DE102009052916A1

DE102009052916A1 - Pneumatisch angesteuerte Greifvorrichtung

Info

Publication number: DE102009052916A1
Application number: DE102009052916A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Maffeis
Original assignee: Gimatic SpA
Current assignee: Gimatic It Srl
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2010-05-27
Also published as: JP5557085B2; JP2010120155A; ITBS20080209A1; US20100123325A1; US20120080896A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch gesteuerte Greifvorrichtung zum Greifen und Handhaben von Gegenständen oder Körpern, die mit einem greifbaren Bauteil (11) versehen sind. Sie weist eine Stützhülse (16, 36) auf, welche innerhalb einen Zwischenraum (23, 43) begrenzt, der mit einer distalen Öffnung und einer Führungskammer (23', 43'), welche mit einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid verbunden ist, zusammenhängt. In dem Zwischenraum ist ein Greifmittel (21, 41) angebracht, das in Richtung der distalen Öffnung zeigt und ausgebildet ist, um an dem greifbaren Bauteil (11) einzugreifen. In der Führungskammer ist ein Steuerkolben (22, 42) in eine erste Position, welche einer Aktivierung oder Deaktivierung des Greifmittels durch das unter Druck stehende Fluid entspricht, und in eine zweite Position beweglich aufgenommen, welche der Deaktivierung oder Aktivierung des Greifmittels durch mindestens ein flexibles Reaktionselement (27) entspricht. Das Greifmittel kann eingerichtet sein, um das greifbare Bauteil (11) von außen oder, wenn es eine Aushöhlung hat, von innen zu greifen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine pneumatisch angesteuerte Greifvorrichtung zum Greifen, Schieben und/oder Positionieren von Gegenständen, Körpern oder Werkzeugen oder Inventar mit jeglicher Art von Manipulator.
STAND DER TECHNIK
Vorrichtungen, die in der Lage sind, einen Gegenstand oder einen Körper, der mit einem Roboter oder einer Handhabungseinrichtung gehandhabt werden sollen, zu greifen und schnell loszulassen mit dem Ziel, Zeit und dementsprechend Betriebs- oder Arbeitskosten in verschiedenen Bereichen wie Pressarbeiten, Robotik, Automatisierung und Montage zu senken, sind bereits bekannt.
AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel dieser Erfindung ist es, eine innovative pneumatisch angesteuerte Greifvorrichtung zur Verwendung in den oben genannten Bereichen anzugeben, die einfach herzustellen und zuverlässig ist und eine greiferartige Vorrichtung zum Greifen eines Zwischenbauteils, das vorher an dem Gegenstand, Körper oder dergleichen ange bracht wurde und das von außen oder, wenn es hohl ist, von innen gehandhabt werden kann.
Das Ziel wird mit einer pneumatisch angesteuerten Greifvorrichtung zum Greifen und Handhaben von Gegenständen oder Körpern erreicht, die mit einem greifbaren Bauteil versehen sind. Die Greifvorrichtung weist eine Stützhülse auf mit mindestens einem proximalen Verbindungsmittel, um sie mit einem Manipulator und einer Quelle eines unter Druck stehenden Fluids, typischerweise Luft, zu verbinden, und mit einer distalen axialen Öffnung. Die Greifvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse einen inwendigen Zwischenraum, der zu der distalen Öffnung benachbart ist, formt. Ferner formt die Hülse eine Führungskammer, die mit der Quelle des unter Druck stehenden Fluids verbunden ist. Weiter ist die Greifvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum ein Greifmittel in Richtung der distalen Öffnung weisend montiert und ausgestaltet ist, um an dem greifbaren Bauteil einzugreifen, und dass in der Führungskammer ein Steuerkolben beweglich in eine erste Position und eine zweite Position untergebracht ist. Dabei entspricht die erste Position entweder einer Aktivierung oder einer Deaktivierung des Greifmittels durch ein unter Druck stehendes Fluid, das der Kammer zugeführt wird, und die zweite Position entweder einer Deaktivierung oder einer Aktivierung des Greifmittels durch mindestens ein elastisches Rückstellelement.
Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsbeispiele von Komponenten der Vorrichtung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird in der Beschreibung ausführlich erläutert, die mit Bezug auf die beigefügten beispielhaften und nicht beschränkenden Zeichnungen durchgeführt wird, in welchen:
1 eine Explosionsdarstellung der Komponenten einer Vorrichtung zum Greifen eines Kugelgriffs von außen zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus 1 in zusammengebauter Form zeigt, während diese mit einem zu greifenden Kugelgriff verbunden ist;
3 eine Seitenansicht der zusammengebauten Vorrichtung zeigt, wobei die Vorrichtung jedoch von dem zu greifenden Kugelgriff getrennt ist;
4 einen axialen Schnitt der Vorrichtung entsprechend den Pfeilen A-A in 3 mit geöffneten Greifbacken zeigt;
5 einen Schnitt analog zu dem in 4 der Vorrichtung zeigt, bei dem sich die Vorrichtung in einer Zwischenstellung des Greifens oder Loslassens eines entsprechenden Kugelgriffs befindet;
6 einen Schnitt analog zu dem in 5 zeigt, bei dem sich die Vorrichtung jedoch in der Greifstellung eines entsprechend zu greifenden Kugelgriffs befindet;
7 eine Explosionsdarstellung der Komponenten einer Vorrichtung zum Greifen des Inneren eines hohlen Kugelgriffs zeigt;
8 eine Seitenansicht der Vorrichtung in 7 in zusammengebauter Form zeigt, wobei die Vorrichtung von dem zu greifenden Kugelgriff noch getrennt ist;
9 einen axialen Schnitt der Vorrichtung entsprechend den Pfeilen B-B in 3 in einer inaktiven Stellung zeigt;
10 eine Seitenansicht der Vorrichtung zeigt, während diese mit dem hohlen Kugelgriff gekoppelt ist; und
11 einen axialen Schnitt entsprechend den Pfeilen C-C in 10 zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die 1 bis 6 zeigen eine Greifvorrichtung 10, die zum Greifen von außen, beispielsweise eines greifbaren Kugelgriffs 11, geeignet ist, der im Vorfeld an einem zu handhabenden und/oder zu positionierenden Gegenstand oder Körper 12 befestigt wurde. Dieser Kugelgriff 11 hat einen angeschrägten Fuß 13, der pilzartig von einem ebenfalls angeschrägten Kopf 14 überragt wird, sodass zwischen diesen eine umlaufende, greifbare Auskehlung 15 begrenzt wird.
Die Greifvorrichtung 10 weist eine im Wesentlichen zylindrische Stützhülse 16 auf, die ein proximales Ende, an welchem ein Anschlussfitting 17 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 18 angeschraubt ist, ein distales Ende mit einer axialen Öffnung 19 und seitlich zwei Längsausnehmungen 20 auf gegenüberliegenden Seiten hat.
Innerhalb der Stützhülse 16 sind ein Greifmittel 21 und ein damit verbundener Steuerkolben 22 vorgesehen. Das Greifmittel 21 ist in einem Zwischenraum 23 der Hülse 16 in Höhe und in einer Linie mit den Seitenausnehmungen 20 angeordnet, wohingegen der Kolben 22 in einer Führungskammer 23' untergebracht und beweglich ist, die von der Stützhülse 16 in einem Bereich zwischen dem proximalen Anschlussfitting 17 und dem Zwischenraum 23 begrenzt wird.
Das Greifmittel 21 setzt sich aus zwei komplementären Greiferarmen 24 zusammen, wobei jeder an einem entsprechenden Stift 24' angebracht ist und an diesem pendelt. Jeder Arm des Greifers 24 hat eine endständige Greifernase 25 gegenüberliegend zu der des anderen Arms 24, wobei die Greifernasen 25 in der Nähe der distalen Öffnung 19 der Stützhülse 16 angeordnet und abhängig von der Form der Auskehlung 15 um den greifbaren Kugelgriff 12 herum ausgestaltet sind. An dem Ende, das demjenigen Ende entgegengesetzt ist, welches mit einer Greifernase 15 versehen ist, hat jeder Greiferarm 24 eine Verlängerung oder einen Fortsatz 26, der in Richtung des Steuerkolbens 22 zeigt und mit diesem über eine Ausnehmung am Boden des letzteren in Kontakt steht. Zwischen den beiden Greiferarmen 24 ist eine Feder 27 angeordnet, die ausgestaltet ist, um die endständigen Greifernasen 25 nahe beieinander in einer greifenden Arbeitsstellung zu halten und um den Steuerkolben 22 mittels der Verlängerungen oder Fortsätze 26 in eine in Richtung des proximalen Anschlussfittings 17 zurückgezogene Position zu bewegen und zu halten. Der Kolben 22 kann jedoch mittels eines unter Druck stehenden Fluids, typischerweise Luft, welches der Kammer 23' durch ein im proximalen Anschlussfitting 17 vorgesehenen Loch zugeführt wird, vorwärts in Richtung des Greifmittels 21 bewegt werden, sodass die endständigen Greifernasen 25 durch die Verlängerung oder den Fortsatz 26 der Greifer arme 24 dazu veranlasst werden sich auseinander zu bewegen und somit das Greifmittel zu öffnen.
Üblicherweise dient das proximale Anschlussfitting 17 auch als Mittel zum Bilden einer festen Verbindung der Greifvorrichtung 10 mit irgendeinem nicht gezeigten Manipulatorbauteil oder einer Manipulatoreinrichtung.
In der Praxis bleibt das Greifmittel 21 daher dank der Relativfeder 27 normalerweise in der aktiven Stellung, d. h. geschlossen, wohingegen der Steuerkolben 22 in einer zurückgezogenen Position verbleibt. Wenn die Vorrichtung jedoch in die Nähe des greifbaren Kugelgriffs 11 bewegt wird, öffnen sich zunächst die mit dem angeschrägten Kopf 14 des Kugelgriffs 11 in Kontakt stehenden Greifernasen 25 der Greiferarme 24 weit, vgl. 5, und schließen sich in der Auskehlung 15 automatisch, sodass dadurch der Kugelgriff, vgl. 6, und mit dessen Hilfe der Gegenstand oder Körper 12 gegriffen wird, an welchem der Kugelgriff befestigt wurde. Auf diese Weise wird der betreffende Gegenstand oder Körper 12 nicht nur gegriffen und in geeigneter Weise gehandhabt, sondern kann auch gezogen oder geschoben werden, und somit folglich gemäß den Anforderungen bezüglich einer vorgegebenen Nulllage mittels eines geeigneten Lenkens der Bewegungen der Vorrichtung oder des Manipulators, der die Greifvorrichtung trägt, positioniert werden.
Um schließlich den greifbaren Kugelgriff 11 und mit ihm den Gegenstand oder Körper 12, mit dem er verbunden ist, freizugeben, reicht es aus, das unter Druck stehende Fluid der Kammer 23 zuzuführen, um den Steuerkolben 22 vorwärts zu bewegen und die Greiferarme 24 zu veranlassen sich zu drehen und somit, wie in 4 gezeigt, das Öffnen des Greifmittels entgegen der Feder 27 zu bewirken.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 bis 11, ist im Gegensatz dazu die Greifvorrichtung 30 geeignet, einen Kugelgriff 31 von innen zu greifen, der im Vorfeld an einem Gegenstand oder einem Körper 32 befestigt wurde, um ihn zu handhabend und/oder zu positionieren, wobei der Kugelgriff 31 in diesem Fall eine vordere Auskehlung 33 hat.
Die Greifvorrichtung 30 weist eine im Wesentlichen zylindrische Stützhülse 36 auf, die ein proximales Ende, an welches unter Zwischenschaltung einer Dichtung 38 ein Anschlussfitting 37 angeschraubt ist, ein distales angeschrägtes Ende mit einer Öffnung 39 und seitlich zwei Längsausnehmungen 40 auf gegenüberliegenden Seiten hat. Im Inneren nimmt die Stützhülse 36 ein Greifmittel 41 und einen damit verbundenen Steuerkolben 42 auf. Das Greifmittel 41 ist in einem Zwischenraum 43 in Höhe und in einer Linie mit den Seitenausnehmungen 40 angeordnet, wohingegen der Kolben 42 in einer Kammer 43', die durch die Stützhülse 36 begrenzt wird, in einer Höhe zwischen dem proximalen Anschlussfitting 37 und den Seitenausnehmungen 40 aufgenommen ist und gleitet.
In diesem Fall setzt sich das Greifmittel 41 aus zwei gekreuzten Greiferarmen 44 zusammen, die an einem gemeinsamen Stift 44' angebaut sind und drehen, wobei jeder eine endständige Greifernase 45 hat. Die Greifernasen 45 zeigen nahe der distalen Öffnung 39 der Stützhülse 36 in entgegengesetzte Richtungen nach außen und sind derart ausgestaltet, dass sie in die Aushöhlung 33 des greifbaren Kugelgriffs 31 passen.
Auf der entgegengesetzten Seite von ihren Greifernasen 45 hat jeder der Greiferarme 44 eine Verlängerung oder einen Fortsatz 46, welcher in Richtung des Steuerkolbens 42 zeigt und mit diesem in Kontakt steht. In einer Nut um die Stützhülse 36 ist ein flexibler Ring 47 montiert, welcher an den Greiferarmen eingreift, um ihre endständigen Greifernasen 45 normalerweise nahe beieinander in einer gelösten Wartestellung zu halten und um die Verlängerungen oder Fortsätze 46 der Greiferarme in Kontakt mit dem Kolben 42 zu halten.
Der Steuerkolben 42 hat einen konischen Teil 42', der zwischen die Verlängerungen und Fortsätze 46 der Greiferarme 44 reicht, um die Aktivierung und Deaktivierung der letzteren mit Hilfe des externen flexiblen Rings 47 und abhängig von der Position des Kolbens 42 in der Führungskammer 43' zu steuern. Eine Feder 49, die mit dem Kolben 42 verbunden ist, arbeitet so, dass er in einer in Richtung des proximalen Anschlussfittings 37 zurückgezogenen Position gehalten wird; einer Position, die dem Freigabezustand des Greifmittels seitens des flexiblen Rings 47 entspricht, welcher an den Greiferarmen eingreift. Ferner kann der Kolben 42 durch das unter Druck stehende Fluid, typischerweise Luft, welches der Kammer 43' zugeführt wird, vorwärts in Richtung des Greifmittels 41 bewegt werden, um mittels seines konischen Teils 42' das Öffnen der Verlängerungen oder der Fortsätze der Greiferarme und folglich eine Greifbewegung seitens der Greifernasen 45 zu bewirken.
Entsprechend bleibt das Greifmittel 41, wie in 9, in einer Wartestellung, solange der Steuerkolben 42 sich in einer zurückgezogenen Position befindet. Sobald die Kupplungsvorrichtung 30 durch irgendeinen Manipulator in die Nähe des greifbaren Kugelgriffs 31 gezogen wurde, kann das Greifmittel 41 aktiviert werden, indem das unter Druck stehende Fluid in die Kammer 43' zugeführt wird, um den Kolben 42 vorwärts zu bewegen und durch seinen konischen Teil 42' die Drehung der Greifarme 44 zu bewirken, damit ihre Greifernasen 45, wie in 11 gezeigt, innerhalb der Aushöhlung 33 des Kugelgriffs 42, dadurch eingreifen, dass sie sich von einander entfernen.
Um den hohlen Kugelgriff 31 und mit ihm den Gegenstand oder Körper 42 mit dem er verbunden ist schließlich freizugeben, ist es ausreichend, das unter Druck stehende Fluid aus der Kammer 43' zu entfernen. Die Rückstellfeder 48 wird nun den Kolben 42 zurückdrücken, während der flexible externe Ring 47 das Greifmittel in die Ausgangswartestellung zurückführt.

Claims

Pneumatisch angesteuerte Greifvorrichtung (10; 30) zum Greifen und Handhaben von Gegenständen oder Körpern (12; 32), die mit einem greifbaren Bauteil (11; 31) versehen sind, welche eine Stützhülse (16; 36) aufweist mit mindestens einem proximalen Verbindungsmittel (17; 37), um sie mit einem Manipulator und einer Quelle eines unter Druck stehenden Fluids, typischerweise Luft, zu verbinden, und mit einer distalen Öffnung (19; 39), dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (16; 36) einen zu der distalen Öffnung (19; 39) benachbarten, internen Zwischenraum (23; 43) und eine mit der Quelle des unter Druck stehenden Fluids verbundene Führungskammer (23'; 43') formt, und dass in dem Zwischenraum (23; 43) ein Greifmittel (21; 41) montiert ist, das in Richtung der distalen Öffnung (19; 39) zeigt und derart ausgestaltet ist, dass es an dem greifbaren Bauteil (11; 31) eingreifen kann, und dass in der Führungskammer (23'; 43') ein Steuerkolben (22; 42) in eine erste Position, welche entweder einer Aktivierung oder einer Deaktivierung des Greifmittels (21; 41) durch ein der Kammer (23'; 43') zugeführtes unter Druck stehendes Fluid entspricht, und in eine zwei te Position beweglich untergebracht ist, welche entweder einer Deaktivierung oder Aktivierung des Greifmittels (21; 41) durch mindestens ein elastisches Reaktionselement (27; 47) entspricht.
Greifvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das greifbare Bauteil (11) einen Kegelstumpfschaft (13) hat, der von einem Kopf (14) dominiert wird, der ebenfalls kegelstumpfartig ist, um zwischen ihnen eine ringförmig umlaufende Auskehlung (15) zu formen, dadurch gekennzeichnet, dass das Greifmittel (21) eingerichtet ist, um von außen in die umlaufende Auskehlung (15) des greifbaren Bauteils (11) einzugreifen, wenn das Greifmittel (21) in einer aktiven Stellung ist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Greifmittel (21) zwei komplementäre Greiferarme (24) aufweist, wobei jeder an einem entsprechenden Stift (24') schwingt, und jeder Greiferarm (24) auf einer Seite eine endständige Greifernase (25) gegenüberliegend zu der von dem anderen Arm (24) und benachbart zu der distalen Öffnung (19) der Stützhülse (16) hat und auf der entgegengesetzten Seite eine Verlängerung oder einen Fortsatz (26) hat, der in Richtung des Steuerkolbens (22) zeigt und mit diesem in Kontakt steht.
Greifvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Reaktionselement eine Feder (27) ist, die zwischen den Greiferarme (24) angeordnet ist, um die endständigen Greifernasen (25) normalerweise nahe beisammen in einer aktiven Greifstellung zu halten und den Steuerkolben (22) in eine in Richtung des proximalen Anschlussmittels (17) zurückgezogene Position zu bewegen, und dadurch, dass der Kolben (22) durch ein unter Druck stehendes Fluid in Richtung der Verlängerungen oder der Fortsätze (26) der Greiferarme (24) bewegt wird, was bewirkt, dass das Greifmittel (21) abschaltet.
Greifvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das greifbare Bauteil (31) mit einer vorderen Greiferaushöhlung (33) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Greifmittel (41) derart konfiguriert ist, um sich mit dem Inneren der vorderen Aushöhlung (33) des greifbaren Bauteils zu verbinden, wenn das Greifmittel (41) in der aktiven Stellung ist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Greifmittel (41) zwei gekreuzte Greiferarme (44) aufweist, welche an einem gemeinsamen Stift (44') angebaut sind und drehen, wobei jeder Greiferarm (44) auf einer Seite eine endständige Greifernase (45) hat, die zu der distalen Öffnung (39) der Stützhülse (36) benachbart ist und auf der entgegengesetzten Seite eine Verlängerung oder einen Fortsatz (46) hat, wobei die Greifernasen (45) in entgegengesetzte Richtungen nach außen zeigen, wohingegen die gegenüberliegenden Verlängerungen oder Fortsätze (46) in Richtung des Steuerkolbens (42) zeigen und mit diesem in Kontakt stehen.
Greifvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein flexibler Ring (47) um die Stützhülse (36) angeordnet ist und an den Greiferarmen (44) eingreift, um die endständigen Greifernasen (45) nahe beieinander in einer Greiferwartestellung und die Verlängerungen oder Fortsätze (46) der Greiferarme in Kontakt mit dem Kolben (42) zu halten, und dadurch, dass der Kolben (42) einen mit den Verlängerungen oder Fortsätzen (46) in Kontakt stehenden konischen Teil (42') hat, um die Drehung der Greiferarme (44) und um die Aktivierung des Greifmittels (41), wenn der Kolben (42) sich durch das unter Druck stehende Fluid in eine Richtung bewegt, und die Deaktivierung des Greifmittels (41) zu bewirken, wenn der Kolben (42) durch eine mit ihm verbundene Rückstellfeder (49) in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird.
Greifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferarme (24; 44) mit länglichen Schlitzen oder Ausneh mungen (20; 40), welche auf gegenüberliegenden Seiten der Stützhülse (16; 36) vorgesehen sind, in einer Linie liegen.
Greifvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das proximale Anschlussmittel (17; 37) von einem Fitting mit einem an einem Manipulator befestigten Teil und mit mindestens einer Zuführungsbohrung (28; 48) für ein unter Druck stehendes Fluid zu der Führungskammer (23'; 43') des Kolbens (22; 42) ausgebildet ist.