SE516113C2 - Griporgan med segmenterade armar - Google Patents

Description

516 113 längd avtar successivt i riktning mot armens fria ände, varigenom resp. arm uppvisar en klo- liknande form. Armama uppbäres vridbart i en bärplatta på så sätt att armarna manövreras för stängningsrörelse när en aktiverande, tangentiellt riktad kraft pålägges den yttre länkraden.

När någon av de inre länkama genom bibehållen tangentiell kraft bringas i kontakt med ett föreinåls utsida, orsakas den inre länkraden att böja sig i aktuella lärikförbindningspunkter medan ytterlänkama svängs förbi innerlänkama på grund av de mellankopplade elementens vridning i länkförbindningspunkterna.

Ett utföringsexempel av uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar, vari Fig. 1 visar ett griporgan enligt uppfinningen i en schematisk perspektivvy; F ig. 2 visar griporganet av fig. l i en vy ovanifrån; F ig. 3 visar en alternativ utföringsform av det uppfinningsenliga griporganet.

I fig. 1 betecknas uppfinningen allmänt som ett griporgan 1. Griporganet 1 innefattar två mot- stående griparmar 2,3, vars inre ändar är vridbart lagrade i en central bärplatta 4. Aktiverings- organ, såsom ett par cylinderenheter 13 är anordnade för att verka mellan bärplattan 4 och resp. griparm 2,3. Aktiveringsorganen är verksamma för att i ett operativt plan alstra en fram- och återgående rörelse hos griparmama 2,3 för att gripa och flytta ett föremål, t.ex. mellan arbetsstationer i en produktionslinje. Uttrycket ”fram- och återgående rörelse” används häri för att beteckna armarnas 2,3 stängnings- resp. öppningsrörelse. Aktiveringsorganen 13 är styrbara för att säkra armamas slutande läge runt föremålet i flyttningsrörelser. Aktiverings- organen 13 kan styras för samtidig och koordinerad rörelse hos armama 2,3, och kan valfritt vara styrbara för individuell rörelse av armama. I denna aspekt kan cylinderenhetema 13 på känt sätt innefatta låsfunktion på kolvstängema, vilket kan vara en fördelaktig egenskap i en tillämpning vari det gripna föremålet roteras så att lasten huvudsakligen upptas av den ena av armama.

De två griparmama har identisk uppbyggnad, varför i fortsättning endast hänvisas till griparrn 3 på höger sida av ritningsfrg. 1 och 2. Griparmen 3 innefattar en grupp segment 5, vilka upp- visar en ytterlänk 6, en innerlänk 7 och mellankopplade distanselement 8 vilka bildar den gemensamma sidan av närbelägna segment 5. De inre länkama 7 av ett par närbelägna seg- ment 5 är vridbart lagrade på en gemensam vridaxel 9 i distanselementets 8 ena ände, och de yttre länkarna 6 av nämnda segmentpar är vridbart lagrade på separata axlar 10 och ll idi- stanselementets andra ände.

Med hänvisning till fig. 2 visas de mot varandra stående ändarna av ytterlänkama 6 vara for- made med första rörelsebegränsande organ 14 och 15 för att i ena riktningen begränsa gri- parmens 3 fram- och återgående rörelse. För detta ändamål kan ytterlänkama 6 i sin ena ände vara formade med en häl 14, vilken samverkar med ett säte 15 format i den andra änden av intilliggande ytterlänk 6 för att tillhandahålla ett definitivt stopp i ett kontaktläge mellan hälen 14 och sätet 15 i ett ändläge av griparmens öppningsrörelse.

Dessutom kan ett andra rörelsebegränsande organ 16 vara format i bärplattan 4. För detta än- damål är bärplattan 4 formad med ett knä 16, vilket sträcker sig in i ett inre, första segment 5 av griparmen 3. Knät 16 är format med en främre kant 17, vilken tillhandahåller ett definitivt stopp i öppningsriktningen av griparmens fram- och återgående rörelse genom ingrepp med den inre länken 7 av nämnda inre, första segment 5.

De rörelsebegränsande organen eller stopporganen 14, 15 och. 16 ger griparrnen 3 stabilitet och styvhet i dess maximalt öppna läge. Utformning och dimensionering av stopporganen 14, 15 och 16 kan företrädesvis väljas så som visas i frg. 2 för att säkerställa att ytterlänken 6 är vridbar runt axeln 10, så att en vinkel alfa är större än 0. I griparmens 3 viloläge eller öppna ändläge uppvisar därvid radema av sammankopplade ytterlänkar 6 och innerlänkar 7 en båg- formad sträckning, fastställd av vinkeln alfa.

I en fördelaktig och för närvarande föredragen utföringsform visad i frg. 1 och 2 är en andra grupp av segment 5 parallellt inriktad med den första gruppen av segment. Avståndet mellan o unna 516 113 -z 516 113 gin -z de två segmentgruppema bestäms av höjden eller längden av axlarna 9, 10 och 11, varigenom de två gruppema av segment bildar en lådliknande konstruktion. Ett kontaktelement 19 är format på resp. innerlänk 7 för att uppvisa en kontaktyta 20 mot det föremål som skall gripas av griparrnen 3. I den föredragna utföringsformen sammanbinder kontaktelementet 19 de inre länkarna 7 av två över varandra lagrade segment 5. Kontaktelementen 19 kan vara bågforma- de i griparmens stängningsriktning, eller vara vinklade med en eller flera plana kontaktytor 20 såsom i den föredragna utföringsformen. Kontaktytan 20 kan valfritt ges varje lämplig form och funktion i anpassning till en specifik tillämpning, och kan t.ex. innefatta friktionsorgan såsom tänder eller räfflor etc.

Vid stängning och i griprörelse manövreras cylindem 13 för expansion eller utskjut och där- med för rotation av griparmen 3 runt en axel 18, på vilken griparmen vridbart uppbäres i bär- plattan 4. När ett kontaktelement 19 eller en innerlänk 7 bringas i kontakt med det gripna fö- remålet, stoppas stängningsrörelsen av motsvarande segment och av föregående segment i raden av segment 5. Cylindems fortsatta expansion alstrar en tangentiell förskjutning av raden av ytterlänkar 6 vilket orsakar samtliga distanselement 8 att vridas runt resp. axlar 9 för att därigenom böja griparmen 3 likt ett finger runt den axel 9 på vilken den kontaktande inner- länken 7 och närbelägna innerlänk 7 av följ ande segment i raden av segment 5 är gemensamt lagrade. Ytterligare expansion av cylindem 13 orsakar armen 3 att böja sig ytterligare runt föremålet på ovan angivet sätt, till den sista eller yttersta innerlänken 7 bringas i kontakt med det gripna föremålet.

Vid öppningsrörelse aktiveras cylindem 13 för kontraktion eller indrag för att därigenom suc- cessivt bringa kontaktelementen 19 eller innerlänkama 7 ur kontakt med föremålet, med bör- jan av det yttersta segmentets innerlänk 7.

I griparmens fram- och återgående rörelse för stängning resp. öppning kan geometrin av seg- menten 5 variera som svar på gripandet resp. frigörandet av föremålet. I stängningsrörelsen orsakar cylindems 13 fortsatta expansion de yttre länkama 6 att perifert svängas förbi de inre länkama 7 i en bågformad bana, med ändring av individuella segments inre vinkelförhållan- den som svar på den successiva kontakten med föremålets ytterform. .una 516 113 Längden av distanselementen 8 avtar successivt i riktning av griparmens 3 yttre, fria ände.

Radema av yttre och inre länkar 6 resp. 7 bibringas därigenom en delcirkulär form vars centra är förskjutna så att centrum av den inre länkraden är belägen framför centrum av den yttre länkraden, sett i riktning mot griporganets 1 arbetområde.

Distanselementen 8 är väsentligen triangulära, och i en inre ände vridbart lagrade på axeln 9 vilken vridbart sammankopplar två inre länkar 7. Den andra, yttre änden av distanselementet 8, vilken bildar trangelns bas, är vridbart lagrad i efter varandra kopplade yttre länkar 6, med hjälp av axlama 10 resp. 11. Axlama 10 och 1 1 är belägna i triangelhömen av distansele- mentet 8, på så sätt att axeln 10 är anordnad perifert utanför axeln ll för att därigenom till- liandahålla ett ökat moment i öppningsrörelsens slutskede, och för att säkerställa ett viloläge med de rörelsebegränsande organen 14 och 15 i inbördes kontakt.

För att tillföra konstruktionsstyvhet i griparmen 3 är de yttre länkarna 6 formade med kon- taktytor 21 resp. 22, formade i de mot varandra stående ändama av ytterlänkama 6. Kontakt- ytoma 21 och 22 kan vara bågformade för att medge glidande kontakt mellan närbelägna yttre länkar 6 vid inbördes förskjutning under griporganets 1 arbetsrörelse. Elementen 21 och 22 är formade för att tillhandahålla tillkommande rörelsebegränsande organ och därigenom för- hindra ofrivillig öppning av griparmen, genom att uppvisa en resp. radie som orsakar en in- bördes låsning mellan ytorna 21 och 22 i öppningsrörelsens extrema ändläge.

I ritningsfig. 3 införs en vinkel beta för att beteckna de inre länkamas7 relativa vinkellägen i öppningsrörelsens ändläge. Vinklama alfa och beta förhåller sig inbördes som en effekt av griparmens geometri, och är båda företrädesvis större än 0, varigenom griparmen 3 i viloläge uppvisar en bågform.

Under utvecklingen har andra utföringsformer av det uppfinningsenliga griporganet beaktats.

Exempel på dessa är ett griporgan med tre eller flera, i det operativa planet (ritningsplanet av fig. 2) parallellt orienterade armar, eller ett griporgan med en eller flera segmenterade och länkade armar i kombination med en eller flera fasta eller styva armar eller motverkande stöd 516 113 eller ytor. Likaledes har beaktats utföringsformer vari vinklama alfa och beta kan anta värdet 0, så att griparmen därigenom i viloläge beskriver en rätlinjig form, eller ett negativt värde varigenom griparmen i viloläge beskriver en utåt böjd form.

De rörelsebegränsande oragnen vilka fastställer vinklarna alfa och beta och begränsar gripar- mens öppningsrörelse, kan formas på annat sätt enligt fig. 3. Kontaktelementet 19 är häri format med en förlängning 34, bildande en begränsning 34 som tillhandahåller ett definitivt stopp i den fram- och återgående rörelsen av griparmen 3 genom att bringas i kontakt med den inre länken 7 av intilliggande segment 5. På samma sätt kan den yttre länken 6 innefatta en förlängning 35 bildande en begränsning 35, vilken arbetar i likhet med begränsningen 34 för att tillhandahålla ett definitivt stopp när den bringas i kontakt med den yttre länken 6 av intilligande segment 5. Begränsningarna 34 och 35 kan anbringas individuellt eller i kombi- nation, med eller utan den ena eller båda av ovamiämnda rörelsebegränsande organ 14/ 15 resp. 21/22.

Utföringsexemplet av fig. 3 skiljer sig vidare från utföringsexemplet av fig. 1 och 2 därige- nom, att förbindningspurrkten mellan de förbindande distanselementen 8 och ytterlänkama 6, som en följd av de alternativt formade begränsningarna 34 och 35, är en enstaka axel 31 Det uppfinningsenliga griporganet kan utnyttjas i ett flertal industriellt användbara tillämp- ningar.

Det flexibla griporganet kan t.ex. kopplas till armen av en industrirobot ingående i en pro- duktionslinje för flyttning av arbetsstycken mellan stationer för bearbetning, svetsning, mon- tering, ytbehandling såsom polering, målning ets., men även för emballering, Vägning och lagring etc.

Andra beaktade tillämpningar kan vara att det flexibla griporganet utnyttjas i transporttruckar, lyftkranar och byggplatsfordon, eller t.ex. i fordon för jord- och skogsindustri. un.- 516 113 Griporganet enligt uppfinningen har även beaktats för utnyttjande i artificiella händer eller kroppslemmar.

Bärplattan 4 kan med fördel vara utrustad med monteringsanordningar 23 för att roterbart montera griporganet 1 på en bärare. Därigenom kan griporganet l ha förmåga att gripa, lyfta och flytta föremålet under vridning i hela 360 grader för att vara verksam i samtliga rymdplan.

Således anvisas ett griporgan för att hålla, lyfta och flytta föremål, med ansenlig flexibilitet för anpassning till föremålets ytre form. Griparmama 2,3 är konstruerade med en yttre rad av roterbart förbundna länkar, varvid de yttre länkama är sammankopplade med en inre rad av roterbart förbundna länkar, vari de mellankopplade elementen är vridbart förbundna med 1änkförbindningspunkterna av resp. rad av yttre och inre länkar. Armarna uppbäres vridbart i ett mellanliggande, gemensamt stöd så att armama manövreras för en stängningsrörelse när en tangentiellt riktad kraft påförs den yttre raden av länkar. När någon av de inre länkama bringas i anliggning mot utsidan av ett föremål, orsakar den tangentiellt riktade kraften den inre radens länkar att vrida sig runt resp. länkförbindningpurrkt varvid de yttre länkama svänger perifert förbi de inre länkarna genom att de mellankopplade elementen vrids runt länkförbindningspunktema. fu--

Claims (16)

516 113 8 r o o | n o n | u p | u | ø n PATENTKRAV

1. Griporgan för att gripa, hålla och flytta föremål, innefattande armar (2,3) vridbart uppburna i ett mellanliggande, gemensamt stöd och aktiverade för stängnings- resp. öppningsrörelser, vari resp. arm uppvisar en yttre rad av vridbart förbundna länkar (6) vilka är sammankopplade med en inre rad av vridbart förbundna länkar (7), vari mellankopplade distanselement (8) är vridbart lagrade i länkförbindningspunkter (9,10,11;9,31) av resp. länkrad, och aktiveringsorgan (13) är verksamt för att utöva en tangentiellt riktad kraft på den yttre raden av länkar (6), samt uppvisande rörelsebegränsande organ (14,15,2 1,22,34,35) utformade för att tillhandahålla ett definitivt stopp i öppningsriktningen av griparmarnas (2,3) fram- och återgående rö- relse vid en vinkel (alfa) mellan förbundna yttre länkar (6) och /eller vid en vinkel (beta) mellan förbundna inre länkar (7), kännetecknat av att di- stanselementens (8) relativa längd successivt avtar i riktning mot gripar- mens fria ände.

2. Griporgan enligt krav 1, vari griparmarnas motstående ändar är vridbart lagrade i en bärplatta (4) och resp. arm uppvisar en grupp av tre eller flera sammankopplade, fyrsidiga första segment (5) belägna sida vid sida i gri- parmens längdriktning, varvid resp. segment innefattar en inre länk (7) resp. en yttre länk (6), verksamma för rörelse i griparmens operativa plan, och de inre och yttre länkarna sammankopplas genom ett distanselement (8) vilket bildar en mellankopplad sida mellan två intilliggande segment (5), varvid de inre länkarna (7) av de två angränsande segmenten (5) är vridbart lagrade på en gemensam axel (9) i distanselementets (8) ena ände, kännetecknat av 516 113 7 o u o u u n | n a n n n ; | ø nu att de yttre länkarna (6) av nämnda angränsande segment (5) är vridbart lagrade på en gemensam axel (31) eller på separata axlar (10,1 1) i di- stanselementets (8) andra ände.

3. Griporgan enligt krav 2, kännetecknat av att en andra grupp av segment (5) är parallellt inriktad med den första gruppen av segment (5), och avstån- det mellan den första och andra gruppen av segment fastställs av längden av den gemensamma axeln (9) och de separata axlarna (l0;11), varigenom griparme_ns segment bibringas en lädliknande konstruktion.

4. Griporgan enligt krav 2, kännetecknat av att aktiveringsorganen (13) är anordnade mellan bärplattan (4) och resp. griparm (2,3), vilka aktiveringsor- gan är styrbara för att manövrera griparmarna i koordinerade fram- och återgående rörelser i det operativa planet.

5. Griporgan enligt krav 4, kännetecknat av att aktiveringsorganen (13) är separat styrbara för griparmarnas individuella rörelser.

6. Griporgan enligt krav 2, kännetecknat av att de inre länkarna (7) är for- made med ytor (20) för att bringas i kontakt med det gripna föremålet, vilka ytor (20) förbinder de inre länkarna (7) av de första resp. andra grupperna av segment (5).

7. Griporgan enligt krav 2, kännetecknat av att ytterlänkarnas (6) motstå- ende ändar är formade med rörelsebegränsande organ (l4,l5) för att i öpp- ningsriktningen begränsa griparmens fram- och ätergående rörelse.

8. Griporgan enligt krav 7, kännetecknat av tillkommande rörelsebegrän- sande organ (16) formade på bärplattan (4) och samverkande med en av de 516 113 /O inre länkarna (7) för att i öppningsriktningen begränsa griparmens fram- och återgående rörelse.

9. Griporgan enligt krav 2, kännetecknat av att de yttre länkarnas (6) mot- stående ändar är formade med kontaktytor (21,22) vilka tillhandahåller ett stopp i ändlåget av griparmens öppningsrörelse.

10. Griporgan enligt krav 2, kännetecknat av att bärplattan (4) innefattar monteringsanordningar (23) för vridbar montering av griporganet på en bä- rare, så att griporganet är verksamt för att gripa, hålla och flytta föremål i valfritt, önskat rymdplan.

11. Griporgan enligt något av kraven 1 till 10, kännetecknat av att vara verksamt monterat i en industrirobot.

12. Griporgan enligt något av kraven 1 till 10, kännetecknat av att vara verksamt monterat för att ingå i en produktíonslinje.

13. Griporgan enligt något av kraven 1 till 10, kännetecknat av att vara verksamt monterat i en transporttruck.

14. Griporgan enligt något av kraven 1 till 10 kännetecknat av att vara verksamt monterat i en lyftanording.

15. Griporgan enligt något av kraven 1 till 10, kännetecknat av att vara verksamt monterat i en artificiell kroppslem.

16. Griporgan enligt något av kraven 1 till 10, kännetecknat av åtminstone en rörlig griparm (3) vilken samverkar med ett stöd eller en stödyta för att hålla ett föremål.