WO2019091803A1 - Greifeinrichtung und roboterarm mit einer solchen greifeinrichtung - Google Patents

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WO2019091803A1
WO2019091803A1 PCT/EP2018/079422 EP2018079422W WO2019091803A1 WO 2019091803 A1 WO2019091803 A1 WO 2019091803A1 EP 2018079422 W EP2018079422 W EP 2018079422W WO 2019091803 A1 WO2019091803 A1 WO 2019091803A1
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WO
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arm
positioning
joints
joint
gripping device
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PCT/EP2018/079422
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sven Brudniok
Martin Riedel
Original Assignee
Kuka Deutschland Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0052—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors
    • B25J15/0061—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors mounted on a modular gripping structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/10—Gripping heads and other end effectors having finger members with three or more finger members

Definitions

  • the invention relates to a gripping device, comprising a base member, a bearing on the base member first positioning nierarm, a base member mounted on the second positioning arm and a base member mounted on the third positioning arm.
  • the invention also relates to an associated robotic arm having such a gripping device.
  • the CN 206123626 U describes a mobile multi-axis crane boom, at its free end a gripping device is mounted.
  • the gripping device includes four voltages Greifanord- which each have a holding fork and a suction cup on ⁇ .
  • Each gripping arrangement is adjustable by means of a respective Kine ⁇ matik Weg relative to a base plate.
  • Each kinematics structure comprises a spindle drive for adjusting the gripping arrangements relative to the base plate and relative to one another.
  • the object of the invention is to provide a flexible Greifein ⁇ direction, which can handle a variety of differently designed objects differently, but still has the lowest possible number of joints.
  • Another object of the invention is to provide a robot arm equipped with such a gripping device.
  • the object of the invention is achieved by a Greifein ⁇ direction, comprising:
  • a first positioning arm mounted on the base member and having a plurality of first arm members connected by first arm hinges; ke are mutually adjustably connected, comprising at least two joints, of which at least one joint is formed as a hinge,
  • a second positioning arm mounted on the base member having a plurality of second arm members that are connected by second joints Armge ⁇ adjustable against each other, which comprise at least three joints, two of which gels ⁇ ke are constructed as swivel joints, at least, and
  • the first positioning and the second positioning arm, and the third positioning arm are mechanically configured so that the at least one pivot joint of the first positi ⁇ onierarms that in all joint positions of the at least two first swivel joints of the second Posi ⁇ tionierarms and the at least one swivel joint of the third positioning arm Arm- joints, the second arm joints and the third arm joints are arranged with their axes of rotation always at angles of less than 25 degrees from a mutual parallel orientation deviating, aligned with each other.
  • the at least one rotary joint of the first positioning arm, the at least two Drehge ⁇ joints of the second positioning and the at least one hinge of the third positioning in all Gelenkstel ⁇ lungs of the first arm joints, the second arm joints and the third arm joints with their axes of rotation According to the invention always deviating in angles of less than 10 degrees from a mutual parallel alignment, in particular at least ⁇ arranged substantially parallel or exactly parallel to each other.
  • the base member forms a support to which both the first positioning arm, the second positioning arm and the third positioning arm are mounted. By means of the base member are accordingly the locations at which the three positioning arms are mounted with their proximal base ends fixed.
  • the base member may be formed by a rigid plate ⁇ who, in particular, an at least largely gleichblei ⁇ bende plate thickness and which extends at least beauge ⁇ starting in a main plane in terms of area (main extension plane).
  • the first positioning arm comprises at least two movable arm members, each two adjacent in a kinematic chain of the first arm members each positioning arm of an arm joint of the first positioning arm against one another are adjustable connected to means of ⁇ .
  • Each of these arm joints can have a motor, in particular an electric motor, a gearbox and / or a drive, in particular an electric drive, which can automatically move, ie adjust, the respectively assigned wrist joint in order to move, ie adjust, the relative position and / or position of its adjacent arm members to be able to.
  • An automatic activation of the motor or of the drive can take place by means of a control device, in particular an electrical control device, such as a robot controller.
  • the first positioning arm may include exactly two movable arm members and exactly two wrists aufwei ⁇ sen.
  • the first positioning arm for example, have exactly three movable arm members and exactly three arm joints.
  • the second positioning arm has at least three movable arm members, wherein each two in a kinematic chain of the second positioning arm adjacent arm members by means of an arm joint of the second positioning are mutually adjustable connected.
  • Each of these arm joints may comprise a motor, in particular electric motor, a gear and / or a drive, in particular have electrical ⁇ 's drive, which automatically controlled the JE move wells associated wrist can adjust means to adjust the relative position and / or orientation of its neighboring To move arm members ie to be able to adjust.
  • An automatic control of the motor or the drive can be effected by means of a control device, in particular an electrical control device, such as a robot controller.
  • a control device in particular an electrical control device, such as a robot controller.
  • the second positioning arm for example, exactly three movable arm members and exactly three arm joints aufwei ⁇ sen.
  • the second positioning arm for example, have exactly four movable arm members and exactly four arm joints.
  • the third positioning arm comprises at least two movable arm members, each two adjacent in a kinematic chain of the first arm members of a positioning arm of the third arm joint positioning arm are mutually adjustably connected to ⁇ means of in each case.
  • Each of these arm joints may comprise a motor, in particular electric motor, a gear and / or a drive, in particular have electrical ⁇ 's drive, which is driven automatically move the respective assigned wrist can adjust ie to move the relative position and / or orientation of its neighboring arm members ie to be able to adjust.
  • An automatic activation of the motor or of the drive can take place by means of a control device, in particular an electrical control device, such as a robot controller.
  • the third positioning example exactly two movable arm members and exactly two wrists aufwei ⁇ sen, one of which is formed of only one as a pivot and the other as a sliding joint, either or both Armge ⁇ joints as each are formed a pivot joint.
  • the third positioning arm can have exactly three movable arm members and exactly three arm joints.
  • one or two arm joints may each be designed as a rotary joint and the third arm joint as a sliding joint, or all three arm joints may be designed as one respective rotary joint. It can be formed on the third positioning but also only a rotary joint and then two sliding joints.
  • the arm members of both the first positioning arm, the two ⁇ th positioning arm and the third positioning arm are to be formed respectively formed a holding and positioning structure to that ren the respective distal end members relative to the base member of the gripping device in the room to positioning.
  • the arm members are used in particular not as eigentli ⁇ che jaws between which the gripping objects are gripped and held.
  • Greifobjek serve from the arm members of both the first positioning, the second positioning and the third positioning separate locking elements, which are each attached to the arm end members, that is attached to the respective distal end members of the positioning.
  • the separate fixation elements are accordingly only positioned in the room, without the arm joints and the arm members come into con ⁇ tact contact with the gripping object or without the arm members and / or the arm joints themselves grab the gripping object , ie gripping grip.
  • the first positioning arm may comprise a plurality of first arm members, which are connected by first arm joints adjustable against each other, comprising at least two joints, of which at least two joints are formed as hinges.
  • first arm members of the first positioning two pieces each can form a pivot lever, and these two pivot levers are mechanically configured so that the two pivot levers always move in a direction of the main extension plane of the base member parallel pivot ⁇ plane.
  • the first positioning arm may have a plurality of first arm members, which are connected to each other adjustable by first arm joints, comprising at least two joints, of which at least one joint as a hinge and at least one joint are designed as a sliding joint.
  • the one pivot joint in the kinematic chain of the first positioning arm can be located downstream of the one sliding joint.
  • the first sliding joint may be preceded by the one sliding joint the egg ne pivot joint in the kinematic chain of the first positioning arm.
  • the kinema ⁇ diagram chain is in this case formed by all arm joints of the first Po ⁇ sitionierarms and preferably viewed from ⁇ continuously from a proximal end of the first positioning arm which is fixed to the base member of the gripping device towards a distal end of the first positioning arm, wel ⁇ Has the arm end member.
  • each can form a pivot lever, and these two pivot levers are mechanically configured so that the two pivot levers always move in a direction of the main extension plane of the base member parallel pivot ⁇ plane.
  • the other joint may be formed as a rotary joint or a sliding joint.
  • the one swivel joint in the kinematic chain of the third positioning arm can be located downstream of the one sliding joint.
  • the a rotary joint in the kinematic chain of the third positioning be preceded by a sliding joint.
  • the kinematic chain is formed here by all arm joints of drit ⁇ th positioning arm and, preferably betrach- tet starting from a proximal end of the third positio ⁇ nierarms which is Festge to the base member of the gripping device ⁇ lies down to a distal end of the third positioning arm, which has the arm end member.
  • the first positioning and the second positioning arm and / or the third positioning a can, at least substantially in all joint positions vertically or exactly perpendicular to the main plane of the base member along ⁇ extending Armendglied.
  • the first positioning, the second positioning and / or the third positioning can be mounted by means of an additional basic thrust joint to the base linearly adjustable in the main plane of extension of the base member or at least substantially perpendicular or exactly perpendicular to the Haupterstre ⁇ ckungsebene of the base member.
  • any sliding joint can form a so-called lineara ⁇ chse the respective positioning arm.
  • Each Schubge ⁇ steering or each linear axis can be driven by a motor.
  • the first positioning, the second positioning and / or the third positioning can, in particular at the free end of his Armendglieds, have at least one fixing ⁇ , which is designed to have optionally one of at least two possible gripping conditions.
  • Each fixing element may in particular also be designed in several parts and / or multi-limbed or multi-jointed.
  • the at least two gripper states are on the one hand a release position or open position of the fixing member in which a gripped object from the fixing member dissolves or ge ⁇ can be dissolved and on the other hand, a fixing position or closed position of the fixing element, in that detects a gripped object from the fixing member and retained, insbesonde ⁇ re is clamped so that it is held firmly ⁇ from the fixing member.
  • the at least one fixing element by means of a passively movable pivot joint with the first positioning arm, the second positioning arm and / or the third positioning, in particular the free end of its Armendglieds verbun be the ⁇ .
  • the passively movable pivot joint is so far formed without drive, ie the passive movable pivot joint is not driven by a motor adjustable. Rather, the passively movable pivot joint is only adjusted when an external force acts on a link connected to the passively movable pivot joint member, whereby the member is pushed away or pulled away by the force and the pivot joint is adjusted in its angular position.
  • the respective passively movable pivot joint can be self-centering.
  • the respective passive movable pivot can to practicelie- constricting, ie antagonistic pretensioned spring pairs aufwei ⁇ sen, which hold the pivot joint in a central position when no external forces act on the pivot joint.
  • the springs may be, for example, mechanically acting springs, such as leaf springs, coil springs or spring coil.
  • the springs may be magnetically acting springs, such as permanent magnet pairs, in which like poles face each other.
  • per- Manentmagnetschreibe can also be used electromagnets.
  • the at least one fixing element can be connected by means of an actively controllable movable pivot joint with the first positioning arm, the second positioning arm and / or the third positioning, in particular the free end of its Ar ⁇ mendglieds.
  • the actively movably controllable swivel joint is in this connection connected to a motor, a gearbox and / or a drive, such that a rotation of the motor, i.e. a rotation of the motor. a rotation of the motor shaft causes a correspondingly coupled rotational movement of the actively movable pivotable joint.
  • the rotary joint can be forcibly adjusted by the motor or the drive.
  • the motor or the drive can be controlled automatically, in particular by a robot controller.
  • the at least one fixing member may have at least two ge ⁇ against each other adjustable clamping jaws which are positioned for releasing a clamping object in a first gripper state in which the jaws are disassembled drive and, in a second gripper state in which the jaws are fed in successive can be positioned for clamping a clamping object.
  • the at least two clamping jaws can be mounted so as to be adjustable relative to one another on the at least one fixing element by means of a transmission which is self-locking in the opening direction of the clamping jaws.
  • the first positioning, the second positioning and / or the third positioning can, in particular at the free end of his Armendglieds at least a first fixing have, which has at least two mutually adjustable clamping jaws, which are designed and arranged to clamp a clamping plane that runs in all joint positions of the gripping device at least substantially perpendicular o- exactly perpendicular to the main extension plane of the base ⁇ member and at least a second fixing element, at least has two mutually adjustable clamping jaws, which are designed and arranged to clamp a clamping plane which extends in all joint positions of the gripping device at least substantially parallel or exactly parallel to the main extension plane of the base member.
  • Each fixing element may have other types of gripping mechanisms in addition to clamping jaws or alternatively to jaws.
  • each fixing element can have, for example, suction devices which are formed
  • the object of the invention is also achieved by ei ⁇ nen robot arm, comprising a plurality of robot members which are connected to each other adjustable by controllable robot joints of the robot arm, wherein one of the robot members forms a flange member on which a gripping device, as described according to the invention, stored by the Grei ⁇ fine direction is fixed with its base member to the flange member of the robot arm.
  • the robotic arm can in particular be used in the context of an automobile production in the field of bodywork production and / or body assembly, such as the bodywork. welding to be used.
  • the Ro ⁇ boterarm, the gripping means having as described in the present invention are used for example as a press Enver Ketter or serve as a flexible clamping device for car body parts to the car body welding.
  • the gripping device is in particular designed to take body parts ⁇ and hold.
  • the robot arm may be part of a robot which, in addition to the robot arm, comprises a control device which is provided for controlling a movement of the robot arm, in particular an electronic control device.
  • the robot arm may comprise motors, in particular electric motors, which, at least indirectly actuated by the electronic control device, enable an automatic movement of the robot arm, in particular according to a robot program.
  • the robot arm is not automatically, but manually movable.
  • This can, for example, one associated with the electronic control device robotic handheld unit, which so far is a manual Eingabevorrich- tung, be provided with is able to make entries a person, due to which the electronic control ⁇ device moves the manual entries according to the robot arm.
  • the flange member of the robotic arm is generally formed by the distal end member of the kinematic chain of the robotic arm.
  • a coupling device may in particular be rigidly connected to the mounting flange.
  • the coupling device can be screwed on the one hand to the mounting flange and on the other hand carry the gripping device.
  • the fixing elements which to this extent form fixing mechanisms, can be moved largely freely into their working space.
  • This allows the three gripping points to be so to the base plate, i.
  • the goal here is to build a flexible gripper that can be adapted to very different gripping objects.
  • the components to be gripped can have a primarily planar design.
  • the three positioning arms can be mounted on the base plate, the contour of the gripping objects by a displacement on the same plane, i. the robot adjustment plane or the main extension plane of the basic element.
  • each positioning arm which bridges the distance of the base member to the gripping object, there is a gripper kinematics, i. a fixing element, which preferably fixates with passive joints on the gripping object. Accordingly, an adjustment of the gripping points to the size of the gripping object to be picked up can take place.
  • the three gripping points on the gripping object together span one plane.
  • a level adaptation of the gripping device to the size of the gripping object is made possible by the fact that the Positioning arms are guided with a kinematics similar to a Scara- robot.
  • About the size of the base plate can be adjusted, which Any artwork and which Maximalabmes ⁇ solutions the gripping object in relation to the segment lengths, that is lengths of the member may include positioning arms.
  • the base plate can be shaped for elongated gripping objects, as they often occur in the carcass manufacturing industry.
  • Two positioning arms are mounted with a smaller distance zuei ⁇ Nander, whereby the working spaces of both positioning arms can overlap.
  • the third positioning is attached to the other two positioning significantly offset and can thus approach, for example, a slightly forth ⁇ projecting gripping point.
  • the three gripping points of the three positioning arms on the gripping object together form a plane.
  • a linear guide may address these parallel to the plane of ⁇ which extends between the gripping points of the component to be gripped.
  • the rigid segment or member in the three positioning arms can rotate about an axis parallel to the axes of rotation.
  • the last segment or link need not be aligned parallel to the pivot that is above it, but may be oriented in any direction.
  • the gripping object may consist of one or more bent in the form of sheets.
  • the alignment of the sheet metal segments which are to be used as a gripping points can be ⁇ Lich very different.
  • the fixing elements may have kinematics and be connected to the positioning arms such that the gripping surfaces of the fixing elements adapt to the alignment of the gripping points of the gripping object. This can be passive or active. There are various possibilities.
  • the fixing elements can be constructed, for example, so that they can passively perform an adjustment by a small angle and can actively carry out an adjustment by a larger angular range.
  • the fixing elements may for example be constructed so that there are several aligned in different directions Fixie ⁇ relements on the circumference of the Armendgliedes of the respective positioning that allow passive adaptation to the gripping object in a small angular range. With the help of the swivel joint located above the right to Greifob ⁇ ject fixing can be rotated into position.
  • the three positioning arms that are found on the base plate be ⁇ can be moved to the desired te gripping position and then locked for example, without load.
  • the robots When locked, the robots must take high payloads. Therefore, the positioning need in their joints only a low drive torque and can be so fixed ⁇ who that they can pick up the static moment without damage.
  • the last segment in the drive train can be a system element that is not restorable and thus does not transmit the large holding torques to the part of the drive train that is in front of it, in the direction of the engine.
  • a worm gear can be provided which has the required properties. Due to the low slope of the Worm shaft is not reversible. After the worm gear has been ge ⁇ introduced with a drive torque in position, this torque is set to zero. The torque is transmitted to the worm gear via the component moved in the flexible handle by means of the robot arm. Since this worm gear is not schtreibbar, the output torque is given ⁇ as a holding force in the robot housing ⁇ .
  • FIG. 1-3 show schematic representations of an exemplary first group of mechanical configurations of the positioning arms of a gripping device
  • FIGS. 4-6 are schematic representations of an exemplary second set of mechanical configurations of the positioning arms of a gripper device
  • Fig. 7-9 are schematic representations of an exemplary third group of mechanical configurations of the positioning of a gripping device
  • Fig. 10 is a perspective view of a concrete
  • Embodiment of a gripping device 11 and 12 are each a plan view of a Greifein ⁇ direction with an additional rotary joint or an additional sliding joint
  • Fig. 13 is a perspective view of a robot arm carrying a gripping device according to the invention
  • FIG. 14 shows the gripping device according to FIG. 13 with the respective joints whose rotational and translational degrees of freedom are indicated by means of arrows,
  • Fig. 15 is a perspective view of a fixing member beispielhaf ⁇ th with two clamping jaws
  • Fig. 16 is a schematic illustration of an exemplary
  • Fig. 1 shows a first exemplary embodiment of a gripping device 1, comprising a base member 2, a base member 2 mounted on the first positioning 13.1, which has a plurality of first arm members 14 which are connected by first Armge ⁇ joints 15 against each adjustable, the two joints 15.1 , 15.2, of which one joint 15.2 is formed as a hinge and the other joint
  • a second positioning arm 13.2 mounted on the base member 2 has a plurality of second arm members 24, which are adjustably connected to one another by second arm joints 25, which comprise three joints 25.1, 25.2, 25.3, of which at least two joints 25.1,
  • a third positioning arm 13.3 mounted on the base member 2 has a plurality of third arm members 34, which are adjustably connected to one another by third arm joints 35, the two joints 35.1, 35.2 include, of which at least one hinge as a hinge (35.1, 35.2) is formed, wherein the first positio ⁇ nierarm 13.1, the second positioning arm 13.2 and the third positioning arm 13.3 are configured mechanically in such a way that the one rotary joint (15.2) of the first positioning arm
  • the at least two hinges (25.1, 25.2) of the two ⁇ th Positionierarms 13.2 and the at least one hinge (35.1) of the third positioning 13.3 in all Gelenkstel ⁇ lungs of the first arm joints 15, the second arm joints 25 and the third arm joints 35 in the case This embodiment ⁇ example are always arranged aligned parallel to each other.
  • the third joint 25.3 of the second positioning arm 13.2 is also designed as a rotary joint.
  • both the first joint 35.1 and the second joint 35.2 of the third positioning arm 13.3 are each designed as a rotary joint.
  • Fig. 2 shows a second exemplary embodiment of a gripping device 1, comprising a base member 2, a base member 2 mounted on the first positioning 13.1, which has a plurality of first arm members 14 which are connected by first Armge ⁇ joints 15 against each adjustable, the two joints 15.1 , 15.2, of which one joint 15.2 is formed as a pivot joint and the other joint 15.1 is designed as a sliding joint.
  • a mounted on the base member 2, second positioning arm 13.2 has a plurality of second arm members 24 which are adjustably connected by second arm joints 25 against ⁇ each other, the four joints 25.1,
  • a on the base member 2 ge ⁇ superimposed third positioning arm 13.3 has a plurality of third arm members 34 which are adjustably connected by a third arm joints 35 gegenei ⁇ Nander, the two joints 35.1, 35.2 cover is formed of which at least one joint as pivot joints (35.1, 35.2), wherein the first positio ⁇ nierarm 13.1, the second positioning arm 13.2 and the third positioning arm 13.3 are configured mechanically in such a way that the at least one pivot (15.2) of the first Posi ⁇ tionierarms 13.1, the three hinges (25.1, 25.2, 25.4) of the second positioning 13.2 and the two hinges (35.1, 35.2) of the third positioning 13.3 in all Ge ⁇ steering positions of the first arm joints 15, the second Armge- joints 25 and the third arm joints 35 in the case of this exemplary embodiment ⁇ are
  • Fig. 3 shows a third exemplary embodiment of a gripping device 1, comprising a base member 2, a base member 2 mounted on the first positioning 13.1, which has a plurality of first arm members 14 which are connected by first Armge ⁇ joints 15 against each other adjustably, the two joints 15.1 , 15.2, of which one joint 15.2 is formed as a pivot joint and the other joint 15.1 is designed as a sliding joint.
  • a mounted on the base member 2 second positioning arm 13.2 has a plurality of second arm members 24 which are connected by second arm joints 25 against ⁇ each other adjustable, comprising four joints 25.1, 25.2, 25.3, 25.4, of which three joints 25.1, 25.2, 25.3 as hinges are formed and the fourth joint is designed as a sliding joint.
  • a mounted on the base member 2 ⁇ third positioning arm 13.3 has a plurality of third arm members 34 which are adjustably connected by a third arm joints 35 ge ⁇ against each other, comprising at least two joints 35.1, 35.2, of which two joints as Swivel joints (35.1, 35.2) are formed and the third Ge ⁇ steering 35.3 as a sliding joint (35.3) is formed, wherein the first positioning 13.1, the second positioning
  • the third joint 25.3 of the third positioning arm 13.3 is designed as a sliding joint.
  • both the first joint 35.1 and the second joint 35.2 of the third positioning arm 13.3 are each designed as a pivot joint.
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment, in which both the second positioning arm 13. 2 and the third positioning arm 13. 3 are designed analogously to the first embodiment according to FIG. 1.
  • the first positioning arm 13.1 according to FIG. 4 differs from the first positioning arm 13.1 according to FIG. 1 in that on the one hand the first sliding joint (15.1) is replaced by a rotary joint (15.1) and on the other hand the first positioning arm 13.1 surrounds a third joint 15.3 is supplemented at the distal end, which is designed as a sliding joint.
  • FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment, in which both the second positioning 13.2 and the third positioning 13.3 analogous to the second embodiment ⁇ form of FIG. 2 is formed.
  • the first positioning arm 13.1 according to FIG. 5 differs from the first positioning arm 13.1 according to FIG. on the other hand, the first sliding joint (15.1) is replaced by a rotary joint (15.1) and on the other hand, the first positioning 13.1 is supplemented by a third joint 15.3 at the distal end, which is designed as a sliding joint.
  • 6 shows a sixth exemplary embodiment, in which both the second positioning 13.2 and the third positioning 13.3 analogous to the third embodiment ⁇ form of FIG. 3 is formed.
  • the first positioning arm 13.1 according to FIG. 6 differs from the first positioning arm 13.1 according to FIG.
  • FIG. 7 shows a seventh exemplary embodiment in which both the second positioning arm 13. 2 and also the third positioning arm 13. 3 are designed analogously to the first embodiment according to FIG. 1.
  • the first positioning arm 13.1 according to FIG. 7 differs from the first positioning arm 13.1 according to FIG. 1 in that the first positioning arm 13.1 is supplemented by a third joint 15.3 at the distal end, which is designed as a sliding joint.
  • FIG. 8 shows an eighth exemplary embodiment, in which both the second positioning 13.2 and the third positioning 13.3 analogous to the second embodiment ⁇ form shown in FIG. 2 is formed.
  • the first positioning arm 13.1 according to FIG. 8 differs from the first positioning arm 13.1 according to FIG. 2 in that the first positioning arm 13.1 is supplemented by a third joint 15.3 at the distal end, which is designed as a sliding joint.
  • 9 shows a ninth exemplary embodiment, in which both the second positioning 13.2 and the third positioning 13.3 analogous to the third embodiment ⁇ form of FIG. 3 is formed.
  • the first positioning arm 13.1 according to FIG. 9 differs from the first positioning arm 13.1 according to FIG. 3 in that the first positioning arm 13.1 is supplemented by a third joint 15.3 at the distal end, which is designed as a sliding joint.
  • said two pivot levers are configured mechanically in such a way that the two pivot levers always move in a parallel duri ⁇ fenden to the main plane HE of the base member 2 pivot plane SE.
  • the first positioning arm 13. 1, the second positioning arm 13. 2 and the third positioning arm 13. 3 each have an arm end member 6. 1, 6. 2 extending in all joint positions at least substantially perpendicular or exactly perpendicular to the main extension plane HE of the base member 2 , 6.3.
  • the embodiment according to FIG. 12 differs in that the second positioning arm 13. 2 by means of an additional basic sliding joint 7.2 on the base member. 2 is linearly adjustable in the main plane of extension HE of the base member 2 movably mounted.
  • Fig. 15 shows in particular also in conjunction with Figs. 13 and 14 by way of example as the first positioning arm 13.1, the second positioning 13.2 and the third positioning 13.3, in particular at the free end of its respective Armendglieds 6.1, 6.2, 6.3 has at least one Fixie ⁇ relement 8, which is designed to have optionally one of at least two possible gripper states.
  • the fixing element 8 can be connected by means of a passively movable pivot joint 8a to the first positioning arm 13.1, the second positioning arm 13.2 or the third positioning arm 13.3, in particular to the free end of its arm end member 6.1, 6.2, 6.3.
  • the fixing member 8 may alternatively be connected by means of an actively be ⁇ movably drivable pivot 8b with the first positio ⁇ nierarm 13.1, the second positioning arm 13.2 and / or the third positioning 13.3, in particular with the free end of its Armendglieds 6.1, 6.2, 6.3.
  • the first Posi ⁇ tionierarm 13.1, the second positioning arm 13.2 and / or the third positioning 13.3, in particular at the free end his Armendglieds 6.1, 6.2, 6.3 have at least a first Fi ⁇ xierelement 8.1, which has at least two mutually adjustable jaws 9.1, 9.2, which are designed and arranged to clamp a clamping plane KE1, in all joint positions of the gripping device 1 at least substantially perpendicular or accurate perpendicular ckungsebene to Haupterstre- HE (Fig.
  • the base member 2 may have at least 8.2, a second fixing member min ⁇ least two mutually adjustable clamping jaws 9.1, 9.2, which are designed and arranged in a Klemmebe ⁇ ne KE2 to span that in all joint positions of the gripping device 1 at least substantially parallel or exactly parallel to the main plane of extension HE (FIG. 10) of the base ⁇ member 2 extends.
  • FIG. 13 shows by way of example a robot arm 11, aufwei ⁇ send a plurality of robot members which are connected to each other adjustable by controllable robot joints of the robot arm 11, wherein one of the robot members forms a flange member 12 on which a gripping device 1, as described according to the invention stored, in that the gripper device 1 is fastened with its base member 2 to the flange member 12 of the robot arm 11.
  • the first positioning arm 13.1, the second Po ⁇ sitionierarm 13.2 and the third positioning arm 13.3 are formed thereby and arranged to engage the clamping object 10th
  • the first positioning 13.1 to a subsequent ⁇ des to the base member 2 first wrist 15.1 in the form of sliding joint and a second arm joint 15.2 in the form of a rotary joint.
  • the first positioning arm 13.1 as such has no further joints. Only a passive or active pivot joint 8a, 8b is provided, which, however, is assigned to the fixing element 8.
  • the second position tionierarm 13.2 comprises subsequent to the base member 2 first wrist 25.1 in the form of a rotary joint, a UNMIT ⁇ telbar following second wrist 25.2 in the form of a thrust ⁇ joint and a kinematic in the chain then the following third wrist 25.3 in the form of a pivot joint on.
  • the second positioning 13.2 as such has no further joints. It is single ⁇ Lich also a passive or active pivot joint 8a, 8b provided, which is associated with the fixing element 8.
  • the third positioning 13.3 has a first arm joint 35.1 in the form of a Drehge ⁇ lenks subsequent to the base member 2, an immediately following second arm 35.2 in the form of a rotary joint, then in the kinematic chain following third arm joint 35.3 in the form of a sliding joint and in the kinematic chain also following fourth arm joint 35.4 in the form of another rotary joint.
  • the third positioning 13.3 as such has no further joints. It is le ⁇ diglich also a passive or active pivot joint 8a, 8b provided, which, however, is associated with the fixing element 8.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Greifeinrichtung (1), bei der ein erster Positionierarm (13.1), ein zweiter Positionierarm (13.2) und ein dritter Positionierarm (13.3) mechanisch der- art konfiguriert sind, dass wenigstens ein Drehgelenk (15.2) des ersten Positionierarms (13.1), wenigstens zwei Drehgelenke (25.2, 25.3) des zweiten Positionierarms (13.2) und wenigstens ein Drehgelenk (35.2) des dritten Positionierarms (13.3) in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke (15), der zweiten Armgelenke (25) und der dritten Armgelenke (35) stets parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind. Die Erfindung betrifft außerdem einen zugehörigen Roboterarm (11) mit einer solchen Greifeinrichtung (1).

Description

Greifeinrichtung und Roboterarm mit einer solchen Greifeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Greifeinrichtung, aufweisend ein Grundglied, einen am Grundglied gelagerten ersten Positio- nierarm, einen am Grundglied gelagerten zweiten Positionierarm und einen am Grundglied gelagerten dritten Positionierarm. Die Erfindung betrifft außerdem einen zugehörigen Roboterarm mit einer solchen Greifeinrichtung .
Die CN 206123626 U beschreibt einen fahrbaren mehrachsigen Kranausleger, an dessen freiem Ende eine Greifeinrichtung gelagert ist. Die Greifeinrichtung umfasst vier Greifanord- nungen, die jeweils eine Haltegabel und einen Saugnapf auf¬ weisen. Jede Greifanordnung ist mittels jeweils einer Kine¬ matikstruktur relativ zu einer Grundplatte verstellbar. Jede Kinematikstruktur umfasst einen Spindeltrieb zum Verstellen der Greifanordnungen relativ zur Grundplatte und relativ zueinander .
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine flexible Greifein¬ richtung zu schaffen, die eine Vielfalt an verschieden ge- stalteten Objekten unterschiedlich greifen kann, aber dennoch eine möglichst geringe Anzahl an Gelenken aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Roboterarm zu schaffen, der mit einer solchen Greifeinrichtung ausgestattet ist. Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Greifein¬ richtung, aufweisend:
- ein Grundglied,
- einen am Grundglied gelagerten ersten Positionierarm, der mehrere erste Armglieder aufweist, die durch erste Armgelen- ke gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk als ein Drehgelenk ausgebildet ist,
- einen am Grundglied gelagerten zweiten Positionierarm, der mehrere zweite Armglieder aufweist, die durch zweite Armge¬ lenke gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens drei Gelenke umfassen, von denen wenigstens zwei Gelen¬ ke als Drehgelenke ausgebildet sind, und
- einen am Grundglied gelagerten dritten Positionierarm, der mehrere dritte Armglieder aufweist, die durch dritte Armge¬ lenke gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk als Drehgelenke ausgebildet ist, wobei
- der erste Positionierarm, der zweite Positionierarm und der dritte Positionierarm mechanisch derart konfiguriert sind, dass das wenigstens eine Drehgelenk des ersten Positi¬ onierarms, die wenigstens zwei Drehgelenke des zweiten Posi¬ tionierarms und das wenigstens eine Drehgelenk des dritten Positionierarms in allen Gelenkstellungen der ersten Armge- lenke, der zweiten Armgelenke und der dritten Armgelenke mit ihren Drehachsen stets in Winkeln von weniger als 25 Grad von einer gegenseitigen parallelen Ausrichtung abweichend, zueinander ausgerichtet angeordnet sind.
In bevorzugten Ausführungen sind das wenigstens eine Drehge- lenk des ersten Positionierarms, die wenigstens zwei Drehge¬ lenke des zweiten Positionierarms und das wenigstens eine Drehgelenk des dritten Positionierarms in allen Gelenkstel¬ lungen der ersten Armgelenke, der zweiten Armgelenke und der dritten Armgelenke mit ihren Drehachsen erfindungsgemäß stets in Winkeln von weniger als 10 Grad von einer gegenseitigen parallele Ausrichtung abweichend, insbesondere zumin¬ dest im Wesentlichen parallel oder genau parallel zueinander ausgerichtet angeordnet. Das Grundglied bildet einen Träger, an dem sowohl der erste Positionierarm, der zweite Positionierarm als auch der dritte Positionierarm angebracht sind. Mittels des Grundgliedes sind demgemäß die Stellen, an denen die drei Positionierarme mit ihren proximalen Basisenden angebracht sind, festgelegt. Das Grundglied kann von einer starren Platte gebildet wer¬ den, die insbesondere eine zumindest weitegehend gleichblei¬ bende Plattendicke aufweist und die sich zumindest weitge¬ hend in einer Hauptebene flächenmäßig erstreckt (Haupter- streckungsebene) .
Der erste Positionierarm weist mindestens zwei bewegliche Armglieder auf, wobei jeweils zwei in einer kinematischen Kette des ersten Positionierarms benachbarte Armglieder mit¬ tels jeweils eines Armgelenks des ersten Positionierarms ge- geneinander verstellbar verbunden sind. Jedes dieser Armgelenke kann einen Motor, insbesondere elektrischen Motor, ein Getriebe und/oder einen Antrieb, insbesondere elektrischen Antrieb aufweisen, der automatisch angesteuert das jeweils zugeordnete Armgelenk bewegen d.h. verstellen kann, um die relative Position und/oder Lage seiner benachbarten Armglieder bewegen d.h. verstellen zu können. Ein automatisches Ansteuern des Motors oder des Antriebs kann mittels einer Steuervorrichtung, insbesondere einer elektrischen Steuervorrichtung, wie beispielsweise einer Robotersteuerung er- folgen. Der erste Positionierarm kann beispielsweise genau zwei bewegliche Armglieder und genau zwei Armgelenke aufwei¬ sen. Alternativ kann der erste Positionierarm beispielsweise genau drei bewegliche Armglieder und genau drei Armgelenke aufweisen . Der zweite Positionierarm weist mindestens drei bewegliche Armglieder auf, wobei jeweils zwei in einer kinematischen Kette des zweiten Positionierarms benachbarte Armglieder mittels jeweils eines Armgelenks des zweiten Positionierarms gegeneinander verstellbar verbunden sind. Jedes dieser Armgelenke kann einen Motor, insbesondere elektrischen Motor, ein Getriebe und/oder einen Antrieb, insbesondere elektri¬ schen Antrieb aufweisen, der automatisch angesteuert das je- weils zugeordnete Armgelenk bewegen d.h. verstellen kann, um die relative Position und/oder Lage seiner benachbarten Armglieder bewegen d.h. verstellen zu können. Ein automatisches Ansteuern des Motors oder des Antriebs kann mittels einer Steuervorrichtung, insbesondere einer elektrischen Steuer- Vorrichtung, wie beispielsweise einer Robotersteuerung erfolgen. Der zweite Positionierarm kann beispielsweise genau drei bewegliche Armglieder und genau drei Armgelenke aufwei¬ sen. Alternativ kann der zweite Positionierarm beispielsweise genau vier bewegliche Armglieder und genau vier Armgelen- ke aufweisen.
Der dritte Positionierarm weist mindestens zwei bewegliche Armglieder auf, wobei jeweils zwei in einer kinematischen Kette des ersten Positionierarms benachbarte Armglieder mit¬ tels jeweils eines Armgelenks des dritten Positionierarms gegeneinander verstellbar verbunden sind. Jedes dieser Armgelenke kann einen Motor, insbesondere elektrischen Motor, ein Getriebe und/oder einen Antrieb, insbesondere elektri¬ schen Antrieb aufweisen, der automatisch angesteuert das jeweils zugeordnete Armgelenk bewegen d.h. verstellen kann, um die relative Position und/oder Lage seiner benachbarten Armglieder bewegen d.h. verstellen zu können. Ein automatisches Ansteuern des Motors oder des Antriebs kann mittels einer Steuervorrichtung, insbesondere einer elektrischen Steuervorrichtung, wie beispielsweise einer Robotersteuerung er- folgen. Der dritte Positionierarm kann beispielsweise genau zwei bewegliche Armglieder und genau zwei Armgelenke aufwei¬ sen, von denen entweder nur eines als ein Drehgelenk und das andere als ein Schubgelenk ausgebildet ist oder beide Armge¬ lenke als jeweils ein Drehgelenk ausgebildet sind. Alterna- tiv kann der dritte Positionierarm beispielsweise genau drei bewegliche Armglieder und genau drei Armgelenke aufweisen. Von den drei Armgelenken können beispielsweise ein oder zwei Armgelenke als jeweils ein Drehgelenk und das dritte Armge- lenk als ein Schubgelenk ausgebildet sein, oder es können alle drei Armgelenke als jeweils ein Drehgelenk ausgebildet sein. Es können am dritten Positionierarm aber auch nur ein Drehgelenk und dann jedoch zwei Schubgelenke ausgebildet sein . Somit können Drehgelenke und Schubgelenke je nach mechani¬ scher Konfiguration des ersten Positionierarms, des zweiten Positionierarms und des dritten Positionierarms in verschie¬ denen Variationen vorhanden sein, solange jedoch die wenigstens zwei Drehgelenke des ersten Positionierarms, die we- nigstens zwei Drehgelenke des zweiten Positionierarms und das wenigstens eine Drehgelenke des dritten Positionierarms in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke, der zweiten Armgelenke und der dritten Armgelenke stets parallel zuei¬ nander ausgerichtet angeordnet sind. Die parallele Ausrichtung der genannten Drehgelenke bezieht sich auf deren Drehachsen. Dabei ist die mechanische Konfiguration so gewählt dass keine der insgesamt fünf Drehachsen der fünf Drehgelenke genau aufeinander fallen und somit ein Fluchten der Drehachsen nicht stattfindet. Die Armglieder sowohl des ersten Positionierarms, des zwei¬ ten Positionierarms als auch des dritten Positionierarms sind jeweils ausgebildet eine Halte- und Positionierstruktur zu bilden, um die jeweiligen distalen Endglieder relativ zum Grundglied der Greifeinrichtung d.h. im Raum zu positionie- ren. Die Armglieder dienen insbesondere nicht als eigentli¬ che Klemmbacken zwischen denen die Greifobjekte gegriffen und gehalten werden. Zum Halten und Greifen von Greifobjek- ten dienen vielmehr von den Armgliedern sowohl des ersten Positionierarms, des zweiten Positionierarms als auch des dritten Positionierarms separate Fixierelemente, die jeweils an den Armendgliedern d.h. an den jeweiligen distalen End- gliedern der Positionierarme angebracht sind. Durch Verstel¬ len der Armgelenke und damit der Armglieder werden demgemäß die separaten Fixierelemente im Raum lediglich positioniert, ohne dass die Armgelenke und die Armglieder selbst in Kon¬ takt zum Greifobjekt kommen bzw. ohne dass die Armglieder und/oder die Armgelenke selbst das Greifobjekt greifen, d.h. klemmend greifen.
Der erste Positionierarm kann mehrere erste Armglieder aufweisen, die durch erste Armgelenke gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke umfassen, von denen wenigstens zwei Gelenke als Drehgelenke ausgebildet sind .
Von den ersten Armgliedern des ersten Positionierarms können zwei Stück jeweils einen Schwenkhebel bilden, und diese zwei Schwenkhebel mechanisch derart konfiguriert sein, dass die beiden Schwenkhebel sich stets in einer zur Haupterstre- ckungsebene des Grundglieds parallel verlaufenden Schwenk¬ ebene bewegen.
Generell wird unter einer mechanischen Konfiguration der konkrete konstruktive Aufbau der kinematischen Struktur, d.h. des jeweiligen Positionierarms verstanden und zwar insbesondere die konstruktive Gestalt der Armglieder und die Art, der konstruktive Aufbau und die Anordnung der Armgelen¬ ke bezüglich den Armgliedern. Es wird unter der mechanischen Konfiguration insbesondere nicht lediglich die momentanen d.h. veränderlichen Gelenkwinkelstellungen der Armgelenke des jeweiligen Positionierarms verstanden. Der erste Positionierarm kann mehrere erste Armglieder aufweisen, die durch erste Armgelenke gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk als ein Drehgelenk und wenigs- tens ein Gelenk als ein Schubgelenk ausgebildet sind.
In einer ersten Variante des ersten Positionierarms kann das eine Drehgelenk in der kinematischen Kette des ersten Positionierarms dem einen Schubgelenk nachgelagert sein. In ei¬ ner zweiten Variante des ersten Positionierarms kann das ei- ne Drehgelenk in der kinematischen Kette des ersten Positionierarms dem einen Schubgelenk vorgelagert sein. Die kinema¬ tische Kette wird dabei von allen Armgelenken des ersten Po¬ sitionierarms gebildet und zwar vorzugsweise betrachtet aus¬ gehend von einem proximalen Ende des ersten Positionierarms, das an dem Grundglied der Greifeinrichtung festgelegt ist hin zu einem distalen Ende des ersten Positionierarms, wel¬ ches das Armendglied aufweist.
Von den zweiten Armgliedern des zweiten Positionierarms können zwei Stück jeweils einen Schwenkhebel bilden, und diese zwei Schwenkhebel mechanisch derart konfiguriert sein, dass die beiden Schwenkhebel sich stets in einer zur Haupterstre- ckungsebene des Grundglieds parallel verlaufenden Schwenk¬ ebene bewegen.
Von den wenigstens zwei Gelenken des dritten Positionier- arms, bei denen das eine Gelenk als Drehgelenke ausgebildet ist, kann das andere Gelenk als ein Drehgelenk oder ein Schubgelenk ausgebildet sein.
In einer ersten Variante des dritten Positionierarms kann das eine Drehgelenk in der kinematischen Kette des dritten Positionierarms dem einen Schubgelenk nachgelagert sein. In einer zweiten Variante des dritten Positionierarms kann das eine Drehgelenk in der kinematischen Kette des dritten Positionierarms dem einen Schubgelenk vorgelagert sein. Die kinematische Kette wird dabei von allen Armgelenken des drit¬ ten Positionierarms gebildet und zwar vorzugsweise betrach- tet ausgehend von einem proximalen Ende des dritten Positio¬ nierarms, das an dem Grundglied der Greifeinrichtung festge¬ legt ist hin zu einem distalen Ende des dritten Positionierarms, welches das Armendglied aufweist.
Der erste Positionierarm, der zweite Positionierarm und/oder der dritte Positionierarm können ein sich in allen Gelenkstellungen zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Grundglieds längs¬ erstreckendes Armendglied aufweisen.
Der erste Positionierarm, der zweite Positionierarm und/oder der dritte Positionierarm können mittels eines zusätzlichen Grundschubgelenks an dem Grundglied linear verstellbar in der Haupterstreckungsebene des Grundglieds oder zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstre¬ ckungsebene des Grundglieds gelagert sein. Generell kann jegliches Schubgelenk eine sogenannte Lineara¬ chse des jeweiligen Positionierarms bilden. Jedes Schubge¬ lenk oder jede Linearachse kann motorisch angetrieben sein.
Der erste Positionierarm, der zweite Positionierarm und/oder der dritte Positionierarm können, insbesondere an dem freien Ende seines Armendglieds, wenigstens ein Fixierelement auf¬ weisen, das ausgebildet ist, wahlweise einen von mindestens zwei möglichen Greiferzuständen aufzuweisen. Jedes Fixierelement kann insbesondere auch mehrteilig und/oder mehr- gliedrig bzw. mehrgelenkig ausgebildet sein. Die wenigstens zwei Greiferzustände sind dabei einerseits eine Lösestellung oder Offenstellung des Fixierelements, in der ein Greifobjekt von dem Fixierelement sich löst oder ge¬ löst werden kann und andererseits eine Fixierstellung oder Schließstellung des Fixierelements, in der ein Greifobjekt von dem Fixierelement erfasst bzw. festgehalten, insbesonde¬ re festgeklemmt wird, so dass es von dem Fixierelement fest¬ gehalten wird.
Das wenigstens eine Fixierelement kann mittels eines passiv beweglichen Schwenkgelenks mit dem erste Positionierarm, dem zweiten Positionierarm und/oder dem dritten Positionierarm, insbesondere mit dem freien Ende seines Armendglieds verbun¬ den sein.
Das passiv bewegliche Schwenkgelenk ist insoweit antriebslos ausgebildet, d.h. das passiv bewegliche Schwenkgelenk ist nicht mittels eines Motors angetrieben verstellbar. Vielmehr wird das passiv bewegliche Schwenkgelenk nur dann verstellt, wenn eine externe Kraft auf ein mit dem passiv beweglichen Schwenkgelenk verbundenes Glied einwirkt, wodurch das Glied durch die Kraft weggedrückt oder weggezogen wird und sich das Schwenkgelenk in seiner Winkelstellung verstellt. Das jeweilige passiv bewegliche Schwenkgelenk kann sich selbst mittenzentrierend ausgebildet sein. Beispielsweise kann das jeweilige passiv bewegliche Schwenkgelenk dazu gegenüberlie- gende, d.h. antagonistisch vorgespannte Federpaare aufwei¬ sen, welche das Schwenkgelenk in einer mittleren Stellung halten, wenn keine äußeren Kräfte auf das Schwenkgelenk einwirken. Die Federn können beispielsweise mechanisch wirkende Federn, wie Blattfedern, Spiralfedern oder Federwendel sein. Alternativ können die Federn magnetisch wirkende Federn sein, wie beispielsweise Permanentmagnetpaare, bei denen gleichartige Pole aufeinander zu gerichtet sind. Statt Per- manentmagnetpaare können auch Elektromagnete zur Anwendung kommen .
Das wenigstens eine Fixierelement kann mittels eines aktiv beweglich ansteuerbaren Drehgelenks mit dem ersten Positio- nierarm, dem zweiten Positionierarm und/oder dem dritten Positionierarm, insbesondere mit dem freien Ende seines Ar¬ mendglieds verbunden sein.
Das aktiv beweglich ansteuerbare Drehgelenk ist insoweit mit einem Motor, einem Getriebe und/oder einem Antrieb verbun- den, derart, dass eine Drehung des Motors d.h. einer Drehung der Motorwelle eine entsprechend gekoppelte Drehbewegung des aktiv beweglich ansteuerbaren Drehgelenks bewirkt. Somit kann das Drehgelenk durch den Motor oder den Antrieb zwangsverstellt werden. Der Motor oder der Antrieb kann insbeson- dere automatisch angesteuert sein, insbesondere durch eine RoboterSteuerung .
Das wenigstens eine Fixierelement kann mindestens zwei ge¬ geneinander verstellbare Klemmbacken aufweisen, die in einem ersten Greiferzustand, in dem die Klemmbacken auseinanderge- fahren sind, zum Loslassen eines Klemmobjekts positionierbar sind und die in einem zweiten Greiferzustand, in dem die Klemmbacken aufeinander zugefahren sind, zum Festklemmen eines Klemmobjekts positionierbar sind.
Die mindestens zwei Klemmbacken können mittels eines in Öff- nungsrichtung der Klemmbacken selbsthemmenden Getriebes gegeneinander verstellbar an dem wenigstens einen Fixierelement gelagert sein.
Der erste Positionierarm, der zweite Positionierarm und/oder der dritte Positionierarm können, insbesondere an dem freien Ende seines Armendglieds wenigstens ein erstes Fixierelement aufweisen, das mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken aufweist, die ausgebildet und angeordnet sind eine Klemmebene aufzuspannen, die in allen Gelenkstellungen der Greifeinrichtung zumindest im Wesentlichen senkrecht o- der genau senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Grund¬ glieds verläuft und wenigstens ein zweites Fixierelement aufweisen, das mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken aufweist, die ausgebildet und angeordnet sind eine Klemmebene aufzuspannen, die in allen Gelenkstellungen der Greifeinrichtung zumindest im Wesentlichen parallel oder genau parallel zur Haupterstreckungsebene des Grundglieds verläuft .
Jedes Fixierelement kann in Ergänzung zu Klemmbacken oder alternativ zu Klemmbacken auch andere Arten von Greifmechanismen aufweisen. So kann jedes Fixierelement in Ergänzung zu Klemmbacken oder alternativ zu Klemmbacken beispielsweise Saugeinrichtungen aufweisen, die ausgebildet sind ein
Greifobjekt mittels Unterdruck anzusaugen um es zu halten, und/oder beispielsweise Magnethalter aufweisen, die ausgebildet sind ein Greifobjekt mittels Magnetkraft bzw. magne¬ tischer Wirkung zu halten.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird außerdem gelöst durch ei¬ nen Roboterarm, aufweisend mehrere Roboterglieder, die durch ansteuerbare Robotergelenke des Roboterarms gegeneinander verstellbar verbunden sind, wobei eines der Roboterglieder ein Flanschglied bildet, an dem eine Greifeinrichtung, wie erfindungsgemäß beschrieben, gelagert ist, indem die Grei¬ feinrichtung mit ihrem Grundglied an dem Flanschglied des Roboterarms befestigt ist.
Der Roboterarm kann insbesondere verwendet werden, um im Rahmen einer Automobilproduktion im Bereich der Karosseriefertigung und/oder Karosseriemontage, wie dem Karosserie- schweißen eingesetzt zu werden. Beispielsweise kann der Ro¬ boterarm, der eine Greifeinrichtung, wie erfindungsgemäß beschrieben aufweist, beispielsweise als ein Pressenverketter eingesetzt werden oder als flexible AufSpannvorrichtung für Karosserieteile beim Karosserieschweißen dienen. Die Greifeinrichtung ist dabei insbesondere ausgebildet, Karosserie¬ teile zu ergreifen und festzuhalten.
Der Roboterarm kann Teil eines Roboters sein, der neben dem Roboterarm eine zum Steuern einer Bewegung des Roboterarms vorgesehene, insbesondere elektronische Steuervorrichtung umfasst. Der Roboterarm kann Motoren, insbesondere elektrische Motoren, umfassen, die zumindest indirekt angesteuert durch die elektronische Steuervorrichtung ein automatisches Bewegen des Roboterarms, insbesondere gemäß eines Roboter- programms, ermöglichen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Roboterarm nicht automatisch, sondern manuell bewegbar ist. Dazu kann z.B. ein mit der elektronischen Steuervorrichtung verbundene Roboter- Bedienhandgerät, das insoweit eine manuelle Eingabevorrich- tung bildet, vorgesehen sein, mit der eine Person Eingaben zu tätigen vermag, aufgrund derer die elektronische Steuer¬ vorrichtung den Roboterarm den manuellen Eingaben entsprechend bewegt. Dadurch werden die Position und Orientierung der Greifeinrichtung entsprechend ausgerichtet. Das Flanschglied des Roboterarms wird im Allgemeinen von dem distalen Endglied der kinematischen Kette des Roboterarms gebildet. Dabei kann eine Kopplungsvorrichtung insbesondere starr mit dem Befestigungsflansch verbunden sein. So kann die Kopplungsvorrichtung beispielsweise einerseits an dem Befestigungsflansch festgeschraubt sein und andererseits die Greifeinrichtung tragen. Im Folgenden wird die Erfindung, mitunter anders ausgedrückt, nochmals in anderer Weise erläutert.
Mittels der Greifeinrichtung, welche die drei Positionierarme aufweist, können die Fixierelemente, die insoweit Fixie- rungsmechanismen bilden, weitgehend frei in deren Arbeitsraum bewegt werden. Dies ermöglicht es die drei Greifstellen so zur Grundplatte d.h. dem Grundglied zu positionieren, dass sich daraus ein Greifer mit drei Greifpunkten, für ein spezifisches, größeres Bauteil ergibt. Ziel ist es hierbei einen flexiblen Greifer aufzubauen, der auf sehr unterschiedliche Greifobjekte angepasst werden kann.
Die zu greifenden Bauteile können über eine in erster Linie flächige Bauform verfügen. Die drei Positionierarme können auf der Grundplatte montiert, sich der Kontur der Greifob- jekte durch eine Verschiebung auf derselben Ebene, d.h. der Roboterverstellebene oder der Haupterstreckungsebene des Grundglieds, anpassen.
Der Versatz zwischen der Ebene des Greifobjekts und der Ro¬ boterverstellebene wird durch Glieder der einzelnen Positio- nierarme überbrückt.
Am unteren Ende jedes Positionierarms, die den Abstand des Grundglieds zum Greifobjekt überbrücken, befindet sich eine Greiferkinematik d.h. ein Fixierelement, das sich vorzugsweise mit passiven Gelenken an dem GreifObjekt fixiert. Es kann demgemäß eine Anpassung der Greifpunkte an die Größe des aufzunehmenden Greifobjektes erfolgen.
Die drei Greifpunkte am Greifobjekt spannen zusammen eine Ebene auf. Eine ebene Anpassung der Greifeinrichtung an die Größe des Greifobjektes wird dadurch ermöglicht, dass die Positionierarme mit einer Kinematik ähnlich eines Scara- Roboters geführt werden. Über die Größe der Grundplatte kann eingestellt werden, welche Mindes- und welche Maximalabmes¬ sungen das Greifobjekt im Verhältnis zu den Segment längen d.h. Gliedlängen der Positionierarme aufweisen kann. Die Grundplatte kann für längliche Greifobjekte geformt sein, wie sie im Rohbau bei der Automobilfertigung häufig vorkommen. Zwei Positionierarme sind mit geringerem Abstand zuei¬ nander angebracht, wodurch sich die Arbeitsräume beider Po- sitionierarme überschneiden können. Der dritte Positionierarm ist zu den anderen beiden Positionierarmen deutlich versetzt angebracht und kann so beispielsweise einen etwas her¬ auskragenden Greifpunkt anfahren.
Für die Ausrichtung der Greifpunkt müssen keine drei Positi- onierarme genutzt werden, die jeweils über zwei Freiheits¬ grade in ihrer Grundstruktur verfügen, da eine rotatorische Ausrichtung der Grundplatte auch von der letzten Achse des Roboterarms, der die Greifeinrichtung trägt, erfolgen kann, und der die Grundplatte hält. Daher ist es ausreichen einen der drei Positionierarme darauf zu beschränken, dass er sei¬ nen Greifpunkt linear verstellen kann.
Die drei Greifpunkte der drei Positionierarme am Greifobjekt bilden zusammen eine Ebene. Somit ist es möglich am Ende der drei Positionierarme und auch am Ende des Roboterarms mit einer Linearführung ein starres Segment oder Glied anzubringen, dass den Abstand zum GreifObjekt überbrückt. Der Robo¬ terarm, der die Grundplatte d.h. das Grundglied der Grei¬ feinrichtung bewegt, kann diese parallel zu der Ebene aus¬ richten, die zwischen den Greifpunkten des zu greifenden Bauteils verläuft.
Wenn die drei Greifpunkte am Greifobjekt ungünstig zur Auf¬ nahme- und/oder der Ablageposition liegen, kann dies dazu führen, dass das Grundglied der Greifeinrichtung in einer sehr schrägen Ausrichtung angebracht werden muss, was die Störkonturen des Greifers vergrößert. Dies kann dadurch ge¬ löst werden, dass sich in einem oder in zwei der starren Segmenten oder Gliedern der Positionierarme eine Linearverstellung befindet. In jeder der Positionierarme kann sich eine Linearführung befinden. Vorzugsweise ist nur eine Line¬ arführung, oder es sind lediglich zwei Linearführungen vorhanden . Am Flansch des Roboterarms, der das Grundglied der Greifein¬ richtung trägt, auf der die Positionierarme befestigt sind, wird dadurch ein Greifmechanismus gebildet, mit dem das zu greifende Objekt in seinen drei Greifpunkten fixiert wird. Die Kanten des zu greifenden Bauteils können zu der Grund- platte d.h. dem Grundglied variabel ausgerichtet sein. Um eine Anpassung der Greifer zu ermöglich, kann sich das starre Segment oder Glied in den drei Positionierarmen um eine zu den Drehachsen parallele Achse drehen.
Die Reihenfolge, in der die Linearachsen d.h. Schubachsen und die Drehachsen am Ende der drei Positionierarme ange¬ bracht sind, kann für eine bessere Ausnutzung der Bauräume geändert werden, ohne dass sich am Bewegungsraum etwas ändert .
Das letzte Segment oder Glied muss nicht in paralleler Rich- tung zu dem Drehgelenk ausgerichtet sein, dass sich darüber befindet, sondern kann in beliebige Richtung ausgerichtet sein .
Das Greifobjekt kann aus einem, oder mehreren in Form gebogenen Blechen bestehen. Die Ausrichtung des Blechsegmente, die als Greifpunkte zu nutzen sind, kann sehr unterschied¬ lich sein. Die Fixierelemente können eine Kinematik aufweisen und so an den Positionierarmen angebunden sein, dass sich die Greifflächen der Fixierelemente an die Ausrichtung der Greifpunkte des Greifobjekts anpassen. Dies kann passiv oder aktiv erfolgen. Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die Fixierelemente können z.B. so aufgebaut sein, dass sie eine Anpassung um einen kleinen Winkel passiv durchführen können und eine Anpassung um einen größeren Winkelbereich aktiv durchführen können. Die Fixierelemente können z.B. so aufgebaut sein, dass sich am Umfang des Armendgliedes des jeweiligen Positionierarms mehrere in unterschiedliche Richtungen ausgerichtete Fixie¬ relemente befinden, die eine Anpassung an das Greifobjekt in einem kleinen Winkelbereich passiv ermöglichen. Mit Hilfe des darüber befindlichen Drehgelenkes kann das zum Greifob¬ jekt passende Fixierelement in die richtige Position gedreht werden .
Die drei Positionierarme, die sich auf der Grundplatte be¬ finden, können beispielsweise ohne Traglast in die gewünsch- te Greifposition verfahren und dann arretiert werden. Im arretierten Zustand müssen die Roboter hohe Traglasten aufnehmen. Daher benötigen die Positionierarme in ihren Gelenken nur ein geringes Antriebsmoment und können so fixiert wer¬ den, dass sie ohne Beschädigung das statische Moment aufneh- men können.
Um dies zu ermöglichen kann sich als letztes Segment im Antriebsstrang ein Systemelement befinden, das nicht rück- treibbar ist und dadurch die großen Haltemomente nicht an den Teil das Antriebsstrang weitergibt, der sich davor, in Richtung des Motors, befindet. Dazu kann beispielsweise ein Schneckengetriebe vorgesehen sein, das über die geforderten Eigenschaften verfügt. Aufgrund der geringen Steigung der Schneckenwelle ist diese nicht rücktreibbar . Nachdem das Schneckengetriebe mit einem Antriebsmoment in Position ge¬ bracht wurde, wird dieses Moment auf Null gesetzt. Über das im flexiblen Griff mittels des Roboterarms bewegte Bauteil wird das Moment an das Schneckengetriebe weitergegeben. Da dieses Schneckengetriebe nicht rücktreibbar ist, wird das Abtriebsmoment als Haltekraft in das Robotergehäuse weiter¬ gegeben .
Verschiedene konkrete, jedoch nicht abschließend aufgezählte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können demgemäß unab¬ hängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang oder Kombination sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in anderen als den dargestellten Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen:
Fig. 1-3 schematische Darstellungen einer beispielhaften ersten Gruppe von mechanischen Konfigurationen der Positionierarme einer Greifeinrichtung,
Fig. 4-6 schematische Darstellungen einer beispielhaften zweiten Gruppe von mechanischen Konfigurationen der Positionierarme einer Greifeinrichtung,
Fig. 7-9 schematische Darstellungen einer beispielhaften dritten Gruppe von mechanischen Konfigurationen der Positionierarme einer Greifeinrichtung, Fig. 10 eine perspektivische Darstellung einer konkreten
Ausführungsform einer Greifeinrichtung, Fig. 11 und 12 jeweils eine Draufsicht auf eine Greifein¬ richtung mit einem zusätzlichen Drehgelenk bzw. einem zusätzlichen Schubgelenk, Fig. 13 eine perspektivische Darstellung eines Roboterarms, der eine erfindungsgemäße Greifeinrichtung trägt,
Fig. 14 die Greifeinrichtung gemäß Fig. 13 mit den jeweiligen Gelenken, deren rotatorischen und translatori- sehen Freiheitsgrade mittels Pfeile angedeutet sind,
Fig. 15 eine perspektivische Darstellung eines beispielhaf¬ ten Fixierelements mit zwei Klemmbacken, und Fig. 16 eine schematische Darstellung einer beispielhaften
Kombination eines ersten Fixierelements mit einem zweiten Fixierelement.
Die Fig. 1 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Greifeinrichtung 1, aufweisend ein Grundglied 2, einen am Grundglied 2 gelagerten ersten Positionierarm 13.1, der mehrere erste Armglieder 14 aufweist, die durch erste Armge¬ lenke 15 gegeneinander verstellbar verbunden sind, die zwei Gelenke 15.1, 15.2 umfassen, von denen das eine Gelenk 15.2 als ein Drehgelenk ausgebildet ist und das andere Gelenk
15.1 als ein Schubgelenk ausgebildet ist. Ein am Grundglied 2 gelagerter zweiter Positionierarm 13.2 weist mehrere zweite Armglieder 24 auf, die durch zweite Armgelenke 25 gegen- einander verstellbar verbunden sind, die drei Gelenke 25.1, 25.2, 25.3 umfassen, von denen wenigstens zwei Gelenke 25.1,
25.2 als Drehgelenke ausgebildet sind. Ein am Grundglied 2 gelagerter dritter Positionierarm 13.3 weist mehrere dritte Armglieder 34 auf, die durch dritte Armgelenke 35 gegenei- nander verstellbar verbunden sind, die zwei Gelenke 35.1, 35.2 umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk als Drehgelenk (35.1, 35.2) ausgebildet ist, wobei der erste Positio¬ nierarm 13.1, der zweite Positionierarm 13.2 und der dritte Positionierarm 13.3 mechanisch derart konfiguriert sind, dass das eine Drehgelenk (15.2) des ersten Positionierarms
13.1, die wenigstens zwei Drehgelenke (25.1, 25.2) des zwei¬ ten Positionierarms 13.2 und das wenigstens eine Drehgelenke (35.1) des dritten Positionierarms 13.3 in allen Gelenkstel¬ lungen der ersten Armgelenke 15, der zweiten Armgelenke 25 und der dritten Armgelenke 35 im Falle dieses Ausführungs¬ beispiels stets parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind. Im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist das dritte Gelenk 25.3 des zweiten Positionierarms 13.2 auch als ein Drehgelenk ausgebildet. Außerdem ist sowohl das erste Gelenk 35.1 als auch das zweite Gelenk 35.2 des dritten Positionierarms 13.3 jeweils als ein Drehgelenk ausgebildet.
Die Fig. 2 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer Greifeinrichtung 1, aufweisend ein Grundglied 2, einen am Grundglied 2 gelagerten ersten Positionierarm 13.1, der mehrere erste Armglieder 14 aufweist, die durch erste Armge¬ lenke 15 gegeneinander verstellbar verbunden sind, die zwei Gelenke 15.1, 15.2 umfassen, von denen das eine Gelenk 15.2 als ein Drehgelenk ausgebildet ist und das andere Gelenk 15.1 als ein Schubgelenk ausgebildet ist. Ein am Grundglied 2 gelagerter zweiter Positionierarm 13.2 weist mehrere zweite Armglieder 24 auf, die durch zweite Armgelenke 25 gegen¬ einander verstellbar verbunden sind, die vier Gelenke 25.1,
25.2, 25.3, 25.4 umfassen, von denen zwei Gelenke 25.1, 25.2 als Drehgelenke ausgebildet sind, das dritte Gelenk 25.3 als ein Schubgelenk ausgebildet ist und das vierte Gelenk 25.4 als ein Drehgelenk ausgebildet ist. Ein am Grundglied 2 ge¬ lagerter dritter Positionierarm 13.3 weist mehrere dritte Armglieder 34 auf, die durch dritte Armgelenke 35 gegenei¬ nander verstellbar verbunden sind, die zwei Gelenke 35.1, 35.2 umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk als Drehgelenke (35.1, 35.2) ausgebildet ist, wobei der erste Positio¬ nierarm 13.1, der zweite Positionierarm 13.2 und der dritte Positionierarm 13.3 mechanisch derart konfiguriert sind, dass das wenigstens eine Drehgelenk (15.2) des ersten Posi¬ tionierarms 13.1, die drei Drehgelenke (25.1, 25.2, 25.4) des zweiten Positionierarms 13.2 und die beiden Drehgelenke (35.1, 35.2) des dritten Positionierarms 13.3 in allen Ge¬ lenkstellungen der ersten Armgelenke 15, der zweiten Armge- lenke 25 und der dritten Armgelenke 35 im Falle dieses Aus¬ führungsbeispiels stets parallel zueinander ausgerichtet an¬ geordnet sind. Im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist das dritte Gelenk 25.3 des zweiten Positionierarms 13.2 als ein Schubgelenk ausgebildet. Außerdem ist sowohl das erste Gelenk 35.1 als auch das zweite Gelenk 35.2 des dritten Positionierarms 13.3 jeweils als ein Drehgelenk ausgebildet.
Die Fig. 3 zeigt eine dritte beispielhafte Ausführungsform einer Greifeinrichtung 1, aufweisend ein Grundglied 2, einen am Grundglied 2 gelagerten ersten Positionierarm 13.1, der mehrere erste Armglieder 14 aufweist, die durch erste Armge¬ lenke 15 gegeneinander verstellbar verbunden sind, die zwei Gelenke 15.1, 15.2 umfassen, von denen das eine Gelenk 15.2 als ein Drehgelenk ausgebildet ist und das andere Gelenk 15.1 als ein Schubgelenk ausgebildet ist. Ein am Grundglied 2 gelagerter zweiter Positionierarm 13.2 weist mehrere zweite Armglieder 24 auf, die durch zweite Armgelenke 25 gegen¬ einander verstellbar verbunden sind, die vier Gelenke 25.1, 25.2, 25.3, 25.4 umfassen, von denen drei Gelenke 25.1, 25.2, 25.3 als Drehgelenke ausgebildet sind und das vierte Gelenk als ein Schubgelenk ausgebildet ist. Ein am Grund¬ glied 2 gelagerter dritter Positionierarm 13.3 weist mehrere dritte Armglieder 34 auf, die durch dritte Armgelenke 35 ge¬ geneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke 35.1, 35.2 umfassen, von denen zwei Gelenke als Drehgelenke (35.1, 35.2) ausgebildet sind und das dritte Ge¬ lenk 35.3 als ein Schubgelenk (35.3) ausgebildet ist, wobei der erste Positionierarm 13.1, der zweite Positionierarm
13.2 und der dritte Positionierarm 13.3 mechanisch derart konfiguriert sind, dass das wenigstens eine Drehgelenk
(15.2) des ersten Positionierarms 13.1, die drei Drehgelenke (25.1, 25.2, 25.3) des zweiten Positionierarms 13.2 und die zwei Drehgelenke (35.1, 35.2) des dritten Positionierarms
13.3 in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke 15, der zweiten Armgelenke 25 und der dritten Armgelenke 35 im Falle dieses Ausführungsbeispiels stets parallel zueinander ausge¬ richtet angeordnet sind. Im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist das dritte Gelenk 25.3 des dritten Positionierarms 13.3 als ein Schubgelenk ausgebildet. Außerdem ist so- wohl das erste Gelenk 35.1 als auch das zweite Gelenk 35.2 des dritten Positionierarms 13.3 jeweils als ein Drehgelenk ausgebildet .
Die Fig. 4 zeigt eine vierte beispielhafte Ausführungsform, bei der sowohl der zweite Positionierarm 13.2 als auch der dritte Positionierarm 13.3 analog der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ausgebildet ist. Allerdings unterscheidet sich der erste Positionierarm 13.1 gemäß Fig. 4 von dem ersten Positionierarm 13.1 gemäß Fig. 1 dadurch, dass einerseits das erste Schubgelenk (15.1) durch ein Drehgelenk (15.1) er- setzt ist und andererseits der erste Positionierarm 13.1 um ein drittes Gelenk 15.3 am distalen Ende ergänzt ist, das als Schubgelenk ausgebildet ist.
Die Fig. 5 zeigt eine fünfte beispielhafte Ausführungsform, bei der sowohl der zweite Positionierarm 13.2 als auch der dritte Positionierarm 13.3 analog der zweiten Ausführungs¬ form gemäß Fig. 2 ausgebildet ist. Allerdings unterscheidet sich der erste Positionierarm 13.1 gemäß Fig. 5 von dem ersten Positionierarm 13.1 gemäß Fig. 2 dadurch, dass einer- seits das erste Schubgelenk (15.1) durch ein Drehgelenk (15.1) ersetzt ist und andererseits der erste Positionierarm 13.1 um ein drittes Gelenk 15.3 am distalen Ende ergänzt ist, das als Schubgelenk ausgebildet ist. Die Fig. 6 zeigt eine sechste beispielhafte Ausführungsform, bei der sowohl der zweite Positionierarm 13.2 als auch der dritte Positionierarm 13.3 analog der dritten Ausführungs¬ form gemäß Fig. 3 ausgebildet ist. Allerdings unterscheidet sich der erste Positionierarm 13.1 gemäß Fig. 6 von dem ers- ten Positionierarm 13.1 gemäß Fig. 3 dadurch, dass einerseits das erste Schubgelenk (15.1) durch ein Drehgelenk (15.1) ersetzt ist und andererseits der erste Positionierarm 13.1 um ein drittes Gelenk 15.3 am distalen Ende ergänzt ist, das als Schubgelenk ausgebildet ist. Die Fig. 7 zeigt eine siebte beispielhafte Ausführungsform, bei der sowohl der zweite Positionierarm 13.2 als auch der dritte Positionierarm 13.3 analog der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ausgebildet ist. Allerdings unterscheidet sich der erste Positionierarm 13.1 gemäß Fig. 7 von dem ersten Positionierarm 13.1 gemäß Fig. 1 dadurch, dass der erste Positionierarm 13.1 um ein drittes Gelenk 15.3 am distalen Ende ergänzt ist, das als Schubgelenk ausgebildet ist.
Die Fig. 8 zeigt eine achte beispielhafte Ausführungsform, bei der sowohl der zweite Positionierarm 13.2 als auch der dritte Positionierarm 13.3 analog der zweiten Ausführungs¬ form gemäß Fig. 2 ausgebildet ist. Allerdings unterscheidet sich der erste Positionierarm 13.1 gemäß Fig. 8 von dem ersten Positionierarm 13.1 gemäß Fig. 2 dadurch, dass der erste Positionierarm 13.1 um ein drittes Gelenk 15.3 am distalen Ende ergänzt ist, das als Schubgelenk ausgebildet ist. Die Fig. 9 zeigt eine neunte beispielhafte Ausführungsform, bei der sowohl der zweite Positionierarm 13.2 als auch der dritte Positionierarm 13.3 analog der dritten Ausführungs¬ form gemäß Fig. 3 ausgebildet ist. Allerdings unterscheidet sich der erste Positionierarm 13.1 gemäß Fig. 9 von dem ersten Positionierarm 13.1 gemäß Fig. 3 dadurch, dass der erste Positionierarm 13.1 um ein drittes Gelenk 15.3 am distalen Ende ergänzt ist, das als Schubgelenk ausgebildet ist.
Wie insbesondere in Fig. 10 dargestellt ist, bilden von den ersten Armgliedern 14 des ersten Positionierarms 13.1, des zwei Stück jeweils einen Schwenkhebel, wobei diese zwei Schwenkhebel mechanisch derart konfiguriert sind, dass die beiden Schwenkhebel sich stets in einer zur Haupterstre¬ ckungsebene HE des Grundglieds 2 parallel verlaufenden
Schwenkebene SE bewegen.
Außerdem bilden von den zweiten Armgliedern 24 des zweiten Positionierarms 13.2 zwei Stück jeweils einen Schwenkhebel, wobei diese zwei Schwenkhebel mechanisch derart konfiguriert sind, dass die beiden Schwenkhebel sich stets in einer zur Haupterstreckungsebene HE des Grundglieds 2 parallel verlau¬ fenden Schwenkebene SE bewegen.
Wie außerdem in Fig. 10 ersichtlich ist, weisen der erste Positionierarm 13.1, der zweite Positionierarm 13.2 und der dritte Positionierarm 13.3 jeweils ein sich in allen Gelenk- Stellungen zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstreckungsebene HE des Grundglieds 2 längserstreckendes Armendglied 6.1, 6.2, 6.3 auf.
Gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 11 mit einem Drehgelenk 7.1 unterscheidet sich die Ausführungsform gemäß Fig. 12 dadurch, dass der zweite Positionierarm 13.2 mittels eines zusätzlichen Grundschubgelenks 7.2 an dem Grundglied 2 linear verstellbar in der Haupterstreckungsebene HE des Grundglieds 2 beweglich gelagert ist.
Die Fig. 15 zeigt insbesondere auch in Verbindung mit der Fig. 13 und Fig. 14 beispielhaft wie der erste Positionier- arm 13.1, der zweite Positionierarm 13.2 und der dritte Positionierarm 13.3, insbesondere an dem freien Ende seines jeweiligen Armendglieds 6.1, 6.2, 6.3 wenigstens ein Fixie¬ relement 8 aufweist, das ausgebildet ist, wahlweise einen von mindestens zwei möglichen Greiferzuständen aufzuweisen. Das Fixierelement 8 kann mittels eines passiv beweglichen Schwenkgelenks 8a mit dem erste Positionierarm 13.1, dem zweiten Positionierarm 13.2 oder dem dritten Positionierarm 13.3, insbesondere mit dem freien Ende seines Armendglieds 6.1, 6.2, 6.3 verbunden sein. Das Fixierelement 8 kann alternativ mittels eines aktiv be¬ weglich ansteuerbaren Drehgelenks 8b mit dem erste Positio¬ nierarm 13.1, dem zweite Positionierarm 13.2 und/oder dem dritten Positionierarm 13.3, insbesondere mit dem freien Ende seines Armendglieds 6.1, 6.2, 6.3 verbunden sein. Das Fixierelement 8 kann, wie in Fig. 15 dargestellt, min¬ destens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken 9.1, 9.2 aufweisen, die in einem ersten Greiferzustand, in dem die Klemmbacken 9.1, 9.2 auseinandergefahren sind, zum Loslassen eines Klemmobjekts 10 (Fig. 13) positionierbar sind und die in einem zweiten Greiferzustand, in dem die Klemmbacken 9.1, 9.2 aufeinander zugefahren sind, zum Festklemmen eines Klemmobjekts 10 (Fig. 13) positionierbar sind.
Wie in Fig. 16 schematisch gezeigt ist, kann der erste Posi¬ tionierarm 13.1, der zweite Positionierarm 13.2 und/oder der dritte Positionierarm 13.3, insbesondere an dem freien Ende seines Armendglieds 6.1, 6.2, 6.3 wenigstens ein erstes Fi¬ xierelement aufweisen 8.1, das mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken 9.1, 9.2 aufweist, die ausgebildet und angeordnet sind eine Klemmebene KE1 aufzuspannen, die in allen Gelenkstellungen der Greifeinrichtung 1 zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstre- ckungsebene HE (Fig. 10) des Grundglieds 2 verläuft und kann wenigstens ein zweites Fixierelement 8.2 aufweisen, das min¬ destens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken 9.1, 9.2 aufweist, die ausgebildet und angeordnet sind eine Klemmebe¬ ne KE2 aufzuspannen, die in allen Gelenkstellungen der Greifeinrichtung 1 zumindest im Wesentlichen parallel oder genau parallel zur Haupterstreckungsebene HE (Fig. 10) des Grund¬ glieds 2 verläuft. Die Fig. 13 zeigt beispielhaft einen Roboterarm 11, aufwei¬ send mehrere Roboterglieder, die durch ansteuerbare Robotergelenke des Roboterarms 11 gegeneinander verstellbar verbunden sind, wobei eines der Roboterglieder ein Flanschglied 12 bildet, an dem eine Greifeinrichtung 1, wie erfindungsgemäß beschrieben, gelagert ist, indem die Greifeinrichtung 1 mit ihrem Grundglied 2 an dem Flanschglied 12 des Roboterarms 11 befestigt ist. Der erste Positionierarm 13.1, der zweite Po¬ sitionierarm 13.2 und der dritte Positionierarm 13.3 sind dabei ausgebildet und eingerichtet, das Klemmobjekt 10 zu ergreifen.
In der speziellen Ausführungsform gemäß Fig. 14 weist der erste Positionierarm 13.1 ein an dem Grundglied 2 anschlie¬ ßendes erstes Armgelenk 15.1 in Form eines Schubgelenks und ein zweites Armgelenk 15.2 in Form eines Drehgelenks auf. In dieser Ausführungsform weist der erste Positionierarm 13.1 als solches keine weiteren Gelenke auf. Es ist lediglich ein passives oder aktives Schwenkgelenk 8a, 8b vorgesehen, das jedoch dem Fixierelement 8 zugeordnet ist. Der zweite Posi- tionierarm 13.2 weist ein an dem Grundglied 2 anschließendes erstes Armgelenk 25.1 in Form eines Drehgelenks, ein unmit¬ telbar folgendes zweites Armgelenk 25.2 in Form eines Schub¬ gelenks und ein in der kinematischen Kette dann folgendes drittes Armgelenk 25.3 in Form eines Drehgelenks auf. In dieser Ausführungsform weist auch der zweite Positionierarm 13.2 als solches keine weiteren Gelenke auf. Es ist ledig¬ lich auch ein passives oder aktives Schwenkgelenk 8a, 8b vorgesehen, das jedoch dem Fixierelement 8 zugeordnet ist. Der dritte Positionierarm 13.3 weist ein an dem Grundglied 2 anschließendes erstes Armgelenk 35.1 in Form eines Drehge¬ lenks, ein unmittelbar folgendes zweites Armgelenk 35.2 in Form eines Drehgelenks, ein in der kinematischen Kette dann folgendes drittes Armgelenk 35.3 in Form eines Schubgelenks und ein in der kinematischen Kette außerdem folgendes viertes Armgelenk 35.4 in Form eines weiteren Drehgelenks auf. In dieser Ausführungsform weist auch der dritte Positionierarm 13.3 als solches keine weiteren Gelenke auf. Es ist le¬ diglich auch ein passives oder aktives Schwenkgelenk 8a, 8b vorgesehen, das jedoch dem Fixierelement 8 zugeordnet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Greifeinrichtung, aufweisend:
- ein Grundglied (2),
- einen am Grundglied (2) gelagerten ersten Positionierarm (13.1), der mehrere erste Armglieder (14) aufweist, die durch erste Armgelenke (15) gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke (15.1, 15.2) umfassen, von denen wenigstens ein Ge- lenk (15.2) als ein Drehgelenk ausgebildet ist,
- einen am Grundglied (2) gelagerten zweiten Positionierarm (13.2), der mehrere zweite Armglieder (24) aufweist, die durch zweite Armgelenke (25) gegeneinan¬ der verstellbar verbunden sind, die wenigstens drei Gelenke (25.1, 25.2, 25.3) umfassen, von denen wenigs¬ tens zwei Gelenke (25.2, 25.3) als Drehgelenke ausge¬ bildet sind, und
- einen am Grundglied (2) gelagerten dritten Positionierarm (13.3), der mehrere dritte Armglieder (34) aufweist, die durch dritte Armgelenke (35) gegeneinan¬ der verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke (35.1, 35.2) umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk (35.2) als Drehgelenke ausgebildet ist, wo¬ bei
- der erste Positionierarm (13.1), der zweite Positio¬ nierarm (13.2) und der dritte Positionierarm (13.3) mechanisch derart konfiguriert sind, dass das wenigs¬ tens eine Drehgelenk (15.2) des ersten Positionierarms (13.1), die wenigstens zwei Drehgelenke (25.2, 25.3) des zweiten Positionierarms (13.2) und das wenigstens eine Drehgelenk (35.2) des dritten Positionierarms (13.3) in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke (15), der zweiten Armgelenke (25) und der dritten Armgelenke (35) mit ihren Drehachsen stets in Winkeln von weniger als 25 Grad von einer gegenseitigen parallelen Ausrichtung abweichend, zueinander ausgerichtet ange¬ ordnet sind.
Greifeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Drehgelenk (15.2) des ersten Positionierarms (13.1), die wenigstens zwei Drehgelenke (25.2, 25.3) des zweiten Positionierarms (13.2) und das wenigstens eine Drehgelenk (35.2) des dritten Positionierarms (13.3) in allen Gelenkstellungen der ersten Armgelenke (15), der zweiten Armgelenke (25) und der dritten Armgelenke (35) mit ihren Dreh¬ achsen stets in Winkeln von weniger als 10 Grad von einer gegenseitigen parallele Ausrichtung abweichend, insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel oder genau parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind .
Greifeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierarm (13.1) mehrere erste Armglieder (14) aufweist, die durch ers¬ te Armgelenke (15) gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke umfassen, von denen wenigstens ein Gelenk (15.2) als ein Drehgelenk und wenigstens ein Gelenk (15.1, 15.3) als ein Schubgelenk ausgebildet sind.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierarm (13.1) mehrere erste Armglieder (14) aufweist, die durch erste Armgelenke (15) gegeneinander verstellbar verbunden sind, die wenigstens zwei Gelenke (15.1, 15.2) umfassen, von denen wenigstens zwei Gelenke (15.1, 15.2) als Drehgelenke ausgebildet sind. Greifeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass von den ersten Armgliedern (14) des ersten Positionierarms (13.1) zwei Stück jeweils einen
Schwenkhebel bilden, und diese zwei Schwenkhebel me¬ chanisch derart konfiguriert sind, dass die beiden Schwenkhebel sich stets in einer zur Haupterstre- ckungsebene (HE) des Grundglieds (2) parallel verlau¬ fenden Schwenkebene (SE) bewegen.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von den zweiten Armglie¬ dern (24) des zweiten Positionierarms (13.2) zwei Stück jeweils einen Schwenkhebel bilden, und diese zwei Schwenkhebel mechanisch derart konfiguriert sind, dass die beiden Schwenkhebel sich stets in einer zur Haupterstreckungsebene (HE) des Grundglieds (2) paral¬ lel verlaufenden Schwenkebene (SE) bewegen.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass von den wenigstens zwei Gelenken (35.1, 35.2, 35.3) des dritten Positionierarms (13.3), bei denen das eine Gelenk (35.1) als Drehgelenke ausgebildet ist, das andere Gelenk als ein Drehgelenk (35.2) oder ein Schubgelenk (35.3) ausgebildet ist.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierarm (13.1), der zweite Positionierarm (13.2) und/oder der dritte Positionierarm (13.3) ein sich in allen Gelenkstellungen zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstreckungsebene (HE) des Grundglieds (2) längserstreckendes Armendglied (6.1, 6.2, 6.3) aufweist. Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierarm (13.1), der zweite Positionierarm (13.2) und/oder der dritte Positionierarm (13.3) mittels eines zusätzli¬ chen Grundschubgelenks (15.1) an dem Grundglied (2) linear verstellbar in der Haupterstreckungsebene (HE) des Grundglieds (2) oder zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupterstreckungs¬ ebene (HE) des Grundglieds (2) gelagert ist. 10. Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierarm (13.1), der zweite Positionierarm (13.2) und/oder der dritte Positionierarm ( 13.3 ) , insbesondere an dem freien Ende seines Armendglieds (6.1, 6.2, 6.3) we- nigstens ein Fixierelement (8) aufweist, das ausgebil¬ det ist, wahlweise einen von mindestens zwei möglichen Greiferzuständen aufzuweisen.
Greifeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fixierelement (8) mittels eines passiv beweglichen Schwenkgelenks (8a) mit dem ersten Positionierarm (13.1), dem zweiten Po sitionierarm (13.2) und/oder dem dritten Positionier arm (13.3), insbesondere mit dem freien Ende seines Armendglieds (6.1, 6.2, 6.3) verbunden ist. 12. Greifeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fixierelement (8) mittels eines aktiv beweglich ansteuerbaren Drehgelenks (8b) mit dem ersten Positionierarm (13.1), dem zweiten Positionierarm (13.2) und/oder dem dritten Po- sitionierarm (13.3), insbesondere mit dem freien Ende seines Armendglieds (6.1, 6.2, 6.3) verbunden ist. Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fi¬ xierelement (8) mindestens zwei gegeneinander ver¬ stellbare Klemmbacken (9.1, 9.2) aufweist, die in ei¬ nem ersten Greiferzustand, in dem die Klemmbacken (9.1, 9.2) auseinandergefahren sind, zum Loslassen eines Klemmobjekts (10) positionierbar sind und die in einem zweiten Greiferzustand, in dem die Klemmbacken (9.1, 9.2) aufeinander zugefahren sind, zum Festklemmen eines Klemmobjekts (10) positionierbar sind.
Greifeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Klemmbacken (9.1, 9.2) mittels eines in Öffnungsrichtung der Klemmbacken (9.1, 9.2) selbsthemmenden Getriebes gegeneinander verstellbar an dem wenigstens einen Fixierelement (8) gelagert sind.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionierarm (13.1), der zweite Positionierarm (13.2) und/oder der dritte Positionierarm (13.3), insbesondere an dem freien Ende seines Armendglieds (6.1, 6.2, 6.3) we¬ nigstens ein erstes Fixierelement (8.1) aufweist, das mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken (9.1, 9.2) aufweist, die ausgebildet und angeordnet sind eine Klemmebene (KE1) aufzuspannen, die in allen Gelenkstellungen der Greifeinrichtung (1) zumindest im Wesentlichen senkrecht oder genau senkrecht zur Haupt- erstreckungsebene (HE) des Grundglieds (2) verläuft und wenigstens ein zweites Fixierelement (8.2) auf¬ weist, das mindestens zwei gegeneinander verstellbare Klemmbacken (9.1, 9.2) aufweist, die ausgebildet und angeordnet sind eine Klemmebene (KE2) aufzuspannen, die in allen Gelenkstellungen der Greifeinrichtung (1) zumindest im Wesentlichen parallel oder genau parallel zur Haupterstreckungsebene (HE) des Grundglieds (2) verläuft . 16. Roboterarm, aufweisend mehrere Roboterglieder, die
durch ansteuerbare Robotergelenke des Roboterarms (11) gegeneinander verstellbar verbunden sind, wobei eines der Roboterglieder ein Flanschglied (12) bildet, an dem eine Greifeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 gelagert ist, indem die Greifeinrichtung (1) mit ihrem Grundglied (2) an dem Flanschglied (12) des Roboterarms (11) befestigt ist.
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