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Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung mit wenigstens einer Saugeinrichtung zum Ansaugen und Festhalten von zu greifenden Gegenständen.
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Derartige Greifvorrichtungen müssen grundsätzlich an die anzusaugenden Gegenstände angepasst sein. Problematisch ist insbesondere ein Greifen von Gegenständen, welche eine veränderliche Form aufweisen, in veränderlichen Konfigurationen vorliegen oder welche eine Mehrzahl von gegeneinander beweglichen Teilen umfassen. Es ist daher wünschenswert, eine Greifvorrichtung mit Saugeinrichtungen bereitzustellen, welche flexibel an verschieden ausgestaltete und ausgeformte Gegenstände anpassbar verwendet werden kann.
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In der
DE 197 14 873 A1 ist eine Vorrichtung beschrieben, mit deren Hilfe sich Gegenstände verschiedener Konfiguration aufnehmen und festhalten lassen. Diese Vorrichtung weist einen kissenartigen Stützkörper auf, welcher eine flexible, mit einem körnigen Material gefüllte, belüft- und evakuierbare Hülle umfasst. Diese Ausgestaltung erlaubt es, den Stützkörper durch Evakuieren der Hülle in einer angepassten Form zu verfestigen. An dem kissenartigen Stützkörper sind Saugvorrichtungen zum Ansaugen eines Werkstückes angeordnet. Zum Fixieren des Werkstücks wird der Stützkörper mit den Saugvorrichtungen auf das Werkstück gedrückt, wodurch sich der Stützkörper verformt und der Kontur des Werkstücks anpassen kann. Dadurch gelangen die Saugvorrichtungen in eine zum Festhalten geeignete Position an der Oberfläche des Werkstückes. Danach kann die Hülle evakuiert werden, wodurch sich der Stützkörper in der angepassten Form verfestigt. Das Evakuieren der Hülle benötigt eine gewisse Zeit. Ferner muss die Hülle mit einer dichtend angeschlossenen Unterdruckversorgung versehen sein.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Greifvorrichtung bereitzustellen, welche flexibel für unterschiedlich geformte und ausgerichtete Gegenstände einsetzbar ist und mit kurzer Ansprechzeit an den jeweils zu greifenden Gegenstand angepasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Greifvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Greifvorrichtung umfasst wenigstens eine Saugeinrichtung zum Ansaugen und Festhalten von zu greifenden Gegenständen, sowie eine Greiferhalteeinrichtung, mittels welcher die Saugeinrichtung derart gehalten ist, dass sie in eine zum Greifen des jeweiligen Gegenstands angepasste Position (insbesondere Lage und Ausrichtung) verlagerbar oder bewegbar ist. Die Position der Saugeinrichtung relativ zum Gegenstand kann daher angepasst werden.
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Hierzu weist die Greiferhalteeinrichtung wenigstens ein Fluidbehältnis mit wenigstens einer verformbaren, das Fluidbehältnis begrenzenden Wandung derart auf, dass eine Veränderung der Position der Saugeinrichtung mit einer Verformung der Wandung verbunden ist. Eine Veränderung der Position der Saugeinrichtung ist insofern unter Verformung der Wandung möglich.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Fluidbehältnis ein durch Veränderung einer physikalischen Kontrollgröße reversibel verfestigbares und erweichbares, insbesondere verflüssigbares, Fluid entält. Das Fluidbehältnis ist derart mit diesem Fluid ausgefüllt, dass bei Verfestigung des Fluids die Form der Wandung fixierbar ist.
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Diese Greifvorrichtung erlaubt es, die Position der Saugeinrichtung an verschiedene Gegenstandskonturen anzupassen. Die Anpassung der Position der Saugeinrichtung in eine zum Greifen geeignete Position erfolgt insbesondere dadurch, dass die Greifvorrichtung mit der Saugeinrichtung an den zu greifenden Gegenstand herangeführt und/oder angedrückt wird. Solange das Fluid nicht verfestigt ist, kann sich die Position der Saugeinrichtung ändern und an den Gegenstand beziehungsweise seine Kontur anpassen. Dabei wird die Wandung des Fluidbehältnisses verformt.
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Während des Anpassens ist das Fluid zunächst in seinem weichen, viskosen beziehungsweise flüssigen Zustand. Die Verformung erfolgt z. B. passiv durch die Handhabung der Greifvorrichtung, beispielsweise durch Andrücken. Es ist jedoch auch möglich, dass die Formanpassung aktiv über eine Druckluftbeaufschlagung unterstützt wird.
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Nach Verfestigung des Fluids ist die Wandung fixiert. Da eine Veränderung der Position der Saugeinrichtung mit einer Verformung der Wandung verbunden ist, ist nach Fixierung der Form die Position des Sauggreifers in der zum Greifen angepassten Position ebenfalls fixiert. Insbesondere wird bei Verfestigung des Fluids die Greiferhalteeinrichtung als Ganzes in einem Zustand fixiert, welche der angepassten Position des Sauggreifers zugeordnet ist.
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Die verformbare Wandung des Fluidbehältnisses kann als Ganzes flexibel oder mit gegeneinander verlagerbaren oder verkippbaren, insbesondere plattenartigen, in sich starren Wandabschnitten ausgebildet sein.
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Im vorliegenden Zusammenhang bezeichnet ein Fluid im Allgemeinen ein fließfähiges Medium, also eine Substanz, die einer beliebig langsamen Scherung keinen Widerstand entgegensetzt. Hierunter fallen insbesondere Flüssigkeiten, jedoch auch gewisse granulare Medien.
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Als Fluid wird bei der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung insbesondere ein sogenanntes Smart fluid verwendet. Hierbei handelt es sich um ein Fluid, dessen Fließverhalten oder fluidische Eigenschaften (zum Beispiel Viskosität oder Fließgrenze) durch Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Feldes reversibel geändert werden können. Diese Eigenschaftsänderung erfolgt mit einer vergleichweise kurzen Reaktionszeit.
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Die Greifvorrichtung umfasst vorzugsweise Einrichtungen auf, mittels welcher die genannte physikalische Kontrollgröße vorgegeben und/oder verändert werden kann.
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Insbesondere findet eine elektrorheologische Flüssigkeit Verwendung, welche bei Veränderung eines sie durchsetzenden elektrischen Feldes reversibel verfestigbar und verflüssigbar ist. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes kann die Fließgrenze verändert werden. Vorteilhaft kann auch die Verwendung einer magnetorheologischen Flüssigkeit sein, welche durch Veränderung eines sie durchsetzenden magnetischen Feldes reversibel verfestigbar und verflüssigbar ist. Eine Änderung des Magnetfeldes ist mit einer drastischen Änderung der Viskosität verbunden.
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Die Greifvorrichtung kann beispielsweise Elektroden zur Erzeugung und Veränderung eines elektrischen Feldes aufweisen. Zur Vorgabe eines Magnetfeldes kann ein Permanentmagnet oder ein steuerbarer Elektromagnet dienen. Um das Magnetfeld als Kontrollgröße zu verändern, kann beispielsweise der Permanentmagnet verlagerbar angeordnet sein. Hierzu kann ein Aktuator, beispielsweise eine pneumatisch oder motorisch angetriebene Verlagerungseinrichtung auf den Permanentmagneten wirken. Das Magnetfeld eines Elektromagneten kann in bekannter Weise über den den Elektromagneten durchsetzenden Stromfluss gesteuert werden.
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Das verwendete Fluid kann auch die Eigenschaft aufweisen, dass der in dem Fluidbehältnis und damit in dem Fluid herrschende Druck zu einer Änderung der elektrischen und/oder magnetischen Eigenschaften (beispielsweise die Elektrizitätskonstante, Leitfähigkeit, ...) führen kann. Diese Eigenschaftsänderungen sind detektierbar. Die Greifvorrichtung kann eine Messeinrichtung zur Detektion von elektrischen und/oder magnetischen Eigenschaften des Fluids in dem Fluidbehältnis aufweisen. Dies ermöglicht es, einen Kontakt bzw. eine beginnende Verformung der Wandung des Fluidbehältnisses beim Greifen eines Gegenstandes zu detektieren. Dadurch kann ein „taktiles Greifen” ermöglicht werden, oder durch Messung der elektrischen und/oder magnetischen Eigenschaften des Fluids festgestellt werden, ob ein Gegenstand gegriffen ist.
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Die Saugeinrichtung ist vorzugsweise in der Art eines an sich bekannten Sauggreifers ausgebildet. Dieser weist eine Unterdruckführung (zum Beispiel Saugkanal) und einen Saugkörper zur Anlage an den zu greifenden Gegenstand auf. Der Saugkörper ist derart ausgebildet, dass bei Anlage an den Gegenstand ein evakuierbarer Saugraum mit dem Gegenstand gebildet werden kann, wobei der Saugraum mit der Unterdruckführung strömungsverbunden ist. Gegebenenfalls kann der Sauggreifer eine den Saugraum abgrenzende Dichtlippe aufweisen, welche derart am Saugkörper angeordnet ist, dass eine dichtende Anlage des Saugkörpers an den Gegenstand möglich ist. Der Saugkörper kann als flexible Saugglocke ausgebildet sein. Die Unterdruckführung und/oder Unterdruckanschlüsse beziehungsweise Unterdruckleitungen für den Sauggreifer können bei der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung beispielsweise entlang einer Oberfläche des Fluidbehältnisses geführt werden. Denkbar ist jedoch auch eine Durchführung der Unterdruckführung und/oder der Unterdruckanschlüsse beziehungsweise Unterdruckleitungen durch das Fluidbehältnis, was einen kompakten Aufbau der Greifvorrichtung erlaubt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Greifvorrichtung ergibt sich dadurch, dass die Saugeinrichtung an der insbesondere flexibel ausgebildeten Wandung des Fluidbehältnisses angeordnet ist. Es können eine oder mehrere Saugeinrichtungen an der verformbaren Wandung vorgesehen sein. Die Saugeinrichtung wird dadurch in die zum Greifen angepasste Position gebracht, dass die Greifvorrichtung auf den zu greifenden Gegenstand gedrückt wird. Dadurch verformt sich die Wandung.
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Bei diesen Ausführungsformen ist die Greiferhalteeinrichtung selbst als kissenartiger Stützkörper für die Saugeinrichtung ausgebildet. Das Fluidbehältnis kann in der Form eines Anlagekissens gestaltet sein, welches sich bei Andrücken an dem zu greifenden Gegenstand derart verformen kann, dass die Saugeinrichtung in eine zum Greifen angepasste Position verlagert wird.
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Die verformbare Wandung oder Abschnitte der Wandung sind vorzugsweise aus einer reißfesten, flexiblen Membran gebildet.
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Die Wandung selbst kann unterstützende Funktion beim Halten des gegriffenen Gegenstandes haben. Insofern kann die verformbare Wandung derart ausgestaltet sein, dass sie sich zumindest abschnittsweise an die Kontur des zu greifenden Gegenstandes anpassen kann. Nach Verfestigung des Fluids kann so eine formschlüssige Verbindung zu solchen Abschnitten des Gegenstands hergestellt werden, an welche die Wandung anliegt.
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In diesem Zusammenhang ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Wandung zumindest abschnittsweise einen Reibbelag zur Erhöhung der Reibungskraft aufweist. Die Wandung und der Reibbelag sind insbesondere derart angeordnet, dass der Reibbelag beim Greifen eines Gegenstandes diesem zugewandt ist und gegebenenfalls Kontakt zwischen Reibbelag und Gegenstand besteht. Der Reibbelag kann beispielsweise eine Vielzahl von bürstenartig von der Oberfläche abstehenden Mikrostrukturen aufweisen. Denkbar ist auch, dass der Reibbelag Nanostrukturen zur Erhöhung von Haftreibungskräften („Geko-Effekt”) aufweist.
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Vorzugsweise weist die Saugeinrichtung einen Saugerteppich mit einer Vielzahl von Sauggreifern auf, wobei der Saugerteppich an der verformbaren Wandung angeordnet ist. Die Vielzahl von Sauggreifern ist an dem Saugerteppich insbesondere matrixartig nebeneinander angeordnet. Der Saugerteppich selbst ist vorzugsweise derart an der Wandung angebracht, dass die Sauggreifer jeweils in Richtung des zu greifenden Werkstückes von der Wandung abstehen. Die Vakuumführung für die Mehrzahl der Sauggreifer des Saugerteppichs kann entlang der Oberfläche der Wandung, insbesondere zwischen den Sauggreifern, geführt sein. Denkbar ist jedoch auch, dass die Vakuumführung durch das Fluidbehältnis hindurch verläuft.
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Die Wandung ist insbesondere derart verformbar ausgebildet, dass ein Saugraum der Saugeinrichtung (beispielsweise eines Sauggreifers) durch die verformbare Wandung gegenüber der Umgebung (zusätzlich) abdichtbar ist, wenn der Sauggreifer zum Greifen an dem Gegenstand anliegt. Insofern wird eine Anpassung der Wandung an den Gegenstand dazu genutzt, eine Leckage zwischen Saugeinrichtung und Gegenstand zu reduzieren. Insbesondere ist die Wandung derart ausgebildet, dass sie sich beim Greifen an den Gegenstand anpassen kann, so dass die Wandung dichtend an dem Gegenstand oder den Gegenständen anliegt. Vorzugsweise weist die Wandung hierzu einen Dichtabschnitt auf, welcher beispielsweise eine zur Abdichtung geeignete Oberfläche aufweist oder eine erhöhte Flexibilität aufweist.
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Anstelle eines separaten Sauggreifers kann die Saugeinrichtung wenigstens einen in einer Saugmündung in der Oberfläche der verformbaren Wandung mündenden Saugkanal aufweisen. Vorzugsweise ist die Wandung in der Umgebung der Saugmündung derart ausgebildet, dass bei Anlage an den zu greifenden Gegenstand ein evakuierbarer Saugraum gebildet werden kann. Dies ermöglicht es, für die Saugeinrichtung einen separaten Saugkörper einzusparen, da dieser von der verformbaren Wandung selbst bereitgestellt wird. Die Wandung kann jedoch auch im Bereich der Saugmündung einen in die Oberfläche der Wandung integrierten Saugkörper aufweisen. Dieser kann beispielsweise bündig mit der Oberfläche der Wandung abschließen. Die Unterdruckführung für den Saugkanal verläuft vorzugsweise durch das Fluidbehältnis.
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Die erfindungsgemäße Idee wird auch dadurch verwirklicht, dass die Greiferhalteeinrichtung einen schwenkbaren Greiferträger aufweist, an welchem die Saugeinrichtung angeordnet ist und welche derart ausgebildet ist, dass ein Schwenken des Greiferträgers mit einer Verformung der Wandung des Fluidbehältnisses verbunden ist. Dabei ist bei Verfestigung des Fluids die Schwenkposition des Greiferträgers fixierbar. Anders als bei den weiter oben erläuterten Ausführungsformen der Erfindung ist die Greiferhalteeinrichtung hier nicht in der Art eines verformbaren Stützkissens für die Saugeinrichtung ausgebildet. Die Anpassung an den Gegenstand erfolgt vielmehr dadurch, dass die Lage des Greiferträgers durch Schwenken verändert wird und dadurch die Saugeinrichtung in die zum Greifen angepasste Position gebracht wird. Insbesondere kann der Greiferträger in sich starr ausgebildet und gegenüber weiteren Teilen der Greiferhalteeinrichtung schwenkbar ausgebildet sein.
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Zur weiteren Ausgestaltung kann die Wandung zwei in Bezug zueinander bewegliche, insbesondere verkippbare, Plattenabschnitte aufweisen. Diese können in sich starr ausgebildet sein. Die Verformung der Wandung erfolgt dann über eine Bewegung, insbesondere Verkippung, der beiden Plattenabschnitte gegeneinander. Es ist also nicht zwingend erforderlich, dass die Wandung als Ganzes aus einem flexiblen Material gebildet ist.
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Die Greiferhalteeinrichtung kann zur schwenkbaren Halterung des Greiferträgers ein Gelenk oder ein Scharnier aufweisen, welches derart ausgebildet ist, dass es durch Verfestigung des Fluids festsetzbar ist. Insbesondere kann das Fluidbehältnis derart zwischen zwei gelenkig miteinander verbundenen Trägerabschnitten angeordnet sein, dass ein Verschwenken der Trägerabschnitte gegeneinander mit einer Verformung der Wandung verbunden ist. Eine Verfestigung des Fluids führt bei den genannten Ausgestaltungen zu einer Fixierung der Saugeinrichtung in der gewünschten Position, da die Saugeinrichtung an den Greiferträger angeordnet ist.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.
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Es zeigen:
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1 Skizzierte Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung;
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2 skizzierte Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung;
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3 eine wiederum weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung mit einem Saugerteppich;
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4 skizzierte Darstellung zur Erläuterung einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Greifvorrichtungen;
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5 skizzierte Darstellung zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Greifvorrichtungen mit einer magnetischen Einrichtung zur Vorgabe eines Magnetfeldes;
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6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung; und
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7 und 8 skizzierte Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung mit einem schwenkbaren Greiferträger.
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In der nachfolgenden Beschreibung sind gleiche oder einander entsprechende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In der 1 ist eine Greifvorrichtung 10 in einer Schnittdarstellung skizziert. Die Greifvorrichtung 10 umfasst eine Saugeinrichtung 12 mit einer Mehrzahl von in an sich bekannter Weise ausgeführten Sauggreifern 13. In der Darstellung der 1 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur zwei Sauggreifer 13 angedeutet.
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Zum Halten der Saugeinrichtung 12 ist eine Greiferhalteeinrichtung 14 vorgesehen. Diese ist derart ausgestaltet, dass die Sauggreifer 13 in eine zum Greifen eines in der 1 nicht dargestellten Gegenstandes verlagerbar sind. Hierzu umfasst die Greiferhalteeinrichtung 14 ein von einer reißfesten, flexiblen Membran begrenztes, sackartiges Flüssigkeitsbehältnis 16. Die das Flüssigkeitsbehältnis 16 begrenzende Membran bildet eine verformbare Wandung 18 des Flüssigkeitsbehältnisses 16, wobei die Sauggreifer 13 an der verformbaren Wandung 18 derart angeordnet sind, dass sie einem zu greifenden Gegenstand zugewandt werden können.
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Das Fluidbehältnis 16 ist mit einem den Sauggreifern 13 der Saugeinrichtung 12 abgewandten Abschnitt an einem Greifergrundteil 20 befestigt.
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Durch das Fluidbehältnis 16 verlaufen ausgehend von dem Greifergrundteil 20 eine Mehrzahl von Saugkanälen 22. Diese bilden eine Unterdruckführung, mittels welcher der für die Sauggreifer 13 erforderliche Unterdruck bereitgestellt werden kann. Hierzu sind die Saugkanäle 22 im Greifergrundteil 20 mit einem nicht näher dargestellten Unterdruckanschluss verbunden. Andererseits sind die Saugkanäle 22 jeweils mit einem Sauggreifer 13, genauer mit einem Saugraum eines Sauggreifers 13 strömungs- bzw. druckverbunden.
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Die Saugkanäle 22 erstrecken sich durch das Fluidbehältnis 16, welches um die Saugkanäle 22 herum ein geschlossenes Volumen bildet.
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Jedem Saugkanal 22 kann genau ein Saugreifer 13 zugeordnet sein. Denkbar ist jedoch auch, dass einige der Saugkanäle 22 in der weiter unten zu 2 erläuterten Art unmittelbar in der Oberfläche der Wandung 18 münden.
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Das Fluidbehältnis 16 ist beispielsweise mit einer elektrorheologischen oder einer magnetorheologischen Flüssigkeit befüllt. Der Fülldruck der Flüssigkeit im Fluidbehältnis 16 ist dabei derart gewählt, dass sich die Wandung 18 im Normalzustand des Fluids ausreichend verformen kann, so dass durch Andrücken der Greifvorrichtung 10 an einen zu greifenden Gegenstand die Wandung 18 in gewissem Maße in eine der Kontur des zu greifenden Gegenstandes angepasste Form gebracht werden kann. Da die Sauggreifer 13 an der Wandung 18 angeordnet sind, geht mit der Verformung der Wandung 18 eine Änderung der Position der Sauggreifer 13 einher. Somit erlaubt die Greiferhalteeinrichtung 14 eine Verlagerung der Saugeinrichtung 12 in eine zum Greifen eines Gegenstands angepasste Position.
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Die Greifvorrichtung 10 weist darüber hinaus eine in der 1 nicht näher dargestellte Einrichtung zur Vorgabe beziehungsweise Veränderung eines elektrischen oder magnetischen Feldes auf. Daher ist es möglich, das in dem Fluidbehältnis 16 befindliche elektrorheologische oder magnetorheologische Fluid durch Veränderung des elektrischen Feldes oder des magnetischen Feldes zu verfestigen. Dadurch wird die Wandung in der erläuterten, angepassten Form fixiert. Daher sind auch die Sauggreifer 13 in einer zum Greifen des jeweiligen Gegenstands angepassten Position fixierbar.
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In der 2 ist eine weitere Greifvorrichtung 30 skizziert, welche sich von der Greifvorrichtung 10 insbesondere dadurch unterscheidet, dass an der verformbaren Wandung 18 des Fluidbehältnisses 16 keine separat ausgebildeten Sauggreifer angeordnet sind. Vielmehr münden die Saugkanäle 42 zur Unterdruckführung jeweils in einer Saugmündung 32 in der Oberfläche der Wandung 18. Diese ist derart flexibel und weist eine Oberflächenstruktur derart auf, dass bei Anlage der Wandung 18 an einen zu greifenden Gegenstand im Bereich einer den Gegenstand kontaktierenden Saugmündung 32 ein durch den jeweiligen Saugkanal 22 evakuierbarer Saugraum gebildet werden kann. Die Wandung 12 kann hierzu in Umgebungsbereichen 34 der Saugmündungen 32 beispielsweise Dichtabschnitte oder haftfähige Oberflächengestaltungen aufweisen.
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Die in der 3 dargestellte Greifvorrichtung 40 weist eine Greiferhalteeinrichtung 14 mit einem Fluidbehältnis 16 auf, welches als einfach geschlossener Sack ausgebildet ist. Dieser Sack wird von einer verformbaren Wandung 18 begrenzt, welche an dem Greifergrundteil 20 befestigt ist.
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An der Wandung 18 ist auf der dem Greifergrundteil 20 gegenüberliegenden Seite ein Saugerteppich 42 angeordnet. Dieser weist eine Vielzahl von Sauggreifern 13 auf, welche jeweils lokal senkrecht von der Wandung 18 abstehen, so dass sie einem zu greifenden Gegenstand zugewandt werden können.
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Für den Saugerteppich 42, welcher eine Saugeinrichtung 12 für die Greifvorrichtung 40 bildet, ist eine Unterdruckführung 44 vorgesehen. Diese weist entsprechende Kanäle zur Unterdruckversorgung der einzelnen Sauggreifer 13 auf. Die Unterdruckführung 44 verläuft nicht durch das Fluidbehältnis 16 hindurch, sondern ist an der Oberfläche der Wandung 18 geführt, insbesondere in der Art eines Leitungsnetzes zwischen den einzelnen Sauggreifern, wobei je eine Leitungsabzweigung mit einem Sauggreifer 13 zu dessen Unterdruckversorgung verbunden ist.
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Die erfindungsgemäßen Greifvorrichtungen können dadurch verbessert werden, dass die Wandung 18 insbesondere in solchen Abschnitten, welche beim Greifen eines Gegenstandes mit diesen in Kontakt kommen können, einen Reibbelag 50 aufweist. Dies ist in 4 schematisch dargestellt. Der Reibbelag 50 erstreckt sich dabei insbesondere in Bereichen der Wandung 18 zwischen funktionalen Teilen der Saugeinrichtung 12, also beispielsweise zwischen Sauggreifern 13 oder Saugmündungen 32 oder den die Saugmündungen 32 umgebenden Bereichen 34 zur Abdichtung eines Saugraums. Die Schnittdarstellung der 4 zeigt einen Abschnitt des Fluidbehältnisses 16, in welchen kein Sauggreifer 13, kein Saugkanal 22 und keine Saugmündung 32 angeordnet ist.
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Der Reibbelag 50 ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die Reibungskraft an der Oberfläche der Wandung 18, insbesondere Haftreibung und/oder Gleitreibung, erhöht werden kann. Hierzu kann der Reibbelag 50 beispielsweise eine Mikrostrukturierung oder Nanostrukturierung aufweisen. Denkbar ist beispielsweise eine Struktur mit borstenartig, im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche abstehenden stabartigen Strukturelementen, deren Abmessungen in Länge und/oder Dicke im Bereich von Mikrometern oder Nanometern liegen.
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Um ein kontrollierbares Verfestigen und Verflüssigen des Fluids in dem Fluidbehältnis 16 zu ermöglichen, können die erfindungsgemäßen Greifvorrichtungen Einrichtungen aufweisen, mit welchen die jeweilige, das Fluid ansprechende physikalische Kontrollgröße (zum Beispiel elektrisches Feld, magnetisches Feld) geändert werden kann. Diese Einrichtung ist beispielsweise an einem an das Fluidbehältnis 16 angrenzenden Abschnitt der jeweiligen Greifvorrichtung angeordnet.
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Die 5 zeigt eine solche Einrichtung beispielhaft für den Fall, dass ein mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit befülltes Fluidbehältnis 16 verwendet wird. Zur Vorgabe und Veränderung eines das Fluidbehältnis 16 durchsetzende Magnetfeldes ist hier ein Permanentmagnet 52 vorgesehen. Dieser ist in dem an das Fluidbehältnis 16 angrenzenden Greifergrundteil 20 verlagerbar angeordnet. Der Permanentmagnet 52 ist dabei zwischen einer dem Fluidbehältnis 16 angenäherten und einer dem Fluidbehältnis 16 beabstandeten Position bewegbar, beispielsweise mittels eines pneumatischen Aktuators.
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Befindet sich der Permanentmagnet 52 in seiner von dem Fluidbehältnis 16 beabstandeten Position, so weist die magnetorheologische Flüssigkeit ihren flüssigen Normalzustand auf. Die Wandung 18 des Flüssigkeitsbehältnisses 16 kann sich dann in der oben erläuterten Art und Weise verformen und erlaubt eine Verlagerung der Saugeinrichtung 12 in eine zum Greifen eines Werkstücks geeignete Position. Wird der Permanentmagnet 52 in seine dem Fluidbehältnis 16 angenäherte Lage bewegt, so wird das in dem Fluidbehältnis 16 befindliche, magnetorheologische Fluid von einem erhöhten Magnetfeld durchsetzt und nimmt seinen verfestigen Zustand an. Dies führt dazu, dass die Wandung 18 in ihrer angepassten Form fixiert wird und damit auch die Saugeinrichtung 12 in einer zum Ansaugen des zu greifenden Gegenstands angepassten Position festgesetzt wird.
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Anstelle eines verlagerbaren Permanentmagneten kann auch ein Elektromagnet zur Erzeugung eines das Fluidbehältnis 16 durchsetzenden Magnetfeldes vorgesehen sein, wobei die Stärke des Magnetfeldes beispielsweise über den Stromfluss durch eine Spule des Elektromagneten kontrollierbar ist. Findet also Fluid eine elektrorheologische Flüssigkeit Verwendung, so kann die jeweilige Greifvorrichtung Elektroden derart vorweisen, dass ein das Fluidbehältnis 16 durchsetzendes elektrisches Feld vorgegeben werden kann, dessen Größe über die an den Elektroden angelegte Spannung variiert werden kann.
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Die 6 zeigt eine Greifvorrichtung 60, bei welcher an der verformbaren Wandung 18 des Flüssigkeitbehältnisses 16 ein Saugerteppich 42 in der zu 3 erläuterten Art angeordnet ist. Das Fluidbehältnis 16 ist mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit befüllt. Zur kontrollierten Verfestigung und Verflüssigung der magnetorheologischen Flüssigkeit ist ein verlagerbarer Permanentmagnet 52 in der zu 5 erläuterten Art vorgesehen.
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Anhand der 7 und 8 wird eine Greifvorrichtung 70 erläutert, welche eine Greifeinrichtung 72 zum Halten eines zu greifenden Gegenstandes aufweist, wobei die Greifeinrichtung 72 an einem ersten Greiferträger 74 angeordnet ist, welcher gegenüber einem weiteren Greiferträger 76 schwenkbar ist. Die Greifeinrichtung 72 ist insbesondere als Saugeinrichtung 12, beispielsweise mit einer Mehrzahl von Sauggreifern 13 ausgebildet.
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Der erste Greiferträger 74 ist mit dem zweiten Greiferträger 76 über eine Gelenkeinrichtung 78 verbunden. Dadurch kann die Greifeinrichtung 72 durch Schwenken des Greiferträgers 74 gegenüber dem Greiferträger 76 in eine zum Greifen eines Gegenstandes angepasste Position verlagert werden. Die Greiferträger 74 und 76, sowie die Gelenkeinrichtung bilden Teile einer Greiferhalteeinrichtung 14.
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Die Gelenkeinrichtung 78 umfasst dabei ein nicht näher dargestelltes Fluidbehältnis. Dieses ist durch eine nicht näher dargestellte, verformbare Wandung derart begrenzt, dass ein Schwenken des Greiferträgers 74 mit einer Verformung der Wandung des Fluidbehältnisses verbunden ist.
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Das Fluidbehältnis ist wiederum mit einem Fluid befüllt, welches durch Veränderung einer physikalischen Kontrollgröße (zum Beispiel elektrisches Feld, magnetisches Feld) reversibel verfestigbar und erweichbar bzw. verflüssigbar ist. Die Befüllung des Fluidbehältnisses mit dem Fluid ist wiederum derart, dass bei Verfestigung des Fluids die Form der Wandung fixierbar ist und dadurch die Schwenkposition des Greiferträgers 74 gegenüber dem Greiferträger 76 festgesetzt werden kann. Insofern ist die Gelenkeinrichtung 78 derart ausgebildet, dass sie durch Verfestigung des Fluids in dem Fluidbehältnis festgesetzt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Wandung des Fluidbehältnisses einen ersten plattenartigen Abschnitt und einen gegenüber diesem verkippbaren zweiten plattenartigen Abschnitt aufweist. Dabei kann der erste plattenartige Abschnitt beispielsweise mit dem Greiferträger 74, der zweite plattenartige Abschnitt mit dem Greiferträger 76 verbunden sein. Wird der erste Greiferträger 74 gegenüber dem zweiten Greiferträger 76 geschwenkt, so verändert sich dabei die Form der durch die beiden Plattenabschnitte gebildeten Wandung. Ein Verfestigen des Fluids in dem von den genannten plattenartigen Abschnitten begrenzten Fluidbehältnisses führt folglich dazu, dass die Greiferträger 74 und 76 in ihrer Schwenkposition zueinander fixiert werden.
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In der 7 ist die Greifvorrichtung 70 in einem Zustand angedeutet, in welchem das Fluid in dem Fluidbehältnis in seinem flüssigen Zustand ist. Daher kann der Greiferträger 74 gegenüber dem Greiferträger 76 geschwenkt werden.
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Die 8 skizziert die Greifvorrichtung 70 in einen Zustand mit verfestigtem Fluid. Der Greiferträger 74 kann dann gegenüber dem Greiferträger 76 nicht mehr verschwenkt werden.
