Grundkörpers um die Zentrumsachse frei drehbar.
Als besonders günstig wird es angesehen, wenn die innere Permanentmagnetanordnung über zwei axial beabstandet zueinander angeordnete permanentmagnetische Ringmagnete verfügt. Wie sich gezeigt hat, lässt sich auf diese Weise die gewünschte Magnetkraft, sei es abstoßend oder anziehend, besonders gleichmäßig hervorrufen. Die beiden Ringmagnete sind vorzugsweise identisch ausgebildet, was die Herstellungskosten niedrig hält.
Bevorzugt sind die beiden Ringmagnete axial beidseits eines scheibenförmigen Distanzkörpers der Antriebseinheit angeordnet. Der Distanzkörper besteht vorzugsweise aus einem nicht magnetisierbaren Material, beispielsweise Aluminium, sodass er die Magnetfelder der beiden Ringmagnete nicht beeinflusst.
Vorzugsweise ist jeder Ringmagnet der inneren Permanentmagnetanordnung axial polarisiert, sodass seine einander entgegengesetzt polarisierten Polflächen in der Achsrichtung der Zentrumsachse orientiert sind. Nordpol und Südpol befinden sich also an den einander entgegengesetzten axialen Stirnseiten des Ringmagneten. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die beiden Ringmagnete so ausgerichtet sind, dass ungleichnamige Polflächen einander zugewandt sind. Es liegen sich also der Südpol des einen Ringmagneten und der Nordpol des anderen Ringmagneten axial gegenüber.
Jede an einem Greifarm angeordnete äußere Permanentmagneteinheit ist zweckmäßigerweise in der Schwenkrichtung des zugeordneten Greifarmes polarisiert. Sie verfügt somit über eine der Zentrumsachse zugewandte innere Polfläche und eine diesbezüglich abgewandte äußere Polfläche. Bei allen Greifarmen sind die inneren Polflächen untereinander gleich polarisiert.
Die äußeren Permanentmagneteinheiten sind insbesondere jeweils durch einen blockförmigen permanentmagnetischen Magnetkörper realisiert. Dieser Magnetkörper ist beispielsweise quaderförmig oder scheibenförmig gestaltet.
Jede äußere Permanentmagneteinheit ist zweckmäßigerweise an einem in sich starren Antriebsabschnitt des zugeordneten Greifarmes befestigt. Dieser starre Antriebsabschnitt schließt sich an den biegeflexiblen Längenabschnitt an, der den Schwenkbereich für den zugeordneten Greifarm definiert. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass sich die äußeren Permanentmagneteinheiten bei der Schwenkbewegung des Greifarmes exakt entlang eines Kreisbogens verlagern.
Jeder Greifarm hat zweckmäßigerweise einen zum unmittelbaren Zusammenwirken mit einem zu ergreifenden Objekt ausgebildeten Greifabschnitt, der sich an der dem biegeflexiblen Längenabschnitt entgegengesetzten Seite an den Antriebsabschnitt anschließt. Der Greifabschnitt ist vorzugsweise lösbar an dem Antriebsabschnitt angeordnet, sodass eine leichte Umrüstung hinsichtlich einer sich verändernden Greifaufgabe möglich ist. Auch bei Beschädigung lässt sich auf diese Weise ein leichter Austausch vornehmen.
Der einen Schwenkbereich definierende biegeflexible Längenabschnitt jedes Greifelementes ist zweckmäßigerweise von einem lamellenartigen Federelement gebildet. Das Federelement hat bevorzugt eine sehr hohe Elastizität, sodass es mit geringer Kraft quer zu seiner Längsrichtung verbiegbar ist. Es dient zur Definition des Schwenkbereiches des zugeordneten Greifarmes, ohne bei seiner Auslenkung eine nennenswerte Rückstellkraft aufzubauen. Das Federelement hat zwei einander entgegengesetzte axiale Endabschnitte, wobei an dem einen axialen Endabschnitt der Greifarm angeordnet ist und wobei der andere axiale Endabschnitt am Grundkörper befestigt ist. Das lamellenartige Federelement besteht vorzugsweise aus Metall.
Im Rahmen der Arbeitshubbewegung kann die Antriebseinheit zweckmäßigerweise zwischen zwei End-Arbeitsstellungen bewegt werden, die zur besseren Unterscheidung auch als erste End-Arbeitsstellung und zweite End-Arbeitsstellung bezeichnet werden. Die erste End-Arbeitsstellung ist durch am Grundkörper angeordnete erste Anschlagmittel vorgegeben, die zweite End-Arbeitsstellung durch ebenfalls am Grundkörper angeordnete zweite Anschlagmittel. In der ersten End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit sind die Greifarme durch abstoßendes Zusammenwirken der beiden Permanentmagnetanordnungen in eine maximal nach außen verschwenkte äußere Schwenkstellung verschwenkt. In der zweiten End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit sind die Greifarme durch anziehendes Zusammenwirken der beiden Permanentmagnetanordnungen in eine maximal nach innen verschwenkte innere Schwenkstellung verschwenkt. Wenn sich die Antriebseinheit bei der Arbeitshubbewegung zwischen den beiden End-Arbeitsstellungen verlagert, führt dementsprechend jeder Greifarm abhängig von der Richtung der Arbeitshubbewegung entweder die Einwärts-Schwenkbewegung oder die Auswärts-Schwenkbewegung aus.
Soll ein Objekt durch die Einwärts-Schwenkbewegung der Greifarme ergriffen werden, ist die Greifvorrichtung insbesondere so ausgelegt, dass die Einwärts-Schwenkbewegung der Greifarme durch Anlage am zu ergreifenden Objekt endet, bevor die Antriebseinheit die zweite End-Arbeitsstellung erreicht hat. Dadurch lässt sich die gewünschte Greifkraft besonders zuverlässig einstellen.
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest die zweite End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit durch die zugeordneten zweiten Anschlagmittel in der Achsrichtung der Zentrumsachse variabel vorgebbar ist. Dadurch könnten alternativ mehrere zweite End-Arbeitsstellungen vorgegeben werden, die sich in der aus ihnen resultierenden anziehenden Magnetkraft der beiden Permanentmagnetanordnungen voneinander unterscheiden. Es besteht folglich die vorteilhafte Möglichkeit, die Greifkraft abhängig vom zu ergreifenden Objekt variabel vorgeben zu können. Objekte, die besonders empfindlich sind, können somit mit einer geringeren Greifkraft ergriffen werden als beispielsweise unempfindliche, relativ schwere Objekte.
Die Greifvorrichtung ist zweckmäßigerweise mit einer von außerhalb der Greifvorrichtung manuell betätigbaren Einstelleinrichtung ausgestattet, die eine variable Positionierung der zweiten Anschlagmittel relativ zum Grundkörper ermöglichen, um die jeweils gewünschte zweite End-Arbeitsstellung vorzugeben. Die Einstelleinrichtung kann beispielsweise ein zu der Zentrumsachse koaxiales drehbares Einstellrad aufweisen.
Die Greifvorrichtung kann so ausgebildet sein, dass die erste End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit alternativ oder zusätzlich zu der zweiten End-Arbeitsstellung variabel vorgebbar ist.
Die beiden Permanentmagnetanordnungen sind insbesondere so aufeinander abgestimmt, dass die zwischen ihnen wirkende Magnetkraft in der ersten End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit eine maximale Abstoßung und in der zweiten End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit eine maximale Anziehung zwischen den beiden Permanentmagnetanordnungen hervorruft. In den dazwischenliegenden Arbeitsstellungen liegt vorzugsweise ein sich hubabhängig zumindest im Wesentlichen kontinuierlich verändernder Magnetkraftverlauf vor. Dieser Magnetkraftverlauf hat in einer zwischen den beiden End-Arbeitsstellungen liegenden Übergangs-Arbeitsstellung der Antriebseinheit einen Übergangsbereich, in dem sich die Abstoßungs- und Anziehungskräfte ausgleichen.
Wenn die innere Permanentmagnetanordnung über zwei permanentmagnetische Ringmagnete verfügt, sind selbige insbesondere so angeordnet, dass in der ersten End-Arbeitsstellung der eine Ringmagnet und in der anderen End-Arbeitsstellung der andere Ringmagnet einen geringeren Abstand zu den äußeren Permanentmagneteinheiten hat.
Die mit der inneren Permanentmagnetanordnung ausgestattete Antriebseinheit ist zweckmäßigerweise Bestandteil einer Antriebseinrichtung der Greifvorrichtung, die durch Fluidkraft oder elektrisch betätigbar ist. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung einen Elektromotor oder eine Elektromagneteinrichtung haben, um die Arbeitshubbewegung zu erzeugen. Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Antriebseinrichtung mittels eines fluidischen Druckmediums betätigbar ist, beispielsweise mit Druckluft, wobei die Antriebseinheit zweckmäßigerweise als Antriebskolben eines Linearantriebes konzipiert ist, der durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung in der einen oder anderen axialen Richtung verstellbar ist. Der weiter oben erwähnte Distanzkörper kann in diesem Zusammenhang einen Kolbenkörper der Antriebseinheit bilden, der eine Gehäusekammer des Grundkörpers in zwei mit fluidischem Druckmedium beaufschlagbare Antriebsräume unterteilt.
Zweckmäßigerweise erfährt die Antriebseinheit in beiden End-Arbeitsstellungen durch die wirkenden Magnetkräfte eine Selbsthaltung. Die erste End-Arbeitsstellung ist durch die sich abstoßenden Magnetkräfte stabilisiert, die zweite End-Arbeitsstellung durch die sich anziehenden Magnetkräfte. Wenn sich die Antriebseinheit in einer ihrer End-Arbeitsstellungen befindet, sind daher keine externen Haltekräfte aufzubringen. Auf diese Weise kann ein ergriffenes Objekt ohne fortlaufenden Energieeintrag sicher festgehalten werden. Die Greifvorrichtung lässt sich somit energetisch sehr günstig betreiben.
Der Grundkörper der Greifvorrichtung verfügt zweckmäßigerweise über ein Gehäuse, das die vorgenannte Gehäusekammer definiert, in der die Antriebseinheit zumindest mit einem die innere Permanentmagnetanordnung aufweisenden Antriebskopf linear verschiebbar aufgenommen ist. Bei einer durch Fluidkraft betätigbaren Antriebseinrichtung kann der Antriebskopf einen Antriebskolben repräsentieren. Die Gehäusekammer ist peripher von einer nicht magnetisierbaren Seitenwand begrenzt, durch die die Magnetfelder der Permanentmagnetanordnungen ungestört hindurchtreten können, um die für die Betätigung erforderlichen Magnetkräfte ausüben zu können. Die Greifarme sind um die Seitenwand des Gehäuses herum platziert.
Die Greifvorrichtung kann mit praktisch jeder beliebigen Anzahl verschwenkbarer Greifarme ausgestattet sein. Besonders vorteilhaft wird eine Greifvorrichtung angesehen, die über drei Greifarme verfügt, die in Winkelabständen von 120° gleichmäßig um die Zentrumsachse herum verteilt angeordnet sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 eine bevorzugte Bauform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung, wobei die Greifarme bei Einnahme einer nach außen verschwenkten äußeren Schwenkstellung gezeigt sind,
2 die Greifvorrichtung aus 1 aus einem anderen Blickwinkel,
3 eine Draufsicht der Greifvorrichtung aus 1 und 2 mit Blickrichtung gemäß Pfeil III aus 1,
4 einen Längsschnitt der Greifvorrichtung aus 1 bis 3 gemäß Schnittlinie IV-IV aus 1,
5 eine Seitenansicht der Greifvorrichtung in einer nach innen verschwenkten inneren Schwenkstellung der Greifarme,
6 einen Längsschnitt der Greifvorrichtung in dem aus 5 ersichtlichen Betriebszustand in einem Längsschnitt analog der 4, und
7 einen Querschnitt der Greifvorrichtung gemäß Schnittlinie VII-VII aus 6.

Die in der Zeichnung insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Greifvorrichtung ermöglicht das lösbare Greifen einzelner Objekte 2, von denen eines in den 5 und 6 schematisch abgebildet ist.
Die Greifvorrichtung 1 hat eine mechanische Schnittstelle 3, mit der sie am beweglichen Arm eines nicht weiter abgebildeten Roboters oder eines sonstigen Handhabungsgerätes fixierbar ist. Dadurch kann die Greifvorrichtung 1 im Raum bewegt werden, um ein Objekt 2 zu ergreifen, an eine andere Stelle zu verlagern und wieder loszulassen.
Bei den Objekten 2 kann es sich um technische Gegenstände wie Werkstücke handeln, aber auch um Nahrungsmittel. Diese Aufzählung ist nicht als abschließend zu verstehen.
Die Greifvorrichtung 1 hat eine als Zentrumsachse 4 bezeichnete imaginäre zentrale Längsachse. Sie hat einen ein- oder mehrteiligen Grundkörper 5, der sich in der Achsrichtung der Zentrumsachse 4 erstreckt und an dem exemplarisch die mechanische Schnittstelle 3 ausgebildet ist.
Der Grundkörper 5 hat eine Rückseite 6 und eine diesbezüglich in der Achsrichtung der Zentrumsachse 4 axial entgegengesetzte Vorderseite 7. Die mechanische Schnittstelle 3 befindet sich vorzugsweise an der Rückseite 6.
Die Greifvorrichtung 1 ist mit mehreren Greifelementen 8 ausgestattet, die in einer gewissen Verteilung um die Zentrumsachse 4 herum angeordnet sind. Bevorzugt sind die Greifelemente 8 gleichmäßig um die Zentrumsachse 4 herum verteilt.
Bei dem illustrierten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Greifvorrichtung 1 mit insgesamt drei Greifelementen 8 ausgestattet, die - wie besonders gut aus den 3 und 7 ersichtlich ist - mit Winkelabständen von 120° gleichmäßig um die Zentrumsachse 4 herum verteilt sind.
Die Greifelemente 8 haben eine längliche, fingerartige Gestalt. Sie können sich in ihrer Längsrichtung geradlinig oder - wie beim Ausführungsbeispiel - einfach oder mehrfach abgewinkelt erstrecken. Jedes Greifelement 8 endet an einer axialen Rückseite mit einem Befestigungsabschnitt 12, mit dem es am Grundkörper 5 befestigt ist. Es handelt sich insbesondere um eine starre Befestigung.
An der dem Befestigungsabschnitt 12 axial entgegengesetzten Vorderseite endet jedes Greifelement 8 mit einem Greifabschnitt 13, der zweckmäßigerweise eine an das zu ergreifende Objekt 2 angepasste Greifstruktur 14 aufweist, beispielsweise eine Greifbacke.
Der Befestigungsabschnitt 12 ist der einzige Abschnitt des Greifelementes 8, mit dem das Greifelement 8 am Grundkörper 5 befestigt ist. Ausgehend von dem Befestigungsabschnitt 12 erstreckt sich jedes Greifelement 8 frei endend bis zu dem Greifabschnitt 13 bzw. der daran vorgesehenen Greifstruktur 14.
Vorzugsweise ist jedes Greifelement 8 mit seinem Befestigungsabschnitt 12 an einem der Rückseite 6 zugeordneten rückwärtigen Endbereich 15 des Grundkörpers 5 befestigt. Ausgehend von dort erstreckt sich jedes Greifelement 8 in Richtung zu der Vorderseite 7, wobei es den Grundkörper 5 an der Vorderseite 7 mit seinem Greifabschnitt 13 überragt. Die Greifelemente 8 umgeben mit ihren Greifabschnitten 13 einen der Vorderseite 7 des Grundkörpers 5 vorgelagerten Greifraum 16, in dem das zu ergreifende Objekt 2 zumindest partiell platziert ist.
Jedes Greifelement 8 hat einen Schwenkbereich 17, der zwischen dem Befestigungsabschnitt 12 und einem den Greifabschnitt 13 aufweisenden Greifarm 18 angeordnet ist. Jeder Greifarm 18 ist um den Schwenkbereich 17 relativ zum Grundkörper 5 unter Ausführung einer Schwenkbewegung 22 verschwenkbar. Die Schwenkbewegung 22 kann alternativ eine nach innen in Richtung zur Zentrumsachse 4 orientierte Einwärts-Schwenkbewegung 22a oder eine diesbezüglich entgegengesetzte, sich von der Zentrumsachse 4 entfernende Auswärts-Schwenkbewegung 22b sein.
Die Schwenkbewegung 22 sämtlicher Greifarme 18 findet stets gleichzeitig und gleichsinnig statt. Die rechtwinkelig zu der Zentrumsachse 4 gemessene Ausdehnung des Greifraumes 16 wird bei der Einwärts-Schwenkbewegung 22a verringert und bei der Auswärts-Schwenkbewegung 22b vergrößert.
Die Schwenkbereiche 17 sind insbesondere so ausgelegt, dass die Schwenkebenen 23, in denen die Schwenkbewegungen 22 der Greifarme 18 stattfinden, durch die Zentrumsachse 4 und eine hierzu radiale Achse aufgespannt werden. Der Winkelabstand zwischen den einzelnen Schwenkebenen 23 entspricht dem Winkelabstand zwischen den einzelnen Greifelementen 8.
Wie sich aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt, ist jedes Greifelement 8 nur einarmig ausgebildet, wobei der Greifarm 18 den einzigen verschwenkbaren Arm des Greifelementes 8 bildet.
Eine Besonderheit des Schwenkbereiches 17 besteht darin, dass er von einem biegeflexiblen Längenabschnitt 24 des betreffenden Greifelementes 8 gebildet ist. Exemplarisch ist der biegeflexible Längenabschnitt 24 Bestandteil eines lamellenartigen Federelementes 25, das vorzugsweise aus Metall besteht und das zweckmäßigerweise federelastische Eigenschaften hat. Exemplarisch ist es von einer Blattfeder gebildet.
Das Federelement 25 hat einen ersten axialen Endabschnitt 25a, der exemplarisch den Befestigungsabschnitt 12 bildet. Des Weiteren hat das lamellenartige Federelement 25 einen entgegengesetzten zweiten axialen Endabschnitt 25b, an dem der Greifabschnitt 13 befestigt ist. Der biegeflexible Längenabschnitt 24 liegt zwischen den beiden axialen Endabschnitten 25a, 25b.
Der biegeflexible Längenabschnitt 24 definiert eine imaginäre Schwenkachse für den Greifarm 16, die rechtwinkelig zur zugeordneten Schwenkebene 23 verläuft. Sie resultiert allein aus der lokalen Flexibilität des Materials des Greifelementes 8 und ist ohne ein relativ zueinander bewegliche Gelenkelemente aufweisendes Gelenk realisiert. Dadurch tritt bei der Schwenkbewegung 22 kein Abrieb auf, der die Umgebung verunreinigen könnte.
Die Schwenkbewegungen 22 sind durch eine permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 26 der Greifvorrichtung 1 hervorrufbar. Die die Schwenkbewegungen 22 hervorrufenden Kräfte werden durch die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 26 berührungslos und somit ohne Verschleiß in die Greifarme 18 eingeleitet.
Die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung 26 hat eine Permanentmagnetanordnung, die zur besseren Unterscheidung als äußere Permanentmagnetanordnung 27 bezeichnet sei und deren Bestandteile an jedem der vorhandenen Greifarme 18 fest angeordnet sind. Dabei setzt sich die äußere Permanentmagnetanordnung 27 aus mehreren individuellen äußeren Permanentmagneteinheiten 28 zusammen, deren Anzahl derjenigen der Greifarme 18 entspricht, wobei an jedem Greifarm 18 eine eigene äußere Permanentmagneteinheit 28 fest angeordnet ist.
Vorzugsweise befindet sich jede äußere Permanentmagneteinrichtung 28 an einem in sich starren Antriebsabschnitt 32 des zugeordneten Greifarmes 18. Dieser Antriebsabschnitt 32 hat an der dem Schwenkbereich 17 abgewandten Seite eine Kupplungseinrichtung 33, an der der Greifabschnitt 13 lösbar und bei Bedarf auswechselbar fixiert ist. Der Antriebsabschnitt 32 kann allerdings auch unlösbar mit dem Greifabschnitt 13 verbunden sein. Der zweite axiale Endabschnitt 25b des Federelementes 25 ist an dem dem Greifabschnitt 13 entgegengesetzten Endbereich an dem Antriebsabschnitt 32 befestigt.
Die äußeren Permanentmagneteinheiten 28 bestehen zweckmäßigerweise jeweils aus einem permanentmagnetischen Magnetkörper. Dieser ist zweckmäßigerweise in eine zu der Zentrumsachse 4 hin offene Ausnehmung des Greifarmes 18 eingebettet und insbesondere eingeklebt. Der Magnetkörper ist beispielsweise blockförmig oder scheibenförmig gestaltet.
Bezogen auf die Achsrichtung der Zentrumsachse 4 sind die äu-βeren Permanentmagneteinheiten 28 der einzelnen Greifarme 18 auf gleicher axialer Höhe angeordnet. Beim Verschwenken eines Greifarmes 18 verändert sich der radiale Abstand zwischen der zugeordneten äußeren Permanentmagneteinheit 28 und der Zentrumsachse 4.
Zu der permanentmagnetischen Betätigungseinrichtung 26 gehört auch eine mit der äußeren Permanentmagnetanordnung 27 magnetisch in Wechselwirkung stehende innere Permanentmagnetanordnung 34. Die innere Permanentmagnetanordnung 34 ist von den Greifarmen 18 und dementsprechend auch von den äußeren Permanentmagneteinheiten 28 umgeben. Sie ist Bestandteil einer Antriebseinheit 35, die unter Ausführung einer der Achsrichtung der Zentrumsachse 4 folgenden, durch einen Doppelpfeil angedeuteten Arbeitshubbewegung 36 relativ zu dem Grundkörper 5 und auch relativ zu den Greifarmen 18 bewegbar und insbesondere verschiebbar ist. Durch die Arbeitshubbewegung 36 kann die Antriebseinheit 35 einschließlich der inneren Permanentmagnetanordnung 34 in unterschiedlichen Arbeitsstellungen entlang der Zentrumsachse 4 positioniert werden.
Sowohl die Einwärts-Schwenkbewegung 22a als auch die Auswärts-Schwenkbewegung 22b der Greifarme 18 ist durch das abhängig von der Arbeitsstellung der Antriebseinheit 35 entweder abstoßende oder anziehende Einwirken der inneren Permanentmagnetanordnung 34 auf die äußeren Permanentmagneteinheiten 28 erzeugbar. Anders ausgedrückt, übt die innere Permanentmagnetanordnung 34 positionsabhängig entweder eine resultierende Anziehungskraft oder eine resultierende Abstoßkraft auf sämtliche äußeren Permanentmagneteinheiten 28 aus, wobei aus der Anziehungskraft die Einwärts-Schwenkbewegung 22a und aus der Abstoßkraft die Auswärts-Schwenkbewegung 22b resultiert. Die Schwenkbewegungen 22 der Greifarme 18 finden stets synchron statt.
Der Grundkörper 5 definiert zweckmäßigerweise ein Gehäuse 37, das eine Gehäusekammer 38 umschließt, in der zumindest ein die innere Permanentmagnetanordnung 34 umfassender Antriebskopf 35a der Antriebseinheit 35 aufgenommen ist. Exemplarisch besteht die Antriebseinheit 35 ausschließlich aus dem Antriebskopf 35a. Selbiger kann in der Gehäusekammer 38 die Arbeitshubbewegung 36 ausführen. Bevorzugt ist die Antriebseinheit 35 durch das Gehäuse 37 linear verschiebbar geführt.
Die Gehäusekammer 38 ist an ihrem radialen Außenumfang durch eine sich um die Zentrumsachse 4 herum erstreckende Seitenwand 42 des Gehäuses 37 begrenzt. Zumindest diese Seitenwand 42 des Gehäuses 37 besteht aus einem nicht magnetisierbaren Material, beispielsweise Aluminium, Edelstahl oder Kunststoff, sodass es für die Magnetfelder der Permanentmagnetanordnungen 27, 34 durchlässig ist.
Die Antriebseinheit 35 bildet beim Ausführungsbeispiel zusammen mit dem Gehäuse 37 und zwei Fluidsteuerkanälen 44a, 44b eine Antriebseinrichtung 43, die durch Fluidkraft betätigbar ist, um die Arbeitshubbewegung 36 durch Fluidkraft hervorzurufen.
Die Antriebseinheit 35 unterteilt die Gehäusekammer 38 axial in einen ersten Antriebsraum 38a und einen zweiten Antriebsraum 38b. Der erste Antriebsraum 38a ist an der der Antriebseinheit 35 axial gegenüberliegenden Seite im Bereich der Rückseite 6 von einer Gehäuserückwand 37a des Gehäuses 37 begrenzt und kommuniziert mit dem ersten Fluidsteuerkanal 44a. Der zweite Antriebsraum 38b ist im Bereich der Vorderseite 7 von einer Gehäuse-Vorderwand 37b des Gehäuses 37 begrenzt und kommuniziert mit dem zweiten Fluidsteuerkanal 44b. Beide Fluidsteuerkanäle 44a, 44b münden zweckmäßigerweise im Bereich der mechanischen Schnittstelle 33 aus, von wo aus sie mittels einer nicht weiter abgebildeten Steuerventileinrichtung alternativ mit einem Antriebsfluid beaufschlagt oder druckmäßig entlastet werden können. Als Antriebsfluid kommt insbesondere Druckluft zum Einsatz.
Abhängig von der fluidischen Ansteuerung der beiden Antriebsräume 38a, 38b kann die Antriebseinheit 35 zu der Arbeitshubbewegung 36 angetrieben werden, sodass sie entweder in einer aus 4 ersichtlichen, an die Gehäuse-Rückwand 37a angenäherten ersten End-Arbeitsstellung positioniert ist oder in einer aus der 6 ersichtlichen, an die Gehäuse-Vorderwand 37b angenäherten zweiten End-Arbeitsstellung.
Um die beiden Antriebsräume 38a, 38b fluiddicht voneinander abzutrennen, enthält die Antriebseinheit 35 zweckmäßigerweise einen beispielsweise scheibenförmigen Kolbenkörper 45, der an seinem peripheren Außenumfang eine ringförmige Dichtung 46 aufweist, die gleitverschieblich unter Abdichtung an der Innenumfangsfläche der peripheren Seitenwand 42 anliegt.
Gemäß einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinrichtung 43 von einer elektrisch betätigbaren Bauart. Die Antriebseinheit 35 steht in diesem Fall beispielsweise mit einer Gewindespindel in Eingriff, die durch einen Elektromotor antreibbar ist, um die Arbeitshubbewegung 36 hervorzurufen. Bei einem ebenfalls nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinrichtung 43 von elektromagnetischer Bauart.
Es ist von Vorteil, wenn die innere Permanentmagnetanordnung 34 als eine Ringmagnetanordnung ausgebildet ist, die mindestens einen koaxial zu der Zentrumsachse 4 angeordneten Ringmagnet 47 aufweist. Dies ermöglicht durch Wahl eines entsprechend großen Durchmessers der Ringmagnetanordnung die Realisierung relativ großer Abstände zwischen den Greifarmen 16 quer zu der Zentrumsachse 4 und dennoch die Erzeugung starker Magnetkräfte zur Betätigung dieser Greifarme 16.
Es ist besonders zweckmäßig, die innere Permanentmagnetanordnung 34 aus genau zwei Ringmagneten 47 zu bilden, was auf das illustrierte Ausführungsbeispiel zutrifft. Die beiden Ringmagnete 47 sind dabei zur besseren Unterscheidung auch als erster Ringmagnet 47a und zweiter Ringmagnet 47b bezeichnet.
Der erste Ringmagnet 47a liegt näher bei der Gehäuse-Rückwand 37a, während der zweite Ringmagnet 47b näher bei der Gehäuse-Vorderwand 37b liegt.
Ein axialer Abstand zwischen den beiden Ringmagneten 47a, 47b ist zweckmäßigerweise durch den als Distanzkörper 45a fungierenden Kolbenkörper 45 vorgegeben, der axial beidseits von jeweils einem der beiden Ringmagnete 47a, 47b flankiert ist. Der Kolbenkörper 45 besteht zweckmäßigerweise aus einem nicht magnetisierbaren Material. Die beiden permanentmagnetischen Ringmagnete 47a, 47b sind aus Kostengründen zweckmäßigerweise untereinander identisch ausgebildet.
Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, die beiden Ringmagnete 47a, 47b jeweils axial zu polarisieren. Dementsprechend hat jeder Ringmagnet 47a, 47b eine axial orientierte ringförmige erste Polfläche 48 und eine diesbezüglich axial entgegengesetzt orientierte ringförmige zweite Polfläche 49, wobei die beiden Polflächen 48, 49 ungleichnamige Magnetpole aufweisen. Bei den beiden Ringmagneten 47a, 47b haben die ersten Polflächen untereinander die gleiche Polarisierung, wie auch die zweiten Polflächen 49 untereinander die gleiche Polarisierung haben. Beispielhaft weist die erste Polfläche 48 den Nordpol und die zweite Polfläche 49 den Südpol auf.
Die beiden Ringmagnete 47a, 47b sind in der Antriebseinrichtung 43 insbesondere so orientiert, dass eine erste Polfläche 48 des jeweils einen Ringmagneten 47a der diesbezüglich ungleichnamigen zweiten Polfläche 49 des anderen Ringmagneten 47b gegenüberliegt.
Beim Ausführungsbeispiel sind die ersten Polflächen 48 der Rückseite 6 und die zweiten Polflächen 49 der Vorderseite 7 zugewandt.
Bei den äußeren Permanentmagneteinheiten 28 ist die Polarisierung so gewählt, dass eine der Zentrumsachse 4 zugewandte innere Polfläche 52 und eine diesbezüglich entgegengesetzte, von der Zentrumsachse 4 wegweisende äußere Polfläche 53 vorhanden ist. Die Polarisierung der inneren Polfläche 52 entspricht zweckmäßigerweise derjenigen der ersten Polfläche 48 der beiden Ringmagnete 47a, 47b. Jedenfalls sind die äußeren Permanentmagneteinheiten 28 auf diese Weise in der Schwenkrichtung des jeweils zugeordneten Greifarmes 18 polarisiert. Bei allen Greifarmen 18 ist die Polarisierung und Ausrichtung der äußeren Permanentmagneteinheiten 28 die gleiche.
Die relative Zuordnung zwischen der äußeren Permanentmagnetanordnung 27 und der inneren Permanentmagnetanordnung 34 ist vorzugsweise so gewählt, dass in der ersten End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit 35 der zweite Ringmagnet 47b mit geringerem Abstand zu den äußeren Permanentmagneteinheiten 28 angeordnet ist als der erste Ringmagnet 47a. Daraus resultiert eine maximale abstoßende Magnetkraft „MF“ zwischen den beiden Permanentmagnetanordnungen 27, 34, was zur Folge hat, dass die Greifarme 18 in der äußeren Schwenkstellung gehalten werden.
Befindet sich die Antriebseinheit 35 in der aus 6 ersichtlichen zweiten End-Arbeitsstellung, ist zweckmäßigerweise der Abstand zwischen den äußeren Permanentmagneteinheiten 28 und dem ersten Ringmagnet 47a kleiner als der Abstand zwischen den äußeren Permanentmagneteinheiten 28 und dem zweiten Ringmagnet 47b, woraus eine maximale anziehende Magnetkraft „MF“ zwischen den beiden Permanentmagnetanordnungen 27, 34 resultiert.
In den 4 und 6 ist in einem Diagramm 54 der vom Hub „H“ der Arbeitshubbewegung abhängige Verlauf der zwischen den beiden Permanentmagnetanordnungen 28, 34 herrschenden Magnetkraft „MF“ schematisch aufgetragen. Mit dem Zeichen „+“ ist die abstoßende Magnetkraft „MF“ angedeutet, mit dem Zeichen „-“ die anziehende Magnetkraft „MF“. Ersichtlich nimmt bei der Arbeitshubbewegung ausgehend von der ersten Arbeits-Endstellung die abstoßende Magnetkraft „MF“ ab, um in einem Übergangsbereich 51, in dem sich die abstoßenden und die anziehenden Magnetkräfte aufheben und in dem die Antriebseinheit 35 kurzzeitig eine Übergangs-Arbeitsstellung einnimmt, in die Anziehungskraft zu wechseln, die dann mit zunehmender Annäherung an die zweite End-Arbeitsstellung bis zum Erreichen eines Maximums zunimmt.
Die aktuelle Schwenkbewegung der Greifarme 18 ist stets durch die wirksame Magnetkraft „MF“ bestimmt, eventuelle Federkräfte, die aus der Federelastizität des Schwenkbereiches 17 resultieren, spielen keine relevante Rolle. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der biegeflexible Längenabschnitt 24 mit sehr geringer Eigensteifigkeit ausgebildet ist, sodass die magnetischen Kräfte kaum dazu beitragen müssen, den biegeflexiblen Längenabschnitt 24 zu verbiegen. Somit steht zumindest der größte Teil der vorhandenen Magnetkraft als Greifkraft zur Verfügung, mit der die Greifarme 18 an ein zu ergreifendes Objekt 2 andrückbar sind.
Vorzugsweise sind an dem Grundkörper 5 zur Vorgabe der ersten End-Arbeitsstellung dienende erste Anschlagmittel 55 und zur Vorgabe der zweiten End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit 35 dienende zweite Anschlagmittel 56 angeordnet. Bevorzugt liegt die Antriebseinheit 35 in der ersten End-Arbeitsstellung an den ersten Anschlagmitteln 55 und in der zweiten End-Arbeitsstellung an den zweiten Anschlagmitteln 56 an. Die ersten Anschlagmittel 55 sind insbesondere an der Gehäuse-Rückwand 37a angeordnet, die zweiten Anschlagmittel 56 an der Gehäuse-Vorderwand 37b. Die ersten Anschlagmittel 55 und/oder die zweiten Anschlagmittel 56 sind vorzugsweise so ausgebildet, dass die durch sie vorgebbare End-Arbeitsstellung in der Achsrichtung der Zentrumsachse 4 variabel vorgebbar ist.
Exemplarisch bieten die ersten Anschlagmittel 55 keine Einstellmöglichkeit, wenngleich dies durchaus auch umsetzbar wäre.
Die illustrierte Greifvorrichtung 1 bietet die vorteilhafte Möglichkeit, die zweite End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit 35 durch die zugeordneten zweiten Anschlagmittel 56 variabel vorzugeben. Hierzu umfassen die zweiten Anschlagmittel 56 ein Anschlagelement 56a, das ausgehend von der Gehäuse-Vorderwand 37b axial in die Gehäusekammer 38 hineinragt und eine der Antriebseinheit 35 zugewandte Anschlagfläche 57 hat. Das Anschlagelement 56a ist im Rahmen einer von einem Doppelpfeil angedeuteten Einstellbewegung 58 relativ zu der Gehäuse-Vorderwand 37b in der Achsrichtung der Zentrumsachse 4 verstellbar und auf diese Weise in unterschiedlichen Anschlagpositionen positionierbar. Die jeweils eingestellte Anschlagposition gibt die momentan mögliche zweite End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit 35 vor, indem die Antriebseinheit 35 auf die ihr zugewandte Anschlagfläche 57 aufläuft.
Durch die Einstellung unterschiedlicher Anschlagpositionen des Anschlagelementes 56a lassen sich unterschiedliche End-Arbeitsstellungen der Antriebseinheit 35 vorgeben und dementsprechend unterschiedlich hohe Anziehungskräfte, die in der jeweils eingestellten zweiten End-Arbeitsstellung von der inneren Permanentmagnetanordnung 34 auf die äußeren Permanentmagneteinheiten 28 ausgeübt werden und aus denen aufgrund unterschiedlicher Relativpositionen der beiden Permanentmagnetanordnungen 34, 27 unterschiedlich hohe Greifkräfte resultieren.
Man hat folglich die Möglichkeit, durch Betätigung der zweiten Anschlagmittel 56 die in der inneren Schwenkstellung von den Greifarmen 18 auf ein zu ergreifendes Objekt 2 ausgeübten Greifkräfte nach Bedarf einzustellen.
In der 6 ist in dem Diagramm 54 durch den Doppelpfeil 62 die Verstellmöglichkeit der zweiten End-Arbeitsstellung angedeutet. Daraus wird ersichtlich, dass entsprechend der gewählten Einstellung die anziehende Magnetkraft „MF“ ein unterschiedlich hohes Niveau hat.
Zur variablen Einstellung der zweiten End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit 35 ist beim Ausführungsbeispiel den zweiten Anschlagmitteln 56 eine von außerhalb der Greifvorrichtung 1 manuell betätigbare Einstelleinrichtung 63 zugeordnet. Selbige umfasst ein Einstellrad 64, das dem Grundkörper 5 an der Vorderseite 7 vorgelagert ist und das an dem Grundkörper 5 um die Zentrumsachse 4 als Drehachse verdrehbar ist. Zum Verdrehen lässt es sich leicht mit einer Hand erfassen. Das Einstellrad 64 steht mit dem Anschlagelement 56a in Gewindeeingriff 65, wobei das Anschlagelement 56a an der Gehäuse-Vorderwand 37b axial verschiebbar und zugleich verdrehgesichert gelagert ist.
Beim Verdrehen des Einstellrades 64 wird das Anschlagelement 56a je nach Drehrichtung des Einstellrades 64 in der einen oder anderen axialen Richtung der Zentrumsachse 4 verstellt.
Es versteht sich, dass die Einstelleinrichtung 63 auch von einer elektrisch oder mit Fluidkraft betätigbaren Bauart sein kann.
Ein Vorteil der illustrierten Greifvorrichtung 1 besteht darin, dass die Antriebseinheit 35 in beiden End-Arbeitsstellungen durch die wirkenden Magnetkräfte eine Selbsthaltung erfährt. Die erste End-Arbeitsstellung ist durch die abstoßenden Magnetkräfte stabilisiert, die zweite End-Arbeitsstellung durch die anziehenden Magnetkräfte. Wenn sich die Antriebseinheit 35 in einer ihrer End-Arbeitsstellungen befindet, sind daher keine externen Haltekräfte aufzubringen. Auf diese Weise wird beispielsweise ein ergriffenes Objekt 2 ohne fortlaufenden Energieeintrag sicher festgehalten. Die Greifvorrichtung 1 lässt sich daher energetisch sehr günstig betreiben.
Die Antriebseinheit 35 ist in dem Grundkörper 5 bezogen auf die Zentrumsachse 4 verdrehsicherungslos angeordnet. Kostenaufwendige Verdrehsicherungsmaßnahmen sind eingespart. Die Ausgestaltung der inneren Permanentmagnetanordnung 34 als eine Ringmagnetanordnung gewährleistet, dass in jeder bezüglich des Grundkörpers 5 eingenommenen Drehposition der Antriebseinheit 35 die permanentmagnetischen Magnetkräfte uneingeschränkt wirksam sind.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel kann die Antriebseinheit 35 auch manuell verstellbar ausgebildet sein. Beispielsweise kann an dem Grundkörper 5 ein Handbetätigungsglied gelagert sein, beispielsweise ein Betätigungshebel, das mit der Antriebseinheit 35 antriebsmäßig verbunden ist und das von außerhalb der Greifvorrichtung 1 mit einer Hand aktivierbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die Greifvorrichtung 1 mit Positionserfassungsmitteln 66 ausgestattet ist, die die momentane Arbeitsstellung der Antriebseinheit 35, zumindest aber die End-Arbeitsstellungen erfassen können und ein entsprechendes elektrisches Positionssignal ausgeben können. Die Positionserfassungsmittel 66 enthalten beispielsweise einen außen am Grundkörper 5 angebrachten Sensor 66a, der auf ein Magnetfeld der Antriebseinheit 35 anspricht. Das Magnetfeld kann von der inneren Permanentmagnetanordnung 34 generiert sein oder aber optional von einem zusätzlichen Betätigungsmagnet 67, der beispielsweise in den Kolbenkörper 45 integriert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004059342 A1 [0002]
DE 3011837 A1 [0004]

Claims

Greifvorrichtung, mit einem Grundkörper (5) und mehreren an dem Grundkörper (5) um eine Zentrumsachse (4) herum verteilt angeordneten Greifelementen (8), wobei jedes Greifelement (8) einen relativ zu dem Grundkörper (5) um einen Schwenkbereich (17) verschwenkbaren Greifarm (18) aufweist und sämtliche Greifarme (18) durch eine permanentmagnetische Betätigungseinrichtung (26) der Greifvorrichtung (1) synchron wahlweise zu einer nach innen in Richtung zu der Zentrumsachse (4) orientierten Einwärts-Schwenkbewegung (22a) oder zu einer nach außen von der Zentrumsachse (4) weg orientierten Auswärts-Schwenkbewegung (22b) antreibbar sind, wobei die permanentmagnetische Betätigungseinrichtung (26) eine äußere Permanentmagnetanordnung (27) mit mehreren jeweils an einem der Greifarme (18) angeordneten äußeren Permanentmagneteinheiten (28) und eine damit zusammenwirkende, von den Greifarmen (18) umgebene innere Permanentmagnetanordnung (34) umfasst, wobei die innere Permanentmagnetanordnung (34) Bestandteil einer Antriebseinheit (35) ist, die durch Ausführung einer der Achsrichtung der Zentrumsachse (4) folgenden Arbeitshubbewegung (36) relativ zu dem Grundkörper (5) und zu den Greifarmen (18) in unterschiedlichen Arbeitsstellungen positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Greifelement (8) einarmig und mit dem Greifarm (18) als einzigen verschwenkbaren Arm ausgebildet ist, wobei der Greifarm (18) über einen den zugeordneten Schwenkbereich (17) definierenden, biegeflexiblen Längenabschnitt (24) verschwenkbar mit dem Grundkörper (5) verbunden ist und wobei sowohl die Einwärts-Schwenkbewegung (22a) als auch die Auswärts-Schwenkbewegung (22b) der Greifarme (18) durch das abhängig von der Arbeitsstellung der Antriebseinheit (35) entweder abstoßende oder anziehende Einwirken der inneren Permanentmagnetanordnung (34) auf die äußeren Permanentmagneteinheiten (28) erzeugbar ist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Permanentmagnetanordnung (34) mindestens einen koaxial zu der Zentrumsachse (4) angeordneten permanentmagnetischen Ringmagnet (47, 47a, 47b) aufweist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Permanentmagnetanordnung (34) zwei axial beabstandet zueinander angeordnete und insbesondere identisch ausgebildete permanentmagnetische Ringmagnete (47, 47a, 47b) enthält.
Greifvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ringmagnete (47, 47a, 47b) axial beidseits an einem scheibenförmigen Distanzkörper (45a) der Antriebseinheit (35) angeordnet sind, wobei der Distanzkörper (45a) zweckmäßigerweise von einem zum Hervorrufen der Arbeitshubbewegung (36) fluidbeaufschlagbaren Kolbenkörper (45) gebildet ist.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ringmagnet (47, 47a, 47b) der inneren Permanentmagnetanordnung (34) axial polarisiert ist, sodass seine einander entgegengesetzt polarisierten Polflächen (48, 49) in der Achsrichtung der Zentrumsachse (4) orientiert sind.
Greifvorrichtung nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einander axial zugewandten Polflächen (48, 49) der beiden Ringmagnete (47, 47a, 47b) einander entgegengesetzt polarisiert sind.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede äußere Permanentmagneteinheit (28) in der Schwenkrichtung des zugeordneten Greifarmes (18) polarisiert ist und eine der Zentrumsachse (4) zugewandte innere Polfläche (52) hat, wobei die inneren Polflächen (52) der äußeren Permanentmagneteinheiten (28) sämtlicher Greifarme (18) untereinander gleich polarisiert sind, wobei zweckmäßigerweise jede äußere Permanentmagneteinheit (28) aus einem blockförmigen permanentmagnetischen Magnetkörper besteht.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Permanentmagneteinheit (28) jedes Greifarmes (18) an einem sich an den biegeflexiblen Längenabschnitt (24) anschließenden, in sich starren Antriebsabschnitt (32) des betreffenden Greifarmes (18) angeordnet ist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Greifarm (18) einen auf der dem biegeflexiblen Längenabschnitt (24) entgegengesetzten Seite von dem Antriebsabschnitt (32) wegragenden, zum unmittelbaren Zusammenwirken mit einem zu ergreifenden Objekt (2) ausgebildeten Greifabschnitt (13) aufweist, der zweckmäßigerweise lösbar an dem Antriebsabschnitt (32) angeordnet ist.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der einen Schwenkbereich (17) definierende biegeflexible Längenabschnitt (24) jedes Greifelementes (8) von einem lamellenartigen Federelement (25) gebildet ist, das zwei einander entgegengesetzte axiale Endabschnitte (25a, 25b) aufweist, wobei der eine axiale Endabschnitt (25b) dem Greifarm (18) zugeordnet ist und wobei der andere axiale Endabschnitt (25a) am Grundkörper (5) befestigt ist.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (35) durch die Arbeitshubbewegung (36) zumindest zwischen zwei durch am Grundkörper (5) angeordnete erste und zweite Anschlagmittel (55, 56) vorgegebenen ersten und zweiten End-Arbeitsstellungen bewegbar ist, wobei die Greifarme (18) in der ersten End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit (35) durch abstoßendes Zusammenwirken der beiden Permanentmagnetanordnungen (27, 34) eine maximal nach außen verschwenkte äußere Schwenkstellung und in der zweiten End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit (35) durch anziehendes Zusammenwirken der beiden Permanentmagnetanordnungen (27, 34) eine maximal nach innen verschwenkte innere Schwenkstellung einnehmen können.
Greifvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zweite End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit (35) durch die zugeordneten zweiten Anschlagmittel (56) in der Achsrichtung der Zentrumsachse (4) variabel vorgebbar ist, derart, dass alternativ mehrere zweite End-Arbeitsstellungen der Antriebseinheit (35) vorgebbar sind, die sich in der aus ihnen resultierenden anziehenden Magnetkraft der beiden Permanentmagnetanordnungen (27, 34) voneinander unterscheiden, wobei zweckmäßigerweise eine von außerhalb der Greifvorrichtung (1) manuell betätigbare Einstelleinrichtung (63) zur variablen Positionierung der zweiten Anschlagmittel (56) relativ zum Grundkörper (5) vorhanden ist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Permanentmagnetanordnungen (27, 34) so aufeinander abgestimmt sind, dass die zwischen ihnen wirkende Magnetkraft (MF) in der ersten End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit (35) eine maximale Abstoßung und in der zweiten End-Arbeitsstellung der Antriebseinheit (35) eine maximale Anziehung hervorruft, wobei dazwischen ein sich hubabhängig zumindest im Wesentlichen kontinuierlich verändernder Magnetkraftverlauf vorliegt, der in einer zwischen den beiden End-Arbeitsstellungen liegenden Übergangs-Arbeitsstellung der Antriebseinheit (35) einen Übergangsbereich (51) mit sich ausgleichenden Abstoßungs- und Anziehungskräften hat.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass von den beiden permanentmagnetischen Ringmagneten (47, 47a, 47b) in der ersten End-Arbeitsstellung der eine Ringmagnet (47a) und in der zweiten End-Arbeitsstellung der andere Ringmagnet (47b) näher bei den äußeren Permanentmagneteinheiten (28) liegt.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Achsrichtung der Zentrumsachse (4) bewegbare Antriebseinheit (35) Bestandteil einer durch Fluidkraft oder elektrisch betätigbaren Antriebseinrichtung (43) der Greifvorrichtung (1) ist.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (5) ein Gehäuse (37) aufweist, das eine Gehäusekammer (38) definiert, in der die Antriebseinheit (35) zumindest mit einem die innere Permanentmagnetanordnung (34) aufweisenden Antriebskopf (35a) linear verschiebbar aufgenommen ist und die peripher von einer nicht magnetisierbaren Seitenwand (42) begrenzt ist, um die herum die Greifarme (18) mit den daran angeordneten äußeren Permanentmagneteinheiten (28) platziert ist.