DE68904193T2

DE68904193T2 - PNEUMATIC GRIPPER.

Info

Publication number: DE68904193T2
Application number: DE1989604193
Authority: DE
Inventors: Alain Guyard
Original assignee: Compagnie Generale des Matieres Nucleaires SA
Current assignee: Orano Demantelement SAS
Priority date: 1988-10-03
Filing date: 1989-10-02
Publication date: 1993-06-17
Anticipated expiration: 2009-10-03
Also published as: DE68904193D1

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Greifer, entwickelt vor allem für die Verwendung auf einem Automat, s. zum Beispiel USA-4 502 771.The invention relates to a pneumatic gripper, developed primarily for use on an automatic machine, see for example USA-4 502 771.

Die normalerweise auf den Automaten verwendeten Greifer sind Mechanismen in Form von Zangen, die wenigstens zwei gelenkig gelagerte Finger umfassen. Das Ergreifen eines Gegenstands wird bewirkt, indem jeder der Finger in Kontakt mit diesem Gegenstand gebracht wird und indem auf diesen eine Kraft ausgeübt wird, die ausreichend groß ist, daß seine Handhabung möglich ist.The grippers normally used on machines are mechanisms in the form of pincers comprising at least two articulated fingers. Gripping an object is achieved by bringing each of the fingers into contact with the object and exerting a force on it that is sufficiently great to enable it to be handled.

Solche Greifer bilden eine befriedigende Lösung, wenn es um den Transport von wenig empfindlichen Gegenstände geht. Tatsächlich weisen sie dann den Vorteil auf, daß sie den Transport von Gegenständen mit großem Gewicht möglich machen. Zudem erlauben sie, wenn nötig, eine Kraft auf diesen Gegenstand auszuüben, z.B. um ihn in Stellung zu bringen.Such grippers are a satisfactory solution when it comes to transporting less delicate objects. In fact, they have the advantage of making it possible to transport objects that are very heavy. They also allow a force to be applied to the object if necessary, e.g. to position it.

Jedoch weisen diese bekannten Greifer zahlreiche Nachteile auf. Erstens, wenn der zu greifende Gegenstand empfindlich ist, besteht beim Greifen mittels eines zangenförmigen Greifers die Gefahr, ihn zu deformieren. Zudem ist es vor der Ausführung der Greifoperation nötig, den Greifer genau zu positionieren bezüglich des zu greifenden Objekts. Außerdem sind die gelenkigen Greifer komplexe Geräte, die Verschleißteile enthalten, und sie sind relativ schwer und teuer.However, these known grippers have numerous disadvantages. Firstly, if the object to be gripped is delicate, there is a risk of deforming it when gripping it using a pincer-shaped gripper. In addition, before carrying out the gripping operation, it is necessary to position the gripper precisely in relation to the object to be gripped. In addition, the articulated grippers are complex devices that contain wearing parts and they are relatively heavy and expensive.

Der genaue Zweck der Erfindung ist ein Greifer, entwickelt um empfindliche Gegenstände ohne Quetschrisiko zu transportieren, wobei dieser Greifer nicht genau positioniert werden muß bezüglich der zu greifenden Objekte und eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion aufweist, da er kein bewegliches Teil enthält.The precise purpose of the invention is a gripper, designed to transport delicate objects without the risk of crushing, whereby this gripper does not have to be precisely positioned with respect to the objects to be gripped and has a particularly simple and inexpensive construction since it contains no moving part.

Erfindungsgemäß wird dieses Ergebnis erzielt mittels eines pneumatischen Greifers, der einen ungefähr U-förmigen Träger aufweist, dessen einer Außenschenkel eine Strahldüse trägt, die mit einer Druckluftquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse auf den Zwischenschenkel des Trägers gerichtet ist, in der Nähe einer Biegung, die diesen Zwischenschenkel mit dem anderen Außenschenkel des Trägers verbindet, wobei letzterer so geformt ist, daß er die von der Düse ausgestrahlte Druckluft kanalisiert bis zum Ende des anderen Außenschenkels.According to the invention, this result is achieved by means of a pneumatic gripper which has an approximately U-shaped carrier, one outer leg of which carries a jet nozzle which connected to a source of compressed air, characterized in that the nozzle is directed towards the intermediate leg of the support, close to a bend connecting this intermediate leg to the other outer leg of the support, the latter being shaped to channel the compressed air emitted by the nozzle to the end of the other outer leg.

In einem so ausgeführten Greifer wird das Greifen eines Gegenstands bewirkt durch die Druckdifferenzen, die von dem aus der Düse austretenden Druckluftstrahl erzeugt werden. Man versteht ohne weiteres, daß ein solcher Greifer es möglich macht, Gegenstände von begrenztem Gewicht zu transportieren ohne sie zu beschädigen, wenn sie empfindlich sind. Zudem muß der Greifer nicht genau positioniert werden bezüglich des zu greifenden Gegenstands, da dieser letztere automatisch angezogen wird, wenn die Druckluftzufuhr offen ist. Schließlich weist er kein bewegliches Teil auf, was ihn praktisch verschleißfrei macht, und er ist zugleich leicht, billig und selbstreinigend, da der das Greifen bewirkende Druckluftstrahl automatisch die aktive Oberfläche des Trägers reinigt.In a gripper designed in this way, the gripping of an object is effected by the pressure differences generated by the jet of compressed air coming out of the nozzle. It is easy to understand that such a gripper makes it possible to transport objects of limited weight without damaging them if they are delicate. In addition, the gripper does not have to be positioned precisely with respect to the object to be gripped, since the latter is automatically attracted when the compressed air supply is open. Finally, it has no moving part, which makes it practically wear-free, and it is also light, inexpensive and self-cleaning, since the jet of compressed air causing the gripping automatically cleans the active surface of the support.

Vorzugsweise umfaßt der Träger eine Platte, seitlich begrenzt, auf ihrer gegen das Innere des U's gekehrten Seite und beidseitig der Biegung, durch zwei Führungsschienen für die von der Düse ausgestrahlte Druckluft.Preferably, the support comprises a plate, laterally delimited, on its side facing the inside of the U and on both sides of the bend, by two guide rails for the compressed air emitted by the nozzle.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben, als nicht einschränkendes Beispiel, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.A particular embodiment of the invention will now be described, as a non-limiting example, with reference to the anchored drawings.

- Die Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen erfindungsgemäß ausgeführten pneumatischen Greifer darstellt; und- Figure 1 is a perspective view showing a pneumatic gripper according to the invention; and

- die Figuren 2a und 2b sind Seitenansichten des Greifers der Figur 1, die das Näherkommen des durch den Greifer zu greifenden Gegenstands darstellen bzw. die Wirkungsweise dieses letzteren beim Greifen des Gegenstands.- Figures 2a and 2b are side views of the gripper of Figure 1, illustrating the approach of the object to be gripped by the gripper and the operation of the latter in gripping the object, respectively.

Wie in Figur 1 dargestellt, enthält der erfindungsgemäße pneumatische Greifer einen U-förmigen Träger, der geeignet ist, z.B. am Ende des Gelenkarms eines Automaten angebracht zu werden. Der Träger 10 besteht aus einer rechtwinkligen Platte, hergestellt z.B. aus Metall oder Kunststoff, deren Enden bezüglich des Mittelteils 10a der Platte um 90 aufgebogen sind, um zwei Außenschenkel 10b und 10c zu bilden.As shown in Figure 1, the pneumatic gripper according to the invention comprises a U-shaped support, which is suitable for being mounted, for example, at the end of the articulated arm of a machine. The support 10 consists of a rectangular plate, made, for example, of metal or Plastic, the ends of which are bent by 90° with respect to the central part 10a of the plate to form two outer legs 10b and 10c.

Der Außenschenkel 10b des Trägers 10 trägt eine Strahldüse 12, die über einen biegsamen Schlauch 14 mit einer Druckluftquelle 16 verbunden ist. Die Strahldüse 12 weist einen Gewindeteil 12a auf, der ein in der Mitte des Schenkels 10b des Trägers ausgebildetes Loch durchquert und ist an diesem Schenkel befestigt mittels einer Schraube 18, die auf den Gewindeteil 12a geschraubt ist. Die Befestigung der Düse 12 auf dem Schenkel des Trägers kann jedoch durch irgendein anderes Mittel ausgeführt werden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The outer leg 10b of the support 10 carries a jet nozzle 12 which is connected to a compressed air source 16 via a flexible hose 14. The jet nozzle 12 has a threaded part 12a which passes through a hole formed in the middle of the leg 10b of the support and is fixed to this leg by means of a screw 18 which is screwed onto the threaded part 12a. However, the fixing of the nozzle 12 to the leg of the support can be carried out by any other means without thereby departing from the scope of the invention.

Die Strahldüse 12 mündet im Innern des durch den Träger gebildeten U's und ist angeordnet in der Mittelebene dieses letzteren und gegen eine im Träger 10 an der Schnittstelle der Schenkel 10a und 10b ausgebildeten Biegung 10d gerichtet. Genauer, der aus der Druckluftdüse 12 austretende Strahl 20 trifft in der Nähe der Biegung 10d auf den Zwischenschenkel 10a.The jet nozzle 12 opens into the interior of the U formed by the support and is arranged in the central plane of the latter and is directed towards a bend 10d formed in the support 10 at the intersection of the legs 10a and 10b. More precisely, the jet 20 emerging from the compressed air nozzle 12 strikes the intermediate leg 10a near the bend 10d.

Um den aus der Düse 12 austretenden Druckluftstrahl 20 zu kanalisieren, weist der Träger 10 auch zwei seitliche Schienen 22 auf, angeordnet längs der Seiten des Trägers 10, auf der gegen das Innere des U's gekehrten Seite dieses letzteren. Die Schienen 22 erstrecken sich beidseitig der Biegung 10d, praktisch über die ganze Länge des Außenschenkels 10c und über den Großteil der Länge des Zwischenschenkels 10a des Trägers. Sie hindern den aus der Düse 12 austretenden Druckluftstrahl daran, über die Seiten des Trägers zu entweichen.In order to channel the jet of compressed air 20 emerging from the nozzle 12, the support 10 also has two lateral rails 22 arranged along the sides of the support 10, on the side of the latter facing towards the inside of the U. The rails 22 extend on both sides of the bend 10d, practically over the entire length of the outer leg 10c and over most of the length of the intermediate leg 10a of the support. They prevent the jet of compressed air emerging from the nozzle 12 from escaping over the sides of the support.

Die Schienen 22 können mit dem Träger 10 ein einziges Teil bilden, vor allem ,dann, wenn dieser aus einem Kunststoff- Formteil besteht. Sie können auch auf der den Träger 10 bildenden Platte angebracht werden, z.B. durch Kleben oder Schweißen.The rails 22 can form a single part with the support 10, especially if the latter consists of a plastic molded part. They can also be attached to the plate forming the support 10, e.g. by gluing or welding.

Die Benutzung des Greifers, der vorhergehend beschrieben wurde mit Bezug auf die Figur 1, wird nun im Detail beschrieben mit Bezug auf die Figuren 2a und 2b.The use of the gripper previously described with reference to Figure 1 will now be described in detail with reference to Figures 2a and 2b.

Um einen Gegenstand zu greifen, dessen Profil in Figur 2a mit O bezeichnet ist, nähert man den pneumatischen Greifer diesem Gegenstand, ohne besondere Genauigkeit, so daß der Gegenstand sich in der Nähe der gegen das Innere des U's gekehrten Seite des Trägers 10 befindet. Diese Annäherungsoperation wird in Figur 2a durch den Pfeil F1 schematisiert. Während der Greifer dem Objekt genähert wird, wird die Druckluftzufuhr über die Düse 12 unterbrochen.To grip an object whose profile is marked O in Figure 2a, the pneumatic gripper is brought closer to this object without any particular precision, so that the object is located near the profile facing towards the inside of the U. side of the carrier 10. This approach operation is schematized in Figure 2a by the arrow F1. While the gripper is approaching the object, the compressed air supply via the nozzle 12 is interrupted.

Wenn, wie strichpunktiert in Figur 2b dargestellt, der Gegenstand teilweise umgeben ist durch den C-förmigen Träger 10, wird die Druckluftzufuhr geöffnet, so daß von der Düse 12 ein Druckluftstrahl ausgestoßen wird. Unter Berücksichtigung der Ausrichtung dieses letzteren folgt die durch die Schienen 22 kanalisierte Druckluft einer auf Höhe der Biegung 10d gekrümmten Bahn entlang dem Schenkel 10c. Somit entsteht in dem vom Strahl umströmten Bereich eine Unterdruckzone, in der Nähe der Biegung 10d. Der Ausstoß von Druckluft durch die Düse 12 hat folglich die Wirkung, den Gegenstand O in der Nähe der Biegung 10d gegen die Schienen 22 des Trägers zu drücken, wie dargestellt durch Pfeil F2 in der Figur 2b.When, as shown in phantom in Figure 2b, the object is partially surrounded by the C-shaped support 10, the compressed air supply is opened so that a jet of compressed air is emitted from the nozzle 12. Taking into account the orientation of the latter, the compressed air channeled through the rails 22 follows a curved path along the leg 10c at the level of the bend 10d. A vacuum zone is thus created in the area around which the jet flows, near the bend 10d. The emission of compressed air through the nozzle 12 therefore has the effect of pressing the object O against the rails 22 of the support near the bend 10d, as shown by arrow F2 in Figure 2b.

Die Position des Gegenstands O, wenn er unter der Wirkung des durch die Düse 12 austretenden Druckluftstrahls gegen die Schienen 22 gedrückt wird, ist in Figur 2b mit einer durchgehenden Linie dargestellt. In dieser Stellung umströmt ein Teil des Druckluftstroms weiterhin den Gegenstand O zwischen den Schienen 22 (Pfeile FA), während ein anderer Teil auf den Gegenstand trifft, um den Träger direkt zu verlassen (Pfeile FB), was die Selbsthaltung des Gegenstands in dem Greifer begünstigt. Unter diesen Bedingungen kann der Gegenstand durch den Greifer nach allen Richtungen bewegt werden.The position of the object O when it is pressed against the rails 22 under the action of the jet of compressed air exiting through the nozzle 12 is shown in Figure 2b with a solid line. In this position, a part of the compressed air flow continues to flow around the object O between the rails 22 (arrows FA), while another part hits the object to leave the carrier directly (arrows FB), which favors the self-holding of the object in the gripper. Under these conditions, the object can be moved by the gripper in all directions.

Indem man den Abmessungen des Trägers 10 und dem Druck des Druckluftstrahls Werte zuordnet, die den Abmessungen und dem Gewicht des zu greifenden Gegenstands angepaßt sind, kann man den erfindungsgemäßen Greifer verwenden für das Aufnehmen von Gegenständen von unterschiedlichen Abmessungen und Gewichten. Beispielsweise aber keinesfalls einschränkend kann die Tiefe des U-förmigen Trägers 10 ungefähr 3 cm betragen und der Druckluft- Zuführungsdruck ungefähr 6 bar.By assigning to the dimensions of the support 10 and the pressure of the compressed air jet values adapted to the dimensions and weight of the object to be gripped, the gripper according to the invention can be used to pick up objects of different dimensions and weights. By way of example, but not by way of limitation, the depth of the U-shaped support 10 can be approximately 3 cm and the compressed air supply pressure approximately 6 bar.

So haben Versuche gezeigt, daß ein erfindungsgemäßer Greifer, der die oben genannten Charakteristika aufweist, es ermöglicht, volle Glaskolben mit einem Gewicht mit über 100g, Papiertaschentücher, Pfropfen, Schrauben, usw. anzuheben und zu manipulieren.Tests have shown that a gripper according to the invention, which has the above-mentioned characteristics, makes it possible to grip full glass flasks weighing more than 100g, To lift and manipulate paper tissues, plugs, screws, etc.

Der soeben beschriebene pneumatische Greifer ermöglicht somit, Gegenstände von beliebiger Form und begrenztem Gewicht zu greifen. Außerdem muß die Positionierung des Greifer bezüglich des Gegenstands nicht genau sein. Zudem, bedingt durch den Umstand, daß der erfindungsgemäße Greifer kein bewegliches Teil enthält, ist er praktisch verschleißfrei und seine Steuerung kann leicht verwirklicht werden. Dieser Greifer ist außerdem leicht und billig, und der Druckluftstrahl, der das Greifen bewirkt, gewährleistet auch die Selbstreinigung des Trägers.The pneumatic gripper just described thus makes it possible to grip objects of any shape and of limited weight. In addition, the positioning of the gripper relative to the object does not have to be precise. In addition, due to the fact that the gripper according to the invention does not contain any moving part, it is practically wear-free and its control can be easily implemented. This gripper is also light and inexpensive, and the jet of compressed air which causes the gripping also ensures that the support is self-cleaning.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die soeben beispielhaft beschriebene Ausführungsform, sondern schließt alle Varianten davon ein. Insbesondere kann die Form des Trägers etwas abweichen von der oben beschriebenen Form. So kann der Radius des gebogenen Teilstücks größer sein. Der Träger kann auch, anstatt als flache Platte ausgeführt zu sein, einen annähernd C-förmigen Querschnitt aufweisen, dessen Öffnung gegen das Innere der U's gerichtet ist und dessen Ränder die Funktion der Druckluft-Kanalisation übernehmen, die in der beschriebenen Ausführungsform von den Schienen 22 übernommen wird.Of course, the invention is not limited to the embodiment just described by way of example, but includes all variants thereof. In particular, the shape of the support can differ slightly from the shape described above. For example, the radius of the curved section can be larger. Instead of being designed as a flat plate, the support can also have an approximately C-shaped cross-section, the opening of which is directed towards the interior of the U's and the edges of which take on the function of the compressed air channeling, which in the described embodiment is taken over by the rails 22.

Außerdem kann der Greifer an einem Automaten von beliebiger Form angebracht werden und kann auch mit einem Handgriff ausgerüstet werden, der seine direkte Handhabung durch einen Operateur ermöglicht, z.B. im Falle von besonders empfindlichen Gegenständen oder von Gegenständen, deren direkte Handhabung durch Menschenhand gefährlich sein kann (Rasierklingen, ...).In addition, the gripper can be attached to a machine of any shape and can also be equipped with a handle that allows it to be handled directly by an operator, for example in the case of particularly delicate objects or objects whose direct handling by human hands can be dangerous (razor blades, etc.).

Claims

1. Pneumatic gripper comprising a support (10) approximately U-shaped, one outer leg (10b) of which carries a jet nozzle (12) connected to a source of compressed air (16), characterized in that the compressed air nozzle is directed towards the intermediate leg (10a) of the support, near a bend (10d) connecting this intermediate leg to the other outer leg (10c) of the support, the latter being shaped so as to channel the compressed air emitted by the nozzle (12) to the end of the other outer leg (10c)

2. Gripper according to claim 1, characterized in that the support (10) contains a plate, laterally delimited on its side facing the inside of the U and on both sides of the bend (10d), by two rails (22) for guiding the compressed air emitted by the nozzle.