DE9104207U1 - Greifer - Google Patents

Description

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DR. RUDOLF BAUER · DIPL.-ING. HELMUT HUBBUCH DIPL.-PHYS. ULRICH TWELMEIER

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03.04.1991 TW/Be

Sommer automatic GmbH., D-7530 Pforzheim

Greifer

Beschreibung:

Die Erfindung befaßt sich mit Greifern, welche insbesondere pneumatisch betätigt werden.

Ein solcher Greifer ist in dem DE-GM 90 14 218 beschrieben. Die bekannten Greifer haben üblicherweise Backen, deren Greiffläche eben oder in ihrer Gestalt an die konkrete Form der zu ergreifenden Gegenstände angepaßt ist; in jedem Fall sind die Backen starre Körper, die allenfalls auf ihrer Vorderseite etwas abgepolstert, z.B. mit Gummi belegt sind.

Die bekannten Greifer sind nicht besonders gut geeignet, um Gegenstände von wechselnder äusserer Gestalt oder um eine Reihe von Gegenständen gleichzeitig zu ergreifen, insbesondere wenn diese nicht in exakt gleichen Abständen angeordnet sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Greifer zu schaffen, der besser geeignet ist, unterschiedliche Gegenstände oder Reihen von Gegenständen zu ergreifen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Greifer mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemässen Greifers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der neue Greifer hat von einer Basis, die starr sein kann, ausgehende Finger, die nebeneinander mit Abstand in Reihe angeordnet sind und entweder gegen Federkraft ausgelenkt werden können und selbsttätig zurückfedern oder - mindestens an ihren Spitzen - durch mindestens ein Band elastisch nachgebend miteinander in Reihe verbunden sind. Die elastische Nachgiebigkeit kann dadurch erreicht werden, dass entweder das die Finger verbindende Band elastisch nachgebend, insbesondere ein Gummiband ist, oder dadurch, dass die Finger elastisch nachgebend ausgebildet sind. In beiden Fällen erreicht man, dass sich das Band, welches die Finger verbindet, dem zu ergreifenden Gegenstand oder Teilbereichen des Gegenstandes leicht anpassen kann, und zwar in ungleich größerem Ausmaß als im Falle bekannter Greiferbacken, die durchgehend starr ausgebildet und auf ihrer Vorderseite lediglich mit Gummi belegt sind. Durch die Flexibilität des Greifers ist es darüberhinaus möglich, eine Reihe von Gegenständen, z.B. eine Reihe von Flaschen oder Bechern, zu ergreifen, wobei sich diese insbesondere im Bereich zwischen je zwei Fingern in das Band bzw. in die Bänder einschmiegen können. Aber auch dann, wenn die Finger des Greifers nicht durch ein Band verbunden, sondern nur selbst rückfedernd sind, erreicht man bereits ein hohes Maß von Flexibilität und

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Anpassungsvermögen des Greifers an unterschiedliche Greifaufgaben. Die Auslenkung gegen Federkraft kann dadurch verwirklicht werden, dass man die Finger selbst starr ausbildet, verschwenkbar am Basisteil lagert und der Einwirkung einer gesonderten Feder aussetzt. Besonders bevorzugt ist es jedoch, die Finger selbst nicht starr, sondern als Feder auszubilden. Um die Sicherheit ihres Griffs zu erhöhen, wird bevorzugt, die Finger wenigstens in der Nähe ihrer Spitzen rutschhemmend auszurüsten, z. B. durch eine rutschhemmende Beschichtung oder durch das Aufschieben von Gummihüllen.

Bei einem Greifer, dessen Finger durch ein Band verbunden sind, erreicht man eine hohe Flexibilität, wenn nicht nur das jeweilige die Finger verbindende Band elastomer ist, sondern die Finger selbst elastisch nachgebend als Federn ausgebildet sind, z.B. als Blattfedern. Blattfedern haben naturgemäss die Eigenart, sich nur in einer Ebene auslenken zu lassen. Eine noch höhere Flexibilität erreicht man, wenn man die Finger als Wendelfedern ausbildet, weil diese in alle Richtungen ausgelenkt werden können.

Die Steifigkeit der Wendelfedern und damit die Kraft, die sie beim Greifen übertragen können, kann man erhöhen, indem man sie mit einem biegsamen Kern und/oder mit einer biegsamen Hülle versieht, welche vornehmlich aus elastomerem Werkstoff bestehen. Wendelfedern mit einem solchen Kern können dadurch hergestellt werden, dass man zunächst einen zylindrischen Kern aus einem thermoplastischen Werkstoff, z.B. aus Polyvinylchlorid oder aus Polyäthylen, herstellt und diesen zur Bildung der Wendelfeder mit Federdraht fest umwickelt. Der soweit fertiggestellte Finger kann dann in einem Ofen einer kontrollierten Wärmebehandlung unterzogen werden. Dabei wird die Temperatur so hoch gewählt, dass der thermoplastische Kern weich wird und sich ausdehnt, wodurch er

in den Bereich zwischen den Windungen eindringt. Anschließend wird der Finger abgekühlt, wobei der Kern in seiner ausgedehnten Gestalt erstarrt und stabilisiert wird. Eine Ummantelung der Wendelfeder ist durch Umspritzen mit thermoplastischem Werkstoff möglich.

Um einen festen Verbund zwischen den Fingern und den Bändern herzustellen, werden die Finger vorzugsweise in das jeweilige Band eingebettet, z.B. dadurch, dass die Finger zwischen zwei Bänder gelegt und diese beiden Bänder dann miteinander verklebt oder verschweißt werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Anpassung an unterschiedliche Greifaufgaben kann dadurch eröffnet werden, dass als Basisteil, von welchem die Finger ausgehen, eine Leiste aus Weichmessing oder einem ähnlich bildsamen Metallwerkstoff verwendet wird. Eine solche Leiste kann vom Benutzer zur Anpassung an grobe Konturen leicht vorgebogen werden; die Anpassung an die feineren Konturen übernehmen dann die Finger und/oder Bänder.

Einen flexiblen Greifer erhält man bereits dann, wenn nur einer der beiden Backen des Greifers erfindungsgemäss ausgebildet wird. Naturgemäss ist die Flexibilität größer, wenn beide Backen erfindungsgemäss ausgebildet sind, in diesem Fall wird bevorzugt, dass die Finger einander paarweise gegenüberliegen, so dass zum Beispiel beim Ergreifen von Reihen von Flaschen oder Bechern die Finger stets zwischen zwei Flaschen zu liegen kommen.

Will man mit einem erfindungsgemässen Greifer Reihen von Gegenständen ergreifen, bedingt das eine entsprechend längliche Bauform des Greifers. Je mehr Gegenstände ergriffen werden, desto größer ist der Kraftbedarf des Greifers. Bei einem pneumatisch betätigten Greifer wird die Kraft bei vorgegebenem Luftdruck

maßgeblich von der wirksamen Kolbenfläche im Druckluftzylinder bestimmt. Durch Vergrößerung der Kolbenfläche kann deshalb die Kraft des Greifers gesteigert werden. Damit wird aber zugleich die Breite des Gehäuses des Greifers gesteigert. Es gibt jedoch Bedarf für Greifer, in denen sowohl eine große Kraft, als auch eine schmale Bauform verlangt werden. Dem kann man durch eine Weiterbildung der Erfindung gerecht werden, die darin besteht, dass zur Betätigung des Greifers zwei oder mehr als zwei parallal angeordnete Druckluftzylinder vorgesehen sind, die vorzugsweise ein gemeinsames Gehäuse haben. Ein solcher Greifer bezieht seine größere Kraft nicht aus einer Vergrößerung der Kolbenfläche, sondern aus der Anordnung von zwei oder mehr als zwei zueinander parallelen Zylindern, welche sämtlich mit den Backen in Wirkverbindung stehen.

Die Kräfte der einzelnen Zylinder addieren sich zur Gesamtkraft des Greifers. Die zwei oder mehr als zwei Zylinder können in ihrem Durchmesser deshalb kleiner als ein einzelner Zylinder sein, der dieselbe Kraft aufbringt wie die Summe der Zylinder. Daraus ergibt sich eine zwar längere, aber schmalere Bauform als im Falle eines Greifers mit nur einem Zylinder, was seiner Verwendung für das Ergreifen einer Reihe von Gegenständen entgegenkommt. Ein solcher Greifer kann mit besonderem Vorteil überall dort eingesetzt werden, wo es eng zugeht, insbesondere in der Lebensmittelindustrie und in der Non-Food-Industrie, z.B. beim Einpacken oder Auspacken von Reihen von Flaschen, Bechern, Gläsern, Schachteln und dergleichen in bzw. aus Kartons oder Kisten oder beim Be- und Entladen von Paletten mit Reihen von Gegenständen oder Packungen, die eng nebeneinander stehen.

Bei dem Greifer müssen nicht beide Backen durch einen Druckmittelzylinder beweglich sein; es genügt vielmehr, in an sich

bekannter Weise nur einen Backen beweglich auszubilden und den zweiten Backen feststehend am Gehäuse vorzusehen. In den meisten Fällen werden jedoch beide Backen beweglich ausgebildet sein, und zwar entweder als parallel zueinander verschiebliche Backen zur Ausbildung eines Parallelgreifers, oder als Backen, die um zueinander parallele Achsen verschwenkbar am Gehäuse gelagert sind, wobei die letztere Version einer schmalen Bauweise besonders entgegenkommt, da keine Mittel für eine parallele Führung benötigt werden.

Die Backen des Greifers werden, um die bevorzugte schmale Bauform zu erreichen, an den Breitseiten des vorzugsweise quaderförmigen Gehäuses angebracht. Die Zylinder können in einer gemeinsamen Flucht hintereinander oder parallel nebeneinander angeordnet sein. Die erste Version ermöglicht eine Bauform mit geringer Bauhöhe, aber mit größerer Länge, die zweite Version ermöglicht eine kürzere Bauform, aber mit größerer Bauhöhe. Was die erzielbare geringe Breite des Greifers anbelangt, sind beide Versionen gleichwertig.

Natürlich müssen die beiden Druckluftzylinder synchron arbeiten. Sie sind deshalb gleichzeitig anzusteuern. Am einfachsten erreicht man das dadurch, dass die zu den Zylindern führenden Versorgungsleitungen untereinander verbunden sind, insbesondere in dem gemeinsamen Gehäuse miteinander verbunden sind. Bei einem Greifer, in dem die beiden Zylinder in einer gemeinsamen Flucht liegen, kann man zu diesem Zweck die beiden Zylinder einfach durch eine koaxiale Bohrung miteinander verbinden und diese Verbindungsbohrung quer anbohren, um sie mit

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Druckluft speisen zu können. Zur Synchronbewegung trägt auch bei, dass die Zylinder mit beiden Backen verbunden sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.

Figur 1 zeigt einen Greifer von aussen in einer Schrägansicht mit geöffneten Backen,

Figur 2 zeigt den Schnitt II-II durch den Greifer aus

Figur 1, aber ohne die flexiblen Backenteile,

Figur 3 zeigt den Schnitt III-III gemäß Figur 2, und

Figur 4 zeigt den Greifer in einer Ansicht wie in

Figur 1 aber in geschlossenem Zustand.

Die Figuren zeigen einen Greifer mit einem schmalen, länglichen, im wesentlichen quaderförmigen Gehäuse 1, welches ein von seiner langen, schmalen Oberseite ausgehendes und bis zur Unterseite durchgehendes Loch 2 hat, welches mittig angeordnet und auf der Oberseite von vier Montagebohrungen 3 umgeben ist, welche zum Befestigen des Greifers an einer Handhabungsvorrichtung, z.B. an einem Roboter dienen. Beidseits des Loches 2 befindet sich im Gehäuse 1 je ein von oben nach unten verlaufender Druckluftzylinder 10 und 11 zur Betätigung von zwei Backen 4 und 5, welche um längsverlaufende, zueinander parallele Achsen 6 und 7 schwenkbar an den Breitseiten des Gehäuses 1 angebracht sind.

Die Druckluftzylinder 10 und 11 enthalten einen Kolben 12, dessen Kolbenstange 13 nach unten aus dem Zylinder herausführt und jeweils in einem Einschnitt 14 des Gehäuses endet. Der Kopf 15 der Kolbenstange 13 ist über Lenker 16 und 17 mit den Backen 4 und 5 verbunden. Die Kolbenstange 13 und die Lenker 16 und 17 bilden zusammen einen Kniehebelmechanismus.

Bohrungen 18, 19, 20 und 21, die von der Vorderseite bzw. von der Rückseite des jeweiligen Kolbens 12 zur Gehäuseoberseite führen, dienen zur Drucklufteinspeisung.

Das zentrale Loch 2 dient einerseits zur Gewichtseinsparung und bietet andererseits Raum für einen Sensor, der auf die zu ergreifenden Gegenstände anspricht und ein Signal zum Steuern des Greifers abgeben kann.

An den Backen 4 und 5 ist jeweils eine längsverlaufende Leiste 22 befestigt, von welcher eine Reihe von Fingern 23 ausgeht, deren Spitzen in ein elastomeres Band 24 eingebettet sind. Bei den Fingern handelt es sich um Wendelfedern, die durch einen biegsamen Kern versteift sind.

Der so gebildete Greifer ist hochflexibel. Er passt sich leicht unterschiedlich geformten Gegenständen an und kann auch leicht Reihen von Gegenständen 25 ergreifen, denen er sich anpasst.

Claims (16)

Ansprüche:

1. Greifer, insbesondere mit zwei Backen (4, 5), dadurch ge kennzeichnet, dass wenigstens einer der Backen (4, 5) von

einem Basisteil (22) des Backens (4, 5) ausgehende Finger (23) hat, die nebeneinander mit Abstand in Reihe angeordnet und entweder zumindest an ihren Spitzen durch mindestens ein Band (24) elastisch nachgebend miteinander in Reihe verbunden oder selbst rückfedernd sind.

2. Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:, dass die

Finger (23) wenigstens in der Nähe ihrer Spitzen mit rutschhemmendem Material, insbesondere mit Gummi, bekleidet sind.

3. Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:, dass das Band (24) ein Gummiband ist.

4. Greifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Finger (23) Wendelfedern sind.

5. Greifer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendelfedern einen biegsamen Kern und/oder eine biegsame Hülle, insbesondere aus elastomerem Werkstoff, haben.

6. Greifer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Finger (23) als Biegefedern, insbesondere als Blattfedern, ausgebildet sind.

7. Greifer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Finger (23) in das jeweilige Band

(24) eingebettet sind.

8. Greifer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das Basisteil (22) eine Weichmessingleiste ist.

9. Greifer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass beide Backen (4,5) Finger (23) haben und diese einander paarweise gegenüberliegen.

10. Greifer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung des bzw. der Backen (4,5) zwei oder mehr als zwei parallel angeordnete Druckluftzylinder (10,11) vorgesehen sind.

11. Greifer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (10,11) ein gemeinsames Gehäuse (1) haben.

12. Greifer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein Gehäuse (1) ein Quader ist.

13. Greifer nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, dass die zur Vorderseite bzw. Rückseite des Kolbens (12) in den Zylindern (10,11) führenden Versorgungsleitungen (18 und 20 bzw. 19 und 21) untereinander verbunden sind.

14. Greifer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen (18 und 19 bzw. 20 und 21) im gemeinsamen Gehäuse (1) miteinander verbunden sind.

15. Greifer nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekenn- zeichnet, dass beide Backen (4,5) relativ zum Gehäuse (1) beweglich und durch je eine Kniehebelanordnung (13,16,17) mit den Zylindern (10,11) verbunden sind.

16. Greifer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Backen (4,5) schwenkbar am Gehäuse (1) gelagert sind