DE2426086A1

DE2426086A1 - Automatenfinger

Info

Publication number: DE2426086A1
Application number: DE19742426086
Authority: DE
Inventors: Paul Andorf; Dietmar Dipl Ing Franz; Walter Prof Dipl Ing Guttropf; Alfred Lieb; Gerd Dipl Ing Dr Upper
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1974-05-30
Filing date: 1974-05-30
Publication date: 1975-12-11
Also published as: IT1035124B; US3981528A; JPS5830119B2; DE2426086B2; SE419710B; SE7505964L; NL7503671A; BR7503386A; FR2275284A1; NL177003B; JPS5123956A; FR2275284B1; NL177003C; GB1489457A

Description

DR. HELGA WEiSSENFELD 6940 Weinheim/Bergstr.

Dipl. Chemikerin Höhnerweg 2

*· ^: Telefon 06201-80494 Telex 04 65 531

2o. Mai 1971» Hsch/Sch S loo

Anmelderin: 'Firma Carl Freüdenberg,. Weinheim

Aut ο mat enfinger

Die Erfindung; betrifft einen.· durch fluidischen Druck betätigten· Äutom&tenf inger _J; bestellend aus einem faltenbalgähnliehen Hohlkörper und einer* daran angeordneten Griffleiste.

Automatenfinger werden vorzugsweise einzeln oder mehrfach kombdnierfc an BedienungsautoTnaten zum Handhaben von Teilen eirigeiSeVbzt.. Dabei benötigen die für das automatisierte' Greifen eingesetzten Systeme jeweils dem zu greifenden Gut angepaßte Greifer. Der Bewegungsablauf des; Greifens läßt sich mechanisch, nur durch recht komplizierte und damit in erhöhtem Maße störungsanfällige Greifer nachähmeny die eine Vielzahl von Teilen

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aufweisen, die durch Gelenke miteinander verbunden sind.

Wegen der notwendigen Gelenke, die zur Fertigung eine hohe Präzision voraussetzen, erfordern solche Konstruktionen darüber hinaus eine laufende Wartung und weisen einen hohen Abnützungsgrad auf. Außerdem sind mechanische Greifer in der Regel nicht universell einsetzbar, da sie speziell der Geometrie und den Abmessungen des zu greifenden Gutes angepaßt sein müssen. Bedingt durch diesen Nachteil muß ein erheblicher Zeitaufwand bei der Umstellung derart ausgerüsteter Bedienungsautomaten von einem auf ein anderes Teil aufgewendet werden.

Die Anpassungsfähigkeit der menschlichen Hand an die Geometrie und die Abmessungen der zu greifenden Teile und vor allem durch die der menschlichen Hand eigene Anpassung der Kraft an das zu greifende Gut sind ein bisher noch nicht befriedigend erreichtes Entwicklungsziel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Automatenfinger als wesentlichstes Bestandteil einer Automatenhand zu entwickeln, der dem Entwicklungsziel der menschlichen Hand sehr nahe kommt. Bei der Entwicklung des Automatenfingers bestand die Forderung in der Schaffung eines Systems, das unter Anwendung der in Freßluftnetzen üblichen Überdrücke von 5 bis 6 bar beliebig geformte Teile weitgehend unabhängig von der Geometrie und den Abmessungen greifen kann. Darüber hinaus soll sich der Automatenfinger einfach kraftgesteuert programmieren lassen, so daß der Einsatzbereich vom schonenden Griff, etwa das Ergreifen eines Eies,bis zürn harten Griffjd.h. das Ergreifen eines Stahlstückes,reichen soll.

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In der Analogie zum menschlichen Pinger muß der Automatenfinger in der Lage sein, beim Greifen eines Teiles auch die auf den Finger rückwirkende Reaktionskraft aufnehmen zu können. Diese Forderungen werden bei den bisher entwickelten und bekannten Automatenfingern nicht erfüllt. Das z.B. durch die U.S.-Patentschrift 3 348 864 bekannt gewordene Greifelement dürfte dabei das bisher am weitesten entwickelte Greifelement darstellen, ohne jedoch die oben genannten Forderungen erfüllen zu können. So ist das in der U.S. Patentschrift beschriebene Greifelement im drucklosen Zustand vollständig biegeweich in der Lastrichtung und wird auch durch das Aufbringen fluidischen Drucks nur wenig ausgesteift. Als Folge dieser biegeweichen Ausführung muß ein überdruck von mehr als 4,7 bar angewendet werden, bevor dieses Element überhaupt eine meßbare Kraft auf den zu greifenden Gegenstand ausübt. Geht man davon aus, daß der überdruck in den Preßluftnetzen normalerweise 5 bis 6 bar beträgt, dann können derartige Elemente wegen ihrer unzureichenden Tragkraft nicht eingesetzt werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wurde ein Automatenfinger entwickelt, der aus einem faltenbalgähnlichen Hohlkörper und einer daran angeordneten Griffleiste besteht, der durch entsprechende Formgebung des Hohlkörpers in druckbeaufschlagtem Zustand ein möglichst hohes Widerstandsmoment gegen die Biegung derart aufweist, daß er durch die beim Greifen rückwirkende Reaktionskraft nicht bzw. nur geringfügig gebogen wird. Das hohe Widerstandsmoment kann dadurch erreicht werden, daß die Höhe des Fingers mindestens so groß wie seine Breite gewählt wird.

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Der faltenbalgähnliche Hohlkörper ist dabei an einem Ende verschlossen und seine Längendehnung wird bei Druckbeaufschlagung auf einen Teil des Umfangs durch eine eingearbeitete Griffleiste so gehindert, daß sich der Hohlkörper in Richtung auf die Griffleiste zu krümmt. Durch das erfindungsgemäße Abstützelement wird erreicht, daß sich der Abstand von der Wirkungslinie der Reaktionskraft zum Abstützelement entsprechend dem vom Pinger zurückzulegenden Hub auf einen kleinstmöglichen Wert entsprechend dem jeweiligen Krümmungsradius des zur Griffleiste hin gebogenen Fingers selbsttätig einstellt. Das Reaktionsmoment, das den Pinger zurückbiegen will, wird dabei auf ein Minimum reduziert. Die Ausbildung des Stützelementes in Form einer nur in Richtung zur Griffleiste abbiegbaren Gliederkette gewährleistet, daß auch relativ kleine Krümmungsradien des Pingers verwirklicht werden können, weil die Krümmung, des Fingers zur Griffleiste hin nicht durch das Abstützelement behindert ist.

Besonders vorteilhaft ist, wenn zwischen die einzelnen Glieder des erfindungsgemäßen Abstützelementes Zugfedern oder Ähnliches angebracht werden, die eine exakte Rückstellung des Automatenfingers im drucklosen Zustand gewährleisten. Für die Punktionstüchtigkeit des Automatenfingers kann dabei der Querschnitt des Hohlkörpers beliebig gewählt werden. Aus fertigungstechnischen Überlegungen werden allerdings runde, dreieckige oder viereckige Querschnitte bevorzugt.

Als Werkstoff kann sowohl Metall als auch Kunststoff eingesetzt werden. Bei Verwendung von Kunststoffen haben sich solche auf Basis von Elastomeren bewährt, insbesondere hat sich Polyurethan wegen seiner guten mechanischen Festigkeit und hohen chemischen Resistenz als besonders geeignet erwiesen.

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Die durch Reibung übertragene Festhaltekraft kann durch spezielle Äusführungsformen der Griffleiste,wie z.P. durch eine entsprechende Profilierung oder durch das Belegen mit Schmirgel Ovä., falls erforderlich, noch vergrößert werden» Die Griffleiste kann auch mit einer Auflage eines hochwärmefesten Stoffes,wie z.B. Asbest, versehen werden, wenn der Automatenfinger zum Greifen heißer Teile"vorgesehen ist*

Die Palten des Hohlkörpers können wie üblich bei einem Faltenbalg in sich geschlossen sein oder aber auch wendelförmig verlaufen. Durch eine über dem Umfang unterschiedliche Faltentiefe, vom Kleinstwert an der Griffleiste zum Größtwert an der entgegengesetzten Stelle ansteigend, kann eine über den Umfang gleichmäßige Spannungsverteilung erzielt werden. Werden besonders große Kräfte bei einer relativ kleinen Bauweise des Automatenfingers gefordert, können dem jeweiligen Querschnitt angepaßte Ringe bzw. Rimrsegmente in die Falten des Hohlkörpers eingelegt werden, womit die Dehnung der Falten begrenzt wird und somit der Hohlkörper einer höheren Druckbelastbarkeit ausgesetzt werden kann. Bei wendeiförmigem Verlauf der Falten des Hohlkörpers· kann die höhere Druckbelastbarkeit besonders vorteilhaft durch eine in die Falten des Hohlkörpers eingelegte Schraubenfeder erreicht werden.

Die Erfindung wird in den Figuren I bis XII näher beschrieben: und erläutert..

Figur I stellt einen Längsschnitt eines Automatenfingers dar, der aus einem an einem Ende verschlossenen faltenbalg ähnliche η Hohlkörper 1 besteht, der an einem Teil seines Umfanges durch eine Griffleiste 1 a an seiner Längenänderung bei Druckbeaufschlagung gehindert wird.

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In die Griffleiste ist eine Blattfeder 6 eingearbeitet, die die Rückstellung in die Ausgangslage übernimmt. An der offenen Seite ist eine geeignete Möglichkeit in Form eines Nippels 8 o.a. zur Zuführung flüidischen Mediums vorgesehen, um den Pinger zu betätigen.

Figur II stellt einen Querschnitt des Automatenfingers nach Figur I dar, bei dem die Höhe h etwa so groß wie die Breite b ist.

Figur III stellt einen Längsschnitt eines Automatenfingers dar, der aus einem faltenbalgähnlichen Hohlkörper mit einer zur GrIffleiste 1 a hin beweglichen Abstützung besteht. Die Abstützung 2 besteht aus einer Vielzahl von Gliedern 2 a, die mit einer Kette vergleichbar sind und so miteinander verbunden sind, daft sie nur nach der Griffleistenseite 1 a hin gekrümmt werden können. Zwischen den einzelnen Gliedern 2 a können beispielsweise Schraubenfedern 3 oder Blattfedern k angebracht werden. Durch diese Maßnahme wird das Abstützelement 2 im unbelasteten Zustand in seine Ausgangslage zurückgestellt.

Figur IV stellt einen Querschnitt eines Automatenfingers dar, bei dem der faltenbalgähnliche Hohlkörper 1 mit der dazugehörigen Griffleiste 1 a gleichmäßig tiefe Falten χ 1 und χ 2 aufweist. Die Abstützung 2 ist beispielsweise durch einen runden geometrischen Körper dargestellt.

Figur V stellt einen Querschnitt eines Automatenfingers dar, bei dem der faltenbalgähnliche Hohlkörper 1 mit der dazugehörigen Griffleiste 1 a ungleichmäßig tiefe Falten χ 1 und χ 2 aufweist. Die Abstützung 2 ist als beispielhafte Ausführung durch einen rechteckigen geometrischen Körper dargestellt.

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Figur VI stellt eine weitere beispielhafte Form eines Automatenfingers im Längsschnitt dar, der aus einem faltenbalgähnlichen Hohlkörper 1 besteht und dessen Innenseite zu einer Griffleiste 1 a ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Abstützung 2 ist dabei beispielsweise starr von aussen angebracht.

Figur VII ist ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Automatenfinger mit aussen angebrachter starrer Abstützung 2, die beispielsweise eine halbrunde Form aufweist und den faltenbalgähnlichen Hohlkörper 1 daran hindert, bei hoher Belastung nach der von der GFriffleiste 1 a abgewandten Seite hin wegzuknicken.

Figur VIII stellt ebenfalls wie Figur VII einen Querschnitt durch einen Automatenfinger mit aussen angebrachter starrer Abstützung 2 dar. Die erfindungsgemäße Abstützung 2 ist in diesem Faile als Winkelschiene vorgesehen und hindert den faltenbalgähnlichen Hohlkörper bei Belastung am Wegklappen nach der von der Griffleiste 1 a abgewendeten Seite.

Figur IX stellt eine weitere vorteilhafte Form des erfindungsgemäßen Automatenfingers im Längsschnitt dar. Dabei ist in die Falten des Hohlkörpers 1 mit der daran befindlichen Griffleiste 1 a eine Wendelfeder 5 eingelegt. Die Abstützung 2 ist bei dieser Ausführungsart als starres Element vorgesehen.

Figur X zeigt einen Längsschnitt durch einen Automatenfinger nach Figur VII, bei dem in die Griffleiste 1 a eine in Bewegungsrichtung biegeweiche Einlage 6 eingearbeitet ist.

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Figur XI zeigt eine mögliche Ausbildung der Einlage 6, wobei das Abstützelement nur zur Griffleiste hin biegeweich ist.

Figur XII zeigt einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Automatenfingers gemäß Figur IX, bei dem in der verlängerten Griffleiste 1 a ein Metallteil 7 angebracht ist, das zur Befestigung von Haken oder ähnlichen Teilen dient.

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Claims

Patentansprüche:

Durch fluidischen Druck betätigter Automatenfinger, bestehend aus einem faltenbalgähnlxchen Hohlkörper und einer daran angeordneten Griffleiste, gekennzeichnet durch eine in ihrer Bewegungsrichtung.biegeweichen Griffleiste, einen Hohlkörper mit hohem Widerstandsmoment in Bewegungsrichtung, der beim Greifen die rückwirkende Reaktionskraft aufnimmt und/oder ein Abstutzelement, das das Abbiegen des Pingers in nur einer Richtung zuläßt.
2. Automatenfinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Querschnitt die Höhe des Pingers = als die Breite ist.
3. Automatenfinger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstützelement in dem faltenbalgähnlichen Hohlkörper angeordnet ist.
M. Automatenfinger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement aus einer Anzahl von nur nach einer Seite hin beweglichen Gliedern besteht,
5. Automatenfinger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die beweglichen Glieder des Abstützelementes mit Federn als Rückstellelement versehen sind.
6. Automatenfinger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement ausserhalb des faltenbalgähnlichen Hohlkörpers an der der Griffleiste abgewendeten Seite angeordnet ist.

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7· Automatenfinger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Abstützelement aus einem starren geometrischen Körper gebildet ist.
8. Automatenfinger nach einem der Ansprüche Ι-Ί, 6 oder 7> dadurch gekennzeichnet, daß in oder an der Griffleiste eine Blattfeder angebracht ist.
9. Automatenfinger nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten des Hohlkörpers gleichmäßig tief von der Griffleistenseite zur entgegengesetzten Seite hin verlaufen.
10. Automatenfinger nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Palten des Hohlkörpers ungleichmäßig tief vom Kleinstwert an der Griffleiste zum Größtwert an der entgegengesetzten Seite hin steigen.
11. Automatenfinger nach Anspruch l-lo, dadurch gekennzeichnet, daß in die Falten des Hohlkörpers ein dem Querschnitt angepaßter Ring oder Ringsegment eingelegt ist.
12. Automatenfinger nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten des faltenbalgähnlichen Hohlkörpers wendelförmig verlaufen.
13- Automatenfinger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß von aussen in die Falten des faltenbalgähnlichen Hohlkörpers eine Wendelfeder eingelegt ist.

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14. Automatenfinger nach Anspruch l-13j dadurch gekennzeichnet, daß die Griffleiste mit einer verschleißfesten und/oder rutschfesten Auflage versehen ist.
15· Automatenfinger nach Anspruch 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Griffleiste mit einer Auflage eines hochwärmebeständigen Werkstoffes versehen ist.
16. Automatenfinger nach Anspruch 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß am geschlossenen Ende des Automatenfingers ein Metallteil angeordnet ist, welches eine zusätzliche Anbringung von Haken o.a. Teilen ermöglicht.

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