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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Trägersystem zum magnetischen Halten eines Objekts auf einem Träger.
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HINTERGRUND
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Objekte können zum Transport in einem Behälter angeordnet werden. Verpackungsmaterialien wie etwa Karton, Schaumstoff, Klebstoff und dergleichen können verwendet werden, um die Objekte zu befestigen und während des Transports oder ansonsten beim Auspacken vor einer Beschädigung zu schützen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Trägersystem enthält einen Träger, einen Grundmagnet, ein Objekt und einen Deckmagnet. Der Grundmagnet ist an dem Träger starr befestigt. Der Deckmagnet ist an dem Objekt starr befestigt. Der Grundmagnet und der Deckmagnet sind so ausgestaltet, dass sie magnetisch zueinander hingezogen werden, so dass das Objekt magnetisch an dem Träger befestigt wird, wenn der Grundmagnet und der Deckmagnet in einer Befestigungsanordnung aufeinander ausgerichtet sind. Der Grundmagnet und der Deckmagnet sind so ausgestaltet, dass sie einander magnetisch abstoßen, so dass das Objekt vom Träger getrennt wird, wenn der Grundmagnet und der Deckmagnet in einer Trennanordnung aus der Ausrichtung aufeinander gelöst werden.
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Ein Anordnungssystem enthält ein Trägersystem und einen Controller. Das Trägersystem enthält einen Träger, einen Grundmagnet, ein Objekt, und einen Deckmagnet. Der Grundmagnet ist am Träger starr befestigt. Der Deckmagnet ist am Objekt starr befestigt. Der Grundmagnet und der Deckmagnet sind so ausgestaltet, dass sie magnetisch zueinander hingezogen werden, so dass das Objekt magnetisch an dem Träger befestigt wird, wenn der Grundmagnet und der Deckmagnet in einer Befestigungsanordnung aufeinander ausgerichtet sind. Der Grundmagnet und der Deckmagnet sind so ausgestaltet, dass sie einander magnetisch abstoßen, so dass das Objekt von dem Träger getrennt wird, wenn der Grundmagnet und der Deckmagnet in einer Trennanordnung aus der Ausrichtung aufeinander gelöst werden. Der Controller ist mit dem Trägersystem wirksam verbunden. Der Controller ist ausgestaltet, um selektiv den Grundmagnet und/oder den Deckmagnet zu aktivieren, so dass der Grundmagnet und der Deckmagnet in der Befestigungsanordnung magnetisch aufeinander ausrichtbar sind. Der Controller ist ausgestaltet, um den Grundmagnet und/oder den Deckmagnet selektiv zu deaktivieren, so dass der Grundmagnet und der Deckmagnet in der Befestigungsanordnung nicht magnetisch aufeinander ausgerichtet werden können.
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Ein Verfahren zum Bestücken mehrerer Objekte in einem Anordnungssystem umfasst, dass ein Lagergestell bereitgestellt wird. Das Lagergestell trägt ein Trägersystem auf wirksame Weise. Das Trägersystem enthält ein Objekt, das in einer Befestigungsanordnung an einem ersten Grundmagnet magnetisch befestigt ist. Es wird eine Materialliste für eine Charge ermittelt, wobei die Materialliste das Objekt enthält. Das an dem ersten Grundmagnet magnetisch befestigte Objekt wird als Funktion der ermittelten Materialliste identifiziert. Das Objekt wird aus der Ausrichtung zu dem ersten Grundmagnet gelöst, so dass sich das Objekt und der erste Grundmagnet in einer Trennanordnung befinden. Das Objekt wird von dem ersten Grundmagnet entfernt, wenn sich das Objekt und der erste Grundmagnet in der Trennanordnung befinden. Es wird ein zweiter Grundmagnet identifiziert, der auf das Objekt in der Befestigungsanordnung magnetisch ausgerichtet werden kann. Das Objekt wird auf den zweiten Grundmagnet magnetisch ausgerichtet, so dass das Objekt und der zweite Grundmagnet sich in der Befestigungsanordnung befinden.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung von einigen der besten Arten und anderen Ausführungsformen, um die Erfindung auszuführen, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, wenn Sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung eines Anordnungssystems, das mehrere Trägersysteme, einen Controller und einen Roboter umfasst;
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2 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eines der Trägersysteme von 1;
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3 ist eine Querschnitt-Seitenansicht des Trägersystems von 2 entlang einer Linie 3-3;
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4 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eines der Trägersysteme in einer Trennanordnung, die ein Objekt und einen Träger enthält, der mehrere Finger in einer Freigabeposition aufweist;
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5 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf das Trägersystem von 4 in einer Befestigungsanordnung mit den Fingern in der Freigabeposition;
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6 ist eine schematische Darstellung einer Seitenansicht des Trägersystems von 5 in der Befestigungsanordnung, wobei sich die Finger in der Freigabeposition befinden;
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7 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf das Trägersystem in der Befestigungsanordnung mit den Fingern in einer Greifposition;
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8 ist eine schematische perspektivische Seitenansichtsdarstellung eines weiteren der Trägersysteme von 1, die den Träger und das vom Träger entfernte Objekt enthält; und
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9 ist eine schematische perspektivische Seitenansichtsdarstellung noch eines weiteren der Trägersysteme von 1, die den Träger und das vom Träger entfernte Objekt enthält.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in den mehreren Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten überall dort entsprechen, wo es möglich ist, ist in 1 ein Anordnungssystem 20 gezeigt, das einen Controller 22 und mindestens ein Trägersystem 24 enthält. Das Trägersystem 24 enthält eine Trägerstruktur 26, einen Grundmagnet 27, ein Objekt 29 und einen Deckmagnet 31. Der Grundmagnet 27 ist an der Trägerstruktur 26 starr befestigt und der Deckmagnet 31 ist an dem Objekt 29 starr befestigt. Wie nachstehend in größerem Detail beschrieben wird, kann das Objekt 29 mit Hilfe von magnetischen Eigenschaften des Deckmagnets 31 und des Grundmagnets 27 an der Trägerstruktur 26 magnetisch befestigt werden und von dieser magnetisch getrennt werden.
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Der Grundmagnet 27 und der Deckmagnet 31 können räumlich modulierte Magnete, Force-Matched-Magnete und dergleichen sein. Bei der Verwendung hierin bezeichnet die Terminologie ”räumlich modulierte Magnete” oder ”codierte Magnete” eine Interaktion von (nicht gezeigten) magnetischen Strukturen, die jeweils aus geometrischen Mustern aus magnetischen Elementen bestehen, die in eine jeweilige Magnetoberfläche eingebaut sind. Jeder codierte Magnet enthält mehrere Magnetelemente 33, die alle positive N und negative S Polarität aufweisen und zusammenarbeiten, um ein Magnetfeld bereitzustellen. Diese Magnetstrukturen können Konstruktionen aus magnetischen Elementen mit variierender Polarität, Feldstärke, Größe, Form, Anordnung und Dipol-Orientierung bieten. Indem die geometrischen Muster der magnetischen Elemente variiert werden, kann die entsprechende magnetische Struktur so konstruiert werden, dass sie präzise maßgeschneiderte Magnetfelder, Kräfte und magnetische Interaktionen miteinander oder mit anderen ferromagnetischen paramagnetischen Materialien erzeugt. Diese magnetischen Strukturen können miteinander oder mit anderen eisenhaltigen Metallen interagieren und können aus einem beliebigen magnetischen Material erzeugt werden, das auf seltenen Erden beruhende Magnete, Ferrite und Keramiken umfasst.
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Die geometrischen Muster der einzelnen magnetischen Elemente des Grundmagnets 27 und des Deckmagnets 31 sind so ausgestaltet, dass sie magnetisch zueinander hingezogen werden, wenn die zwei Magnete eine angegebene relative Position und Orientierung aufweisen. Daher können, wie in 1–3 allgemein gezeigt ist, der Grundmagnet 27 und der Deckmagnet 31 so ausgestaltet sein, dass sie magnetisch zueinander hingezogen werden, wenn der Grundmagnet 27 und der Deckmagnet 31 in der Befestigungsanordnung 28 axial und/oder rotatorisch aufeinander ausgerichtet sind.
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Mit Bezug auf 3 kann der Deckmagnet 31 eine Deckoberfläche 30 bieten und der Grundmagnet 27 kann eine Grundoberfläche 32 bieten. Wenn der Deckmagnet 31 und der Grundmagnet 27 in der Befestigungsanordnung 28 aufeinander ausgerichtet sind, können die Deckoberfläche 30 und die Grundoberfläche 32 in einer Kontaktbeziehung stehen oder um eine festgelegte Distanz voneinander getrennt sein, wie in 4 und 6 dargestellt ist. Es ist festzustellen, dass die Kontaktbeziehung erfordern kann, dass die Deckoberfläche 30 und die Grundoberfläche 32 einander physikalisch kontaktieren oder dass die Deckoberfläche 30 und die Grundoberfläche 32 um eine festgelegte Distanz voneinander getrennt sind.
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Der Grundmagnet 27 und der Deckmagnet 31 können auch ausgestaltet sein, um einander magnetisch abzustoßen, so dass das Objekt 29 von der Trägerstruktur 26 getrennt wird, wenn die magnetischen Elemente des Grundmagnets 27 und des Deckmagnets 31 in einer Trennanordnung 34 aus der Ausrichtung aufeinander gelöst werden. Um die Pole aus der Ausrichtung zu lösen, kann der Deckmagnet 31 relativ zum Grundmagnet 27 in eine Richtung verschoben werden, die allgemein quer zu der normalen Richtung der Magnetkraft zwischen den Polen verläuft. Die Verschiebung ist in 3 allgemein durch 36 und 38 dargestellt. Während einer Verschiebung 36, 38 können die Deckoberfläche 30 und die Grundoberfläche 32 in einer Kontaktbeziehung zueinander bleiben. Auf diese Weise werden der Grundmagnet 27 und der Deckmagnet 31 aus der Befestigungsanordnung 28 in die Trennanordnung 34 verschoben. Wenn sich die magnetischen Elemente des Grundmagnets 27 und des Deckmagnets 31 in der Trennanordnung 34 befinden, stehen sich nicht mehr in Ausrichtung aufeinander und der Grundmagnet 27 und der Deckmagnet 31 stoßen einander magnetisch ab oder ziehen einander nicht an oder ziehen einander mit einer viel geringeren magnetischen Kraft als in der Befestigungsanordnung 28 an, was ermöglicht, dass das Objekt 29 von der Trägerstruktur 26 entfernt wird.
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Mit Bezug auf 2 und 3 kann das Trägersystem 24 ausgestaltet sein, um eine Fehlersicherheit bzw. einen Schutz vor Fehlern für die Stelle von mehreren verschiedenen Objekten 29 auf der Trägerstruktur 26 bereitzustellen. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann das Trägersystem 24 ein organisiertes Anordnungsschema für mehrere unterschiedlich dimensionierte Werkzeuge bereitstellen, z. B. mehrere auf verschiedene Maße dimensionierte Werkzeuge, mehrere unterschiedlich dimensionierte verstellbare Schraubenschlüssel bzw. ”Engländer” und dergleichen. Die Trägerstruktur 26 kann mehrere der Grundmagnete 27 enthalten, d. h. einen ersten Grundmagnet 27a, einen zweiten Grundmagnet 27b und dergleichen. Der erste und zweite Grundmagnet 27a, 27b sind an der Trägerstruktur 26 wirksam befestigt. Die codierten Elemente für jeden Grundmagnet 27 sind in einem eindeutigen geometrischen Muster angeordnet, das im Verhältnis zu den anderen Grundmagneten 27 eindeutig ist.
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Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 1–3 enthält das Trägersystem 24 mehrere unterschiedliche Deckmagnete 31, d. h. einen ersten Deckmagnet 31a, der an einem ersten Objekt 29a wirksam befestigt ist, einen zweiten Deckmagnet 31b, der an einem zweiten Objekt 29b wirksam befestigt ist und dergleichen. Jeder der Deckmagnete 31 kann Elemente enthalten, die in einem eindeutigen geometrischen Muster angeordnet sind, das dem eindeutigen geometrischen Muster des entsprechenden Grundmagnets 27 entspricht oder anderweitig das Spiegelbild desselben ist. Zum Beispiel kann mit Bezug speziell auf 3 die Anordnung von Elementen des ersten Deckmagnets 31a nur der Anordnung von codierten Elementen des ersten Grundmagnets 27a entsprechen, der zweite Deckmagnet 31b kann nur dem zweiten Grundmagnet 27b entsprechen und dergleichen, wie allgemein in 1 und 2 dargestellt ist. Das bedeutet, dass sich der erste Deckmagnet 31a in der Befestigungsanordnung 28 nicht selbst auf einen beliebigen anderen Grundmagnet 27 als den ersten Grundmagnet 27a ausrichtet und dass der zweite Deckmagnet 31b in der Befestigungsanordnung 28 nicht auf einen beliebigen anderen Grundmagnet 27 als den zweiten Grundmagnet 27b ausgerichtet werden kann. Insbesondere richtet sich der erste Deckmagnet 31a nicht auf einen beliebigen anderen Grundmagnet 27 aus und heftet sich nicht daran an; er kann durch Zwang ausgerichtet werden, wird sich aber nicht anheften und den anderen Grundmagneten 27 halten. Jedoch sind die Grundmagnete 27 und die entsprechenden Deckmagnete 31 ausgestaltet, dass sie in der axialen Richtung nicht magnetisch zueinander hingezogen werden oder zueinander mit einer erheblich geringeren magnetischen Kraft hingezogen werden, als wenn sie sich in der Befestigungsanordnung 28 befinden, wenn sie nicht aufeinander ausgerichtet sind, so dass sie sich in der Trennanordnung 34 befinden. Wie vorstehend erörtert wurde, können die Objekte 29 in der Trennanordnung 34 von der Trägerstruktur 26 getrennt werden. Es ist festzustellen, dass das Trägersystem 24 ausgestaltet sein kann, um eine beliebige Anzahl von Objekten 29 zu halten.
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Indem daher jeder der Deckmagnete 31 so ausgestaltet wird, dass er ein Muster aufweist, der das Muster von nur einem der Grundmagnete 27 spiegelt, kann jedes Objekt 29 auf der Trägerstruktur 26 speziell angeordnet und positioniert werden. Die spezielle Stelle für jedes Objekt 29 stellt eine Fehlersicherheit bereit, da nur die benötigte Menge und der erforderliche Typ von Objekten 29 an der Trägerstruktur 26 befestigt werden kann, wodurch verhindert wird, dass unnötige Objekte 29 an der Trägerstruktur 26 befestigt werden, sowie verhindert wird, dass ein Objekt an der Trägerstruktur 24 in der falschen Position befestigt wird.
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Mit Bezug auf die in 8 und 9 gezeigten Ausführungsformen kann das Trägersystem 24 ausgestaltet sein, um eine Ausrichtung zwischen der Trägerstruktur 26 und einem oder mehreren Objekten 29 bereitzustellen. Die Ausrichtung kann so ausgestaltet sein, dass sichergestellt wird, dass das korrekte Objekt 29 an der Trägerstruktur 26 an einer gewünschten Stelle und/oder mit einer gewünschten Orientierung befestigt wird. Bei einem Beispiel, das nicht einschränken soll, kann die Trägerstruktur 26 ein Greiforgan sein und das Objekt 29 kann ein Zubehör oder Werkzeug sein, das ausgestaltet ist, um von dem Greiforgan wirksam gehalten zu werden. Beispiele für Zubehörvorrichtungen oder Werkzeuge umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Bohrereinsätze, Schraubenzieher-Zubehörvorrichtungen wie etwa ein Kreuzschlitz- oder Standard-Schraubenzieher, Buchsen, Schraubschlüssel und dergleichen.
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Bei der in 8 gezeigten Ausführungsform kann die Trägerstruktur 26 ein Greiforgan sein, das eine erste Innenoberfläche 40 und eine zweite Innenoberfläche 42 enthält, die sich allgemein rechtwinklig von einem Umfang 44 der ersten Innenoberfläche 40 aus erstreckt, so dass die erste Innenoberfläche 40 und die zweite Innenoberfläche 42 gemeinsam eine Vertiefung 46 definieren, die eine Achse 48 umgibt. Da die Magnete nur dazu gedacht sind, eine korrekte Ausrichtung zu erreichen und nicht, um das Objekt 29 fest an der Trägerstruktur 26 zu halten, kann die Vertiefung 46 ein kreisförmiges Profil aufweisen, so dass die Vertiefung 46 zylindrisch ist. Es ist festzustellen, dass die Vertiefung 46 nicht auf ein kreisförmiges Profil begrenzt ist, da die Vertiefung 46 auch anders geformte Profile aufweisen kann. Die Trägerstruktur 26 enthält außerdem eine dritte Innenoberfläche 50, die sich in einer beabstandeten und allgemein parallelen Beziehung zu der ersten Innenoberfläche 40 erstreckt. Die dritte Innenoberfläche 50 definiert eine Öffnung 51 für die Vertiefung 46, so dass sich die zweite Wand zwischen der ersten Innenoberfläche 40 und der dritten Innenoberfläche 50 erstreckt. Es ist festzustellen, dass andere mechanische Verriegelungen zwischen dem Objekt 29 und der Trägerstruktur 26 verwendet werden würden, um Kraftniveaus zu erreichen, die zur Übertragung von Drehmoment zwischen dem Objekt 29 und der Trägerstruktur 26 benötigt werden.
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Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 8 kann der Grundmagnet 27 ein erster Grundmagnet 27a, ein zweiter Grundmagnet 27b und ein dritter Grundmagnet 27c sein. Der erste Grundmagnet 27a ist auf zumindest einem Teil der ersten Innenoberfläche 40 wirksam angeordnet, der zweite Grundmagnet 27b ist auf mindestens einem Teil der zweiten Innenoberfläche 42 wirksam angeordnet und der dritte Grundmagnet 27c ist auf zumindest einem Teil der dritten Innenoberfläche 50 wirksam angeordnet.
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Das in 8 gezeigte Objekt 29 kann eine Welle 52 enthalten, die sich entlang der Achse 48 erstreckt. Die Welle 52 weist eine erste Außenoberfläche 54 und eine zweite Außenoberfläche 56 auf, die sich entlang der Achse 48 allgemein rechtwinklig von der ersten Außenoberfläche 54 aus erstreckt, so dass die Welle 52 und die Vertiefung 46, die in der Trägerstruktur 26 definiert ist, ineinandergreifen können. Die Welle 52 kann ein kreisförmiges Profil derart aufweisen, dass die Welle 52 eine zylindrische Form aufweisen kann. Es ist festzustellen, dass die Welle 52 nicht auf kreisförmig begrenzt ist und auch andere Formen aufweisen kann. Es ist jedoch festzustellen, dass die Schnittstelle zwischen der Welle 52 und der Vertiefung 46 so ausgestaltet ist, dass sie nur eine rotatorische Ausrichtung bereitzustellt, bei welcher durch die Schnittstelle nur ein minimales Drehmoment aufgebracht werden muss, um die benötigte Funktion durchzuführen. Wenn zur rotatorischen Ausrichtung des Werkzeugs innerhalb des Griffes eine kreisförmige Welle gewünscht wird, dann muss es eine Art von Klemmvorrichtung oder Hinderungsvorrichtung des Werkzeugs gegen Drehung geben, sobald eine Ausrichtung erreicht ist. Eine dritte Außenoberfläche 58 erstreckt sich von der zweiten Außenoberfläche 56 der Welle 52 aus in einer beabstandeten und allgemein parallelen Beziehung zu der ersten Außenoberfläche 54. Die Welle 52 ist zur Aufnahme in der Vertiefung 46 der entsprechenden Trägerstruktur 26 ausgestaltet, so dass die erste Außenoberfläche 54 der ersten Innenoberfläche 40 gegenüberliegt, die zweite Außenoberfläche 56 der zweiten Innenoberfläche 42 gegenüberliegt und die dritte Außenoberfläche 58 der dritten Innenoberfläche 50 gegenüberliegt.
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Der Deckmagnet 31 kann ein erster Deckmagnet 31a, ein zweiter Deckmagnet 31b und ein dritter Deckmagnet 31c sein. Der erste Deckmagnet 31a ist an zumindest einem Teil der ersten Außenoberfläche 54 wirksam angeordnet, der zweite Deckmagnet 31b ist an zumindest einem Teil der zweiten Außenoberfläche 56 wirksam angeordnet und der dritte Deckmagnet 31c ist an zumindest einem Teil der dritten Außenoberfläche 58 wirksam angeordnet.
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Die Innenoberflächen 40, 42, 50 und die Außenoberflächen 54, 56, 58 und die Platzierung der Deckmagnete 31a, 31b, 31c und der Grundmagnete 27a, 27b, 27c an den jeweiligen Innenoberflächen 40, 42, 50 und den jeweiligen Außenoberflächen 54, 56, 58 kann eine Fehlersicherheit und Ausrichtung des Objekts 29 mit Bezug auf die Trägerstruktur 26 bereitstellen. insbesondere wird die Welle 52 entlang der Achse 48 bewegt und in die Vertiefung 46 eingeführt, bis die erste Außenoberfläche 54 die erste Innenoberfläche 40 kontaktiert und die dritte Außenoberfläche 58 die dritte Innenoberfläche 50 kontaktiert, um sicherzustellen, dass das Objekt 29 vollständig axial in die Vertiefung 46 eingeführt ist. Das geometrische Muster des zweiten Deckmagnets 31b und des zweiten Grundmagnets 27b ist derart, dass sich der zweite Deckmagnet 31b nur auf den zweiten Grundmagnet 27b in der Befestigungsanordnung 28 während einer Drehung des Objekts 29 relativ zu der Trägerstruktur 26 um die Achse 48 radial ausrichten wird, wenn die erste Außenoberfläche 54 in Kontakt mit der ersten Innenoberfläche 40 steht und die dritte Außenoberfläche 58 in Kontakt mit der dritten Innenoberfläche 50 steht, und der erste, zweite und dritte Deckmagnet 31a, 31b, 31c und der erste, zweite und dritte Grundmagnet 27a, 27b, 27c zusammen eine Fehlersicherheit und eine temporäre (oder permanente) Befestigung bereitstellen. Durch eine temporäre Befestigung wird die Kraft so ausgestaltet, dass die Auswahl eines Werkzeugs und dessen Entfernung aus dem Gestell ermöglicht wird. Die Befestigungskraft von den Magneten kann möglicherweise oder wahrscheinlich nicht ausreichen, um Kräften bei der maschinellen Bearbeitung zu widerstehen. Nachdem das Werkzeug aus dem Gestell entfernt wurde, kann ein sekundärerer Mechanismus (eine mechanische Kraftverriegelung) verwendet werden, um das Werkzeug für andauernde mechanische Kräfte zu befestigen (z. B. diejenigen, die entstehen, wenn das Werkzeug für eine maschinelle Bearbeitungsoperation verwendet wird). Außerdem kann es möglich sein, dass die Magnete zu einer Befestigungskraft werden, wenn die Objekte nur an einer speziellen Stelle platziert werden müssen. Wenn ein falsches Objekt in einen Träger eingeführt wird, werden diese Magnetpaare nur wenig oder keine Befestigungskraft bereitstellen. Alternativ können sie eine abstoßende Kraft bereitstellen. Ein Kraftaufnehmer an dem Träger und/oder dem Werkzeug kann diese erfassen und eine Fehlerbedingung signalisieren. Das zweite Magnetpaar 31b, 27b stellt eine rotatorische Orientierung bereit. Diese kann bei einigen Anwendungen nicht von Bedeutung sein, z. B. bei einem Bohrer, kann aber für andere Anwendungen wichtig sein, z. B. beim Platzieren eines rechteckigen Stabs in einer rechteckigen Aufnahme.
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Mit Bezug nun auf die in 9 gezeigte Ausführungsform des Trägersystems 124 kann die Trägerstruktur 126 eine erste Innenoberfläche 140, eine zweite Innenoberfläche 142 und eine dritte Innenoberfläche 150, eine vierte Innenoberfläche 160 und eine fünfte Innenoberfläche 162 enthalten. Die fünfte Innenoberfläche 162 ist in einer beabstandeten und allgemein parallelen Beziehung zwischen der ersten Innenoberfläche 140 und der dritten Innenoberfläche 150 axial angeordnet. Die fünfte Innenoberfläche 162 definiert eine erste Öffnung 151, bei der sich die zweite Innenoberfläche 142 zwischen der ersten Innenoberfläche 140 und der dritten Innenoberfläche 150 erstreckt. Die zweite Innenoberfläche 142 erstreckt sich allgemein rechtwinklig von einem Umfang 144 der ersten Innenoberfläche 140 aus, so dass die erste Innenoberfläche 140 und die zweite Innenoberfläche 142 zusammen eine Vertiefung 146 definieren. Die dritte Innenoberfläche 150 definiert eine erste Öffnung 151, die sich zu der ersten Vertiefung 146 hin öffnet. Die erste Vertiefung 146 erstreckt sich entlang der Achse 48. Die erste Vertiefung 146 kann ein Profil aufweisen, das kreisförmig ist. Es ist jedoch festzustellen, dass die erste Vertiefung 146 ein Profil aufweisen kann, das nicht kreisförmig ist.
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Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 9 definiert die dritte Innenoberfläche 150 eine zweite Öffnung 164. Die vierte Innenoberfläche 160 erstreckt sich zwischen der fünften Innenoberfläche 162 und der dritten Innenoberfäche 150 derart, dass die vierte Innenoberfläche 160 die Achse 48 umgibt. Die fünfte Innenoberfläche 162 und die dritte Innenoberfläche 150 definieren eine zweite Vertiefung 166, die sich entlang der Achse 48 erstreckt. Die zweite Öffnung 164, die in der fünften Innenoberfläche 162 definiert ist, öffnet sich zu der zweiten Vertiefung 166 hin. Die zweite Vertiefung 166 kann ein Profil aufweisen, das nicht kreisförmig ist. Insbesondere kann die zweite Vertiefung 166 ein quadratisch geformtes Profil aufweisen. Die zweite Vertiefung 166 ist axial benachbart zu der ersten Vertiefung 146 derart angeordnet, dass die erste und zweite Vertiefung 166 zueinander hin offen sind.
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Immer noch mit Bezug auf 9 kann der Grundmagnet 127 ein erster Grundmagnet 127a, ein zweiter Grundmagnet 127b, ein dritter Grundmagnet 127c, ein vierter Grundmagnet 127d und ein fünfter Grundmagnet 127e sein. Der erste Grundmagnet 127a ist auf zumindest einem Teil der ersten Innenoberfläche 140 wirksam angeordnet, der zweite Grundmagnet 127b ist auf zumindest einem Teil der zweiten Innenoberfläche 142 wirksam angeordnet, der dritte Grundmagnet 127c ist auf zumindest einem Teil der dritten Innenoberfläche 150 wirksam angeordnet, der vierte Grundmagnet 127d ist auf zumindest einem Teil der vierten Innenoberfläche 160 wirksam angeordnet und der fünfte Grundmagnet 127e ist auf zumindest einem Teil der fünften Innenoberfläche 162 wirksam angeordnet.
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Das Objekt 129 von 9 kann eine Welle 152 enthalten, die eine erste Außenoberfläche 154 und eine zweite Außenoberfläche 156 aufweist. Die zweite Außenoberfläche 156 erstreckt sich von der ersten Außenoberfläche 154 aus derart, dass sie ein Spiegelbild der Vertiefung 146 ist, die in der Trägerstruktur 126 definiert ist. Eine dritte Außenoberfläche 158 ist in einer beabstandeten und allgemein parallelen Beziehung zu der ersten Außenoberfläche 154 angeordnet. Die Welle 152 ist zur Aufnahme in der ersten Vertiefung 146 der entsprechenden Trägerstruktur 126 ausgestaltet.
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Das Objekt 129 enthält ferner ein Orientierungsmerkmal 172, das axial zwischen einem Rand 174 der Welle 152 und der dritten Außenoberfläche 158 angeordnet ist. Das Orientierungsmerkmal 172 erstreckt sich axial von der dritten Außenoberfläche 158 aus und kann eine vierte Außenoberfläche 168 präsentieren, welche die Achse 48 umgibt. Insbesondere kann die vierte Außenoberfläche 168 vier Außenseiten 176 enthalten, die in Kombination das Orientierungsmerkmal 172 bereitstellen, das ein quadratisches Profil aufweist, das dem quadratischen Profil entspricht, das in der zweiten Vertiefung 166 der Trägerstruktur 126 definiert ist. Eine fünfte Außenoberfläche 170 erstreckt sich von dem Rand 174 der Welle 152 aus derart, dass sich die fünfte Außenoberfläche 170 in einer beabstandeten und parallelen Beziehung zwischen der ersten Außenoberfläche 154 und der dritten Außenoberfläche 158 erstreckt. Wenn daher die Welle 152 in der ersten Vertiefung 146 aufgenommen wird und das Orientierungsmerkmal 172 in der zweiten Vertiefung 166 angeordnet wird, liegt die erste Außenoberfläche 154 der ersten Innenoberfläche 140 gegenüber, die zweite Außenoberfläche 156 liegt der zweiten Innenoberfläche 142 gegenüber, die dritte Außenoberfläche 158 liegt der dritten Innenoberfläche 150 gegenüber, die vierte Außenoberfläche 168 liegt der vierten Innenoberfläche 160 gegenüber und die fünfte Außenoberfläche 170 liegt der fünften Innenoberfläche 162 gegenüber. Es ist festzustellen, dass das Orientierungsmerkmal 172 und die zweite Vertiefung 166 nicht auf ein quadratisches Profil begrenzt sind, da Profile mit anderen nicht kreisförmigen Gestalten ebenfalls verwendet werden können, um eine radiale Orientierung des Objekt 129 relativ zu der Trägerstruktur 126 um die Achse 48 herum sicherzustellen. Darüber hinaus trägt das nicht kreisförmige Profil des Orientierungsmerkmals 172 und der entsprechenden zweiten Vertiefung 166 nicht nur dazu bei, eine radiale Ausrichtung zwischen dem Objekt 129 und der Trägerstruktur 126 bereitzustellen, sondern erlaubt auch, das Drehmoment zwischen dem Objekt 129 und der Trägerstruktur 126 um die Achse 48 herum übertragen wird. Die Abmessungen sind derart, dass der zweite Satz von Magneten 127b, 131b als erster interagiert, vor allen anderen Sätzen 127a, 127c, 127d, 131a, 131c, 131d, wenn das Objekt fortschreitend in die Trägerstruktur 126 eingeführt wird. Diese Magnete können eine Fehlersicherheit bereitstellen oder auch nicht und ihre hauptsächliche Rolle besteht darin, eine rotatorische Neuorientierung der Objekte bereitzustellen, um ein fortgesetztes Einführen des Objekts 129 in die Trägerstruktur 126 zu ermöglichen. Diese Neuorientierung ist für das fortgesetzte Einführen des Werkzeugs essentiell, weil das nicht kreisförmig profilierte Orientierungsmerkmal 172 eine korrekte Ausrichtung der Welle und der Aufnahme zum fortgesetzten Einführen benötigt. Die verbleibenden Magnetsätze stellen eine Fehlersicherheit und/oder eine temporäre oder permanente Befestigung bereit.
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Der Deckmagnet 131 kann ein erster Deckmagnet 131a, ein zweiter Deckmagnet 131b, ein dritter Deckmagnet 131c, ein vierter Deckmagnet 131d und ein fünfter Deckmagnet 131e sein. Der erste Deckmagnet 131a ist auf zumindest einem Teil der ersten Außenoberfläche 154 wirksam angeordnet, der zweite Deckmagnet 131b ist auf zumindest einem Teil der zweiten Außenoberfläche 156 wirksam angeordnet, der dritte Deckmagnet 131c ist auf zumindest einem Teil der dritten Außenoberfläche 158 wirksam angeordnet, der vierte Deckmagnet 131d ist auf zumindest einem Teil der vierten Außenoberfläche 168 wirksam angeordnet und der fünfte Deckmagnet 131e ist auf zumindest einem Teil der fünften Außenoberfläche 170 wirksam angeordnet.
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In der Ausführungsform, die in 9 gezeigt ist, kann das Objekt 129 fortschreitend entlang der Achse 48 bewegt und/oder um die Achse 48 herum relativ zu der Trägerstruktur 126 gedreht werden, bis sich die Innenoberflächen 140, 142, 150, 160, 162 fortschreitend auf die entsprechenden Außenoberflächen 154, 156, 158, 168, 170 ausrichten. Das bedeutet, dass die Welle 152 in der ersten Vertiefung 146 angeordnet ist, wenn das Orientierungsmerkmal 172 in der zweiten Vertiefung 166 angeordnet wird. Folglich stellt ein Kontakt der ersten Außenoberfläche 154 mit der ersten Innenoberfläche 140, ein Kontakt der dritten Außenoberfläche 158 mit der dritten Innenoberfläche 150 und ein Kontakt der fünften Ausführungsform 170 mit der fünften Innenoberfläche 162 sicher, dass die Welle 152 axial vollständig in die erste Vertiefung 146 eingeführt ist und das Orientierungsmerkmal 172 axial vollständig in die zweite Vertiefung 166 eingeführt ist. Die nicht kreisförmige Gestalt des Ausrichtungsmerkmals und der zweiten Vertiefung 166 unterstützt die radiale Orientierung um die Achse 48 herum. Es ist festzustellen, dass in Fällen, bei denen eine signifikante Zug- oder Spannkraft durch das Greiforgan ausgeführt wird, eine mechanische Verriegelung erforderlich sein kann, um Ziehbewegungen zu widerstehen. Als Beispiel, das nicht einschränken soll, kann ein Element an dem Greiforgan wirksam angeordnet werden, das gedreht werden kann, um das Greiforgan gegen Zugkräfte zu verriegeln, sobald das Greiforgan durch die Magnetanordnungen korrekt ausgerichtet wurde. Bei einer Ausführungsform kann ein zusätzlicher passender Satz von Magnetanordnungen verwendet werden, um diese endgültigen Drehungen zu bewirken, etwa wie bei einem Sicherungskragen.
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Zudem kann mit Bezug auf 1 der Controller 22 mit den Grundmagneten 27 und/oder den Deckmagneten 31 wirksam verbunden sein. Der Controller 22 ist ausgestaltet, um selektiv mindestens einen der Grundmagnete 27 und/oder mindestens einen der Deckmagnete 31 zu aktivieren. Einige Magnete, z. B. 127a in 9, können Elektromagnete sein, die aktiviert/deaktiviert werden können. Aber die meisten Magnete sind Permanentmagnete, die nicht deaktiviert werden können. Die Aufgabe des Controllers besteht darin, das Objekt in die Nähe der Trägerstruktur 126 (oder umgekehrt für Greiforgane als Träger) zu bringen, um zu ermöglichen, dass magnetische Interaktionen stattfinden. Diese magnetischen Interaktionen werden das Objekt temporär an den Träger befestigen und/oder darauf ausrichten, wenn das Objekt und die Trägerstelle einander korrekt zugeordnet wurden, oder sie werden Objekt nicht an der Trägerstelle befestigen, wenn sie nicht das richtige Paar bilden. Außerdem interpretiert der Controller, ob das Objekt 29 zu dem korrekten Träger passt, indem er das Wesen der globalen Interaktion erfasst (d. h. starke Anziehung, schwache Anziehung, Abstoßung). Nach der Aktivierung können der Grundmagnet 27 und der jeweilige Deckmagnet 31 in der Befestigungsanordnung 28 ausgerichtet werden. Der Controller 22 kann auch ausgestaltet sein, um auf analoge Weise einen oder mehrere der aktivierten Grundmagnete 27 und/oder der aktivierten Deckmagnete 31 zu deaktivieren. Nach der Deaktivierung sind der Grundmagnet 27 und der entsprechende Deckmagnet 31 in der Trennanordnung 34 aus der Ausrichtung gelöst, was ermöglicht, dass der Deckmagnet 31 zusammen mit dem zugehörigen Objekt 29 von dem Grundmagnet 27 und der zugehörigen Trägerstruktur 26 entfernt werden. Die Grundmagnete 27 und die Deckmagnete 31 können außerdem mit Hilfe des Controllers 22 programmierbar sein, so dass sie selektiv zwischen magnetisch aktiviert und magnetisch deaktiviert bewegbar sind, und auch, um ein beliebiges gewünschtes geometrisches Muster zu erzielen. Die Programmierbarkeit der Grundmagnete 27 und/oder der Deckmagnete 31 kann verwendet werden, um eine Fehlersicherheit zwischen dem Objekt 29 und der Trägerstruktur 26 bereitzustellen. Anhand eines Beispiels, das nicht einschränken soll, kann der Grundmagnet 27 der Trägerstruktur 26 magnetisch aktiviert werden, um ein geometrisches Muster zu erzielen, das nur dem ersten Deckmagnet 31a des ersten Objekts 29a entspricht. Daher kann nur das erste Objekt 29a auf magnetische Weise an dem Grundmagnet 27 der Trägerstruktur 26 befestigt werden. Wenn es jedoch gewünscht ist, dass ein zweites Objekt 29b an dem Grundmagnet 27 der Trägerstruktur 26 befestigt wird, dann kann der Grundmagnet 27 magnetisch deaktiviert werden, so dass das erste Objekt 29a entfernt wird. Dann kann der Grundmagnet 27 magnetisch aktiviert werden, um ein geometrisches Muster zu erreichen, das nur dem zweiten Deckmagnet 31b des zweiten Objekts 29b entspricht.
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Wieder mit Bezug auf die in 4–7 gezeigten Ausführungsformen kann die Trägerstruktur 26 eine Basis 59 und mindestens einen Finger 64, der sich vom Grundmagnet 27 aus erstreckt, enthalten. Die Trägerstruktur 26 kann Teil eines Roboters, einer Halterung und dergleichen sein. Der Grundmagnet 27 ist an der Trägerstruktur 26 wirksam befestigt. Der Finger 64 ist zur Bewegung zwischen einer Greifposition 60, die in 7 gezeigt ist, und einer Freigabeposition 62, die in 4, 6 und 7 gezeigt ist, ausgestaltet. Der Finger 64 ist ausgestaltet, um das Objekt 29 (oder Werkzeug) wie in 7 gezeigt zu ergreifen, wenn sich der Grundmagnet 27 und der Deckmagnet 31 in der Befestigungsanordnung 28 befinden. Auf ähnliche Weise ist jeder Finger 64 ausgestaltet, um das Objekt 29 loszulassen, wenn sich der Grundmagnet 27 und der Deckmagnet 31 in der Trennanordnung 34 befinden.
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Mit fortgesetzter Bezugnahme auf 4–6 kann der Finger 64 mehrere Finger 64 umfassen, z. B. mindestens einen ersten Finger 64a und mindestens einen zweiten Finger 64b. Die ersten Finger 64a erstrecken sich von einer ersten Seite des Grundmagnets 27 aus und die zweiten Finger 64b erstrecken sich von einer anderen Seite des Grundmagnets 27 aus. Die erste Finger 64a und die zweiten Finger 64b sind ausgestaltet, um das Objekt 29 gemeinsam zu ergreifen, wenn sich der Grundmagnet 27 und der Deckmagnet 31 in der Befestigungsanordnung 28 befinden. Der erste Finger 64a und der zweite Finger 64b sind auch ausgestaltet, um das Objekt 29 gemeinsam loszulassen, wenn sich der Grundmagnet 27 und der Deckmagnet 31 in der Trennanordnung 34 befinden. Bei vielen Montageoperationen einschließlich derjenigen, bei denen Roboter 68 eingesetzt werden, ist es erforderlich, dass durch die Werkzeuge 29 während ihres Betriebs/ihrer Verwendung sehr hohe Kräfte geliefert werden, und daher können die Kräfte, die benötigt werden, um die Werkzeuge 29 an der Trägerstruktur 26 festzuhalten, die Kräfte übersteigen, die durch die Magnetanordnungen bereitgestellt werden können. Daher können die Magnetanordnungen ausgestaltet sein, um das Werkzeug in einer Halterung (oder einer nicht geschlossenen Hand des Roboters 68) korrekt anzuordnen/auszurichten und dann kann bzw. können nach der korrekten Ausrichtung die Halterung oder die Greifelemente, d. h. die Finger 64 des Roboters, sich um das Werkzeug schließen, so dass die Finger die Kräfte liefern, die während der Verwendung/des Betriebs des Werkzeugs benötigt werden.
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Daher sind bei der Verwendung die Deckmagnete 31 des Werkzeugs 29 auf Grundmagnete 27 der Finger 64 ausgerichtet. Wie zuvor erörtert wurde, stellen die magnetischen Muster, die von den Grundmagneten 27 und den Deckmagneten 31 bereitgestellt werden, eine korrekte Orientierung und/oder Auswahl des Werkzeugs 29 sicher. Als Nächstes umklammern die Finger 64 das Werkzeug, um das Werkzeug 29 in der korrekten Ausrichtung zu befestigen und festzuhalten. Dann wird das Werkzeug 29 verwendet. Wenn die Verwendung des Werkzeugs 29 abgeschlossen ist, werden die Finger 64 gelöst und die Grundmagnete 27 und/oder die Deckmagnete 31 können deaktiviert werden, was ermöglicht, dass das Werkzeug 29 aus den Fingern 64 der Trägerstruktur 26 freigegeben wird. Es ist festzustellen, dass bei mindestens einem der Magnete 27, 31 die Polarität umgekehrt werden kann und/oder dass das magnetische Muster der Magnete 27, 31 neu angeordnet werden kann. Die Deaktivierung der Magnete, das Umkehren der Polarität und/oder die Neuanordnung der magnetischen Muster können durch den Controller 22 als Funktion des speziellen benötigten Werkzeugs 29 durchgeführt werden. Dies stellt eine Fehlersicherheit bereit, indem sichergestellt wird, dass nur das benötigte Werkzeug 29 gewählt und an der Trägerstruktur 26 befestigt wird.
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Wieder mit Bezug auf 1 kann die Trägerstruktur 26 wirksam an einem Lagergestell 66 befestigt sein. Das Lagergestell 66 kann eine beliebige Art von Struktur sein, die ausgestaltet ist, um mindestens eine Trägerstruktur 26 zu halten und darzubieten. Außerdem kann es mehrere Lagergestelle 66 geben. Mehrere der Lagergestelle 66 können angeordnet sein, um eine Trägerstruktur 26 oder mehrere Trägerstrukturen 26 zu halten. Jede Trägerstruktur 26 kann ein Fach, ein Behälter und dergleichen sein, das bzw. der ausgestaltet ist, um mindestens eines der Objekte 29 zu tragen. Daher ermöglicht die Fähigkeit, mehrere Strukturen der Trägerstruktur 26 in Lagergestellen 66 so zu platzieren, dass mehrere der Einzelobjekte 29 ”bestückt” werden. Das Bestücken ist das Gruppieren oder Verpacken von Objekten 29, um eine einzige Lieferung auf der Grundlage einer angegebenen Materialliste zu erzeugen. Das Bestücken kann eindeutige Lieferungen von unterschiedlichen Objekten 29 ermöglichen, die zusammen gruppiert werden sollen. Außerdem kann das Bestücken die Verringerung des Inventars ermöglichen, da nur die notwendigen Objekte 29 auf jeder Trägerstruktur 26 bereitgestellt werden. Das Bestücken kann verwendet werden, um das Inventar bei der Fertigung, chirurgischen Operationen und dergleichen zu verwalten. Da die Objekte 29 an der jeweiligen Trägerstruktur 26 magnetisch befestigt sind, kann überschüssiges Füllmaterial verringert oder anderweitig vollständig beseitigt werden. Das Füllmaterial ist das Verpackungsmaterial, das verwendet wird, um Objekte 29 beim Transport zu schützen. Das Füllmaterial umfasst, ist aber nicht beschränkt auf Karton, Schaumstoff und dergleichen. Indem übermäßiges Füllmaterial beseitigt wird und jedes Objekt 29 an einer gewünschten Stelle und mit einer gewünschten Orientierung auf der entsprechenden Trägerstruktur 26 angeordnet wird, kann ein Roboter 68 in der Lage sein, Objekte 29 leicht zu lokalisieren, zu ergreifen und aus der Trägerstruktur 26 ohne Störung durch das überschüssige Füllmaterial zu entfernen. Daher ermöglicht die Leichtigkeit, mit welcher der Roboter 68 Objekte 29 lokalisieren kann, dass der Roboter 68 die Objekte 29 bestückt und/oder das Objekt zusammensetzt. Die Beseitigung von überschüssigem Füllmaterial verringert außerdem Abfallprodukte, die andernfalls ein Recycling benötigen würden.
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Die genaue Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Erfindung, aber der Umfang der Erfindung ist alleine durch die Ansprüche definiert. Obwohl einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung im Detail beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, in die Praxis.
