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Die Erfindung betrifft einen Greifer für einen Roboter, aufweisend einen Greifergrundkörper, an dem wenigstens zwei gegeneinander verstellbar gelagerte Greiferfinger angeordnet sind, die zum Greifen von Gegenständen wahlweise eine geöffnete Stellung oder eine geschlossene Stellung einnehmen können, derart, dass in der geschlossenen Stellung der Greiferfinger der Gegenstand durch den Greifer gegriffen ist und in der geöffneten Stellung der Greiferfinger der Gegenstand losgelassen ist.
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Aus der Industrie ist eine Vielfalt verschiedener Greiftechniken bekannt. Allen solchen Greifern ist gemeinsam, dass sie Antriebstechnik sowie entsprechende Energiezuführung für die Aktuierung, d.h. Bewegung benötigen. Dies ist mit erhöhten Kosten sowie mit einem Integrationsaufwand verbunden. Nicht zuletzt wird die Störkontur des Roboters durch die benötigte Energiezuführung oder aktive Antriebstechnik vergrößert und die Nutzlast durch das Gewicht solcher Antriebe verringert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen als Roboterendeffektor verwendbaren Greifer zu schaffen, der ohne Energiequellen funktioniert und so die oben beschriebenen Nachteile vermeidet.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Greifer für einen Roboter, aufweisend einen Greifergrundkörper, an dem wenigstens zwei gegeneinander verstellbar gelagerte Greiferfinger angeordnet sind, die zum Greifen von Gegenständen wahlweise eine geöffnete Stellung oder eine geschlossene Stellung einnehmen können, derart, dass in der geschlossenen Stellung der Greiferfinger der Gegenstand durch den Greifer gegriffen ist und in der geöffneten Stellung der Greiferfinger der Gegenstand losgelassen ist, und aufweisend ein am Greifergrundkörper beweglich gelagertes Stellglied und ein an das Stellglied angekoppeltes Getriebe, das ausgebildet ist zum Umsetzen einer durch Drücken des Stellgliedes gegen den zu greifenden Gegenstand ausgelösten Bewegung des Stellglieds in eine Schließbewegung der wenigstens zwei Greiferfinger, um den Gegenstand zu greifen.
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Die gegeneinander verstellbare Lagerung kann in einer relativen Bewegung der beiden Greiffinger zueinander umgesetzt sein. Somit können beide Greiffinger beweglich oder aber nur einer der beiden Greiffinger beweglich gegenüber dem Greifergrundkörper gelagert sein.
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Das Stellglied kann beispielsweise zum Ausbilden eines Greifers frei von einer motorischen Ansteuerung der Greiferfinger ausgebildet sein, wobei das Stellglied zum Übertragen einer durch einen Druck erzeugten Kraft auf die Greiferfinger zu deren Verstellung ausgebildet ist.
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Das Getriebe kann ein Sperrspannwerk aufweisen. Weiterhin kann das Getriebe als Sperrspannwerk ausgebildet sein. Das Getriebe kann ein das Stellglied mit wenigstens einem der wenigstens zwei Greiferfingern verbindendes Verbindungselement, insbesondere Seil aufweisen, das zum Übertragen der Bewegung des Stellgliedes auf die wenigstens einen der wenigstens zwei Greiferfinger ausgebildet ist.
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Das Seil kann beispielsweise auch ein Draht oder eine Konstruktion aus starren Elementen, die mittels Lagern beweglich verbunden sind, wie beispielsweise sogar ein Kette sein.
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Das Getriebe kann aber auch als eine Art Stempelschaft, ausweisend Fingerführungen als Zahnstangen mit zwischengelagerten Zahnrad ausgeführt sein. Hierbei ist das Verbindungselement bevorzugt als Zahnstangen ausgeführt.
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Das Getriebe kann ein Verriegelungsmittel zum Blockieren der Bewegung, insbesondere relativ Bewegung zueinander, der Greiferfinger zumindest aus der geschlossenen Stellung der Greiferfinger in die geöffnete Stellung der Greiferfinger aufweisen, derart, dass die Greiferfinger in einem den Gegenstand klemmenden Zustand selbsthaltend verriegelt sind.
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Das Verriegelungsmittel kann beispielsweise als Teil des Getriebes ausgebildet sein oder von außen auf das Getriebe einwirken.
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Das Getriebe kann ein Entriegelungsmittel zum Entriegeln der Greiferfinger aufweisen, derart, dass die Greiferfinger aus ihrer geschlossenen Stellung in ihre geöffnete Stellung bewegbar sind, um den Gegenstand loszulassen.
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Das Entriegelungsmittel kann beispielsweise als Teil des Getriebes ausgebildet sein oder von außen auf das Getriebe einwirken.
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Das Getriebe kann eine Kulissenführung und einen in der Kulissenführung geführten Kulissenstein aufweisen, wobei die Kulissenführung einen ersten Bahnabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, in einem Zustand, in dem sich der Kulissenstein in dem ersten Bahnabschnitt befindet, die Bewegung der Greiferfinger aus der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung zu blockieren und einen zweiten Bahnabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, in einem Zustand, in dem sich der Kulissenstein in dem zweiten Bahnabschnitt befindet, die Bewegung der Greiferfinger aus der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung freizugeben.
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Der Kulissenstein kann über den ersten Bahnabschnitt und den zweiten Bahnabschnitt hin und her geführt bewegt werden. Der erste Bahnabschnitt und der zweite Bahnabschnitt können mittels weiterer Bahnabschnitte verbunden sein. Der erste Bahnabschnitt und der zweite Bahnabschnitt können das Getriebe ausbilden beispielsweise um die Funktion eines Spannwerkes oder Sperrspannwerkes zu erfüllen.
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Jeder Greiferfinger kann einen ersten Fingerteil und einen zweiten Fingerteil aufweisen, wobei der erste Fingerteil in einer den Gegenstand klemmenden Klemmrichtung beweglich an dem Greifergrundkörper gelagert ist und der zweite Fingerteil in einer Bewegungsrichtung des Stellglieds, insbesondere quer zur Klemmrichtung, bezüglich des ersten Fingerteils beweglich an dem ersten Fingerteil gelagert ist, derart, dass lediglich der zweite Fingerteil zum Greifen des Gegenstandes an dem Gegenstand berührend anliegt und der zweite Fingerteil bei einer Bewegung des Greifergrundkörpers in Bewegungsrichtung des Stellglieds eine relative Bewegung des zweiten Fingerteils bezüglich des ersten Fingerteils zulässt.
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Im Folgenden können die bereits erwähnten wenigstens zwei Greiferfinger auch bloß als „die Finger“ bezeichnet werden und das Stellglied kann als Stempel bezeichnet werden. Der Gegenstand kann als Werkstück bezeichnet werden, das Getriebe kann in der speziellen Ausführung als ein Sperrspannwerk beschrieben sein und das Sperrmittel kann als Sperrbolzen bezeichnet sein, ohne dass dies als eine Einschränkung des allgemeinen erfinderischen Gedankens zu interpretieren wäre.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann wie folgt beschrieben werden, dass ein befestigter Greifer an einem Roboterarm zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen wird, der beispielsweise zwei oder mehr Finger aufweisen kann. Der Greifer kann weiterhin einen Stempel aufweisen, der zwischen den Fingern angeordnet ist. Der Greifer kann ausgebildet sein eine kraftschlüssige Verbindung mit einem Werkstück aufzubauen.
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Nach dem Aufbau der kraftschlüssigen Verbindung mit dem Werkzeug kann das Sperrspannwerk den Zustand der kraftschlüssigen Verbindung ohne Zuführen einer Kraft durch Blockieren der Bewegung des Sperrbolzens aufrechterhalten. Das Blockieren des Sperrspannwerkes kann durch die Bewegung des Stempelschaftes und des Sperrbolzens ausgelöst werden. Das Blockieren wird beispielsweise ausgelöst, sobald der Stempel und das Werkstück eine Verbindung aufweisen. Das Blockieren kann beispielsweise ohne eine auf das Sperrspannwerk wirkende Kraft aufrechterhalten werden.
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Zum Loslassen kann der Greifer so positioniert werden, dass das Werkstück zunächst in Kontakt mit einer Ablage kommt. Dann wird der Greifer weiter orthogonal zur Ablageebene bewegt. Hierbei wird der Stempel wieder relativ zum Sperrspannwerk bewegt werden, wodurch die Blockierung deaktiviert wird und der Stempel in seine ursprüngliche Lage bewegt werden kann. Die dazu erforderliche Rückstellkraft kann durch eine entsprechende Feder im Gehäuse des Greifers erzeugt werden. Nach dem Freigeben der Blockierung mittels des Sperrspannwerkes können der Stempelschaft und der Sperrbolzen in ihre ursprüngliche Lage zurückkehren.
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Wird der Greifer dann weg von der Ablageebene bewegt, kann der Stempel in seine Ausgangslage zurückkehren, wobei sich die Finger weg von dem Werkstück bewegen, so dass das Werkstück nun nicht mehr gegriffen ist. Durch das Bewegen von dem Werkstück weg kann die kraftschlüssige Verbindung mit dem Werkstück gelöst werden.
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Die wenigstens zwei Finger können beispielsweise einteilig, zweiteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und können bei zweiteiliger oder mehrteiliger Ausbildung Führungsschienen an den jeweiligen Teilen aufweisen.
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Die Kraft zum Lösen der Blockierung kann beispielsweise durch eine Feder im Gehäuse des Greifers erzeugt werden.
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Die Greiferfinger können zum Greifen oder zum Loslassen des Gegenstandes beispielsweise linear bewegt werden oder rotatorisch bewegt werden.
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Die 1 bis 3 zeigen die Funktionsweise einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Greifers.
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Die Funktion des Greifers kann wie folgt beschrieben werden, dass der Greifer 1 so vom Roboter bewegt wird, dass der Stempel, d.h. das Stellglied 5 gegen das zu greifende Werkstück, d.h. den Gegenstand 4 drückt und sich somit mittels des Sperrspanwerkes d.h. des Getriebes 6 entgegengesetzt zur Druckrichtung bewegt. Der Stempel ist mechanisch mittels eines Seils 7 oder sonstigen Getriebes mit den Greiferfingern 3 gekoppelt, sodass beim Eindrücken des Stempels, die Bewegung mittels des Seils 7 auf die Finger, die an dem Greifergrundkörper 2 gelagert sind, übertragen wird. Durch diese Übertragung bewegen sich die Finger zu der Mitte des Greifers 1 hin und bilden eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Werkstück aus.
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Die kraftschlüssige Verbindung der Finger mit dem Werkstück erfordert eine gewisse Greifkraft, mit der die Finger auf das Werkstück drücken. Um diese Kraft zu erzeugen, muss der Greifer 1 weiter nach unten auf das Werkstück zu bewegt werden können. Allerdings sind die Finger bereits im Kontakt mit dem Werkstück, so dass dort eine entsprechende Reibung entsteht, die die weitere Bewegung in Richtung Werkstück verhindern würde. Um dem entgegenzuwirken, werden die Finger zweiteilig ausgeführt, wobei beide Teile in einem Freiheitsgrad, und zwar parallel zur Greiferbewegung bzw. Stellgliedbewegung, relativ zueinander beweglich sind. Dabei kommt nur das distale zweite Fingerteil 3.2 in Kontakt mit dem Werkstück, was dazu führt, dass nach erfolgtem Kontakt bei der weiteren Greiferbewegung das distale Teil sich relativ zum proximalen Teil bewegt und so die Finger die Bewegung nicht verhindern.
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Nachdem die Finger das Werkstück sicher gefasst haben, muss dieser Zustand bis zum gewünschten Loslassen des Werkstücks beibehalten werden. Dazu wird vorgeschlagen, dass der Stempel bzw. der Stempelschaft in einem sog. Sperrspannwerk geführt wird. Eine solche Konstruktion wird beispielsweise sehr oft in Kugelschreibern mit einem Druckknopf verwendet und kann beim hier beschriebenen Greifer 1 ähnlich gestaltet sein. Wird der Greifer 1 nun weiter in Richtung des Werkstücks bewegt, was durch die oben beschriebene zweiteilige Fingerkonstruktion ermöglicht wird, wird der Mechanismus im Sperrspannwerk ausgelöst, wodurch der Stempel bzw. der Stempelschaft sich nicht mehr zurückbewegen kann, so dass der das Werkstück klemmende Greifzustand aufrechterhalten bleibt.
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Mittels des Blockierens kann das Werkstück von den Fingern ohne ein aktives Aufrechterhalten einer Kraft gehalten werden.
