CN111132917B - 用于从支撑件提起柔性半成品的手爪装置和相应的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手爪装置，其用于从支撑件(200)提起柔性半成品(100)，其中手爪装置包括置于支撑件(200)上的柔性半成品(100)，以及包括至少一个手爪对，该手爪对具有抽吸式或针式手爪(1)和至少一个夹紧手爪(2)，其中，抽吸式或针式手爪(1)可围绕轴(3)在用于拾取柔性半成品(100)的边缘(101)的拾取位置和用于将柔性半成品(100)的边缘(101)传递到夹紧手爪(2)上的传递位置之间枢转。此外，本发明还公开了一种相应的方法。

Description

用于从支撑件提起柔性半成品的手爪装置和相应的方法

本发明涉及一种用于从支撑件提起柔性半成品的手爪装置(Greifer-anordnung)和相应的方法。此类手爪装置例如用于在制造纤维增强的塑料部件(Kunststoffbauteile)时拾取、处理和放下针织半成品层，从而例如将被加热并且预压缩的纤维增强的半成品从热压机(Heizpresse)转移至成形压机(Formpresse)。

在制造纤维增强的塑料部件时需要将纤维半成品——当其在热压机中被预压缩和加热之后——迅速地从热压机中移除，并且转移至成形压机，在该成形压机中，所述半成品获得预设的形状并且在成形过程中该仍然热的半成品受到冷却，从而得以固化。在热压机中被预压缩和加热的纤维增强的半成品是柔性的并且可能是有粘性的(klebrig)，因此其可能粘连在热压机的支撑件上。这使得难以将热且有粘性的半成品从热压机中取出，所以必须首先将此类半成品从热压机的支撑件移除。目前，该移除过程通常仍要手动进行并因此是容易出错的。而在从热压机中移除时，由于过大的拉伸应力所引起的材料的非均匀性或者由于不小心的处理所引起的折痕，可能导致半成品撕裂。

文献DE 20 2007 000 899 U1描述了一种用于柔性垫状物料块(其由纤维材料，例如CFK制成)的处理设备。该处理设备包括一个或多个处理装置，其包括带有处理工具的多轴操纵器(Manipulator)以便缠绕和展开至少一个物料块。该处理设备还具有一个或多个用于物料块和/或物料堆的放置台。处理设备的卷轴载体包括拾取设备，其包括带有若干可开关的抽吸节段的抽吸带(Saugleiste)。该抽吸带还包括多个单独的或成组的、可开关的且基本上点状的抽吸元件。

类似的设备和相应的方法在文献DE 10 2014 226 160 A1和DE 10 2012 104 276A1中也有所描述。文献WO 2015/169578 A1描述了另一种用于输送半成品的输送装置以及相应的输送方法。

因此，本发明的任务在于，进一步改进前述现有技术的手爪装置，从而使得其也适用于可靠地提起粘连在支撑件上的柔性半成品。

相应地提出的是，手爪装置包括：置于支撑件上的柔性半成品；以及，至少一个手爪对，其带有一抽吸式或针式手爪和至少一个夹紧手爪，其中，抽吸式或针式手爪可围绕一个轴在用于拾取柔性半成品的边缘的拾取位置和用于将该柔性半成品的边缘传递到夹紧手爪上的传递位置之间枢转。

因此，借助于至少一个抽吸式或针式手爪，可将柔性的并且有可能对拉伸应力敏感的半成品首先在其边缘区域借助抽吸式或针式手爪破坏极小地(minimalinvasiv)提起并且从支撑件分离，由此有可能的是，借助夹紧手爪牢固地抓紧自由的边缘。可设想的是，抽吸式或针式手爪——在其与柔性半成品接合之后——围绕一个轴进行枢转运动，以便在所述边缘处提起柔性半成品。所述轴可平行于支撑件延伸。为此，可将所进行的枢转运动配置成，使得抽吸式或针式手爪在一拾取位置(在该拾取位置，抽吸式或针式手爪被定向以便接合柔性半成品)和一传递位置(在该传递位置，由抽吸式或针式手爪所取得的柔性半成品的边缘对准至少一个夹紧手爪，使得夹紧手爪能够夹住所述边缘并由此保持该边缘)之间进行枢转。

夹紧手爪可至少垂直于支撑件进行调整，从而能够设定夹紧手爪到支撑件的距离。夹紧手爪的此种冲程运动(Hubbewegung)可特别用于在通过夹紧手爪抓紧柔性半成品的边缘之后将柔性半成品——该柔性半成品相当大的表面部分仍粘连在支撑件上——小心地从支撑件分离，为此，由夹紧手爪执行了一种参考半成品的机械特性的、定义的冲程运动。

夹紧手爪还可平行于支撑件进行调整，其中夹紧手爪优选可在两个彼此垂直延伸的方向上进行调整，所述方向平行于抽吸式或针式手爪的枢转平面垂直于一个轴——即抽吸式或针式手爪可围绕其在拾取位置和传递位置之间枢转的轴——延伸。

抽吸式或针式手爪可从拾取位置枢转到传递位置，例如枢转45°至90°。然而在原则上，该枢转运动可受到限制，即所述边缘正好足够从支撑件分离，从而使得至少一个夹紧手爪能够可靠地抓紧所述边缘。因此不再需要抽吸式或针式手爪更进一步的枢转运动。

抽吸式或针式手爪和夹紧手爪能够在抽吸式或针式手爪的传递位置上，沿着平行于一个轴——即抽吸式或针式手爪可围绕其进行枢转的轴——的方向对齐。由此能够实现的是，通过与柔性半成品的边缘接合的抽吸式或针式手爪的枢转，柔性半成品的边缘被引至夹紧手爪的接合区域，从而使得夹紧手爪本身不必为了抓紧柔性半成品的边缘区域而进行平移、旋转或其他运动。

为了抓紧所述边缘，夹紧手爪例如可具有两个可相对于彼此进行调整的夹紧颚(Klemmbacken)，在这两个夹紧颚之间可夹入柔性半成品。因此抽吸式或针式手爪可被配置成，在从拾取位置枢转至传递位置(在该传递位置，夹紧手爪张开)时柔性半成品的边缘被引入夹紧手爪的夹紧颚之间。

手爪装置可包括至少一个手爪杆(Greiferbalken)，沿着此类手爪杆可设置多个手爪对(Greiferpaare)，其中，带有手爪对的手爪杆沿着柔性半成品的边缘延伸。手爪装置也可包括第一手爪杆和第二手爪杆，其中，第一手爪杆接合柔性半成品的两个相对边缘中的第一个边缘，并且其中，第二手爪杆接合两个相对边缘中的第二个边缘。

手爪杆间的距离——特别是手爪杆间的垂直距离——可相对于彼此进行调整。为此，可将手爪杆例如相对于彼此平行地布置。当抽吸式或针式手爪处于拾取位置，则手爪杆彼此之间可有第一距离。而当柔性半成品由夹紧手爪保持时，手爪杆间可有大于第一距离的第二距离。

两个手爪杆可分别经由两个相对端面中的一个端面固定在线性引导装置上，而其中另一个端面为相应的手爪杆的自由端。而手爪杆彼此之间的距离——例如两个彼此相互平行延伸的手爪杆之间的垂直距离——可通过沿着线性引导装置移动至少一个手爪杆来进行设定。手爪装置可经由一线性调节装置(Linearverstellung)连接至多轴机器人(Mehrachsenroboter)，使得该多轴机器人通过手爪杆的自由端将手爪装置引入热压机的平板对(Plattenpaaren)之间，置于待拾取的柔性部件上，并且为了从热压机的下侧分离柔性部件而将手爪装置相对于柔性部件进行调整。

关于另一方面，描述了一种用于从支撑件提起柔性半成品的方法，其包括以下步骤：

-提供一布置在支撑件上的柔性半成品和一手爪装置，该手爪装置包括具有至少一个抽吸式或针式手爪以及至少一个夹紧手爪的至少一个手爪对；

-在抽吸式或针式手爪的拾取位置处，使用至少一个抽吸式或针式手爪拾取布置在支撑件上的柔性半成品的边缘；

-至少一个抽吸式或针式手爪从该拾取位置枢转至传递位置，其中从支撑件提起所述边缘；以及

-将柔性半成品的边缘传递到至少一个夹紧手爪，并且使用该至少一个夹紧手爪保持柔性半成品的边缘。

在将柔性半成品传递至少一个夹紧手爪之后，至少一个抽吸式或针式手爪可继续与边缘接合或者不与边缘接合。在原则上，夹紧手爪应当被配置成，能够提供用于操作柔性部件的必要保持力。

该方法还可包括，在柔性半成品的边缘由至少一个夹紧手爪保持时，将柔性半成品从支撑件完全提起。

将柔性半成品从支撑件提起可包括张紧柔性半成品，为此使用至少一个手爪对在柔性半成品的相对边缘处提起相应的边缘，并且将相对手爪对的距离提高。

将至少一个抽吸式或针式手爪从拾取位置枢转至传递位置可包括：抽吸式或针式手爪枢转45°至90°。

优选使用前述类型的手爪装置来执行该方法。

通过组合针式或抽吸式手爪和夹紧手爪，例如首先从热压机的下板提起柔性半成品的一小部分，特别是柔性半成品的边缘区域，随后使用夹紧手爪力配合地接合柔性部件，并且将柔性部件从热压机的下板提起。这使得有可能在提起被加热的柔性半成品(例如纤维垫)时不会对其造成损坏。当一对手爪杆通过线性调节单元彼此之间以可变的距离进行布置时可以实现的是，手爪装置的尺寸能够被平滑地调整以匹配半成品所需的尺寸，由此能够减少适配时间(Umrüstzeiten)以及相关的成本。

手爪装置可包括枢转驱动器，其用于旋转抽吸式或针式手爪。为此，沿着由枢转驱动器所驱动的轴(该轴例如平行于前述手爪杆延伸)，多个抽吸式或针式手爪可被规则地间隔开并被同步驱动。为此，可设置一旋转驱动装置，以便控制夹紧手爪。在这种情况下，旋转驱动装置还可驱动平行于前述手爪杆延伸的轴，并且，通过该轴能够同步地驱动所有沿着手爪杆布置的夹紧手爪。

本发明的其他技术特征将根据以下附图来进行说明。在附图中示出的是：

图1至4图示性地且分步地示出了借助根据本发明的手爪装置提起柔性半成品的过程；

图5以透视图示出了根据本发明的手爪装置的示例性实施方式；以及

图6以透视细节图示出了根据图5的手爪装置。

图1至4图示性地示出了借助根据本发明的手爪装置提起柔性部件100的过程。根据本发明的手爪装置包括两个功能不同的手爪系统，即至少一个用于提起柔性半成品100的边缘区域101的抽吸式或针式手爪1，以及至少一个用于将柔性部件与手爪装置固定连接的夹紧手爪(Klemmgreifer)2，以便将柔性半成品100从支撑件200(其上放置有所述柔性半成品100)提起。

支撑件200可例如为热压机的下侧，在所述热压机内例如作为纤维加强的塑料部件制备的柔性半成品被预加热和预压缩，使其能够在后续加工步骤中在成形压机内被加工成形和冷却，从而可得到被纤维加强的成形部件，该成形部件例如在车身部分(KFZ-Karosseriebereich)中作为后窗台板(Hutablage)、车门内饰或者消声元件。

相应地，在图1所示的第一步中，手爪装置首先在朝向支撑件200的方向下降，使得抽吸式或针式手爪1抵靠在柔性半成品100的、背离支撑件200的上表面处。正如结合图1和2可看出的，当手爪装置通过抽吸式或针式手爪1放置在柔性半成品100上时，其与柔性半成品接合，例如是通过将针式手爪1的手爪针(Greifernadeln)插入半成品100中。然而，在图2中所示的手爪装置的位置，夹紧手爪2尚未与柔性半成品100的边缘101接合。

为了将柔性半成品100的边缘101与夹紧手爪2接合，抽吸式或针式手爪1——在其与柔性半成品100接合之后——绕其枢转轴3进行枢转，在图示情况下为枢转大约90°，其中抽吸式或针式手爪1与半成品100保持接合，从而将柔性半成品100的边缘101引导至张开的夹紧手爪2中，如在图3中示出的。

在图2中所示的抽吸式或针式手爪1的拾取位置和在图3中所示的抽吸式或针式手爪1的传递位置彼此之间有90°的偏移。然而，还可以设想以下实施方式，其中将抽吸式或针式手爪枢转例如45°就已使得柔性半成品100的边缘101足够深入夹紧手爪2中，并由此使夹紧手爪2能可靠地抓紧并保持边缘101。

正如结合图2和3可看出的，抽吸式或针式手爪1和夹紧手爪2在垂直于绘图平面的方向上依次布置，其中，至少抽吸式或针式手爪1和夹紧手爪2的接合区域——两种类型的手爪1、2能够通过这些接合区域与柔性半成品100的边缘101接合——依次布置并相互对准。这使得有可能实现的是，在抽吸式或针式手爪1的枢转运动过程中，柔性半成品100的边缘101被自动地引入夹紧手爪2的接合区域中，而无需为了能够夹住半成品100的边缘101而通过其他平移或旋转运动将夹紧手爪2朝着半成品100的边缘101移动。

在图4中可看出的是，在柔性半成品100的边缘101被夹紧手爪2安全地夹紧之后，将手爪装置从支撑件200提起，由此，从支撑件200分离的柔性半成品100的边缘区域被进一步扩大。该冲程运动可基本上垂直于支撑件200实现。为了将柔性半成品100从支撑件200完全分离，手爪装置还可执行平行于支撑件200的运动，由此半成品100要承受会使其从支撑件200分离的张力。半成品100的张紧——其通过将手爪装置平行于支撑件200移动来实现——不仅仅用于将柔性半成品100从支撑件200温和地分离，而是还具有以下优点，即冲程(Hub)——手爪装置可按该冲程垂直于支撑件移动——可能是有限的，这例如是因为在热压机的两个压机工具半部

之间在垂直于加热工具半部

方向上仅有有限的空间。

图5示出了手爪装置的一个示例性的实施方式，即其如何被用于执行根据图1至4描述的方法。该手爪装置基本上由第一和第二手爪杆4所组成，该第一和第二手爪杆4通过其两个相对的端面5、6中的一个端面固定在线性引导装置上。而该手爪杆4的与固定在线性引导装置上的端面相对的端面5、6形成了该手爪杆的自由端，通过该自由端，手爪杆4可例如被引入热压机的两个工具半部之间，从而能够被放置在仍位于热压机中的半成品上。

两个手爪杆4基本上彼此平行地延伸，并且可沿着线性引导装置7相对于彼此进行调整，即借助于在垂直于手爪杆4延伸方向的方向上彼此拉近和拉远来调整。通过此种调整方式，能够实现关于图4描述的手爪装置的张紧运动，以便将柔性半成品100从支撑件200分离。此外，有可能实现手爪装置与待提起半成品的对应尺寸的灵活匹配。

沿着每个手爪杆4布置多个手爪对，每个手爪对分别由一抽吸式或针式手爪1和一夹紧手爪2所组成，正如能够更好地从图6中所示细节看出的。因此，手爪杆4具有多个手爪对1、2，其按照规则的距离在手爪杆4的纵向延伸方向上布置。可设置用于同步驱动抽吸式或针式手爪的枢转驱动器8，以及用于驱动夹紧手爪的枢转驱动器10。抽吸式或针式手爪1的同步通过第一驱动轴9来实现，手爪杆4的所有抽吸式或针式手爪1与该第一驱动轴9抗扭地且位置分散地(stellpositionstreu)连接。用于驱动夹紧手爪的第二枢转驱动器10也具有用于同步驱动夹紧手爪2(特别是其夹紧颚)的驱动轴11，手爪杆4的所有夹紧手爪2与该驱动轴11抗扭地且位置分散地连接。在图6中所示的手爪系统例如能够借助于多轴机器人来操作。

在以上说明书、附图以及所附权利要求中公开的本发明的技术特征能够单独实现或者以任意组合方式实现本发明的技术方案。

附图标记列表：

1 抽吸式或针式手爪

2 夹紧手爪

3 抽吸式或针式手爪的枢转轴

4 手爪杆

5 第一端面

6 第二端面

7 线性引导装置

8 抽吸式或针式手爪的枢转驱动器

9 抽吸式或针式手爪的驱动轴

10 夹紧手爪的枢转驱动器

11 夹紧手爪的驱动轴

100 柔性半成品

101 边缘

200 支撑件

Claims (11)

1.一种手爪装置，其用于从支撑件(200)提起柔性半成品(100)，其中所述手爪装置包括置于所述支撑件(200)上的柔性半成品(100)，以及包括至少一个手爪对，所述手爪对具有抽吸式或针式手爪(1)和至少一个夹紧手爪(2)，其中，所述抽吸式或针式手爪(1)能够围绕轴(3)在用于拾取所述柔性半成品(100)的边缘(101)的拾取位置和用于将所述柔性半成品(100)的边缘(101)传递到所述夹紧手爪(2)上的传递位置之间枢转，

其中所述手爪装置包括至少一个手爪杆(4)，沿着所述手爪杆(4)设置多个手爪对，带有手爪对的所述手爪杆(4)沿着所述柔性半成品(100)的边缘(101)延伸；

所述手爪杆(4)包括第一手爪杆和第二手爪杆，其中所述第一手爪杆(4)接合所述柔性半成品(100)的两个相对边缘中的第一个边缘，并且其中所述第二手爪杆(4)接合两个相对边缘中的第二个边缘；

其中所述手爪杆(4)之间的距离是能够调整的，其中当所述抽吸式或针式手爪(1)处于所述拾取位置时，所述手爪杆(4)彼此之间有第一距离，并且当所述柔性半成品(100)由所述夹紧手爪(2)保持时，所述手爪杆(4)彼此之间有大于所述第一距离的第二距离。

2.如权利要求1所述的手爪装置，其中所述夹紧手爪(2)能够至少垂直于所述支撑件(200)进行调整，从而能够设定所述夹紧手爪(2)到所述支撑件(200)的距离。

3.如权利要求1所述的手爪装置，其中所述夹紧手爪(2)能够平行于所述支撑件(200)进行调整，其中所述夹紧手爪(2)能够在两个彼此垂直延伸的方向上进行调整，所述方向平行于所述抽吸式或针式手爪(1)的枢转平面而垂直于所述轴(3)延伸，所述抽吸式或针式手爪(1)能够围绕所述轴(3)在所述拾取位置和所述传递位置之间枢转。

4.如权利要求1-3中任一项所述的手爪装置，其中所述抽吸式或针式手爪(1)能够从所述拾取位置枢转45°至90°到达所述传递位置。

5.如权利要求1-3中任一项所述的手爪装置，其中所述抽吸式或针式手爪(1)和所述夹紧手爪(2)能够在所述抽吸式或针式手爪(1)的传递位置上，沿着平行于所述轴(3)的方向对齐，所述抽吸式或针式手爪(1)能够围绕所述轴(3)枢转。

6.如权利要求1所述的手爪装置，其中所述手爪杆(4)分别经由两个相对端面(5、6)中的一个端面固定在线性引导装置(7)上，而另一个端面则为相应的所述手爪杆(4)的自由端，并且其中所述手爪杆(4)彼此之间的距离能够通过沿着所述线性引导装置(7)移动所述手爪杆(4)中的至少一个手爪杆来设定。

7.一种用于从支撑件(200)提起柔性半成品(100)的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供布置在所述支撑件(200)上的柔性半成品(100)和如权利要求1至6中任一项所述的手爪装置；

-在所述抽吸式或针式手爪(1)的拾取位置处，使用至少一个所述抽吸式或针式手爪(1)拾取布置在所述支撑件(200)上的柔性半成品(100)的边缘(101)；

-至少一个所述抽吸式或针式手爪(1)从所述拾取位置枢转至传递位置，其中从所述支撑件(200)提起所述边缘(101)；以及

-将所述柔性半成品(100)的边缘(101)传递到至少一个所述夹紧手爪(2)，并且使用至少一个所述夹紧手爪(2)保持所述柔性半成品(100)的边缘(101)。

8.如权利要求7所述的方法，其中在将所述柔性半成品(100)传递到至少一个所述夹紧手爪(2)之后，至少一个所述抽吸式或针式手爪(1)继续与所述边缘(101)接合或者不与所述边缘(101)接合。

9.如权利要求7所述的方法，其中当所述柔性半成品(100)的边缘(101)由至少一个所述夹紧手爪(2)保持时，将所述柔性半成品(100)从所述支撑件(200)完全提起。

10.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其中将所述柔性半成品(100)从所述支撑件(200)提起包括张紧所述柔性半成品(100)，为此使用至少一个手爪对在所述柔性半成品(100)的相对的边缘处(101)提起相应的边缘(101)，并且将相对的手爪对之间的距离提高。

11.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其中将至少一个所述抽吸式或针式手爪(1)从所述拾取位置枢转至所述传递位置包括：所述抽吸式或针式手爪(1)枢转45°至90°。

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