DE4406771A1 - Greifer für einen Industrieroboterarm - Google Patents
Greifer für einen IndustrieroboterarmInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Greifer für einen Industrieroboterarm, der mit
beweglichen Fingern versehen ist, von denen sich jeweils zwei gegenüber
stehen, wobei die Bewegung der Finger durch die Formänderung einer
Form-Gedächtnis-Legierung gesteuert wird, mit den Merkmalen der in den
Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2 beschriebenen Gattungen.
Greifer für Industrieroboterarme sind an sich bekannt. In zunehmenden Ma
ße werden Industrieroboter auch zur Montage von immer komplexeren
Werkstücken eingesetzt. Das an sich vorhandene Flexibilitätspotential des
Industrieroboters läßt sich jedoch nach dem Stand der Technik nicht in vol
lem Umfang nutzen. Die an dem Arm des Roboters montierten Greifer haben
meist unmäßig große Abmessungen. Zur Betätigung der Greifer werden
mechanische Antriebsvorrichtungen oder elektromagnetische Antriebe ver
wendet, wie beispielsweise Pneumatikzylinder, Elektromotoren und derglei
chen. Die Größe der Pneumatikzylinder bzw. Elektromotoren setzt der Minia
turisierung des Greifers Grenzen. Die relativ großen Abmessungen der
Antriebsvorrichtungen für den Greifer beschränken die Bewegungsfreiheit
des Robotergreifers bei geometrisch kleinen bzw. komplexen Werkstücken.
Die an sich vorhandene Flexibilität des Industrieroboterarmes läßt sich
deshalb nicht voll realisieren. Eine Reihe von Montage- und Handhabungs
vorgängen können deshalb nicht durchgeführt werden. Die Miniaturisierung
des Robotergreifers sind durch die geschilderten Antriebsvorrichtungen
Grenzen gesetzt, für die Erfassung von geometrisch kleinen und räumlich
komplex aufgebauten Werkstücken ist diese Miniaturisierung jedoch erfor
derlich.
Wird der Roboterarm mit seinem Greifer sichtgeführt, d. h. mittels Videoka
mera und nachgeschalteter Bildverarbeitung über die Werkstücke geführt,
so ergeben sich bei ungeordneten oder teilgeordneten Werkstücken
Schwierigkeiten, da die eingesetzten Robotergreifer für das zu greifende
Werkstückspektrum bzgl. ihrer geometrischen Abmessungen in der Regel
überdimensioniert sind. Dabei müssen die Werkstücke häufig aus einem
Flachbehälter gegriffen werden, auch hier behindern die großen Abmessun
gen der Antriebseinrichtungen für den Greifer das kollisionsfreie Anfahren
und Greifen der Werkstücke.
Aus einer Veröffentlichung von Stoddard, Walter D. und Schifferl, Clark M. in
Robots 10-Conference Proceedings, Chicago, Illinois vom 20-24. April
1986 ist es bekannt zwei Finger in einer gemeinsamen Unterlage zu veran
kern. Die Finger stehen dabei einander gegenüber. Etwa in Höhe der Hälfte
der Länge jedes Fingers ist ein Teil befestigt, das auf zwei Seiten eine ha
kenförmige Vertiefung besitzt. Zwischen der Unterlage, in der der Finger
drehbeweglich befestigt ist, und der hakenförmigen Vertiefung in dem Teil,
das an dem Finger befestigt ist, ist auf beiden Seiten des Fingers je ein
Draht aus einer Form-Gedächtnis-Legierung verankert. Beide Finger werden
dadurch aufeinander zu bewegt, daß durch die Drähte aus der Form-Ge
dächtnis-Legierung ein Strom geschickt wird, so daß sich die Finger aufein
ander zu neigen und in der Lage sind Gegenstände zu greifen. Nach Been
digung des Stromdurchflusses durch die Drähte aus der Form-Gedächtnis-
Legierung kühlen diese wieder ab und ziehen den Finger wieder in die
Ausgangsstellung zurück. D.h., daß sich die beiden Finger wieder ausein
ander bewegen und den gefaßten Gegenstand freigeben. Der Bewegungs
freiraum des Greifers nach Stoddard et al ist durch die Gefahr der Beschä
digung der offenliegenden Drähte aus einer Form-Gedächtnis-Legierung bei
dem Ergreifen von Werkstücken stark eingeschränkt. Ferner ist bei Stoddard
die ausschließliche Nutzung der Längsdehnung von Drähten aus einer
Form-Gedächtnis-Legierung als Stellglied die Anpassungsfähigkeit an kom
plexe Greifaufgaben nachteilig, weil die Nutzung der Formgedächtniseigen
schaft des Materials durch Tainieren der gewünschten Greiferbewegungen
außer Acht gelassen wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und
preiswerten, fernsteuerbaren Greifer mit Fingern für einen Industrieroboter
arm zu schaffen, der insbesondere zum Erfassen von geometrisch kleinen
Werkstücken geeignet ist, der ferner den erforderlichen Bewegungsfreiraum
für eine Montage von räumlich komplex gestalteten Werkstücken aus allen
räumlichen Richtungen voll ausnützen kann, der darüberhinaus auch bei der
Verwehdung einer Sichtführung für den Roboterarm bzw. den Greifer am
Roboterarm geeignet ist, ungeordnete oder teilgeordnete kleine Werkstücke
aus Flachbehältern zu greifen, bei dem darüberhinaus die Greiferkraft der
Finger des Greifers für das sensible Erfassen von unterschiedlich empfindli
chen Werkstücken einstellbar ausgeführt ist und der schließlich eine kurze
Zugriffs- und Lösezeit der Finger des Greifers auf die zu erfassenden
Werkstücke ermöglicht.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die in den kennzeichnen
den Teilen der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungsgegenstände sind in den Merk
malen der Unteransprüche 3 bis 17 gekennzeichnet.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß durch den Einsatz
von Teilen aus einer Form-Gedächtnis-Legierung an den Fingern des Grei
fers zur Erzeugung der Bewegungen der Finger des Greifers auf externe
mechanische Antriebsvorrichtungen, elektromagnetische Antriebsvorrichtun
gen, wie Pneumatikzylinder, Elektromotoren und dergleichen verzichtet wer
den kann. Die verwendeten Teile aus einer Form-Gedächtnis-Legierung an
den Fingern des Greifers des Industrieroboterarms können so klein ausge
führt werden, daß sogar ein Einsatz des Greifers in der Mikrosystemtechnik
möglich wird. Die durch die Erfindung mögliche Miniaturisierung des Greifers
bzw. der Finger des Greifers erhöht die Flexibilität des Roboterarmes, da
durch den Wegfall der räumlichen Behinderungen durch die Antriebsvor
richtungen der Bewegungsspielraum zunimmt und damit der notwendige
Kollisionsfreiraum wesentlich verkleinert werden kann. Das Flexibilitätspo
tential des Industrieroboterarmes mit dem Greifer kann für kleine und kom
plexe Werkstücke voll genutzt werden, indem der Industrieroboterarm mit
dem stark verkleinerten Greifer aus allen räumlichen Richtungen zum Er
fassen der Werkstücke eingesetzt werden kann. Durch die Verkleinerung
des Greifers lassen sich ohne Gefahr einer Kollision mit einem Flachbehäl
ter auch kleine ungeordnete oder teilgeordnete Werkstücke mit einem
sichtgeführten Roboterarm bzw. Greifer gut erfassen. Durch die Verwendung
von Teilen aus einer Form-Gedächtnis-Legierung bei den Fingern des
Greifers bzw. bei den an den Fingern angeordneten Greiferbacken kann die
Kraft der Finger des Greifers gut eingestellt werden, so daß auch sensible
und stark druckempfindliche Werkstücke ohne Schaden erfaßt werden kön
nen. Sowohl für den Zugriff der Greiferfinger auf das Werkstück läßt sich
mittels Stromfluß durch die Teile aus einer Form-Gedächtnis-Legierung als
auch für das Lösen der Finger des Greifers durch besondere Maßnahmen
bei der Kühlung der Finger des Greifers eine besonders kurze Zugriffs- und
Lösezeit auf das Werkstück erreichen.
Die geschilderten Vorteile erzielt die Erfindung mittels zweier verschiedener
Ausführungsbeispiele. In einem ersten Ausführungsbeispiel sind die Finger
des Greifers in Fingerteile unterteilt und diese Fingerteile mittels Gelenken
miteinander verbunden. Die Bewegung des Fingers erfolgt dadurch, daß die
die Fingerteile verbindenden Gelenke mit Hilfe von Stellelementen aus einer
Form-Gedächtnis-Legierung bewegt werden. Wobei die Stellelemente dazu
in unmittelbarer Nähe der Gelenke am jeweiligen Ende der Fingerteile
angeordnet und mit den Fingerteilen fest verbunden sind. Zum Ergreifen der
Werkstücke sind dabei jeweils die freien Enden der Finger an die Form des
zu ergreifenden Werkstückes angepaßt oder es wird bei Einsatz von Greifer
backen die Form der Backen, die an jedem freien Fingerende angeordnet
sind, an die Form des Werkstücks angepaßt. Die Greiferbacken sind mittels
eines Gelenkes an den freien Enden der Greiferfinger angeordnet und auch
hier wird in unmittelbarer Nähe des Gelenkes ein weiteres Stellelement aus
Form-Gedächtnis-Legierung angeordnet, das die Drehbewegung der Grei
ferbacken ermöglicht.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die an einem
Greiferwechselsystem angeordneten und mindestens aus einem oder
mehreren Fingerpaaren bestehenden Greiferfinger jeweils einstückig aus
geführt. Jeder dieser einstückigen Finger besteht selbst ganz aus einer
Form-Gedächtnis-Legierung und vermag selbst eine Formänderung auszu
führen. Das jeweils dem freien Ende gegenüberliegende Ende des Fingers
ist starr in einem greiferseitigen Wechselsystem beschäftigt. Die freien En
den der Finger eines Fingerpaares sind auch bei dem zweiten Ausführungs
beispiel an die Form des zu ergreifenden Werkstückes angepaßt. Statt dessen
können jedoch auch die freien Enden der Finger des Fingerpaares über
ein Drehgelenk mit Greiferbacken versehen sein, wobei hier in unmittelbarer
Nähe des Drehgelenkes wiederum ein weiteres Stellelement zur Drehung
der Greiferbacken an dem freien Ende des jeweiligen Fingers und an den
Greiferbacken befestigt ist. Darüberhinaus können die Greiferbacken selbst
aus einer Form-Gedächtnis-Legierung bestehen und so wiederum durch
entsprechenden Stromfluß selbst eine Formänderung ausführen. Auch die
Backen aus einer Form-Gedächtnis-Legierung werden in ihrer Form an die
Form der Werkstücke angepaßt.
Neben der Verkleinerung der Finger des Greifers durch den Einsatz von
Teilen aus einer Form-Gedächtnis-Legierung zur Bewegung der Finger
ermöglicht die Verwendung von Form-Gedächtnis-Legierungsteilen für die
Greiferfinger den Einsatz des Greifers in einer explosionsgefährdeten Um
gebung, da ein Funkenfreier Betrieb möglich ist, ferner im Wasser, im Vaku
um und in einer Reinraumumgebung. Der erfindungsgemäße Greifer er
möglicht einen geräuscharmen Betrieb und ist in hohem Umfang wartungs
frei.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen
und von Zeichnungen noch mehr erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit der Ansicht
eines Greifers mit zwei Fingern eines Fingerpaares,
Fig. 2 eine Vergrößerung eines Gelenkes nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Gelenkes nach den Fig. 1 und 2,
Fig. 4 die freien Enden eines Fingerpaares eines Greifers mit
Greiferbacken in geschlossenem Zustand,
Fig. 5 das Fingerpaar gemäß Fig. 4 in geöffnetem Zustand und mit
gedrehten Greiferbacken,
Fig. 6 das erste Ausführungsbeispiel des Greifers mit wahlweiser
mechanischer Unterstützung für die Finger des Greifers,
Fig. 7 das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung mit der Ansicht
eines geschlossenen Greifers mit Fingern aus einer Form-
Gedächtnis-Legierung,
Fig. 8 den Greifer gemäß Fig. 7 mit geöffneten Fingern,
Fig. 9 das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
mechanischer Unterstützung für die Rückführung der
Greiferfinger,
Fig. 10 die freien Enden eines Fingerpaares des Greifers nach Fig. 7
versehen mit Greiferbacken in geschlossenem Zustand
und
Fig. 11 die Darstellung nach Fig. 9 mit geöffneten Greiferbacken aus
einer Form-Gedächtnis-Legierung.
In Fig. 1, 2 und 3 ist ein erstes Auslegungsbeispiel des erfindungsgemä
ßen Greifers mit zwei Fingern eines Greiferpaares und einem Industrierobo
terarm dargestellt. Der erfindungsgemäße Greifer ist im wesentlichen dafür
geeignet, geometrisch kleine und komplex geformte Werkstücke zu greifen.
Um die Zeichnungen in den Fig. 1 bis 10 übersichtlich zu halten, wurde
bewußt darauf verzichtet, derartige komplexe Werkstücke darzustellen, son
dern es wurde statt dessen nur ein Rundstab gezeichnet. Die Anpassung der
Greiferenden bzw. Greiferbacken, die später noch geschildert wird, ist des
halb in den Figuren ebenfalls nicht ausgebildet, sondern es ist lediglich eine
Anpassung an die einfache Kontur des Rundmaterials vorgenommen wor
den. Ein Greifer 1 ist mit den beiden Fingern 2 eines Fingerpaares verse
hen. Die beiden Finger 2 stehen sich jeweils auf einer Geraden gegenüber
und jeder Finger ist beweglich ausgeführt. An einem Greifer können auch
mehrere Fingerpaare parallel nebeneinander angeordnet werden. Jeder
einzelne der beiden Finger 2 ist in Fingerteile 3 und 4 unterteilt, wobei die
Fingerteile jedes Fingers untereinander mit Gelenken 5 verbunden sind. Je
nach den konstruktiven Anforderungen des Werkstücks und des Einsatzfal
les können auch mehr als zwei Fingerteile 3 und 4 zu einem Finger 2 zu
sammengefügt werden.
Das dem jeweiligen freien Ende 6 der Finger 2 entgegengesetzt liegende
Ende 7 der Finger 2 ist ebenfalls mittels eines Gelenkes 5 an einem greifer
seitigen Wechselsystem 8 befestigt. Das greiferseitige Wechselsystem 8
besitzt eine Befestigungsplatte 9 an dem die Finger 2 mit Gelenken 5 ange
ordnet sind. Das greiferseitige Wechselsystem 8 ist an einer entsprechen
den Wechselvorrichtung 10 des Industrieroboterarmes austauschbar be
festigt, wobei der Industrieroboterarm sowie der Industrieroboter selbst und
seine Steuerung hier nicht dargestellt sind. Der nicht dargestellte Indu
strieroboterarm ist in der Lage eine Montage mittels dem Greifer 1 aus allen
räumlichen Richtungen bzgl. des zu ergreifenden Objektes vorzunehmen.
Der Roboterarm kann beispielsweise mittels einer Videokamera und einer
entsprechenden Bildverarbeitung geführt werden, um so ungeordnete oder
teilgeordnete kleine komplexe Werkstücke aus Flachbehältern zu erfassen.
Der Industrieroboterarm kann den dazu erforderlichen Bewegungsfreiraum
voll nutzen, wenn der Greifer 1 des Industrieroboterarms ausreichend mi
niaturisierte Abmessungen aufweist, damit es nicht zu Kollisionen mit Behäl
tern und anderen Hindernissen kommen kann. Die Bewegungen der Finger
2 bzw. der Fingerteile 3 und 4 erfolgt an den Gelenken 5 mit Hilfe von ersten
Stellelementen 11 die aus einer Form-Gedächtnis-Legierung hergestellt
sind, siehe dazu Fig. 2 und 3. Die ersten Stellelemente 11 sind zu
diesem Zweck an den jeweiligen Enden der Fingerteile 3, 4 der Finger 2
bzw. an dem Ende eines Fingerteils 4 und dem greiferseitigen Wechselsy
stem 8 bzw. seiner Befestigungsplatte 9 angeordnet. Die ersten Stellele
mente 11, sind in Form einer Schenkelfeder ausgebildet, und die beiden
Enden der Schenkelfeder sind einerseits fest mit den Enden der Fingerteile
3 und 4 bzw. mit der Befestigungsplatte 9 des greiferseitigen Wechselsy
stems 8 verbunden. Die ersten Stellelemente 11 in Form einer Schenkel
feder können einen Winkel von 360° umfassen, jedoch ist es auch möglich
mehrere Windungen einer Schenkelfeder vorzusehen. Die Auslegung der
Schenkelfeder bzw. der ersten Stellelemente wird je nach den Montagean
forderungen und den auszuführenden Drehbewegungen des Fingers 2 er
folgen.
Die Möglichkeit, daß die Finger 2 bzw. die Fingerteile 3, 4 mit Hilfe der er
sten Stellelemente Drehbewegungen und damit auch Greifbewegungen
ausführen können, ist durch die Tatsache gegeben, daß die ersten Stellele
mente aus einer Form-Gedächtnis-Legierung hergestellt sind. Die ersten
Stellelemente 11 und alle anderen später noch in der Beschreibung erwähn
ten Teile aus einer Form-Gedächtnis-Legierung können beispielsweise aus
einer Nickel-Titan-Basislegierung hergestellt sein, zu der dann noch andere
Legierungsbestandteile zulegiert werden. Es kann jedoch auch jede andere
Legierung Verwendung finden, die ein entsprechendes Form-Gedächtnis
aufweist und deshalb geeignet ist, eine Ausdehnung und ein Zusammen
ziehen dieser Legierung zu ermöglichen. Form-Gedächtnislegierungen sind
in starkem Maße von der Temperatur abhängig. So folgt infolge von Tempe
raturänderungen innerhalb der Legierungen eine Umformung von martensi
tischem zu austenitischem Gefüge und umgekehrt. Die Erfindung benützt
den Zweiwegeeffekt bei Form-Gedächtnis-Legierungen, bei dem das Teil
aus der Form-Gedächtnis-Legierung unter Aufheizen und Abkühlen Bewe
gungen hin und wieder zurück ausführt, wobei hier auch wahlweise mecha
nische Federn zum Aufbau der erforderlichen Rückstellkraft beim Abkühl
vorgang zu Hilfe genommen werden können. Derartige Legierungen lassen
sich durch die Änderungen der Legierungsbestandteile in Temperaturberei
chen von minus 100°C bis plus 150°C herstellen. Durch die Erwärmung
gelangt die Form-Gedächtnis-Legierung vorübergehend in den austeniti
schen Zustand, dies wird als Gedächtniseigenschaft bezeichnet. Das Form-
Gedächtnis-Legierungs-Bauteil schrumpft solange es temperaturbedingt im
austenitischen Zustand gehalten wird und solange es nicht durch äußere
mechanische Einflüsse behindert wird, in den eintrainierten Ausgangszu
stand zurück. Nach der Abkühlung nimmt die Legierung wieder martensiti
sches Gefüge an und ändert bei eintrainiertem innerem Zweiwegeeffekt
damit wiederum ihre Gestalt in den Ausgangszustand zurück, in dem das
Teil war, als die Erwärmung begonnen hatte. Die durch Erwärmung erfolgten
Verformungen des Form-Gedächtnis-Legierungs-Teiles sind also reversibel.
Damit läßt sich ein Öffnen und Schließen der Greiferfinger 2 durch entspre
chende Drehbewegungen der ersten Stellelemente 11 um die Gelenke 5
erreichen.
In Fig. 2 ist als vergrößertes Detail ein Gelenk 5 dargestellt. In Fig. 3 ist
eine Seitenansicht der Vergrößerung nach Fig. 2 ersichtlich. Aus Fig. 2 ist
deutlich erkennbar, daß das eine Ende des ersten Stellelementes 11 in
Form einer Schenkelfeder an dem Ende des Fingerteils 4 und das andere
Ende der Schenkelfeder an dem Ende des Fingerteils 3 jeweils starr be
festigt ist. Die von dem ersten Stellelement 11 ausgelöste Drehbewegung
der Fingerteile 3 und 4 um das Gelenk 5 erfolgt nun durch Erwärmung der
ersten Stellelemente durch Einleitung von Strom in das erste Stellelement.
Das erste Stellelement 11 und alle weiteren in der Beschreibung später ge
schilderten Form-Gedächtnis-Legierungs-Teile werden durch die vom Strom
erzeugte Joulesche Wärme oder durch die Erwärmung des Umgebungsme
diums erwärmt, dadurch zieht sich z. B. das erste Stellelement 11 zusammen
und bewirkt so eine Drehbewegung des Fingers 2. Beim Abkühlen dehnt
sich das erste Stellelement 11 wieder aus und führt so eine entgegen
gesetzte Drehbewegung der Fingerteile 3, 4 bzw. des Fingers 2 aus. Die
elektrischen Anschlüsse zur Stromdurchleitung und Erwärmung für die er
sten Stellelemente 11 und alle weiteren in der Beschreibung später darge
stellten Teile aus einer Form-Gedächtnis-Legierung sind der Obersichtlich
keit halber nicht dargestellt.
Die Steuerung der Bewegung der Form-Gedächtnis-Legierungs-Teile, d. h.
der beiden Finger 2 der beiden Finger 2 eines Fingerpaares, geschieht über
eine Veränderung des Stromes, der durch die ersten Stellelemente 11 fließt.
Die von der Joulesche Wärme des Stromes erzeugte Erwärmung des Form-
Gedächtnis-Legierung-Teils führt zur entsprechenden Formänderung dieses
Teils bzw. des ersten Stellelements. Durch die Formänderung des Form-
Gedächtnis-Legierungs-Teils verändert sich auch der elektrische Wider
stand. Dieser Effekt wird für die Regelung der Greifbewegungen der Finger
bzw. des Greifers ausgenutzt. Es können dabei mehrere Fingerpaare paral
lel angeordnet sein, die mit einer entsprechenden Steuerung gleich oder je
nach der Form des zu greifenden Teils auch verschiedene ausgesteuert
werden. Dazu dient eine in den Figuren nicht dargestellte Steuerschaltung.
In Fig. 4 sind die freien Enden 6 der Finger 2 eines Fingerpaares des
Greifers mit Greiferbacken 12 versehen dargestellt. Diese Greiferbacken 12
sind am freien Ende 6 der Finger 2 mit je einem drehbaren Gelenk 5 befe
stigt. In unmittelbarer Nähe des drehbaren Gelenks 5 ist zur Drehung der
Greiferbacken 12 ein zweites Stellelement 13 zur Drehung der Greifer
backen angeordnet. Dazu ist das zweite Stellelement 13 an dem freien Ende
6 des Fingers 2 und an den Greiferbacken 12 starr befestigt. Die zweiten
Stellelemente sind dabei ebenso wie die ersten Stellelemente in Form einer
Schenkelfeder aus einem Form-Gedächtnis-Legierungs-Material ausgebil
det. In Fig. 4 sind die freien Enden 6 der Finger 2 mit den Greiferbacken 12
in geschlossenem Zustand und einem erfaßten und festgehaltenem Greifob
jekt 14 dargestellt. Die Übersichtlichkeit halber ist das Greifobjekt 14 jedoch
nur als einfaches Rundmaterial und nicht als kompliziertes Werkstück
dargestellt. Um eine termische Entkopplung zwischen den Greifer bzw. den
Greiferbacken 12 und dem Greifobjekt 14 zu erreichen sind die Greifer
backen 12 mit einer Wärmeisolationsschicht 15 versehen. Die Wärmeisola
tionsschicht 15 ist derart angebracht, daß sie dem jeweils zu ergreifenden
Objekt, hier also dem Greifobjekt 14, zugewandt ist. Die Wärmeisolations
schicht kann beispielsweise aus Kunststoff oder aus jedem anderen für
einen derartigen Zweck zur Wärmeisolation geeigneten Material bestehen.
Die freien Enden 6 der Greiferfinger 2 können jedoch auch ohne die Grei
ferbacken ausgeführt werden. Die freien Enden 6 greifen dann direkt das zu
erfassende Objekt 14. Auch in diesem Fall sind auf der einem jeweils zu
ergreifenden Objekt zugewandten Fläche der Finger 2 des Greifers jeweils
Wärmeisolationsschichten angeordnet. Um Wärmeverluste zu vermeiden
sind auch die dem freien Ende 6 entgegengesetzten Enden 7 der Finger 2
mit einer Wärmeisolationsschicht 15 zwischen der Befestigungsplatte 9 und
dem greiferseitigen Wechselsystem 8 isoliert.
Sind an den freien Ende 6 der Finger 2 keine Backen angeordnet und grei
fen die freien Enden 6 der Finger 2 das Greifobjekt direkt, so sind an den dem
Greifobjekt 14 zugewandten Flächen die Finger 2 bzw. die Fingerteile 3, 4
ebenfalls in ihrer Formgebung dem Greifobjekt 14 nachgebildet. Die freien
Enden 6 des Fingerpaares gemäß Fig. 4 sind in Fig. 5 im geöffneten
Zustand dargestellt. Das Greifobjekt 14 ist deshalb von den Backen 12 nicht
mehr erfaßt. Zusätzlich sind auch noch die beiden Greiferbacken 12 mit den
jeweiligen zweiten Stellelementen 13 um 90° gedreht worden. Die Steuerung
der zweiten Stellelemente, die ebenfalls wieder aus einer Form-Gedächtnis-
Legierung bestehen, erfolgt analog der für die ersten Stellelemente geschil
derten Steuerung mittels der Veränderung des elektrischen
Stromdurchflusses durch die Form-Gedächtnis-Legierungs-Teile.
Die Bewegung der Finger 2 des Greifers 1 erfolgt während der Erwärmung
durch die Stromzufuhr in den ersten bzw. zweiten Stellelementen 11 und 13
und kann exakt gesteuert werden. Der Abkühlvorgang zur Ausführung der
Gegenbewegung ist dagegen stark abhängig von den Umgebungsverhält
nissen, d. h. wie schnell die Wärme abgeführt werden kann und daraus folgt
auch, daß die Zeiten der Bewegung während der Abkühlung unterschiedlich
lang sein können. Auch die mit dem Abkühlvorgang verbundene Greiferbe
wegung soll jedoch rasch vonstatten gehen und ebenso präzise wie der
Erwärmungsprozeß steuerbar sein. Es gibt dazu die Möglichkeit eine Paral
lelauslegung des Greifers vorzunehmen, d. h., daß im Greifer 1 mehrere
Fingerpaare mit jeweils zwei Fingern 2 zugeordnet sind. Durch eine schwä
chere Auslegung der Finger 2 läßt sich eine schnellere Abkühlung nach der
Erwärmung der Form-Gedächtnis-Legierungs-Teile erzielen. Eine weitere
Möglichkeit eine präzise Abkühlung bzw. eine daraus resultierende Bewe
gung der Finger 2 zu erzielen besteht darin, daß die aus einer Form-Ge
dächtnis-Legierung hergestellten Teile, hier also in Form der Schenkelfe
dern der ersten und zweiten Stellelemente 11 und 13 direkt von einem küh
lenden Druckluftstrom angeströmt werden. Diese Düse bzw. Düsen sind in
den Figuren nicht dargestellt. Durch Steuerung der Geschwindigkeit der
Druckluft und ihre Temperatur läßt sich jedoch die Abkühlung gut kontrollie
ren und beschleunigen.
Eine weitere Möglichkeit, um die Drehbewegungen der Finger 2 und der
Greiferbacken 12 zu beschleunigen, besteht darin, daß vor und hinter einem
Gelenk 5 die Angriffspunkte einer Zugfeder 16 gelegt werden, wie aus Fig.
6 ersichtlich. Die von der Zugfeder 16 ausgeübte Kraft ist dabei kleiner
ausgebildet, als die parallel geschaltete Stellkraft des ersten Stellelementes
11. Durch diese Kräfteauslegung behindert die kräftemäßig dem ersten
Stellelement 11 entgegengeschaltete Zugfeder 16 die Drehbewegungen
des Fingers 2 bei der Erwärmung nur in vernachlässigbarer Größenordnung.
Eine zweite Möglichkeit zur Beschleunigung der Drehbewegungen beim
Abkühlvorgang besteht darin, daß zwischen den Fingerteilen 3 und 4 oder
auch noch an weiteren hier nicht dargestellten Fingerteilen eines Fingers 2
ein drittes Stellelement 17 vorgesehen ist und vor und hinter dem Gelenk 5
an den Fingerteilen 3 und 4 angreift. Die Stellkraft des dritten Stellelements
17 ist dabei der Stellkraft des ersten Stellelements 11 entgegengesetzt
gerichtet. Auch bei dem dritten Stellelement 17 ist die von dem Stellelement
ausgeübte Kraft kleiner ausgebildet als die Stellkraft der parallel
geschalteten ersten Stellelemente 11. Die Drehbewegungen beim Er
wärmungsvorgang der ersten Stellelemente 11 werden infolge dieser
Kräfteauslegung durch die entgegengesetzte Stellkraft des dritten Stellele
ments 17 nur in vernachlässigbarer Größenordnung beeinflußt. Auch das
dritte Stellelement ist aus einer Form-Gedächtnis-Legierung hergestellt.
Durch die vorstehend geschilderten Maßnahmen zur kontrollierten und
beschleunigten Kühlung der Form-Gedächtnis-Legierungs-Teile lassen sich
die Zugriffs- bzw. Lösezeiten der Finger 2 des Greifers 1 auf die zu erfas
senden Werkstücke verkürzen und präzise steuern.
In den Fig. 7 und 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungs
gemäßen Greifers im geschlossenen und geöffneten Zustand dargestellt. In
dem zweiten Ausführungsbeispiel sind gleiche Teile oder Teile mit gleichen
Funktionen mit den selben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführung
der Erfindung bezeichnet. Auf Merkmale, Eigenschaften oder Funktionen
von Teilen oder Teilegruppen, die bereits beim ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben wurden, wird ausdrücklich Bezug genommen und in der Regel
beim zweiten Ausführungsbeispiel nicht wiederholt. Auch bei dem zweiten
Ausführungsbeispiel ist der Greifer 1 mit mindestens einem oder mehreren
Fingerpaaren ausgestattet. Jeweils zwei Finger 18 liegen sich auf einer Ge
raden gegenüber. Die Finger 18 sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
des Greifers 1 jeweils einstückig ausgeführt und gleichzeitig sind die Finger
selbst ganz aus einer Form-Gedächtnis-Legierung hergestellt. Beim zweiten
Ausführungsbeispiel werden die Finger selbst von einem Strom zur Erwär
mung durchflossen und können deshalb selbst eine Formänderung ausfüh
ren. Das jeweils dem freien Ende 6 des Fingers 18 entgegesetzt liegende
Ende 7 des Fingers 18 ist starr in einem greiferseitigen Wechselsystem 8
befestigt. Das greiferseitige Wechselsystem 8 ist wie bei dem ersten Ausfüh
rungsbeispiel mit dem Arm eines Industrieroboters verbunden, der hier nicht
dargestellt ist, und das Wechselsystem 8 ist austauschbar mittels einer
Wechselvorrichtung 10 mit dem Arm verbunden.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Finger 18 des Fingerpaa
res des Greifers 1 direkt von einem Strom durchflossen um dann selbst ent
sprechend der Größe des Stromes und der daraus folgenden Erwärmung
eine Drehbewegung zum Greifen auszuführen. Dafür ist wiederum eine ent
sprechende Steuerschaltung vorgesehen, die hier jedoch nicht dargestellt
ist. Der Stromnachfluß durch die Finger 18 kann dabei nicht nur über die
ganze Länge der Finger 18, sondern auch abschnittsweise erfolgen. Die
elektrischen Anschlüsse an den Fingern 18 sind ebenfalls nicht dargestellt.
Die Steuerung der Bewegung der Greiferfinger 18 geschieht wie folgt.
Das zweite Ausführungsbeispiel benützt ebenfalls den Zweiwegeeffekt bei
Form-Gedächtnis-Legierungen, bei dem das Teil aus der Form-Gedächtnis-
Legierung unter Aufheizen und Abkühlen Bewegungen hin und wieder zu
rück ausführt, wobei hier auch wahlweise mechanische Federn zum Aufbau
der erforderlichen Rückstellkraft beim Abkühlvorgang zu Hilfe genommen
werden können. Wird der Zweiwegeeffekt lediglich durch das Zusammen
spiel mit einer mechanischen Feder gewährleistet, was als Zweiwegeeffekt
im System bezeichnet wird, übernimmt die mechanische Feder bei Abküh
lung die Rückführung der Form-Gedächtnis-Legierung in den Ausgangszu
stand zurück, der vor der Erwärmung vorlag. Die durch Erwärmung erfolgten
Verformungen des Form-Gedächtnis-Legierungs-Teils sind also auch hier
reversibel. Damit läßt sich ein Öffnen und Schließen der Greiferfinger 18
erreichen.
Die Finger 18 werden durch die direkte Einleitung von Strom und die daraus
resultierende Joulesche Wärme im Material oder durch ein warmes Umge
bungsmedium der Greifarme erwärmt. Dadurch ziehen sich die Finger zu
sammen und führen deshalb selbst eine Formänderung aus. Der Stromfluß
durch die Finger 18 kann dabei sowohl über die ganze Länge als auch nur
abschnittsweise erfolgen. Beim Abkühlen dehnen sich die Finger wieder
aus, sei es aufgrund des eintrainierten inneren Zweiwegeffekts oder des
Zweiwegeffekts im System. Die elektrischen Anschlüsse zur Stromdurchlei
tung und Erwärmung für die Greifarme und alle weiteren in der Beschrei
bung später dargestellten Teile aus einer Form-Gedächtnis-Legierung sind
der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Die Steuerung der Bewegung der Form-Gedächtnis-Legierungs-Teile, d. h.
der beiden Finger 18 eines Fingerpaares, geschieht über eine Veränderung
des Stromes, der durch die Finger 18 fließt, bzw. der Veränderung der Tem
peratur des Umgebungsmediums. Die von der Jouleschen Wärme des Stro
mes bzw. durch die Temperatur des Umgebungsmediums erzeugte Erwär
mung des Form-Gedächtnis-Legierungs-Teils führt zur entsprechenden
Formänderung dieses Teils. Die Größe der Formänderung hängt ab von
dem sich einstellenden Temperaturniveau in dem Form-Gedächtnis-Legie
rungs-Teil. Bei weiterer Erhöhung der Temperatur nach dem Zugreifen ent
steht eine Behinderung der thermisch bedingten Formänderung und somit
eine Anpreßkraft der Greifbacken auf das zu greifende Teil. Dieser Effekt
wird für die Regelung der Greifbewegungen der Finger bzw. des Greifers
ausgenutzt. Es können dabei mehrere Fingerpaare parallel angeordnet sein,
die mit einer entsprechenden Steuerung gleich oder je nach Form des zu
greifenden Teils auch verschieden ausgesteuert werden. Dazu dient eine in
den Figuren nicht dargestellte Steuerschaltung.
In Fig. 9 wird ein Greifer mit Zweiwegeffekt im System dargestellt. Durch
eine zwischen zwei Fingern 18 angebrachte Spannfeder 19 besteht die
Möglichkeit, die Drehbewegungen der Finger 18 in der Abkühlphase zu be
schleunigen und infolge größerer Öffnungsweite des Greifers effektiver zu
gestalten. Die von der Spannfeder 19 ausgeübte Kraft ist dabei kleiner aus
gebildet als die parallel geschaltete Stellkraft des Greiferfingers 18. Durch
diese Kräfteauslegung behindert die kräftemäßig dem Finger 18 entgegen
geschaltete Spannfeder 19 die Drehbewegungen des Fingers 18 bei der
Erwärmung nur in vernachlässigbarer Größenordnung. Durch die Maßnah
me des Einbaus einer mechanischen Feder zur kontrollierten und beschleu
nigten Kühlung der Form-Gedächtnis-Legierungs-Teile lassen sich die Zu
griffs- bzw. Lösezeiten der Finger 18 des Greifers auf die zu erfassenden
Werkstücke verkürzen und besser steuern.
Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Greifers 1 ist zwischen dem
dem freien Ende der Finger 18 entgegengesetzten Ende 7 und dem greifer
seitigen Wechselsystem 8 eine Wärmeisolationsschicht 15 vorgesehen. Sie
dient der thermischen Isolation und der Verringerung des Wärmeübergan
ges und kann beispielsweise aus Kunststoff oder jeder anderen für einen
derartigen Zweck geeigneten Wärmeisolationsschicht bestehen. An den
freien Enden 6 der Finger 18 des Fingerpaares des Greifers 1 sind Greifer
backen 12 mittels eines Drehgelenks 5 angeordnet. In unmittelbarer Nähe
des Drehgelenks 5 sind wiederum zweite Stellelemente 13 zur Drehung der
Greiferbacken vorgesehen. Die zweiten Stellelemente 13 sind einerseits am
freien Ende 6 der Finger 18 und andererseits an den Greiferbacken 12 starr
befestigt. Die zweiten Stellelemente 13 sind wie beim ersten Ausführungs
beispiel als Schenkelfedern aus Form-Gedächtnis-Legierungs-Material
ausgeführt. Durch Einleitung von Strom in die zweiten Stellelemente 13, die
hier jedoch nicht dargestellt sind, lassen sich wiederum die Greiferbacken 12
in Bezug auf die Greiferfinger verdrehen. Auch bei dem zweiten Ausfüh
rungsbeispiel sind die Greiferbacken 12 mit einer Isolationsschicht 15 ver
sehen, die auf der Fläche angeordnet sind, die dem jeweiligen zu ergreifen
den Objekt 14 zugewandt ist. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel sind
wiederum zwischen dem Ende 7 der Finger 18 und dem greiferseitigen
Wechselsystem 8 jeweils Wärmeisolationsschichten 15 zur thermischen Ent
kopplung angebracht.
Durch Erwärmung infolge von Stromdurchfluß durch die Finger 18 oder
durch Erwärmung des Umgebungsmediums und der nachfolgenden Abküh
lung der Finger 18 erfolgt das Öffnen und Schließen des Greifers 1 bzw. der
Finger 18 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend dem vorher
eingeprägten Formgedächtnis der Finger 18. Die aus einer Form-Gedächt
nis-Legierung bestehenden Finger 18 können mittels eines innerhalb des
Fingers 18 liegenden Längskanals gekühlt werden, indem durch den
Längskanal Kühlmittel geleitet wird. Die Kühlung ist dadurch steuerbar, daß
die Geschwindigkeit des Umlaufs des Kühlmittels und auch die Temperatur
des Kühlmittels entsprechend gesteuert wird. Wie beim ersten Ausführungs
beispiel können auch beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig.
7 bis 11 die aus einer Form-Gedächtnis-Legierung hergestellten Teile
dadurch gekühlt werden, daß sie durch eine oder mehrere Düsen direkt an
geblasen werden, wobei die verwendete Druckluft zur Steuerung der Küh
lung infolge ihrer Temperatur und ihrer Umlaufgeschwindigkeit exakt steu
erbar beiträgt. Weiterhin können auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
mehrere Fingerpaare an einem Greifer parallel nebeneinander angeordnet
sein. Dadurch können nicht nur sehr komplexe unterschiedlich geformte
Werkstücke durch unterschiedliche Steuerungen der Greiferweite der ein
zelnen Fingerpaare des Greifers erfaßt werden, sondern es kann auch durch
die schneller erreichbare Abkühlung mehrerer kleinerer Greiferfingerpaare
die Zugriffs- und Lösezeit auf das zu erfassende Objekt durch den Greifer
stark verkürzt werden.
Die Fig. 10 und 11 zeigen ebenfalls das zweite Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit einer vergrößerten Teildarstellung der freien Enden 6 eines
Fingerpaares nach Fig. 7 die wiederum mit Greiferbacken 12 versehen
sind. Das zweite Stellelement 13 zum Drehen der Greiferbacken ist in den
Fig. 10 und 11 nicht dargestellt, das zweite Stellelement 13 kann dann
entfallen, wenn die Greiferbacken gemäß der Greiferanforderung nicht ge
dreht werden müssen. Die Darstellung der freien Enden 6 der Finger 18
eines Fingerpaares nach den Fig. 10 und 11 zeigen nun Greiferbacken
12, die ganz aus einer Form-Gedächtnis-Legierung hergestellt sind. Durch
Anbringen entsprechender Stromanschlüsse und durch Durchleiten eines
veränderbaren Stromes erwärmen sich die Backen 12 und vermögen nun
selbst eine Formänderung in Form einer Greifbewegung 3 durch Schließen
und Öffnen der Greiferbacken 12 auszuführen. Diese Formveränderung der
Greiferbacken 12 ist in den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 10 und 11
für den geschlossenen und geöffneten Zustand gezeigt.
Infolge der Regelbarkeit des Stromdurchflusses durch die Greiferbacken 12,
die aus der Form-Gedächtnis-Legierung bestehen, läßt sich die Greiferkraft
der Finger 18 des Greifers 1 je nach Stromdurchfluß variieren. Dies ermög
licht das sensible erfassen von unterschiedlich druckempfindlichen Werks
tücken. Darüberhinaus lassen sich nicht nur die Finger 18 nach dem zweiten
Ausführungsbeispiel sondern auch die Greiferbacken 12 gemäß dem zwei
ten Ausführungsbeispiel, die ja beide aus einer Form-Gedächtnis-Legierung
bestehen noch dadurch bei ihrer Bewegung steuern, daß die Fig. 18 bzw.
die Greiferbacken 12 nur abschnittsweise, d. h. nicht in ihrer ganzen Länge
durch entsprechende Stromanschlüsse von Strom durchflossen werden, die
hier jedoch nicht dargestellt sind. Die an den Fingern 18 angeordneten
Greiferbacken 12 sind auf ihrer dem Greifobjekt 14 zugewandten Fläche in
ihrer Formgebung dem Greifobjekt 14 angepaßt. Die Greiferfinger 18 lassen
sich jedoch auch ohne Greiferbacken verwenden, indem die freien Enden 6
der Greiferfinger 18 direkt zum Greifen der Werkstücke verwendet werden.
Für diesen Fall sind die dem Greifobjekt 15 zugewandten Flächen der freien
Enden 6 der Finger 18 in ihrer Formgebung dem Greifobjekt 14 entspre
chend nachgebildet.
Bezugszeichenliste
1 Greifer
2 Finger
3 Fingerteil
4 Fingerteil
5 Gelenk
6 freies Ende der Finger 2
7 dem freien Ende der Finger 2 entgegengesetztes Ende
8 greiferseitiges Wechselsystem
9 Befestigungsplatte
10 Wechselvorrichtung an Industrieroboterarm
11 erstes Stellelement
12 zweites Stellelement
14 Greifobjekt, zu ergreifendes Objekt
15 Wärmeisolationsschicht
16 Zugfeder
17 drittes Stellelement
18 Finger
19 Spannfeder
2 Finger
3 Fingerteil
4 Fingerteil
5 Gelenk
6 freies Ende der Finger 2
7 dem freien Ende der Finger 2 entgegengesetztes Ende
8 greiferseitiges Wechselsystem
9 Befestigungsplatte
10 Wechselvorrichtung an Industrieroboterarm
11 erstes Stellelement
12 zweites Stellelement
14 Greifobjekt, zu ergreifendes Objekt
15 Wärmeisolationsschicht
16 Zugfeder
17 drittes Stellelement
18 Finger
19 Spannfeder
Claims (17)
1. Greifer für einen Industrieroboterarm, der mit beweglichen Fingern ver
sehen ist, von denen sich jeweils zwei gegenüberstehen, wobei die Bewe
gung der Finger unter Zuhilfenahme von an den Fingern angreifenden Form-
Gedächtnis-Legierungs-Teilen gesteuert wird und die Steuerung der Bewe
gung der Form-Gedächtnis-Legierungs-Teile mittels Veränderung des
Stromdurchflusses durch die Form-Gedächtnis-Legierung-Teile erfolgt,
ferner ist dazu eine entsprechende Steuerungsschaltung vorgesehen, und
es sind jeweils die zwei Finger eines Fingerpaares mit ihrem dem freibeweg
lichen Ende gegenüberliegenden Ende drehbar gelagert, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Greifer (1) aus mindestens ein oder mehreren Fingerpaa
ren besteht, wobei sich jeweils zwei der Finger (2) auf einer Geraden ge
genüberliegen, daß jeder einzelne Finger (2) in Fingerteile (3, 4) unterteilt
ist, daß die Fingerteile (3, 4) jedes Fingers (2) untereinander mit Gelenken
(5) verbunden sind, daß jeweils das dem freien Ende des Fingers (2) entge
gengesetzte liegende Ende (7) ebenfalls übers Gelenk (5) in einem greifer
seitigen Wechselsystem (8) befestigt ist, daß das greiferseitige Wechselsy
stem (8) mit dem Greifer (1) austauschbar an einer Wechselvorrichtung (10)
des Industrieroboterarmes angeordnet ist, daß die Bewegungen der Finger
(2) bzw. Fingerteile (3, 4) um die Gelenke (5) mit Hilfe von ersten Stellele
menten (11) aus einer Form-Gedächtnis-Legierung erfolgt, daß die ersten
Stellelemente (11) dazu in unmittelbarer Nähe der Gelenke (5) an den jewei
ligen Enden der Fingerteile (3, 4) der Finger (2) bzw. an dem Ende eines
Fingers (2) und dem greiferseitigen Wechselsystem (8) angeordnet und dort
fest mit den Enden der Fingerteile (3, 4) bzw. dem Wechselsystem (8) ver
bunden sind und daß die ersten Stellelemente (11) in Form einer Schenkel
feder ausgebildet sind.
2. Greifer für einen Industrieroboterarm, der mit beweglichen Fingern ver
sehen ist, von denen sich jeweils zwei gegenüberstehen, wobei die Bewe
gung der Finger durch die Formänderung einer Form-Gedächtnis-Legierung
gesteuert wird und die Steuerung der Bewegung der Form-Gedächtnis-Le
gierungs-Teile mittels Veränderungen des Stromdurchflusses durch die
Form-Gedächtnis-Legierungs-Teile erfolgt, ferner ist dazu eine entspre
chende Steuerschaltung vorgesehen, und es sind jeweils die zwei Finger
eines Fingerpaares mit ihrem dem freibeweglichen Ende gegenüberliegen
den Ende fest eingespannt, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (1)
aus mindestens einem oder mehreren Fingerpaaren besteht, wobei sich
jeweils zwei Finger (18) auf einer Geraden gegenüberliegen, daß die Finger
(18) jeweils einstückig ausgeführt sind, daß die Finger (18) ganz aus einer
Form-Gedächtnis-Legierung bestehen und selbst eine Formänderung aus
zuführen vermögen, daß jeweils das dem freien Ende des Fingers (18)
entgegengesetzt liegende Ende (7) starr an einem greiferseitigen Wechsel
system (8) befestigt ist, und daß das greiferseitige Wechselsystem (8) mit
dem Greifer (1) austauschbar mittels einer Wechselvorrichtung (10) am
Industrieroboterarm angeordnet ist.
3. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, daß am freien Ende (6) der Finger (2) eines Fingerpaares
je ein Greiferbacken (12) über ein Gelenk (5) befestigt ist, und daß in unmit
telbarer Nähe des Gelenkes (5) ein zweites Stellelement (13) zur Drehung
der Greiferbacken (12) an dem freien Ende (6) des Fingers (2) und an den
Greiferbacken (12) befestigt ist, und daß die zweiten Stellelemente (13) in
Form einer Schenkelfeder und aus dem Material einer Form-Gedächtnis-
Legierung ausgebildet sind.
4. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Greiferbacken (12) selbst eine Formänderung
auszuführen vermögen, und daß dazu die Greiferbacken (12) aus einer
Form-Gedächtnis-Legierung hergestellt sind.
5. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem dem freien Ende der Finger entgegen
gesetzt liegenden Ende (7) der Finger (2) und dem greiferseitigen Wech
selsystem (8) eine Wärmeisolationsschicht (15) angebracht ist.
6. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der einem jeweiligen zu ergreifenden Objekt (14)
zugewandten Fläche der Finger (2) des Greifers (1) eine Wärmeisolations
schicht (15) angebracht ist.
7. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der einem jeweiligen zu ergreifenden Objekt (14)
zugewandten Fläche der Greiferbacken (12) eine Wärmeisolationsschicht
(15) angeordnet ist.
8. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die aus einer Form-Gedächtnis-Legierung bestehen
den Finger (18) über einen innerhalb des Fingers (18) verlaufenden Längs
kanal verfügen, der steuerbar von Kühlmitteln durchflossen wird.
9. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die aus einer Form-Gedächtnis-Legierung bestehen
den Finger (18) nur abschnittsweise von Strom durchflossen werden.
10. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die aus einer Form-Gedächtnis-Legierung hergestell
ten Teile während der Abkühlung direkt von kühlender Druckluft umströmt
werden.
11. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die einem zu ergreifenden Objekt (14) zugewandte
Fläche der freien Enden (6) der Finger (2, 18) bzw. der Fingerteile (3, 4) in
der Formgebung dem zu ergreifenden Objekt (14) nachgebildet sind.
12. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die einem zu ergreifenden Objekt (14) zugewandte
Fläche der Greiferbacken (12) in der Formgebung dem zu ergreifenden
Objekt (14) nachgebildet.
13. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 3 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen den Fingerteilen (3, 4) eines Fingers (2) ei
ne Zugfeder (16) zur Beschleunigung der Rückstellung des ersten Stellele
mentes (11) angebracht ist.
14. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 3 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen den Fingerteilen (3, 4) eines Fingers (2) ein
drittes Stellelement (17) zur Beschleunigung der Rückstellung des ersten
Stellelementes (11) angebracht ist und daß das dritte Stellelement (17) in
entgegengesetzter Bewegungsrichtung zum ersten Stellelement (11) arbei
tet.
15. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 13 und 14, da
durch gekennzeichnet, daß sowohl die Kraft der Zugfeder (16) als auch die
vom dritten Stellelement (17) ausgeübte Kraft kleiner ausgebildet ist als die
parallel geschaltete Stellkraft der ersten Stellelemente (11).
16. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen zwei jeweils auf einer Geraden gegenüber
liegenden Fingern (18) eine Spannfeder (19) zur Beschleunigung der Rück
stellung der Finger (18) angebracht ist.
17. Greifer nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 12, 16, da
durch gekennzeichnet, daß die von der Spannfeder (19) auf die Finger (18)
ausgeübte Kraft kleiner ausgebildet ist als die entgegengesetzt und parallel
gerichtete Stellkraft der beiden Finger (18) beim Öffnen der Finger (18).
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---|---|---|---|
DE19944406771 DE4406771C2 (de) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | Greifer für einen Industrieroboter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4406771A1 true DE4406771A1 (de) | 1995-09-07 |
DE4406771C2 DE4406771C2 (de) | 1997-02-06 |
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---|---|---|---|
DE19944406771 Expired - Fee Related DE4406771C2 (de) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | Greifer für einen Industrieroboter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4406771C2 (de) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998024594A2 (fr) * | 1996-12-06 | 1998-06-11 | Andromis S.A. | Dispositif de prehension en materiau a memoire de forme et procede de realisation |
DE19738296A1 (de) * | 1997-09-02 | 1999-03-04 | Univ Dresden Tech | Mechanismus zur Erzeugung von Stellbewegungen |
US5951720A (en) * | 1996-12-02 | 1999-09-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | IC mounting/demounting system and mounting/demounting head therefor |
DE19932987C2 (de) * | 1999-07-14 | 2001-12-13 | Joerg Gasmann | Miniaturgreifer mit Formgedächtnisantrieb |
ES2208048A1 (es) * | 2002-01-17 | 2004-06-01 | Adelardo Lopez Alba | Dispensador de soportes individuales para carrocerias de vehiculos. |
WO2006100049A1 (de) * | 2005-03-24 | 2006-09-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung für eine bidirektionale auslenkung eines mittels längs einer führung |
WO2010085982A1 (en) * | 2009-01-31 | 2010-08-05 | Abb Ag | Gripper finger, gripper tool and method for adjusting a gripper tool |
CN103381862A (zh) * | 2013-07-30 | 2013-11-06 | 浙江工业大学 | 四足仿生昆虫机器人 |
CN103786060A (zh) * | 2014-01-27 | 2014-05-14 | 喻铁军 | 具有改进底架结构的机械手 |
DE102014110954A1 (de) * | 2014-08-01 | 2016-02-04 | Eto Magnetic Gmbh | Greifvorrichtung sowie Verwendung einer Greifvorrichtung |
CN110216666A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-10 | 广东工业大学 | 一种sma驱动的仿尺蠖弹性钩爪式夹持器 |
DE102019118906A1 (de) * | 2019-07-12 | 2021-01-14 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Greifvorrichtung und Roboter |
DE102019125439A1 (de) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Greiferbacke, Werkzeug, Werkzeugsystem und Verfahren zum Betreiben eines Werkzeugsystems |
EP4026659A1 (de) * | 2021-01-07 | 2022-07-13 | Mikron Switzerland AG | Mikrogreifvorrichtung |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3711301B2 (ja) * | 1996-05-29 | 2005-11-02 | 株式会社ルネサステクノロジ | Ic着脱装置及びその着脱ヘッド |
DE19715083A1 (de) * | 1997-04-11 | 1997-08-28 | Univ Ilmenau Tech | Mechanischer Greifer, insbesondere zum Greifen kleiner Objekte |
DE19816953A1 (de) * | 1998-04-17 | 1999-10-21 | Univ Dresden Tech | Anordnung zum Erzeugen von Schwenkbewegungen |
DE19843273A1 (de) * | 1998-09-21 | 2000-03-23 | Univ Dresden Tech | Mechanismus zum Erzeugen von Schwenkbewegungen |
DE10030224C1 (de) * | 2000-06-20 | 2001-12-13 | Joerg Gasmann | Miniaturgreifkopf, insbesondere für Abrißtests |
-
1994
- 1994-03-02 DE DE19944406771 patent/DE4406771C2/de not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
CH-Z.: Technische Rundschau 5/91, S. 30-39 * |
DE-Z.: Industrie-Anzeiger, 101 Jg., 1979, Nr. 82, S. 29-33 * |
DE-Z.: ZFW-Zeitschrift für Flugwissenschaften und Weltraumforschung 14, 1990, S. 59-66 * |
G. Lundstrom, "Industrial Robots-Gripper Review", Intern. Fluidics Services Ltd, Kempston, Bedford 1979, S. 15-18 * |
Katsutoshi Kuribayashi: A New Actuator of a Joint Mechanism Using TiNi Alloy Wire, in: Int. J. Robotics Res., Vol. 4, Nr. 4, 1986, S. 47-58 * |
Stoddard, W.D., Schiferl, C.M.: Robotic Applications for Shape Memory Alloy, In: Robots 10-Conference Proceedings, Chicago, Illinois, 20.-24. April 1986 * |
Cited By (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5951720A (en) * | 1996-12-02 | 1999-09-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | IC mounting/demounting system and mounting/demounting head therefor |
WO1998024594A2 (fr) * | 1996-12-06 | 1998-06-11 | Andromis S.A. | Dispositif de prehension en materiau a memoire de forme et procede de realisation |
FR2756767A1 (fr) * | 1996-12-06 | 1998-06-12 | Andromis Sa | Dispositif de prehension en materiau a memoire de forme et procede de realisation |
WO1998024594A3 (fr) * | 1996-12-06 | 1998-07-23 | Andromis S A | Dispositif de prehension en materiau a memoire de forme et procede de realisation |
DE19738296A1 (de) * | 1997-09-02 | 1999-03-04 | Univ Dresden Tech | Mechanismus zur Erzeugung von Stellbewegungen |
DE19932987C2 (de) * | 1999-07-14 | 2001-12-13 | Joerg Gasmann | Miniaturgreifer mit Formgedächtnisantrieb |
ES2208048A1 (es) * | 2002-01-17 | 2004-06-01 | Adelardo Lopez Alba | Dispensador de soportes individuales para carrocerias de vehiculos. |
WO2006100049A1 (de) * | 2005-03-24 | 2006-09-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung für eine bidirektionale auslenkung eines mittels längs einer führung |
US7770391B2 (en) * | 2005-03-24 | 2010-08-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Forderung der Angewandtwn Forschung E.V. | Device for effecting a bi-directional displacement of a means along a guide |
WO2010085982A1 (en) * | 2009-01-31 | 2010-08-05 | Abb Ag | Gripper finger, gripper tool and method for adjusting a gripper tool |
CN102325632A (zh) * | 2009-01-31 | 2012-01-18 | Abb股份公司 | 抓夹指、抓夹工具和用于调整抓夹工具的方法 |
US8240729B2 (en) | 2009-01-31 | 2012-08-14 | Abb Ag | Gripper finger, gripper tool and method for adjusting a gripper tool |
CN103381862A (zh) * | 2013-07-30 | 2013-11-06 | 浙江工业大学 | 四足仿生昆虫机器人 |
CN103381862B (zh) * | 2013-07-30 | 2016-03-02 | 浙江工业大学 | 四足仿生昆虫机器人 |
CN103786060A (zh) * | 2014-01-27 | 2014-05-14 | 喻铁军 | 具有改进底架结构的机械手 |
CN103786060B (zh) * | 2014-01-27 | 2016-08-17 | 喻铁军 | 具有改进底架结构的机械手 |
DE102014110954A1 (de) * | 2014-08-01 | 2016-02-04 | Eto Magnetic Gmbh | Greifvorrichtung sowie Verwendung einer Greifvorrichtung |
CN107000216A (zh) * | 2014-08-01 | 2017-08-01 | Eto电磁有限责任公司 | 抓夹装置以及抓夹装置的应用 |
CN107000216B (zh) * | 2014-08-01 | 2020-09-15 | Eto电磁有限责任公司 | 抓夹装置以及抓夹装置的应用 |
CN110216666A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-10 | 广东工业大学 | 一种sma驱动的仿尺蠖弹性钩爪式夹持器 |
DE102019118906A1 (de) * | 2019-07-12 | 2021-01-14 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Greifvorrichtung und Roboter |
DE102019125439A1 (de) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Greiferbacke, Werkzeug, Werkzeugsystem und Verfahren zum Betreiben eines Werkzeugsystems |
WO2021053188A1 (de) | 2019-09-20 | 2021-03-25 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Greiferbacke, werkzeug, werkzeugsystem und verfahren zum betreiben eines werkzeugsystems |
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