DE102019112125B4

DE102019112125B4 - Gripper device with a gripper unit that can be pneumatically actuated by means of overpressure and negative pressure

Info

Publication number: DE102019112125B4
Application number: DE102019112125.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Weyrauch; Jens Voigt
Original assignee: Hohe Tanne GmbH
Current assignee: Hohe Tanne GmbH
Priority date: 2019-05-09
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2024-10-31
Anticipated expiration: 2039-05-10
Also published as: DE102019112125A1

Abstract

Greifervorrichtung (2), umfassend- eine mittels Überdruck und Unterdruck betätigbare Greifereinheit (1),- eine mit der Greifereinheit (1) fluidisch verbundene Druckerzeugungsvorrichtung (3) zur Erzeugung des Überdrucks oder Unterdrucks in der Greifereinheit (1), wobei die Druckerzeugungsvorrichtung (3) eine Zylindereinheit (6) umfasst, wobei die Zylindereinheit (6) einen Zylinder (7) und einen darin bewegbaren Kolben (8) umfasst, wobei eine Antriebseinheit (11) zum Antrieb des Kolbens (8) mit dem Kolben (8) gekoppelt ist, wobei die Antriebseinheit (11) ein Elektromotor ist, und- mindestens eine Sensorvorrichtung zur Erfassung einer Greifkraft der Greifereinheit (1), wobei die mindestens eine Sensorvorrichtung ausgebildet ist als eine Kraft- und/oder Drehmomentsensorvorrichtung zur Erfassung einer Kraft und/oder eines Drehmoments des Elektromotors durch eine Überwachung einer Spannung und/oder eines Stroms des Elektromotors und eine dadurch erfolgende Ermittlung der Kraft und/oder des Drehmoments, wobei die Druckerzeugungsvorrichtung (3) als eine pneumatische Druckerzeugungsvorrichtung (3) ausgebildet ist, deren Zylindereinheit (6) als eine Luftpumpeneinheit ausgebildet ist, wobei die Zylindereinheit (6) als eine einfachwirkende Zylindereinheit (6) ausgebildet ist, wobei der Zylinder (7) ausschließlich über eine im Bereich einer seiner beiden Stirnseiten angeordnete Verbindungsleitungsöffnung (10) und eine damit gekoppelte Verbindungsleitung (4) fluidisch mit der Greifereinheit (1) verbunden ist, wobei die Zylindereinheit (6) einen Arbeitsraum (A) aufweist, dessen Größe durch eine Bewegung des Kolbens (8) im Zylinder (7) veränderbar ist und welcher mit der Greifereinheit (1) fluidisch verbunden ist, wobei der Arbeitsraum (A), die Greifereinheit (1) und die Verbindungsleitung (4), über welche der Arbeitsraum (A) mit der Greifereinheit (1) fluidisch verbunden ist, ein fluidisch geschlossenes System bilden, wobei der Elektromotor über ein als ein Schubkurbelgetriebe ausgebildetes Getriebe (12) mit dem Kolben (8) gekoppelt ist, wobei eine Abtriebswelle (13) des Elektromotors über einen daran radial angeordneten Schwenkhebel (14) mit dem Kolben (8) gekoppelt ist, wobei eine Drehung der Abtriebswelle (13) um einen Winkel kleiner als 180° ein Schwenken des Schwenkhebels (14) und dadurch die Bewegung des Kolbens (8) im Zylinder (7) bewirkt, wobei durch die Bewegung des Kolbens (8) im Zylinder (7) in die eine Richtung der Überdruck erzeugbar ist und durch Bewegen des Kolbens (8) im Zylinder (7) in die andere Richtung der Unterdruck erzeugbar ist, wobei die Druckerzeugung und somit der Überdruck und Unterdruck stufenlos steuerbar und/oder regelbar ist und nachsteuerbar und/oder nachregelbar ist, wobei jede einzelne Greiferstellung anfahrbar ist, wobei die Greifkraft individuell einstellbar ist, wobei die Greifereinheit (1) an einem Roboter angeordnet ist, und wobei die Greifereinheit (1)- als ein flexibler Elastomergreifer ausgebildet ist, der als Greifelemente (5) mehrere biegbare Elastomerfinger aufweist, die mittels Überdruck gegeneinander biegbar sind, um zuzugreifen, und durch Unterdruck voneinander wegbiegbar sind, um die Greifereinheit (1) zu öffnen und dadurch ein ergriffenes Objekt loszulassen, oder umgekehrt, oder- als ein Flachgutgreifer ausgebildet ist, der als Greifelemente (5) mindestens zwei Greifbacken umfasst, die mittels Überdruck gegeneinander bewegbar sind, um zuzugreifen, und durch Unterdruck voneinander wegbewegbar sind, um die Greifereinheit (1) zu öffnen und dadurch ein ergriffenes Objekt loszulassen, oder umgekehrt, oder- als ein Balggreifer ausgebildet ist, der als Greifelement (5) einen Balg umfasst, welcher mittels Überdruck vergrößerbar ist, um zuzugreifen, und mittels Unterdruck verkleinerbar ist, um ein ergriffenes Objekt loszulassen.Gripper device (2), comprising - a gripper unit (1) that can be actuated by means of overpressure and underpressure, - a pressure generating device (3) fluidically connected to the gripper unit (1) for generating the overpressure or underpressure in the gripper unit (1), wherein the pressure generating device (3) comprises a cylinder unit (6), wherein the cylinder unit (6) comprises a cylinder (7) and a piston (8) that can be moved therein, wherein a drive unit (11) for driving the piston (8) is coupled to the piston (8), wherein the drive unit (11) is an electric motor, and - at least one sensor device for detecting a gripping force of the gripper unit (1), wherein the at least one sensor device is designed as a force and/or torque sensor device for detecting a force and/or a torque of the electric motor by monitoring a voltage and/or a current of the electric motor and thereby determining the force and/or the torque, wherein the pressure generating device (3) is designed as a pneumatic pressure generating device (3) is designed, the cylinder unit (6) of which is designed as an air pump unit, wherein the cylinder unit (6) is designed as a single-acting cylinder unit (6), wherein the cylinder (7) is fluidically connected to the gripper unit (1) exclusively via a connecting line opening (10) arranged in the region of one of its two end faces and a connecting line (4) coupled thereto, wherein the cylinder unit (6) has a working space (A), the size of which can be changed by a movement of the piston (8) in the cylinder (7) and which is fluidically connected to the gripper unit (1), wherein the working space (A), the gripper unit (1) and the connecting line (4), via which the working space (A) is fluidically connected to the gripper unit (1), form a fluidically closed system, wherein the electric motor is coupled to the piston (8) via a gear (12) designed as a slider crank gear, wherein an output shaft (13) of the electric motor is connected via a pivot lever (14) arranged radially thereon is coupled to the piston (8), wherein a rotation of the output shaft (13) by an angle of less than 180° causes a pivoting of the pivot lever (14) and thereby the movement of the piston (8) in the cylinder (7), wherein the overpressure can be generated by the movement of the piston (8) in the cylinder (7) in one direction and the negative pressure can be generated by moving the piston (8) in the cylinder (7) in the other direction, wherein the pressure generation and thus the overpressure and negative pressure can be continuously controlled and/or regulated and can be readjusted and/or readjusted, wherein each individual gripper position can be approached, wherein the gripping force can be individually adjusted, wherein the gripper unit (1) is arranged on a robot, and wherein the gripper unit (1) is designed as a flexible elastomer gripper which has a plurality of bendable elastomer fingers as gripping elements (5), which can be bent against one another by means of overpressure in order to grip, and can be separated from one another by means of negative pressure can be bent away in order to open the gripper unit (1) and thereby release a gripped object, or vice versa, or- is designed as a flat goods gripper which comprises at least two gripping jaws as gripping elements (5), which can be moved against one another by means of overpressure in order to grip, and can be moved away from one another by means of negative pressure in order to open the gripper unit (1) and thereby release a gripped object, or vice versa, or- is designed as a bellows gripper which comprises a bellows as gripping element (5), which can be enlarged by means of overpressure in order to grip, and can be reduced by means of negative pressure in order to release a gripped object.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifervorrichtung mit einer mittels Überdruck und Unterdruck pneumatisch betätigbaren Greifereinheit.The invention relates to a gripper device with a gripper unit that can be pneumatically actuated by means of overpressure and negative pressure.

Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 10 2015 204 986 B3 beschrieben, ein Greiferelement mit einem elastisch in einer Vorzugsrichtung verformbaren Biegeelement und einer Halterung bekannt. An einem an einer Stirnseite mit einer Öffnung versehenen und ansonsten innen hohlen, aus elastisch verformbarem Material gebildeten Biegeelement ist in einem nicht zum Biegen vorgesehenen Bereich, in dem auch die Öffnung angeordnet ist, ein radial umlaufender überstehender Flansch so ausgebildet, dass er an einer Fläche eines Basiselements der Halterung aufliegt und an der gegenüberliegenden Fläche an einer Fläche eines Befestigungselements, das mit dem Basiselement verbindbar ist, anliegt und das Befestigungselement den Flansch mit einer vorgebbaren Druckkraft gegen die Fläche des Basiselements presst.The state of the art is, as in the DE 10 2015 204 986 B3 described, a gripper element with a bending element that can be elastically deformed in a preferred direction and a holder is known. On a bending element that is provided with an opening on one end face and is otherwise hollow on the inside and is made of elastically deformable material, a radially encircling protruding flange is designed in an area not intended for bending, in which the opening is also arranged, such that it rests on a surface of a base element of the holder and on the opposite surface rests on a surface of a fastening element that can be connected to the base element, and the fastening element presses the flange against the surface of the base element with a predeterminable pressure force.

In der US 2016/0279803 A1 werden weiche Roboteraktuatoren und Verfahren zu deren Herstellung beschrieben. Eine weiche Roboteraktuatoranordnung umfasst eine Aufnahme und mehrere weiche Aktuatoren, die mit der Aufnahme gekoppelt sind. Des Weiteren umfasst die Roboteraktuatoranordnung einen fotoelektrischen Sensor, einen Barcodeleser, einen QR-Codeleser, einen Absolutdrucksensor, einen Vakuumsensor, einen Näherungssensor oder einen RFID-Leser an der Aufnahme oder an den weichen Aktuatoren.In the US 2016/0279803 A1 describes soft robot actuators and methods for manufacturing them. A soft robot actuator assembly includes a receptacle and a plurality of soft actuators coupled to the receptacle. The robot actuator assembly further includes a photoelectric sensor, a barcode reader, a QR code reader, an absolute pressure sensor, a vacuum sensor, a proximity sensor, or an RFID reader on the receptacle or on the soft actuators.

Aus der US 2018/0311829 A1 ist eine Stabilisierungsvorrichtung für einen Roboter-Endeffektor bekannt. Eine Stabilisierungsstruktur kann in die Nähe eines Zielobjekts bewegt werden. Dies beinhaltet das Herstellen eines Kontakts mit dem Zielobjekt oder ein Bewegen der Stabilisierungsstruktur in einem vorbestimmten Abstand zum Zielobjekt. Die Bewegung der Stabilisierungsstruktur und des Endeffektors, an dem sie angebracht ist, wird durch Näherungssensoren, Kameras oder Berührungssensoren gesteuert.From the US 2018/0311829 A1 A stabilization device for a robot end effector is known. A stabilization structure can be moved close to a target object. This involves making contact with the target object or moving the stabilization structure a predetermined distance from the target object. The movement of the stabilization structure and the end effector to which it is attached is controlled by proximity sensors, cameras or touch sensors.

In der DE 699 14 489 T2 werden ein Balgenstellantrieb für einen Robotermanipulator und ein Verfahren zu dessen Betrieb beschrieben. Der Stellantrieb umfasst einen ortsfesten Teil, einen beweglichen Teil, der mit dem ortsfesten Teil so verbunden ist, dass bezüglich des ortsfesten Teils ein Freiheitsgrad gegeben ist, und einen biegsamen, über ein Druckmittel angetriebenen Balgen, der an beiden Enden jeweils mit dem beweglichen und dem ortsfesten Teil verbunden ist, um eine vom Betrieb abhängige Bewegung des beweglichen Teils auszulösen. Der bewegliche Teil weist einen Hohlraum zur Aufnahme des biegsamen Balgens bis zum größten Teil seiner Länge auf, wobei die Abmessungen des Hohlraumes etwas größer als diejenigen des Balgens sind.In the DE 699 14 489 T2 a bellows actuator for a robot manipulator and a method for operating the same are described. The actuator comprises a stationary part, a movable part connected to the stationary part in such a way that a degree of freedom is provided with respect to the stationary part, and a flexible bellows driven by a pressure medium, which is connected at both ends to the movable and the stationary part in order to initiate an operation-dependent movement of the movable part. The movable part has a cavity for receiving the flexible bellows over most of its length, the dimensions of the cavity being slightly larger than those of the bellows.

Aus der DE 601 06 363 T2 ist ein flexibler Aktuator mit einer integrierten Pumpe bekannt. Der Aktuator umfasst eine bewegliche Einheit mit Fluidkammern, in denen eine Flüssigkeit abgedichtet eingeschlossen ist, wobei die bewegliche Einheit mit den Fluidkammern beweglich ist, die durch das Fördern der Flüssigkeit zwischen den Fluidkammern verformt werden. Der Aktuator umfasst des Weiteren eine in der beweglichen Einheit integrierte Pumpeneinheit zum Fördern der Flüssigkeit zwischen den Fluidkammern. Der Aktuator umfasst zudem einen Pumpentreiber zum Steuern des Antriebs der Pumpeneinheit. Der Aktuator umfasst des Weiteren eine Außenabdeckung mit einer Flüssigkeit absorbierenden Funktion, die die bewegliche Einheit an ihrer Außenseite umhüllt.From the DE 601 06 363 T2 a flexible actuator with an integrated pump is known. The actuator comprises a movable unit with fluid chambers in which a liquid is sealed, the movable unit being movable with the fluid chambers, which are deformed by the conveyance of the liquid between the fluid chambers. The actuator further comprises a pump unit integrated in the movable unit for conveying the liquid between the fluid chambers. The actuator also comprises a pump driver for controlling the drive of the pump unit. The actuator further comprises an outer cover with a liquid-absorbing function, which envelops the movable unit on its outside.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Greifervorrichtung anzugeben.The invention is based on the object of specifying a gripper device which is improved compared to the prior art.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Greifervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention by a gripper device having the features of claim 1.

Eine erfindungsgemäße Greifervorrichtung umfasst eine mittels Überdruck und Unterdruck betätigbare Greifereinheit und eine mit der Greifereinheit fluidisch verbundene Druckerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung des Überdrucks oder Unterdrucks in der Greifereinheit, wobei die Druckerzeugungsvorrichtung eine Zylindereinheit umfasst.A gripper device according to the invention comprises a gripper unit that can be actuated by means of overpressure and negative pressure and a pressure generating device fluidically connected to the gripper unit for generating the overpressure or negative pressure in the gripper unit, wherein the pressure generating device comprises a cylinder unit.

Die Greifervorrichtung dient insbesondere einer Handhabung von Objekten, welche mittels der Greifereinheit ergriffen werden und beispielsweise transportiert werden, zum Beispiel zu einer oder mehreren Arbeitsstationen, beispielsweise zu einer Bearbeitungsstation, in welcher das jeweilige Objekt bearbeitet wird, und/oder zu einer Verpackungsstation, in welcher es verpackt wird. Beispielsweise ist die Greifervorrichtung als ein hygienisches Greifsystem für ein vollautomatisches Handling, d. h. Handhaben, unverpackter Lebensmittel mittels eines Roboters vorgesehen. Hierzu ist die Greifereinheit erfindungsgemäß an einem solchen Roboter, beispielsweise an einem Roboterarm, angeordnet.The gripper device is used in particular for handling objects which are gripped by the gripper unit and, for example, transported, for example to one or more work stations, for example to a processing station in which the respective object is processed and/or to a packaging station in which it is packaged. For example, the gripper device is provided as a hygienic gripping system for fully automatic handling, i.e. handling, of unpackaged foodstuffs by means of a robot. For this purpose, the gripper unit is arranged according to the invention on such a robot, for example on a robot arm.

Die Greifereinheit ist erfindungsgemäß als ein flexibler Elastomergreifer, als ein Flachgutgreifer oder als ein Balggreifer ausgebildet. Der flexible Elastomergreifer weist als Greifelemente mehrere biegbare Elastomerfinger auf, die mittels Überdruck gegeneinander biegbar sind, um zuzugreifen, und durch Unterdruck voneinander wegbiegbar sind, um die Greifereinheit zu öffnen und dadurch ein ergriffenes Objekt loszulassen, oder umgekehrt. Der Flachgutgreifer umfasst als Greifelemente mindestens zwei Greifbacken, die mittels Überdruck gegeneinander bewegbar sind, um zuzugreifen, und durch Unterdruck voneinander wegbewegbar sind, um die Greifereinheit zu öffnen und dadurch ein ergriffenes Objekt loszulassen, oder umgekehrt. Der Balggreifer umfasst als Greifelement einen Balg, welcher mittels Überdruck vergrößerbar ist, um zuzugreifen, und mittels Unterdruck verkleinerbar ist, um ein ergriffenes Objekt loszulassen.According to the invention, the gripper unit is designed as a flexible elastomer gripper, as a flat goods gripper or as a bellows gripper. The flexible elastomer gripper has several flexible elastomer fingers as gripping elements, which can be bent against each other by means of overpressure in order to grip, and can be bent away from each other by means of negative pressure in order to to open the gripper unit and thereby release a gripped object, or vice versa. The flat goods gripper comprises at least two gripping jaws as gripping elements, which can be moved towards one another by means of overpressure in order to grip, and can be moved away from one another by means of negative pressure in order to open the gripper unit and thereby release a gripped object, or vice versa. The bellows gripper comprises a bellows as gripping element, which can be enlarged by means of overpressure in order to grip, and can be reduced by means of negative pressure in order to release a gripped object.

Derartige Greifervorrichtungen werden beispielsweise pneumatisch gesteuert, d. h. zum Schließen und somit Zugreifen wird mittels Druckluft ein Überdruck erzeugt. Das Öffnen und dadurch Loslassen des ergriffenen Objekts erfolgt durch Unterdruck. Hierfür sind bisher aufwändige Systeme erforderlich, welche für die Druckluft ein Druckluftversorgungssystem und für den Unterdruck Vakuumpumpen und/oder Vakuumejektoren und zudem aufwändige Ventilschaltungen umfassen. Nachteilig dabei ist, dass ein Dosieren, insbesondere ein Regeln und Anpassen einer Greifkraft inline, d. h. während des Greifens, nicht möglich ist. Das zu greifende Objekt kann dadurch beschädigt werden. Beispielsweise können bei einer zu großen Greifkraft Druckstellen entstehen und bei einer zu geringen Greifkraft kann sich das Objekt aus dem Griff lösen. Des Weiteren ist das Arbeitsmedium Luft bei den bisher bekannten Greifervorrichtungen sehr kostenintensiv, da die Unterdruckerzeugung meist durch Venturidüsen erfolgt, verbunden mit einem hohen Druckluftverbrauch, oder durch Vakuumpumpen.Such gripper devices are controlled pneumatically, for example, i.e. to close and thus grip, an overpressure is generated using compressed air. The opening and thus release of the gripped object is done by negative pressure. To date, this has required complex systems, which include a compressed air supply system for the compressed air and vacuum pumps and/or vacuum ejectors for the negative pressure, as well as complex valve circuits. The disadvantage here is that dosing, in particular regulating and adjusting a gripping force inline, i.e. during gripping, is not possible. The object to be gripped can be damaged as a result. For example, if the gripping force is too great, pressure points can develop and if the gripping force is too low, the object can come loose from the grip. Furthermore, the working medium air in the gripper devices known to date is very costly, since the negative pressure is usually generated by Venturi nozzles, associated with high compressed air consumption, or by vacuum pumps.

Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden, indem eine Bewegung der Zylindereinheit, insbesondere eine Hubbewegung, insbesondere eine Kolbenhubbewegung, d. h. eine Bewegung eines Kolbens in einem Zylinder der Zylindereinheit, zur Erzeugung des Überdrucks und Unterdrucks genutzt wird, durch einen entsprechenden Richtungswechsel dieser Bewegung. Die Zylindereinheit der Druckerzeugungsvorrichtung ermöglicht dadurch ein fluidisch geschlossenes System, insbesondere ein bezüglich des Arbeitsmediums geschlossenes System, aus welchem das Arbeitsmedium, beispielsweise Luft oder ein anderes gasförmiges oder, nicht erfindungsgemäß, flüssiges Arbeitsmedium, nicht entweichen kann. Als Arbeitsmedium der Greifervorrichtung ist erfindungsgemäß ein gasförmiges oder nicht erfindungsgemäß ein flüssiges Arbeitsmedium vorgesehen, beispielsweise Luft oder ein anderes Gas oder Gasgemisch, oder, nicht erfindungsgemäß, eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeitsgemisch, beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit.These disadvantages are avoided by the solution according to the invention in that a movement of the cylinder unit, in particular a stroke movement, in particular a piston stroke movement, i.e. a movement of a piston in a cylinder of the cylinder unit, is used to generate the overpressure and negative pressure by a corresponding change in the direction of this movement. The cylinder unit of the pressure generating device thus enables a fluidically closed system, in particular a system closed with respect to the working medium, from which the working medium, for example air or another gaseous or, not according to the invention, liquid working medium, cannot escape. According to the invention, a gaseous or, not according to the invention, a liquid working medium is provided as the working medium of the gripper device, for example air or another gas or gas mixture, or, not according to the invention, a liquid or a liquid mixture, for example a hydraulic fluid.

Die Druckerzeugungsvorrichtung ist somit eine autarke Einheit zur Versorgung der Greifereinheit mit Überdruck und Unterdruck. Es ist keine Arbeitsmediumzuführung zur Druckerzeugungsvorrichtung und keine Arbeitsmediumabführung aus der Druckerzeugungsvorrichtung erforderlich. Somit ist auch kein Anschluss an ein Druckluftversorgungssystem erforderlich und es sind zudem auch keine aufwändigen Ventilschaltungen erforderlich. Die Druckerzeugungsvorrichtung ist somit vorteilhafterweise in der Lage, die Greifereinheit autark ohne eine zusätzliche Druckluftzuleitung zu steuern und/oder zu regeln.The pressure generating device is therefore a self-sufficient unit for supplying the gripper unit with overpressure and negative pressure. No working medium supply to the pressure generating device and no working medium discharge from the pressure generating device is required. This means that no connection to a compressed air supply system is required and no complex valve circuits are required. The pressure generating device is therefore advantageously able to control and/or regulate the gripper unit independently without an additional compressed air supply line.

Die Druckerzeugung und somit der Überdruck und Unterdruck sind erfindungsgemäß stufenlos steuerbar und/oder regelbar. Es kann erfindungsgemäß jede einzelne Greiferstellung angefahren werden, d. h. nicht nur zwei Endstellungen, so dass eine Verkürzung von Greifwegen und somit eine Zeitersparnis erreicht werden kann. Die Greifkraft ist erfindungsgemäß individuell einstellbar. Erfindungsgemäß ist auch eine Nachsteuerung und/oder Nachregelung möglich, zum Beispiel während des Greifvorgangs und/oder während des Transports. Auf diese Weise können beispielsweise höhere Beschleunigungskräfte, insbesondere aufgrund eines schnelleren Anfahrens des Roboters, ausgeglichen werden. Dadurch können höhere Taktzeiten erreicht werden. Des Weiteren wird beispielsweise eine individuelle Anpassung des Greifwegs und/oder der Greifkraft an ein jeweils zu greifendes Objekt ermöglicht.According to the invention, the pressure generation and thus the overpressure and underpressure can be controlled and/or regulated continuously. According to the invention, each individual gripper position can be approached, i.e. not just two end positions, so that gripping paths can be shortened and time can be saved. The gripping force can be individually adjusted according to the invention. According to the invention, follow-up control and/or adjustment is also possible, for example during the gripping process and/or during transport. In this way, for example, higher acceleration forces, in particular due to faster start-up of the robot, can be compensated. This enables longer cycle times to be achieved. Furthermore, for example, individual adjustment of the gripping path and/or gripping force to the object to be gripped is possible.

Die Druckerzeugungsvorrichtung ist erfindungsgemäß als eine pneumatische Druckerzeugungsvorrichtung ausgebildet. Das Arbeitsmedium ist somit vorteilhafterweise Luft oder ein anderes gasförmiges Medium. In nicht erfindungsgemäßen anderen Ausführungsformen kann beispielsweise eine Ausbildung als eine hydraulische Druckerzeugungsvorrichtung vorgesehen sein, wobei das Arbeitsmedium dann eine Flüssigkeit ist, insbesondere eine Hydraulikflüssigkeit. Die pneumatische Druckerzeugungsvorrichtung ist eine besonders kostengünstige, einfach zu realisierende und insbesondere einfach zu handhabende Lösung. Beispielsweise kann die Greifereinheit auf einfache Weise ausgetauscht werden, wobei keine Gefahr einer Verschmutzung durch einen Austritt des Arbeitsmediums besteht, wie dies bei Hydraulikflüssigkeit möglicherweise der Fall wäre. Die nicht erfindungsgemäße hydraulische Druckerzeugungsvorrichtung hat den Vorteil, dass als Arbeitsmedium eine Flüssigkeit verwendet wird, wobei Flüssigkeiten weniger kompressibel sind als Gase. Daraus resultiert insbesondere eine direkte und ungedämpfte oder im Vergleich zu einem gasförmigen Arbeitsmedium weniger gedämpfte Weiterleitung einer mittels der Druckerzeugungsvorrichtung jeweils erzeugten Druckänderung. Des Weiteren wird dadurch beispielsweise eine längere Verbindungsleitung zwischen der Druckerzeugungsvorrichtung und der Greifereinheit und somit ein größerer Abstand zwischen der Druckerzeugungsvorrichtung und der Greifereinheit ermöglicht.The pressure generating device is designed according to the invention as a pneumatic pressure generating device. The working medium is thus advantageously air or another gaseous medium. In other embodiments not according to the invention, for example, a design as a hydraulic pressure generating device can be provided, wherein the working medium is then a liquid, in particular a hydraulic fluid. The pneumatic pressure generating device is a particularly cost-effective, easy to implement and in particular easy to handle solution. For example, the gripper unit can be easily replaced, with no risk of contamination due to leakage of the working medium, as would possibly be the case with hydraulic fluid. The hydraulic pressure generating device not according to the invention has the advantage that a liquid is used as the working medium, whereby liquids are less compressible than gases. This results in particular in a direct and undamped or, in comparison to a gaseous working medium, less dampened forwarding of a pressure generated by the pressure generating device. pressure change. Furthermore, this enables, for example, a longer connection line between the pressure generating device and the gripper unit and thus a greater distance between the pressure generating device and the gripper unit.

Zweckmäßigerweise wird zur Montage einer Greifereinheit an der Greifervorrichtung die Druckerzeugungsvorrichtung in eine Neutralstellung bewegt, aus welcher sie insbesondere in eine Richtung zur Erzeugung des Unterdrucks und in die entgegengesetzte Richtung zur Erzeugung des Überdrucks bewegt werden kann. Die Greifereinheit befindet sich während der Montage an der Greifervorrichtung, da weder Unterdruck noch Überdruck anliegen, ebenfalls in einer Neutralstellung. Ist die Greifereinheit an der Greifervorrichtung montiert, kann sie mittels der Druckerzeugungsvorrichtung mit Überdruck oder Unterdruck beaufschlagt werden, um zu schließen oder zu öffnen, d. h. ein Objekt zu greifen oder es freizugeben.To mount a gripper unit on the gripper device, the pressure generating device is expediently moved into a neutral position, from which it can be moved in particular in one direction to generate the negative pressure and in the opposite direction to generate the positive pressure. The gripper unit is also in a neutral position during assembly on the gripper device, since neither negative pressure nor positive pressure is present. If the gripper unit is mounted on the gripper device, it can be subjected to positive pressure or negative pressure by means of the pressure generating device in order to close or open, i.e. to grip an object or to release it.

Erfindungsgemäß ist die Zylindereinheit der pneumatischen Druckerzeugungsvorrichtung als eine Luftpumpeneinheit ausgebildet. Mittels einer solchen Luftpumpeneinheit kann sowohl der Überdruck als auch der Unterdruck erzeugt werden, durch Pumpen des Arbeitsmediums Luft (oder Gas) in die eine Richtung, d. h. in Richtung der Greifereinheit, um den Überdruck zu erzeugen, oder in die andere Richtung, d. h. von der Greifereinheit weg, um den Unterdruck zu erzeugen.According to the invention, the cylinder unit of the pneumatic pressure generating device is designed as an air pump unit. By means of such an air pump unit, both the overpressure and the negative pressure can be generated by pumping the working medium air (or gas) in one direction, i.e. in the direction of the gripper unit, in order to generate the overpressure, or in the other direction, i.e. away from the gripper unit, in order to generate the negative pressure.

Die Zylindereinheit umfasst, wie oben bereits erwähnt, erfindungsgemäß den Zylinder und den darin bewegbaren Kolben. Der Kolben ist dabei insbesondere in Längsrichtung, insbesondere in Axialrichtung, des Zylinders bewegbar. Erfindungsgemäß wird durch die Bewegung des Kolbens in die eine Richtung der Überdruck erzeugt und durch Bewegen des Kolbens in die andere Richtung der Unterdruck erzeugt.As already mentioned above, the cylinder unit according to the invention comprises the cylinder and the piston that can be moved therein. The piston is movable in particular in the longitudinal direction, in particular in the axial direction, of the cylinder. According to the invention, the overpressure is generated by moving the piston in one direction and the negative pressure is generated by moving the piston in the other direction.

Hierfür ist die Zylindereinheit erfindungsgemäß als eine einfachwirkende Zylindereinheit ausgebildet. Dabei ist der Zylinder erfindungsgemäß ausschließlich über eine im Bereich einer seiner beiden Stirnseiten angeordnete Verbindungsleitungsöffnung, erfindungsgemäß über eine damit gekoppelte Verbindungsleitung, fluidisch mit der Greifereinheit verbunden, d. h. nicht über Verbindungsleitungsöffnungen an beiden Stirnseiten. D. h. ausschließlich im Bereich einer Stirnseite des Zylinders ist eine Verbindungsleitungsöffnung zur Verbindung mit der Greifereinheit angeordnet, über welche der Zylinder, zweckmäßigerweise mittels einer damit gekoppelten Verbindungsleitung, mit der Greifereinheit fluidisch verbunden ist, so dass durch Bewegen des Kolbens in Richtung dieser Stirnseite das Arbeitsmedium, erfindungsgemäß die Luft (oder ein anderes Gas) oder nicht erfindungsgemäß eine Flüssigkeit, insbesondere Hydraulikflüssigkeit, in Richtung der Verbindungsleitungsöffnung und somit in Richtung der Greifereinheit gepresst wird, wodurch der Überdruck in der Greifereinheit erzeugt wird, und durch Bewegen des Kolbens in die andere Richtung, d. h. von dieser Stirnseite weg, das Arbeitsmedium, erfindungsgemäß die Luft (oder ein anderes Gas) oder nicht erfindungsgemäß die Flüssigkeit, insbesondere Hydraulikflüssigkeit, über die Verbindungsleitungsöffnung in den Zylinder eingesaugt und somit aus der Greifereinheit abgesaugt wird, wodurch der Unterdruck in der Greifereinheit erzeugt wird.For this purpose, the cylinder unit is designed according to the invention as a single-acting cylinder unit. In this case, the cylinder is according to the invention only fluidically connected to the gripper unit via a connecting line opening arranged in the region of one of its two end faces, according to the invention via a connecting line coupled thereto, i.e. not via connecting line openings on both end faces. In other words, a connecting line opening for connection to the gripper unit is arranged exclusively in the region of one end face of the cylinder, via which the cylinder is fluidically connected to the gripper unit, expediently by means of a connecting line coupled thereto, so that by moving the piston in the direction of this end face, the working medium, according to the invention the air (or another gas) or not according to the invention a liquid, in particular hydraulic liquid, is pressed in the direction of the connecting line opening and thus in the direction of the gripper unit, as a result of which the overpressure is generated in the gripper unit, and by moving the piston in the other direction, i.e. away from this front side, the working medium, according to the invention the air (or another gas) or not according to the invention the liquid, in particular hydraulic fluid, is sucked into the cylinder via the connecting line opening and thus sucked out of the gripper unit, whereby the negative pressure is generated in the gripper unit.

Die Zylindereinheit weist somit erfindungsgemäß einen Arbeitsraum auf, dessen Größe durch die Bewegung des Kolbens im Zylinder veränderbar ist und welcher mit der Greifereinheit fluidisch verbunden ist. Durch Verkleinerung dieses Arbeitsraums mittels der Bewegung des Kolbens wird das Arbeitsmedium, erfindungsgemäß die Luft (oder ein anderes Gas) oder nicht erfindungsgemäß die Flüssigkeit, insbesondere Hydraulikflüssigkeit, aus dem Arbeitsraum in Richtung der Greifereinheit verdrängt, wodurch in der Greifereinheit der Überdruck erzeugt wird, und durch Vergrößerung dieses Arbeitsraums mittels der entgegengesetzten Bewegung des Kolbens wird das Arbeitsmedium, erfindungsgemäß die Luft (oder ein anderes Gas) oder nicht erfindungsgemäß die Flüssigkeit, insbesondere Hydraulikflüssigkeit, in den Arbeitsraum eingesaugt und somit aus der Greifereinheit abgesaugt, wodurch in der Greifereinheit der Unterdruck erzeugt wird.According to the invention, the cylinder unit thus has a working space, the size of which can be changed by the movement of the piston in the cylinder and which is fluidically connected to the gripper unit. By reducing the size of this working space by means of the movement of the piston, the working medium, according to the invention the air (or another gas) or not according to the invention the liquid, in particular hydraulic fluid, is displaced from the working space in the direction of the gripper unit, whereby the overpressure is generated in the gripper unit, and by enlarging this working space by means of the opposite movement of the piston, the working medium, according to the invention the air (or another gas) or not according to the invention the liquid, in particular hydraulic fluid, is sucked into the working space and thus sucked out of the gripper unit, whereby the negative pressure is generated in the gripper unit.

Der Kolben liegt zweckmäßigerweise, zumindest im Wesentlichen, arbeitsmediumdicht, d. h. fluiddicht, insbesondere gasdicht, insbesondere luftdicht, an einer Innenwandung des Zylinders an und gleitet während seiner Bewegung entsprechend, zumindest im Wesentlichen, arbeitsmediumdicht, d. h. fluiddicht, insbesondere gasdicht, insbesondere luftdicht, an dieser Innenwandung des Zylinders entlang, so dass das Arbeitsmedium nicht am Kolben vorbeiströmen kann, d. h. nicht zwischen Kolben und Innenwandung des Zylinders hindurchströmen kann.The piston is expediently located, at least substantially, in a working medium-tight manner, i.e. fluid-tight, in particular gas-tight, in particular air-tight, against an inner wall of the cylinder and slides during its movement accordingly, at least substantially, in a working medium-tight manner, i.e. fluid-tight, in particular gas-tight, in particular air-tight, along this inner wall of the cylinder, so that the working medium cannot flow past the piston, i.e. cannot flow through between the piston and the inner wall of the cylinder.

Der Arbeitsraum, die Greifereinheit und die Verbindungsleitung, über welche der Arbeitsraum mit der Greifereinheit fluidisch verbunden ist, bilden somit erfindungsgemäß ein fluidisch geschlossenes System, insbesondere ein bezüglich des jeweiligen Arbeitsmediums geschlossenes System, so dass diese Überdruckbildung und Unterdruckbildung autark erfolgt, d. h. es ist keine Zuführung des Arbeitsmediums von außen und keine Abführung des Arbeitsmediums nach außen erforderlich. Dadurch ist die Greifervorrichtung bezüglich des Arbeitsmediums autark und benötigt keine Anschlüsse an ein entsprechendes Versorgungssystem.The working space, the gripper unit and the connecting line, via which the working space is fluidically connected to the gripper unit, thus form a fluidically closed system according to the invention, in particular a system that is closed with respect to the respective working medium, so that this overpressure and underpressure formation takes place independently, ie no supply of the working medium from the outside and no discharge of the working medium to the outside is required. As a result, the gripper device is independent with respect to the working medium and does not require any Connections to an appropriate supply system.

Zum Antrieb des Kolbens, um diesen entsprechend zu bewegen, umfasst die Greifervorrichtung erfindungsgemäß eine mit dem Kolben gekoppelte Antriebseinheit, erfindungsgemäß eine elektromotorische Antriebseinheit. D. h. die Antriebseinheit ist erfindungsgemäß ein Elektromotor. Dadurch ist eine besonders gute und einfache Steuerung und/oder Regelung ermöglicht. Die Greifervorrichtung kann somit, mit Ausnahme der Energiezufuhr zur Antriebseinheit, vorteilhafterweise vollkommen autark betrieben werden, insbesondere ist sie, wie oben bereits erwähnt, zumindest bezüglich des Arbeitsmediums autark.To drive the piston in order to move it accordingly, the gripper device according to the invention comprises a drive unit coupled to the piston, according to the invention an electromotive drive unit. This means that the drive unit according to the invention is an electric motor. This enables particularly good and simple control and/or regulation. The gripper device can thus advantageously be operated completely independently, with the exception of the energy supply to the drive unit, in particular it is, as already mentioned above, independent at least with regard to the working medium.

Die Antriebseinheit ist erfindungsgemäß über ein Getriebe mit dem Kolben gekoppelt, erfindungsgemäß über ein Schubkurbelgetriebe. Dabei ist eine Abtriebswelle des Elektromotors über einen daran radial angeordneten Schwenkhebel mit dem Kolben gekoppelt. Eine Drehung der Abtriebswelle um einen Winkel kleiner als 180° bewirkt somit ein Schwenken des Schwenkhebels und dadurch eine Bewegung des Kolbens im Zylinder. Durch diese Lösung wird eine besonders schnelle Bewegung des Kolbens, dadurch eine besonders schnelle Erzeugung des Überdrucks oder Unterdrucks und somit ein besonders schnelles Schließen oder Öffnen der Greifereinheit ermöglicht.According to the invention, the drive unit is coupled to the piston via a gear, according to the invention via a slider crank gear. An output shaft of the electric motor is coupled to the piston via a pivot lever arranged radially on it. A rotation of the output shaft by an angle of less than 180° causes the pivot lever to pivot and thus the piston to move in the cylinder. This solution enables the piston to move particularly quickly, thereby generating overpressure or underpressure particularly quickly and thus closing or opening the gripper unit particularly quickly.

Alternativ könnte in einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Kolbenstange des Kolbens oder eine mit der Kolbenstange gekoppelte Verbindungsstange exzentrisch mit der Abtriebswelle gekoppelt sein, beispielsweise mit einem Randbereich einer an der Abtriebswelle angeordneten Scheibe, um die Drehbewegung der Abtriebswelle der Antriebseinheit in eine translatorische Bewegung des Kolbens im Zylinder umzusetzen. Alternativ können in nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen andere Getriebeformen vorgesehen sein, um diese Drehbewegung der Abtriebswelle der Antriebseinheit in die translatorische Bewegung des Kolbens im Zylinder umzusetzen, zum Beispiel ein Zahnstangengetriebe, bei welchem der Kolben über eine Zahnstange und ein an der Abtriebswelle der Antriebseinheit angeordnetes Zahnrad mit der Antriebseinheit gekoppelt ist, oder ein Spindelgetriebe, bei welchem der Kolben über eine Spindel mit der Antriebseinheit gekoppelt ist.Alternatively, in an embodiment not according to the invention, a piston rod of the piston or a connecting rod coupled to the piston rod could be eccentrically coupled to the output shaft, for example to an edge region of a disk arranged on the output shaft, in order to convert the rotary movement of the output shaft of the drive unit into a translatory movement of the piston in the cylinder. Alternatively, in embodiments not according to the invention, other types of gear can be provided in order to convert this rotary movement of the output shaft of the drive unit into the translatory movement of the piston in the cylinder, for example a rack and pinion gear in which the piston is coupled to the drive unit via a rack and a gear arranged on the output shaft of the drive unit, or a spindle gear in which the piston is coupled to the drive unit via a spindle.

Erfindungsgemäß umfasst die Greifervorrichtung mindestens eine Sensorvorrichtung zur Erfassung einer Greifkraft der Greifereinheit. Dadurch kann beispielsweise während des Greifvorgangs und/oder während des Transports des Objekts der Überdruck oder Unterdruck nachgesteuert und/oder nachgeregelt werden. Auf diese Weise können beispielsweise höhere Beschleunigungskräfte, insbesondere aufgrund eines schnelleren Anfahrens des Roboters, ausgeglichen werden. Dadurch können höhere Taktzeiten erreicht werden. Des Weiteren wird beispielsweise eine individuelle Anpassung des Greifwegs und/oder der Greifkraft an ein jeweils zu greifendes Objekt ermöglicht.According to the invention, the gripper device comprises at least one sensor device for detecting a gripping force of the gripper unit. This allows the overpressure or underpressure to be controlled and/or adjusted during the gripping process and/or during the transport of the object, for example. In this way, higher acceleration forces, in particular due to faster start-up of the robot, can be compensated for, for example. This enables longer cycle times to be achieved. Furthermore, an individual adjustment of the gripping path and/or the gripping force to each object to be gripped is made possible, for example.

Die mindestens eine Sensorvorrichtung ist erfindungsgemäß ausgebildet als eine Kraft- und/oder Drehmomentsensorvorrichtung zur Erfassung einer Kraft und/oder eines Drehmoments der Antriebseinheit, oder, nicht erfindungsgemäß, als eine Fluiddrucksensorvorrichtung zur Erfassung eines Fluiddrucks des Arbeitsmediums in der Greifereinheit, als eine Anpressdrucksensoreinheit zur Erfassung eines von der Greifereinheit auf ein gegriffenes Objekt ausgeübten Anpressdrucks, als eine Abstandssensoreinheit zur Ermittlung eines Abstands mindestens eines Greifelements der Greifereinheit zu einem Objekt oder als eine optische Sensoreinheit zur optischen Überwachung der Greifereinheit. Sind mehrere Sensorvorrichtungen vorgesehen, so kann jede der Sensorvorrichtungen auf die oben beschriebene Weise ausgebildet sein, wobei mehrere gleich oder unterschiedlich ausgebildete Sensorvorrichtungen vorgesehen sein können.According to the invention, the at least one sensor device is designed as a force and/or torque sensor device for detecting a force and/or a torque of the drive unit, or, not according to the invention, as a fluid pressure sensor device for detecting a fluid pressure of the working medium in the gripper unit, as a contact pressure sensor unit for detecting a contact pressure exerted by the gripper unit on a gripped object, as a distance sensor unit for determining a distance of at least one gripping element of the gripper unit from an object or as an optical sensor unit for optically monitoring the gripper unit. If several sensor devices are provided, each of the sensor devices can be designed in the manner described above, wherein several identically or differently designed sensor devices can be provided.

Die erfindungsgemäße Ausbildung als Kraft- und/oder Drehmomentsensorvorrichtung zur Erfassung der Kraft und/oder des Drehmoments der Antriebseinheit ist auf besonders einfache und kostengünstige Weise umsetzbar, indem erfindungsgemäß eine Spannung und/oder ein Strom der elektrischen Antriebseinheit überwacht wird und dadurch die Kraft und/oder das Drehmoment ermittelt wird. Dies ist beispielsweise bereits in einer Steuerung und/oder Regelung der Antriebseinheit integriert, so dass keine zusätzlichen Sensorbauteile erforderlich sind. Die nicht erfindungsgemäße Ausbildung als Fluiddrucksensorvorrichtung ist ebenfalls einfach und kostengünstig mittels eines Drucksensors, beispielsweise in der Verbindungsleitung oder am Zylinder, realisierbar. Die nicht erfindungsgemäße Ausbildung als Anpressdrucksensoreinheit kann beispielsweise mittels mindestens eines Piezoelements oder Dehnungsmessstreifens an der Greifereinheit oder auf andere Weise erfolgen. Insbesondere kann dadurch ein direkt auf das ergriffene Objekt wirkender Druck ermittelt werden, so dass eine besonders sensible Dosierung der Greifkraft ermöglicht wird. Durch die nicht erfindungsgemäße Ausbildung als Abstandssensoreinheit kann auf einfache Weise ein Kontakt mit dem zu ergreifenden Objekt ermittelt werden. Durch die nicht erfindungsgemäße Ausbildung als optische Sensoreinheit ist auch eine Position der Greifereinheit zum zu greifenden Objekt ermittelbar und dadurch eine optimale Greifposition einstellbar.The design according to the invention as a force and/or torque sensor device for detecting the force and/or torque of the drive unit can be implemented in a particularly simple and cost-effective manner by monitoring a voltage and/or a current of the electric drive unit and thereby determining the force and/or torque. This is, for example, already integrated in a control and/or regulation of the drive unit, so that no additional sensor components are required. The non-inventive design as a fluid pressure sensor device can also be implemented simply and cost-effectively using a pressure sensor, for example in the connecting line or on the cylinder. The non-inventive design as a contact pressure sensor unit can be implemented, for example, using at least one piezo element or strain gauge on the gripper unit or in another way. In particular, this makes it possible to determine a pressure acting directly on the gripped object, so that a particularly sensitive dosage of the gripping force is possible. The non-inventive design as a distance sensor unit makes it easy to determine contact with the object to be gripped. Due to the non-inventive design as an optical sensor unit, a position of the gripper unit in relation to the object to be gripped can also be determined and thus an optimal gripping position can be set.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Darin zeigen:

1 schematisch eine Ausführungsform einer Greifereinheit einer Greifervorrichtung,
2 schematisch eine weitere Ausführungsform der Greifereinheit der Greifervorrichtung,
3 schematisch eine Druckerzeugungsvorrichtung der Greifervorrichtung in einer Neutralstellung,
4 schematisch die Greifervorrichtung mit einer weiteren Ausführungsform der Greifereinheit und der Druckerzeugungsvorrichtung in einer Unterdruckstellung, und
5 schematisch die Greifervorrichtung gemäß 4 in einer Überdruckstellung.

Showing:

1 schematically an embodiment of a gripper unit of a gripper device,
2 schematically another embodiment of the gripper unit of the gripper device,
3 schematically a pressure generating device of the gripper device in a neutral position,
4 schematically the gripper device with a further embodiment of the gripper unit and the pressure generating device in a negative pressure position, and
5 schematically the gripper device according to 4 in an overpressure position.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numerals in all figures.

Die 1 und 2 zeigen beispielhaft schematische Darstellungen zweier Ausführungsformen einer mittels Überdruck und Unterdruck betätigbaren Greifereinheit 1 einer Greifervorrichtung 2. 3 zeigt, schematisch vereinfacht, eine Druckerzeugungsvorrichtung 3 zur Erzeugung des Überdrucks oder Unterdrucks in der Greifereinheit 1. Diese Druckerzeugungsvorrichtung 3 ist in 3 in einer Neutralstellung dargestellt, in welcher durch die Druckerzeugungsvorrichtung 3 weder Überdruck noch Unterdruck in der Greifereinheit 1 erzeugt wird.The 1 and 2 show exemplary schematic representations of two embodiments of a gripper unit 1 of a gripper device 2 that can be actuated by means of overpressure and negative pressure. 3 shows, schematically simplified, a pressure generating device 3 for generating the overpressure or negative pressure in the gripper unit 1. This pressure generating device 3 is in 3 in a neutral position in which neither overpressure nor negative pressure is generated in the gripper unit 1 by the pressure generating device 3.

Die 4 und 5 zeigen die Greifervorrichtung 2 mit der Greifereinheit 1 und der Druckerzeugungsvorrichtung 3, wobei die hier dargestellte Ausführungsform der Greifervorrichtung 2 eine weitere Ausführungsform der Greifereinheit 1 aufweist. Alternativ kann anstelle der hier dargestellten Greifereinheit 1 beispielsweise die in 1 oder die in 2 dargestellte Greifereinheit 1 vorgesehen sein.The 4 and 5 show the gripper device 2 with the gripper unit 1 and the pressure generating device 3, whereby the embodiment of the gripper device 2 shown here has a further embodiment of the gripper unit 1. Alternatively, instead of the gripper unit 1 shown here, for example, the one shown in 1 or those in 2 gripper unit 1 shown may be provided.

Die Greifervorrichtung 2 dient insbesondere einer Handhabung von hier nicht dargestellten Objekten, welche mittels der Greifereinheit 1 ergriffen werden und beispielsweise transportiert werden, zum Beispiel zu einer oder mehreren Arbeitsstationen, beispielsweise zu einer Bearbeitungsstation, in welcher das jeweilige Objekt bearbeitet wird, und/oder zu einer Verpackungsstation, in welcher es verpackt wird. Beispielsweise ist die Greifervorrichtung 2 als ein hygienisches Greifsystem für ein vollautomatisches Handling, d. h. Handhaben, unverpackter Lebensmittel mittels eines Roboters vorgesehen. Hierzu ist die Greifereinheit 1 an einem solchen hier nicht dargestellten Roboter, beispielsweise an einem Roboterarm, angeordnet.The gripper device 2 is used in particular for handling objects (not shown here), which are gripped by means of the gripper unit 1 and, for example, transported, for example to one or more work stations, for example to a processing station in which the respective object is processed and/or to a packaging station in which it is packaged. For example, the gripper device 2 is provided as a hygienic gripping system for fully automatic handling, i.e. handling, of unpackaged foodstuffs by means of a robot. For this purpose, the gripper unit 1 is arranged on such a robot (not shown here), for example on a robot arm.

Für die Betätigung der jeweiligen Greifereinheit 1 ist beispielsweise vorgesehen, dass die Greifereinheit 1 mittels Überdruck, d. h. durch eine Erzeugung eines Überdrucks mittels der Druckerzeugungsvorrichtung 3 in der Greifereinheit 1, geschlossen wird und mittels Unterdruck, d. h. durch eine Erzeugung eines Unterdrucks mittels der Druckerzeugungsvorrichtung 3 in der Greifereinheit 1, geöffnet wird. Alternativ könnte beispielsweise auch die umgekehrte Funktionsweise vorgesehen sein, d. h. dass die Greifereinheit 1 mittels Überdruck, d. h. durch die Erzeugung eines Überdrucks mittels der Druckerzeugungsvorrichtung 3 in der Greifereinheit 1, geöffnet wird und mittels Unterdruck, d. h. durch die Erzeugung eines Unterdrucks mittels der Druckerzeugungsvorrichtung 3 in der Greifereinheit 1, geschlossen wird.For the actuation of the respective gripper unit 1, it is provided, for example, that the gripper unit 1 is closed by means of overpressure, i.e. by generating an overpressure by means of the pressure generating device 3 in the gripper unit 1, and is opened by means of negative pressure, i.e. by generating a negative pressure by means of the pressure generating device 3 in the gripper unit 1. Alternatively, the reverse function could also be provided, for example, i.e. that the gripper unit 1 is opened by means of overpressure, i.e. by generating an overpressure by means of the pressure generating device 3 in the gripper unit 1, and is closed by means of negative pressure, i.e. by generating a negative pressure by means of the pressure generating device 3 in the gripper unit 1.

Unter Schließen der Greifereinheit 1 ist insbesondere eine Bewegung und/oder Verformung der Greifereinheit 1 zum Zugreifen, insbesondere zum Erfassen und/oder Aufnehmen, eines Objektes, zu verstehen. Unter Öffnen der Greifereinheit 1 ist insbesondere eine Bewegung und/oder Verformung der Greifereinheit 1 zum Loslassen eines aufgenommenen Objektes oder zum Heranführen an und/oder Einführen in ein aufzunehmendes Objekt zu verstehen.Closing the gripper unit 1 is understood to mean in particular a movement and/or deformation of the gripper unit 1 for grasping, in particular for capturing and/or picking up, an object. Opening the gripper unit 1 is understood to mean in particular a movement and/or deformation of the gripper unit 1 for releasing a picked up object or for bringing it closer to and/or inserting it into an object to be picked up.

Die in 1 schematisch dargestellte Greifereinheit 1 ist als ein flexibler Elastomergreifer ausgebildet. Dieser flexible Elastomergreifer weist als Greifelemente 5 mehrere biegbare Elastomerfinger auf, die mittels Überdruck gegeneinander biegbar sind, um die Greifereinheit 1 zu schließen und somit zuzugreifen, und mittels Unterdruck voneinander wegbiegbar sind, um die Greifereinheit 1 zu öffnen und dadurch ein ergriffenes Objekt loszulassen oder an ein Objekt heranbewegt zu werden, oder umgekehrt. Hierzu sind die als Elastomerfinger ausgebildeten Greifelemente 5 jeweils derart ausgebildet, dass sie unterschiedlich elastisch verformbare Bereiche aufweisen, so dass durch eine Druckbeaufschlagung und eine daraus resultierende unterschiedliche elastische Verformung dieser Bereiche sich das jeweilige Greifelement 5 in die eine Richtung biegt, insbesondere auf das oder die anderen Greifelemente 5 zu, um die Greifereinheit 1 zu schließen und dadurch zuzugreifen, und durch eine Unterdruckbeaufschlagung und eine daraus resultierende unterschiedliche elastische Verformung dieser Bereiche sich das jeweilige Greifelement 5 in die entgegengesetzte Richtung biegt, insbesondere von dem oder den anderen Greifelementen 5 weg, um die Greifereinheit 1 zu öffnen und dadurch ein ergriffenes Objekt freizugeben oder die Greifereinheit 1 an ein zu greifendes Objekt heranzuführen. Im in 1 dargestellten Beispiel umfasst die Greifereinheit 1 zwei solche als Elastomerfinger ausgebildete Greifelemente 5, in anderen Ausführungsformen kann die Greifereinheit 1 jedoch auch mehr als zwei solche Greifelemente 5 aufweisen, beispielsweise drei oder vier oder mehr solche Greifelemente 5.The in 1 The schematically illustrated gripper unit 1 is designed as a flexible elastomer gripper. This flexible elastomer gripper has several flexible elastomer fingers as gripping elements 5, which can be bent against each other by means of overpressure in order to close the gripper unit 1 and thus grip it, and can be bent away from each other by means of negative pressure in order to open the gripper unit 1 and thereby release a gripped object or be moved towards an object, or vice versa. For this purpose, the gripping elements 5 designed as elastomer fingers are each designed in such a way that they have differently elastically deformable areas, so that when pressure is applied and a resulting different elastic deformation of these areas, the respective gripping element 5 bends in one direction, in particular towards the other gripping element(s) 5 in order to close the gripper unit 1 and thereby access it, and when negative pressure is applied and a resulting different elastic deformation of these areas, the respective gripping element 5 bends in the opposite direction, in particular away from the other gripping element(s) 5 in order to open the gripper unit 1 and thereby release a gripped object or to guide the gripper unit 1 towards an object to be gripped. In 1 In the example shown, the gripper unit 1 comprises two such gripping elements 5 designed as elastomer fingers, in other embodiments the However, gripper unit 1 may also have more than two such gripping elements 5, for example three or four or more such gripping elements 5.

Die in 2 schematisch dargestellte Greifereinheit 1 ist als ein Balggreifer ausgebildet. Dieser Balggreifer umfasst ein als ein Balg, insbesondere aus einem Elastomer, ausgebildetes Greifelement 5, welches mittels Überdruck vergrößerbar ist, um die Greifereinheit 1 zu schließen und somit zuzugreifen, d. h. ein Objekt aufzunehmen, und mittels Unterdruck verkleinerbar ist, um die Greifereinheit 1 zu öffnen und dadurch ein ergriffenes Objekt freizugeben oder die Greifereinheit 1 in ein zu greifendes Objekt einzuführen. Bei dieser Greifereinheit 1 wird somit das als Balg ausgebildete Greifelement 5 ohne Druckbeaufschlagung oder, um es noch weiter zu verkleinern, beaufschlagt mit einem Unterdruck in ein aufzunehmendes Objekt eingeführt und anschließend wird das Greifelement 5 mit einem Überdruck beaufschlagt, wodurch es sich vergrößert, insbesondere bezüglich eines Außenumfangs, und sich somit an das Objekt, insbesondere an eine Innenseite des Objekts, anlegt. Beispielsweise ist das als Balg ausgebildete Greifelement 5 dann größer als eine Einführöffnung des Objekts, so dass das Objekt dann sicher gehalten ist und beispielsweise transportiert werden kann. Zum Loslassen des Objekts wird das als Balg ausgebildete Greifelement 5 wieder mit einem Unterdruck beaufschlagt, wodurch es sich verkleinert und aus dem Objekt entfernt werden kann.The in 2 The schematically illustrated gripper unit 1 is designed as a bellows gripper. This bellows gripper comprises a gripping element 5 designed as a bellows, in particular made of an elastomer, which can be enlarged by means of overpressure in order to close the gripper unit 1 and thus grip it, i.e. to pick up an object, and can be reduced in size by means of negative pressure in order to open the gripper unit 1 and thereby release a gripped object or to insert the gripper unit 1 into an object to be gripped. In this gripper unit 1, the gripping element 5 designed as a bellows is thus inserted into an object to be picked up without pressure being applied or, in order to reduce it even further, with a negative pressure applied and then the gripping element 5 is subjected to an overpressure, as a result of which it enlarges, in particular with regard to an outer circumference, and thus comes into contact with the object, in particular with an inner side of the object. For example, the gripping element 5 designed as a bellows is then larger than an insertion opening of the object, so that the object is then held securely and can be transported, for example. To release the object, the gripping element 5 designed as a bellows is again subjected to a negative pressure, which makes it smaller and allows it to be removed from the object.

Die in den 4 und 5 dargestellte Greifereinheit 1 ist als ein Flachgutgreifer ausgebildet, welcher als Greifelemente 5 mindestens zwei Greifbacken, im dargestellten Beispiel genau zwei Greifbacken, umfasst. Diese Greifelemente 5 sind mittels Überdruck gegeneinander bewegbar, um die Greifereinheit 1 zu schließen und somit zuzugreifen, und mittels Unterdruck voneinander wegbewegbar, um die Greifereinheit 1 zu öffnen und dadurch ein ergriffenes Objekt loszulassen oder an ein Objekt heranbewegt zu werden, oder umgekehrt. Die als Flachgutgreifer ausgebildete Greifereinheit 1 weist zudem Niederhalter 9 zu einem Niederhalten des ergriffenen als Flachgut ausgebildeten Objekts und somit zum Andrücken an eine Auflagefläche der als Greifbacken ausgebildeten Greifelemente 5 auf.The 4 and 5 The gripper unit 1 shown is designed as a flat goods gripper, which comprises at least two gripping jaws as gripping elements 5, in the example shown exactly two gripping jaws. These gripping elements 5 can be moved against each other by means of overpressure in order to close the gripper unit 1 and thus to grip, and can be moved away from each other by means of negative pressure in order to open the gripper unit 1 and thereby release a gripped object or to be moved towards an object, or vice versa. The gripper unit 1 designed as a flat goods gripper also has hold-down devices 9 for holding down the gripped object designed as flat goods and thus for pressing it onto a support surface of the gripping elements 5 designed as gripping jaws.

Die Druckerzeugungsvorrichtung 3 ist, wie in den 4 und 5 schematisch dargestellt, mit der Greifereinheit 1 fluidisch verbunden, d. h. die Druckerzeugungsvorrichtung 3 und die Greifereinheit 1 sind über mindestens eine Verbindungsleitung 4, insbesondere über genau eine Verbindungsleitung 4, fluidisch miteinander verbunden, um mittels der Druckerzeugungsvorrichtung 3 ein gasförmiges oder, nicht erfindungsgemäß, flüssiges Arbeitsmedium, beispielsweise Luft, über die Verbindungsleitung 4 zur Greifereinheit 1 zu leiten und dadurch die Greifereinheit 1 mit einem Überdruck zu beaufschlagen, oder das Arbeitsmedium, beispielsweise Luft, mittels der Druckerzeugungsvorrichtung 3 über die Verbindungsleitung 4 aus der Greifereinheit 1 abzuleiten, insbesondere abzusaugen, und dadurch die Greifereinheit 1 mit einem Unterdruck zu beaufschlagen.The pressure generating device 3 is, as shown in the 4 and 5 shown schematically, fluidically connected to the gripper unit 1, ie the pressure generating device 3 and the gripper unit 1 are fluidically connected to one another via at least one connecting line 4, in particular via exactly one connecting line 4, in order to guide a gaseous or, not according to the invention, liquid working medium, for example air, via the connecting line 4 to the gripper unit 1 by means of the pressure generating device 3 and thereby subject the gripper unit 1 to an overpressure, or to drain the working medium, for example air, from the gripper unit 1 by means of the pressure generating device 3 via the connecting line 4, in particular to suck it out, and thereby subject the gripper unit 1 to a negative pressure.

Während die Druckerzeugungsvorrichtung 3 in 3 in der Neutralstellung dargestellt ist, wie oben bereits erwähnt, ist sie in 4 in einer Unterdruckstellung dargestellt, in welcher sie einen Unterdruck in der Greifereinheit 1 erzeugt und die Greifereinheit 1 dadurch geöffnet hat, und in 5 ist die Druckerzeugungsvorrichtung 3 in einer Überdruckstellung dargestellt, in welcher sie einen Überdruck in der Greifereinheit 1 erzeugt und die Greifereinheit 1 dadurch geschlossen hat.While the pressure generating device 3 in 3 shown in the neutral position, as already mentioned above, it is in 4 in a negative pressure position, in which it generates a negative pressure in the gripper unit 1 and has thereby opened the gripper unit 1, and in 5 the pressure generating device 3 is shown in an overpressure position in which it generates an overpressure in the gripper unit 1 and thereby closes the gripper unit 1.

Wie in den 3 bis 5 gezeigt, umfasst die Druckerzeugungsvorrichtung 3 eine Zylindereinheit 6 mit einem Zylinder 7 und einem darin bewegbaren Kolben 8. Der Kolben 8 ist dabei insbesondere in Längsrichtung, insbesondere in Axialrichtung, des Zylinders 7 bewegbar, wie mittels eines Bewegungsdoppelpfeils P in 3, in welcher sich die Druckerzeugungsvorrichtung 3 und somit deren Kolben 8 in der Neutralstellung befindet, dargestellt ist. Durch eine Kolbenhubbewegung, d. h. durch die Bewegung des Kolbens 8 im Zylinder 7 in eine Richtung und in die entgegengesetzte Richtung, wird der Überdruck bzw. der Unterdruck erzeugt, d. h. durch Bewegen des Kolbens 8 in die eine Richtung, im hier dargestellten Beispiel aus der Neutralstellung nach links, wie in 5 gezeigt, wird der Überdruck erzeugt, und durch Bewegen des Kolbens 8 in die andere Richtung, im hier dargestellten Beispiel aus der Neutralstellung nach rechts, wie in 4 gezeigt, wird der Unterdruck erzeugt.As in the 3 to 5 As shown, the pressure generating device 3 comprises a cylinder unit 6 with a cylinder 7 and a piston 8 movable therein. The piston 8 is movable in particular in the longitudinal direction, in particular in the axial direction, of the cylinder 7, as shown by means of a double movement arrow P in 3 , in which the pressure generating device 3 and thus its piston 8 is in the neutral position. The overpressure or the underpressure is generated by a piston stroke movement, ie by the movement of the piston 8 in the cylinder 7 in one direction and in the opposite direction, ie by moving the piston 8 in one direction, in the example shown here from the neutral position to the left, as in 5 As shown, the overpressure is generated, and by moving the piston 8 in the other direction, in the example shown here from the neutral position to the right, as in 4 shown, the negative pressure is generated.

Hierfür ist die Zylindereinheit 6 als eine einfachwirkende Zylindereinheit 6 ausgebildet. Dabei weist der Zylinder 7 nur im Bereich einer seiner beiden Stirnseiten eine Verbindungsleitungsöffnung 10 auf, d. h. nicht im Bereich beider Stirnseiten. Über diese Verbindungsleitungsöffnung 10 und die damit gekoppelte Verbindungsleitung 4 ist der Zylinder 7 fluidisch mit der Greifereinheit 1 verbunden.For this purpose, the cylinder unit 6 is designed as a single-acting cylinder unit 6. The cylinder 7 only has a connecting line opening 10 in the area of one of its two end faces, i.e. not in the area of both end faces. The cylinder 7 is fluidically connected to the gripper unit 1 via this connecting line opening 10 and the connecting line 4 coupled to it.

Dadurch wird durch Bewegen des Kolbens 8 in Richtung dieser Stirnseite, in deren Bereich die Verbindungsleitungsöffnung 10 angeordnet ist, d. h. in Richtung der Verbindungsleitungsöffnung 10, das Arbeitsmedium, beispielsweise die Luft, in Richtung der Verbindungsleitungsöffnung 10 und somit über die Verbindungsleitungsöffnung 10 und die Verbindungsleitung 4 in Richtung der Greifereinheit 1 gepresst, wodurch der Überdruck in der Greifereinheit 1 erzeugt wird, wie in 5 gezeigt, und dadurch im dargestellten Beispiel die Greifereinheit 1 geschlossen wird.As a result, by moving the piston 8 in the direction of this end face, in the area of which the connecting line opening 10 is arranged, ie in the direction of the connecting line opening 10, the working medium, for example the air, is pressed in the direction of the connecting line opening 10 and thus via the connecting line opening 10 and the connecting line 4 in the direction of the gripper unit 1, whereby the overpressure is generated in the gripper unit 1, as shown in 5 shown, and thereby In the example shown, the gripper unit 1 is closed.

Durch Bewegen des Kolbens 8 in die andere Richtung, d. h. von dieser Stirnseite, in deren Bereich die Verbindungsleitungsöffnung 10 angeordnet ist, weg, d. h. von der Verbindungsleitungsöffnung 10 weg, wird das Arbeitsmedium, beispielsweise die Luft, über die Verbindungsleitungsöffnung 10 und die Verbindungsleitung 4 in den Zylinder 7 eingesaugt und somit aus der Greifereinheit 1 abgesaugt, wodurch der Unterdruck in der Greifereinheit 1 erzeugt wird, wie in 4 gezeigt, und dadurch im dargestellten Beispiel die Greifereinheit 1 geöffnet wird.By moving the piston 8 in the other direction, i.e. away from this end face, in the area of which the connecting line opening 10 is arranged, i.e. away from the connecting line opening 10, the working medium, for example the air, is sucked into the cylinder 7 via the connecting line opening 10 and the connecting line 4 and thus sucked out of the gripper unit 1, whereby the negative pressure is generated in the gripper unit 1, as shown in 4 shown, and thereby the gripper unit 1 is opened in the example shown.

Die Druckerzeugung, d. h. die Erzeugung des Überdrucks oder Unterdrucks in der Greifereinheit 1, erfolgt somit durch eine Bewegung, insbesondere eine Hubbewegung, dieser Zylindereinheit 6, insbesondere durch die Kolbenhubbewegung, d. h. die Bewegung des Kolbens 8 im Zylinder 7 der Zylindereinheit 6, insbesondere durch einen entsprechenden Richtungswechsel dieser Bewegung. Die Zylindereinheit 6 der Druckerzeugungsvorrichtung 3 ermöglicht dadurch ein fluidisch geschlossenes System, aus welchem das Arbeitsmedium, beispielsweise Luft, nicht entweichen kann.The pressure generation, i.e. the generation of the overpressure or underpressure in the gripper unit 1, is thus carried out by a movement, in particular a lifting movement, of this cylinder unit 6, in particular by the piston lifting movement, i.e. the movement of the piston 8 in the cylinder 7 of the cylinder unit 6, in particular by a corresponding change in direction of this movement. The cylinder unit 6 of the pressure generation device 3 thus enables a fluidically closed system from which the working medium, for example air, cannot escape.

Die Zylindereinheit 6 weist somit einen Arbeitsraum A auf, dessen Größe durch die Bewegung des Kolbens 8 im Zylinder 7 veränderbar ist, wie im Vergleich der 3 bis 5 ersichtlich, und welcher mit der Greifereinheit 1 fluidisch verbunden ist. Der Kolben 8 liegt hierfür zweckmäßigerweise, zumindest im Wesentlichen, arbeitsmediumdicht, d. h. fluiddicht, insbesondere gasdicht, insbesondere luftdicht, an einer Innenwandung des Zylinders 7 an und gleitet während seiner Bewegung entsprechend, zumindest im Wesentlichen, arbeitsmediumdicht, d. h. fluiddicht, insbesondere gasdicht, insbesondere luftdicht, an dieser Innenwandung des Zylinders 7 entlang, so dass das Arbeitsmedium nicht am Kolben 8 vorbeiströmen kann, d. h. nicht zwischen Kolben 8 und Innenwandung des Zylinders 7 hindurchströmen kann.The cylinder unit 6 thus has a working space A, the size of which can be changed by the movement of the piston 8 in the cylinder 7, as can be seen in the comparison of the 3 to 5 visible, and which is fluidically connected to the gripper unit 1. For this purpose, the piston 8 is expediently located, at least essentially, in a working medium-tight manner, ie fluid-tight, in particular gas-tight, in particular air-tight, against an inner wall of the cylinder 7 and slides during its movement accordingly, at least essentially, in a working medium-tight manner, ie fluid-tight, in particular gas-tight, in particular air-tight, along this inner wall of the cylinder 7, so that the working medium cannot flow past the piston 8, ie cannot flow through between the piston 8 and the inner wall of the cylinder 7.

Durch Verkleinerung dieses Arbeitsraums A mittels der Bewegung des Kolbens 8, wie in 5 gezeigt, wird das Arbeitsmedium, beispielsweise die Luft, aus dem Arbeitsraum A in Richtung der Greifereinheit 1 verdrängt, wodurch in der Greifereinheit 1 der Überdruck erzeugt wird, und durch Vergrößerung dieses Arbeitsraums A mittels der entgegengesetzten Bewegung des Kolbens 8, wie in 4 gezeigt, wird das Arbeitsmedium, beispielsweise die Luft, in den Arbeitsraum A eingesaugt und somit aus der Greifereinheit 1 abgesaugt, wodurch in der Greifereinheit 1 der Unterdruck erzeugt wird.By reducing this working space A by means of the movement of the piston 8, as in 5 As shown, the working medium, for example the air, is displaced from the working space A in the direction of the gripper unit 1, whereby the overpressure is generated in the gripper unit 1, and by enlarging this working space A by means of the opposite movement of the piston 8, as in 4 As shown, the working medium, for example air, is sucked into the working space A and thus sucked out of the gripper unit 1, whereby the negative pressure is generated in the gripper unit 1.

Hierbei bilden der Arbeitsraum A, die Greifereinheit 1 und die Verbindungsleitung 4, über welche der Arbeitsraum A über die Verbindungsleitungsöffnung 10 mit der Greifereinheit 1 fluidisch verbunden ist, ein fluidisch geschlossenes System, insbesondere ein bezüglich des Arbeitsmediums geschlossenes System, so dass diese Überdruckbildung und Unterdruckbildung autark erfolgt, d. h. es ist keine Zuführung des Arbeitsmediums von außen und keine Abführung des Arbeitsmediums nach außen erforderlich. Dadurch ist die Greifervorrichtung 2 bezüglich des Arbeitsmediums autark und benötigt keine Anschlüsse an ein entsprechendes Versorgungssystem.Here, the working space A, the gripper unit 1 and the connecting line 4, via which the working space A is fluidically connected to the gripper unit 1 via the connecting line opening 10, form a fluidically closed system, in particular a system that is closed with respect to the working medium, so that this overpressure and underpressure formation takes place independently, i.e. no supply of the working medium from the outside and no discharge of the working medium to the outside is necessary. As a result, the gripper device 2 is independent with respect to the working medium and does not require any connections to a corresponding supply system.

Die Druckerzeugungsvorrichtung 3 ist als eine pneumatische Druckerzeugungsvorrichtung 3 ausgebildet. Das Arbeitsmedium ist somit, wie bereits erwähnt, beispielsweise Luft. Die Greifereinheit 1 ist dadurch auf besonders einfache Weise austauschbar, ohne dass die Gefahr eines Austritts eines eine Umgebung verschmutzenden Arbeitsmediums besteht.The pressure generating device 3 is designed as a pneumatic pressure generating device 3. The working medium is thus, as already mentioned, for example air. The gripper unit 1 can therefore be replaced in a particularly simple manner without there being a risk of a working medium leaking out and contaminating the environment.

Zweckmäßigerweise wird zur Montage einer jeweiligen Greifereinheit 1 an der Greifervorrichtung 2 die Druckerzeugungsvorrichtung 3 in die in 3 dargestellte Neutralstellung bewegt, aus welcher sie, insbesondere der Kolben 8, in eine Richtung zur Erzeugung des Unterdrucks und in die entgegengesetzte Richtung zur Erzeugung des Überdrucks bewegt werden kann. Die Greifereinheit 1 befindet sich während der Montage an der Greifervorrichtung 2, da weder Unterdruck noch Überdruck anliegen, ebenfalls in einer Neutralstellung. Ist die Greifereinheit 1 an der Greifervorrichtung 2 montiert, bildet die in der Greifereinheit 1, der Verbindungsleitung 4 und dem Arbeitsraum A eingeschlossene Luft das Arbeitsmedium. Dadurch kann die Greifereinheit 1 mittels der Druckerzeugungsvorrichtung 3 auf die oben beschriebene Weise, insbesondere durch Bewegung des Kolbens 8 im Zylinder 7 in die jeweilige Richtung, mit dem Überdruck oder mit dem Unterdruck beaufschlagt werden, um zu schließen oder zu öffnen, d. h. ein Objekt zu greifen oder es freizugeben.For mounting a respective gripper unit 1 on the gripper device 2, the pressure generating device 3 is expediently inserted into the 3 shown neutral position, from which it, in particular the piston 8, can be moved in one direction to generate the negative pressure and in the opposite direction to generate the positive pressure. The gripper unit 1 is also in a neutral position during assembly on the gripper device 2, since neither negative pressure nor positive pressure is present. If the gripper unit 1 is mounted on the gripper device 2, the air enclosed in the gripper unit 1, the connecting line 4 and the working space A forms the working medium. As a result, the gripper unit 1 can be subjected to the positive pressure or negative pressure by means of the pressure generation device 3 in the manner described above, in particular by moving the piston 8 in the cylinder 7 in the respective direction, in order to close or open, i.e. to grip an object or to release it.

Bei der pneumatischen Druckerzeugungsvorrichtung 3 ist somit die Zylindereinheit 6 der Druckerzeugungsvorrichtung 3 mit der oben beschriebenen Funktionsweise als eine Luftpumpeneinheit ausgebildet. Mittels dieser Luftpumpeneinheit kann sowohl der Überdruck als auch der Unterdruck erzeugt werden, durch Pumpen des Arbeitsmediums, insbesondere Luft, in die eine Richtung, d. h. in Richtung der Greifereinheit 1, um den Überdruck zu erzeugen, oder in die andere Richtung, d. h. von der Greifereinheit 1 weg, um den Unterdruck zu erzeugen, wie oben beschrieben.In the pneumatic pressure generating device 3, the cylinder unit 6 of the pressure generating device 3 is thus designed as an air pump unit with the functionality described above. By means of this air pump unit, both the overpressure and the negative pressure can be generated by pumping the working medium, in particular air, in one direction, i.e. in the direction of the gripper unit 1, in order to generate the overpressure, or in the other direction, i.e. away from the gripper unit 1, in order to generate the negative pressure, as described above.

Die Druckerzeugungsvorrichtung 3 ist somit eine, zumindest bezüglich des Arbeitsmediums, autarke Einheit zur Versorgung der Greifereinheit 1 mit Überdruck und Unterdruck. Es ist keine Arbeitsmediumzuführung zur Druckerzeugungsvorrichtung 3 und keine Arbeitsmediumabführung aus der Druckerzeugungsvorrichtung 3 erforderlich. Somit ist auch kein Anschluss an ein Druckluftversorgungssystem erforderlich und es sind zudem auch keine aufwändigen Ventilschaltungen erforderlich.The pressure generating device 3 is thus a self-sufficient unit, at least with regard to the working medium, for supplying the gripper unit 1 with overpressure and underpressure. No working medium supply to the pressure generating device 3 and no working medium discharge from the pressure generating device 3 is required. Thus, no connection to a compressed air supply system is required and no complex valve circuits are required.

Die Druckerzeugungsvorrichtung 3 ist somit vorteilhafterweise in der Lage, die Greifereinheit 1 autark, insbesondere ohne eine zusätzliche Druckluftzuleitung, zu steuern und/oder zu regeln. Die Druckerzeugung und somit der Überdruck und Unterdruck sind stufenlos steuerbar und/oder regelbar. Es kann jede einzelne Greiferstellung angefahren werden, d. h. nicht nur die in den 4 und 5 beispielhaft gezeigten beiden Endstellungen, so dass eine Verkürzung von Greifwegen und somit eine Zeitersparnis erreicht werden kann.The pressure generating device 3 is thus advantageously able to control and/or regulate the gripper unit 1 independently, in particular without an additional compressed air supply line. The pressure generation and thus the overpressure and underpressure can be controlled and/or regulated continuously. Each individual gripper position can be approached, ie not only the 4 and 5 The two end positions shown as examples allow gripping distances to be shortened and thus time to be saved.

Die Greifkraft ist individuell einstellbar. Es ist auch eine Nachsteuerung und/oder Nachregelung möglich, zum Beispiel während des Greifvorgangs und/oder während des Transports des ergriffenen Objekts. Auf diese Weise können beispielsweise höhere Beschleunigungskräfte, insbesondere aufgrund eines schnelleren Anfahrens des Roboters, ausgeglichen werden. Dadurch können höhere Taktzeiten erreicht werden. Des Weiteren wird beispielsweise eine individuelle Anpassung des Greifwegs und/oder der Greifkraft an ein jeweils zu greifendes Objekt ermöglicht.The gripping force can be individually adjusted. It is also possible to adjust and/or regulate the gripping force, for example during the gripping process and/or during the transport of the gripped object. In this way, for example, higher acceleration forces, particularly due to faster start-up of the robot, can be compensated. This enables longer cycle times to be achieved. Furthermore, it is possible to individually adjust the gripping path and/or gripping force to the object to be gripped.

Zum Antrieb des Kolbens 8, um diesen entsprechend zu bewegen, umfasst die Greifervorrichtung 2 eine mit dem Kolben 8 gekoppelte Antriebseinheit 11, wie in den 3 bis 5 gezeigt, erfindungsgemäß eine elektromotorische Antriebseinheit 11. D. h. die Antriebseinheit 11 ist erfindungsgemäß ein Elektromotor.To drive the piston 8 in order to move it accordingly, the gripper device 2 comprises a drive unit 11 coupled to the piston 8, as shown in the 3 to 5 shown, according to the invention, an electric motor drive unit 11. That is, the drive unit 11 is an electric motor according to the invention.

Die Antriebseinheit 11 ist erfindungsgemäß über ein Getriebe 12 mit dem Kolben 8 gekoppelt. Dieses Getriebe 12 ist erfindungsgemäß als ein Schubkurbelgetriebe ausgebildet. Dabei ist eine Abtriebswelle 13 der als Elektromotor ausgebildeten Antriebseinheit 11 über einen radial daran angeordneten Schwenkhebel 14 mit dem Kolben 8 gekoppelt, im hier dargestellten Beispiel über eine Kolbenstange 15 des Kolbens 8, d. h. der Schwenkhebel 14 ist mit der Kolbenstange 15 des Kolbens 8 gekoppelt. Eine Drehung der Abtriebswelle 13, um einen Winkel kleiner als 180° bewirkt somit ein Schwenken des Schwenkhebels 14 und dadurch eine Bewegung des Kolbens 8 im Zylinder 7, wie in den 3 bis 5 gezeigt. Beispielsweise ist bereits eine kleinere Drehung der Abtriebswelle 13 und somit ein kleinerer Schwenkwinkel des Schwenkhebels 14 ausreichend, um den Kolben 8 aus der Neutralstellung in eine Überdruckendstellung zu bewegen, wie in 5 gezeigt, und in eine Unterdruckendstellung zu bewegen, wie in 4 gezeigt. Hierfür reicht beispielsweise bereits eine Drehung der Abtriebswelle 13 um 90° oder weniger als 90° aus, um eine Mechanik des Schubkurbelgetriebes zu vereinfachen.According to the invention, the drive unit 11 is coupled to the piston 8 via a gear 12. According to the invention, this gear 12 is designed as a slider crank mechanism. An output shaft 13 of the drive unit 11 designed as an electric motor is coupled to the piston 8 via a pivot lever 14 arranged radially thereon, in the example shown here via a piston rod 15 of the piston 8, i.e. the pivot lever 14 is coupled to the piston rod 15 of the piston 8. A rotation of the output shaft 13 by an angle of less than 180° thus causes the pivot lever 14 to pivot and thereby a movement of the piston 8 in the cylinder 7, as shown in the 3 to 5 For example, a small rotation of the output shaft 13 and thus a smaller pivoting angle of the pivot lever 14 is sufficient to move the piston 8 from the neutral position to an overpressure end position, as shown in 5 shown, and move to a vacuum end position, as shown in 4 For this purpose, for example, a rotation of the output shaft 13 by 90° or less than 90° is sufficient to simplify the mechanism of the slider crank mechanism.

Durch die Verwendung des Schubkurbelgetriebes wird eine besonders schnelle Bewegung des Kolbens 8, dadurch eine besonders schnelle Erzeugung des Überdrucks oder Unterdrucks und somit ein besonders schnelles Schließen oder Öffnen der Greifereinheit 1 ermöglicht. Nicht erfindungsgemäß sind alternativ beispielsweise auch andere Getriebeformen möglich, zum Beispiel ein Zahnstangengetriebe, bei welchem der Kolben 8 über eine Zahnstange und ein an der Abtriebswelle 13 der Antriebseinheit 11 angeordnetes Zahnrad mit der Antriebseinheit 11 gekoppelt ist, oder ein Spindelgetriebe, bei welchem der Kolben 8 über eine Spindel mit der Antriebseinheit 11 gekoppelt ist.The use of the slider crank mechanism enables a particularly fast movement of the piston 8, thereby enabling a particularly fast generation of the overpressure or underpressure and thus a particularly fast closing or opening of the gripper unit 1. Other types of gear are also possible, for example a rack and pinion gear in which the piston 8 is coupled to the drive unit 11 via a rack and a gear arranged on the output shaft 13 of the drive unit 11, or a spindle gear in which the piston 8 is coupled to the drive unit 11 via a spindle.

In einer nicht erfindungsgemäßen alternativen Variante, insbesondere Getriebevariante, könnte die Kolbenstange 15 des Kolbens 8 oder eine mit der Kolbenstange 15 gekoppelte Verbindungsstange beispielsweise exzentrisch mit der Abtriebswelle 13 gekoppelt sein, beispielsweise mit einem Randbereich einer an der Abtriebswelle 13 angeordneten Scheibe, um die Drehbewegung der Abtriebswelle 13 der Antriebseinheit 11 in eine translatorische Bewegung des Kolbens 8 im Zylinder 7 umzusetzen.In an alternative variant not according to the invention, in particular a transmission variant, the piston rod 15 of the piston 8 or a connecting rod coupled to the piston rod 15 could, for example, be eccentrically coupled to the output shaft 13, for example to an edge region of a disk arranged on the output shaft 13, in order to convert the rotary movement of the output shaft 13 of the drive unit 11 into a translatory movement of the piston 8 in the cylinder 7.

Die Greifervorrichtung 2 umfasst mindestens eine hier nicht gezeigte Sensorvorrichtung zur Erfassung einer Greifstellung und/oder Greifkraft der Greifereinheit 1. Dadurch kann beispielsweise während des Greifvorgangs und/oder während des Transports des Objekts der Überdruck oder Unterdruck nachgesteuert und/oder nachgeregelt werden. Auf diese Weise können beispielsweise höhere Beschleunigungskräfte, insbesondere aufgrund eines schnelleren Anfahrens des Roboters, ausgeglichen werden. Dadurch können höhere Taktzeiten erreicht werden. Des Weiteren wird beispielsweise eine individuelle Anpassung des Greifwegs und/oder der Greifkraft an ein jeweils zu greifendes Objekt ermöglicht.The gripper device 2 comprises at least one sensor device (not shown here) for detecting a gripping position and/or gripping force of the gripper unit 1. This allows the overpressure or underpressure to be controlled and/or adjusted during the gripping process and/or during the transport of the object, for example. In this way, higher acceleration forces, in particular due to faster start-up of the robot, can be compensated for, for example. This enables longer cycle times to be achieved. Furthermore, an individual adjustment of the gripping path and/or gripping force to each object to be gripped is made possible, for example.

Die mindestens eine Sensorvorrichtung ist erfindungsgemäß ausgebildet als eine Kraft- und/oder Drehmomentsensorvorrichtung zur Erfassung einer Kraft und/oder eines Drehmoments der Antriebseinheit 11 oder nicht erfindungsgemäß als eine Fluiddrucksensorvorrichtung zur Erfassung eines Fluiddrucks des Arbeitsmediums in der Greifereinheit 1, als eine Anpressdrucksensoreinheit zur Erfassung eines von der Greifereinheit 1 auf ein gegriffenes Objekt ausgeübten Anpressdrucks, als eine Abstandssensoreinheit zur Ermittlung eines Abstands mindestens eines Greifelements 5 zum Objekt, oder als eine optische Sensoreinheit zur optischen Überwachung der Greifereinheit 1. Sind mehrere Sensorvorrichtungen vorgesehen, so kann jede der Sensorvorrichtungen auf die oben beschriebene Weise ausgebildet sein, wobei mehrere gleich oder unterschiedlich ausgebildete Sensorvorrichtungen vorgesehen sein können.The at least one sensor device is designed according to the invention as a force and/or torque sensor device for detecting a force and/or a torque of the drive unit 11 or not according to the invention as a fluid pressure sensor device for detecting a fluid pressure of the working medium in the gripper unit 1, as a contact pressure sensor unit for detecting a pressure exerted by the gripper unit 1 on a gripped object, as a distance sensor unit for determining a distance of at least one gripping element 5 from the object, or as an optical sensor unit for optically monitoring the gripper unit 1. If several sensor devices are provided, each of the sensor devices can be designed in the manner described above, wherein several identically or differently designed sensor devices can be provided.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST

11: Greifereinheitgripper unit
22: Greifervorrichtunggripper device
33: Druckerzeugungsvorrichtungpressure generating device
44: Verbindungsleitungconnecting line
55: Greifelementgripping element
66: Zylindereinheitcylinder unit
77: Zylindercylinder
88: KolbenPistons
99: Niederhalterhold-down device
1010: Verbindungsleitungsöffnungconnecting line opening
1111: Antriebseinheitdrive unit
1212: Getriebetransmission
1313: Abtriebswelleoutput shaft
1414: Schwenkhebelswivel lever
1515: Kolbenstange piston rod
AA: Arbeitsraumworkspace
PP: Bewegungsdoppelpfeilmovement double arrow

Claims

Gripper device (2), comprising - a gripper unit (1) that can be actuated by means of overpressure and underpressure, - a pressure generating device (3) fluidically connected to the gripper unit (1) for generating the overpressure or underpressure in the gripper unit (1), wherein the pressure generating device (3) comprises a cylinder unit (6), wherein the cylinder unit (6) comprises a cylinder (7) and a piston (8) that can be moved therein, wherein a drive unit (11) for driving the piston (8) is coupled to the piston (8), wherein the drive unit (11) is an electric motor, and - at least one sensor device for detecting a gripping force of the gripper unit (1), wherein the at least one sensor device is designed as a force and/or torque sensor device for detecting a force and/or a torque of the electric motor by monitoring a voltage and/or a current of the electric motor and thereby determining the force and/or the torque, wherein the pressure generating device (3) is designed as a pneumatic pressure generating device (3) is designed, the cylinder unit (6) of which is designed as an air pump unit, wherein the cylinder unit (6) is designed as a single-acting cylinder unit (6), wherein the cylinder (7) is fluidically connected to the gripper unit (1) exclusively via a connecting line opening (10) arranged in the region of one of its two end faces and a connecting line (4) coupled thereto, wherein the cylinder unit (6) has a working space (A), the size of which can be changed by a movement of the piston (8) in the cylinder (7) and which is fluidically connected to the gripper unit (1), wherein the working space (A), the gripper unit (1) and the connecting line (4), via which the working space (A) is fluidically connected to the gripper unit (1), form a fluidically closed system, wherein the electric motor is coupled to the piston (8) via a gear (12) designed as a slider crank gear, wherein an output shaft (13) of the electric motor is connected via a pivot lever (14) arranged radially thereon is coupled to the piston (8), wherein a rotation of the output shaft (13) by an angle of less than 180° causes a pivoting of the pivot lever (14) and thereby the movement of the piston (8) in the cylinder (7), wherein the overpressure can be generated by the movement of the piston (8) in the cylinder (7) in one direction and the negative pressure can be generated by moving the piston (8) in the cylinder (7) in the other direction, wherein the pressure generation and thus the overpressure and negative pressure can be continuously controlled and/or regulated and can be readjusted and/or readjusted, wherein each individual gripper position can be approached, wherein the gripping force can be individually adjusted, wherein the gripper unit (1) is arranged on a robot, and wherein the gripper unit (1) - is designed as a flexible elastomer gripper which has a plurality of bendable elastomer fingers as gripping elements (5), which can be bent against one another by means of overpressure in order to grip, and can be separated from one another by means of negative pressure can be bent away in order to open the gripper unit (1) and thereby release a gripped object, or vice versa, or - is designed as a flat goods gripper, which comprises as gripping elements (5) at least two gripping jaws, which can be moved against each other by means of overpressure in order to grip, and can be moved away from each other by means of negative pressure in order to open the gripper unit (1) and thereby release a gripped object, or vice versa, or - is designed as a bellows gripper, which comprises as gripping element (5) a bellows, which can be enlarged by means of overpressure in order to grip, and by means of Negative pressure can be reduced to release a grasped object.