WO2015185493A1 - Greifbackensicherung - Google Patents

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WO2015185493A1
WO2015185493A1 PCT/EP2015/062126 EP2015062126W WO2015185493A1 WO 2015185493 A1 WO2015185493 A1 WO 2015185493A1 EP 2015062126 W EP2015062126 W EP 2015062126W WO 2015185493 A1 WO2015185493 A1 WO 2015185493A1
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WO
WIPO (PCT)
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jaws
gripping device
securing
securing element
workpiece
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/062126
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Julian STOCKSCHLÄDER
Eugen Schukow
Otmar Honsberg
Original Assignee
Kuka Systems Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuka Systems Gmbh filed Critical Kuka Systems Gmbh
Priority to CN201580029337.8A priority Critical patent/CN106414000B/zh
Priority to EP15726946.5A priority patent/EP3148755A1/de
Publication of WO2015185493A1 publication Critical patent/WO2015185493A1/de

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06Safety devices

Definitions

  • the invention relates to a gripping device, in particular as
  • Effector is provided for an industrial robot, and which is equipped with a mechanical backup, and a robot system comprising such a gripping device.
  • Industrial robots are programmable machines which are designed for the automatic handling or processing of objects or workpieces.
  • a typical representative are so-called
  • Articulated robots having a plurality of links connected by joints.
  • such an industrial robot on a frame on which a rotatable so-called carousel is set up.
  • a first arm of the robot which is also referred to as a rocker.
  • another arm is arranged on another pivot, which is provided at its free end with a receptacle for a tool.
  • the tool is also called an effector.
  • different tools can be provided, so that the industrial robots can have a variety of applications, such as the handling and transport of objects and workpieces, the machining of workpieces, measurement tasks, etc.
  • For handling objects or workpieces a variety of gripping tools for robots previously known.
  • a robot gripper is previously known, which is provided as an effector of a robot arm or can be attached to end portions of linear or rotary drives.
  • the previously known gripper comprises at least one frame and an actuator element disposed thereon, the at least two
  • the actuator element is formed bellows-like and can be filled with a medium, whereby it expands and acts on a suitable force transmission element on the jaws in order to move them relative to each other to access objects can.
  • the gripper itself has no security devices that could prevent, for example, that a person working with the corresponding robot is injured, in particular crushed, by the gripper.
  • In the open state of the jaws of the prior art gripper it is namely possible that inadvertent objects or body parts of a person are introduced into the space between the two jaws. If the actuator is actuated at this time, the jaws may be seriously injured as they move
  • gripping device which can be used in particular as an effector for an industrial robot, and which is designed safer and in particular prevents the injury of persons by the gripping operation as safe as possible.
  • This object is achieved with a gripping device according to claim l. It is also an object of the invention to provide a robot system that with a
  • Gripping device is provided and a particularly safe operation allowed. This object is achieved with a robot system according to claim 13. 3. Detailed description of the invention
  • the gripping device which can be used in particular as a tool or effector for a robot, has at least two clamping jaws, which are arranged so as to be movable relative to one another in order to grip a workpiece.
  • an actuator or drive means may be provided, such as in particular electrically, hydraulically or pneumatically operated drive means.
  • Securing element which is movably mounted on the jaw and is movable between a securing position and a release position.
  • the securing element is designed so that it occupies at least partially in the securing position, the space between the two jaws to prevent inadvertent insertion of objects or body parts in the occupied space.
  • the fuse element works without it requires an external power supply, for example by adjusting means.
  • the securing element is biased by a spring element in the securing position. In this way, the gripping device is designed for safe side and the fuse element without an error-prone control device always in the correct position for the protection of people.
  • the securing device according to the invention is particularly advantageous when clamping jaws are used which have two or more associated pairs of functional surfaces.
  • Jaws allow the functionally correct gripping of two differently shaped workpieces.
  • the first pair of functional surfaces may be formed to be round
  • Functional surfaces is designed to grip an object with a cuboid structure. In such gripping devices naturally only one of the pairs of functional surfaces is used in the application, for example, the pair with the contour for receiving a round component. Because both pairs of
  • the present invention thus allows safe operation of such jaws with at least two associated pairs of
  • the securing element is configured such that it can be moved by the insertion of a workpiece to be gripped in a predetermined direction between the two jaws from the securing position. If, however, a workpiece or a body part is guided from a direction other than the predetermined direction between the two jaws, blocked
  • the securing element is arranged, for example, on the jaw pivotally about a pivot axis and the pivot axis is perpendicular to the relative direction of movement of the jaws.
  • a movement of the securing element from the securing position into the release position is possible in such a case only when the securing element is rotated about this predetermined pivot axis.
  • the securing element is set up such that it can only be moved out of the securing position if a force perpendicular to the pivot axis and perpendicular to the relative
  • Movement direction is not strictly mathematical to understand, but also deviations from the vertical direction are allowed, as long as a sufficiently large force component is used vertically.
  • the gripping device according to the invention has exactly two clamping jaws and preferably each of the two clamping jaws has a corresponding securing element.
  • the two jaws are thus preferably designed symmetrically to each other, at least in connection with the securing element.
  • the jaws are provided with cutting or pressing tools, so that the jaws not only grip a workpiece, but can also cut or press.
  • gripping operations in the broadest sense also mean cutting or pressing operations, since a cutting or pressing process also always involves gripping the machined workpiece.
  • the present invention further relates to a robot system comprising at least one robot arm provided with a gripping device as described above or as will be described below in connection with the figures.
  • the robot or the robot system preferably comprises at least one Actuator to actuate the gripping device, in particular an electrically, hydraulically or pneumatically operated actuator.
  • Fig. 1 is a gripping device according to the invention in one
  • FIG. 2 shows the gripping device of FIG. 1 in a side view
  • Fig. 3 is a sectional view of the gripper shown in Fig. 2;
  • Fig. 4 is an exploded view of the gripper of Fig. 1;
  • FIG. 5 shows the gripping device of FIG. 1 in a three-dimensional
  • FIG. 1 shows a gripping device 1 according to the invention in a schematic, three-dimensional view.
  • the gripping device 1 comprises two clamping jaws 10 and 20, which are arranged movable relative to one another in order to grip a workpiece.
  • the two clamping jaws 10 and 20 are arranged movable relative to one another in order to grip a workpiece.
  • Jaws have a substantially symmetrical structure and both have a corresponding securing element 30 and 40, respectively.
  • the securing elements are rotatably mounted on the jaws via bolts 13 and 23.
  • the pivot axis corresponds to the longitudinal orientation of the bolts 13 and 23 and is thus perpendicular to the relative
  • the illustrated gripping device 1 has two associated pairs of functional surfaces to allow the functional gripping of two differently shaped workpieces.
  • the first pair of functional surfaces is defined by the concave contours of the
  • the functional surfaces 14 and 24 formed.
  • the functional surfaces 14 and 24 form an associated pair, which is designed in particular for gripping workpieces with a round outer contour, such as pipes or hoses.
  • the second pair is from the
  • Functional surfaces 15 and 25 formed.
  • the two functional surfaces 15 and 25 are flat and parallel to each other and designed to grip an object or body, the plane and parallel
  • Exterior walls has or has.
  • a free space 2 which is partially occupied by the two securing elements 30, 40, so that unintentional introduction of objects or body parts into the occupied space Space is prevented.
  • the securing elements 30, 40 are shown in their securing position. Without the two securing elements, it would be possible, for example, when gripping an object with the second pair of functional surfaces 15, 25, another object or a body part into the space between the first pair of
  • Functional surfaces 14, 24 passes and there damaged by the closer together functional surfaces 14, 24 or injured.
  • Embodiments with two pairs of functional surfaces limited, but can also develop their beneficial effects, for example, if the second pair of functional surfaces 15, 25 is not provided and the jaws 10, 20 so to speak at the height of the bolts 13 and 23 end. Furthermore, it can be seen in FIG. 2 that the
  • Fuse elements 30, 40 do not contact. This is based on this, since this a simpler movement of
  • Release position preferably by the workpiece to be gripped / pressed, is / is possible. However, one is as well
  • Embodiment conceivable in which the securing elements 30, 40 at least partially touch, so that (in the securing position), a gap between the securing elements 30, 40 can be kept as low as possible or avoided.
  • the two securing elements 30, 40 are shown in their securing position, in which they partially occupy the space between the two clamping jaws, namely to the extent that unintentional introduction of objects or body parts into the occupied space is prevented.
  • the fuse elements fill the occupied space in all three
  • Securing elements consist only of, for example, thin lock washers, of which could then be provided on each jaw two, inadvertent insertion of objects from the front or rear into the free space 2 (front here refers to the arrangement, as shown in Figure 1 1, with the side to be visible in FIG. 1 being "front.”
  • front here refers to the arrangement, as shown in Figure 1 1, with the side to be visible in FIG. 1 being "front.”
  • the spatial configuration of the securing element depends on the size and design of the clamping jaws and can be performed by a person skilled in the art
  • the fuse elements 30 and 40 are at their respective
  • the jaw 20 has a correspondingly shaped cavity 28 for receiving the
  • the fuse element is in the
  • the securing element 30 is rotated counterclockwise around the axis of rotation of the bolt 23 into a corresponding cavity 18 in the clamping jaw 10.
  • the corresponding force component perpendicular to the axis of rotation - as the skilled artisan recognizes - can be advantageously generated in that a workpiece to be gripped is inserted in a predetermined direction between the two jaws. If the gripping device 1, for example, to grab a pipe, this must be substantially parallel to the axis of rotation of the
  • the pivot or rotation axis of the securing elements is perpendicular to the relative direction of movement of the jaws. In order to move the securing elements into the release position, it is therefore necessary in the preferred embodiment shown that the workpiece is introduced perpendicular to the pivot axis as well as perpendicular to the relative direction of movement of the clamping jaws. For example, if an article or a body part is "from above" in the illustration of FIGS.
  • Swivel axis and perpendicular to the relative direction of movement in the strict mathematical sense is introduced, but that it is sufficient if the workpiece is inserted so close to the mathematical perpendicular that a sufficiently large vertical force component acts on the security elements.
  • FIG. 4 shows a schematic exploded view of the gripping device 1.
  • the jaws 10, 20 are due to the design of several elements that can be screwed together by means of screws 19. From the exploded view also shows how the gripping device 1 is mounted.
  • FIG. 5 is a three-dimensional, partially sectioned view showing the gripping device 1 attached to an actuator 60, which in turn is mounted on the end of a robot arm 70.
  • Robot arm 70 is only indicated by the dashed lines and may for example be part of a joint robot.
  • the actuator 60 has a housing 61 in which a motor 62 is located to the
  • a motor control box of the engine 62 is designated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung (1), insbesondere als Effektor für einen Industrieroboter, die zwei Klemmbacken (10, 20) umfasst, die relativ zueinander beweglich eingerichtet sind, um ein Werkstück zu greifen. Dabei weist zumindest eine der Klemmbacken (10, 20) ein Sicherungselement (30, 40) auf, das an der Klemmbacke beweglich gelagert ist und zwischen einer Sicherungsstellung und einer Freigabestellung bewegbar ist, um ein unbeabsichtigtes Einführen von Gegenständen bzw. Körperteilen in den belegten Raum zu verhindern.

Description

Greifbackensicherung l. Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung, die insbesondere als
Effektor für einen Industrieroboter vorgesehen ist, und die mit einer mechanischen Sicherung ausgerüstet ist, sowie ein Robotersystem umfassend eine derartige Greifvorrichtung. 2. Hintergrund
Industrieroboter sind programmierbare Maschinen, die ausgebildet sind zur automatischen Handhabung oder Bearbeitung von Gegenständen bzw. Werkstücken. Ein typischer Vertreter sind sogenannte
Gelenkroboter, die über eine Mehrzahl von Gliedern verfügen, die über Gelenke miteinander verbunden sind. In einfachster Form weist ein derartiger Industrieroboter ein Gestell auf, auf dem drehbar ein sogenanntes Karussell eingerichtet ist. An dem Karussell ist über ein weiteres Drehgelenk ein erster Arm des Roboters verbunden, der auch als Schwinge bezeichnet wird. An dieser Schwinge wird über ein weiteres Drehgelenk ein weiterer Arm angeordnet, der an seinem freien Ende mit einer Aufnahme für ein Werkzeug versehen ist. Das Werkzeug wird auch als Effektor bezeichnet. Je nach Einsatzzweck des Industrieroboters können unterschiedliche Werkzeuge vorgesehen sein, so dass die Industrieroboter eine Vielzahl von Einsatzgebieten haben können, wie etwa die Handhabung und den Transport von Gegenständen und Werkstücken, die Bearbeitung von Werkstücken, Messaufgaben etc. Zur Handhabung von Gegenständen bzw. Werkstücken sind eine Vielzahl von Greifwerkzeugen für Roboter vorbekannt.
Beispielsweise ist aus der EP 1 943 064 Bi ein Robotergreifer vorbekannt, der als Effektor eines Roboterarms vorgesehen ist oder an Endbereichen von Linear- oder Rotationsantrieben angebracht werden kann. Der vorbekannte Greifer umfasst wenigstens einen Rahmen und ein daran angeordnetes Aktuatorelement, das wenigstens zwei
Greiferbacken bzw. Klemmbacken aufweist, die über eine Gelenkeinheit betätigt werden können. Das Aktuatorelement ist faltenbalgartig ausgebildet und kann mit einem Medium befüllt werden, wodurch es sich ausdehnt und über ein geeignetes Kraftübertragungselement auf die Klemmbacken einwirkt, um diese relativ zueinander zu bewegen, um Gegenstände greifen zu können. Der Greifer selbst weist dabei keine Sicherungseinrichtungen auf, die etwa verhindern könnten, dass ein Mensch, der mit dem entsprechenden Roboter zusammenarbeitet, von dem Greifer verletzt, insbesondere gequetscht wird. Im geöffneten Zustand der Klemmbacken des vorbekannten Greifers ist es nämlich möglich, dass unbeabsichtigt Gegenstände oder auch Körperteile einer Person in den Raum zwischen den beiden Klemmbacken eingeführt werden. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Aktuator betätigt wird, können die Klemmbacken bei ihrer Bewegung schwere Verletzungen
verursachen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine
Greifvorrichtung bereitzustellen, die insbesondere als Effektor für einen Industrieroboter verwendet werden kann, und die sicherer ausgestaltet ist und die insbesondere die Verletzung von Personen durch den Greifvorgang möglichst sicher verhindert. Diese Aufgabe wird mit einer Greifvorrichtung gemäß Anspruch l gelöst. Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Robotersystem bereitzustellen, das mit einer
Greifvorrichtung versehen ist und einen besonders sicheren Betrieb erlaubt. Diese Aufgabe wird mit einem Robotersystem nach Anspruch 13 gelöst. 3. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Greifvorrichtung, die insbesondere als Werkzeug bzw. Effektor für einen Roboter verwendbar ist, weist mindestens zwei Klemmbacken auf, die relativ zueinander beweglich eingerichtet sind, um ein Werkstück zu greifen. Zur Bewegung der Klemmbacken kann ein Aktuator bzw. Antriebsmittel vorgesehen sein, wie insbesondere elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betriebene Antriebsmittel. Erfindungsgemäß weist zumindest eine der Klemmbacken ein
Sicherungselement auf, das an der Klemmbacke beweglich gelagert ist und zwischen einer Sicherungsstellung und einer Freigabestellung bewegbar ist. Das Sicherungselement ist so ausgebildet, das es in der Sicherungsstellung den Raum zwischen den beiden Klemmbacken zumindest teilweist belegt, um ein unbeabsichtigtes Einführen von Gegenständen oder Körperteilen in den belegten Raum zu verhindern. Vorzugsweise arbeitet das Sicherungselement ohne dass es einer äußeren Energiezufuhr, durch beispielsweise Stellmittel bedarf. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn das Sicherungselement mittels eines Federelements in die Sicherungsstellung vorgespannt ist. Auf diese Weise ist die Greifvorrichtung zur sicheren Seite ausgelegt und das Sicherungselement auch ohne eine fehleranfällige Steuereinrichtung immer in der zum Schutz von Personen korrekten Position.
Die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung ist besonders vorteilhaft, wenn Klemmbacken zum Einsatz kommen, die zwei oder mehr zugehörige Paare von Funktionsflächen aufweisen. Derartige
Klemmbacken erlauben das funktionsgerechte Greifen von zwei unterschiedlich geformten Werkstücken. Beispielsweise kann das erste Paar von Funktionsflächen ausgebildet sein, um einen runden
Gegenstand zu greifen, wohingegen das zweite Paar von
Funktionsflächen ausgebildet ist, um einen Gegenstand mit einer quaderförmigeren Struktur zu greifen. Bei derartigen Greifvorrichtungen kommt in der Anwendung naturgemäß immer nur eines der Paare von Funktionsflächen zum Einsatz, beispielsweise das Paar mit der Kontur zur Aufnahme eines runden Bauteils. Da beide Paare von
Funktionsflächen jedoch an denselben Klemmbacken angeordnet sind, bewegen sich bei der Betätigung der Klemmbacken auch immer die Funktionsflächen mit, die zur Handhabung des anderen Gegenstands ausgebildet sind, wie etwa dem erwähnten quaderförmigen Bauteil. Es kommt sozusagen zu einer„Leerbewegung" der Klemmbacken in dem Bereich der nicht verwendeten Funktionsflächen, was in der Praxis mit einem besonderen Risiko verbunden ist, da der Raum zwischen diesen nicht verwendeten Funktionsflächen nicht belegt ist und hier
unbeabsichtigt etwa ein Körperteil eingeführt werden kann. Die vorliegende Erfindung erlaubt somit einen sicheren Betrieb derartiger Klemmbacken mit zumindest zwei zugehörigen Paaren von
Funktionsflächen. Vorzugsweise ist das Sicherungselement derart eingerichtet, das es durch das Einführen eines zu greifenden Werkstücks in einer vorgegebenen Richtung zwischen die beiden Klemmbacken aus der Sicherungsstellung bewegbar ist. Wenn hingegen ein Werkstück oder auch ein Körperteil aus einer anderen als der vorgegebenen Richtung zwischen die beiden Klemmbacken geführt wird, blockiert das
Sicherungselement und verhindert ein Einführen in den vom
Sicherungselement belegten Raum. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Sicherungselement beispielsweise an der Klemmbacke um eine Schwenkachse schwenkbar eingerichtet und die Schwenkachse ist senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung der Klemmbacken. Eine Bewegung des Sicherungselements aus der Sicherungsstellung in die Freigabestellung ist in einem derartigen Fall nur dann möglich, wenn das Sicherungselement um diese vorgegebene Schwenkachse gedreht wird. Hierzu ist es notwendig, dass eine Kraft auf das Sicherungselement einwirkt, die im Wesentlichen senkrecht zur Schwenkachse ist. Mit anderen Worten, nur wenn ein Gegenstand, oder ein Körperteil, in einer Richtung senkrecht zur Schwenkachse auf das Sicherungselement einwirkt, kann dieses in die Freigabestellung bewegt werden und der Gegenstand bzw. das Körperteil in den von dem Sicherungselement belegten Raum eingeführt werden. Ein unbeabsichtigtes Einführen von Gegenständen oder Körperteilen parallel oder schräg zur Schwenkachse ist damit nicht möglich.
Vorzugsweise ist das Sicherungselement derart eingerichtet, dass es nur dann aus der Sicherungsstellung bewegbar ist, wenn eine Kraft senkrecht zur Schwenkachse und senkrecht zur relativen
Bewegungsrichtung der Klemmbacken auf das Sicherungselement einwirkt. Dem Fachmann ist klar, dass hierin die Formulierung „senkrecht zur Schwenkachse und senkrecht zur relativen
Bewegungsrichtung" nicht streng mathematisch zu verstehen ist, sondern auch Abweichungen von der senkrechten Richtung erlaubt sind, solange eine ausreichend große Kraftkomponente senkrecht zum Einsatz kommt.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Greifvorrichtung genau zwei Klemmbacken auf und vorzugsweise weist jede der beiden Klemmbacken ein entsprechendes Sicherungselement auf. Die beiden Klemmbacken sind also vorzugsweise symmetrisch zueinander gestaltet, zumindest im Zusammenhang mit dem Sicherungselement.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Klemmbacken mit Schneid- oder Presswerkzeugen versehen, so dass die Klemmbacken ein Werkstück nicht nur greifen, sondern auch schneiden oder pressen können. In diesem Zusammenhang werden unter Greifvorgängen im weitesten Sinne auch Schneid- oder Pressvorgänge verstanden, da ein Schneid- oder Pressvorgang auch immer ein Greifen des bearbeiteten Werkstücks umfasst.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiter ein Robotersystem, umfassend zumindest einen Roboterarm, der mit einer Greifvorrichtung versehen ist, wie sie oben beschrieben wurden bzw. wie sie im Folgenden im Zusammenhang mit den Figuren beschrieben werden wird. Der Roboter bzw. das Robotersystem umfasst dabei vorzugsweise zumindest einen Aktuator, um die Greifvorrichtung zu betätigen, wie insbesondere einen elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Aktuator.
4. Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren genauer erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung in einer
dreidimensionalen schematischen Ansicht;
Fig. 2 die Greifvorrichtung von Fig. 1 in einer Seitenansicht;
Fig. 3 eine Schnittansicht des in Fig. 2 gezeigten Greifers;
Fig. 4 eine Explosionsansicht des Greifers von Fig. 1; und
Fig. 5 die Greifvorrichtung von Fig. 1 in einer dreidimensionalen,
teilgeschnittenen Ansicht an einem Aktuator eines Roboterarms befestigt.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung 1 in einer schematischen, dreidimensionalen Ansicht. Die Greifvorrichtung 1 umfasst zwei Klemmbacken 10 und 20, die relativ zueinander beweglich eingerichtet sind, um ein Werkstück zu greifen. Die beiden
Klemmbacken haben einen im Wesentlichen symmetrischen Aufbau und verfügen beide über ein entsprechendes Sicherungselement 30 bzw. 40. Die Sicherungselemente sind über Bolzen 13 und 23 drehbeweglich an den Klemmbacken gelagert. Wie der Fachmann aus den Figuren erkennen wird, entspricht die Schwenkachse der Längsausrichtung der Bolzen 13 und 23 und ist somit senkrecht zur relativen
Bewegungsrichtung der Klemmbacken 10 und 20, dabei handelt es sich bevorzugt um eine im Wesentlichen geradlinige Verschiebebewegung der Klemmbacken 10 und 20 relativ zueinander. Die dargestellte Greifvorrichtung l weist zwei zugehörige Paare von Funktionsflächen auf, um das funktionsgerechte Greifen von zwei unterschiedlich geformten Werkstücken zu erlauben. Das erste Paar von Funktionsflächen wird von den konkaven Konturen der
Funktionsflächen 14 und 24 gebildet. Die Funktionsflächen 14 und 24 bilden ein zugehöriges Paar, das insbesondere zur Ergreifung von Werkstücken mit einer runden Außenkontur, wie beispielsweise Rohre oder Schläuche, ausgebildet ist. Das zweite Paar wird von den
Funktionsflächen 15 und 25 gebildet. Die beiden Funktionsflächen 15 und 25 sind eben und parallel zueinander und ausgebildet, um einen Gegenstand bzw. Körper zu greifen, der ebene und parallele
Außenwände hat bzw. aufweist. Wie es insbesondere in der Figur 2 gut zu erkennen ist, befindet sich zwischen den beiden Klemmbacken 10 und 20 ein freier Raum 2, der von den beiden Sicherungselementen 30, 40 teilweise belegt ist, so dass ein unbeabsichtigtes Einführen von Gegenständen oder Köperteilen in den belegten Raum verhindert wird. Insbesondere ist es nicht möglich, einen Gegenstand oder ein Körperteil zwischen die beiden Funktionsflächen 14 und 24 einzuführen. Die Sicherungselemente 30, 40 sind in ihrer Sicherungsstellung gezeigt. Ohne die beiden Sicherungselemente wäre es beispielsweise möglich, dass beim Greifen eines Gegenstands mit dem zweiten Paar von Funktionsflächen 15, 25 ein weiterer Gegenstand oder ein Körperteil in den Raum zwischen dem ersten Paar von
Funktionsflächen 14, 24 gelangt und dort von den näher beieinander stehenden Funktionsflächen 14, 24 beschädigt bzw. verletzt wird.
Selbstverständlich ist die Erfindung jedoch nicht auf
Ausführungsformen mit zwei Paaren von Funktionsflächen beschränkt, sondern kann ihre vorteilhaften Wirkungen auch entfalten, wenn beispielsweise das zweite Paar von Funktionsflächen 15, 25 nicht vorgesehen ist und die Klemmbacken 10, 20 sozusagen auf der Höhe der Bolzen 13 und 23 enden. Des Weiteren ist in Figur 2 zu erkennen, dass sich die
Sicherungselemente 30, 40 nicht kontaktieren. Dies ist hierbei darauf begründet, da hierdurch eine einfachere Bewegung der
Sicherungselemente 30, 40 von der Sicherungsstellung in die
Freigabestellung, vorzugsweise durch das zu greifende/pressende Werkstück, ermöglicht wird/ist. Jedoch ist ebenso eine
Ausführungsform denkbar, in welcher sich die Sicherungselemente 30, 40 wenigstens teilweise berühren, sodass (in der Sicherungsstellung) ein Spalt zwischen den Sicherungselementen 30, 40 möglichst gering gehalten bzw. vermieden werden kann.
In den Figuren 1 bis 3 sind die beiden Sicherungselemente 30, 40 in ihrer Sicherungsstellung gezeigt, in der sie den Raum zwischen den beiden Klemmbacken teilweise belegen und zwar soweit, dass ein unbeabsichtigtes Einführen von Gegenständen bzw. Körperteilen in den belegten Raum verhindert wird. In der gezeigten Ausführungsform füllen die Sicherungselemente den belegten Raum in allen drei
Dimensionen aus. Jedoch ist es auch denkbar, dass die
Sicherungselemente nur aus beispielsweise dünnen Sicherungsscheiben bestehen, von denen etwa dann an jeder Klemmbacke zwei vorgesehen sein könnten, um ein unbeabsichtigtes Einführen von Gegenständen von vorne oder hinten in den freien Raum 2 (vorne bezieht sich hierbei auf die Anordnung, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, wobei die in Figur 1 sichtbare Seite„vorne" sein soll) verhindern. Letztlich hängt die räumliche Ausgestaltung des Sicherungselements von der Größe und der Ausbildung der Klemmbacken ab und kann vom Fachmann
dementsprechend ausgewählt werden.
Die Sicherungselemente 30 und 40 sind an ihren jeweiligen
Klemmbacken beweglich gelagert, so dass sie aus der gezeigten
Sicherungsstellung hinaus in eine Freigabestellung bewegbar sind, in der es für die Greifvorrichtung 1 möglich ist, einen Gegenstand mittels dem ersten Paar von Funktionsflächen 14, 24 zu greifen. Nun bezugnehmend auf die Schnittdarstellung der Figur 3 erkennt der Fachmann, wie das Sicherungselement 40 mittels einer Feder 27 in die Sicherungsstellung vorgespannt ist. Das Sicherungselement 30 ist analog mit einer Feder 17 vorgespannt. Ein Anschlag 41 bzw. 31 an den Sicherungselementen verhindert, dass die Sicherungselemente von ihren Federn weiter aufeinander zu gedreht werden. In Figur 3 ist außerdem zu erkennen, dass die Klemmbacke 20 mit einem Zapfen 26 versehen ist, der in einer entsprechenden Aufnahme 16 der Klemmbacke 10 geführt ist, um die Relativbewegung der beiden Klemmbacken zueinander zu führen. Die Relativbewegung ist in Figur 2 durch einen Doppelpfeil angedeutet. Um die Sicherungselemente aus ihrer Sicherungsstellung in ihre
Freigabestellung zu bewegen bzw. zu drehen, muss eine Kraft senkrecht zur Drehachse der Bolzen 13, 23 auf die Sicherungselemente einwirken. Das Sicherungselement 40 kann sich dann, wie durch den Pfeil in Figur 3 angedeutet, im Uhrzeigersinn aus der Sicherungsstellung in eine Freigabestellung bewegen. Zu diesem Zweck weist die Klemmbacke 20 einen entsprechend geformten Hohlraum 28 zur Aufnahme des
Sicherungselements auf. Das Sicherungselement ist in der
Freigabestellung im Wesentlichen vollständig in diesem Hohlraum aufgenommen. Das Sicherungselement 30 wird gegen den Uhrzeigersinn um die Drehachse des Bolzens 23 in einen entsprechenden Hohlraum 18 in der Klemmbacke 10 gedreht. Die entsprechende Kraftkomponente senkrecht zur Drehachse - wie der Fachmann erkennt - kann vorteilhaft dadurch erzeugt werden, dass ein zu greifendes Werkstück in einer vorgegebenen Richtung zwischen die beiden Klemmbacken eingeführt wird. Wenn die Greifvorrichtung 1 beispielsweise ein Rohr greifen soll, muss dieses im Wesentlichen parallel zur Drehachse der
Sicherungselemente orientiert sein. Die Oberfläche des Rohrs wird dann, wenn das Rohr derart zwischen die beiden Klemmbacken geführt wird, in Kontakt mit den beiden Sicherungselementen treten und diese gegen die Kraft der Federn 17, 27 in die entsprechende Freigabestellung drehen. Die Sicherungselemente müssen also nicht gesondert durch entsprechende Stellmittel bewegt werden, sondern die Energie bzw. Kraft zur Bewegung der Sicherungselemente kann der ohnehin vorhandenen Bewegungsenergie des Greifers entnommen werden. Wie in den Figuren gut zu erkennen ist, ist die Schwenk- oder Drehachse der Sicherungselemente senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung der Klemmbacken. Um die Sicherungselemente in die Freigabestellung zu bewegen, ist es bei der gezeigten bevorzugten Ausführungsform daher notwendig, dass das Werkstück senkrecht zur Schwenkachse als auch senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung der Klemmbacken eingeführt wird. Wenn ein Gegenstand oder ein Köperteil beispielweise „von oben" in der Darstellung der Figuren 2 und 3 auf die
Sicherungselemente 30, 40 trifft, werden diese nicht in die
Freigabestellung bewegt, sondern blockieren zuverlässig das
„unbeabsichtigte" Einführen von Gegenständen bzw. Körperteilen in den belegten Raum von dieser Richtung. Der Fachmann erkennt anhand der konstruktiven Ausgestaltung der Ausführungsformen, dass es hierbei nicht zwingend notwendig ist, dass ein Werkstück senkrecht zur
Schwenkachse und senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung im streng mathematischen Sinne eingeführt wird, sondern dass es genügt, wenn das Werkstück so nahe an der mathematischen Senkrechten eingeführt wird, dass eine ausreichend große senkrechte Kraftkomponente auf die Sicherungselemente wirkt.
In Figur 4 ist eine schematische Explosionsansicht der Greifvorrichtung 1 dargestellt. Die Klemmbacken 10, 20 bestehen konstruktionsbedingt aus mehreren Elementen, die mittels Schrauben 19 miteinander verschraubt werden können. Aus der Explosionsansicht geht außerdem hervor, wie die Greifvorrichtung 1 montiert wird.
Figur 5 ist eine dreidimensionale, teilgeschnittene Ansicht und zeigt die Greifvorrichtung 1, wie sie an einem Aktuator 60 befestigt ist, der wiederrum am Ende eines Roboterarms 70 angebracht ist. Der
Roboterarm 70 ist durch die gestrichelten Linien nur angedeutet und kann beispielsweise Teil eines Gelenkroboters sein. Der Aktuator 60 hat ein Gehäuse 61, in dem sich ein Motor 62 befindet, um die
Relativbewegung der beiden Klemmbacken in der in Figur 2 durch den Doppelpfeil angedeuteten Richtung zu ermöglichen. Mit Bezug 63 ist ein Motorsteuerkasten des Motors 62 bezeichnet.
Bezugszeichenliste:
1 Greifvorrichtung
2 freier Raum
10, 20 Klemmbacken
13, 23 Bolzen
14, 24 Paar von Funktionsflächen
15, 25 zweites Paar von Funktionsflächen
16 Aufnahme für Zapfen
26 Zapfen
17, 27 Federn
18, 28 Hohlraum
19 Schrauben
30, 40 Sicherungselemente
3i, 4i Anschlag
60 Aktuator
61 Gehäuse
62 Motor
63 Motorsteuerkasten
70 Roboterarm

Claims

Ansprüche 1 - 13
1. Greifvorrichtung (1), insbesondere als Effektor für einen
Industrieroboter, welche Greifvorrichtung umfasst:
mindestens zwei Klemmbacken (10, 20), die relativ zueinander beweglich eingerichtet sind, um ein Werkstück zu greifen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Klemmbacken (10, 20) ein Sicherungselement (30, 40) aufweist, das an der Klemmbacke beweglich gelagert ist und zwischen einer Sicherungsstellung und einer
Freigabestellung bewegbar ist und das in der Sicherungsstellung den Raum (2) zwischen den beiden Klemmbacken (10, 20) zumindest teilweise belegt, um ein unbeabsichtigtes Einführen von Gegenständen bzw. Körperteilen in den belegten Raum zu verhindern.
2. Greifvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (30, 40) mittels eines Federelements (17, 27) in die Sicherungsstellung vorgespannt ist.
3. Greifvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Klemmbacke (10) einen Zapfen (26) aufweist und zumindest eine andere Klemmbacke (20) eine entsprechende Aufnahme (16) für den Zapfen (26), in der der Zapfen (26) bei der Relativbewegung der beiden Klemmbacken (10, 20) geführt ist.
4. Greifvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (10, 20) zumindest zwei zugehörige Paare von Funktionsflächen (14, 24; 15, 25) aufweisen, um das funktionsgerechte Greifen von zumindest zwei unterschiedlich geformten Werkstücken zu erlauben.
5. Greifvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (30, 40) derart eingerichtet ist, dass es durch das Einführen eines zu greifenden Werkstücks in einer vorgegebenen Richtung zwischen die beiden Klemmbacken (10, 20) aus der Sicherungsstellung bewegbar ist.
6. Greifvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (30, 40) an der Klemmbacke (10, 20) um eine Schwenkachse schwenkbar eingerichtet ist, und die Schenkachse senkrecht zur relativen
Bewegungsrichtung der Klemmbacken angeordnet ist.
7. Greifvorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (30, 40) derart eingerichtet ist, dass es durch das Einführen eines zu greifenden Werkstücks zwischen die beiden Klemmbacken (10, 20) aus der
Sicherungsstellung bewegbar ist und zwar nur dann, wenn die
Einführrichtung des Werkstücks senkrecht zur Schwenkachse und senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung der Klemmbacken (10, 20) ist.
8. Greifvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die das Sicherungselement (30, 40) aufweisende Klemmbacke (10, 20) einen Hohlraum (18, 28) zur
Aufnahme des Sicherungselements (30, 40) aufweist, in der das
Sicherungselement (30, 40) in der Freigabestellung zumindest teilweise aufgenommen ist.
9. Greifvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (30, 40) mittels eines Bolzens (13, 23) an der Klemmbacke (10, 20) um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei die Schenkachse senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung der Klemmbacken (10, 20) angeordnet ist, und wobei das Sicherungselement (30, 40) mittels einer Feder (17, 27) in die Sicherungsstellung vorgespannt ist und aus dieser
Sicherungsstellung heraus in die Freigabestellung verschwenkt werden kann und wobei das Sicherungselement (30, 40) derart eingerichtet ist, dass es durch das Einführen eines zu greifenden Gegenstands zwischen die beiden Klemmbacken (10, 20) aus der Sicherungsstellung bewegbar ist und zwar nur dann, wenn die Einführrichtung des Werkstücks senkrecht zur Schwenkachse und senkrecht zur relativen
Bewegungsrichtung der Klemmbacken ist.
10. Greifvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung (1) genau zwei Klemmbacken (10, 20) umfasst, wobei vorzugsweise jede Klemmbacke ein Sicherungselement (30, 40) aufweist.
11. Greifvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (30, 40) mit Schneid- oder Presswerkzeugen versehen sind, um ein Werkstück zu schneiden oder zu pressen.
12. Greifvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewegung der Klemmbacken (10, 20) ein Aktuator (60) vorgesehen ist, insbesondere ein elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betriebener Aktuator (60).
13. Robotersystem, umfassend einen Roboterarm (70), dadurch gekennzeichnet, dass der Roboterarm (70) mit einer Greifvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche versehen ist, sowie zumindest einen Aktuator (60) umfasst, um die Greifvorrichtung (1) zu betätigen.
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