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Die Erfindung betrifft einen Gabelgreifer mit einem Grundgehäuse und zumindest einem Greifelement. Derartige Greifvorrichtungen finden in vielfältiger Art und Weise Verwendung, insbesondere als Bestandteile von Robotern. Eine beispielhafte Anwendung eines solchen Roboters ist das sog. Pick-and-Place (Bestückung).
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DE 10 2006 048 046 B4 beschreibt einen Gabelgreifer gemäß der eingangs erwähnten Gattung. Der Gabelgreifer ist mit mehreren parallel zueinander angeordneten und an einem Grundgehäuse des Gabelgreifers feststehend angeordneten Greifelementen in Form von Zinken ausgebildet. Der Gabelgreifer ist an einem Roboter befestigt, der den Gabelgreifer führt.
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Auch die
DE 20 2020 101 328 U1 beschreibt einen Gabelgreifer gemäß der eingangs erwähnten Gattung. Der Gabelgreifer ist mit zwei parallel zueinander angeordneten und an einem Grundkörper feststehend angeordneten Greifelementen in Form von Zinken ausgebildet. Außerdem sind die Greifelemente mittels eines Verfahrens eines Grundkörpers in translatorischer Richtung der Achsen eines kartesischen Koordinatensystems verfahrbar und um eine parallel zur dritten Achse des kartesischen Koordinatensystems verlaufende Hochachse verdrehbar ausgeführt. Der Grundkörper ist hierzu auf Bodenschieneneinheiten verfahrbar gelagert.
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Es ist möglich, dass der den Gabelgreifern zur Verfügung stehende Platz limitiert ist. In solchen Anwendungsbereichen sind die aus dem Stand der Technik bekannten Gabelgreifer nur beschränkt einsetzbar, da die Gabelgreifer mit ihren Greifelementen einen hohen Platzbedarf beim Drehen bzw. Schwenken benötigen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und kostengünstigen Gabelgreifer vorzuschlagen, der für seine Bewegung einen geringen Platzbedarf aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gabelgreifer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Gabelgreifer der vorliegenden Erfindung ist mit einem Grundgehäuse ausgebildet, wobei im und/oder am Grundgehäuse zumindest ein Greifelement angeordnet ist. Der Gabelgreifer zeichnet sich dadurch aus, dass das zumindest eine Greifelement derart ausgebildet ist, dass es gegenüber dem Grundgehäuse, insbesondere entlang seiner Längserstreckung, ein- und ausfahrbar ist.
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Die Erfindung hat folglich den Vorteil, dass der Platzbedarf des Gabelgreifers durch Einfahren des zumindest einen Greifelements reduziert werden kann, insbesondere um den Gabelgreifer zu drehen bzw. zu schwenken. Der Schwenkradius des Gabelgreifers kann dadurch erheblich reduziert werden. Auch kann das zumindest eine Greifelement entlang seiner Längserstreckung wieder ausgefahren werden, um ein sicheres Greifen von Objekten, wie etwa Werkstücken, und insbesondere auch größerer Objekte zu ermöglichen, für die ein oder mehrere lange Greifelemente erforderlich sein können. Damit stellt der Gabelgreifer ein sicheres Greifen von Objekten bei erheblich reduziertem Platzbedarf für seine Bewegung, insbesondere Dreh- bzw. Schwenkbewegung.
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Das zumindest eine Greifelement kann alternativ auch als Greifergabel bezeichnet werden. Das zumindest eine Greifelement kann insbesondere zum Untergreifen von Objekten, wie etwa Werkstücken, eingerichtet sein. Mit anderen Worten kann das zumindest eine Greifelement unterhalb von Objekten bewegt werden und anschließend die Objekte durch entsprechendes Verfahren des Gabelgreifers anheben. Durch ein derartiges Greifen können die Objekte dann an einen anderen Ort bewegt werden. Das Verfahren des Gabelgreifers selbst kann beispielsweise durch einen Roboterarm oder eine andere Vorrichtung erfolgen, an dem der Gabelgreifer angeordnet ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass im und/oder am Grundgehäuse zumindest zwei voneinander versetzte, insbesondere parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete, Greifelemente angeordnet sind. Selbstverständlich können dabei sämtliche der zumindest zwei Greifelemente derart ausgebildet sein, dass sie gegenüber dem Grundgehäuse ein- und ausfahrbar sind. Alternativ kann nur ein Greifelement, welches vergleichsweise breit ausgebildet werden kann, am Gabelgreifer bereitgestellt werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Greifelement derart ausgebildet ist, dass es in das Grundgehäuse hinein einfahrbar und aus dem Grundgehäuse heraus ausfahrbar ist. Bei einer Ausführungsform des Gabelgreifers mit zumindest zwei Greifelementen kann vorgesehen sein, dass die zumindest zwei Greifelemente derart ausgebildet sind, dass sie in das Grundgehäuse hinein einfahrbar und aus dem Grundgehäuse heraus ausfahrbar sind. Dadurch kann das Greifelement bzw. können die Greifelemente im eingefahrenen Zustand vorteilhafterweise innerhalb des Grundgehäuses angeordnet werden, um nicht an anderer Stelle den Platzbedarf des Gabelgreifers ungewünscht zu erhöhen und den verfügbaren Schwenkradius des Gabelgreifers einzuschränken.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Greifelement als eine rückensteife Kette ausgebildet ist. Bei einer Ausführungsform des Gabelgreifers mit zumindest zwei Greifelementen kann vorgesehen sein, dass jedes der zumindest zwei Greifelemente als eine rückensteife Kette ausgebildet ist. Grundsätzlich kann eine Kette mehrere der Länge nach angeordnete Kettenglieder aufweisen, die jeweils mittels Kettengelenken miteinander verbunden sind. Eine rückensteife Kette kann gegenüber einer herkömmlichen Kette eine Versteifungseinrichtung aufweisen, die ihr die rückensteife Eigenschaft vermittelt.
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Insbesondere kann die rückensteife Kette derart eingerichtet sein, dass die rückensteife Kette sich beim Ausfahren versteift und beim Einfahren flexibilisiert. Bei einer Ausführungsform des Gabelgreifers mit zumindest zwei Greifelementen in Form von rückensteifen Ketten kann vorgesehen sein, dass die rückensteifen Ketten derart eingerichtet sind, dass die rückensteifen Ketten sich beim Ausfahren versteifen und beim Einfahren flexibilisieren. Insbesondere versteifen sich die rückensteifen Ketten in eine erste Gelenkrichtung, die eine Ausfahrrichtung darstellt, und flexibilisieren sich die rückensteifen Ketten in eine zweite Gelenkrichtung, welche der ersten Gelenkrichtung entgegengesetzt ist und eine Einfahrrichtung darstellt. Hierzu kann die zuvor erwähnte Versteifungseinrichtung genutzt werden. So kann einerseits ermöglicht werden, dass die rückensteifen Ketten in einem ausgefahrenen Zustand als steife und damit stabile Greifelemente fungieren und andererseits ermöglicht werden, dass die rückensteifen Ketten sich für das Einfahren flexibel verhalten, um in das Grundgehäuse eingefahren zu werden und so den Platzbedarf des Gabelgreifers, insbesondere für das Schwenken, zu vermindern.
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Auch kann vorgesehen sein, dass das Grundgehäuse eine Umlenkführung für die rückensteife Kette aufweist. Bei einer Ausführungsform des Gabelgreifers mit zumindest zwei Greifelementen in Form von rückensteifen Ketten kann vorgesehen sein, dass das Grundgehäuse je eine Umlenkführung für jede der rückensteifen Ketten aufweist. Die Umlenkführung kann bzw. die Umlenkführungen können dabei beispielsweise als Umlenkschienen eingerichtet sein, in denen die rückensteife Kette oder die rückensteifen Ketten entsprechend geführt werden. Die Umlenkführungen können insbesondere derart eingerichtet sein, dass sie die rückensteifen Ketten um eine Antriebswelle der rückensteifen Ketten herum umlenken. Die Umlenkführungen können beispielsweise zumindest U- bzw. C-förmig und vorteilhafterweise nahezu O-förmig mit einer Lücke geformt sein. So können die Umlenkführungen eine große Länge der rückensteifen Ketten möglichst platzsparend innerhalb des Grundgehäuses aufnehmen.
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Auch kann in einer Ausführungsform mit zumindest zwei Greifelementen vorgesehen sein, dass der Gabelgreifer eine gemeinsame Antriebswelle für die zumindest zwei Greifelemente aufweist, die dazu eingerichtet ist, die zumindest zwei Greifelemente ein- und auszufahren. Mittels der gemeinsamen Antriebswelle können vorteilhafterweise alle Greifelemente zeitgleich bzw. in gleichem Maße ein- und ausgefahren werden. Durch die antriebstechnische Kopplung aller Greifelemente an eine Antriebswelle wird zudem der Aufbau des Gabelgreifers vereinfacht, sodass seine Herstellungskosten gering gehalten werden.
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Hierbei kann vorgesehen sein, dass auf der Antriebswelle jeweils ein Zahnrad zum Eingriff mit je einem der zumindest zwei Greifelemente angeordnet ist, sodass die Antriebswelle die zumindest zwei Greifelemente ein- und ausfahren kann. Bei rückensteifen Ketten als Greifelemente können die Zahnräder formkorrespondierend zu Kettengliedern und/der Kettengelenken der rückensteifen Ketten ausgebildet sein, um ein sicheres Eingreifen und Führen der rückensteifen Ketten für das Ein- und Ausfahren zu ermöglichen. Die Zahnräder stellen in jedem Falle eine konstruktiv einfache technische Lösung für das Ein- und Ausfahren der Greifelemente mittels der gemeinsamen Antriebswelle bereit.
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Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass die Antriebswelle mittels eines Riemens oder einer Kette mit einer Antriebsachse eines Elektromotors gekoppelt ist. Entsprechend kann der Elektromotor die Antriebsachse antreiben, die wiederum mittels des Riemens oder der Kette die Antriebswelle antreibt. Durch den Elektromotor kann die Antriebswelle dann entweder in die eine oder in die andere Richtung rotiert werden, um die Greifelemente ein- oder auszufahren. Dies stellt eine konstruktiv einfache und besonders kompakte Anordnung für den Gabelgreifer bereit.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass der Gabelgreifer ein Steuergerät aufweist, welches dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Greifelement vor einer Drehung des Gabelgreifers einzufahren. Beispielsweise kann das Steuergerät Informationen von einem den Gabelgreifer führenden Vorrichtung, etwa einem Roboter(arm), erhalten und dadurch von einer Drehung in Kenntnis gesetzt werden. Der Vorgang der Drehung kann aber auch im Steuergerät vorgegeben sein oder der Gabelgreifer kann optional einen entsprechenden Sensor, insbesondere Beschleunigungssensor, aufweisen, der die Drehung erfasst. Dann kann das Steuergerät entsprechend mit dem Einfahren der Greifelemente reagieren, um den Schwenkradius das Gabelgreifers zu vermindern und eine Kollision der Greifelemente mit anderen Objekten zu verhindern.
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Auch kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Greifelement auszufahren, um ein Objekt zu greifen. Entsprechend kann neben dem Einfahren der Greifelemente auch das Ausfahren vorteilhafterweise automatisiert erfolgen. Das zu greifende Objekt kann hierzu beispielsweise mittels eines optionalen Sensors oder einer optionalen Kamera des Gabelgreifers erkannt werden oder der Vorgang kann in dem Steuergerät vorgegeben sein.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer ein Ausführungsbeispiel eines Gabelgreifers näher beschrieben und erläutert ist.
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Es zeigen:
- 1 eine erste perspektivische Ansicht des Gabelgreifers;
- 2 eine zweite perspektivische Ansicht des Gabelgreifers;
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Gabelgreifers mit ausgefahrenen Greifelementen;
- 4 eine Draufsicht auf den Teil des Gabelgreifer mit ausgefahrenen Greifelementen; und
- 5 eine perspektivische Ansicht des Teils des Gabelgreifers mit eingefahrenen Greifelementen.
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In den 1 und 2 ist ein Gabelgreifer 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dabei ist der Gabelgreifer 1 in der 1 von oben und in der 2 von unten zu sehen.
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Wie 2 zu erkennen gibt, wird ein zu greifendes Objekt 10 von unten durch zwei Greifelemente 3.1, 3.2 des Gabelgreifers 1 gehalten bzw. gegriffen. Die Greifelemente 3.1, 3.2 sind innerhalb eines Gehäuses 2 des Gabelgreifers 1 befestigt. Alternativ kann auch nur ein vergleichsweise breites Greifelement 3 in dem Gabelgreifer 1 verwendet werden.
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Das Grundgehäuse 2 besteht vorliegend aus mehreren miteinander verbundenen Gehäuseteilen 2a, 2b.1, 2b.2, 2c.1, 2c.2, 2d (siehe 1 und 3). Das erste Gehäuseteil 2a ist ein Deckel 2a, der das Grundgehäuse 2 nach oben hin abschließt. Zu den Seiten hin ist das erste Gehäuseteil 2a bzw. der Deckel 2a durch zweite Gehäuseteile 2b.1, 2b.2, vorliegend Seitenwandungen 2b.1, 2b.2, verschlossen. Nach vorne hin ist das Grundgehäuse 2 offen, dort erstrecken sich die Greifelemente 3.1, 3.2. Nach hinten hin ist das Grundgehäuse 2 ebenfalls offen, was einen Einblick in die Mechanik innerhalb des Gabelgreifers 1 ermöglicht, die im Folgenden mit Verweis auf die 3 beschrieben wird.
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3 zeigt den Gabelgreifer 1 ohne die Gehäuseteile 2a, 2b.1, 2.b2, um dadurch einen Einblick in die Antriebsmechanik der Greifelemente 3.1, 3.2 des Gabelgreifers 1 zu ermöglichen.
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Zu erkennen ist, dass die Greifelemente 3.1, 3.2 als rückensteife Ketten 3.1, 3.2 ausgebildet sind. Die rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 werden in dritten Gehäuseteilen 2c.1, 2c.2 geführt, welche ihrerseits Umlenkführungen 4.1, 4.2 aufweisen, die zusammen mit den dritten Gehäuseteilen 2c.1, 2c.2 innerhalb der dritten Gehäuseteile 2c.1, 2c.2 nahezu 0-förmig mit einer Lücke verlaufen. Zwischen den Lücken erstrecken sich dabei die rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 ihrer Länge nach.
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Auf den Gehäuseteilen 2c.1, 2c.2 ist normalerweise das erste Gehäuseteil 2a befestigt und seitlich der Gehäuseteile 2c.1, 2c.2 sind normalerweise die zweiten Gehäuseteile 2b.1, 2b.2 befestigt. Vor den dritten Gehäuseteilen 2c.1, 2c.2 befindet sich ein viertes Gehäuseteil 2d in Form einer Gehäuseplatte 2d, die ihrerseits Führungen für die rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 aufweist, die die rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 in Richtung auf die Umlenkführungen 4.1, 4.2 in den Gehäuseteilen 2c.1, 2c.2 führen.
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Die rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 sind in das Grundgehäuse 2 bzw. die Umlenkführungen 4.1, 4.2 der dritten Gehäuseteile 2c.1, 2c.2 einfahrbar und aus diesen heraus ausfahrbar ausgebildet. Hierzu weist der Gabelgreifer 1 eine Antriebswelle 5 auf. Auf der Antriebswelle 5 sind Zahnräder 6.1, 6.2 ausgebildet, die mit je einer der rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 eingreifen, um die rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 je nach Drehrichtung der Antriebswelle 5 in das Grundgehäuse 2 hinein einzufahren oder aus dem Grundgehäuse 2 heraus auszufahren.
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Die Antriebswelle 5 wird ihrerseits über einen Riemen 7 oder eine Kette 7 angetrieben. Der Riemen 7 oder die Kette 7 ist mit einer Antriebsachse 8 gekoppelt, die vorliegend von einem Elektromotor 9 angetrieben wird. Der Elektromotor 9 ist vorteilhafterweise innerhalb des Gehäuses 2 und an dem Grundgehäuse 2, insbesondere den dritten Gehäuseteilen 2c.1, 2c.2, befestigt. Dadurch wird der zur Verfügung stehende Bauraum besonders effizient genutzt.
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Auch wenn der beschriebene Aufbau und die eingesetzten Antriebselemente vorteilhaft sind, ist es selbstverständlich möglich, den Aufbau zu verändern und alternative Antriebselemente zu nutzen. So ist auch der Einsatz anderer Motoren bzw. Antriebe als des Elektromotors 9 möglich. Auch kann der Riemen 7 oder die Kette 7 beispielsweise durch eine andere Kopplung der Antriebsachse 8 mit der Antriebswelle 5, beispielsweise mit einer Zahnradkopplung, ersetzt werden.
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3 zeigt den Gabelgreifer 1 in einem vollständig ausgefahrenen Zustand der rückensteifen Ketten 3.1, 3.2. Mit anderen Worten sind die rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 gegenüber dem Grundgehäuse 2 maximal ausgefahren, um möglichst große bzw. lange Objekte 10 sicher greifen zu können. Die rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 können an ihren Enden dabei jeweils mit einer Sicherung eingerichtet sein, um ein weiteres Drehen der Zahnräder 6.1, 6.2 zu blockieren, was ansonsten dazu führen könnte, dass die rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 aus den Zahnrädern 6.1, 6.2 herausgelangen. Zusätzlich oder alternativ kann diese Endposition der maximal ausgefahrenen rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 steuerungstechnisch, etwa durch ein entsprechendes Steuergerät (nicht gezeigt) des Gabelgreifers 1 gesichert werden.
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4 zeigt den Gabelgreifer 1 mit den vollständig ausgefahrenen rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 in einer Draufsicht.
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5 wiederum zeigt den Gabelgreifer 1 ohne die Gehäuseteile 2a, 2b.2 in einer perspektivischen Ansicht mit einem maximal eingefahrenen Zustand der rückensteifen Ketten 3.1, 3.2. Zu sehen ist hier, dass die rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 maximal in die Umlenkführungen 4.1, 4.2 eingefahren sind.
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Dennoch befindet sich eine Teillänge der rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 noch außerhalb der Umlenkführungen 4.1, 4.2 bzw. des Grundgehäuses 2 und steht zum Greifen zur Verfügung. Selbstverständlich kann diese Teillänge bzw. die einfahrbare Länge der rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 entsprechend des zur Verfügung stehenden Platzbedarfs bzw. anwendungsgerecht angepasst werden. So können die Länge der rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 und/oder die Länge der Umlenkführungen 4.1, 4.2 variiert werden. Beispielsweise ist es möglich vorzusehen, dass die rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 auch vollständig in das Grundgehäuse 2 eingefahren werden können, auch wenn die 5 lediglich eine Ausführungsform zeigt, in der die zur zum Greifen zur Verfügung stehende Länge der rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 verkürzt wird.
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Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, dass der Gabelgreifer 1 mit einer oder mehr weiteren rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 parallel zu den beiden gezeigten rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 ausgebildet wird, um die zu tragende Last auf mehr als zwei rückensteife Ketten 3.1, 3.2 zu verteilen.
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Ferner kann der Gabelgreifer 1 das bereits zuvor erwähnte Steuergerät aufweisen. Das Steuergerät kann dazu eingerichtet sein, die rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 vor einer Drehung des Gabelgreifers 1 einzufahren. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät dazu eingerichtet sein, die rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 auszufahren, um ein Objekt 10 zu greifen. Durch das Steuergerät kann das Ein- und Ausfahren der rückensteifen Ketten 3.1, 3.2 automatisiert bereitgestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006048046 B4 [0002]
- DE 202020101328 U1 [0003]
