FESTO AG & Co. KG, 73734 Esslingen
Greif orrichtung
Die Erfindung betrifft eine GreifVorrichtung, mit einer Halterung, an der ein Greifelement angeordnet ist, das über eine fluiddichte flexible Außenwand verfügt, die einen mit einem fließfähigen Abstützmedium gefüllten Abstützraum begrenzt und die an einer Arbeitsseite des Greifelements eine zur zumindest partiellen Aufnahme eines zu ergreifenden Gegenstandes dienende Greifvertiefung ausbilden kann oder ausbildet, deren Formgebung mittels eines an dem Greifelement angreifenden und im Rahmen einer Arbeitsbewegung relativ zu der Halterung bewegbaren Betätigungsglieds beeinflussbar ist.
Bei einer aus der EP 1 731 452 A2 bekannten Greifvorrichtung dieser Art ist das Greifelement von einem doppelwandigen Schlauch gebildet, der in eine Ausnehmung einer Halterung eingesetzt ist und mit seiner Außenwand an der Halterung befestigt ist. Das schlauchförmige Greifelement begrenzt eine ringförmige Kammer, in der ein fließfähiges Abstützmedium eingeschlossen ist. In den von dem schlauchförmigen Greifelement umschlossenen Innenraum taucht axial ein stangenförmiges Betätigungsglied ein, das an der Innenwand des Greifelements befestigt ist. In dem dem Betätigungsglied axial vorgelagerten Bereich definiert das Greifelement eine von dem Schlauchkörper umschlossene Greifvertiefung, die auf einen zu ergreifenden^ Gegenstand aufsteckbar ist. Bei einer anschließenden Einwärtsbewegung des Betätigungsglieds wird der an dem Gegen-
stand anliegende Wandabschnitt des Greifelements einschließlich des Gegenstandes nach innen gezogen, wodurch der Gegenstand festgehalten wird.
Mithilfe der bekannten Greifvorrichtung lassen sich regelmäßig geformte Gegenstände relativ gut ergreifen. Unregelmäßig geformte Gegenstände hingegen lassen sich mit der Greifvertiefung nicht sonderlich gut festhalten. Darüber hinaus unterliegt die Wandung des Greifelements einer gewissen Verschleißproblematik, die mit der Walkbeanspruchung zusammenhängt, die bei der durch das Betätigungsglied hervorgerufenen Relativbewegung zwischen der aus- und einfahrenden Innenwand und der gleichzeitig an der Halterung abrollenden Außenwand auftritt .
Aus der DE 11 2011 101 331 T5 ist eine passive GreifVorrichtung bekannt, die über ein blasenförmiges Greifelement verfügt, das mit einem granulären Material gefüllt ist. Zum Ergreifen eines Gegenstandes wird das Greifelement unter lokaler Verformung an den betreffenden Gegenstand angesetzt und anschließend evakuiert, so dass sich das Volumen des das granulären Material aufweisenden Innenraumes verringert und die Außenwand des Greifelements mit dem festzuhaltenden Gegenstand verspannt wird.
Aus der SU 1151451 A ist eine GreifVorrichtung bekannt, die über ein einen geschwungenen Verlauf aufweisendes Federband verfügt, an dessen mittleren Bereich eine Betätigungsstange angreift. In die Struktur des Federbandes sind zusätzliche Elektromagneten integriert, um die Steifigkeit des Federbands nach dem Ergreifen eines Gegenstandes zu vergrößern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine GreifVorrichtung zu schaffen, die bei einfachem und kostengünstigem Auf-
bau mit ein und demselben Greifelement in der Lage ist, Gegenstände unterschiedlichster Formgebungen sicher zu ergreifen und festzuhalten.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs - genannten Merkmalen vorgesehen, dass der Abstützraum an der Arbeitsseite des Greifelements durch einen Bodenabschnitt der flexiblen Außenwand verschlossen ist, an dem von der Seite des Abstützraumes her das Betätigungsglied angreift und der durch die Arbeitsbewegung des Betätigungsgliedes unter Ausbildung einer die Greifvertiefung definierenden, außenliegenden Greifmulde aktiv und reversibel nach innen stülpbar ist.
Mit der erfindungsgemäßen GreifVorrichtung lässt sich ein Gegenstand sehr einfach dadurch greifen, dass die Greifvorrichtung mit der Arbeitsseite des Greifelements voraus an den betreffenden Gegenstand angesetzt wird, wobei gleichzeitig oder anschließend der Bodenabschnitt der flexiblen Außenwand mittels des Betätigungsgliedes zurückgezogen wird, so dass der Bodenabschnitt eine den zu ergreifenden Gegenstand zumindest partiell umschließende Greifmulde ausbildet und sich individuell an die Außenkontur des betreffenden Gegenstandes anschmiegt. Wie sich gezeigt hat, lassen sich auf diese Weise Gegenstände unterschiedlichster Formgebung ergreifen, unabhängig davon, ob es sich um regelmäßige oder unregelmäßige Strukturen handelt. Der GreifVorgang ist reversibel, das Heißt der ergriffene Gegenstand kann jederzeit wieder abgelegt werden, indem der Bodenabschnitt durch entsprechende Beeinflussung des Betätigungsglieds unter Verringerung der Tiefe der Greifmulde wieder nach außen gestülpt wird. Da zur Realisierung des Greifelements auf eine doppelwandige Schlauchstruktur verzichtet werden kann, ist der Aufbau einfach und kostengünstig realisierbar. Auch die Verschleißanfälligkeit des verformbaren Greifelements ist relativ gering.
Verfügt das Betätigungsglied über einen ausreichend großen Hub, können mithilfe des muldenförmig verformbaren Bodenabschnittes der flexiblen Außenwand des Greifelements sogar mehrere kleinere Gegenstände gleichzeitig oder nacheinander aufgenommen werden, die nach ihrem Ergreifen gleichzeitig in der variabel ausgebildeten Greifmulde gehalten sind. Die anschließende Abgabe der zuvor festgehaltenen mehreren Gegenstände kann nach Bedarf ebenfalls gleichzeitig oder sukzessive ausgeführt werden. Es versteht sich, dass die Greif orrichtung in diesem Zusammenhang zweckmäßigerweise mit geeigneten Steuerungsmitteln ausgestattet werden kann, die den Bewegungsablauf des Betätigungsgliedes steuern.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Das Betätigungsglied ist zweckmäßigerweise stangenförmig ausgebildet, wobei es aus Vollmaterial oder auch als Hohlkörper ausgebildet sein kann. Von Vorteil ist eine zugsteife und zugleich drucksteife Struktur des Betätigungsglieds, da dies nicht nur ein aktives nach innen Stülpen des Bodenabschnittes der flexiblen Außenwand gestattet, sondern auch ein anschließendes aktives nach außen Stülpen, so dass Greif- und Lösevorgänge mit hoher Dynamik ausgeführt werden können. Allerdings ist auch eine Ausführungsform möglich, bei der das Betätigungsglied lediglich Zugkräfte auf den Bodenabschnitt übertragen kann und beispielsweise von einem Seil oder Draht gebildet ist. In einem solchen Fall wird die Rückstellbewegung ausschließlich durch das in dem Abstützraum eingefüllte fließfähige Abstützmedium hervorgerufen, das nach einer Verformung des Greifelementes die Tendenz hat, das Greifelement in seine unverformte Ausgangsstellung zurückzudrücken. Vor allem in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die
flexible Außenwand des Greifelementes über gummielastische Eigenschaften verfügt.
Das Betätigungsglied erstreckt sich zweckmäßigerweise ohne eine spezielle Abtrennung durch den Abstützraum hindurch, um an dem Bodenabschnitt der flexiblen Außenwand anzugreifen. Dabei bedarf es keiner Trennwand zwischen dem Betätigungsglied und dem Abstützmedium, so dass das Betätigungsglied von dem Abstützmedium unmittelbar umspült sein kann.
Bevorzugt ist das Betätigungsglied an der dem Abstützraum zugewandten Innenseite des Bodenabschnittes der flexiblen Außenwand befestigt. Dies gestattet es in besonders vorteilhafter Weise, die flexible Außenwand mit einem gänzlich undurchbrochenen Bodenabschnitt auszuführen, so dass die zu ihrer Fixierung in die Greifmulde eintauchenden Gegenstände besonders schonend festgehalten werden können.
Zur Fixierung des Betätigungsgliedes weist der Bodenabschnitt zweckmäßigerweise einen als einstückigen Bestandteil der flexiblen Außenwand ausgebildeten und in den Abstützraum vorstehenden Wandvorsprung auf, in dem eine Befestigungsschraube eingebettet ist, mit der das Betätigungsglied zur Kraftübertragung verschraubt ist. Anstelle der Befestigungsschraube kann auch ein anderes Befestigungselement mit entsprechender Festigkeit genutzt werden, das mit dem Betätigungsglied in geeigneter Weise verbunden ist, wobei als Verbindung auch eine stoffschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung in Frage kommt .
Wie schon angedeutet, ist es von Vorteil, wenn die gesamte Begrenzungsfläche der Greifmulde unabhängig von der momentanen Kontur der Greifmulde von der Außenfläche des Bodenabschnitts der flexiblen Außenwand gebildet ist.
Bevorzugt greift das Betätigungsglied in einem zentralen Krafteinleitungsbereich an dem Bodenabschnitt an. Im unbetä- tigten Ausgangszustand des Greifelementes , wenn noch keine Greifmulde ausgebildet ist, hat der Bodenabschnitt zweckmäßigerweise eine scheibenförmige oder plattenförmige Gestalt, wobei der Krafteinleitungsbereich des Betätigungsgliedes bevorzugt im Zentrum liegt.
Zur Erzeugung der Arbeitsbewegung des Betätigungsglieds ist die Halterung zweckmäßigerweise mit einer geeigneten Antriebseinrichtung ausgestattet. Diese Antriebseinrichtung kann insbesondere von fluidbetätigter Bauart und/oder von elektrisch betätigbarer Bauart sein. Zweckmäßig ist eine Aus- führungsform als Linearantriebseinrichtung. Selbstverständlich lässt sich die GreifVorrichtung auch für manuelle Betätigung auslegen, in welchem Fall zweckmäßigerweise an dem Betätigungsglied eine das manuelle Ergreifen ermöglichende Handhabe ausgebildet ist, um eine bequeme Einleitung der erforderlichen Betätigungskräfte zu ermöglichen.
Die Antriebseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Arbeitsbewegung des Betätigungsglieds mit variablem Hub und/oder mit variabler Geschwindigkeit erzeugbar ist . Bei einer mittels Fluidkraft betätigbaren Antriebseinrichtung kommt hierbei insbesondere eine Proportionalventiltechnik zum Einsatz. Mithilfe geeigneter Positionsüberwachungsmaßnahmen, beispielsweise einem egmessSystem oder auch optischer Überwachungskomponenten kann der Bodenabschnitt der flexiblen Außenwand äußerst variabel verformt werden. Auch schrittweise Arbeitsbewegungen sind möglich. Ferner ist der Vorteil gegeben, dass nicht nur ein Gegenstand zur gleichen Zeit
ergreifbar ist, sondern dass auch ein mehrfaches Greifen durchführbar ist, um zur gleichen Zeit mehrere Gegenstände in
der durch die Verformung des Bodenabschnitts ausgebildeten Greifmulde festzuhalten.
Die Greifvorrichtung kann über passive Vorspannmittel verfügen, durch die das Betätigungsglied ständig in eine Grundstellung vorgespannt ist. Solche passiven Vorspannmittel sind insbesondere von einer Federeinrichtung gebildet. Aus Sicherheitsgründen ist es vorteilhaft, wenn die Grundstellung, in die das Betätigungsglied vorgespannt ist, eine eingefahrene Stellung des Betätigungsgliedes ist, in der die Greifmulde eine maximale Tiefe aufweist. Es besteht dann die vorteilhafte Möglichkeit, einen ergriffenen Gegenstand ohne ständige Energiezufuhr allein aufgrund der Kraft der passiven Vorspannmittel solange festzuhalten, bis ein Ablegen gewünscht ist .
Der Abstützraum ist zweckmäßigerweise ständig prall mit einem fließfähigen Abstützmedium gefüllt. Bei diesem Abstützmedium handelt es sich vorzugsweise um ein inkompressibles Medium, vorzugsweise um eine Flüssigkeit und dabei insbesondere um Wasser. Die Flüssigkeit kann je nach Anwendungsfall unterschiedliche Viskositäten aufweisen und beispielsweise auch im Zustand einer Paste oder eines Gels vorliegen. Auch Pulver oder Granulate kommen als Abstützmedium in Frage. Wie sich gezeigt hat, lässt sich die GreifVorrichtung auch mit einem . kompressiblen und bevorzugt gasförmigen Abstützmedium zufriedenstellend betreiben, wobei insbesondere Druckluft zum Einsatz kommt.
In einer besonders vorteilhaften Gestaltung ist das Greifelement sack- oder becherförmig ausgebildet. Es ist dann im Bereich seiner dem Bodenabschnitt entgegengesetzten offenen Seite ihrer flexiblen Außenwand unter Abdichtung an der Halterung fixiert. Derart gestaltete Greifelemente lassen sich
besonders kostengünstig herstellen und sehr einfach mit dem Abstützmedium befüllen.
Die flexible Außenwand des Greifelements bedarf nicht zwingend gummielastischer Eigenschaften. Aufgrund der nachgiebigen Abstützung mittels des internen Abstützmediums kommt als flexible Außenwand durchaus auch eine nicht oder nur sehr wenig elastische Folie oder Membran in Frage. Dennoch wird vorzugsweise eine flexible Außenwand verwendet, die über gummielastische Eigenschaften verfügt und die insbesondere aus einem Elastomermaterial und vorzugsweise aus Silikonmaterial besteht. Derart gummielastische Materialien sind sehr widerstandsfähig und erweisen sich als besonders anschmiegsam bezüglich des zu ergreifenden Gegenstands. Außerdem verfügt ihre Oberfläche normalerweise schon von Hause aus über einen relativ hohen Reibkoeffizienten, was das sichere Festhalten von Gegenständen schon mit relativ geringer Greifkraft gewährleistet.
Die elastische Verformung des Bodenabschnitts der flexiblen Außenwand zur Ausbildung einer Greifmulde wird begünstigt, wenn das in dem Abstützraum enthaltene Abstützmedium beim Verformen des Greifelements zeitweilig aus dem Abstützraum verdrängt werden kann. Dies begünstigt das Formanpassverhalten des Bodenabschnitts der flexiblen Außenwand bezüglich des zu ergreifenden Gegenstands. In diesem Zusammenhang ist die GreifVorrichtung zweckmäßigerweise mit einer ebenfalls durch das Abstützmedium gefüllten Kompensationskammer ausgestattet, die - insbesondere ständig - mit dem von der flexiblen Außenwand begrenzten Abstützraum kommuniziert, so dass das Abstützmedium in einem zur Umgebung hin hermetisch dichten
Hohlraumsystem eingeschlossen ist, zu dem der Abstützraum und die Kompensationskammer gehören sowie eventuell vorhandene, den Abstützraum mit der Kompensationskammer verbindende Ver-
bindungskanäle . Die Kompensationskammer ist durch eine als Kompensationswand bezeichnete Wand begrenzt, die relativ zu der Halterung beweglich ist, so dass sie sich im Sinne einer Volumenvergrößerung bewegen kann, wenn beim Ergreifen eines Gegenstandes das Volumen des Abstützraumes verringert wird, und umgekehrt. Folglich ist die Kompensationskammer mittels der sie begrenzenden Kompensationswand in der Lage, Volumenveränderungen des Abstütztraumes zu kompensieren.
Die Kompensationswand kann durchaus separat von dem Betätigungsglied ausgeführt sein. Von Vorteil ist jedoch eine Bewegungskopplung mit dem Betätigungsglied, insbesondere derart, dass die Kompensationswand die Arbeitsbewegung des Betätigungsglieds unmittelbar mitmacht. Auf diese Weise bedarf es keiner speziellen separaten Abstützmaßnahmen und Lagerungsmaßnahmen für die Kompensationswand.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Kompensationswand von einem an dem Betätigungsglied angeordneten Antriebsglied gebildet ist, das die Kompensationskammer unter Abdichtung von einer zu Erzeugung der Arbeitsbewegung mit einem Antriebstluid beaufschlagbaren Antriebskammer abtrennt. Beispielsweise kann das Antriebsglied ein an einem stangen- förmigen Betätigungsglied angeordneter Kolben sein, der die Antriebskammer von der Kompensationskammer abtrennt. Verkleinert die Antriebskammer ihr Volumen in Verbindung mit einem GreifVorgang, der mit der Ausbildung einer Greifmulde einhergeht, findet gleichzeitig eine Vergrößerung des Volumens der Kompensationskammer statt, die es dem Abstützmedium erlaubt, vom Abstützraum in die Kompensationskammer überzutreten.
Die Halterung verfügt zweckmäßigerweise über mindestens eine Befestigungsschnittstelle zur Anbringung an einer Handhabungsvorrichtung, beispielsweise an einem Manipulator oder
Roboter. Dies ermöglicht eine bequeme Verwendung im Zusammenhang mit automatisierten Prozessen, beispielsweise in der Fertigungs- und Montagetechnik oder auch in der Verpackungs- industrie. Grundsätzlich ist das Anwendungsfeld der Greifvorrichtung aber nicht beschränkt .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Figur 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung in einer Seitenansicht und im Bereich des Greifelements teilweise geschnitten, wobei ein einem GreifVorgang vorausgehender Ausgangszustand mit undeformiertem Bodenabschnitt der flexiblen Außenwand gezeigt ist, der als Freigabe - zustand bezeichnet werden soll, und
Figur 2 einen weiteren Betriebszustand der Greifvorrichtung, der einen Greifzustand repräsentiert, in dem durch entsprechende Verformung des Bodenabschnitts der flexiblen Außenwand eine Greifmulde ausgebildet ist, wobei in einem separaten Ausschnitt der Zustand eines ergriffenen Gegenstands illustriert ist .
Die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Greifvorrichtung verfügt über eine Halterung 2 mit einer bevorzugt starren Struktur und ein an der Halterung 2 angebrachtes
Greifelement 3. Die Halterung 2 bildet einen Träger für das Greifelement 3 und ist auch dazu nutzbar, die GreifVorrichtung 1 nach Bedarf zu bewegen und zu positionieren. Vorzugsweise ist die Halterung 2 mit mindestens einer Befestigungsschnittstelle 4 ausgestattet, über die sie an einer nur strichpunktiert angedeuteten Handhabungsvorrichtung 5 in be-
vorzugt lösbarer Weise festlegbar ist. Die HandhabungsVorrichtung 5, beispielsweise ein Manipulator oder Roboter, ermöglicht eine bevorzugt mehrachsige Bewegung und Positionierung der Halterung 2 und mithin des an der Halterung 2 angeordneten Greifelements 3.
Die GreifVorrichtung 1 hat eine strichpunktiert angedeutete imaginäre Hauptachse 6. Die Halterung 2 und das Greifelement 3 sind zweckmäßigerweise in Achsrichtung der Hauptachse 6 aufeinanderfolgend angeordnet. Diejenige Seite, bevorzugt ei ne Stirnseite der Halterung 2, an der sich das Greifelement befindet, sei im Folgenden zur besseren Unterscheidung als Vorderseite 7 der Halterung 2 bezeichnet . In der Zeichnung ist die GreifVorrichtung 1 so ausgerichtet, dass die Vorderseite 7 nach unten weist.
Das Greifelement 3 hat zweckmäßigerweise eine sackförmige oder becherförmige Gestalt. Es verfügt über eine für die Außenkontur des Greifelements 3 verantwortliche fluiddichte flexible Außenwand 8. Die Außenwand 8 hat einen Bodenabschnitt 12 und einen vom Rand des Bodenabschnitts 12 wegragenden, im Querschnitt betrachtet ringförmigen Seitenwandab- schnitt 13. An der dem Bodenabschnitt 12 entgegengesetzten Seite begrenzt der Seitenwandabschnitt 13 mit dem dort befindlichen Randabschnitt 14 der flexiblen Außenwand 8 eine Öffnung 15 des Greifelements 3.
Im Bereich des Randabschnitts 14 ist die flexible Außenwand ί unter Abdichtung an der Halterung 2 befestigt. Exemplarisch ist sie hierzu mit ihrem Randabschnitt 14 zwischen einem äußeren Haltering 16 und einem mit radialem Abstand in den äußeren Haltering 16 eingesetzten inneren Klemmring 17 fluid- dicht eingespannt .
Bevorzugt ist der äußere Haltering 16 ein Bestandteil eines Grundkörpers 18 der Halterung 2 , mit dem der innere Klemmring 17 mittels Befestigungsschrauben 21 lösbar verspannt ist.
Die Außenwand 8 hat derart flexible Eigenschaften, dass sie biegbar ist. Bevorzugt ist sie dünnwandig ausgeführt, vergleichbar einer Folie oder einer Membran.
Beim Ausführungsbeispiel besteht die flexible Außenwand 8, die bevorzugt insgesamt einstückig ausgebildet ist, aus einem Material mit gummielastischen Eigenschaften. Zweckmäßigerweise ist sie aus einem Silikonmaterial oder aus einem sonstigen Elastomermaterial gefertigt.
Die flexible Außenwand 8 begrenzt zusammen mit der ihre Öffnung 15 zumindest partiell überdeckenden Halterung 2 einen Innenraum, der als Abstützraum 22 bezeichnet sei, weil er in Bezug auf die flexible Außenwand 8 eine Abstütztunktion ausübt. Die Abstützfunktion ergibt sich daraus, dass der Abstützraum 22 vollständig mit einem als Abstützmedium 23 bezeichneten fließfähigen Medium gefüllt ist. Das Abstützmedium 23 kann zwar prinzipiell kompressibel sein, zeichnet sich aber vorzugsweise durch eine Inkompressibilität aus. Als optimal hat sich die Verwendung einer Flüssigkeit als fließfähiges Abstützmedium 23 erwiesen, wobei aufgrund seiner neutralen Eigenschaften Wasser bevorzugt wird. Denkbar wäre allerdings auch die Verwendung eines fließfähigen Feststoffes wie Pulver oder Granulat .
Unter dem Begriff „fließfähig" ist im vorliegenden Fall auch ein gummielastisch verformbares Material zu verstehen, beispielsweise ein Schaumstoff.
Der Abstützraum 22 ist durch das Abstützmedium 23 prall gefüllt, so dass die Außenwand 8 an ihrer Innenseite 24 ständig von dem Abstützmedium 23 mit einer Stützkraft beaufschlagt ist. Aufgrund der Fließfähigkeit und folglich Nachgiebigkeit des Abstützmediums 23 kann die Außenwand 8 jedoch bei lokaler externer Beaufschlagung muldenartig eingedrückt bzw. einge- dellt werden. Dabei wird dann das Abstützmedium 23 entweder in einer noch zu erläuternden Weise partiell aus dem Abstützraum 22 verdrängt oder die Außenwand 8 wird abseits der lokal beaufschlagten Stelle verformt.
Ausgehend von der Halterung 2 ragt durch die Öffnung 15 hindurch ein Betätigungsglied 25 in den Abstützraum 22 hinein. Das Betätigungsglied 25 erstreckt sich bevorzugt in Achsrichtung der Hauptachse 6 bis zu dem Bodenabschnitt 12. Das Betätigungsglied 25 hat einen dem Bodenabschnitt 12 zugewandten vorderen Endabschnitt 26, mit dem es an dem Bodenabschnitt 12 der flexiblen Außenwand 8 befestigt ist.
Die GreifVorrichtung 1 hat eine dem Bodenabschnitt 12 zugeordnete Arbeitsseite 27, an der sie mit den zu ergreifenden Gegenständen zusammenwirkt. Der Bodenabschnitt 12 der flexiblen Außenwand 8 befindet sich an dieser Arbeitsseite 27 und sorgt dort für einen fluiddichten Verschluss des Abstützraumes 22.
Aufgrund der geschilderten Befestigungsmaßnahme greift das Betätigungsglied 25 von der Seite des Abstützraums 22 her an dem verformbaren Bodenabschnitt 12 an. Bevorzugt endet das Betätigungsglied 25 innerhalb des Abstützraums 22 und der Bodenabschnitt 12 weist keinerlei Durchbrechungen auf.
Um trotz der Dünnwandigkeit der flexiblen Außenwand 8 eine sichere und dauerhafte Fixierung des Betätigungsglieds 25 zu
ermöglichen, ist an der Innenseite 24 der flexiblen Außenwand 8 an dem Bodenabschnitt 12 zweckmäßigerweise ein in den Abstützraum 22 hineinragender Wandvorsprung 28 angeordnet, der bevorzugt einstückig mit der flexiblen Außenwand 8 ausgebildet ist. Der Wandvorsprung 28 erstreckt sich insbesondere in Achsrichtung der Hauptachse 6 und ragt in Richtung zu der Öffnung 15, wobei er allerdings erheblich kürzer ist als die Gesamtlänge des Greifelements 3.
In den Wandvorsprung 28 ist beim Ausführungsbeispiel drehfest eine Befestigungsschraube 32 eingebettet, die mit einem Gewindeabschnitt 33 an der der Öffnung 15 zugewandten Stirnseite aus dem Wandvorsprung 28 hinausragt. Das bevorzugt als eine starre Stange ausgebildete Betätigungsglied 25 ist beim Ausführungsbeispiel mit seinem vorderen Endabschnitt 26 auf den Gewindeabschnitt 33 aufgeschraubt.
Es versteht sich, dass das Betätigungsglied 25 auch auf andere Weise an den Bodenabschnitt 12 befestigt sein kann. Zweckmäßigerweise erfolgt die Befestigung des Betätigungsglieds 25 allerdings im zentralen Bereich des Bodenabschnitts 12, der im Folgenden auch als Krafteinleitungsbereich 31 bezeichnet wird.
Vorzugsweise erstreckt sich das Betätigungsglied 25 trennwandlos in dem Abstützraum 22. Damit ist gemeint, dass zwischen ihm und dem ihn umgebenden Abstützmedium 23 keine
Trennwand vorhanden ist. Das Betätigungsglied 25 kann an seiner Außenfläche also unmittelbar mit dem Abstützmedium 23 in Kontakt stehen. Grundsätzlich ist es allerdings ohne weiteres möglich, insbesondere zur Vermeidung von Korrosion, eine dünne Hülle um das Betätigungsglied 25 herum anzuordnen, die zweckmäßigerweise einerseits an der Halterung 2 und andererseits im Bereich des Bodenabschnitts 12 an der flexiblen Au-
ßenwand 8 fixiert ist. Eine solche Hülle ist zweckmäßigerweise folienartig dünn ausgebildet und verfügt über eine ihre Verformung ermöglichende Flexibilität.
Eine der Halterung 2 zugeordnete Antriebseinrichtung 34 der Greifvorrichtung 1 ist dazu vorgesehen, das Betätigungsglied 25 zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Arbeitsbewegung 35 anzutreiben. Bei der Arbeitsbewegung 35 handelt es sich insbesondere um eine Linearbewegung. Die Arbeitsbewegung 35 verläuft zweckmäßigerweise in Achsrichtung der Hauptachse 6.
Das Greifelement 3 kann einen Freigabezustand einnehmen, der in Figur 1 illustriert ist. In diesem Freigabezustand ist das Greifelement 3 in Achsrichtung der Hauptachse 6 maximal gestreckt und nimmt eine maximale Länge ein. Diese maximale Länge des Greifelements 3 ergibt sich daraus, dass das Greif - element 3 an seiner Rückseite im Bereich des Randabschnitts 14 an der Halterung 2 befestigt ist und der Bodenabschnitt 12 aufgrund der Füllung mit dem Abstützmedium 23 und/oder der Beaufschlagung durch das Betätigungsglied 25 von diesem Randabschnitt 14 soweit weggedrückt ist, bis der Seitenwandab- schnitt 13 gespannt ist. Das Greifelement 3 hat in diesem Freigabezustand zweckmäßigerweise eine längliche Gestalt und der Bodenabschnitt 12 ist undeformiert .
Wird ausgehend von dem Freigabezustand der Figur l das Betätigungsglied 25 unter Ausführung der Arbeitsbewegung 35 eingefahren bzw. in Richtung zu der Halterung 2 zurückgezogen, nimmt es den an ihm fixierten Bereich des Bodenabschnittes 12 mit . Da die anderen Bereiche der flexiblen Außenwand 8 durch das Abstützmedium 23 abgestützt sind, ergibt sich das Phänomen, dass der Bodenabschnitt 12 mit dem Krafteinleitungsbereich 31 voraus nach innen in Richtung des Abstützraums 22
gestülpt wird, bei gleichzeitiger Ausbildung eine Einbeulung oder Eindellung an der Außenseite 36 der flexiblen Außenwand 8, die eine als Greifmulde 37 bezeichnete muldenartige Vertiefung darstellt.
Dieser Vorgang der aktiven Erzeugung einer an der Außenseite 36 der flexiblen Außenwand 8 offenen Greifmulde 37 ist reversibel. Wird also der Bodenabschnitt 12 in dem von dem Betätigungsglied 25 beaufschlagten Bereich wieder von der Halterung
2 weg nach vorne verlagert, verringert sich die Tiefe der Greifmulde 37 wieder bis hin zur vollständigen Eliminierung der Greifmulde 37 beim Erreichen des Freigabezustands.
Jeder Zustand, in dem der Bodenabschnitt 12 unter Ausbildung einer Greifmulde 37 nach innen gestülpt ist, repräsentiert einen zum Ergreifen mindestens eines Gegenstandes 38 nutzbaren Greifzustand. Wird die Arbeitsbewegung 28 ohne einen zu greifenden Gegenstand 38 ausgeführt, bildet sich eine in Achsrichtung der Hauptachse 6 längliche Greifmulde 37 mit regelmäßiger Kontur aus. Diese Greifmulde 37 hat an der Arbeitsseite 27 eine aus Figur 2 ersichtliche trichterartige Erweiterung, an die sich ein Längenabschnitt geringeren
Durchmessers anschließt. Befindet sich allerdings ein Gegenstand 38 in der Greifmulde 37, nimmt die von dem Bodenabschnitt 12 an der Außenseite 36 definierte Begrenzungsfläche 42 der Greifmulde 37 eine an die Außenkontur des Gegenstands
38 individuell angepasste Gestaltung an. Der Gegenstand 38 ist dabei außen ganz oder teilweise von dem nach innen in Richtung zu dem Abstützraum 22 umgestülpten Bodenabschnitt 12 umschlossen, der sich mit der Begrenzungsfläche 42 der Greifmulde 37 an die Außenkontur des Gegenstands 38 anschmiegt. Auf diese Weise entspricht die Kontur der Greifmulde 37 jeweils zumindest partiell der individuellen Außenkontur des in
der Greifmulde 37 angeordneten mindestens eines Gegenstandes 38.
Der Vorgang des Nachinnenstülpens des Bodenabschnitts 12 ist in der Zeichnung durch Pfeile 43 angedeutet.
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kommt anstelle eines zug- und drucksteifen Betätigungsglieds 25 ein lediglich zugsteifes Betätigungsglied zum Einsatz, beispielsweise ein Kabel, ein Seil oder eine Kette. Auch hier kann dann durch eine ziehende Betätigung das Einstülpen des Bodenabschnitts 12 hervorgerufen werden. Die entgegengesetzte Rückkehr in den Freigabezustand wird in diesem Fall durch das Abstützmedium 23 bzw. die das Abstützmedium 23 beaufschlagende und während jedes Greifzustandes elastisch verformte flexible Außenwand 8 hervorgerufen.
Von Vorteil ist es, dass die gesamte Begrenzungsfläche 42 der Greifmulde 37 beim Ausführungsbeispiel unabhängig von der momentanen Kontur der Greifmulde 37 von der dem Abstützraum 22 entgegengesetzten Außenfläche bzw. Außenseite 36 des Bodenabschnitts 12 gebildet ist. Dadurch wird der ergriffene Gegenstand 38 schonend festgehalten. Diese Ausführungsform hat also einen Vorteil im Vergleich zu einer anderen, nicht illustrierten Ausführungsform, bei der das Betätigungsglied 25 mittels eines den Bodenabschnitt 12 durchsetzenden Befestigungselements an dem Bodenabschnitt 12 fixiert ist.
Die Antriebseinrichtung 34 ist zweckmäßigerweise eine Linearantriebseinrichtung. Beim Ausführungsbeispiel ist sie von mittels Fluidkraft betätigbarer Bauart, wobei sie insbesondere mit Druckluft betreibbar ist.
Zu der Antriebseinrichtung 34 gehört ein eine Längserstreckung aufweisender Arbeitsraum 44, dessen Längsachse bevorzugt mit der Hauptachse 6 zusammenfällt. Dieser Arbeitsraum 44 ist beim Ausführungsbeispiel direkt im Grundkörper 18 der Halterung 2 ausgebildet, kann aber auch Bestandteil eines separaten, an der Halterung 2 fixierten Antriebsgehäuses sein.
In dem Arbeitsraum 44 befindet sich ein Antriebsglied 45, das relativ zur Halterung 2 in Achsrichtung der Hauptachse 6 bewegbar ist. Das Antriebsglied 45 könnte beispielsweise eine Antriebsmembran sein, ist vorzugsweise aber ein Antriebskolben 45a, da dieser einen größeren Hub ausführen kann. Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Antriebsglied von einem elastisch verformbaren Faltenbalg gebildet, der insbesondere mittels eines generativen Fertigungsverfahrens realisiert ist.
Das Antriebsglied 45 ist an dem in den Arbeitsraum 44 hineinragenden Betätigungsglied 25 befestigt. Das Antriebsglied 45 sitzt insbesondere an dem dem vorderen Endabschnitt 26 entgegengesetzten hinteren Endabschnitt 46 des exemplarisch stan- genförmigen Betätigungsglieds 25.
Das Antriebsglied 45 und das Betätigungsglied 25 sind nur einheitlich bewegbar. Mit anderen Worten führen das Antriebs - glied 45 und das Betätigungsglied 25 eine stets einheitliche, gleichsinnige Arbeitsbewegung 35 aus.
Die Antriebseinrichtung 34 kann nach Art eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders ausgeführt sein, wobei das Antriebsglied 45 den Arbeitsraum 44 in zwei Antriebskammern unterteilt, die beide zur gesteuerten Fluidbeaufschlagung mit einem Antriebs - fluid ausgebildet sind. Auf diese Weise kann die Arbeitsbewe-
gung 35 in beiden Hubrichtungen aktiv mittels fluidischer Druckbeaufschlagung hervorgerufen werden.
Vorteilhafter wird allerdings die beispielhafte Realisierungsform angesehen, bei der das Betätigungsglied 25 durch passive Vorspannmittel 47, die exemplarisch von einer Federeinrichtung 47a gebildet sind, in eine Grundstellung vorgespannt ist. Die Arbeitsbewegung 35 wird dann dadurch hervorgerufen, dass nur eine von dem Antriebsglied 45 in dem Arbeitsraum 44 abgetrennte Antriebskammer 48 gesteuert mit einem Antriebstluid beaufschlagt wird. Ist die Antriebskammer 48 drucklos, nehmen das Betätigungsglied 25 und das daran fixierte Antriebsglied 45 eine Grundstellung ein. Durch Fluid- beaufschlagung der Antriebskammer 48 lässt sich das Antriebs - glied 45 gemeinsam mit dem Betätigungsglied 25 zur Ausführung der Arbeitsbewegung 35 verschieben.
Die passiven Vorspannmittel 47 sind vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet, dass die Grundstellung mit einem maximalen Greifzustand zusammenfällt. Dies ist aus Figur 2 gut ersichtlich. Hier sind die passiven Vorspannmittel 47 auf der dem Greifelement 3 zugewandten Seite des Antriebsglieds 45 in dem Arbeitsraum 44 untergebracht, so dass sie sich einerseits an dem Antriebsglied 45 und andererseits an dem Grundkörper 18 in einem Sinne abstützen, dass das Antriebsglied 45 einschließlich des Betätigungsglieds 25 im Einfahrsinne beaufschlagt sind. Im drucklosen Zustand der Antriebskammer 48 nimmt folglich der Krafteinleitungsbereich 31, in dem das Betätigungsglied 25 seine Betätigungskraft in den Bodenabschnitt 12 einleitet, einen minimalen Abstand zu der sich rückseitig an das Greifelement 3 anschließenden Halterung 2 ein. Die Greifmulde 37 weist dabei ihre maximale axiale Tiefe auf .
Der maximalen Greifzustand, das heißt die maximal eingefahrene Stellung des Betätigungsgliedes 25 und folglich auch die maximale Tiefe der Greifmulde 37 ist bzw. sind zweckmäßigerweise durch Anschlagmittel 52a, 52b vorgegeben. Diese Anschlagmittel 52a, 52b enthalten zweckmäßigerweise den Wandvorsprung 28 und einen im Hubweg des WandvorSprunges 28 angeordneten Abschnitt der Halterung 2.
Vorzugsweise fungiert das Antriebsglied 45 gleichzeitig als eine im Folgenden als Kompensationswand 53 bezeichnete Abschlusswand einer in der Halterung 2 ausgebildeten Kompensationskammer 54. Die Kompensationskammer 54 ist durch das als Kompensationswand 53 fungierende Antriebsglied 45 unter Abdichtung von der Antriebskammer 48 abgetrennt. Die Kompensationskammer 54 kommuniziert direkt oder unter Zwischenschaltung mindestens eines Verbindungskanals 55 mit dem Abstütz- raum 22. Die Kompensationskammer 54 ist ständig mit dem Abstützraum 22 verbunden und enthält wie der gegebenenfalls vorhandene mindestens eine Verbindungskanal 55 ebenfalls das fließfähige Abstützmedium 23. Es liegt somit insgesamt ein sich aus dem Abstützraum 22, der Kompensationskammer 54 und dem eventuell vorhandenen mindestens einen Verbindungskanal 55 zusammensetzendes Hohlraumsystem vor, das vollständig mit dem Abstützmedium 23 gefüllt ist.
Dadurch, dass die Kompensationswand 53 mit dem Betätigungsglied 25 bewegungsgekoppelt ist, führt sie in Abhängigkeit von der Arbeitsbewegung 35 eine Relativbewegung bezüglich der Halterung 2 aus, bei der sich das Volumen der Kompensations- kammer 54 verändert .
Wenn das Betätigungsglied 25 in die Halterung 2 einfährt und sich der Bodenabschnitt 12 unter Ausbildung der Greifmulde 37 an die Halterung 2 annähert, stellt sich zum einen eine Ver-
ringerung des Volumens des Abstützraums 22 und zum anderen, gleichzeitig, eine Vergrößerung des Volumens der Kompensationskammer 54 ein. Dabei wird Abstützmedium 23 aus dem sein Volumen verringernden Abstützraum 22 in die ihr Volumen vergrößernde Kompensationskammer 54 transferiert. Bei umgekehrter Bewegungsrichtung des Betätigungsglieds 25 strömt das zuvor in die Kompensationskammer 54 verdrängte Abstützmedium 23 aufgrund des sich wieder verkleinernden Volumens der Kompensationskammer 54 in den sich volumenmäßig wieder vergrößernden Abstützraum 22 zurück.
Zweckmäßigerweise sind die Komponenten der Greifvorrichtung 1 so ausgelegt, dass die bei der Arbeitsbewegung 35 stattfindenden Volumenveränderungen des Abstützraums 22 und der Kompensationskammer 54 zumindest im Wesentlichen gleich sind. Jedenfalls sind die Größenverhältnisse insbesondere so gewählt, dass eine ständige Innendruckbeaufschlagung des Abstützraums 22 gewährleistet ist, um eine hohe Greifkraft des Bodenabschnitts 12 im Bereich der Greifmulde 37 zu gewährleisten .
Die bevorzugt vorhandenen passiven Vorspannmittel 47 sind zweckmäßigerweise in der Kompensationskammer 54 untergebracht .
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist die bezüglich der Halterung 2 bewegliche Kompensationswand 53 zwar auch ein bezüglich des Greifelements 3 separates Bauteil, ist jedoch gesondert von dem Betätigungsglied 25 und dem Antriebsglied 45 ausgebildet. Hier verfügt die Halterung 2 dann zusätzlich über eine ständig mit dem Abstützraum 22 kommunizierende Kompensationskammer 54, die nicht von dem Arbeitsraum 44 der Antriebseinrichtung 34 gebildet ist.
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Greif element 3 von dem äußeren Haltering 16 oder von einem sonsti gen ringförmigen Abstützelement derart weit axial überlappt, dass der eine Greifmulde 37 ausbildende vordere Endbereich des Greifelements 3 in mindestens einem Greifzustand zumindest teilweise axial in das ringförmige Abstützelement hineingezogen ist. Auf diese Weise ergibt sich eine periphere Abstützung im Bereich des Seitenwandabschnitts 13, wenn ein Gegenstand 38 ergriffen ist, was ohne die Gefahr eines Verlierens eines festgehaltenen Gegenstands 38 hochdynamische Querbewegungen der GreifVorrichtung 1 gestattet. Beispielsweise kann das ringförmige Abstützelement von dem mit einer entsprechenden Länge ausgeführten äußeren Haltering 16 gebil det sein.
Bei einem ebenfalls nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinrichtung 34 von elektrisch betätigbarer Bauart. Selbige kann beispielsweise aus einem elektrodynamischen Lineardirektantrieb bestehen oder aus einem elektromotorisch betätigten Antrieb, beispielsweise ein mittels eines Elektromotors betriebener Spindelantrieb oder Zahnriemenantrieb. Auch eine Hybridausführung kommt in Frage, bei der mittels Fluidkraft aktivierbare Komponenten mit elektrisch betätigbaren Komponenten kombiniert sind.
Die Antriebseinrichtung 34 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie die Arbeitsbewegung 35 mit variablen Hub und/oder variabler Geschwindigkeit hervorrufen kann. Insbesondere besteht auch Möglichkeit zur Erzeugung einer schrittweisen Arbeitsbewegung 35. Dies erreicht man insbesondere in Verbindung mit einer nur schematisch angedeuteten, zu der Greifvorrichtung 1 gehörenden elektronischen Steuereinrichtung 62, die in der Lage ist, Steuerbefehle für die Antriebseinrichtung 34 zu generieren, die den erwähnten Betriebsab-
lauf gewährleisten. In diesem Zusammenhang ist die Antriebseinrichtung 34 dann zweckmäßigerweise auch mit geeigneten De- tektionsmitteln ausgestattet, insbesondere mit Positionser- fassungsmitteln und dabei zweckmäßigerweise mit einem Wegmesssystem zur Überwachung der Bewegung und/oder Position des Betätigungsglieds 25.
Die elektronische Steuereinrichtung 62 kann für einen geregelten Betrieb ausgelegt sein.
Mithilfe einer elektronischen Steuereinrichtung 62 besteht unter anderem auch die Möglichkeit, die Relativposition des Betätigungsglieds 25 bezüglich der Halterung 2 variabel vorzugeben, um die Muldentiefe der zu erzeugenden Greifmulde 37 zu variieren. Dies ermöglicht eine optimale Anpassung an unterschiedliche Formgebungen zu greifender Gegenstände 38. Es besteht dadurch ferner die Möglichkeit, mehrere Gegenstände 38 nacheinander aufzunehmen und in ein und derselben Greif - mulde 37 festzuhalten, um sie anschließend dann ebenfalls nacheinander oder aber auch gleichzeitig wieder freizugegeben.
In der Zeichnung ist bei 56 noch eine Speiseleitung 56 angedeutet, über die das für den Betrieb der Antriebseinrichtung 34 verwendete Antriebsfluid, beispielsweise Druckluft zugeführt wird. Eine an der Halterung 2 fixierte oder in die Halterung 2 integrierte Steuerventileinrichtung 57, die mittels nicht weiter illustrierter elektrischer Anschlussmittel durch die elektronischen Steuereinrichtung 62 ansteuerbar ist, ist in der Lage, über eine an den Arbeitsraum 44 angeschlossene Arbeitsleitung 58 die gesteuerte Fluidbeaufschlagung der Antriebskammer 48 zur Erzeugung der Arbeitsbewegung 35 vorzunehmen .