DE102006017763B4 - Dünnglasgreifer - Google Patents
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Abstract
Dünnglasgreifer zum Halten und Umsetzen eines flächenartigen Werkstücks (1), umfassend mehrere Greiferarme (2a–h) mit mindestens einem jeweils daran angeordneten Saugheber (3a–n), wobei die Saugheber (3a–n) an eine Vakuumleitung (5) anschließbar sind und die Greiferarme (2a–h)
– über einen gemeinsamen Anschlussflansch (4) an eine Handhabungs- und Überführungseinrichtung (19) anschließbar sind,
– bezüglich des Anschlussflansches (4) radial ausgerichtet und in ihrer axialen Richtung teleskopierbar sind und
– jeweils ein Außenrohr (6) und ein darin verschiebbares Innenrohr (7) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Außenrohr (6) und das Innenrohr (7) als Polygonprofil geformt sind, wobei das Profil aus einem Kreis mit vier zykloidisch abgeflachten Seiten besteht.
– über einen gemeinsamen Anschlussflansch (4) an eine Handhabungs- und Überführungseinrichtung (19) anschließbar sind,
– bezüglich des Anschlussflansches (4) radial ausgerichtet und in ihrer axialen Richtung teleskopierbar sind und
– jeweils ein Außenrohr (6) und ein darin verschiebbares Innenrohr (7) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Außenrohr (6) und das Innenrohr (7) als Polygonprofil geformt sind, wobei das Profil aus einem Kreis mit vier zykloidisch abgeflachten Seiten besteht.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Dünnglasgreifer zum Halten und Umsetzen eines flächenartigen Werkstückes, gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 stehenden Merkmalen.
- Ein wesentlicher Bestandteil der Transportkette bei der Produktion dünnwandiger Glasscheiben sind neben Förderbändern vor allem Dünnglasgreifer, die auch als Vakuum-Saugheber bezeichnet werden. Diese arbeiten mit einem Unterdruck von 0,3 bar bis 1,0 bar und sind an den Handhabungs- und Überführungseinrichtungen angebracht, insbesondere Industrierobotern, welche in der Lage sind, Bewegungen im Raum ausführen zu können.
- Bei der Herstellung von Dünnglas hat im Laufe der Zeit ein Bedarf an größeren zu transportierenden Glasformaten zugenommen. Darüber hinaus hat sich für bestimmte Anwendungen die Dicke des Dünnglases weiter verringert, so dass bei Einsatz der bekannten Dünnglasgreifer zunehmend die Belastungsgrenze des Dünnglases überschritten wurde und es während des Transportes zu erheblichen Verlusten kam. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass in einer eingerichteten Transportkette mit den bisher bekannten Dünnglasgreifern nur eine begrenzte Flexibilität bezüglich des Transportes anderer Glasformate realisierbar ist.
- Verschiedene Greifersysteme werden in der Publikation von Hesse, Monkmann, Steinmann und Schunk mit dem Titel „Robotergreifer” beschrieben, erschienen im Carl Hanser Verlag. Für die Handhabung unterschiedlich großer Platten wird vorgeschlagen, Sauger an ineinander verschiebbaren Vierkant-Profilrohren anzuordnen und damit auf die Plattengröße einzustellen.
- Einen ähnlichen Stand der Technik bildet die
EP 1 396 313 A1 umfassend einen Saugkopf mit einem Saugkissen und eine axial verstellbare Schubstange, an welcher das Saugkissen drehbar gelagert ist. - Der
DE 198 50 268 A1 ist eine Halteanordnung für Sauggreifer zu entnehmen, wobei in Zusammenhang mit der Halteanordnung lösbare Welle-Nabe-Verbindungen unterschiedlicher Profilformen offenbart sind, mit welcher eine Hauptträgerstange an einer Positionierantriebsstange beziehungsweise Haltestangen an der Hauptträgerstange verdrehsicher angebracht sind. Es ist nicht vorgesehen, die jeweiligen Stangen in ihrer axialen Richtung zu teleskopieren. - Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen auch unter Belastung verstellbaren Dünnglasgreifer bereitzustellen, der ein schonendes Handling diverser Glasformate ermöglicht.
- Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Dünnglasgreifer mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
- Der Anschlussflansch dient der Befestigung des Dünnglasgreifers an der Handhabungs- und Überführungseinrichtung. Des Weiteren ist der Dünnglasgreifer an eine Vakuumleitung angeschlossen, die über davon abzweigende Leitungen mit allen Saughebern verbunden ist.
- Durch die radiale Ausrichtung der Greiferarme ist es möglich, die Saugheber bezüglich der Oberfläche des Dünnglases möglichst gleichmäßig zu verteilen. Die axiale Verstellbarkeit sorgt für eine flexible Anpassung des Dünnglasgreifers auf unterschiedliche Glasformate, unter Beibehaltung der gleichmäßigen Verteilung der Saugheber. Dabei wächst lediglich der Abstand der Saugheber zueinander in gleichem Maße, so dass auch bei großen Flächen des Dünnglases eine annähernd gleich bleibende Belastung beibehalten bleibt. Die Verstellbarkeit sollte stufenlos erfolgen.
- Die Greiferarme sind als Polygonprofil geformt, besonders bevorzugt angenähert an ein DIN 32712 – P4C-Profil mit gerundeten Kanten. Im Wesentlichen besteht dieses Profil aus einem Kreis mit vier zykloidisch abgeflachten Seiten. Dieser Profilquerschnitt erlaubt eine leichte und schnelle Verstellung des Innenrohres gegenüber dem ortsfest stehenden Außenrohr auch unter Belastung. Darüber hinaus erlaubt ein derartiges Profil die Übertragung eines hohen Drehmomentes bei kompakten Abmaßen, so dass die Saugheber äußerst verdrehsicher an den Greiferarmen angebracht sind. Aufgrund des Polygonprofils kommt es zwischen Innenrohr und Außenrohr zu keiner Kerbwirkung und nur zu einem minimalen Spiel, wodurch ein Ausschlagen des Innenrohrs vermieden wird. Das Polygonprofil weist einen großen hohlen Innenraum auf, welcher Platz zum Beispiel für einen Linearantrieb oder Leitungen zur Versorgung mit Druckluft, Vakuum oder Strom bietet.
- Für eine teleskopierbare Verstellung der Greiferarme weisen diese vorzugsweise jeweils ein Außenrohr und ein darin verschiebbares Innenrohr auf. Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform ist das Innenrohr gegenüber dem Außenrohr manuell verstellbar. Dieses kann beispielsweise durch ein Lösen einer Befestigungsschraube und ein anschließendes Herausziehen des Innenrohres erfolgen. In einer Endstellung wird dann die Befestigungsschraube von Hand wieder festgezogen.
- Alternativ hierzu kann das Innenrohr gegenüber dem Außenrohr auch mittels eines Stellmotors verfahrbar sein, wobei jeder Greiferarm mit einem eigenen Stellmotor ausgestattet und angesteuert werden sollte. Mit Hilfe einer Verstellung über einen Stellmotor kann besonders flexibel die Position der Saugheber verschoben und dadurch auf unterschiedliche Glasformate eingestellt werden.
- Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Greiferarme in Umfangsrichtung zueinander einen gleichen Winkel bilden. Diese Anordnung erlaubt bei gleichem Ausfahrzustand der Innenrohre eine relativ zueinander gleichmäßige Verteilung der Saugheber und somit eine gleichmäßig verteilte Krafteinleitung in die zu transportierende Dünnglasscheibe.
- In einer besonderen Ausführungsform ist mindestens ein Saugheber jeweils an den äußeren Enden der Greiferarme angeordnet, wobei diese Saugheber zueinander eine rechteckige Grundfläche aufspannen, das heißt, sich alle Innenrohre in einem gleichen Ausfahrzustand befinden. Dieses ist insbesondere dann sinnvoll, wenn rechteckige Glasformate mit dem Dünnglasgreifer angehoben werden sollen.
- Günstigerweise sind die Greiferarme aus Karbon gefertigt. Dieses ermöglicht eine massive Reduzierung der Todmasse des Greiferarmes um annähernd 50% gegenüber einer Ausführung in Aluminiumbauweise. Dadurch wiederum lassen sich gesamte Produktionsabläufe schneller durchführen, da die Dünnglasgreifer mit erheblich größeren Schwenkgeschwindigkeiten arbeiten können. Die Karbon-Bauweise ist besonders geeignet, um die vorstehend beschriebenen Polygonprofile herzustellen. Hierbei wird zunächst eine geschliffene Polygonwelle hergestellt, welche bis zu einer Länge von 1000 mm relativ gut gefertigt werden kann. Das Außenrohr entsteht durch das Umwickeln der geschliffenen Polygonwelle, das Innenrohr entsteht durch das Ausschlagen des Außenrohres. Somit kann diese Welle-Nabe-Verbindung mit nur einem Werkzeug sehr passgenau und über 1000 mm Länge hergestellt werden. Abgesehen von der einmaligen Anschaffung der geschliffenen Polygonwelle ist diese Führung auch recht kostengünstig herzustellen.
- Es hat sich auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn an vier diametral zu dem Anschlussflansch angeordneten Greiferarmen jeweils ein Saugheber am Außenrohr und ein Saugheber am Innenrohr angeordnet ist.
- An zwei diametral zu dem Anschlussflansch angeordneten Greiferarmen kann das Innenrohr endseitig jeweils einen quer zum Innenrohr ausgerichteten Haltebügel mit zwei Saughebern aufweisen. Zusätzlich können weitere zwei diametral angeordnete Greiferarme vorgesehen sein, an denen endseitig jeweils ein Saugheber angeordnet ist. Die beiden letztgenannten Greiferarme können abwechselnd zwischen den erstgenannten Greiferarmen positioniert sein.
- Vorzugsweise sind mehrere Saugheber in Saugzonen zusammengefasst und diese einzeln mit einem Unterdruck beaufschlagbar. Dieses ist besonders beim Ablegen der Dünnglasscheiben von Vorteil, da ein Auffächern der einzelnen Scheiben im Stapel an der unteren Kante weit gehend vermieden wird. Andernfalls rutschen die Scheiben beim Transport auf der Kante und werden hierdurch zerstört.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung ist an dem Dünnglasgreifer mindestens ein Abstandssensor, besonders bevorzugt zwei Abstandssensoren, angeordnet. Diese dienen zur Erfassung des Abstandes zu der Dünnglasscheibe und unterstützen die Positionserfassung und Lageregelung, wodurch ein besonders treffsicherer Kontakt an der vorgesehenen Position der Dünnglasscheibe erreicht wird. Auch hierdurch wird das schonende Handling unterstützt.
- Zur Erhöhung der Stabilität können die Greiferarme an einer zentrisch angeordneten Lagerplatte befestigt sein. Hierdurch erfolgt auch eine Ausrichtung der Haltearme in einer Ebene zueinander.
- Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachfolgend anhand von fünf Figuren näher erläutert. Es zeigen die
-
1 : eine perspektivische Draufsicht auf einen Dünnglasgreifer; -
2 : eine Unteransicht auf einen Dünnglasgreifer; -
3 : eine Seitenansicht auf einen Dünnglasgreifer; -
4a : eine perspektivische Draufsicht auf einen Greiferarm mit daran angeordnetem Saugheber; -
4b : einen Längsschnitt durch einen Greiferarm mit Stellmotor und -
5 : eine perspektivische Draufsicht auf einen Greiferarm mit daran angeordnetem Haltebügel und zwei Saughebern. - Die
1 zeigt in einer perspektivischen Seitenansicht einen Dünnglasgreifer mit einem mittig angeordneten Anschlussflansch4 , welcher zur Befestigung des Dünnglasgreifers an einem Roboterarm19 (siehe3 ) dient. - Von dem Anschlussflansch
4 erstrecken sich insgesamt acht Greiferarme2a –h radial nach außen, wobei der Anschlussflansch4 einen gemeinsamen Mittelpunkt bildet. Auf der Unterseite weisen die Greiferarme2a –h jeweils mindestens einen endseitig daran angeordneten tellerförmigen Saugheber3a –n auf. Zur Erhöhung der Stabilität sind die Greiferarme2a –h mit Ihrer Oberseite an einer gemeinsamen Lagerplatte11 befestigt. - Die konstruktive Ausführung der einzelnen Greiferarme
2a –h ist besonders gut in der2 zu erkennen. Die2 zeigt eine um die Drehachse20 (siehe1 ) in Pfeilrichtung geschwenkte Unteransicht des Dünnglasgreifers. Die Greiferarme2a –h sind zweiteilig aufgebaut und umfassen ein an den Anschlussflansch4 heranreichendes ortsfestes Außenrohr6 und ein durchmesserkleineres darin verschiebbar geführtes Innenrohr7 . Die Außenrohre6 ragen dabei über die Lagerplatte11 hinaus. In der Darstellung der1 und2 befinden sich die Innenrohre7 in einer ausgefahrenen Position und ermöglichen dadurch den Transport beziehungsweise das Handling von großen Dünnglasscheiben. - Insgesamt vier Greiferarme
2a ,2c ,2e ,2g sind in gleicher Weise mit Saughebern3a ,3b ,3d ,3e ,3i ,3h ,3k ,3l bestückt, wobei jeweils ein Saugheber3b ,3d ,3h ,3k bezüglich des Anschlussflansches4 ortsfest an dem Außenrohr6 und jeweils ein Saugheber3a ,3e ,3i ,3l ortsfest an dem äußeren Ende des Innenrohres7 angeordnet ist. Zwei der vier Greiferarme2a ,2c ,2e ,2g liegen sich bezogen auf den Anschlussflansch diametral gegenüber. - Die gegenüberliegenden Greiferarme
2b ,2f weisen jeweils an ihrem äußeren Ende des Innenrohres7 einen einzigen Saugheber3c ,3j auf. An den jeweiligen Außenrohren6 der Greiferarme2b ,2f sind keine weiteren Saugheber vorgesehen. - Zwischen den Greiferarmen
2a ,2g und2c ,2e befinden sich gegenüberliegend weitere Greiferarme2d ,2h , deren verstellbare Innenrohre7 endseitig jeweils einen quer zur axialen Erstreckung des Innenrohres7 ausgerichteten Haltebügel9a ,9b tragen. Die Saugheber3f ,3g greifen an dem Haltebügel9a und die Saugheber3m ,3n an dem Haltebügel9b jeweils endseitig an, wodurch der freie Abstand zwischen den Saughebern3a ,3l und3e ,3i erheblich reduziert wird und die zu transportierende Dünnglasscheibe eine zusätzliche Abstützung erfährt. - Wie in der Unteransicht der
2 auch zu erkennen ist, spannen die Saugheber3a ,3e ,3i ,3l ein Rechteck auf, in dessen Flucht die übrigen äußeren Saugheber3c ,3f ,3g ,3j ,3m ,3n liegen. - In einer Bohrung der Lagerplatte
11 ist ein Abstandssensor10 eingesetzt, mit dem der Abstand des Dünnglasgreifers zu einem Werkstück1 (siehe3 ) erfasst wird und dadurch der Dünnglasgreifer besonders präzise an das Werkstück herangefahren werden kann. - Die
3 zeigt eine Seitenansicht des Dünnglasgreifers, welcher mit seinem zentrisch angeordneten Anschlussflansch4 an dem Roboterarm19 montiert ist. In dieser Ansicht sind lediglich die Greiferarme2c ,2d ,2e mit ihren Saughebern3e ,3f ,3g ,3i sichtbar. Die Saugheber3e ,3f ,3g ,3i stehen an ihrer Unterseite in Kontakt mit einem Werkstück1 in Form einer Dünnglasscheibe. Der für ein Halten des Werkstückes1 notwendige Unterdruck wird über eine Vakuumleitung5 auf den Dünnglasgreifer übertragen. Im Bereich des Anschlussflansches4 verzweigt sich die gebündelte Vakuumleitung5 mit ihren einzelnen Leitungen auf die Greiferarme2a –h und ist durch diese mit dem jeweiligen Saugheber3a –n verbunden, wie beispielhaft anhand der gestrichelten Linie in Greiferarm2e zu erkennen ist. Durch den voneinander unabhängigen Anschluss der Saugheber3a –n lassen sich die Saugheber3a –n einzeln oder zusammengefasst in Gruppen mit einem einstellbaren Unterdruck beaufschlagen beziehungsweise abblasen. - In der Seitenansicht der
3 ist auch zu erkennen, dass das Außenrohr6 und das Innenrohr7 als im Wesentlichen quadratischer Querschnitt mit gewölbten Seitenflächen und gerundeten Ecken ausgebildet ist. - Die
4a stellt in einer perspektivischen Ansicht einen Greiferarm2b ,2f dar. Dieser ist mittels eines innen liegenden Untergurtes12 und eines außen liegenden Untergurtes13 an der Lagerplatte11 (siehe1 bis3 ) befestigbar. An dem äußeren Ende des Außenrohres6 ist eine Befestigungsschraube15 angeordnet, deren unteres Ende durch das Außenrohr6 hindurch bis auf das Innenrohr7 reicht. Die Befestigungsschraube15 greift mit ihrem Gewinde in ein komplementär geschnittenes Gewinde eines Sockels21 , welcher integraler Bestandteil eines Manschettenoberteils16 ist. Das Manschettenoberteil16 wiederum greift mit einem flanschartigen Befestigungsabschnitt22 an ein von unten an das Außenrohr6 angelegtes Manschettenunterteil17 an und wird über den mindestens einen Befestigungsabschnitt22 mit diesem zu einem geschlossenen Bauteil verbunden. Durch ein Lösen der Befestigungsschraube15 steht diese nicht mehr in Wirkeingriff mit dem Innenrohr7 , so dass dieses in axialer Richtung gegenüber dem Außenrohr6 verschoben werden kann. Zur Befestigung des Innenrohres7 gegenüber dem Außenrohr6 wird die Befestigungsschraube15 erneut angezogen. - Die Saugheber
3a –n sind mittels eines Obergurtes14 an dem jeweiligen Innenrohr7 befestigt. Beispielhaft ist dieses anhand des Saughebers3c ,3j zu erkennen. Auf der Oberseite der Saugheber3a –n befindet sich ein Anschlussstutzen18 , an welchen eine einzelne Leitung der Vakuumleitung5 anschließbar ist. - Die
4b zeigt einen Längsschnitt durch einen Greiferarm2b ,2f , bei dem sich das Innenrohr7 gegenüber dem Außenrohr6 in einer eingefahrenen Stellung befindet. Das Verfahren des Innenrohres7 erfolgt jedoch nicht von Hand, sondern mittels eines Stellmotors8 . Dafür wurde die Befestigungsschraube15 entfernt und anstelle dessen ein Stellmotor8 , vorzugsweise ein Stellzylinder, auf dem Greiferarm2b ,2f angeordnet. Der Stellmotor8 greift mit einem ersten Ende an dem Außenrohr6 und einem zweiten Ende an dem Innenrohr7 an, wobei das erste Ende beispielsweise auf dem Sockel21 angebracht sein kann. Aufgrund der baugleichen Ausführung von Außen- und Innenrohr6 ,7 aller Greiferarme2a –h des Dünnglasgreifers ist es besonders einfach zu realisieren, alle Greiferarme2a –h mit einem Stellmotor8 auszustatten. - Die
5 stellt eine Ausführungsform der Greiferarme2d ,2h dar, an deren Ende mittels des Obergurtes14 ein Haltebügel9a ,9b quer zur axialen Erstreckung des Innenrohres7 befestigt ist. An dem Haltebügel9a ,9b stehen in Verlängerung des Innenrohres7 zwei Anschlussstutzen18 hervor, von denen der erste zum Anschluss einer nicht dargestellten Verbindungsleitung zu dem Saugheber3f ,3n und der zweite zum Anschluss einer weiteren ebenfalls nicht gezeigten Verbindungsleitung zu dem Saugheber3g ,3m vorgesehen ist. -
- 1
- Werkstück
- 2a–h
- Greiferarme
- 3a–n
- Saugheber
- 4
- Anschlussflansch
- 5
- Vakuumleitung
- 6
- Außenrohr
- 7
- Innenrohr
- 8
- Stellmotor
- 9a, b
- Haltebügel
- 10
- Abstandssensor
- 11
- Lagerplatte
- 12
- Untergurt innen
- 13
- Untergurt außen
- 14
- Obergurt
- 15
- Befestigungsschraube
- 16
- Manschettenoberteil
- 17
- Manschettenunterteil
- 18
- Anschlussstutzen
- 19
- Handhabungs- und Überführungseinrichtung, Roboterarm
- 20
- Drehachse
- 21
- Sockel
- 22
- flanschartiger Befestigungsabschnitt
Claims (11)
- Dünnglasgreifer zum Halten und Umsetzen eines flächenartigen Werkstücks (
1 ), umfassend mehrere Greiferarme (2a –h) mit mindestens einem jeweils daran angeordneten Saugheber (3a –n), wobei die Saugheber (3a –n) an eine Vakuumleitung (5 ) anschließbar sind und die Greiferarme (2a –h) – über einen gemeinsamen Anschlussflansch (4 ) an eine Handhabungs- und Überführungseinrichtung (19 ) anschließbar sind, – bezüglich des Anschlussflansches (4 ) radial ausgerichtet und in ihrer axialen Richtung teleskopierbar sind und – jeweils ein Außenrohr (6 ) und ein darin verschiebbares Innenrohr (7 ) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (6 ) und das Innenrohr (7 ) als Polygonprofil geformt sind, wobei das Profil aus einem Kreis mit vier zykloidisch abgeflachten Seiten besteht. - Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (
7 ) gegenüber dem Außenrohr (6 ) manuell verstellbar ist. - Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (
7 ) gegenüber dem Außenrohr (6 ) mittels eines Stellmotors (8 ) verstellbar ist. - Greifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferarme (
2a –h) in Umfangsrichtung zueinander einen gleichen Winkel bilden. - Greifer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Saugheber (
3a , c, e, f, g, i, j, l, m, n) jeweils an den äußeren Enden der Greiferarme (2a –h) angeordnet ist, wobei diese Saugheber (3a , c, e, f, g, i, j, l, m, n) zueinander eine rechteckige Grundfläche aufspannen. - Greifer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferarme (
2a –h) aus Karbon gefertigt sind. - Greifer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an vier diametral angeordneten Greiferarmen (
2a ,2c ,2e ,2g ) jeweils ein Saugheber (3b ,3d ,3h ,3k ) am Außenrohr (6 ) und jeweils ein Saugheber (3a ,3e ,3i ,3l ) am Innenrohr (7 ) angeordnet ist. - Greifer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei diametral angeordneten Greiferarmen (
2d ,2h ) das Innenrohr (7 ) endseitig jeweils einen quer ausgerichteten Haltebügel (9a ,9b ) mit zwei Saughebern (3f ,3g ,3m ,3n ) aufweist. - Greifer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Saugheber (
3a –n) in Saugzonen zusammengefasst und diese einzeln mit einem Unterdruck beaufschlagbar sind. - Greifer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Dünnglasgreifer mindestens ein Abstandssensor (
10 ) angeordnet ist. - Greifer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferarme (
2a –h) an einer zentrisch angeordneten Lagerplatte (11 ) befestigt sind.
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