DE2529846A1

DE2529846A1 - Greif-finger

Info

Publication number: DE2529846A1
Application number: DE19752529846
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl Ing Franz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-07-04
Filing date: 1975-07-04
Publication date: 1977-01-20

Description

Greif - Finger
Die Erfindung betrifft einen Greif-Finger, der aus einem Grundkörper und einem oder mehreren Zugelementen besteht.
In verstärkter Form werden in der Technik zum Beschicken von Bearbeitungsmaschinen und zum Handhaben von Teilen sowohl einfache Einlegegeräte mit nur wenigen Freiheitsgraten als auch komplizierte Roboter mit zahlreichen Freiheitsgraten und elektronischen Steuerungen eingesetzt. Besonders erwünscht sind diese Maschinen an Arbeitsplätzen, an denen Hitze-, Staub-, Lärm- oder schädliche Strahlenentwicklung anzutreffen sind.
Das gleiche gilt auch bei Arbeiten mit ätzenden Medien oder bei einer möglichen Verletzungsgefahr.
Zum Handhaben eines Gegenstandes muß dieser zunächst in irgend einer Form ergriffen werden können. Hierfür werden meist metallene Greifer verwendet, die gezielt auf den zuergreifenden Gegenstand abgestimmt werden müssen. Bei Änderung des Gegenstandes oder in vielen Fällen auch schon bei Änderung nur einer Abmessung muß oft der vorhandene Greifer durch einen anderen ersetzt werden Bei geschickter Gestaltung genügt es eventuell auch, nur die Greif-Arme auszuwechseln. Der Aufbau dieser Greifer ist meist sehr kompliziert und benötigt oft für einen störungsfreien Einsatz eine äußerst exakte Herstellung. Darüber hinaus erfordern solche Präzisionsteile laufende Wartung, um die unvermeidliche Abnützung zu vermindern und die Funktion zu gewährleisten. Da der Einsatz solcher mechanischer Greifer nicht universell möglich ist, muß oft mit einem erheblichen Zeitaufwand zum Umrüsten gerechnet werden.
Besonders schwierig kann es bei Schmiedearbeiten sein, wenn das Schmiedegut nacheinander in verschiedenen Gesenken seine Form und damit auch den Durchmesser seiner Oberfläche ändert, an der das Teil ergriffen wird. Der Einsatz eines Roboters kann hier leicht an der Greiferfrage scheitern.
Häufig soll der Greifer auch dazu dienen, Güter zu erfassen, um sie auf einer längeren Strecke, an einem Förderband hängend, zu einem anderen Einsatzort zu transportieren. Hierbei muß stets gewährleistet sein, daß die Energie für die Greifkraft ständig aufrecht erhalten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten Greifer zu entwickeln, der zahlreiche unterschiedliche Gegenstände handhaben kann, ohne häufig umgerüstet zu werden.
Er soll eine große Variationsbreite aufweisen, die es erlaubt, in kurzer Zeit auf einen anders dimensionierten Gegenstand umzurüsten. Die Greifkräfte sollen sich leicht errechnen, variieren und einstellen lassen. Er soll einsetzbar sein in Räumen, in denen Ritze-, Staub-, Lärm- oder Strahlenentwicklung anzutreffen ist, als auch gegen ätzende Medien beständig sein und den Arbeiter vor möglicher Verletzungsgefahr schützen.
Die Aufgabe wurde gelöst mit einem Greif-Finger, der aus einem Grundkörper und ein oder mehreren Zugelementen besteht und dadurch gekennzeichnet ist, daß das oder die Zugelemente in Bohrungen verlaufen, die im Grundkörper außermittig zur Längsachse angeordnet sind und durch Spannen des oder der Zugelemente den Grundkörper krümmen. Der Greifer kann dabei aus einem oder mehreren Greif-Fingern bestehen. Ähnlich dem menschlichen Finger läßt sich der Greif-Finger krümmen und ergreift, entweder einzeln durch Umschlingen, oder mehrfach zu einer Hand kombiniert, durch Tangieren mit den Spitzen den Gegenstand.
Zur leichteren Beschreibung des Greif-Fingers werden daher auch die in der Biologie üblichen Bezeichnungen der Finger-und Handteile verwendet.
Der Grundkörper kann beispielsweise aus einem biegsamen Material mit quadratischem, rechteckigem, rundem, polygonem, I-förmigem oder ähnlichem Querschnitt bestehen. Im Bereich der Fingerinnenfläche werden in den Grundkörper, außermittig zur Längsachse, ein oder mehrere Bohrungen vorgesehen, die durch den ganzen Grundkörper verlaufen. In der oder den Bohrungen wird ein oder werden mehrere Zugelemente geführt.
Diese bestehen aus einem Faden, der aus Metall, Textil, Kunststoff, Glas oder Kohlenstoff hergestellt werden kann.
Das Zugelement wird mit dem einen Fadenende an der Fingerspitze und mit dem anderen an einem Krafterzeuger befestigt, der auf mechanische, pneumatische, hydraulische oder elektrische Weise wirken kann. Der Fingeransatz steckt in einer Fassung, die an einer Grundplatte, einem Rahmen oder ähnlichem Konstru ktionselement befestigt ist. Diese Elemente können wiederum am Arm eines Einlegegerätes oder eines Roboters angebracht sein. Da der Krafterzeuger meist auf der Rückseite der Befestigungsplatte angeordnet ist, muß diese, entsprechend wie im Grundkörper, Durchgangsbohrungen für die Zugelemente aufweisen. Bei einer gradzahligen Bohrungszahl für die Zugelemente kann man auf eine Befestigung des einen Fadenendes an den Fingerspitzen verzichten und jenes durch die jeweils zweite Bohrung zurückführen. Durch Anziehen der Zugelemente wird in dem Grundkörper ein einseitiges Biegemoment erzeugt, das, bedingt durch das flexible Material des Grundkörpers, zu einer Krümmung des Greif- Fingers führt. Nach dem Entlasten der Zugelemente streckt sich der Finger und nimmt wieder seine ursprüngliche Form an.
Durch das Krümmen des Fingers kann bei entsprechender Länge ein Gegenstand umschlungen und somit erfaßt werden. Häufiger ist die Kombination von zwei, drei oder mehreren Fingern auf einer Grundplatte oder einem Rahmen, ähnlich der menschlichen Hand. Durch Krümmen der Finger werden deren Spitzen zusammengezogen, so daß Gegenstände ergriffen werden können.
Der Grundkörper des Greif-Fingers wird torteilhafterweise aus einem elastischen Material hergestellt, wie z.B. Gummi.
oder Kunststoff, das sich leicht durch Pressen, Spritzen oder Gießen in die gewünschte Form bringen läßt. Im Sonderfall lassen sich auch Moosgummi oder geschäumter Kunststoff verwenden.
Um das Krümmen des Greif-Fingers zu erleichtern, werden vorteilhafterweise quer zur Längsachse des Grundkörpers über die gesamte Länge zahlreiche, tiefe Einkerbungen vorgesehen, die sich über die gesamte Fingerbreite erstrecken.
Auch Metall eignet sich bei einer entsprechenden Elastizität zur Herstellung des Grundkörpers.
Auf die Elastizität des Materials des Grundkörpers kann verzichtet werden, wenn die einzelnen Fingerglieder durch Gelenke miteinander verbunden werden.
Um die Seitenstabilität zu erhöhen, kann parallel zur Längsachse im Bereich der neutralen Faser ein dünnes, breites Band, z.B. aus gehärtetem Stahl, eingearbeitet werden.
Dadurch wird ein unerwünschtes Abbiegen des Fingers senkrecht zur Krümmungsebene vermieden. Darüber hinaus wird durch diese Maßnahme das Trägheitsmoment im Fingerrücken in Richtung der Krümmung erhöht, was wiederum ein Erhöhen der Zugkraft der Zugelemente ermöglicht und auch die Haltekraft des Greif-Fingers steigert.
Beim kräftigen Ergreifen von Gegenständen entsteht im Grundkörper, nahe der Einspannstelle, durch die Reaktionskraft ein hohes Biegemoment, das bewirkt, daß der Grundkörper sich in diesem Bereich über die Ausgangslage hinaus zurückbiegt.
Durch Abstützen des Fingerrückens an einer starren Anlage kann diese unerwünschte Deformation vermieden werden. Durch diese Maßnahme wird zusätzlich der Widerstand des Fingers erhöht, so daß die Kraft an den Zugelementen verstärkt werden kann, wodurch auch die Haltekraft des Greif-Fingers ansteigt.
Das Abstützelement kann natürlich auch als eine C-förmige Schale ausgebildet sein. Sie erfüllt zwei Aufgaben, in dem sie sowohl ein Zurückbiegen des Greif-Fingers in der Nähe der Einspannung als auch ein Abbiegen senkrecht zur Krümmungsebene verhindert. Bei manchen Einsatzfällen, bei denen ein starkes Krümmen des Fingers gefordert wird, kann es günstig sein, auch die Abstützung in Richtung der Fingerkriimmung vorzuneigen und eventuell etwas vorzukrümmen, um die Rückenabstützung zu verbessern und damit die Haltekraft des Greif-Fingers zu erhöhen. Dabei büßt man allerdings einen Teil des Spannbereiches ein.
In Fällen, in denen eine starre Abstützung unerwünscht ist, kann man auch die Rückenpartie des Fingers erhöhen. Um aber ein Krümmen zu ermöglichen, werden gegenüber den Einkerbungen tiefe Einschnitte vorgesehen, die sich dann öffnen. Ein Krümmen des Grundkörpers nach der Rückenseite hin wird dadurch vermieden, daß die Schnittflächen sich dann berühren und damit diese Bewegungsrichtung blockieren. Die Haltekraft bei stark gekrümmten Greif-Fingern mit hohem Rückgrat kann man auch erhöhen, wenn man in die Einschnitte am Rückgrat Keile aus steifem Material einlegt, so daß sich die Rücken partien sc4i'--on bei positiverKrümmung gegeneinander abstützen.
Das geht natürl#ch auch su Lasten des Einspannbereiches.
Bei manchen Anwendungsfällen kann es nützlich sein, daß Bereiche des Greif-Fingers sich nicht krümmen, sondern gestreckt bleiben, was durch Einsetzen von Keilen aus steifem Material in die tiefen Einkerbungen erfolgen kann.
Soll der Krümmungsradius des Greif-Fingers ein bestimmtes aB nicht unterschreiten, so kann dies durch Einsetzen abgeflachter Keile in die Einkerbungen des Fingers erfolgen, so daß weiche, empfindliche Gegenstände nicht über Gebühr deformiert werden.
Um eventuell einem Erlahmen der Rückstellkraft zu begegnen, kann man sich einen doppelseitigen Greif-Finger vorstellen, bei dem beidseitig von der Mittelachse Fingerglieder und Zugelemente angeordnet sind. Dieser Finger läßt sich nicht nur nach einer Seite krümmen, sondern auch selbstverständlich gezielt in die Ausgangsstellung zurückbiegen, um somit eine unerwünschte Restkrümmung zu vermeiden. Der doppelseitige Greif-Finger läßt sich auch nacheinander nach beiden Seiten krümmen um Gegenstände zu ergreifen.
Meist ist ein zu starkes Krümmen des Greif-Fingers zum Greifen von Gegenständen hinderlich, da dabei ein steiler Winkel zwischen der Oberfläche des Gutes und der des Fingers entsteht. Um dies zu verringern, ist es erforderlich, die Fingerspitze so zu gestalten, daß diese sich etwas entgegen der Fingerkrümmung zurückdeformiert und sich besser an das Haltegut anlegt. Fingerspitzen mit T-förmiger Gestalt sind hierfür sehr günstig.
Außerdem ist es zweckmäßig das Zugelement nicht ganz bis in die Fingerspitze zu führen und zusätzlich den #aterialquerschnitt zwischen den letzten Pingergliedern, im Bereich der Fingerspitze, zur besseren Deformation zu ver tngen. Bei Fingern mit beispielsweise einer Einlage eines Federstahlbandes ist es notwendig, entweder nur das Trägheitsmoment des Stahlbandes zu reduzieren oder dieses sogar zu kürzen und ga iicht in die Fingerspitze zu führen0 Eine gute Anlage des Greif-Fingers an das Greifgut kann auch dadurch erzielt werden, daß die Fingerspitze als ein kleiner Gegenfinger ausgebildet wird. Dieser wird durch das gleiche Zugelement wie der Grundkörper, aber in gegenläufigem Sinn, gekrümmt. Um dies zu erreichen, muß der Querschnitt des Gegenfingers um 180 Grad zu dem des Grundkörpers gedreht und so parallel verschoben werden, daß die Längsbohrungen des Grundkörpers mit denen des kleinen Gegenfingers fluchten. Wünscheswert ist ein Parallelverschieben der Fingerinnenfläche an das Greifgut. Das bedeutet, daß im kleinen Gegenfinger durch das Zugelement - bei gleicher Kraft - ein gleichgroßer Krümmungswinkel entsteht wie im Hauptfinger.
Um dies zu erzielen, muß das Widerstandsmoment im Gegenfinger - entsprechend dem Längenverhältnis der beiden Finger -kleiner gewählt werden.
Bei diesem Fingertyp kann auch ein steifes Band eingearbeitet werden, das aber zweimal geknickt werden muß, damit es sowohl im Rücken des Grundkörpers als auch in dem des Gegenfingere verläuft. Natürlich muß das Widerstandsmoment im kleinen Gegenfinger reduziert werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung einer guten Greifgutanlage besteht darin, im Bereich der Fingerspitze eine drehbar gelagerte Greifplatte oder ein -prisma zu befestigen.
legen der besseren Zentrierwirkung wird das Prisma eiher Platte vorgezogen. Bas Gelenk muß so gestaltet werden, daß das drehbare Prisma die Bewegung des Fingers gegenkompensieren kann.
Häufig ist bei der Herstellung des Greif-Fingers noch nicht bekannt, für welches Gut und für welchesHandhabungsgerät er eingesetzt werden soll. Hiernach richtet sich aber meist die Fingerlänge. Sein einfacher Aufbau erlaubt es, vor dem Einsatz, den Grundkörper am Ende oder an der E&nspannung sowie auch das Zugelement, zu kürzen und den Finger wieder leicht zu montieren.
Leider können Gummi und Kunststoff, von Ausnahmen abgesehen, auf längere Dauer nur eine Temperatur bis 100 Grad, bestenfalls 200 Grad, aushalten. Ein Greifen von heißen Schmiedestücken ist aber natürlich ganz -unmöglich. Greif-Finger, die Schmiedestücke ergreifen sollen, müssen aus Materialien bestehen, die hohe Temperaturen ertragen können.
Ein Greif-Finger, der vorgesehenl ist, heiße Gegenstände, z.B.
Schmiedestücke, zu ergreifen, kann beispielsweise folgenden Aufbau haben: An einem biegsamen Band aus hitzebeständigem Material, z.B. einem Federstahlband, werden zahlreiche Fingerglieder befestigt. Diese Fingerglieder bestehen aus Unter-und Oberteil, die z.B. durch seitliche Stege miteinander verbunden sind. Um bei einer dichten Folge der Fingerglieder ein Krümmen des Bandes zu ermöglichen, verlaufen unterhalb des Bandes die beiden innenliegenden Seitenwände konisch, und die das Band berührende Oberfläche ist konvex gekrümmt. Dabei sind oberhalb des Bandes die innenliegenden Seitenwände parallel, um ein Zurückbiegen über die Ausgangsform zu verhindern. Die hier das Band berührende Fläche ist plan ausgeführt. Durch die Unterteile der Fingerglieder sind parallel zur Hauptachse Bohrungen vorgesehen, ähnlich wie beim Grundkörper, durch die die Zugelemente geführt werden.
Die Greifelemente sollen möglichst gegen Verschieben auf dem Band abgesichert werden. Hierzu können Bohrungen vorgesehen werden, durch die die Fingerglieder mit Schrauben oder Nieten befestigt werden können.
Wegen des ungünstigen Spannungsverlaufes sind Bohrungen in einem gehärtetem Stahlband unerwünscht. Es ist daher besser, die Fingerglieder durch Klemmen auf dem Band zu befestigen.
Dies kann durch Aufdrücken eines verschiebbaren Flachstabes erfolgen. Günstiger ist jedoch eine Klemmung mit einem Federdrahtbügel über einem Rechteckstahl.
Bei einer weiteren Ausführungsart ist es möglich, das Fingerglied in der Mitte zu trennen, um den Schlitz für das Band mit seiner konvex gekrümmten Unterseite und planen Oberseite von der Seite her einarbeiten zu können. Das Vereinigen der beiden Hälften kann durch Nieten oder Schrauben erfolgen.
Je nach Einsatz lassen sich die Fingerglieder aus den verschiedensten Materialien herstellen, wie z.B. aus: Gummi, Kunststoff, Metall, Keramik, Graphit, Glas, Quarz oder Asbest.
Selbstverständlich läßt sich dieser Finger auf eine gewünschte Länge kürzen, gleichfalls wie bei der vorne erwähnten Ausführung.
Ähnlich dem menschlichen Finger, kann man sich auch einen Greif-Finger vorstellen, der sich an mehreren Gelenken abknicken läßt. Als Grundgerüst wählt man eine Gelenkkette, an die je Kettenglied ein Fingerglied, meist aus Metall, befestigt wird. Die Greifelemente haben eine ähnliche Form, wie die im vorangegangenen Abschnitt beschriebene. Da das Metallband fehlt, können jetzt Unter- und Oberteil aus einem Stück gefertigt werden.
Die innenliegenden Seitenflächen der Fingerglieder unterhalb der Gelenke verlaufen konisch zueinander, um überhaupt das Krümmen des Fingers zu ermöglichen. Am Fingerrücken sind die innenliegenden Seitenflächen parallel angeordnet, um umgekehrt ein unerwünschtes Zurückknicken des Fingers nach dieser Seite zu vermeiden. Das Krümmen des Fingers wird wieder durch ein Zugelement bewirkt, das aus Temperaturgründen aus Metall oder Kohlenstoff besteht, und durch Bohrungen geführt wird, die parallel zur Längsachse angeordnet sind.
Das Strecken des Fingers nach dem Entlasten der Zugstränge erfolgt mit ein oder mehreren dünnen Schraubenfedern, die in-Nuten am Fingerrücken geführt werden.
Zur Reduzierung der Einzelteile läßt sich ein Greif-Finger vorstellen, der aus lauter Fingergliedern besteht, in die Je eine Kettenlasche integriert ist. Auf der Vorder- und der Rückseite und einseitig in Richtung der Hauptachse weisen die Fingerglieder je eine gelochte Lasche auf. Da die Fingerglieder gleichfalls gelocht sind, lassen sich diese mit Bolzen gelenkig miteinander verbinden. Der uebliche Aufbau entspricht dem oben erwähnten Finger.
Dieser Fingertyp lä£t nicht nur die Möglichkeit zum Kürzen, sondern auch zum Verlängern zu. Das beim Kürzen freiwerdende Stück geht nicht verloren, sondern kann später wieder angebaut werden.
Um Gegenstände mit hohem Gewicht, ohne all zu große Kraft n den Zugelemente, ergreifen zu können, ist es zweckmäßig, an den Fingerspitzen ein ater al mit hohem Reibwert ar.zugeringen.
Bei einigen Einsatzfällen kann es günstig sein, den Greif-Finger über seine Länge konisch auszubilden. eist ist dann der Querschnitt senkrecht zur Längsachse im Bereich der Einspannung größer als an der Fingersp#tze.
Der Antrieb des Zugelementes kann auf manigfache Weise erfolgen: mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch.
Ingenieurmäßig lassen sich hier zahlreiche Lösungsmöglichkeiten und Varianten erdenken. Stellvertretend für alle, sollen einige Beispiele mit pneumatischem und mechanischem Antrieb näher erläutert werden.
Auf der Rückseite der Fingergrundplatte wird über ein Zwischenstück ein Pneumatikzylinder mit der Kolbenstangenseite befestigt. Nach æinschalten des Luftdruckes auf der Kolbenstangenseite wird das Zugelement gespannt und der Greif-Finger krümmt sich. Nach Abschalten des Luftdruckes und Belüften des Zylinders streckt sich der Finger wieder und zieht den Kolben in die Ausgangslage zurück. Je nach Halte gut und damit erforderlicher Haltekraft läßt sich diese durch Variieren des Luftdruckes auf den gewünschten Wert einstellen.
Bei einem betriebssicheren Greifer besteht die Forderung, sowohl bei kürzerem als auch bei längerem Energieausfa] 1, das Haltegut noch gegriffen zu halten und nicht etwa fallen zu lassen. Als Kraftspeicher eignet sich hierbei beispielsweise eine Stahlfeder, die zwischen Befestigungsplatten und Pneumatikzylinder gebaut wird. Durch die Feder wird das Zugseil ständig unter Spannung gehalten und der Finger bleibt gekrümmt. Der Pneumatikzylinder ist jetzt nur zu Beginn und zum Ende des Greifvorganges notwendig. Durch Ausfahren des Pneumatikzylinders wird die Schraubenfeder zusammengedrückt und damit das Zugelement entlastet und der Finger gestreckt.
Der Einsatz der Feder hat noch den Vorteil, daß die Kraft im Zugelement, z.B. durch eine Stellmutter, genau eingestellt werden kann und dann konstant bleibt, auch wenn der Luftdruck sich im Netz ändert.
Bei manchen Einsätzen soll der Greifer dazu dienen, einen Gegenstand zu ergreifen und ihn, an einem Förderband hängend, eine längere Strecke zu transportieren. Besonders in diesem Einsatzfall eignet sich eine Feder als Kraftspeicher. In diesem Falle ist sowohl an der Be- als auch an der Entladestelle nur ein Pneumatikzylinder erforderlich.
Während des Transportes kann er fehlen. Das verbilligt die Greifhand wesentlich. Bei diesem Anwendungsfall kann das Transportband gleichzeitig als Zwischenspeicher dienen. Da der Greif-Finger mit Federn vom betrieblichen Energienetz unabhangig ist, fallen die ergriffenen Gegenstände bei Energieausfall nicht aus der Greifhand. Bei längeren Arbeitsunterbrechungen brauchen die Zwischenspeicher nicht geräumt zu werden, und die Werkstücke sind bei Arbeitsbeginn noch vorrätig und können notfalls von Hand be- und entladen werden.
In den meisten Fällen werden zwei, drei oder mehrere Greif-Finger zusammen angeordnet und auch gleichzeitig betätigt.
Hierbei verzichtet man aus Kostengründen gern auf den Einzelantrieb. Alle Enden der Zugelemente werden an einer gemeinsamen Platte befestigt und dann durch einen großen Pneumatikzylinder betätigt. Damit wird auch gewährleistet, daß alle Finger synchron arbeiten. In manchen Fällen müssen die Zugelemente über Rollen umgelenkt werden, um sie an den Krafterzeugern ankoppeln zu können.
Die Erfindung wird in den Figuren, 1,1 bis 12,4 in beispielhafter Weise dargestellt und beschrieben Fig. 1,1 stellt die seitliche und Fig. 1,2 die stirnseitige Ansicht des Greif-Fingers in gestrecktem Zustand und Fig. 1,3 in gekrümmtem Zustand dar. Der Grundkörper (1) besteht aus einem biegsamen Material, der einen quadratischen, rechteckigen, polygonen, runden, I-förmigen oder ähnlichen Querschnitt senkrecht zur Längsachse aufweisen kann. Von der unteren Seite her sind senkrecht zur Längsachse zahlreiche Einkerbungen (2) vorgesehen, die weit in den Querschnitt eindringen, so daß der Grundkörper aus zahlreichen Greifgliedern (3) zusammengesetzt ist und einer Zahnstange ähnelt. Im unten ren Querschnittsbereich sind parallel zur Längsachse ein, zwei oder mehrere Bohrungen (4) vorgesehen.
Der Greif-Finger wird am Fingeransatz (7) mittels einer zahnartig geformten Einspannung (8) an der Grundplatte, am Rahmen oder an einem ähnlich geformten Bauteil (9) befestigt, das wiederum an einem Handhabungsgerät angebracht ist.
Gleichfalls wie der Grundkörper weist die Grundplatte ebenfalls Durchgangsbohrungen auf. Hinter dieser wird ein Krafterzeuger (10) installiert, der auf mechanische, hydraulische, pneumatische oder elektrische Weise wirken kann. Durch die Bohrungen (4) wird ein verschleißfestes Zugelement (5) geführt, das aus einem Faden besteht, der aus Metall, Textil, Kunststoff, Glas oder Kohlenstoff hergestellt werden kann, Das Zugelement wird auf der einen Seite an der Fingerspitze und an der anderen an einem Krafterzeuger befestigt. Bei einer gradzahligen Bohrungszahl kann auf eine Befestigung des Zugelementes am Fingerende verzichtet und jenes durch die jeweils zweite Bohrung wieder zurückgeführt werden.
Durch Ziehen am Zugelement (5) wird im Grundkörper ein Biegemoment erzeugt, das den Finger nach unten krümmt (Fig. 1,3).
Nach dem Entlasten des Zugelementes streckt sich der Finger und nimmt wieder seine Ausgangsgestalt an.
Um das Krümmen des Fingers zu erzielen, muß das Material des Grundkörpers elastisch sein. Dazu eignen sich Gummi, Kunststoff oder ähnliche Stoffe. Der Grundkörper läßt sich besonders günstig durch Gießen, Spritzen oder Pressen herstellen.' Auch Moosgummi und geschäumter Kunststoff lassen sich im Sonderfall verwenden.
Um die Widerstandskraft des Fingers zu erhöhen, kann man am Rücken über den zahlreichen Einkerbungen (2) ein Metallband (11) einarbeiten. Durch die höhere Widerstandskraft darf das Zugelement stärker angespannt werden und die Haltekraft des Fingers wird dadurch erhöht. Auch bei Entlasten der Zugstränge (5) nimmt der Finger schneller und genauer seine ursprüngliche Form wieder an. Ordnet man den Finger so an, daß er sich in der waagrechten Ebene krümmt, so wird er durch das Gewicnt des Greifgutes nach unten deformiert. Bei einem Finger mit einem eingearbeiteten Metallband wird dies weitestgehend vermieden.
Eine weitere Steigerung der Haltekraft wird durch die starre Abstützung (12) erzielt. Sie verhindert, daß der Finger in der Nähe der Einspannung (7), wo das größte Biegemoment von der Reaktionskraft her entsteht, sich unerwünscht nach der Rückseite hin krümmt.
Auf die Darstellung eines Greif-Fingers ohne Einkerbungen im Grundkörper wurde verzichtet. Er entspricht bis auf die Einkerbungen genau Fig. 1 und funktioniert in gleicher Weise.
Bei Fig. 2,1 und 2,2 wird ein Greif-Finger dargestellt, bei dem die seitliche, wie auch die Abstützung am Rücken durch eine C-förmige, umhüllende, starre Schale (13) erzielt wird, die fest mit der Einspannung gekoppelt ist.
Fig. 3,1 und 3,2 stellen einen Greif-Finger dar, bei dem an Stelle einer starren AbstUtzung eine verstärkte Rückenpartie (14) vorgesehen ist, die zahlreiche Einschnitte (15) aufweist.
Beim Krümmen des Fingers, öffnen sich die Einschnitte, ohne daß ein wesentlicher, zusätzlicher Widerstand entsteht. Ein Zurückkrümmen des Fingers nahe der Einspannung durch das auftretende Reaktionsmoment wird bei dieser Fingerausbildung vermieden. In diesem Fall liegen die Einschnittflächen aufeinander und die Rückenabschnitte versteifen den Greif-Finger.
Fig. 4 stellt einen Greif-Finger dar, bei dem Teilstücke gestreckt bleiben. Durch Einfädeln einer entsprechenden Zahl von keilförmigen Plättchen (16) aus steifem Material in die Einkerbungen (2) lassen sich die Fingerglieder gegenseitig blockieren und Fingerabschnitte bleiben gestreckt.
Selbstverständlich läßt sich auch auf diese Weise ein gewünschter Krümmungsradius durch Einknöpfen von flachen Teilen einstellen. Dies ist dann notwendig, wenn das Greifgut leicht deformierbar ist und dem Finger nur wenig Widerstand entgegensetzen kann. Durch diese Maßnahmen wird das Greifgut nur um einen vorher bestimmbaren, geringen Betrag deformiert. In vielen Fällen kann dies natürlich auch durch Begrenzung der Kraft in den Zugsträngen erreicht werden.
Fig. 5 stellt einen doppelseitigen Greif-Finger dar. Beiseitig von der Mittelachse sind Fingerglieder (3) sowie Zugelemente (5) angeordnet. Da bei starker Benutzung des Fingers damit gerechnet werden muß, daß das Material erlahmt und der Finger sich nicht mehr selbstständig, vollständig gerade strecken kann, so hilft das Zugelement auf der zweiten Seite nach. Selbstverständlich kann der doppelseitige Finger nacheinander auch nach beiden Seiten deformiert werden und Gegenstände greifen.
Fig. 6,1 und 6,2 zeigen die Fingerspitze (6) eines Greif-Fingers, die so ausgebildet ist, daß sie sich gut an das Greifgut anlegen kann. Durch die T-förmige Ausbildung der Fingerspitze (6) und auch der schwächeren Dimensionierung des Querschnittes läßt sich diese gut zurückdeformieren, um den steilen Winkel zu überbrücken, der zwischen Greifgut und Greif-Finger bestehen kann. das Abspreizen der Fingerspitze (6) wird erleichtert, wenn die Zugelemente (5) bereits vor der Fingerspitze enden. Hat man in den Greif-Finger beispielsweise ein dünnes Stahlband (11) eingearbeitet, so schwächt man dieses im Bereich der Fingerspitze oder läßt es etwas früher enden.
Die Fig. 7,1 und 7,2 zeigen einen Greif-Finger, der durch einen kleinen Gegenfinger (17) verlängert wird, der durch das Zugelement (5) in entgegengesetzter Richtung wie der Grundkörper (1) gekrümmt wird. Um dies zu erzielen, muß der kleine Gegenfinger (17) um 1800 gegenüber dem Grundkörper gedreht und so verschoben werden, daß die Bohrungen des kleinen Gegenfingers (17) mit denen des Grundkörpers (1) fluchten. Da der Krümmungswinkel des Gegenfingers (17) dem des Grundkörpers (1) gleich sein soll, wird das Trägheitsmoment vom Gegenfinger (17) kleiner gewählt. Durch das Zurückkrümmen des kleinen Gegenfingers (17) wird eine gute Anlage an das Greifgut erreicht. Es ist auch möglich, beispielsweise ein Stahlband (11) in den kleinen Gegenfinger (17) einzuarbeiten, wie es aus der Figur 7 ersichtlich ist. Selbstverständlich muß auch das Biegemoment der Stahlfeder in diesem schwächer sein als im Grundkörper (1).
Die Fig. 8,1 bis 8,3 zeigen die Fingerspitze eines Greif-Fingers, an die, mittels eines Bolzens (18), eine Greifplatte oder ein Greifprisma (19) drehbar angebracht ist. Der Bolzen (18) ist so angeordnet, daß das Greifprisma die Drehbewegung der Fingerspitze gegenkompensieren kann.
In Fig. 8,3 wird ein Zylinderstück durch drei Greif-Finger mit Greifprismen gehalten. Wegen der besseren Zentriermöglichkeit der Prismen werden diese den Platten vorgezogen.
Die Greif-Finger lassen sich leicht in der Länge kürzen.
Dadurch erhöhen sich bei gleicher Kraft im Zugelement die Greifkräfte und auch die Zentriergenauigkeit wird erhöht.
Da bei der Herstellung der Anwendungsfall nicht bekannt ist, lassen sich die Greif-Finger vor ihrem Einsatz auf das gewünschte Maß leicht kürzen und wieder zusammensetzen. Das Kürzen des Greif-Fingers kann an der Fingerspitze (6) oder besser noch in Einspannähe (7) erfolgen.
Die Fig. 9 zeigt einen Greif-Finger, der bei hohen Temperaturen eingesetzt werden kann. Während bei den Fingerkonstruktionen in den Fig. 1, 3,5 und 7 das Stahlband zum Erhöhen des Widerstandsmomentes des Fingerrückens diente, so ist es in Fig. 9 das tragende Element. Auf einem Stahlband (11) werden zahlreiche Fingerglieder (3) aus Metall befestigt. Für die Ausbildung der Fingerglieder (3) sind zahlreiche Formen möglich: Vier davon zeigen die Figuren 9. Allen ist gemeinsam, daß bei den Fingergliedern (3) die inneren Seitenwände (20) unterhalb des Bandes konisch verlaufen, um ein Krümmen des Fingers bei dichter Fingergliederfolge zu erlauben. Im Gegensatz hierzu verlaufen die inneren Seitenflächen (21) oberhalb des Stahlbandes (11) parallel, um ein Krümmen des Bandes (11) über den Fingerrücken zu verhindern. Die Ober- und Unterteile der Glieder werden meist durch Stege (22) miteinander verbunden. Beim Unterteil ist die an das Band (11) anliegende Oberfläche (23) konvex gewölbt und beim Oberteil plan (24).
Das Krümmen des Bandes (11) erfolgt wieder wie bei allen früheren Figuren durch Zugelemente, die durch Bohrungen (4) geführt werden. Die vier Ausführungsarten unterscheiden sich in der Art der Befestigung der Glieder an das Stahlband.
Fig. 9,2 zeigt einen Greif-Finger, an dem das Ober- umÄdUnterteil des Fingergliedes an Bohrungen im Stahlband angeschraubt sind.Da Löcher im gehärteten Stahlband (11) erhebliche Spannungsspitzen verursachen, ist das Klemmen der Fingerglieder am Stahlband sicherlich günstiger.
Bei Fig. 9,3 erfolgt die Klemmung durch eine Schraube und bei Fig. 9,4 durch einen Drahtbügel. Bei Fig. 9,5 wurde das Fingerglied auf der Breitseite geteilt, um den Schlitz für das Band (11) besser herstellen zu können. Das Verbinden der beiden Fingergliederhälften erfolgt durch Schrauben und Nieten (27).
Die Fingerglieder müssen nicht unbedingt aus Metallen hergestellt werden. Stoffe wie Keramik, Kohle, Asbest, Glas oder Quarz lassen sich in Sonderfällen auch einsetzen. Bei niedringen Temperaturen lassen sich auch Kunststoffe oder Gummi verwenden.
Fig. 10 zeigt einen Greif-Finger, bei dem die einzelnen Fingerglieder über Gelenke miteinander verbunden sind und so das Krümmen des Fingers ermöglich. Als Grundelemente kann man sich eine Gelenkkette (29) vorstellen, in die jeweils die Fingerglieder (3), meist durch Nieten 30, befestigt werden. Die Form der Fingerglieder entspricht etwa den bei Fig. 9 beschriebenen. Da die Unter- und Oberteile der Fingerglieder nicht durch ein Stahlband getrennt werden, können sie aus einem Stück angefertigt werden. Weil bei dem Greif-Finger mit Gelenk das Stahlband entfällt, wird das Strecken des Fingers nach dem Entlasten des Zugelementes (5) durch eine oder mehrere dünne Schraubenfedern (31) erwirkt, die am Rücken des Fingers eingespannt werden. Sicherlich ist es von Vorteil, wenn die Schraubenfedern (31) an jedem Fingerglied (3) befestigt werden und somit auch jeder Federabschnitt beim Krümmen des Fingers gleichmäßig gedehnt wird. Das Strecken kann aber auch durch ein zweites Zugseil erfolgen, das anstelle der Schraubenfeder angebracht ist und ähnlich wie beim doppelseitigen Greif-Finger (Fig.5) vom Krafterzeuger betätigt wird.
Fig. 11 zeigt einen Greif-Finger, bei dem die Kettenlaschen in die Fingerglieder (3) integriert sind. Bei allen Fingergliedern (3) sind einseitig - in Richtung der Hauptfingerachse auf Vorder- und Rückseite - je eine Lasche (32) mit Loch (33) vorgesehen. Eine weitere Bohrung (34) besitzt das Fingerglied selbst. Die einzelnen Fingerglieder werden durch Bolzen (35) miteinander verbunden. Eine Besonderheit weist der Greif-Finger in Fig. 11 noch auf: Während bei allen früheren Konstruktionen die Kerbe (2) über die ganzeFingerbreite ausgeführt war, ist sie in dieser Ausführung unterT brochen und wird versetzt weitergeführt, so daß die einzelnen Fingerglieder beim Krümmen des Greif-Fingers verzahnt ineinander greifen. Damit wird verhindert, daß sich dünne Seitenpartien des Greifgutes in die Kerben schieben und ein Krümmen des Fingers blockieren.
Die beiden Greif-Finger nach Fig. 1C und 11 eignen sich nicht nur zum Kürzen sondern auch zum Verlängern. Die beim Kürzen nicht verwendeten Fingerglieder (3) sind kein Abfall, sondern können später wieder anmontiert werden.
Fig. 12 zeigt vier Möglichkeiten, den Greif-Finger auf mechanische und pneumatische Weise zu betätigen, stellvertretend für alle technisch möglichen Antriebsarten.
Bei Fig. 12,1 wird hinter der Grundplatte (9) über einen Zwischenring (36) ein Pneumatikzylinder (37) angebracht.
Nach Einschalten des Luftdruckes auf der Kolbenstangenseite wird der Kolben (38) naculinks gedrückt und spannt somit das Zugelement (5), so daß der Finger sich krümmt. Nach dem Entlüften des Zylinders streckt sich der Finger wieder und bewegt den Kolben in die Ausgangsstellung. In Greifstellung des Fingers muß der Pneumatikzylinder ständig unter Druck stehen.
Diese Anordnung baut seitlich weit über.
Bei Fig. 12,2 wird das Zugelement (5) durch eine Druckfeder (39) gespannt, die den Finger ständig gekrümmt hält. Zum Strecken des Greif-Fingers muß die Federkraft überwunden werden. Dies wird im Beispiel durch einen Pneumatikzylinder (37) bewirkt. Dieser kann wie oben, über ein nicht gezeigtes Zwischenstück an der Grundplatte (9) befestigt sein oder an einem außenliegenden Festpunkt gehalten werden.
Durch Zwischenschalten einer Druckfeder (39) mit zusätzlicher Stellmutter (nicht gezeigt) läßt sich die Druckkraft im Zugelement (5) genau einstellen und ist damit unabhängig von den Druckschwankungen in der Druckluftleitung.
In Fig 12,3 wird auf den D#eumatikzylinder verzichtet, so daß sich die Kostenfür den Finger merklich vermindern. Wie in Fig. 12,2 wird der #reif-F#nger durch eine Druckfeder gekrümmt. Diese Form ist besonders günstig, wo ein Greifgut mittels der Greif-Finger, an einem Förderband längere Zeit hängend, transportiert wird. Nur an der Be- und Entladestelle ist Jetzt noch ein Pneumatikzylinder (39) erforderlich. Bei zeitweisem Ausfall der Energie öffnet sich der Finger nicht, und das Greifgut kann nicht zu Boden fallen. Somit ist ein Entleeren des Förderbandes bei längerer Arbeitsunterbrechung nicht erforderlich und bei Fortgang der Arbeit sind die Werkstücke sofort zur Stelle.
Fig. 12,4 zeigt einen Greif-Finger, bei dem man nicht auf den Pneumatikzylinder (37) verzichten will und deshalb den Pneumatikzylinder um die Druckfeder (39) anordnet. Damit reduziert sich die Bauhöhe beträchtlich.
Die gezeigten Greif-Finger werden in den meisten Fällen, ähnlich wie bei der menschlichen Hand, zwei- oder mehrfach angeordnet. In diesem Falle kann das Ziehen an den Zugelementen aller Finger gleichzeitig von einem Krafterzeuger erfolgen. Dadurch reduzieren sich die Kosten und die einzelnen Greif-Finger arbeiten synchron.
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Claims

Patentansprüche 1. Greif-Finger, bestehend aus einem von außen krümmbaren Grundkörper, dergestalt, daß ein oder mehrere Zugelemente (5) in Bohrungen (4) verlaufen, die im Grundkörper (1) außermittig zur Längsachse angeordnet sind und durch Spannen des oder der Zugelemente (5) den Grundkörper (1) krümmen.
2. Greif-Finger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus einem elastischen Material besteht.
3. Greif-Finger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt senkrecht zur Längsachse des Grundkörpers (1) quadratisch, rechteckig, rund, poligon, I-förmig oder sonst ähnlich geformt sein kann.
4. Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper, von der Seite her, nach der sich dieser krümmt, und senkrecht zur Längsachse, mit zahlreichen, tiefen Einkerbungen (2) versehen ist, die das Krümmen des Grundkörpers noch erleichtern.
5. Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Rücken des Grundkörpers ein flaches Band (11) eingearbeitet ist, das aus einem steifen Material mit höherem Elastizitätsmodul als das des Grundkörpers besteht, beispielsweise ein Federstahlband.
6. Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Finger mit seinem Rücken an einer starren Stütze (12) anliegt, die ein unerwünschtes Zurückkrümmen des Greif-Fingers in Nähe der Einspannung (8) durch das Reaktionsmoment vermeidet,
7. Greif-Finger nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung durch eine starre C-förmige Schale (13) erfolgt.
8. Greif-Finger nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Abstützung (12) bei stark gekrümmten Fingern in Richtung der Krümmung vorgeneigt ist und noch gekrümmt ausgebildet sein kann.
9o Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) zur Rückseite hin durch ein mit zahlreichen Einschnitten (15) unterteiltes, hohes Rückgrat (14) verstärkt wird.
10. Greif-Finger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei stark gekrümmten Fingern in den offenen Einschnitten (15) des Rückgrates Keile aus steifem Material eingeknöpft werden.
11. Greif-Finger nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß das Krümmen von Fingerabschnitten durch Einknöpfen von Keilen (16) aus steifem Material in den Einkerbungen (2) vermieden werden kann.
12. Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Krümmen des Fingers durch Einknöpfen von flachen-. Keilen (16) ab einem gewünschten Krümmungsradius des Grundkörpers (1) blockiert werden kann.
13. Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 5, 11 und 12, dadurch bekemizeichnet, daß der Grundkörper (1) spiegelsynimetrisch ausgebildet wird und beidseitig von der Mittels achse Fingerglieder (3) wie auch Zugelemente (5) angeordnet sind.
14. Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet1 daß das Fingerende (6) förmig ausgebildet wird.
15. Greif-?inger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (5) schon vor der Fingerspitze (6) endet.
16o Greif-Finger nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitsmoment zwischen den letzten Fingergliedern im Bereich der Fingerspitze (6) verringert wird.
17. Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an der Fingerspitze (6) ein kleiner Gegenfinger (17) angebracht ist, der durch die Zugelemente (5) sich nach der anderen Seite als bei dem Grundkörper (1) krümmt.
18. Greif-Finger nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückgrat des kleinen Gegenfingers (17) um 1800 zu dem des Grundkörpers (1) gedreht ist.
19. Greif-Finger nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen für die Zugelemente im kleinen Gegenfinger (17) zu denen im Grundkörper (1) fluchten.
20. Greif-Finger nach Anspruch 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung gleicher Krümmungswinkel das Trägheitsmoment im kleinen Gegenfinger (17) schwächer sein muß als im Grundkcrper (?).
21. Greif-Finger nach Anspruch 4 #is 13, dadurch gekennzeichnet, daß an der Singerstitze 0##e drehbar gelagerte Halteplatte oder ein Halteprisma (ins) angebracht ist, das den Drehwinkel der Fingerspitze kompensiert.
22. Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 21 dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (ß) aus einem elastischen und steifen Band (12) beispielsweise aus Federstahl, und aus zahlreichen Fingergliedern (3) beispielsweise aus Gummi, Kunststoff, Metall, Keramik, Graphit, Glas, Quarz oder ähnlichem Material besteht0 Die Fingerglieder werden beispielsweise durch Schrauben, Nieten, Klemmen oder Anpunkten auf dem Band befestigt,
23. Greif-Finger nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Seitenflächen (20) der Fingerglieder unterhalb des Bandes (11) konisch zueinander verlaufen und die das Band (11) berührende Oberfläche (23) konvex gewölbt ist,
24. Greif-Finger nach Anspruch 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Seitenflächen (21) der Fingerglieder (3) oberhalb des Bandes parallel verlaufen und die das Band berührende Fläche (24) eben ist.

25. Greif-Finger nach Anspruch 1, 4, 6 bis 13, 17 bis 19, 21, 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Fingerglieder (3) an Laschen (29) von Kettengliedern befestigt sind und das Krümmen des Fingers durch Abknicken der Laschen (29) in den Gelenken (28) erfolgt.

26. Greif-Finger nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Strecken des Fingers durch Schraubenfedern (31) erzielt wird, die in längsrillen am Rücken des Fingers ruhen.

27. Greif-Finger nach Anspruch 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Strecken des Fingers durch Zugelemente erfolgt, die anstelle der Schraubenfeder (31) angebracht sind.

28. Greif-Finger nach Anspruch 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (32) in die Fingerglieder (3) integriert sind und diese durch Bolzen (35) zu sammengehalten werden.

29. Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 28 dadurch gekennzeichnet, daß die tiefen Einkerbungen (2) auf der Fingerinnenseite nicht über die gesamte Breite in einem durchgehen(" sondern abschnittsweise versetzt angeordnet sind, so daß die Fingerglieder (3) verzahnt ineinander greifen.

30. Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (15) am Fingerrücken nicht über die gesamte Breite in einem durchgehen;.

sondern abschnittsweise versetzt angeordnet sind und die Rückgratabschnitte verzahnt ineinander greifen.

Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß deren Länge bei allen Bauformen leicht gekürzt werden kann.

32. Greif-Finger nach Anspruch 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß deren Länge leicht verlängert werden kann.

33. Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kontur des Greif-Fingers sich konisch verjüngt.

34. Greif-Pinger nach Anspruch 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Fingerspitze (6) ein Material mit hohem Reibwert aufgebracht werden kann.

35. Greif-Finger nach Anspruch 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Greif-Finger miteinander kombiniert und von einem oder mehreren Krafterzeugern (10) über Zugelemente (5) gekrümmt werden können.