WO2021244938A1 - Gripper finger and gripper comprising gripper fingers of this type - Google Patents

Gripper finger and gripper comprising gripper fingers of this type Download PDF

Info

Publication number
WO2021244938A1
WO2021244938A1 PCT/EP2021/064196 EP2021064196W WO2021244938A1 WO 2021244938 A1 WO2021244938 A1 WO 2021244938A1 EP 2021064196 W EP2021064196 W EP 2021064196W WO 2021244938 A1 WO2021244938 A1 WO 2021244938A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
finger
gripper
gear member
gear
gripper finger
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/064196
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Riedel
Till SCHULTE-REBBELMUND
Original Assignee
Kuka Deutschland 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 Deutschland Gmbh filed Critical Kuka Deutschland Gmbh
Priority to EP21730496.3A priority Critical patent/EP4161741A1/en
Publication of WO2021244938A1 publication Critical patent/WO2021244938A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0009Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand
    • 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
    • B25J15/0206Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers
    • B25J15/0233Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers actuated by chains, cables or ribbons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/12Gripping heads and other end effectors having finger members with flexible finger members
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
    • B25J9/0015Flexure members, i.e. parts of manipulators having a narrowed section allowing articulation by flexion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/104Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons

Definitions

  • the invention relates to a gripper finger, comprising a kinematic chain of several successive, mutually adjustable finger links, of which a proximal finger link in the kinematic chain forms a finger root link and a finger link dista les in the kinematic chain forms a fingertip link, and having at least a longitudinally extending first traction means along the kinematic chain of the fin gerglieder, which is connected to the fingertip member.
  • the invention also relates to a gripper with such gripper fingers.
  • DE 102006 009 559 B3 describes a gripper device in the manner of an artificial hand with at least two fingers attached to a frame, of which at least one finger can be transferred from an elongated to a curved finger position along a plane of movement that can be assigned to the finger by means of an actuator is, wherein the finger is formed in one piece and has a longitudinal extension along which at least one area is provided around which the finger can be bent in the plane of motion assigned to it, the at least one area around which the finger can be bent in the plane of motion assigned to it is, is designed in a hinge-like manner that along the at least one actuator-bendable finger a tensile and compressive force-transmitting, elongated actuating element is provided with two actuating element ends, one of which is provided with an actuating element end with a fingertip area of the finger opposite the frame and the other end of the actuating element with the A ktor are integrally connected.
  • the object of the invention is to provide a gripper finger and a grip
  • a gripper finger comprising a kinematic chain of several consecutive, mutually adjustable fin gerbodiments, of which one in the kinematic chain proximal finger link forms a finger root link and a finger link distal in the kinematic chain a fingertip link forms, and having at least one longitudinally extending along the kinematic chain of the finger links first traction means, which is connected to the fingertip member, characterized by a transmission which is designed to pivot the gripper finger about a pivot axis assigned to the fingerwur zel member and to bend the kinematic tables Chain of the finger links by pulling on the first traction means, the transmission having a pivotably mounted first gear member which is connected to the first traction means and a pivotably mounted second gear member which is connected to the fingerw Root member is connected, and the first gear member is coupled to the second gear member by means of a gear coupling, such that a joint pivoting movement of the first gear member and the second gear member causes a pivoting of
  • the gripper finger can, depending on the application, as a single gripper finger, in combination with fixed or movable other gripping elements or in combination with several according to the invention designed gripper fingers, for example in pairs or in the form of an anthropomorphic gripper hand who used the. Accordingly, the gripper finger can be used individually or in multiple designs as a component of a gripper.
  • the gripper finger according to the invention can be used in particular for partially or fully automated robotic gripping tasks.
  • the gripper finger or a gripper that has one or more such gripper fingers can form a gripping tool that can be automatically handled, in particular moved and operated, by a robot arm in manual operation or program-controlled.
  • the gripper finger can, in particular, be automatically pivoted and curved or stretched again in a program-controlled manner.
  • the finger joints of the gripper finger can be rigid individual members, analogous to the finger joints of a hand of a man. These phalanges are connected to each other via joints. To form an anthropomorphic finger, the phalanges can be connected in series, so that a rigid phalanx and a movable finger joint always alternate.
  • the several finger links and several finger joints accordingly form a kinematic chain of several successive, mutually adjustable finger joints.
  • the gripper finger can have any number of phalanges and finger joints. A useful number of phalanges in most general cases can, for example, be between three fingers and twelve phalanges.
  • the chain of several finger links and several finger joints has at one end a first end link which is the proximal finger link and in this respect forms a fingerwur zel member of the gripper finger.
  • the finger root link can be that finger link with which the entire gripper finger is mounted, for example, on a base body of a gripper or a robot hand.
  • the chain of several finger links and several finger joints also has a second end link at the other end, which is the distal finger joint and in this respect forms a fingertip member of the gripper finger.
  • the longitudinally extending first traction means can be arranged within the enveloping surface of the gripper finger.
  • the first train medium is based on the neutral fiber of the Grei ferfingers closer to the concave side of the curved Grei ferfingers.
  • the first traction device can be a single single pull medium.
  • the first traction means can be formed by two or more individual traction means.
  • two individual pulling means can be provided on a gripper finger, which run parallel to one another along the gripper finger at a distance from one another.
  • the phalanges of the gripper finger can have openings, holes, open-edged recesses, grooves or grooves in which the first pulling means or the one or more individual pulling means are guided.
  • the first traction means is designed to transmit at least tractive forces.
  • the traction means can be formed, for example, by ropes, cables, wires or cords.
  • the first traction means can, however, optionally also be designed to transmit both tensile forces and compressive forces, this generally not being necessary, in particular not when other devices are provided to to bring the gripper finger back into its extended state, such as the return means described in more detail below.
  • the first tensile means can be formed, for example, from flexurally elastic rods such as plastic strips, in particular made of polyamide.
  • the transmission can be formed by any mechanical actuators, which include at least one transmission input member that is driven by a drive motor and is connected to the first traction mechanism and includes at least one transmission output member that is verbun with the root member of the gripper finger .
  • An actuator of the transmission i.e. the transmission output element
  • another actuator of the transmission i.e. the transmission input element
  • the one actuator and the other actuator are mechanically gekop pelt.
  • the mechanical coupling of one actuator of the transmission with the other actuator of the transmission can take place in different ways, as will be described in more detail below with reference to different design variants.
  • the gripper finger has a pivotably mounted first gear member which is connected to the first traction means and a pivotably gela Gertes second gear member which is connected to the fingerwur zel member.
  • the first transmission link is included coupled to the second gear member by means of a gear coupling.
  • the force and / or the pivoting position of the gripper finger can be defined up to which the gripper finger remains extended and the moment when the gripper finger begins to bend can be defined , in particular depending on the execution form of the gripper finger structurally variable given who the, depending on the training, setting, configuration and / or control of the gear coupling.
  • the gear coupling determines in what way and to what extent or under what force the first gear member executes or executes a relative movement relative to the second gear member or can or does not execute or cannot execute. This determines the state of the gripper finger when a closing movement of the gripper finger in the extended state changes into a curved state of the gripper finger. Due to its mechanical properties, the gear coupling can structurally specify this transition area between the stretched gripper finger and the curved gripper finger. Alternatively, the transmission coupling can be designed to be variable, either in the form of discrete states or in the form of continuously changeable states, such as by means of a coupling or a torque converter, so that the transition area can be variably controlled.
  • the gear coupling can have at least one spring means which is designed to couple the first gear member resiliently to the second gear member, such that by driving the first gear member due to the spring means, the coupled second gear member is also moved as long as the Driving force acting on the spring means does not exceed the spring force of the spring means.
  • a relative rotation of the first gear member with respect to the second gear member takes place here as a function of the spring stiffness of the spring means.
  • the gripper finger is curved only when the first gear member is rotated relative to the second gear member. If the first gear member and the second gear member move uniformly, i.e. without a relative rotation of the first gear member with respect to the second gear member taking place, the gripper finger is not curved, but only pivoted around its finger root member.
  • a relative rotation of the first gear member with respect to the second Ge gear member is also dependent on the rigidity of the gripper finger as such, that is, the rigidity that acts against bending of the gripper finger.
  • This stiffness can result from the structural design of the phalanges of the gripper finger (internal stiffness) and / or can be set or specified by separate means that act against bending of the gripper finger, such as the second return means described in more detail below.
  • the gear coupling or the at least one spring means can be designed and / or set up to couple the first gear member to the second gear member in such a way that a torque transmitted from the first transmission element to the second transmission element continues to be transmitted to the second transmission element even after a predetermined threshold drive torque is exceeded, even if the second transmission element is at least essentially not moved further when the drive threshold torque is exceeded and only the first transmission element is moved further.
  • the torque that is transmitted from the first gear member to the second gear member is thus transmitted even after the direct coupling of the first gear member and the second gear member has been released, ie when the first gear member moves on by itself, without the second gear member, and can increase even further in this phase. If a further drive torque is exceeded, the force is transmitted to the traction device, which bends the gripper finger. The torque transmitted from the first transmission element to the second transmission element is retained or increases even further.
  • the gripper closes.
  • a second phase begins, at the beginning of which the coupling is released.
  • the closing torque on the gripper finger or the gripper fingers increases further without the gripper fingers moving in a pivoting manner.
  • the closing moment continues to exist or is increased even further, at the same time the gripper finger or the gripper fingers bend and wrap around the object.
  • the additional torque increase in the second phase ensures that the gripper finger does not arch away from the object again. Arching away would happen if the gripper fingers were only closed over the traction mechanism would take place without the torque being transmitted to the second transmission element even after the predetermined drive threshold torque has been exceeded.
  • the spring force of the spring means can be set to move the first gear member and the second gear member together in the case of driving the first gear member below a predetermined drive threshold torque, and to move the first gear member alone in the case of driving the first gear member above the predetermined drive threshold torque to move, wherein the second gear member is not moved further because at least substantially.
  • the gear coupling can alternatively or in addition to a spring means have a coupling which is designed to rigidly connect the first gear member to the second gear member in its closed position and to release the rigid connection between the first gear member and the second gear member in its open position.
  • the gripper finger is pivoted while maintaining its extended state when the drive motor drives the first gear member. If the clutch is opened and the rigid connection between the first gear member and the second gear member is released, then the gripper finger is opened. bends when the drive motor drives the first gear member.
  • a clutch can replace the spring means described above.
  • the gripper finger can additionally be provided with such a coupling while retaining a spring means.
  • a clutch has the advantage that the release torque of the clutch can be adjusted. Another advantage can arise if the clutch is designed to be controllable, i.e. if the clutch is activated electromechanically, for example, i.e. can be opened or closed as required. The switching of the gripper finger between its stretched state and its bendable state can be actively controlled.
  • the first gear member can generally have a first disk sector with an arcuate first jacket wall, which forms at least one first guide channel for the at least one first traction device and / or a second disk sector with an arcuate second jacket wall that has a second guide channel forms for a second traction means which is set up to drive the first gear member.
  • the respective arc shape of the jacket wall of the first disk sector and / or of the second disk sector can have a freely selectable course.
  • the course of the respective arcuate first jacket wall and / or second jacket wall can, however, also be in the shape of a circular arc.
  • the arc shape of the first jacket wall can have a different course than the arc shape of the second jacket wall.
  • the respective arch shape specifies the radius or the lever arm length which acts on the first traction device or the second traction device. If the first shell wall and the second shell wall have different arched shape, a desired translation can be achieved from the second traction means to the first traction means.
  • the gripper finger can generally have a drive motor and a cable winch driven by the drive motor, which is designed to exert a tensile force on a second tensile means constructed as a cable in order to drive the first gear element by means of the tensile force on the cable.
  • the same drive motor causes both the pivoting of the gripper finger in its extended state and the curvature of the gripper finger through a uniform train movement.
  • the gripper finger can have a first return means which is designed to bias the finger root member against the driven pivoting movement of the second gear member into an open position of the gripper finger.
  • the multiple successive, mutually adjustable finger links can be designed as a one-piece gripper finger body, with two adjacent finger links being connected via a film hinge-like web and the multiple webs one within the gripper. fingers Bil the longitudinal support column of the gripper finger.
  • each phalanx with the exception of the root phalanx, have a preferably elastic hollow body which each forms a probe body with which the gripper finger rests in contact with an object to be gripped.
  • the respective hollow body can be designed as a hollow cylinder, the cylinder axes each extending parallel to the pivot axis of the gripper finger.
  • the pivot axis goes through the second gear member, which can also be formed in one piece with the finger root member.
  • Each hollow body can, for example, have two holes on the top and bottom, through which one of, for example, two first traction means is threaded.
  • the first traction means lie within the contour of the phalanges or within the contour of the hollow bodies.
  • the neutral fiber which is defined by the film hinge-like webs
  • the hollow bodies extend in the direction of the object to be gripped and with such cross-sectional contours that the hollow bodies taper towards the object to be gripped.
  • the hollow body can extend on the other side of the neutral fiber or the webs, formed support bodies on the back, which are supported on one another in the extended state of the gripper finger.
  • the support bodies can have flat, pressure-stable retaining wall panels on the outside. have sections which, in the extended state of the gripper finger, abut one another on the front side.
  • the flat, pressure-stable support wall sections can, together with the film hinge-like webs which form the support column of the gripper fingers, form a box frame that is rigid in the opening direction.
  • a forceps grip projection can be formed on the fingertip member.
  • the tweezer grip projection can also have an inside throat which is designed for gripping rod-shaped objects on their jacket wall, and can also have a gripping edge which is designed to carry out the tweezer grip.
  • the gripper finger can have a second return means which is designed to preload the multiple successive finger members, which are mounted so that they can be adjusted relative to one another, against the tensile force of the first traction means in an extended position of the gripper finger.
  • the second return means can be designed, for example, as a rubber band-like cable pull.
  • the second return means can be fixed on the one hand to the phalanx of the finger and on the other hand can be fixed to the phalanx of the fingertip.
  • the fin gerglieder can have open-edged recesses or grooves on the back of their gripping surfaces, which when viewed together form a channel in which the second return means can be guided within the outer contour of the gripper finger.
  • a gripper comprising a gripper main body, a drive motor arranged on the gripper main body and at least one pair of gripper fingers in each case according to one or more of the described ones Embodiments which are mounted on the gripper main body, wherein the first gear members of the at least one pair of gripper fingers are driven jointly by the drive motor.
  • the described gripper fingers according to the invention can, depending on the embodiment, eliminate the existing disadvantages of known grippers, such as, for example, soft grippers, parallel grippers or multi-actuated, anthropomorphic gripper hands.
  • known grippers such as, for example, soft grippers, parallel grippers or multi-actuated, anthropomorphic gripper hands.
  • the known rope-based soft grippers have so far only been of limited suitability for gripping small or flat objects. Gripping heavier objects with parallel surfaces that cannot be enclosed is also problematic. A required tight closing of the mostly pivoting gripper fingers has so far led to a rearing of the fingers on the object, so that only the fingertip rests on it.
  • the characteristic curling up or rearing up as occurs with known finger grippers, can be significantly reduced or even completely prevented.
  • the gripper according to the invention should also be very inexpensive to build, but still be able to grip a wide range of different Objek th.
  • the gripper finger according to the invention is based on a mechanical decoupling of the direct rope force in the finger from the introduction of force by the drive. This means that the finger position and the finger curvature are not forcibly specified by the drive, but are deflected in a targeted manner, for example, based on force or controlled.
  • the pull rope which runs through through bores in the finger segments to the fingertip, is not directly driven or pulled by a driven pulley, for example, but is attached, for example, on the input side to an arcuate intermediate rope pulley designed in particular as a segment of a circle. which in turn can be rotated or pivoted, preferably and essentially chen in the pivot point of the finger.
  • Such an intermediate rope pulley, as well as other intermediate rope pulleys of other fingers, can be actuated at the same time by a common drive. This can be done for example by means of a second rope or by means of an example Worm gear stage, such as an intermediate cable pulley with worm gear teeth and an internal worm shaft, can be implemented.
  • the rope of the finger can be connected to the intermediate rope pulley in such a way that it is only taken along after a certain rotational angular movement of the intermediate rope pulley, for example after 10 °, in particular 30 ° or 45 ° of free rotation, and the finger then ge bends.
  • the intermediate cable disk can transfer a moment to the first, proximal segment of the finger.
  • the intermediate cable disk and the finger base can be resiliently connected to one another in such a way that a finger-closing torque is always transmitted by the drive when the gripper is actuated.
  • this moment on the finger base is transmitted as pressure forces via the contact surfaces of the segments on the back of the finger to the fingertip and keeps the finger stretched when the object comes into contact. If the intermediate rope pulley exceeds the decoupled area, the rope is pulled in the finger and the finger wraps itself around the component, but with an additional stabilizing moment.
  • the torque transmitted from the intermediate cable pulley to the finger base should in this case be present from the start and run constantly, which is possible, for example, with a pretensioned spring with a flat characteristic curve.
  • a pretensioned spring with a flat characteristic curve are, for example, band-like springs, in particular rubber bands, which run, for example, in an arcuate groove on the intermediate cable pulley.
  • the finger can be extended to its starting position, for example, either via an integrated spiral spring or via a tension spring.
  • the tension spring can in particular be a rubber band which runs on the back of the finger in the area of the contact surfaces of the segments and connects the fingertip with the finger base, ie the finger root member.
  • this tape can also be connected to the frame of a gripper.
  • the band can not only cause the fingers to stretch, but also cause the fingers to be pivoted outwards.
  • This structure can be very advantageous as it has a stabilizing effect and noticeably reduces premature or excessive bending of the fingers even with higher gripping force.
  • a second variant can make it possible, up to a defined force, to first perform a precision grip with stretched fingers and then switch to a shape-adaptive power grip, i.e. a loop grip.
  • the pull rope of the finger is connected directly, ie without a tow rope or decoupled to the intermediate rope pulley.
  • the intermediate cable pulley is temporarily firmly connected to the finger base and can fully transfer the required finger-stretching moment to the finger.
  • This coupling is force-dependent and can be suddenly separated or continuously reduced. Versions with non-positive snap hooks or magnetic connections between disk and finger, that is, all types of couplings, are advantageous.
  • enclosing the second variant is free, ie not against a tensioned spring, which means that the drive force is better converted into the wrapping force, but without an additional stabilizing effect in this phase.
  • a third variant combines the first and second variant by using both the coupling coupling, for example the magnetic coupling, and the spring preload, for example by means of a ribbon spring, between the intermediate cable disk and the finger base.
  • the coupling coupling for example the magnetic coupling
  • the spring preload for example by means of a ribbon spring
  • the fingertip has a contact surface that is clearly rounded in the distal direction, which enables additional bracing of the last finger element with the object.
  • the fingertip has a contact surface that is clearly rounded in the distal direction, which enables additional bracing of the last finger element with the object.
  • this is not possible with the basic geometry of the finger.
  • This can be remedied by an optional additional distal, slightly offset fingertip extension that acts like a fingernail and picks up the flat object with its sharp edges and, for example, holds it in a concave recess.
  • This handle and the gripping element extension work well in combination with the design variants presented and also expand the range of tangible objects.
  • the fingertip extension ie the fin gerspitzenaufsatz is positioned offset so that it does not touch the object when the fingers are bent to enclose the object.
  • the distal contact is made by means of the rounded fingertips.
  • the structure described with only one essentially centrally located drive, including the various performance variants, can be used for a gripper structure with two as well as with several, in particular three or four, fingers arranged centrally.
  • two drives with four centric fingers can be used to control the opposite fingers in pairs.
  • cylindrical objects can be gripped laterally with two fingers by gripping the lateral surface of the cylindrical object on the shell side, or, for example, gripped with four fingers by overlapping an end face of the cylindrical object.
  • the individual fingers can be made up of individual segments that are articulately connected to one another, in particular via a spiral spring.
  • the spiral spring acts as a central tendon around which the finger can bend forward as soon as the finger rope applies a tensile force to the distal segment. It can be provided that the finger cannot be bent backwards or only slightly. This can be prevented by means of contact surfaces in the shape of a segment of a circle, which can transmit a compressive force to the rear. Due to the special shape of the contact surfaces, forces can be transmitted both backwards and downwards without the finger segments being displaced relative to one another.
  • the finger segments can have the contact surfaces on the inside; these can preferably be rubberized. Additional support surfaces next to the contact surfaces can be used to hang the object on its edge or to support it in a stable manner, while the distal fingertip holds against it. The object is thus at least per finger clamped in two points. In one embodiment, the proximal segments are made longer in order to further intensify this effect.
  • An additional spring in particular an elastic band, can run on the back of the finger, which always stretches the finger again when it is relaxed.
  • Another spring or another band can be arranged between the finger and the frame and has an opening effect and deflects the entire finger including the intermediate cable pulley, for example at least 45 °, in particular 60 ° or more than 80 °, so that larger objects can also be gripped.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an exemplary gripper finger according to the invention in isolation in its extended state
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the inventive gripper finger according to FIG. 1 in isolation in its curved state.
  • Fig. 3 is a schematic representation of an exemplary gripper with a pair of gripper fingers according to the invention according to FIG. 1 and a common drive motor,
  • Fig. 4 is a schematic representation of the example of the gripper according to FIG. 3 with the first traction means and the second traction means,
  • Fig. 5 is a schematic representation of the example of the gripper according to FIG. 3 with the first return means and the two-th return means,
  • FIG. 6 shows a side view of a gripper finger formed in one piece according to FIG. 1 in isolation in its extended state
  • FIG. 7 shows a perspective illustration of the one-piece gripper finger according to FIG. 6 in isolation in its extended state
  • FIG. 8 is a perspective view of a gripper with a pair of fiction, contemporary gripper fingers according to FIG. 1 with a gripped object.
  • An exemplary embodiment of a gripper finger 1 according to the invention is shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 shows the gripper finger 1 in its extended state
  • FIG. 2 shows the gripper finger 1 in its curved state.
  • the gripper finger 1 has a kinematic chain of several successive, mutually adjustable gelager th finger links 2, of which a proximal finger link 2 in the kinematic chain forms a finger root link 2.1 and a finger link 2 distal in the kinematic chain forms a fingertip link 2.2.
  • the gripper finger 1 has two first traction means 3 extending longitudinally along the kinematic chain of the finger links 2.
  • the first two traction means 3 are connected to the fingertip member 2.2.
  • the first traction means 3 are designed to transmit tractive forces.
  • the first traction means 3 can be formed, for example, by ropes, cables, wires or cords.
  • the finger members 2 of the gripper finger 1 can, as shown, openings 4 or alternatively holes, open-edged Aussparun gene, grooves or grooves in which the first Switzerlandmit tel 3 are guided.
  • the gripper finger 1 also includes a gear 5, which is designed to pivot the gripper finger 1 about a pivot axis S assigned to the finger root link 2.1 and to bend the kinematic chain of the finger links 2 by pulling on the first traction means 3, the gear 5 being a pivotably mounted first Gear member 5.1, wel Ches is connected to the first traction means 3 and has a pivotably mounted second gear member 5.2, which is connected to the finger root member 2.1.
  • the first gear member 5.1 is coupled to the second gear member 5.2 by means of a gear coupling 6, in such a way that when the first gear member 5.1 and the second gear member 5.2 swivel jointly, the gripper finger 1 is pivoted, and when the first gear member 5.1 swivels only relative to the second gear element 5.2 (FIG. 2) a tensile force is introduced into the first tensile means 3 and passed on to the fingertip element 2.2 in order to bring about the bending of the gripper finger 1.
  • the gear coupling 6 is designed as a spring means 6a, which is formed from coupling the first gear member 5.1 resiliently to the second gear member 5.2, such that by driving the first gear member 5.1, such as This especially re is shown in Fig. 3 by means of a drive motor 7, due to the spring means 6a and the coupled second Ge gear member 5.2 is moved as long as the drive force acting on the Federmit tel 6a does not exceed the spring force of the spring means 6a.
  • the spring force of the spring means 6a can be set to move the first gear member 5.1 and the second gear member 5.2 together in the case of driving the first gear member 5.1 by means of the drive motor 7 below a predetermined drive torque, and in the case of driving the first gear member 5.1 Above the predetermined drive threshold torque to move the first gear member 5.1 alone, the second gear member 5.2 being at least substantially not moved further, as is shown in particular in FIG.
  • the first gear element 5.1 can have a first disk sector 8.1 with an arcuate first jacket wall 9.1 which forms at least one first guide channel 10.1 for the at least one first traction means 3.
  • a second guide channel 10.2 for a second traction means 11 can be formed out, which is set up to drive the first gear member 5.1.
  • the drive motor 7 has a motor shaft which carries a cable winch 12 driven by the drive motor 7.
  • the cable winch 12 is designed to exert a tensile force on the second tensile means 11, which is constructed as a cable, in order to drive the first gear element 5.1 by means of the tensile force on the cable, i.e. to pivot it about the pivot axis S.
  • 3 to 5 and 8 show a special embodiment of a gripper 14 according to the invention, having a gripper base body 13, the drive motor 7 arranged on the gripper base body 13 and, in the case of the present exemplary embodiment, exactly one pair of gripper fingers 1 according to the invention which are each pivotably mounted on the gripper base body 13.
  • the first gear members 5.1 of the at least one pair of gripper fingers 1 of the drive motor 7 can be jointly exaggerated.
  • two ropes ie two second traction means 11, extend from the drive motor 7 and / or the cable winch 12, from each of which a rope or a second traction means 11 is guided to the respective first gear member 5.1 of the respective gripper finger 1. If the two second traction means 11 are wound up by means of the drive motor 7 and the cable winch 12 disgusting, the two gripper fingers 1 pivot towards one another and the gripper 14 accordingly executes a closing movement, the two gripper fingers 1 initially remaining in their respective extended state.
  • the gripper 14 can have a first return means 15.1 on each gripper finger 1, as can be seen in particular in FIG the driven pivoting movement of the second gear member 5.2 in an open position of the gripper fingers 1 pretension. So when the drive motor 7 lets the winch 12 rotate in an opposite direction, in which the two second traction means 11 are unwound again, the first return means 15.1 pull the gripper fingers 1 or the finger root members 2.1 back into an opening position, where the second traction means 11 remain tense.
  • the spring means 6a can also be seen in FIG. 5.
  • the spring means 6a are formed by rubber-band-like cables, which on the one hand (in Fig. 5 above) are fixed on the second gear member 5.2 or on a pin 16 also connected to the finger root member 2.1 and on the other hand (in Fig. 5 below) are each fixed on the first gear member 5.1, for example at a fixing point 17 of the first gear member 5.1, as shown for example in FIG. 1 and FIG. 2.
  • Fig. 5 also shows how the two gripper fingers 1 can each have a second return means 18, which is each designed that several successive, mutually adjustable finger members 2 against the tensile force of the first traction means 3 in a stretched position of the pretension the respective gripper finger 1.
  • the respective second return means 18 can also be designed as a rubber band-like cable pull.
  • the second return means 18 can be fixed on the one hand to the finger root member 2.1 and on the other hand to the fingertip member 2.2.
  • the finger links 2 can have open-edged recesses 19 or grooves on the back of their Greifflä surfaces, which when viewed together form a channel in which the second return means 18 can be guided within the outer contour of the gripper finger 1.
  • FIGS. 6 and 7 each show the gripper finger 1 on their own.
  • the several successive, mutually adjustable fin gerglieder 2 are formed as a one-piece gripper finger body, each two adjacent finger members 2 are connected via a film hinge-like web 20 and the several webs 20 a longitudinally extending support column within the gripper finger 1 of the Form gripper finger 1.
  • Each finger phalanx 2 has a preferably elastic hollow body 21, which in each case forms a feeler body with which the gripper finger 1 is in contact with an object to be gripped.
  • the respective ge hollow body 21 can be designed as a hollow cylinder, the cylinder axes each extending parallel to the pivot axis S of the gripper finger 1.
  • the pivot axis S goes through the second gear element 5.2, which is also formed in one piece with the finger root element 2.1.
  • the pins 16 are also integrally formed with the finger root member 2.1.
  • Each hollow body 21 has on the top and bottom (covered in FIG. 7) two holes 22 through which one each the two first traction means 3 is threaded through.
  • the first traction means 3 lie within the contour of the finger links 2 or within the contour of the hollow body 21.
  • the hollow body 21 extend starting from the neutral fiber, which is defined by the film hinge-term webs 20, in Direction of the object to be gripped with such cross-sectional contours that the hollow bodies 21 taper towards the object to be gripped the gripper finger 1 can bend.
  • the support body 23 which are supported on one another in the extended state of the gripper finger 1.
  • the support body 23 has on the outside flat, pressure-stable support wall sections which, in the extended state of the gripper finger 1, abut one another at the front.
  • the flat, pressure-stable support wall sections together with the film hinge-like webs 20 which form the support column of the gripper finger 1, a box frame biegestei fen in the opening direction.
  • each gripper finger 1 there is a tweezer grip projection on the respective fingertip element 2.2
  • FIG. 8 shows the exemplary gripper 14 according to FIG. 5, how it clamps a circular cylindrical object 27 firmly on its jacket wall.
  • the two gripper fingers 1 are curved around the circular cylindrical object 27 in order to hold it in place over a large area with radial clamping force. In order to achieve this, the two gripper fingers 1 are moved towards one another from their open positions, analogously to FIG. Then the clamping force increases without the gripper fingers 1 pivoting any further.
  • a drive threshold torque is reached, the gripper fingers 1 begin to curve and the hollow bodies by 21 of the finger links 2 successively rest against the one wall of the circular cylindrical object 27. In this case, additional radial holding forces are via the hollow body 21 of the
  • the phalanges 2 of the fingers are transferred to the circular cylindrical object 27.

Abstract

The invention relates to a gripper finger (1), comprising a transmission (5) which is designed to pivot the gripper finger (1) about a pivot axis (S) associated with the finger base element (2.1) and to curve the kinematic chain of the finger element (2) by pulling on the first pulling means (3), wherein the transmission (5) has a pivotally mounted first transmission element (5.1) that is connected to the first pulling means (3), and has a pivotally mounted second transmission element (5.2) that is connected to the finger base element (2.1), and the first transmission element (5.1) is coupled to the second transmission element (5.2) by means of a transmission coupler (6) in such a way that a pivoting of the gripper finger (1) is brought about with a common pivoting movement of the first transmission element (5.1) and the second transmission element (5.2), and, with a sole pivoting movement of the first transmission element (5.1) relative to the second transmission element (5.2), a pulling force is introduced into the first pulling means (3) and forwarded to the finger tip element (2.2) in order to bring about the curving of the gripper finger (1). The invention also relates to a gripper (14) comprising gripper fingers (1) of this type.

Description

Greiferf inger und Greifer mit solchen Greiferf ingern Gripper fingers and grippers with such gripper fingers
Die Erfindung betrifft einen Greiferfinger, aufweisend eine kinematische Kette von mehreren aufeinander folgenden, gegen einander verstellbar gelagerten Fingergliedern, von denen ein in der kinematischen Kette proximales Fingerglied ein Finger wurzelglied bildet und ein in der kinematischen Kette dista les Fingerglied ein Fingerspitzenglied bildet, und aufweisend wenigstens ein sich entlang der kinematischen Kette der Fin gerglieder längserstreckendes erstes Zugmittel, das mit dem Fingerspitzenglied verbunden ist. Die Erfindung betrifft au ßerdem einen Greifer mit solchen Greiferfingern. The invention relates to a gripper finger, comprising a kinematic chain of several successive, mutually adjustable finger links, of which a proximal finger link in the kinematic chain forms a finger root link and a finger link dista les in the kinematic chain forms a fingertip link, and having at least a longitudinally extending first traction means along the kinematic chain of the fin gerglieder, which is connected to the fingertip member. The invention also relates to a gripper with such gripper fingers.
Die DE 102006 009 559 B3 beschreibt eine Greifervorrichtung in der Art einer künstlichen Hand mit wenigstens zwei an ei nem Rahmen angebrachten Fingern, von denen zumindest ein Fin- ger längs einer dem Finger zuordenbaren Bewegungsebene mit tels eines Aktors aus einer langgestreckten in eine gekrümmte Fingerposition überführbar ist, wobei der Finger einstückig ausgebildet ist und eine Längserstreckung aufweist, längs der wenigstens ein Bereich vorgesehen ist, um den der Finger in der ihm zugeordneten Bewegungsebene krümmbar ist, wobei der wenigstens eine Bereich, um den der Finger in der ihm zuge ordneten Bewegungsebene krümmbar ist, gelenkartig ausgebildet ist, dass längs des wenigstens einen aktorisch krümmbaren Fingers ein Zug- und Druckkräfte übertragendes, länglich aus- gebildetes Stellelement mit zwei Stellelementenden vorgesehen ist, von denen ein Stellelementende mit einem dem Rahmen ge genüberliegenden Fingerspitzenbereich des Fingers und das an dere Stellelementende mit dem Aktor einstückig verbunden sind. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Greiferfinger und einen Greifer mit wenigstens einem Paar solcher Greiferfinger zu schaffen, der jeweils einen besonders zuverlässigen konstruk tiven Aufbau aufweist und dennoch sehr flexibel für unter schiedlichste Greifanforderungen eingesetzt werden kann. DE 102006 009 559 B3 describes a gripper device in the manner of an artificial hand with at least two fingers attached to a frame, of which at least one finger can be transferred from an elongated to a curved finger position along a plane of movement that can be assigned to the finger by means of an actuator is, wherein the finger is formed in one piece and has a longitudinal extension along which at least one area is provided around which the finger can be bent in the plane of motion assigned to it, the at least one area around which the finger can be bent in the plane of motion assigned to it is, is designed in a hinge-like manner that along the at least one actuator-bendable finger a tensile and compressive force-transmitting, elongated actuating element is provided with two actuating element ends, one of which is provided with an actuating element end with a fingertip area of the finger opposite the frame and the other end of the actuating element with the A ktor are integrally connected. The object of the invention is to provide a gripper finger and a gripper with at least one pair of such gripper fingers, each of which has a particularly reliable constructive structure and can still be used very flexibly for a wide variety of gripping requirements.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Greifer finger, aufweisend eine kinematische Kette von mehreren auf einander folgenden, gegeneinander verstellbar gelagerten Fin gergliedern, von denen ein in der kinematischen Kette proxi males Fingerglied ein Fingerwurzelglied bildet und ein in der kinematischen Kette distales Fingerglied ein Fingerspitzen glied bildet, und aufweisend wenigstens ein sich entlang der kinematischen Kette der Fingerglieder längserstreckendes ers tes Zugmittel, das mit dem Fingerspitzenglied verbunden ist, gekennzeichnet durch ein Getriebe, welches ausgebildet ist zum Schwenken des Greiferfingers um eine dem Fingerwur zelglied zugeordnete Schwenkachse und zum Krümmen der kinema tischen Kette der Fingerglieder durch Ziehen an dem ersten Zugmittel, wobei das Getriebe ein schwenkbar gelagertes ers tes Getriebeglied aufweist, welches mit dem ersten Zugmittel verbunden ist und ein schwenkbar gelagertes zweites Getriebe glied aufweist, welches mit dem Fingerwurzelglied verbunden ist, und das erste Getriebeglied mittels einer Getriebekoppel an das zweite Getriebeglied angekoppelt ist, derart, dass bei einer gemeinsamen Schwenkbewegung von erstem Getriebeglied und zweitem Getriebeglied ein Schwenken des Greiferfingers bewirkt wird und bei einer alleinigen Schwenkbewegung des ersten Getriebeglieds relativ zum zweiten Getriebeglied eine Zugkraft in das erste Zugmittel eingeleitet und an das Fin gerspitzenglied weitergeleitet wird, um das Krümmen des Grei ferfingers zu bewirken. Der Greiferfinger kann, je nach Anwendung, als Einzelgreifer finger, in Kombination mit festen oder beweglichen anderen Greifelementen oder in Kombination mit mehreren erfindungsge mäß ausgebildeten Greiferfingern, beispielsweise paarweise oder in Form einer anthropomorphen Greiferhand verwendet wer den. Demgemäß kann der Greiferfinger einzeln oder in mehrfa cher Ausführung als Komponente eines Greifers verwendet wer den. Der erfindungsgemäße Greiferfinger kann insbesondere bei teil- oder vollautomatisierten robotischen Greifaufgaben ein gesetzt werden. Insofern kann der Greiferfinger oder ein Greifer, der einen oder mehrere solche Greiferfinger auf weist, ein Greifwerkzeug bilden, das von einem Roboterarm in einem Handfahrbetrieb oder programmgesteuert automatisch ge- handhabt, insbesondere bewegt und betätigt werden kann. Der Greiferfinger kann insbesondere programmgesteuert automatisch geschwenkt und gekrümmt bzw. wieder gestreckt werden. The object is achieved according to the invention by a gripper finger, comprising a kinematic chain of several consecutive, mutually adjustable fin gerbodiments, of which one in the kinematic chain proximal finger link forms a finger root link and a finger link distal in the kinematic chain a fingertip link forms, and having at least one longitudinally extending along the kinematic chain of the finger links first traction means, which is connected to the fingertip member, characterized by a transmission which is designed to pivot the gripper finger about a pivot axis assigned to the fingerwur zel member and to bend the kinematic tables Chain of the finger links by pulling on the first traction means, the transmission having a pivotably mounted first gear member which is connected to the first traction means and a pivotably mounted second gear member which is connected to the fingerw Root member is connected, and the first gear member is coupled to the second gear member by means of a gear coupling, such that a joint pivoting movement of the first gear member and the second gear member causes a pivoting of the gripper finger and a single pivoting movement of the first gear member relative to the second gear member Tensile force is introduced into the first traction means and passed on to the Fin gerspitzenglied to cause the crook of the Grei ferfingers. The gripper finger can, depending on the application, as a single gripper finger, in combination with fixed or movable other gripping elements or in combination with several according to the invention designed gripper fingers, for example in pairs or in the form of an anthropomorphic gripper hand who used the. Accordingly, the gripper finger can be used individually or in multiple designs as a component of a gripper. The gripper finger according to the invention can be used in particular for partially or fully automated robotic gripping tasks. In this respect, the gripper finger or a gripper that has one or more such gripper fingers can form a gripping tool that can be automatically handled, in particular moved and operated, by a robot arm in manual operation or program-controlled. The gripper finger can, in particular, be automatically pivoted and curved or stretched again in a program-controlled manner.
Die Fingerglieder des Greiferfingers können starre Einzel glieder sein, analog den Fingergelenken einer Hand eines Men schen. Diese Fingerglieder sind über Gelenke miteinander ver bunden. Zur Bildung eines anthropomorphen Fingers können die Fingerglieder seriell nacheinander angeordnet verbunden sein, so dass sich stets ein starres Fingerglied und ein bewegli ches Fingergelenk abwechseln. The finger joints of the gripper finger can be rigid individual members, analogous to the finger joints of a hand of a man. These phalanges are connected to each other via joints. To form an anthropomorphic finger, the phalanges can be connected in series, so that a rigid phalanx and a movable finger joint always alternate.
Die mehreren Fingerglieder und mehreren Fingergelenke bilden demgemäß eine kinematische Kette von mehreren aufeinander folgenden, gegeneinander verstellbar gelagerten Fingerglie dern. Der Greiferfinger kann prinzipiell eine weitgehend be liebige Anzahl von Fingergliedern und Fingergelenken aufwei sen. Eine in den meisten allgemeinen Fällen sinnvolle Anzahl von Fingerglieder kann beispielsweise zwischen drei Finger gliedern und zwölf Fingergliedern liegen. Die Kette von mehreren Fingergliedern und mehreren Fingerge lenken weist an einem Ende ein erstes Endglied auf, welches das proximale Fingerglied ist und insoweit ein Fingerwur zelglied des Greiferfingers bildet. Das Fingerwurzelglied kann dasjenige Fingerglied sein, mit dem der gesamte Greifer finger beispielsweise an einem Grundkörper eines Greifers o- der einer Roboterhand gelagert ist. The several finger links and several finger joints accordingly form a kinematic chain of several successive, mutually adjustable finger joints. In principle, the gripper finger can have any number of phalanges and finger joints. A useful number of phalanges in most general cases can, for example, be between three fingers and twelve phalanges. The chain of several finger links and several finger joints has at one end a first end link which is the proximal finger link and in this respect forms a fingerwur zel member of the gripper finger. The finger root link can be that finger link with which the entire gripper finger is mounted, for example, on a base body of a gripper or a robot hand.
Die Kette von mehreren Fingergliedern und mehreren Fingerge lenken weist außerdem an dem anderen Ende ein zweites End glied auf, welches das distale Fingerglied ist und insoweit ein Fingerspitzenglied des Greiferfingers bildet. The chain of several finger links and several finger joints also has a second end link at the other end, which is the distal finger joint and in this respect forms a fingertip member of the gripper finger.
Das längserstreckende erste Zugmittel kann innerhalb der Hüllfläche des Greiferfingers angeordnet sein. Das erste Zug mittel liegt dabei bezogen auf die neutrale Faser des Grei ferfingers näher an der konkaven Seite des gekrümmten Grei ferfingers. Das erste Zugmittel kann ein einziges Einzelzug mittel sein. Alternativ kann das erste Zugmittel von zwei o- der mehreren Einzelzugmitteln gebildet werden. Beispielsweise können zwei Einzelzugmittel an einem Greiferfinger vorgesehen sein, die in einem Abstand voneinander, parallel zueinander entlang des Greiferfingers verlaufen. Die Fingerglieder des Greiferfingers können Durchbrüche, Löcher, randoffene Ausspa rungen, Rillen oder Nuten aufweisen, in denen das erste Zug mittel bzw. die ein oder mehreren Einzelzugmittel geführt sind. Das erste Zugmittel ist ausgebildet zumindest Zugkräfte zu übertragen. Insoweit kann das Zugmittel beispielsweise durch Seile, Kabel, Drähte oder Schnüre gebildet werden. Das erste Zugmittel kann aber gegebenenfalls auch ausgebildet sein, sowohl Zugkräfte als auch Druckkräfte zu übertragen, wobei dies im Allgemeinen nicht notwendig ist, insbesondere dann nicht, wenn andere Einrichtungen vorgesehen werden, um den Greiferfinger wieder in seinen gestreckten Zustand zu bringen, wie beispielsweise die im Folgenden noch näher be schriebenen Rückholmittel. Zur Übertragung von Zugkräften und Druckkräften kann das erste Zugmittel beispielsweise von bie geelastischen Stäben, wie beispielsweise Kunststoffleisten, insbesondere aus Polyamid gebildet werden. The longitudinally extending first traction means can be arranged within the enveloping surface of the gripper finger. The first train medium is based on the neutral fiber of the Grei ferfingers closer to the concave side of the curved Grei ferfingers. The first traction device can be a single single pull medium. Alternatively, the first traction means can be formed by two or more individual traction means. For example, two individual pulling means can be provided on a gripper finger, which run parallel to one another along the gripper finger at a distance from one another. The phalanges of the gripper finger can have openings, holes, open-edged recesses, grooves or grooves in which the first pulling means or the one or more individual pulling means are guided. The first traction means is designed to transmit at least tractive forces. In this respect, the traction means can be formed, for example, by ropes, cables, wires or cords. The first traction means can, however, optionally also be designed to transmit both tensile forces and compressive forces, this generally not being necessary, in particular not when other devices are provided to to bring the gripper finger back into its extended state, such as the return means described in more detail below. In order to transmit tensile forces and compressive forces, the first tensile means can be formed, for example, from flexurally elastic rods such as plastic strips, in particular made of polyamide.
Das Getriebe kann in seiner allgemeinsten Ausführung von be liebigen mechanischen Stellgliedern gebildet werden, welche wenigstens ein Getriebeeingangsglied umfassen, das von einem Antriebsmotor angetrieben wird und mit dem ersten Zugmittel verbunden ist und wenigstens ein Getriebeausgangsglied umfas sen, das mit dem Fingerwurzelglied des Greiferfingers verbun den ist. In its most general embodiment, the transmission can be formed by any mechanical actuators, which include at least one transmission input member that is driven by a drive motor and is connected to the first traction mechanism and includes at least one transmission output member that is verbun with the root member of the gripper finger .
Ein Stellglied des Getriebes, d.h. das Getriebeausgangsglied ist ausgebildet zum Schwenken des Greiferfingers um eine dem Fingerwurzelglied zugeordnete Schwenkachse und ein anderes Stellglied des Getriebes, d.h. das Getriebeeingangsglied ist ausgebildet zum Krümmen der kinematischen Kette der Finger glieder durch Ziehen an dem ersten Zugmittel. Das eine Stell glied und das andere Stellglied sind dabei mechanisch gekop pelt. Die mechanische Koppelung des einen Stellglieds des Ge triebes mit dem anderen Stellglied des Getriebes kann auf un terschiedliche Weise erfolgen, wie dies im Folgenden anhand unterschiedlicher Ausführungsvarianten noch näher beschrieben ist. An actuator of the transmission, i.e. the transmission output element, is designed to pivot the gripper finger about a pivot axis assigned to the finger root element, and another actuator of the transmission, i.e. the transmission input element, is designed to bend the kinematic chain of the finger elements by pulling on the first traction mechanism. The one actuator and the other actuator are mechanically gekop pelt. The mechanical coupling of one actuator of the transmission with the other actuator of the transmission can take place in different ways, as will be described in more detail below with reference to different design variants.
In der grundlegenden Ausführung weist der Greiferfinger ein schwenkbar gelagertes erstes Getriebeglied auf, welches mit dem ersten Zugmittel verbunden ist und ein schwenkbar gela gertes zweites Getriebeglied auf, welches mit dem Fingerwur zelglied verbunden ist. Das erste Getriebeglied ist dabei mittels einer Getriebekoppel an das zweite Getriebeglied an gekoppelt. In the basic embodiment, the gripper finger has a pivotably mounted first gear member which is connected to the first traction means and a pivotably gela Gertes second gear member which is connected to the fingerwur zel member. The first transmission link is included coupled to the second gear member by means of a gear coupling.
Indem das erste Getriebeglied, das zweite Getriebeglied und die Getriebekoppel ausgebildet sind, bei einer gemeinsamen Schwenkbewegung von erstem Getriebeglied und zweitem Getrie beglied ein Schwenken des Greiferfingers zu bewirken und bei einer alleinigen Schwenkbewegung des ersten Getriebeglieds relativ zum zweiten Getriebeglied eine Zugkraft in das erste Zugmittel einzuleiten und an das Fingerspitzenglied weiterzu leiten, um das Krümmen des Greiferfingers zu bewirken, kann die Kraft und/oder die Schwenkstellung des Greiferfingers de finiert werden, bis zu welcher der Greiferfinger gestreckt bleibt, und der Moment wann der Greiferfinger beginnt sich zu krümmen, definiert werden, insbesondere je nach Ausführungs form des Greiferfingers konstruktiv variabel vorgegeben wer den, und zwar je nach Ausbildung, Einstellung, Konfiguration und/oder Ansteuerung der Getriebekoppel. Die Getriebekoppel bestimmt insoweit in welcher Weise und in welchem Umfang bzw. unter welcher Kraft das erste Getriebeglied relativ zum zwei ten Getriebeglied eine Relativbewegung ausführt bzw. ausfüh ren kann oder nicht ausführt bzw. nicht ausführen kann. Dies bestimmt den Zustand des Greiferfingers, wann eine Schließbe wegung des Greiferfingers im gestreckten Zustand in einen ge krümmten Zustand des Greiferfingers übergeht. Die Getriebe koppel kann aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften diesen Übergangsbereich zwischen getrecktem Greiferfinger und ge krümmten Greiferfinger konstruktiv fest vorgeben. Alternativ kann die Getriebekoppel variabel ausgebildet sein, wahlweise in Form von diskreten Zuständen oder in Form von stetig ver änderbaren Zuständen, wie beispielsweise mittels einer Kupp lung oder eines Drehmomentwandlers, so dass der Übergangsbe reich variabel ansteuerbar sein kann. Die Getriebekoppel kann in einer ersten Ausführungsform we nigstens ein Federmittel aufweisen, das ausgebildet ist, das erste Getriebeglied federelastisch an das zweite Getriebe glied anzukoppeln, derart, dass durch Antreiben des ersten Getriebeglieds aufgrund des Federmittels auch das angekoppel te zweite Getriebeglied mitbewegt wird, solange die an dem Federmittel wirkende Antriebskraft die Federkraft des Feder mittels nicht übersteigt. By the first gear member, the second gear member and the gear coupling are designed to cause a pivoting of the gripper finger with a common pivoting movement of the first gear member and second gear and to initiate a tensile force in the first traction means with a single pivoting movement of the first gear member relative to the second gear member and to forward to the fingertip member in order to cause the gripper finger to bend, the force and / or the pivoting position of the gripper finger can be defined up to which the gripper finger remains extended and the moment when the gripper finger begins to bend can be defined , in particular depending on the execution form of the gripper finger structurally variable given who the, depending on the training, setting, configuration and / or control of the gear coupling. The gear coupling determines in what way and to what extent or under what force the first gear member executes or executes a relative movement relative to the second gear member or can or does not execute or cannot execute. This determines the state of the gripper finger when a closing movement of the gripper finger in the extended state changes into a curved state of the gripper finger. Due to its mechanical properties, the gear coupling can structurally specify this transition area between the stretched gripper finger and the curved gripper finger. Alternatively, the transmission coupling can be designed to be variable, either in the form of discrete states or in the form of continuously changeable states, such as by means of a coupling or a torque converter, so that the transition area can be variably controlled. In a first embodiment, the gear coupling can have at least one spring means which is designed to couple the first gear member resiliently to the second gear member, such that by driving the first gear member due to the spring means, the coupled second gear member is also moved as long as the Driving force acting on the spring means does not exceed the spring force of the spring means.
Ein relatives Verdrehen des ersten Getriebeglieds bezüglich des zweiten Getriebeglieds erfolgt hierbei in Abhängigkeit der Federsteifigkeit des Federmittels. Nur wenn eine relative Verdrehung des ersten Getriebeglieds bezüglich des zweiten Getriebeglieds stattfindet, wird der Greiferfinger gekrümmt. Bewegen sich das erste Getriebeglied und das zweite Getriebe glied gleichförmig, d.h. ohne, dass ein relatives Verdrehen des ersten Getriebeglieds bezüglich des zweiten Getriebe glieds stattfindet, so wird der Greiferfinger nicht gekrümmt, sondern lediglich um sein Fingerwurzelglied verschwenkt. A relative rotation of the first gear member with respect to the second gear member takes place here as a function of the spring stiffness of the spring means. The gripper finger is curved only when the first gear member is rotated relative to the second gear member. If the first gear member and the second gear member move uniformly, i.e. without a relative rotation of the first gear member with respect to the second gear member taking place, the gripper finger is not curved, but only pivoted around its finger root member.
Neben der Federsteifigkeit des Federmittels ist ein relatives Verdrehen des ersten Getriebeglieds bezüglich des zweiten Ge triebeglieds auch abhängig von der Steifigkeit des Greifer fingers als solches, also die Steifigkeit, die gegen ein Krümmen des Greiferfingers wirkt. Diese Steifigkeit kann sich aus dem konstruktiven Aufbau der Fingerglieder des Greifer fingers ergeben (innere Steifigkeit) und/oder durch separate Mittel, die gegen ein Krümmen des Greiferfingers wirken, wie beispielsweise die im Folgenden noch näher beschriebenen zweiten Rückholmittel, eingestellt bzw. vorgegeben werden. In addition to the spring stiffness of the spring means, a relative rotation of the first gear member with respect to the second Ge gear member is also dependent on the rigidity of the gripper finger as such, that is, the rigidity that acts against bending of the gripper finger. This stiffness can result from the structural design of the phalanges of the gripper finger (internal stiffness) and / or can be set or specified by separate means that act against bending of the gripper finger, such as the second return means described in more detail below.
Die Getriebekoppel oder das wenigstens eine Federmittel kann ausgebildet und/oder eingerichtet sein, das erste Getriebe glied derart an das zweite Getriebeglied anzukoppeln, dass ein vom ersten Getriebeglied auf das zweite Getriebeglied übertragene Moment auch nach Überschreiten eines vorgegebenen Antriebsschwellmoments weiterhin auf das zweite Getriebeglied übertragen wird, auch wenn das zweite Getriebeglied bei über schrittenem Antriebsschwellmoment zumindest im Wesentlichen nicht weiterbewegt wird und lediglich das erste Getriebeglied weiterbewegt wird. The gear coupling or the at least one spring means can be designed and / or set up to couple the first gear member to the second gear member in such a way that a torque transmitted from the first transmission element to the second transmission element continues to be transmitted to the second transmission element even after a predetermined threshold drive torque is exceeded, even if the second transmission element is at least essentially not moved further when the drive threshold torque is exceeded and only the first transmission element is moved further.
Das Moment, das von dem ersten Getriebeglied auf das zweite Getriebeglied übertragen wird, wird somit auch nach Lösen der direkten Koppelung von erstem Getriebeglied und zweiten Ge triebeglied, d.h. wenn sich das erste Getriebeglied alleine weiterbewegt, ohne das zweite Getriebeglied, noch weiter übertragen und kann in dieser Phase sogar noch weiter anstei- gen. Wird ein weitergehendes Antriebsmoment überschritten, erfolgt eine Übertragung der Kraft auf das Zugmittel, welches den Greiferfinger krümmt. Dabei bleibt das von dem ersten Ge triebeglied auf das zweite Getriebeglied übertragen Moment erhalten oder steigt sogar noch weiter an. The torque that is transmitted from the first gear member to the second gear member is thus transmitted even after the direct coupling of the first gear member and the second gear member has been released, ie when the first gear member moves on by itself, without the second gear member, and can increase even further in this phase. If a further drive torque is exceeded, the force is transmitted to the traction device, which bends the gripper finger. The torque transmitted from the first transmission element to the second transmission element is retained or increases even further.
In der ersten Phase schließt der Greifer. Wenn das zu grei fende Objekt berührt wird, geht man in eine zweite Phase über, an deren Anfang die Koppelung gelöst wird. Das hat zur Folge, dass sich das Schließmoment auf den Greiferfinger bzw. die Greiferfinger weiter erhöht, ohne dass sich die Greifer finger schwenkend bewegen. Ab einem weiteren Grenzmoment kommt dann eine dritte Phase, in der das Schließmoment weiter vorhanden ist bzw. noch weiter gesteigert wird, wobei gleich zeitig der Greiferfinger bzw. die Greiferfinger sich krümmen und sich um das Objekt legen. Die zusätzliche Momenterhöhung in der zweiten Phase sorgt dafür, dass der Greiferfinger sich nicht wieder vom Objekt weg wölbt. Ein Wegwölben würde näm lich passieren, wenn ein Schließen der Greiferfinger nur über das Zugmittel erfolgen würde ohne, dass das Moment auch nach Überschreiten des vorgegebenen Antriebsschwellmoments auf das zweite Getriebeglied übertragen würde. In the first phase the gripper closes. When the object to be gripped is touched, a second phase begins, at the beginning of which the coupling is released. As a result, the closing torque on the gripper finger or the gripper fingers increases further without the gripper fingers moving in a pivoting manner. From a further limit moment, there is a third phase in which the closing moment continues to exist or is increased even further, at the same time the gripper finger or the gripper fingers bend and wrap around the object. The additional torque increase in the second phase ensures that the gripper finger does not arch away from the object again. Arching away would happen if the gripper fingers were only closed over the traction mechanism would take place without the torque being transmitted to the second transmission element even after the predetermined drive threshold torque has been exceeded.
Die Federkraft des Federmittels kann eingestellt sein, im Falle eines Antreibens des ersten Getriebeglieds unterhalb eines vorgegebenen Antriebsschwellmoments, das erste Getrie beglied und das zweite Getriebeglied gemeinsam zu bewegen und im Falle eines Antreibens des ersten Getriebeglieds oberhalb des vorgegebenen Antriebsschwellmoments, das erste Getriebe- glied alleine zu bewegen, wobei das zweite Getriebeglied da bei zumindest im Wesentlichen nicht weiterbewegt wird. The spring force of the spring means can be set to move the first gear member and the second gear member together in the case of driving the first gear member below a predetermined drive threshold torque, and to move the first gear member alone in the case of driving the first gear member above the predetermined drive threshold torque to move, wherein the second gear member is not moved further because at least substantially.
Dies hat zur Folge, dass der Greiferfinger während eines An treibens des ersten Getriebeglieds unterhalb eines vorgegebe nen Antriebsschwellmoments zumindest im Wesentlichen in einem gestreckten Zustand bleibt und erst bei Überschreiten des An triebsschwellmoments der Greiferfinger sich krümmt. This has the consequence that the gripper finger remains at least essentially in a stretched state while driving the first gear member below a given drive threshold torque and only bends when the drive threshold torque of the gripper fingers is exceeded.
Die Getriebekoppel kann alternativ oder ergänzend zu einem Federmittel eine Kupplung aufweisen, die ausgebildet ist, in ihrer Schließstellung das erste Getriebeglied starr mit dem zweiten Getriebeglied zu verbinden und in ihrer Offenstellung die starre Verbindung zwischen dem ersten Getriebeglied und dem zweiten Getriebeglied zu lösen. The gear coupling can alternatively or in addition to a spring means have a coupling which is designed to rigidly connect the first gear member to the second gear member in its closed position and to release the rigid connection between the first gear member and the second gear member in its open position.
Ist die Kupplung geschlossen und damit das erste Getriebe glied starr mit dem zweiten Getriebeglied verbunden, dann wird der Greiferfinger unter Beibehaltung seines gestreckten Zustands geschwenkt, wenn der Antriebsmotor das erste Getrie beglied antreibt. Ist die Kupplung geöffnet und damit die starre Verbindung zwischen dem ersten Getriebeglied und dem zweiten Getriebeglied gelöst, dann wird der Greiferfinger ge- krümmt, wenn der Antriebsmotor das erste Getriebeglied an treibt. If the clutch is closed and the first gear member is rigidly connected to the second gear member, then the gripper finger is pivoted while maintaining its extended state when the drive motor drives the first gear member. If the clutch is opened and the rigid connection between the first gear member and the second gear member is released, then the gripper finger is opened. bends when the drive motor drives the first gear member.
Eine Kupplung kann das oben beschriebene Federmittel erset zen. Alternativ kann der Greiferfinger unter Beibehaltung ei nes Federmittels zusätzlich mit einer solchen Kupplung verse hen sein. Eine Kupplung hat den Vorteil, dass das Auslösemo- ment der Kupplung einstellbar sein kann. Ein weiterer Vorteil kann sich einstellen, wenn die Kupplung ansteuerbar ausgebil det ist, wenn also die Kupplung beispielsweise elektromecha nisch aktiviert, d.h. wahlweise geöffnet oder geschlossen werden kann. So kann das Umschalten des Greiferfingers zwi schen seinem gestreckten Zustand und seinen krümmbaren Zu stand aktiv angesteuert werden. A clutch can replace the spring means described above. Alternatively, the gripper finger can additionally be provided with such a coupling while retaining a spring means. A clutch has the advantage that the release torque of the clutch can be adjusted. Another advantage can arise if the clutch is designed to be controllable, i.e. if the clutch is activated electromechanically, for example, i.e. can be opened or closed as required. The switching of the gripper finger between its stretched state and its bendable state can be actively controlled.
In allen Ausführungsformen kann das erste Getriebeglied gene rell einen ersten Scheibensektor mit einer bogenförmigen ers ten Mantelwand aufweisen, die wenigstens eine erste Führungs rinne für das wenigstens eine erste Zugmittel bildet und/oder einen zweiten Scheibensektor mit einer bogenförmigen zweiten Mantelwand aufweisen, die eine zweite Führungsrinne für ein zweites Zugmittel bildet, das zum Antreiben des ersten Ge triebeglieds eingerichtet ist. In all embodiments, the first gear member can generally have a first disk sector with an arcuate first jacket wall, which forms at least one first guide channel for the at least one first traction device and / or a second disk sector with an arcuate second jacket wall that has a second guide channel forms for a second traction means which is set up to drive the first gear member.
Die jeweilige Bogenform der Mantelwand des ersten Scheiben sektors und/oder des zweiten Scheibensektors kann einen frei wählbaren Verlauf aufweisen. Der Verlauf der jeweilige bogen förmigen ersten Mantelwand und/oder zweiten Mantelwand kann aber auch kreisbogenförmig sein. Die Bogenform der ersten Mantelwand kann einen anderen Verlauf aufweisen, als die Bo genform der zweiten Mantelwand. Die jeweilige Bogenform gibt den Radius bzw. die Hebelarmlänge vor, welche auf das erste Zugmittel bzw. das zweite Zugmittel wirkt. Haben die erste Mantelwand und die zweite Mantelwand unterschiedliche Bogen- formen, so kann eine gewünschte Übersetzung erzielt werden vom zweiten Zugmittel zum ersten Zugmittel. The respective arc shape of the jacket wall of the first disk sector and / or of the second disk sector can have a freely selectable course. The course of the respective arcuate first jacket wall and / or second jacket wall can, however, also be in the shape of a circular arc. The arc shape of the first jacket wall can have a different course than the arc shape of the second jacket wall. The respective arch shape specifies the radius or the lever arm length which acts on the first traction device or the second traction device. If the first shell wall and the second shell wall have different arched shape, a desired translation can be achieved from the second traction means to the first traction means.
Der Greiferfinger kann generell einen Antriebsmotor und eine von dem Antriebsmotor angetriebene Seilwinde aufweisen, wel- che ausgebildet ist, eine Zugkraft auf ein als Seil ausgebil detes zweites Zugmittel auszuüben, um mittels der Zugkraft auf dem Seil das erste Getriebeglied anzutreiben. Insoweit bewirkt derselbe Antriebsmotor durch eine gleichförmige Zug bewegung sowohl das Schwenken des Greiferfingers in seinem gestreckten Zustand, als auch das Krümmen des Greiferfingers. The gripper finger can generally have a drive motor and a cable winch driven by the drive motor, which is designed to exert a tensile force on a second tensile means constructed as a cable in order to drive the first gear element by means of the tensile force on the cable. In this respect, the same drive motor causes both the pivoting of the gripper finger in its extended state and the curvature of the gripper finger through a uniform train movement.
Als Seil werden auch andere flexible Zugmittel verstanden, wie beispielsweise Kabel, Drähte oder Schnüre. Sie können un terschiedliche Materialien umfassen, wie beispielsweise Stahl oder Kunststoff, insbesondere Polyamid. Der Greiferfinger kann ein erstes Rückholmittel aufweisen, das ausgebildet ist, das Fingerwurzelglied entgegen der ange triebenen Schwenkbewegung des zweiten Getriebeglieds in eine Offenstellung des Greiferfingers vorzuspannen. Other flexible traction means such as cables, wires or cords are also understood as rope. They can include un ferent materials, such as steel or plastic, especially polyamide. The gripper finger can have a first return means which is designed to bias the finger root member against the driven pivoting movement of the second gear member into an open position of the gripper finger.
Wenn beispielsweise ein Antriebsmotor des Greiferfingers eine Seilwinde in einer entgegen der Zugrichtung gesetzten Rich tung drehen lässt, bei der das zweite Zugmittel wieder abge wickelt wird, zieht das erste Rückholmittel den Greiferfinger bzw. dessen Fingerwurzelglied in eine öffnende Stellung zu rück, wobei das zweite Zugmittel dadurch gespannt bleibt. Die mehreren aufeinander folgenden, gegeneinander verstellbar gelagerten Fingerglieder können als ein einteiliger Greifer fingerkörper ausgebildet sein, wobei jeweils zwei benachbarte Fingerglieder über einen filmscharnierartigen Steg verbunden sind und die mehreren Stege eine sich innerhalb des Greifer- fingers längserstreckende Stützsäule des Greiferfingers bil den. If, for example, a drive motor of the gripper finger turns a cable winch in a direction opposite to the direction of pull, in which the second pulling means is wound down again, the first return means pulls the gripper finger or its finger root link back into an opening position, with the second pulling means thereby remains tense. The multiple successive, mutually adjustable finger links can be designed as a one-piece gripper finger body, with two adjacent finger links being connected via a film hinge-like web and the multiple webs one within the gripper. fingers Bil the longitudinal support column of the gripper finger.
In einer solchen Ausführung kann jedes Fingerglied, mit Aus nahme des Fingerwurzelglieds, einen vorzugsweise elastischen Hohlkörper aufweisen, der jeweils einen Tastkörper bildet, mit dem der Greiferfinger an einem zu greifenden Objekt be rührend anliegt. Der jeweilige Hohlkörper kann hohlzylind risch ausgebildet sein, wobei die Zylinderachsen sich jeweils parallel zur Schwenkachse des Greiferfingers erstrecken. Die Schwenkachse geht durch das zweite Getriebeglied, welches ebenso einteilig mit dem Fingerwurzelglied ausgebildet sein kann. In such an embodiment, each phalanx, with the exception of the root phalanx, have a preferably elastic hollow body which each forms a probe body with which the gripper finger rests in contact with an object to be gripped. The respective hollow body can be designed as a hollow cylinder, the cylinder axes each extending parallel to the pivot axis of the gripper finger. The pivot axis goes through the second gear member, which can also be formed in one piece with the finger root member.
Jeder Hohlkörper kann obenseitig und untenseitig beispiels weise zwei Löcher aufweisen, durch welche jeweils eines von beispielsweise zwei ersten Zugmitteln hindurchgefädelt wird. In einem solchen Fall liegen in einem montierten Zustand die ersten Zugmittel innerhalb der Kontur der Fingerglieder bzw. innerhalb der Kontur der Hohlkörper. Die Hohlkörper erstre cken sich ausgehend von der neutralen Faser, die durch die filmscharnierartigen Stege definiert wird, in Richtung des zu greifenden Objekts hin und zwar mit solchen Querschnittskon turen, dass sich die Hohlkörper zum zu greifenden Objekt hin verjüngen. In Folge werden in einem gestreckten Zustand des Greiferfingers zwischen jeweils zwei benachbarten Hohlkörpern Zwischenräume geschaffen, die es ermöglichen, dass sich der Greiferfinger krümmen kann. Each hollow body can, for example, have two holes on the top and bottom, through which one of, for example, two first traction means is threaded. In such a case, in an assembled state, the first traction means lie within the contour of the phalanges or within the contour of the hollow bodies. Starting from the neutral fiber, which is defined by the film hinge-like webs, the hollow bodies extend in the direction of the object to be gripped and with such cross-sectional contours that the hollow bodies taper towards the object to be gripped. As a result, when the gripper finger is in an extended state, intermediate spaces are created between each two adjacent hollow bodies, which allow the gripper finger to bend.
Gegenüberliegend der Hohlkörper können auf der anderen Seite der neutralen Faser bzw. der Stege sich rückseitige, ange formte Stützkörper erstrecken, welche sich in dem gestreckten Zustand des Greiferfingers aufeinander abstützen. Dazu können die Stützkörper außenseitig flächige, druckstabile Stützwand- abschnitte aufweisen, welche in dem gestreckten Zustand des Greiferfingers stirnseitig aneinander stoßen. Die flächigen, druckstabilen Stützwandabschnitte können zusammen mit den filmscharnierartigen Stegen, welche die Stützsäule des Grei ferfingers bilden, einen in Öffnungsrichtung biegesteifen Kastenrahmen bilden. Opposite the hollow body can extend on the other side of the neutral fiber or the webs, formed support bodies on the back, which are supported on one another in the extended state of the gripper finger. For this purpose, the support bodies can have flat, pressure-stable retaining wall panels on the outside. have sections which, in the extended state of the gripper finger, abut one another on the front side. The flat, pressure-stable support wall sections can, together with the film hinge-like webs which form the support column of the gripper fingers, form a box frame that is rigid in the opening direction.
Am oberen Ende des Greiferfingers kann an dem Fingerspitzen glied ein Pinzettengriffvorsprung angeformt sein. Der Pinzet tengriffvorsprung kann außerdem eine innenseitige Kehle auf weisen, die ausgebildet ist zum Greifen von stabförmigen Ge genständen an deren Mantelwand, und kann außerdem eine Greif kante aufweisen, die ausgebildet ist, den Pinzettengriff durchzuführen . At the upper end of the gripper finger, a forceps grip projection can be formed on the fingertip member. The tweezer grip projection can also have an inside throat which is designed for gripping rod-shaped objects on their jacket wall, and can also have a gripping edge which is designed to carry out the tweezer grip.
Der Greiferfinger kann ein zweites Rückholmittel aufweisen, das ausgebildet ist, die mehreren aufeinander folgenden, ge geneinander verstellbar gelagerten Fingerglieder entgegen der Zugkraft des ersten Zugmittels in eine Strecklage des Grei ferfingers vorzuspannen. The gripper finger can have a second return means which is designed to preload the multiple successive finger members, which are mounted so that they can be adjusted relative to one another, against the tensile force of the first traction means in an extended position of the gripper finger.
Dazu kann das zweite Rückholmittel beispielsweise als gummi bandartiger Seilzug ausgeführt sein. Das zweite Rückholmittel kann einerseits an dem Fingerwurzelglied fixiert sein und an dererseits an dem Fingerspitzenglied fixiert sein. Die Fin gerglieder können rückseitig ihrer Greifflächen randoffene Aussparungen oder Nuten aufweisen, die miteinander betrachtet einen Kanal bilden, in dem das zweite Rückholmittel innerhalb der Außenkontur des Greiferfingers geführt sein kann. For this purpose, the second return means can be designed, for example, as a rubber band-like cable pull. The second return means can be fixed on the one hand to the phalanx of the finger and on the other hand can be fixed to the phalanx of the fingertip. The fin gerglieder can have open-edged recesses or grooves on the back of their gripping surfaces, which when viewed together form a channel in which the second return means can be guided within the outer contour of the gripper finger.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen Greifer, aufweisend einen Greifergrundkörper, einen am Greifergrundkörper ange ordneten Antriebsmotor und wenigstens ein Paar von Greifer fingern jeweils nach einem oder mehreren der beschriebenen Ausführungsformen, die an dem Greifergrundkörper gelagert sind, wobei die ersten Getriebeglieder des wenigstens einen Paares von Greiferfingern von dem Antriebsmotor gemeinsam an getrieben sind. The object is also achieved by a gripper, comprising a gripper main body, a drive motor arranged on the gripper main body and at least one pair of gripper fingers in each case according to one or more of the described ones Embodiments which are mounted on the gripper main body, wherein the first gear members of the at least one pair of gripper fingers are driven jointly by the drive motor.
Die beschriebenen erfindungsgemäßen Greiferfinger können je nach Ausführungsform die bestehenden Nachteile bekannter Greifer, wie beispielsweise Soft-Greifer, Parallelgreifer o- der multi-aktuierter, anthropomorpher Greiferhände beheben. Beispielsweise die bekannten seilbasierten Soft-Greifer ver fügen bisher nur über eine eingeschränkte Tauglichkeit beim Greifen von kleinen oder flachen Objekten. Ebenso ist das Greifen von schwereren Objekten mit parallelen Flächen, die nicht umschlossen werden können, problematisch. Ein erforder liches festeres Schließen der meist schwenkenden Greiffinger führt bisher zu einem Aufbäumen der Finger am Objekt, sodass nur noch die Fingerkuppe aufliegt. Ist das Objekt so klein, dass die Finger fast geschlossen sind, oder ist das Objekt relativ zur Fingerlänge flach, dann existiert bei solchen Greifern kein weiterer Berührpunkt am Objekt mit dem Finger und der Greifzustand kann beim Zugreifen instabil werden. Das Aufrollen oder Aufbäumen der Finger bei bekannten Fingergrei fern resultiert aus dem Moment, welches aus der Zugkraft des Seiles und dem Abstand zur Biegefaser entsteht. The described gripper fingers according to the invention can, depending on the embodiment, eliminate the existing disadvantages of known grippers, such as, for example, soft grippers, parallel grippers or multi-actuated, anthropomorphic gripper hands. For example, the known rope-based soft grippers have so far only been of limited suitability for gripping small or flat objects. Gripping heavier objects with parallel surfaces that cannot be enclosed is also problematic. A required tight closing of the mostly pivoting gripper fingers has so far led to a rearing of the fingers on the object, so that only the fingertip rests on it. If the object is so small that the fingers are almost closed, or if the object is flat relative to the length of the finger, then with such grippers there is no further point of contact on the object with the finger and the gripping state can become unstable when gripping. The rolling up or rearing up of the fingers with known finger grippers results from the moment that arises from the tensile force of the rope and the distance to the bending fiber.
Wird der Finger am untersten Fingerglied nur gedreht, werden nur Druckkräfte auf der Fingerrückseite übertragen. Der Fin ger wird in solchen Fällen stets gestreckt bleiben und kann kleinere Objekte sehr gut in einem Pinzettengriff greifen. Allerdings können mit einem gestreckten Finger keine größeren Objekte umschlossen werden, wenn sich die Finger nicht mehr eigenständig krümmen. Mit den erfindungsgemäßen Ausführungen von Greiffingern kön nen verschiedene Greiferhand-Konfigurationen geschaffen wer den, die eine hybride Lösung darstellen, bei der sowohl klei ne bzw. flache Objekte gegriffen werden können, als auch grö ßere voluminösere Objekte gegriffen werden können. Es kann demnach also sowohl Präzisions- bzw. Pinzettengriff, als auch Powergriff ermöglicht werden. If the finger is only rotated on the lowest phalanx, only pressure forces on the back of the finger are transmitted. In such cases, the finger will always remain stretched and can grip smaller objects very well with a pair of tweezers. However, a stretched finger cannot encircle larger objects if the fingers no longer bend on their own. With the embodiments of gripper fingers according to the invention, various gripper hand configurations can be created, which represent a hybrid solution in which both small or flat objects can be gripped and larger, more voluminous objects can be gripped. This means that both precision or tweezers as well as power grips can be made possible.
Das charakteristische Einrollen oder Aufbäumen, wie es bei bekannten Fingergreifern auftritt, kann deutlich reduziert oder sogar ganz verhindert werden. Der erfindungsgemäße Grei fer soll außerdem auch sehr kostengünstig aufzubauen sein, aber dennoch ein breites Spektrum an unterschiedlichen Objek ten greifen können. The characteristic curling up or rearing up, as occurs with known finger grippers, can be significantly reduced or even completely prevented. The gripper according to the invention should also be very inexpensive to build, but still be able to grip a wide range of different Objek th.
Der erfindungsgemäße Greiferfinger basiert auf einer mechani schen Entkopplung der direkten Seilkraft im Finger von der Krafteinleitung durch den Antrieb. Dies bedeutet, dass die Fingerposition und die Fingerkrümmung nicht durch den Antrieb zwangsvorgegeben sind, sondern beispielsweise kraftbasiert oder angesteuert gezielt ausgelenkt werden. Anders als im Stand der Technik wird das Zugseil, welches über Durchgangs bohrungen in den Fingersegmenten bis zur Fingerspitze ver läuft, dabei beispielsweise nicht direkt angetrieben bzw. durch eine angetriebene Seilrolle gezogen, sondern beispiels weise eingangsseitig auf einer insbesondere als Kreissegment ausgeführten bogenförmigen Seilzwischenscheibe befestigt, die wiederum dreh- oder schwenkbar, vorzugsweise und im Wesentli chen im Drehpunkt des Fingers gelagert ist. Eine solche bei spielshafte Seilzwischenscheibe, sowie weitere Seilzwischen scheiben anderen Finger, können gleichzeitig durch einen ge meinsamen Antrieb aktuiert werden. Dies kann beispielsweise mittels eines zweiten Seils oder mittels einer beispielhaften Schneckenradstufe, wie einer Seilzwischenscheibe mit Schne ckenradverzahnung und innenliegender Schneckenwelle reali siert werden. The gripper finger according to the invention is based on a mechanical decoupling of the direct rope force in the finger from the introduction of force by the drive. This means that the finger position and the finger curvature are not forcibly specified by the drive, but are deflected in a targeted manner, for example, based on force or controlled. In contrast to the prior art, the pull rope, which runs through through bores in the finger segments to the fingertip, is not directly driven or pulled by a driven pulley, for example, but is attached, for example, on the input side to an arcuate intermediate rope pulley designed in particular as a segment of a circle. which in turn can be rotated or pivoted, preferably and essentially chen in the pivot point of the finger. Such an intermediate rope pulley, as well as other intermediate rope pulleys of other fingers, can be actuated at the same time by a common drive. This can be done for example by means of a second rope or by means of an example Worm gear stage, such as an intermediate cable pulley with worm gear teeth and an internal worm shaft, can be implemented.
In einer ersten Ausführungsart kann das Seil des Fingers der art mit der Seilzwischenscheibe verbunden sein, dass es erst nach einer gewissen Drehwinkelbewegung der Seilzwischenschei be, beispielsweise nach 10°, insbesondere 30° oder 45° freier Drehung, von dieser mitgenommen und der Finger danach ge krümmt wird. Während der gesamten Fingerbewegung, also auch in dieser frei beweglichen Phase kann die Seilzwischenscheibe jedoch ein Moment auf das erste, proximale Segment des Fin gers übertragen. Hierzu können Seilzwischenscheibe und Fin gerbasis federnd so miteinander verbunden sein, dass bei ei ner Greiferaktuierung durch den Antrieb stets ein finger schließendes Moment übertragen wird. Dieses Moment auf die Fingerbasis wird in dieser Entkopplungsphase als Druckkräfte über die Anlageflächen der Segmente an der Fingerrückseite bis in die Fingerspitze übertragen und hält den Finger bei Objektberührung gestreckt. Überschreitet die Seilzwischen scheibe den entkoppelten Bereich, wird das Seil im Finger ge zogen und der Finger legt sich um das Bauteil, jedoch mit ei nem zusätzlich stabilisierenden Moment. In a first embodiment, the rope of the finger can be connected to the intermediate rope pulley in such a way that it is only taken along after a certain rotational angular movement of the intermediate rope pulley, for example after 10 °, in particular 30 ° or 45 ° of free rotation, and the finger then ge bends. During the entire finger movement, i.e. also in this freely movable phase, however, the intermediate cable disk can transfer a moment to the first, proximal segment of the finger. For this purpose, the intermediate cable disk and the finger base can be resiliently connected to one another in such a way that a finger-closing torque is always transmitted by the drive when the gripper is actuated. In this decoupling phase, this moment on the finger base is transmitted as pressure forces via the contact surfaces of the segments on the back of the finger to the fingertip and keeps the finger stretched when the object comes into contact. If the intermediate rope pulley exceeds the decoupled area, the rope is pulled in the finger and the finger wraps itself around the component, but with an additional stabilizing moment.
Das von der Seilzwischenscheibe auf die Fingerbasis übertra gende Moment sollte in diesem Fall möglich von Anfang an vor handen und konstant verlaufen, welches beispielsweise mit ei ner vorgespannten Feder mit flacher Kennlinie möglich ist. Konstruktiv besonders vorteilhaft sind beispielsweise bandar tige Federn, insbesondere Gummibänder, welche beispielsweise in einer bogenförmigen Nut auf der Seilzwischenscheibe ver laufen. Die Streckung des Fingers in seine Ausgangslage kann dabei beispielsweise entweder über eine integrierte Biegefeder er folgen oder über eine Zugfeder. Die Zugfeder kann insbesonde re ein Gummiband sein, welches auf der Rückseite des Fingers im Bereich der Anlageflächen der Segmente verläuft und die Fingerspitze mit der Fingerbasis, d.h. dem Fingerwurzelglied verbindet. The torque transmitted from the intermediate cable pulley to the finger base should in this case be present from the start and run constantly, which is possible, for example, with a pretensioned spring with a flat characteristic curve. Particularly advantageous in terms of design are, for example, band-like springs, in particular rubber bands, which run, for example, in an arcuate groove on the intermediate cable pulley. The finger can be extended to its starting position, for example, either via an integrated spiral spring or via a tension spring. The tension spring can in particular be a rubber band which runs on the back of the finger in the area of the contact surfaces of the segments and connects the fingertip with the finger base, ie the finger root member.
Über die Fingerbasis hinaus kann dieses Band auch mit dem Rahmen eines Greifers verbunden werden. Das Band kann nicht nur eine Fingerstreckung bewirken, sondern auch ein öffnendes Fingerschwenken nach außen bewirken. In addition to the finger base, this tape can also be connected to the frame of a gripper. The band can not only cause the fingers to stretch, but also cause the fingers to be pivoted outwards.
Dieser Aufbau kann sehr vorteilhaft sein, da er eine stabili sierende Wirkung besitzt und ein vorzeitiges oder übermäßiges Krümmen der Finger auch bei höherer Greifkraft merklich redu ziert. This structure can be very advantageous as it has a stabilizing effect and noticeably reduces premature or excessive bending of the fingers even with higher gripping force.
Eine zweite Ausführungsvariante kann ermöglichen, bis zu ei ner definierten Kraft ebenso zunächst mit gestreckten Fingern einen Präzisionsgriff durchzuführen und dann in einen form adaptiven Powergriff, d.h. Umschlingungsgriff überzugehen. A second variant can make it possible, up to a defined force, to first perform a precision grip with stretched fingers and then switch to a shape-adaptive power grip, i.e. a loop grip.
Dabei ist in dieser Variante das Zugseil des Fingers direkt, d.h. ohne Schleppseil bzw. entkoppelt an der Seilzwischen- scheibe angebunden. Zusätzlich ist die Seilzwischenscheibe in diesem Fall jedoch temporär fest mit der Fingerbasis verbun den und kann das erforderliche fingerstreckende Moment voll ständig auf den Finger übertragen. Diese Kopplung ist kraft abhängig und kann schlagartig getrennt oder kontinuierlich reduziert werden. Vorteilhaft sind dabei Ausführungen mit kraftschlüssigen Schnapphaken oder magnetischen Verbindungen zwischen Scheibe und Finger, also jegliche Arten von Kupplun gen. Dadurch wird der Finger zunächst für den Pinzettengriff gestreckt gehalten. Nach dem kraftgesteuertem Lösen, bei spielsweise der Magnetverbindung, kann der Finger das Objekt umschließen. Das Umschließen der zweiten Ausführungsvariante erfolgt im Gegensatz zur ersten Ausführungsvariante frei, d.h. nicht gegen eine gespannte Feder, wodurch die Antriebs kraft besser in die Umschlingungskraft überführt wird, jedoch ohne zusätzlichen stabilisierenden Effekt in dieser Phase. In this variant, the pull rope of the finger is connected directly, ie without a tow rope or decoupled to the intermediate rope pulley. In addition, in this case, the intermediate cable pulley is temporarily firmly connected to the finger base and can fully transfer the required finger-stretching moment to the finger. This coupling is force-dependent and can be suddenly separated or continuously reduced. Versions with non-positive snap hooks or magnetic connections between disk and finger, that is, all types of couplings, are advantageous. This initially makes the finger for the tweezer grip held stretched. After the force-controlled release, for example the magnetic connection, the finger can encircle the object. In contrast to the first variant, enclosing the second variant is free, ie not against a tensioned spring, which means that the drive force is better converted into the wrapping force, but without an additional stabilizing effect in this phase.
Eine dritte Ausführungsvariante kombiniert die erste und zweite Ausführungsvariante, indem sie sowohl die kuppelnde Koppelung, beispielsweise die magnetische Kopplung, als auch die Federvorspannung, beispielsweise mittels Bandfeder, zwi schen Seilzwischenscheibe und Fingerbasis nutzt. A third variant combines the first and second variant by using both the coupling coupling, for example the magnetic coupling, and the spring preload, for example by means of a ribbon spring, between the intermediate cable disk and the finger base.
Die Fingerspitze besitzt in einer Basisvariante eine in dis taler Richtung deutlich abgerundete Kontaktflache, die ein zusätzliches Verspannen des letzten Fingerelements mit dem Objekt ermöglicht. Sollen jedoch flache, auf einer Oberfläche flach liegende Objekte gegriffen werden, ist dies mit der Ba sisgeometrie des Fingers nicht möglich. Abhilfe schafft hier eine optional zusätzliche distal angefügte, leicht nach hin ten versetzte Fingerkuppenerweiterung, die wie ein Fingerna gel wirkt und das flache Objekt mit seinen scharfen Kanten aufnimmt und beispielsweise in einer konkaven Aussparung festhält. Dieser Griff und die Greifelementerweiterung funk tionieren gut in Kombination mit den vorgestellten Ausfüh rungsvarianten und erweitern das Spektrum an greifbaren Ob jekten zusätzlich. Die Fingerkuppenerweiterung, d.h. der Fin gerspitzenaufsatz ist dabei so versetzt positioniert, dass er beim Krümmen der Finger zum Umschließen des Objektes dieses nicht berührt. Die distale Berührung erfolgt mittels der ab gerundeten Fingerkuppen. Der beschriebene Aufbau mit nur einem im Wesentlichen mittig liegendem Antrieb, inklusive der verschiedenen Aufführungsva rianten, kann sowohl für einen Greiferaufbau mit zwei, als auch mit mehreren, insbesondere drei oder vier zentrisch an geordneten Fingern, Anwendung finden. In a basic variant, the fingertip has a contact surface that is clearly rounded in the distal direction, which enables additional bracing of the last finger element with the object. However, if flat objects lying flat on a surface are to be gripped, this is not possible with the basic geometry of the finger. This can be remedied by an optional additional distal, slightly offset fingertip extension that acts like a fingernail and picks up the flat object with its sharp edges and, for example, holds it in a concave recess. This handle and the gripping element extension work well in combination with the design variants presented and also expand the range of tangible objects. The fingertip extension, ie the fin gerspitzenaufsatz is positioned offset so that it does not touch the object when the fingers are bent to enclose the object. The distal contact is made by means of the rounded fingertips. The structure described with only one essentially centrally located drive, including the various performance variants, can be used for a gripper structure with two as well as with several, in particular three or four, fingers arranged centrally.
Darüber hinaus können auch zwei Antriebe bei vier zentrischen Fingern verwendet werden, um die gegenüberliegenden Finger paarweise anzusteuern. So können zylindrische Objekte bei spielsweise mit zwei Fingern seitlich gegriffen werden, indem die Mantelfläche des zylindrischen Objekts mantelseitig über greifend gefasst wird, oder beispielsweise mit vier Fingern gegriffen werden, indem eine Stirnseite des zylindrischen Ob jekts Übergriffen wird. In addition, two drives with four centric fingers can be used to control the opposite fingers in pairs. For example, cylindrical objects can be gripped laterally with two fingers by gripping the lateral surface of the cylindrical object on the shell side, or, for example, gripped with four fingers by overlapping an end face of the cylindrical object.
Die einzelnen Finger können aus einzelnen Segmenten aufgebaut sein, die gelenkig, insbesondere über eine Biegefeder mitei nander verbunden sind. Die Biegefeder fungiert als Mittelseh ne, um die sich der Finger nach vorne hin krümmen kann, so bald das Fingerseil am distalen Segment eine Zugkraft auf bringt. Es kann vorgesehen sein, dass der Finger nach hinten hin nicht oder nur wenig gebogen werden kann. Dies kann über kreissegmentförmige Anlageflächen verhindert werden, die eine Druckkraft auf der Rückseite übertragen können. Durch die spezielle Form der Anlageflächen können sowohl Kräfte nach hinten als auch nach unten übertragen werden, ohne dass die Fingersegmente relativ zueinander verschoben werden. The individual fingers can be made up of individual segments that are articulately connected to one another, in particular via a spiral spring. The spiral spring acts as a central tendon around which the finger can bend forward as soon as the finger rope applies a tensile force to the distal segment. It can be provided that the finger cannot be bent backwards or only slightly. This can be prevented by means of contact surfaces in the shape of a segment of a circle, which can transmit a compressive force to the rear. Due to the special shape of the contact surfaces, forces can be transmitted both backwards and downwards without the finger segments being displaced relative to one another.
Die Fingersegmente können innenliegend die Kontaktflächen aufweisen, vorzugsweise können diese gummiert ausgeführt sein. Zusätzliche Auflageflächen neben den Kontaktflächen können dazu dienen, das Objekt an seiner Kante einzuhängen bzw. stabil abzustützen, während die distale Fingerkuppe da gegenhält. Das Objekt wird somit pro Finger an mindestens zwei Punkten eingespannt. Die proximalen Segmente sind in ei ner Ausführungsform länger ausgeführt, um diesen Effekt noch weiter zu verstärken. The finger segments can have the contact surfaces on the inside; these can preferably be rubberized. Additional support surfaces next to the contact surfaces can be used to hang the object on its edge or to support it in a stable manner, while the distal fingertip holds against it. The object is thus at least per finger clamped in two points. In one embodiment, the proximal segments are made longer in order to further intensify this effect.
Auf der Rückseite des Fingers kann eine zusätzliche Feder, insbesondere ein elastisches Band verlaufen, welches den Fin ger bei Entspannung stets wieder streckt. An additional spring, in particular an elastic band, can run on the back of the finger, which always stretches the finger again when it is relaxed.
Eine weitere Feder oder ein weiteres Band kann zwischen Fin ger und Rahmen angeordnet sein und wirkt öffnend und lenkt den kompletten Finger inklusive der Seilzwischenscheibe aus, beispielsweise mindestens 45°, insbesondere 60° oder mehr als 80°, damit auch größere Objekte gegriffen werden können. Another spring or another band can be arranged between the finger and the frame and has an opening effect and deflects the entire finger including the intermediate cable pulley, for example at least 45 °, in particular 60 ° or more than 80 °, so that larger objects can also be gripped.
Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nach folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplari schen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in wel chem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in weiteren Kombinationen betrachtet, all gemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Specific exemplary embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying figures. Specific features of these exemplary exemplary embodiments can represent general features of the invention regardless of the specific context in which they are mentioned, possibly also viewed individually or in further combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Grei ferfingers in Alleinstellung in seinem gestreckten Zustand, Fig. 1 is a schematic representation of an exemplary gripper finger according to the invention in isolation in its extended state,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des bei spielhaften erfindungsgemäßen Greifer fingers gemäß Fig. 1 in Alleinstellung in seinem gekrümmten Zustand, Fig. 3 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Greifers mit einem Paar von erfindungsgemäßen Greiferfingern gemäß Fig. 1 und einem gemeinsamen An triebsmotor, FIG. 2 shows a schematic representation of the inventive gripper finger according to FIG. 1 in isolation in its curved state. Fig. 3 is a schematic representation of an exemplary gripper with a pair of gripper fingers according to the invention according to FIG. 1 and a common drive motor,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des bei spielhaften Greifers gemäß Fig. 3 mit dem ersten Zugmittel und dem zweiten Zugmittel, Fig. 4 is a schematic representation of the example of the gripper according to FIG. 3 with the first traction means and the second traction means,
Fig. 5 eine schematische Darstellung des bei spielhaften Greifers gemäß Fig. 3 mit dem ersten Rückholmittel und dem zwei ten Rückholmittel, Fig. 5 is a schematic representation of the example of the gripper according to FIG. 3 with the first return means and the two-th return means,
Fig. 6 eine Seitenansicht eines einteilig aus gebildeten Greiferfingers gemäß Fig. 1 in Alleinstellung in seinem gestreckten Zustand, 6 shows a side view of a gripper finger formed in one piece according to FIG. 1 in isolation in its extended state,
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des einteilig ausgebildeten Greiferfingers gemäß Fig. 6 in Alleinstellung in sei nem gestreckten Zustand, und FIG. 7 shows a perspective illustration of the one-piece gripper finger according to FIG. 6 in isolation in its extended state, and FIG
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines Greifers mit einem Paar von erfindungs gemäßen Greiferfingern gemäß Fig. 1 mit einem gegriffenen Objekt. In der Fig. 1 und Fig. 2 ist eine beispielhafte Ausführungs- form eines erfindungsgemäßen Greiferfingers 1 dargestellt.Fig. 8 is a perspective view of a gripper with a pair of fiction, contemporary gripper fingers according to FIG. 1 with a gripped object. An exemplary embodiment of a gripper finger 1 according to the invention is shown in FIGS. 1 and 2.
Die Fig. 1 zeigt den Greiferfinger 1 in seinem gestreckten Zustand und die Fig. 2 zeigt den Greiferfinger 1 in seinem gekrümmten Zustand. 1 shows the gripper finger 1 in its extended state and FIG. 2 shows the gripper finger 1 in its curved state.
Der Greiferfinger 1 weist eine kinematische Kette von mehre ren aufeinander folgenden, gegeneinander verstellbar gelager ten Fingergliedern 2 auf, von denen ein in der kinematischen Kette proximales Fingerglied 2 ein Fingerwurzelglied 2.1 bil det und ein in der kinematischen Kette distales Fingerglied 2 ein Fingerspitzenglied 2.2 bildet. The gripper finger 1 has a kinematic chain of several successive, mutually adjustable gelager th finger links 2, of which a proximal finger link 2 in the kinematic chain forms a finger root link 2.1 and a finger link 2 distal in the kinematic chain forms a fingertip link 2.2.
Der Greiferfinger 1 weist im Falle des vorliegenden Ausfüh rungsbeispiels zwei sich entlang der kinematischen Kette der Fingerglieder 2 längserstreckende erste Zugmittel 3 auf. Die beiden ersten Zugmittel 3 sind mit dem Fingerspitzenglied 2.2 verbunden. Die ersten Zugmittel 3 sind ausgebildet Zugkräfte zu übertragen. Die ersten Zugmittel 3 können beispielsweise durch Seile, Kabel, Drähte oder Schnüre gebildet werden. Die Fingerglieder 2 des Greiferfingers 1 können, wie dargestellt, Durchbrüche 4 oder alternativ Löcher, randoffene Aussparun gen, Rillen oder Nuten aufweisen, in denen die ersten Zugmit tel 3 geführt sind. In the case of the present exemplary embodiment, the gripper finger 1 has two first traction means 3 extending longitudinally along the kinematic chain of the finger links 2. The first two traction means 3 are connected to the fingertip member 2.2. The first traction means 3 are designed to transmit tractive forces. The first traction means 3 can be formed, for example, by ropes, cables, wires or cords. The finger members 2 of the gripper finger 1 can, as shown, openings 4 or alternatively holes, open-edged Aussparun gene, grooves or grooves in which the first Zugmit tel 3 are guided.
Der Greiferfinger 1 umfasst außerdem ein Getriebe 5, welches ausgebildet ist zum Schwenken des Greiferfingers 1 um eine dem Fingerwurzelglied 2.1 zugeordnete Schwenkachse S und zum Krümmen der kinematischen Kette der Fingerglieder 2 durch Ziehen an den ersten Zugmitteln 3, wobei das Getriebe 5 ein schwenkbar gelagertes erstes Getriebeglied 5.1 aufweist, wel ches mit dem ersten Zugmittel 3 verbunden ist und ein schwenkbar gelagertes zweites Getriebeglied 5.2 aufweist, welches mit dem Fingerwurzelglied 2.1 verbunden ist. Das erste Getriebeglied 5.1 ist mittels einer Getriebekoppel 6 an das zweite Getriebeglied 5.2 angekoppelt, derart, dass bei einer gemeinsamen Schwenkbewegung von erstem Getriebe glied 5.1 und zweitem Getriebeglied 5.2 ein Schwenken des Greiferfingers 1 bewirkt wird und bei einer alleinigen Schwenkbewegung des ersten Getriebeglieds 5.1 relativ zum zweiten Getriebeglied 5.2 (Fig. 2) eine Zugkraft in das erste Zugmittel 3 eingeleitet und an das Fingerspitzenglied 2.2 weitergeleitet wird, um das Krümmen des Greiferfingers 1 zu bewirken. The gripper finger 1 also includes a gear 5, which is designed to pivot the gripper finger 1 about a pivot axis S assigned to the finger root link 2.1 and to bend the kinematic chain of the finger links 2 by pulling on the first traction means 3, the gear 5 being a pivotably mounted first Gear member 5.1, wel Ches is connected to the first traction means 3 and has a pivotably mounted second gear member 5.2, which is connected to the finger root member 2.1. The first gear member 5.1 is coupled to the second gear member 5.2 by means of a gear coupling 6, in such a way that when the first gear member 5.1 and the second gear member 5.2 swivel jointly, the gripper finger 1 is pivoted, and when the first gear member 5.1 swivels only relative to the second gear element 5.2 (FIG. 2) a tensile force is introduced into the first tensile means 3 and passed on to the fingertip element 2.2 in order to bring about the bending of the gripper finger 1.
Im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist die Getriebekoppel 6 als ein Federmittel 6a ausgebildet, das aus gebildet ist, das erste Getriebeglied 5.1 federelastisch an das zweite Getriebeglied 5.2 anzukoppeln, derart, dass durch Antreiben des ersten Getriebeglieds 5.1, wie dies insbesonde re in Fig. 3 mittels eines Antriebsmotors 7 dargestellt ist, aufgrund des Federmittels 6a auch das angekoppelte zweite Ge triebeglied 5.2 mitbewegt wird, solange die an dem Federmit tel 6a wirkende Antriebskraft die Federkraft des Federmittels 6a nicht übersteigt. In the case of the embodiment according to FIG. 1 and FIG. 2, the gear coupling 6 is designed as a spring means 6a, which is formed from coupling the first gear member 5.1 resiliently to the second gear member 5.2, such that by driving the first gear member 5.1, such as This especially re is shown in Fig. 3 by means of a drive motor 7, due to the spring means 6a and the coupled second Ge gear member 5.2 is moved as long as the drive force acting on the Federmit tel 6a does not exceed the spring force of the spring means 6a.
Die Federkraft des Federmittels 6a kann eingestellt sein, im Falle eines Antreibens des ersten Getriebeglieds 5.1 mittels des Antriebsmotors 7 unterhalb eines vorgegebenen Antriebs- schwellmoments, das erste Getriebeglied 5.1 und das zweite Getriebeglied 5.2 gemeinsam zu bewegen und im Falle eines An treibens des ersten Getriebeglieds 5.1 oberhalb des vorgege benen Antriebsschwellmoments, das erste Getriebeglied 5.1 al leine zu bewegen, wobei das zweite Getriebeglied 5.2 dabei zumindest im Wesentlichen nicht weiterbewegt wird, wie dies insbesondere in Fig. 2 dargestellt ist. Wie insbesondere in Fig. 3 ersichtlich ist, kann das erste Getriebeglied 5.1 einen ersten Scheibensektor 8.1 mit einer bogenförmigen ersten Mantelwand 9.1 aufweisen, die wenigstens eine erste Führungsrinne 10.1 für das wenigstens eine erste Zugmittel 3 bildet. An einem zweiten Scheibensektor 8.2, der eine bogenförmige zweite Mantelwand 9.2 aufweist kann eine zweite Führungsrinne 10.2 für ein zweites Zugmittel 11 ausge bildet sein, das zum Antreiben des ersten Getriebeglieds 5.1 eingerichtet ist. The spring force of the spring means 6a can be set to move the first gear member 5.1 and the second gear member 5.2 together in the case of driving the first gear member 5.1 by means of the drive motor 7 below a predetermined drive torque, and in the case of driving the first gear member 5.1 Above the predetermined drive threshold torque to move the first gear member 5.1 alone, the second gear member 5.2 being at least substantially not moved further, as is shown in particular in FIG. As can be seen in particular in FIG. 3, the first gear element 5.1 can have a first disk sector 8.1 with an arcuate first jacket wall 9.1 which forms at least one first guide channel 10.1 for the at least one first traction means 3. On a second disk sector 8.2, which has an arcuate second shell wall 9.2, a second guide channel 10.2 for a second traction means 11 can be formed out, which is set up to drive the first gear member 5.1.
Der Antriebsmotor 7 weist eine Motorwelle auf, welche eine von dem Antriebsmotor 7 angetriebene Seilwinde 12 trägt. Die Seilwinde 12 ist ausgebildet, eine Zugkraft auf das als Seil ausgebildete zweite Zugmittel 11 auszuüben, um mittels der Zugkraft auf dem Seil das erste Getriebeglied 5.1 anzutrei ben, d.h. um die Schwenkachse S zu schwenken. The drive motor 7 has a motor shaft which carries a cable winch 12 driven by the drive motor 7. The cable winch 12 is designed to exert a tensile force on the second tensile means 11, which is constructed as a cable, in order to drive the first gear element 5.1 by means of the tensile force on the cable, i.e. to pivot it about the pivot axis S.
Die Fig. 3 bis Fig. 5 und Fig. 8 zeigen eine spezielle Aus führungsform eines erfindungsgemäßen Greifers 14, aufweisend einen Greifergrundkörper 13, den am Greifergrundkörper 13 an geordneten Antriebsmotor 7 und im Falle des vorliegenden Aus führungsbeispiels genau ein Paar von erfindungsgemäßen Grei ferfingern 1, die jeweils an dem Greifergrundkörper 13 schwenkbar gelagert sind. 3 to 5 and 8 show a special embodiment of a gripper 14 according to the invention, having a gripper base body 13, the drive motor 7 arranged on the gripper base body 13 and, in the case of the present exemplary embodiment, exactly one pair of gripper fingers 1 according to the invention which are each pivotably mounted on the gripper base body 13.
Wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich ist, können die bei den ersten Getriebeglieder 5.1 des wenigstens einen Paares von Greiferfingern 1 von dem Antriebsmotor 7 gemeinsam ange trieben werden. Dazu gehen von dem Antriebsmotor 7 bzw. von der Seilwinde 12 zwei Seile, d.h. zwei zweite Zugmittel 11 aus, von denen jeweils ein Seil bzw. ein zweites Zugmittel 11 an das jeweilige erste Getriebeglied 5.1 des jeweiligen Grei ferfingers 1 geführt ist. Werden die beiden zweiten Zugmittel 11 mittels des Antriebsmotors 7 und der Seilwinde 12 aufgewi- ekelt, so schwenken die beiden Greiferfinger 1 aufeinander zu und der Greifer 14 führt demgemäß eine Schließbewegung aus, wobei zunächst die beiden Greiferfinger 1 in ihrem jeweiligen gestreckten Zustand bleiben. As can be seen in particular from Fig. 4, in the first gear members 5.1 of the at least one pair of gripper fingers 1 of the drive motor 7 can be jointly exaggerated. For this purpose, two ropes, ie two second traction means 11, extend from the drive motor 7 and / or the cable winch 12, from each of which a rope or a second traction means 11 is guided to the respective first gear member 5.1 of the respective gripper finger 1. If the two second traction means 11 are wound up by means of the drive motor 7 and the cable winch 12 disgusting, the two gripper fingers 1 pivot towards one another and the gripper 14 accordingly executes a closing movement, the two gripper fingers 1 initially remaining in their respective extended state.
Um die beiden Greiferfinger 1 entgegen der Schließbewegung wieder zu öffnen, kann der Greifer 14 an jedem Greiferfinger 1 jeweils ein erstes Rückholmittel 15.1 aufweisen, wie dies insbesondere in Fig. 5 ersichtlich ist, Die ersten Rückhol mittel 15.1 sind ausgebildet, das Fingerwurzelglied 2.1 ent gegen der angetriebenen Schwenkbewegung des zweiten Getriebe glieds 5.2 in eine Offenstellung der Greiferfinger 1 vorzu spannen. Wenn also der Antriebsmotor 7 die Seilwinde 12 in einer entgegengesetzten Richtung drehen lässt, bei der die beiden zweiten Zugmittel 11 wieder abgewickelt werden, ziehen die ersten Rückholmittel 15.1 die Greiferfinger 1 bzw. die Fingerwurzelglieder 2.1 in eine öffnende Stellung zurück, wo bei die zweiten Zugmittel 11 dadurch gespannt bleiben. In order to reopen the two gripper fingers 1 against the closing movement, the gripper 14 can have a first return means 15.1 on each gripper finger 1, as can be seen in particular in FIG the driven pivoting movement of the second gear member 5.2 in an open position of the gripper fingers 1 pretension. So when the drive motor 7 lets the winch 12 rotate in an opposite direction, in which the two second traction means 11 are unwound again, the first return means 15.1 pull the gripper fingers 1 or the finger root members 2.1 back into an opening position, where the second traction means 11 remain tense.
Die Federmittel 6a sind in Fig. 5 ebenso ersichtlich. Im dar gestellten Ausführungsbeispiel werden die Federmittel 6a von gummibandartigen Seilzügen gebildet, welche einerseits (in Fig. 5 oben) an dem zweiten Getriebeglied 5.2 bzw. an einem auch mit dem Fingerwurzelglied 2.1 verbundenen Zapfen 16 festgelegt sind und andererseits (in Fig. 5 unten) jeweils an dem ersten Getriebeglied 5.1 festgelegt sind, beispielsweise an einem Fixierpunkt 17 des ersten Getriebeglieds 5.1, wie dies beispielsweise in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt ist. The spring means 6a can also be seen in FIG. 5. In the exemplary embodiment presented, the spring means 6a are formed by rubber-band-like cables, which on the one hand (in Fig. 5 above) are fixed on the second gear member 5.2 or on a pin 16 also connected to the finger root member 2.1 and on the other hand (in Fig. 5 below) are each fixed on the first gear member 5.1, for example at a fixing point 17 of the first gear member 5.1, as shown for example in FIG. 1 and FIG. 2.
Die Fig. 5 zeigt außerdem, wie die beiden Greiferfinger 1 je weils ein zweites Rückholmittel 18 aufweisen können, das je weils ausgebildet ist, die mehreren aufeinander folgenden, gegeneinander verstellbar gelagerten Fingerglieder 2 entgegen der Zugkraft des ersten Zugmittels 3 in eine Strecklage des jeweiligen Greiferfingers 1 vorzuspannen. Dazu kann das je weilige zweite Rückholmittel 18 auch als gummibandartiger Seilzug ausgeführt sein. Das zweite Rückholmittel 18 kann da bei jeweils einerseits an dem Fingerwurzelglied 2.1 fixiert sein und andererseits an dem Fingerspitzenglied 2.2 fixiert sein. Die Fingerglieder 2 können rückseitig ihrer Greifflä chen randoffene Aussparungen 19 oder Nuten aufweisen, die miteinander betrachtet einen Kanal bilden, in dem das zweite Rückholmittel 18 innerhalb der Außenkontur des Greiferfingers 1 geführt sein kann. Fig. 5 also shows how the two gripper fingers 1 can each have a second return means 18, which is each designed that several successive, mutually adjustable finger members 2 against the tensile force of the first traction means 3 in a stretched position of the pretension the respective gripper finger 1. For this purpose, the respective second return means 18 can also be designed as a rubber band-like cable pull. The second return means 18 can be fixed on the one hand to the finger root member 2.1 and on the other hand to the fingertip member 2.2. The finger links 2 can have open-edged recesses 19 or grooves on the back of their Greifflä surfaces, which when viewed together form a channel in which the second return means 18 can be guided within the outer contour of the gripper finger 1.
Die Fig. 6 und Fig. 7 zeigen den Greiferfinger 1 jeweils in Alleinstellung. In dieser Ausführung sind die mehreren aufei nander folgenden, gegeneinander verstellbar gelagerten Fin gerglieder 2 als ein einteiliger Greiferfingerkörper ausge bildet, wobei jeweils zwei benachbarte Fingerglieder 2 über einen filmscharnierartigen Steg 20 verbunden sind und die mehreren Stege 20 eine sich innerhalb des Greiferfingers 1 längserstreckende Stützsäule des Greiferfingers 1 bilden. FIGS. 6 and 7 each show the gripper finger 1 on their own. In this embodiment, the several successive, mutually adjustable fin gerglieder 2 are formed as a one-piece gripper finger body, each two adjacent finger members 2 are connected via a film hinge-like web 20 and the several webs 20 a longitudinally extending support column within the gripper finger 1 of the Form gripper finger 1.
Jedes Fingerglied 2, mit Ausnahme des Fingerwurzelglieds 2.1, weist einen vorzugsweise elastischen Hohlkörper 21 auf, der jeweils einen Tastkörper bildet, mit dem der Greiferfinger 1 an einem zu greifenden Objekt berührend anliegt. Der jeweili ge Hohlkörper 21 kann hohlzylindrisch ausgebildet sein, wobei die Zylinderachsen sich jeweils parallel zur Schwenkachse S des Greiferfingers 1 erstrecken. Die Schwenkachse S geht durch das zweite Getriebeglied 5.2, welches ebenso einteilig mit dem Fingerwurzelglied 2.1 ausgebildet ist. Die Zapfen 16 sind auch einteilig mit dem Fingerwurzelglied 2.1 ausgebil det. Each finger phalanx 2, with the exception of the finger root phalanx 2.1, has a preferably elastic hollow body 21, which in each case forms a feeler body with which the gripper finger 1 is in contact with an object to be gripped. The respective ge hollow body 21 can be designed as a hollow cylinder, the cylinder axes each extending parallel to the pivot axis S of the gripper finger 1. The pivot axis S goes through the second gear element 5.2, which is also formed in one piece with the finger root element 2.1. The pins 16 are also integrally formed with the finger root member 2.1.
Jeder Hohlkörper 21 weist obenseitig und untenseitig (in Fig. 7 verdeckt) zwei Löcher 22 auf, durch welche jeweils eines der zwei ersten Zugmittel 3 hindurchgefädelt wird. Somit lie gen in einem montierten Zustand die ersten Zugmittel 3 inner halb der Kontur der Fingerglieder 2 bzw. innerhalb der Kontur der Hohlkörper 21. Die Hohlkörper 21 erstrecken sich ausge hend von der neutralen Faser, die durch die filmscharnierar tigen Stege 20 definiert wird, in Richtung des zu greifenden Objekts hin und zwar mit solchen Querschnittskonturen, dass sich die Hohlkörper 21 zum zu greifenden Objekt hin verjün gen. In Folge werden in einem gestreckten Zustand des Grei ferfingers 1 zwischen jeweils zwei benachbarten Hohlkörpern 21 Zwischenräume geschaffen, die es ermöglichen, dass sich der Greiferfinger 1 krümmen kann. Each hollow body 21 has on the top and bottom (covered in FIG. 7) two holes 22 through which one each the two first traction means 3 is threaded through. Thus, in an assembled state, the first traction means 3 lie within the contour of the finger links 2 or within the contour of the hollow body 21. The hollow body 21 extend starting from the neutral fiber, which is defined by the film hinge-term webs 20, in Direction of the object to be gripped with such cross-sectional contours that the hollow bodies 21 taper towards the object to be gripped the gripper finger 1 can bend.
Gegenüberliegend der Hohlkörper 21 sind auf der anderen Seite der neutralen Faser bzw. der Stege 20 rückseitige StützkörperOpposite the hollow body 21 are on the other side of the neutral fiber or the webs 20 rear support bodies
23 angeformt, welche sich in dem gestreckten Zustand des Greiferfingers 1 aufeinander abstützen. Dazu weisen die Stützkörper 23 außenseitig flächige, druckstabile Stützwand abschnitte auf, welche in dem gestreckten Zustand des Grei ferfingers 1 stirnseitig aneinander stoßen. Die flächigen, druckstabilen Stützwandabschnitte bilden zusammen mit den filmscharnierartigen Stegen 20, welche die Stützsäule des Greiferfingers 1 bilden, einen in Öffnungsrichtung biegestei fen Kastenrahmen. 23, which are supported on one another in the extended state of the gripper finger 1. To this end, the support body 23 has on the outside flat, pressure-stable support wall sections which, in the extended state of the gripper finger 1, abut one another at the front. The flat, pressure-stable support wall sections together with the film hinge-like webs 20 which form the support column of the gripper finger 1, a box frame biegestei fen in the opening direction.
Am jeweiligen oberen Ende jedes Greiferfingers 1 ist an dem jeweiligen Fingerspitzenglied 2.2 ein PinzettengriffvorsprungAt the respective upper end of each gripper finger 1 there is a tweezer grip projection on the respective fingertip element 2.2
24 angeformt. Der Pinzettengriffvorsprung 24 weist im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels eine innenseitige Keh le 25 auf, die ausgebildet ist zum Greifen von stabförmigen Gegenständen an deren Mantelwand, und eine Greifkante 26 auf, die ausgebildet ist, den Pinzettengriff durchzuführen. Die Fig. 8 zeigt den beispielhaften Greifer 14 gemäß 5, wie er ein kreiszylindrisches Objekt 27 an seiner Mantelwand fest einklemmt. Dabei sind die beiden Greiferfinger 1 um das kreiszylindrische Objekt 27 herum gekrümmt, um es großflächig mit radialer Spannkraft festzuhalten. Um dies zu erreichen, werden die beiden Greiferfinger 1 aus ihren Offenstellungen, analog Fig. 5, in jeweils gestrecktem Zustand aufeinander zu bewegt, bis die gestreckten Greiferfinger 1 die Mantelwand des kreiszylindrischen Objekts 27 berühren. Dann steigt die Klemmkraft an, ohne dass sich die Greiferfinger 1 wesentlich weiterschwenken. Bei Erreichen eines Antriebsschwellmoments beginnen sich die Greiferfinger 1 zu krümmen und die Hohlkör per 21 der Fingerglieder 2 legen sich sukzessive an die Man telwand des kreiszylindrischen Objekts 27 an. Dabei werden zusätzliche radiale Haltekräfte über die Hohlkörper 21 der24 molded. The tweezers grip projection 24 has in the case of the illustrated embodiment an inside throat 25 which is designed for gripping rod-shaped objects on their jacket wall, and a gripping edge 26 which is designed to carry out the tweezers grip. FIG. 8 shows the exemplary gripper 14 according to FIG. 5, how it clamps a circular cylindrical object 27 firmly on its jacket wall. The two gripper fingers 1 are curved around the circular cylindrical object 27 in order to hold it in place over a large area with radial clamping force. In order to achieve this, the two gripper fingers 1 are moved towards one another from their open positions, analogously to FIG. Then the clamping force increases without the gripper fingers 1 pivoting any further. When a drive threshold torque is reached, the gripper fingers 1 begin to curve and the hollow bodies by 21 of the finger links 2 successively rest against the one wall of the circular cylindrical object 27. In this case, additional radial holding forces are via the hollow body 21 of the
Fingerglieder 2 auf das kreiszylindrische Objekt 27 übertra- gen. The phalanges 2 of the fingers are transferred to the circular cylindrical object 27.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Greiferfinger, aufweisend eine kinematische Kette von mehreren aufeinander folgenden, gegeneinander verstell bar gelagerten Fingergliedern (2), von denen ein in der kinematischen Kette proximales Fingerglied (2) ein Fin gerwurzelglied (2.1) bildet und ein in der kinematischen Kette distales Fingerglied (2) ein Fingerspitzenglied1. Gripper fingers, having a kinematic chain of several successive finger links (2) which are adjustable against each other, of which a finger link proximal in the kinematic chain (2) forms a finger root link (2.1) and a finger link distal in the kinematic chain ( 2) a fingertip joint
(2.2) bildet, und aufweisend wenigstens ein sich entlang der kinematischen Kette der Fingerglieder (2) längser streckendes erstes Zugmittel (3), das mit dem Finger spitzenglied (2.2) verbunden ist, gekennzeichnet durch ein Getriebe (5), welches ausgebildet ist zum Schwenken des Greiferfingers (1) um eine dem Fingerwurzelglied(2.2) forms, and having at least one longitudinally stretching first traction means (3) along the kinematic chain of the finger links (2), which is connected to the finger tip member (2.2), characterized by a gear (5) which is designed for Pivoting the gripper finger (1) around one of the phalanx of the finger
(2.1) zugeordnete Schwenkachse (S) und zum Krümmen der kinematischen Kette der Fingerglieder (2) durch Ziehen an dem ersten Zugmittel (3), wobei das Getriebe (5) ein schwenkbar gelagertes erstes Getriebeglied (5.1) auf weist, welches mit dem ersten Zugmittel (3) verbunden ist und ein schwenkbar gelagertes zweites Getriebeglied(2.1) associated pivot axis (S) and for bending the kinematic chain of the finger links (2) by pulling on the first traction means (3), the gear (5) having a pivotably mounted first gear member (5.1), which with the first Traction means (3) is connected and a pivotably mounted second gear member
(5.2) aufweist, welches mit dem Fingerwurzelglied (2.1) verbunden ist, und das erste Getriebeglied (5.1) mittels einer Getriebekoppel (6) an das zweite Getriebeglied(5.2), which is connected to the finger root member (2.1), and the first gear member (5.1) to the second gear member by means of a gear coupling (6)
(5.2) angekoppelt ist, derart, dass bei einer gemeinsa men Schwenkbewegung von erstem Getriebeglied (5.1) und zweitem Getriebeglied (5.2) ein Schwenken des Greifer fingers (1) bewirkt wird und bei einer alleinigen Schwenkbewegung des ersten Getriebeglieds (5.1) relativ zum zweiten Getriebeglied (5.2) eine Zugkraft in das erste Zugmittel (3) eingeleitet und an das Fingerspit- zenglied (2.2) weitergeleitet wird, um das Krümmen des Greiferfingers (1) zu bewirken. (5.2) is coupled in such a way that when the first gear member (5.1) and the second gear member (5.2) are swiveled together, the gripper finger (1) is swiveled, and when the first gear member (5.1) is only swiveled relative to the second Gear member (5.2) introduced a tensile force into the first traction means (3) and applied to the fingertip Zen link (2.2) is forwarded to cause the gripper finger (1) to bend.
2. Greiferfinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebekoppel (6) wenigstens ein Federmittel (6a) aufweist, das ausgebildet ist, das erste Getriebe glied (5.1) federelastisch an das zweite Getriebeglied (5.2) anzukoppeln, derart, dass durch Antreiben des ers ten Getriebeglieds (5.1) aufgrund des Federmittels (6a) auch das angekoppelte zweite Getriebeglied (5.2) mitbe wegt wird, solange die an dem Federmittel (6a) wirkende Antriebskraft die Federkraft des Federmittels (6a) nicht übersteigt. 2. Gripper finger according to claim 1, characterized in that the gear coupling (6) has at least one spring means (6a) which is designed to couple the first gear member (5.1) resiliently to the second gear member (5.2), such that by driving of the first gear member (5.1) due to the spring means (6a), the coupled second gear member (5.2) is also moved as long as the drive force acting on the spring means (6a) does not exceed the spring force of the spring means (6a).
3. Greiferfinger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Getriebekoppel (6) oder das wenigs tens eine Federmittel (6a) ausgebildet und/oder einge richtet ist, das erste Getriebeglied (5.1) derart an das zweite Getriebeglied (5.2) anzukoppeln, dass ein vom ersten Getriebeglied (5.1) auf das zweite Getriebeglied (5.2) übertragene Moment auch nach Überschreiten eines vorgegebenen Antriebsschwellmoments weiterhin auf das zweite Getriebeglied (5.2) übertragen wird, auch wenn das zweite Getriebeglied (5.2) bei überschrittenem An triebsschwellmoment zumindest im Wesentlichen nicht wei terbewegt wird und lediglich das erste Getriebeglied (5.1) weiterbewegt wird. 3. Gripper finger according to claim 1 or 2, characterized in that the gear coupling (6) or the at least one spring means (6a) is formed and / or is directed, the first gear member (5.1) in such a way to the second gear member (5.2) to be coupled so that a torque transmitted from the first gear member (5.1) to the second gear member (5.2) continues to be transmitted to the second gear member (5.2) even after a predetermined drive threshold torque has been exceeded, even if the second gear member (5.2) is at least in the Essentially, it is not moved further and only the first gear element (5.1) is moved further.
4. Greiferfinger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Federkraft des Federmittels (6a) ein gestellt ist, im Falle eines Antreibens des ersten Ge triebeglieds (5.1) unterhalb eines vorgegebenen An triebsschwellmoments, das erste Getriebeglied (5.1) und das zweite Getriebeglied (5.2) gemeinsam zu bewegen und im Falle eines Antreibens des ersten Getriebeglieds4. gripper finger according to claim 2 or 3, characterized in that the spring force of the spring means (6a) is set, in the case of driving the first Ge gear member (5.1) below a predetermined drive threshold torque, the first gear member (5.1) and to move the second gear member (5.2) together and in the case of driving the first gear member
(5.1) oberhalb des vorgegebenen Antriebsschwellmoments, das erste Getriebeglied (5.1) alleine zu bewegen, wobei das zweite Getriebeglied (5.2) dabei zumindest im We sentlichen nicht weiterbewegt wird. (5.1) above the predetermined drive threshold torque to move the first gear member (5.1) alone, the second gear member (5.2) not being moved further, at least essentially.
5. Greiferfinger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebekoppel (6) eine Kupp lung aufweist, die ausgebildet ist, in ihrer Schließ stellung das erste Getriebeglied (5.1) starr mit dem zweiten Getriebeglied (5.2) zu verbinden und in ihrer Offenstellung die starre Verbindung zwischen dem ersten Getriebeglied (5.1) und dem zweiten Getriebeglied (5.2) zu lösen. 5. Gripper finger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gear coupling (6) has a coupling which is designed to rigidly connect the first gear member (5.1) to the second gear member (5.2) in its closed position and in its open position to release the rigid connection between the first gear member (5.1) and the second gear member (5.2).
6. Greiferfinger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Getriebeglied (5.1) einen ersten Scheibensektor (8.1) mit einer bogenförmigen ers ten Mantelwand (9.1) aufweist, die wenigstens eine erste Führungsrinne (10.1) für das wenigstens eine erste Zug mittel (3) bildet und/oder einen zweiten Scheibensektor6. Gripper finger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first gear member (5.1) has a first disk sector (8.1) with an arcuate first shell wall (9.1), the at least one first guide channel (10.1) for the at least one first train means (3) and / or a second disk sector
(8.2) mit einer bogenförmigen zweiten Mantelwand (9.2) aufweist, die eine zweite Führungsrinne (10.2) für ein zweites Zugmittel (11) bildet, das zum Antreiben des ersten Getriebeglieds (5.1) eingerichtet ist. (8.2) with an arcuate second jacket wall (9.2) which forms a second guide channel (10.2) for a second traction means (11) which is set up to drive the first gear member (5.1).
7. Greiferfinger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Greiferfinger (1) ein erstes Rückholmittel (15.1) aufweist, das ausgebildet ist, das Fingerwurzelglied (2.1) entgegen der angetriebenen Schwenkbewegung des zweiten Getriebeglieds (5.2) in eine Offenstellung des Greiferfingers (1) vorzuspannen. 7. Gripper finger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the gripper finger (1) has a first return means (15.1) which is designed to move the finger root member (2.1) into an open position counter to the driven pivoting movement of the second gear member (5.2) of the gripper finger (1).
8. Greiferfinger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren aufeinander folgenden, gegeneinander verstellbar gelagerten Fingerglieder (2) als ein einteiliger Greiferfingerkörper ausgebildet sind, wobei jeweils zwei benachbarte Fingerglieder (2) über einen filmscharnierartigen Steg (20) verbunden sind und die mehreren Stege (20) eine sich innerhalb des Greiferfingers (1) längserstreckende Stützsäule des Greiferfingers (1) bilden. 8. Gripper finger according to one of claims 1 to 7, characterized in that the multiple successive, mutually adjustable finger members (2) are designed as a one-piece gripper finger body, two adjacent finger members (2) connected via a film hinge-like web (20) and the plurality of webs (20) form a support column of the gripper finger (1) extending longitudinally within the gripper finger (1).
9. Greiferfinger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Greiferfinger (1) ein zweites Rückholmittel (18) aufweist, das ausgebildet ist, die mehreren aufeinander folgenden, gegeneinander verstell bar gelagerten Fingerglieder (2) entgegen der Zugkraft des ersten Zugmittels (3) in eine Strecklage des Grei ferfingers (1) vorzuspannen. 9. gripper finger according to one of claims 1 to 8, characterized in that the gripper finger (1) has a second return means (18) which is formed, the multiple successive, mutually adjustable bar mounted finger links (2) against the tensile force of the first Tensioning means (3) in a stretched position of the Grei ferfingers (1).
10. Greifer, aufweisend einen Greifergrundkörper (13), einen am Greifergrundkörper (13) angeordneten Antriebsmotor10. Gripper, comprising a gripper base body (13), a drive motor arranged on the gripper base body (13)
(7) und wenigstens ein Paar von Greiferfingern (1) je weils nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die an dem Grei fergrundkörper (13) gelagert sind, wobei die ersten Ge triebeglieder (5.1) des wenigstens einen Paares von Greiferfingern (1) von dem Antriebsmotor (7) gemeinsam angetrieben sind. (7) and at least one pair of gripper fingers (1) each Weil according to one of claims 1 to 9, which are mounted on the gripper base body (13), wherein the first Ge gear members (5.1) of the at least one pair of gripper fingers (1) are driven jointly by the drive motor (7).
PCT/EP2021/064196 2020-06-04 2021-05-27 Gripper finger and gripper comprising gripper fingers of this type WO2021244938A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21730496.3A EP4161741A1 (en) 2020-06-04 2021-05-27 Gripper finger and gripper comprising gripper fingers of this type

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020207035.0A DE102020207035A1 (en) 2020-06-04 2020-06-04 Gripper fingers and grippers with such gripper fingers
DE102020207035.0 2020-06-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021244938A1 true WO2021244938A1 (en) 2021-12-09

Family

ID=76305875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/064196 WO2021244938A1 (en) 2020-06-04 2021-05-27 Gripper finger and gripper comprising gripper fingers of this type

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4161741A1 (en)
DE (1) DE102020207035A1 (en)
WO (1) WO2021244938A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021134454B3 (en) * 2021-12-23 2023-05-25 Kuka Deutschland Gmbh gripper

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006009559B3 (en) 2006-02-28 2007-05-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Gripper device in form of artificial hand, has two fingers attached at frame and is formed like hinge and can bend in area around finger in assigned movement plane
US8936289B1 (en) * 2010-03-15 2015-01-20 Telefactor Robotics LLC Robotic finger assemblies
EP2917002B1 (en) * 2012-11-09 2017-09-27 iRobot Corporation Compliant underactuated grasper
US20190168396A1 (en) * 2017-12-01 2019-06-06 Bastian Solutions, Llc End effector
US10537998B2 (en) * 2015-12-03 2020-01-21 Sri International Robot gripper

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2545452A (en) 1946-10-01 1951-03-20 Maurice J Fletcher Segmented articulated finger
DE102005054514A1 (en) 2005-11-16 2007-05-24 Bayerische Motoren Werke Ag Device for mounting of object in vehicle, has set of elements movable to each other whereby element at end of set is connected with vehicle
US8991885B2 (en) 2012-11-09 2015-03-31 Irobot Corporation Compliant underactuated grasper
US9505134B2 (en) 2014-04-21 2016-11-29 GM Global Technology Operations LLC Lower robotic arm assembly having a plurality of tendon driven digits
CN107530887B (en) 2015-03-05 2020-11-20 哈佛大学董事会 Robot gripper, linkage and method for robot gripping
CN106393166A (en) 2016-10-25 2017-02-15 上海交通大学 Clamp for precise devices

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006009559B3 (en) 2006-02-28 2007-05-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Gripper device in form of artificial hand, has two fingers attached at frame and is formed like hinge and can bend in area around finger in assigned movement plane
US8936289B1 (en) * 2010-03-15 2015-01-20 Telefactor Robotics LLC Robotic finger assemblies
EP2917002B1 (en) * 2012-11-09 2017-09-27 iRobot Corporation Compliant underactuated grasper
US10537998B2 (en) * 2015-12-03 2020-01-21 Sri International Robot gripper
US20190168396A1 (en) * 2017-12-01 2019-06-06 Bastian Solutions, Llc End effector

Also Published As

Publication number Publication date
EP4161741A1 (en) 2023-04-12
DE102020207035A1 (en) 2021-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2241403B1 (en) Manipulator tool and holding and/or widening tool with at least one manipulator tool
DE112005002849B4 (en) Robot joint structure and robot fingers
DE102009017581B4 (en) Multi-axis joint especially for robotics
DE102014009893B4 (en) End effector for an instrument
EP2874548B1 (en) Endoscopic instrument
EP2282677B1 (en) Medical gripping device
EP2493663B1 (en) Assembling pliers with releasable locking pawl
DE102020207037B4 (en) gripper
DE102014009891A1 (en) instrument
EP2361565B1 (en) Medical instrument
DE102007039398B4 (en) Gripping mechanism for robots, machines and handling devices
WO2009024138A2 (en) Gripper mechanism with split driveshaft for a gripper finger
WO2021244938A1 (en) Gripper finger and gripper comprising gripper fingers of this type
WO2021244940A1 (en) Gripper with a cable actuation means
WO2014124846A1 (en) Instrument, in particular medical endoscopic instrument or technoscope
EP1733687B1 (en) Medical gripping and/or cutting instrument
DE102014219195A1 (en) Instrument, in particular medico-endoscopic shaft instrument
DE102013012802A1 (en) Surgical instrument
EP3747377B1 (en) Surgical instrument for minimally invasive surgery
EP1992293B1 (en) Medical gripping device
DE102014218669A1 (en) Instrument, in particular medical endoscopic instrument
DE19719090A1 (en) Minimal invasive surgical instrument
DE102021126896B4 (en) Cable guide for a medical HF instrument
DE102015215469A1 (en) Instrument, in particular medical endoscopic instrument
DE2345856C3 (en) manipulator

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21730496

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021730496

Country of ref document: EP

Effective date: 20230104