DE102006004295A1

DE102006004295A1 - Magnetgreifsystem

Info

Publication number: DE102006004295A1
Application number: DE200610004295
Authority: DE
Inventors: Lars Dipl.-Ing. Kerber; Ralf Dipl.-Ing. Kurpjuweit; Wolfhard Schmidt; Uwe Springer
Original assignee: SPRINGER GmbH; DaimlerChrysler AG
Current assignee: Springer De GmbH
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-02

Abstract

Das Magnetgreifsystem (10) ist mit einer Halteeinrichtung (12) versehen, an welcher eine Bauteilgreifeinrichtung (14) gehalten ist, die eine Permanentmagneteinheit (16) und eine Bauteilablöseeinheit (18) enthält, wobei die Permanentmagneteinheit (16) und/oder die Bauteilablöseeinheit (18) mittels einer Antriebseinrichtung (20) relativ zueinander zwischen einer Bauteilgreifstellung (22) und einer Bauteilablösestellung (24) lagebewegbar sind. Hierbei ist vorgesehen, dass die Bauteilgreifeinrichtung (14) zusätzlich relativ zu der Halteeinrichtung (12) mittels der Antriebseinrichtung (20) zwischen einer zurückgezogenen Betriebsstellung (26) und einer ausgefahrenen Betriebsstellung (28) lagebewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetgreifsystem, mit einer Halteeinrichtung, an welcher eine Bauteilgreifeinrichtung gehalten ist, die eine Permanentmagneteinheit und eine Bauteilablöseeinheit enthält, wobei die Permanentmagneteinheit und/oder die Bauteilablöseeinheit mittels einer Antriebseinrichtung relativ zueinander zwischen einer Bauteilgreifstellung und einer Bauteilablösestellung lagebewegbar sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Magnetgreifsysteme der eingangs genannten Art sind bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 201 08 552 U1 eine Handhabungsvorrichtung zur Handhabung von Gegenständen, mit einem Magnetgreifer zum durch Magnetkraft bedingten Halten eines zu handhabenden Gegenstandes. Der Magnetgreifer ist als permanentmagnetischer Magnetgreifer ausgebildet. Ein Gegenstandsablöser ist vorgesehen, der in der Lage ist, mechanisch auf einen am Magnetgreifer gehaltenen Gegenstand einzuwirken. Eine fluidbetätigte Antriebseinrichtung ist vorhanden, mit der sich eine Relativbewegung zwischen Magnetgreifer und Gegenstandsablöser hervorrufen lässt, bei der ein gehaltener Gegenstand durch den Gegenstandsablöser vom Magnetgreifer weggedrückt und dadurch abgelöst wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Magnetgreifsystem anzugeben.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Magnetgreifsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das erfindungsgemäße Magnetgreifsystem zeichnet sich dadurch aus, dass die Bauteilgreifeinrichtung zusätzlich relativ zu der Halteeinrichtung mittels der Antriebseinrichtung zwischen einer zurückgezogenen Betriebsstellung und einer ausgefahrenen Betriebsstellung lagebewegbar ist. Hierdurch wird ein flexibles Greifen von Bauteilen ermöglicht, welche beispielsweise hinterschnittige Greifflächen enthalten können. Dabei werden unter der Bezeichnung „hinterschnittige Greifflächen" insbesondere solche Greifflächen verstanden, die in Bezug auf einer Bauteilgrundebene in einer tieferen Bauteilebene liegen. Ferner ist es möglich, Bauteile jeglicher Art mittels der Antriebseinrichtung lagezubewegen, ohne dass hierzu eine Bewegung der Halteeinrichtung notwendig ist. Die Bauteilgreifeinrichtung kann somit unabhängig von der Halteeinrichtung eine Lagebewegung des mittels der Permanentmagneteinheit ergriffenen Bauteils erzielen.

Entsprechend einer möglichen Ausführungsform können die Lagebewegungen der Bauteilgreifeinrichtung pneumatisch mittels zwei operativ verbundener Drucklufteinrichtungen erzielt werden. Alternativ hierzu ist es ferner möglich, die Lagebewegungen der Bauteilgreifeinrichtung pneumatisch mittels einer operativ verbundenen Drucklufteinrichtung und mittels einer operativ verbundenen Vakuumeinrichtung zu erzielen. Die Drucklufteinrichtungen beziehungsweise die Drucklufteinrichtung/Vakuumeinrichtung können mit der Halteeinrichtung insbesondere operativ verbunden sein. Das Magnetgreifsystem kann somit mittels unterschiedlich wirkender Pneumatiksysteme betrieben werden.

Die Bauteilgreifeinrichtung enthält vorzugsweise einen Zylinder, in welchem ein Kolben der Permanentmagneteinheit und ein Kolben der Bauteilablöseeinheit jeweils lagebewegbar aufgenommen sind. Dabei können die Kolben zueinander koaxial und axial hintereinander im Zylinder gelagert angeordnet sein. Die Kolben im Zylinder sind vorzugsweise zueinander lageverschiebbar und können unterschiedlich große Abstände zueinander einnehmen. Eine derartig ausgebildete Bauteilgreifeinrichtung kann verhältnismäßig kompakt konzipiert werden, wobei relativ einfach ein Druckluftbeziehungsweise ein Vakuumsystem zum Betreiben der Bauteilgreifeinrichtung angeschlossen werden kann.

Gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform kann der Zylinder zwei voneinander getrennte Anschlussöffnungen aufweisen. Dabei kann die Bauteilgreifeinrichtung in der zurückgezogenen Betriebsstellung die Bauteilablösestellung und in der ausgefahrenen Betriebsstellung die Bauteilgreifstellung und die Bauteilablösestellung einnehmen. Somit kann bei dieser Ausführungsform das Bauteil in der ausgefahrenen Betriebsstellung der Bauteilgreifeinrichtung mittels der Permanentmagneteinheit ergriffen beziehungsweise mittels der Bauteilablöseeinheit vom Magnetgreifsystem abgelöst werden. Wenn sich die Bauteilgreifeinrichtung in der zurückgezogenen Betriebsstellung befindet, ist lediglich eine Bauteilablösestellung einstellbar, so dass ein Bauteil in der zurückgezogenen Betriebsstellung mittels der Bauteilgreifeinrichtung nicht ergriffen werden kann.

Entsprechend einer zweiten, alternativen Ausführungsform weist der Zylinder drei voneinander getrennte Anschlussöffnungen auf. Dabei kann die Bauteilgreifeinrichtung in der zurückgezogenen Betriebsstellung die Bauteilgreifstellung und in der ausgefahrenen Betriebsstellung die Bauteilgreifstellung und die Bauteilablösestellung einnehmen. Bei dieser Ausführungsvariante kann das Bauteil mittels der Bauteilgreifeinrichtung sowohl in der zurückgezogenen als auch in der ausgefahrenen Betriebsstellung ergriffen werden, während es nur in der ausgefahrenen Betriebsstellung der Bauteilgreifeinrichtung von selbiger abgelöst werden kann.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Die Erfindung wird anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Magnetgreifsystems entsprechend einer ersten Ausführungsform;
2 bis 5 das Magnetgreifsystem der 1 in unterschiedlichen Betriebsstellungen;
6 eine schematische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Magnetgreifsystems entsprechend einer zweiten, alternativen Ausführungsform und
7 bis 10 das Magnetgreifsystem der 6 in verschiedenen Betriebsstellungen.
Die 1 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines Magnetgreifsystems 10, das eine Halteeinrichtung 12 enthält, an welche eine Bauteilgreifeinrichtung 14 gehalten ist. Die Halteeinrichtung 12 ist an einer Trägervorrichtung 11 mittels Schraubverbindungen 52 befestigt. Bei der Trägervorrichtung 11 kann es sich beispielsweise um einen Industrieroboterarm handeln. Die Bauteilgreifeinrichtung 14 enthält eine Permanentmagneteinheit 16 und eine Bauteilablöseeinheit 18. Die Permanentmagneteinheit 16 und die Bauteilablöseeinheit 18 sind mittels einer Antriebseinrichtung 20 (nicht detailliert in der 1 dargestellt) relativ zueinander lagebewegbar zum Greifen eines Bauteils mittels der Bauteilgreifeinrichtung 14 und zum Ablösen des Bauteils mittels der Bauteilablöseeinheit 18.
Hierzu weist die Halteeinrichtung 12 einen Zylinder 34 auf, der mit zwei voneinander axial beabstandeten Anschlussöffnungen 40, 42 versehen ist, welche zum Anschließen der Antriebseinrichtung 20 an das Magnetgreifsystem 10 dienen. Bei der Antriebseinrichtung 20 kann es sich um eine pneumatische Einrichtung in Form einer Druckluft- und/oder Vakuumeinrichtung handeln. Der Zylinder 34 ist symmetrisch zu einer Symmetrieachse 60 ausgebildet und auf der Seite der Trägervorrichtung 11 mittels eines Zylinderdeckels 50 verschlossen. Koaxial zur Symmetrieachse 60 sind zwei Kolben 36, 38 innerhalb des Zylinders 34 durch Anschläge begrenzt verschiebbar gelagert. Dabei wird die Lageverschiebung der Kolben 36, 38 durch die Antriebseinrichtung 20 ausgelöst. Die Kolben 36, 38 begrenzen in Abhängigkeit ihrer axialen Stellung Kammern 54, 56 innerhalb des Zylinders 34. Die Kammer 54 steht in Verbindung mit der Anschlussöffnung 40, während die Kammer 56 in Verbindung mit der Anschlussöffnung 42 steht. Gemäß den Doppelpfeilen 30, 32 kann durch die Anschlussöffnungen 40, 42 Druckluft in eine der Kammern 54, 56 zugeführt und aus der anderen Kammer abgeführt werden. Dies bewirkt eine Verlagerung mindestens eines der Kolben 36, 38 entlang der Symmetrieachse 60 innerhalb des Zylinders 34. Der Kolben 36 steht mit der Permanentmagneteinheit 16 formsteif in Verbindung, welche einen Permanentmagneten 48 enthält. Der Kolben 38 ist hingegen mit der Bauteilablöseeinheit 18 formsteif verbunden, welche eine Ablösekante 46 enthält. Entsprechend der axialen Lagebewegungen der Kolben 36, 38 sind die Permanentmagneteinheit 16 und die Bauteilablöseeinheit 18 zueinander lageverschiebbar zur Einnahme einer erwünschten Betriebsstellung des Magnetgreifsystems 10. Der Kolben 36 ist gegenüber der Innenwandung des Zylinders 34 mittels einer Dichtung 62 abgedichtet, während der Kolben 38 gegenüber der Innenwandung des Zylinders 34 ein Spiel besitzt unter Ausbildung eines Spalts 68. Somit sind die Kammern 54, 56 nicht miteinander kommunizierend. Zur Abdichtung des Kolbens 38 nach außen enthält der Zylinder 34 zwei weitere Dichtungen 62, während der Kolben 38 mittels einer zusätzlichen Dichtung 62 gegenüber einem Kolbenschaft 37 des Kolbens 36 abgedichtet ist. Bei dem in 1 dargestellten Magnetgreifsystem 10 befindet sich der Permanentmagnet 48 mit seiner Stirnfläche 17 in einer Bauteilablösestellung 24. Dabei ist die Bauteilgreifeinrichtung 14 in einer ausgefahrenen Betriebsstellung 28 angeordnet.
Die 2 bis 5 zeigen das Magnetgreifsystem 10 der 1, welches eine erste mögliche Ausführungsform darstellt, in unterschiedlichen Betriebsstellungen. Das Magnetgreifsystem der 2 befindet sich in einer zurückgezogenen Betriebsstellung 26, wobei die Bauteilablöseeinheit 18 in der Bauteilablösestellung 24 steht. Zum Ausfahren der Permanentmagneteinheit 16 in eine Bauteilgreifstellung 22 (siehe auch 3) wird gemäß der 2 durch die Anschlussöffnung 40 entsprechend Pfeil 64 Druckluft in das Innere des Zylinders 34 zugeführt, so dass der Kolben 36 gegen den Kolben 38 nach unten bewegt und die Kammer 56 entsprechend auf ein Minimum reduziert wird. Unmittelbar anschließend wird der Kolben 38 durch den sich weiter nach unten bewegenden Kolben 36 bis zu einem unteren Anschlag des Zylinders 34 bewegt unter Maximalausbildung der Kammer 54 (siehe 3). In dieser Betriebsstellung befindet sich das Magnetgreifsystem 10 in einer Bauteilgreifstellung 22 in ausgefahrener Betriebsstellung. Die Bauteilgreifstellung 22 wird dadurch erreicht, dass die Stirnfläche 17 des Permanentmagneten 48 in Anlagekontakt mit einem Bauteil, beispielsweise mit einem Blech (ferromagnetisches Metallteil) gebracht werden kann. Das Magnetgreifsystem 10 kann aus der in 3 dargestellten Bauteilgreifstellung 22 in bleibender ausgefahrener Betriebsstellung 28 in die Bauteilablösestellung 24 gebracht werden, indem durch die Anschlussöffnung 42 gemäß Pfeil 66 Druckluft in das Innere des Zylinders 34 zugeführt wird, so dass der Kolben 36 vom Kolben 38 weg nach oben bewegt wird unter Ausbildung der Kammer 56 zwischen den Kolben 36, 38 gemäß 4. In dieser Betriebsstellung befindet sich der Permanentmagnet 48 mit seiner Stirnfläche 17 in der Bauteilablösestellung 24, wobei die Bauteilablöseeinheit 18 in ausgefahrener Betriebsstellung 28 steht. Auf Grund der weiterhin durch die Anschlussöffnung 42 gemäß Pfeil 66 in die Kammer 56 zugeführten Druckluft (siehe 4) bewegt sich der Kolben 36 an einen oberen Anschlag des Zylinders 34 (Zylinderdeckel 50) und zieht den Kolben 38 im Inneren des Zylinders 34 mit nach oben unter Ausbildung der Kammer 58 (siehe 5). Dabei kann die durch die Anschlussöffnung 42 in das Innere des Zylinders zugeführte Druckluft durch die Kammer 58 entlang des Spalts 68 in die Kammer 56 gelangen. Auf Grund der wirksamen Druckflächenunterschiede des Kolbens 38 bleibt selbiger zum Kolben 36 beabstandet im Inneren des Zylinders 34 stehen. Gemäß 5 befindet sich das Magnetgreifsystem 10 in der Bauteilablösestellung 24 bei gleichzeitig zurückgezogener Betriebsstellung 26. Das Magnetgreifsystem 10 gemäß den 1 bis 5 (erste dargestellte Ausführungsform) erlaubt ein Ergreifen und ein Ablösen eines Bauteils lediglich in der ausgefahrenen Betriebsstellung 28.
Die 6 bis 10 zeigen ein zweites, alternatives Ausführungsbeispiel eines möglichen Magnetgreifsystems 10. Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 5 dadurch, dass nun zusätzlich zu den Anschlussöffnungen 40, 42 eine weitere Anschlussöffnung 43 vorgesehen ist. Mittels der drei Anschlussöffnungen 40, 42, 43 ist es nun möglich, auch in der zurückgezogenen Betriebsstellung 26 die Bauteilgreifstellung 22 einzunehmen (siehe 8). Mit Ausnahme der Anschlussöffnung 43 und der Zu-beziehungsweise Abführung von Druckluft gemäß Doppelpfeil 33 (siehe 6) sowie einer zusätzlich vorgesehenen Abdichtung des Kolbens 38 gegenüber der Innenwandung des Zylinders 34 mittels einer weiteren Dichtung 62 unterscheidet sich die zweite Ausführungsform nicht wesentlich von der ersten Ausführungsform gemäß 1.
Die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform des Magnetgreifsystem 10 wird anhand der 7 bis 10 beschrieben. Das Magnetgreifsystem 10 gemäß 7 befindet sich in der Bauteilgreifstellung 22 bei ausgefahrener Betriebsstellung 28, wobei ein Bauteil 70 mittels des Permanentmagneten 48 in stabiler Greifverbindung mit dem Magnetgreifsystem 10 steht. Wenn durch die Anschlussöffnung 43 gemäß Pfeil 72 Druckluft in das Innere des Zylinders 34 zugeführt wird, bewegen sich die Kolben 38 und 36 nach oben bis zum Anschlag des Zylinders 34 unter Maximalausbildung der Kammer 58 (siehe 8). Das Magnetgreifsystem 10 gemäß der 8 befindet sich somit in der zurückgezogenen Betriebsstellung 26, wobei weiterhin die Bauteilgreifstellung 22 eingenommen ist. Das Bauteil 70 befindet sich in einer entsprechend angehobenen Stellung, wobei das Magnetgreifsystem 10 insgesamt und insbesondere der Zylinder 34 hierzu nicht bewegt werden musste. Wenn anschließend durch die Anschlussöffnung 40 gemäß Pfeil 74 Druckluft in das Innere des Zylinders 34 zugeführt wird, bewegt sich der Kolben 36 zusammen mit dem Kolben 38 nach unten bis zum Anschlag des Zylinders 34, wobei die Kolben 36, 38 stets in Anlagekontakt bleiben. Diese Betriebsstellung des Magnetgreifsystems 10 ist in 9 dargestellt und entspricht derjenigen der 7. Wenn gemäß 9 anschließend Druckluft durch die Anschlussöffnung 42 entsprechend Pfeil 76 in das Innere des Zylinders 34 zugeführt wird, bewegt sich der Kolben 36 nach oben unter Ausbildung der Kammer 56 zwischen den Kolben 36 und 38. Der Kolben 38 bleibt hierbei unbewegt (siehe 10). In dieser Betriebsstellung befindet sich das Magnetgreifsystem in ausgefahrener Betriebsstellung 28 und gleichzeitig in Bauteilablösestellung 24. Das Bauteil 70 wird somit vom Magnetgreifsystem 10 in dieser Betriebsstellung freigegeben. Zum Zurückführen des Kolbens 36 in Anlagekontakt mit dem Kolben 38 unter Minimierung der Kammer 56 und somit zur Erzielung der Bauteilgreifstellung 22 des Magnetgreifsystems 10 kann Druckluft durch die Anschlussöffnung 40 gemäß Pfeil 74 in das Innere des Zylinders 34 und insbesondere in die Kammer 54 zugeführt werden.
Derartige Magnetgreifsysteme 10 können universell insbesondere im Rahmen einer industriellen Großserienfertigung eingesetzt werden.

Claims

Magnetgreifsystem (10), mit einer Halteeinrichtung (12), an welcher eine Bauteilgreifeinrichtung (14) gehalten ist, die eine Permanentmagneteinheit (16) und eine Bauteilablöseeinheit (18) enthält, wobei die Permanentmagneteinheit (16) und/oder die Bauteilablöseeinheit (18) mittels einer Antriebseinrichtung (20) relativ zueinander zwischen einer Bauteilgreifstellung (22) und einer Bauteilablösestellung (24) lagebewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilgreifeinrichtung (14) zusätzlich relativ zu der Halteeinrichtung (12) mittels der Antriebseinrichtung (20) zwischen einer zurückgezogenen Betriebsstellung (26) und einer ausgefahrenen Betriebsstellung (28) lagebewegbar ist.
Magnetgreifsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagebewegungen der Bauteilgreifeinrichtung (14) pneumatisch mittels zwei operativ verbundener Drucklufteinrichtungen erzielbar sind. die Lagebewegungen der Bauteilgreifeinrichtung (14) pneumatisch mittels einer operativ verbundenen Drucklufteinrichtung und mittels einer operativ verbundenen Vakuumeinrichtung erzielbar sind.
Magnetgreifsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilgreifeinrichtung (14) einen Zylinder (34) enthält, in welchem ein Kolben (36) der Permanentmagneteinheit (16) und ein Kolben (38) der Bauteilablöseeinheit (18) jeweils lagebewegbar aufgenommen sind.
Magnetgreifsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (36, 38) zueinander koaxial und axial hintereinander im Zylinder (34) gelagert angeordnet sind.
Magnetgreifsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (36, 38) im Zylinder zueinander lageverschiebbar sind und unterschiedlich große Abstände zueinander einnehmen können.
Magnetgreifsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (34) zwei voneinander getrennte Anschlussöffnungen (40, 42) aufweist.
Magnetgreifsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilgreifeinrichtung (14) in der zurückgezogenen Betriebsstellung (26) die Bauteilablösestellung (24) und in der ausgefahrenen Betriebsstellung (28) die Bauteilgreifstellung (22) und die Bauteilablösestellung (24) einnehmen kann.
Magnetgreifsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (34) drei voneinander getrennte Anschlussöffnungen (40, 42, 44) aufweist.
Magnetgreifsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilgreifeinrichtung (14) in der zurückgezogenen Betriebsstellung (26) die Bauteilgreifstellung (22) und in der ausgefahrenen Betriebsstellung (28) die Bauteilgreifstellung (22) und die Bauteilablösestellung (24) einnehmen kann.