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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen U.S.-Anmeldung Nr. 62/038,990, die am 19. August 2014 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft Vorrichtungen zum Greifen von Werkstücken für Spanneinrichtungen, Werkzeugausstattung, Materialhandhabung sowie Roboter-Greiforgane bzw. -Endeffektoren.
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HINTERGRUND
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Universalgreifer für Werkzeugausstattung, Spanneinrichtungen sowie Roboter-Greiforgane verwenden vorteilhafterweise Haltevorrichtungen, die an eine Vielzahl von zufällig geformten Werkstücken zur Bewegung und Platzierung während Herstell- und Montageprozessen angesetzt bzw. befestigt werden. Universalgreifer können eine gewisse Form von externer Leistung verwenden, um ein Greifen und Freigeben zu bewirken, einschließlich vakuumbasierten Sauggreifern sowie anthropomorphe mehrgliedrige Greifer zum Ergreifen und Manipulieren von Werkstücken.
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Passive Universalgreifer erfordern eine minimale Greifplanung und weisen Komponenten auf, die sich passiv an besondere Werkstückgeometrien anpassen, wodurch ihnen die Fähigkeit verliehen wird, breit variierende Werkstücke ohne Neueinstellung zu greifen. Passive Universalgreifer können allgemein einfacher anzuwenden sein und können eine minimale visuelle Vorverarbeitung ihrer Umgebung erfordern. Jedoch kann die Fähigkeit zum Ergreifen vieler verschiedener Werkstücke passive Universalgreifer beim Ergreifen irgendeines bestimmten Werkstückes oftmals unterlegen machen.
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Ein passiver Universal-Klemmgreifer verwendet körnige Materialien, die in einer biegsamen Membran enthalten sind, die sich an eine Fläche eines Werkstücks durch Anlegen einer Klemmkraft anpasst. Ein derartiger Betriebsablauf nutzt temperaturunabhängige fluidartige Eigenschaften der körnigen Materialien aus, die mit einer Anwendung eines Vakuums innerhalb der biegsamen Membran in eine feststoffartige Pseudophase wechseln können. Dieser Typ von Greifer verwendet statische Reibung aus Oberflächenkontakt, Halten des Werkstücks durch konforme Verriegelung sowie Vakuumsaugwirkung, wenn eine luftdichte Dichtung an irgendeinem Abschnitt der Werkstückfläche erreicht wird. Ein Klemmgreifer verwendet eine statische Reibung aus Oberflächenkontakt, Halten des Werkstücks durch Verriegelung und Vakuumsaugwirkung, um verschiedene Werkstücke mit variierender Form, variierendem Gewicht und Brüchigkeit in einer gesteuerten Konfiguration zu greifen, ohne das eine Greifplanung, in Augenscheinnahme oder sensorische Rückkopplung verwendet wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist eine Greifvorrichtung beschrieben, die einen Halter aufweist, der eine Basis und ein anpassbares Klemmelement aufweist, das ein anpassbares, freigebbares, oberflächenanhaftendes Element, das an seiner Oberfläche angebracht ist, aufweist.
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Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung einiger der besten Moden und anderen Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Lehren, wie in den angefügten Ansprüchen definiert ist, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nun werden eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 schematisch eine zweidimensionale Seitenansicht einer Haltevorrichtung, die ein anpassbares Klemmelement aufweist, dass ein anpassbares, freigebbares, oberflächenhaftendes Element besitzt, das an einer Fläche davon angebracht ist, gemäß der Offenbarung zeigt;
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2 schematisch eine Bodenansicht des anpassbaren, freigebaren, oberflächenhaftenden Elements, das ein biegsames Substrat aufweist, an dem eine Mehrzahl flexibler trocken haftender Vorrichtungen hergestellt sind, gemäß der Offenbarung zeigt;
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3 schematisch eine Seitenansicht, eine Stirnansicht und eine Bodenansicht einer Ausführungsform einer einzelnen flexiblen trocken haftenden Vorrichtung gemäß der Offenbarung zeigt;
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4 schematisch eine dreidimensionale teilweise transluzente isometrische Ansicht eines Werkstückhalters, der ein anpassbares Klemmelement aufweist, das ein anpassbares, freigebbares, oberflächenhaftendes Element besitzt, das an einer Fläche davon angebracht und derart konfiguriert ist, um mit einem Werkstück an einer Mehrzahl von Greifstellen konform zu koppeln, wobei das Werkstück an dem Oberteil des Halters gekoppelt ist, gemäß der Offenbarung zeigt; und
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5 schematisch eine dreidimensionale teilweise transluzente isometrische Ansicht eines Werkstückhalters, der ein anpassbares Klemmelement aufweist, das ein anpassbares, freigebbares, oberflächenhaftendes Element besitzt, das an einer Fläche davon angebracht und derart konfiguriert ist, um mit einem Werkstück an einer Mehrzahl von Greifstellen konform zu koppeln, wobei das Werkstück unter dem Halter gekoppelt ist, gemäß der Offenbarung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen das Gezeigte nur zum Zweck der Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zum Zweck der Beschränkung derselben dient, zeigt 1 schematisch eine zweidimensionale Seitenansicht einer anpassbaren Haltevorrichtung 10, die ein anpassbares, freigebbares, oberflächenhaftendes Element 20 aufweist, das an einer Fläche eines Klemmelements 50 angebracht ist, das an einem Endeffektor eines Roboterarms verwendet werden kann, um steuerbar ein Werkstück zu Greifen oder anderweitig zu halten oder ein Halten an einem Werkstück zu unterstützen.
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Das Klemmelement 50 weist eine luftundurchlässige biegsame Membran 52 auf, die abdichtend an der Basis 56 befestigt ist und körniges Füllmaterial 54 enthält. Die Basis 56 ist bei einer Ausführungsform an einem Greiforgan eines Roboterarms befestigt. Geeignete Materialien, aus denen die Membran 52 hergestellt sein kann, umfassen u. a. Latex, Vinyl, beschichtetes Gewebe sowie Metallfolie. Das Membranmaterial ist lichtundurchlässig und bevorzugt beständig gegenüber Reißen, z. B. durch Verwendung mehrerer Schichten. Geeignetes Material für das körnige Füllmaterial 54 umfasst u. a. aufgebrochenen Mais, gemahlenen Kaffee sowie pulverisierten Kunststoff. Die Basis 56 weist eine Fluidleitung auf, die mit einer steuerbaren Druckquelle 60 verbunden ist. Die Druckquelle 60 erzeugt einen negativen Druck (Vakuum) in dem Klemmelement 50 in Ansprechen auf ein erstes Steuersignal, um ein Greifen eines Werkstücks zu bewirken, und erlaubt eine Vakuumfreigabe oder erzeugt einen positiven Druck in dem Klemmelement 50 in Ansprechen auf ein zweites Steuersignal, um eine Freigabe des Werkstücks zu bewirken. Bei einer Ausführungsform ist die Druckquelle 60 fluidtechnisch mit dem Klemmelement 50 durch ein steuerbares Absperrventil 62 gekoppelt, wobei das Absperrventil 62 offen ist, während die Druckquelle 60 das Vakuum in dem Klemmelement 50 erzeugt, um ein Greifen des Werkstücks zu bewirken, geschlossen ist, während das Greifen angefordert ist, und erneut geöffnet wird, um eine Vakuumfreigabe in das Klemmelement 50 zuzulassen, um die Freigabe des Werkstücks zu bewirken.
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Das anpassbare freigebbare oberflächenhaftende Element 20 ist bevorzugt an einer Fläche des Klemmelements 50 angebracht, das eine Mehrzahl von wiederverwendbaren Befestigungsvorrichtungen 30, z. B. Haken- und Schlingenbefestigungseinrichtungen verwendet. Die Verwendung von wiederverwendbaren Befestigungsvorrichtungen 30 erlaubt die Entfernung und den Austausch des anpassbaren, freigebaren, oberflächenhaftenden Elements 20. Ein Systemsteuergerät 70 ist signaltechnisch mit der Druckquelle 60 verbunden, um eine Befestigung an bzw. Ablösung von dem Werkstück zu bewirken. Bei gewissen Ausführungsformen wird ein einzelnes anpassbares, freigebbares oberflächenhaftendes Element 20 verwendet. Alternativ können mehrere anpassbare freigebbare oberflächenhaftende Elemente 20 verwendet werden.
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Das Klemmelement 50 wirkt durch Kontakt mit einem Werkstück und durch Anpassen an die Form des Werkstücks. Es wird ein Vakuum aufgebracht, um die gefüllte Membran 52 über Vakuum auszuhärten und damit das Werkstück starr zu greifen, und das anpassbare, freigebbare, oberflächenhaftende Element 20 haftet an der Oberfläche des Werkstücks an. Anschließend, z. B. nachdem die Arbeit an dem Werkstück ausgeführt worden ist oder dieses an eine andere Stelle transportiert worden ist, werden ein oder mehrere Stöße von positivem Druck angelegt, um den Übergang von fluidartiger Phase zu feststoffartiger Phase (Klemmen) umzukehren, wodurch bewirkt wird, dass das anpassbare, freigebbare, oberflächenhaftende Element 20 von dem Werkstück abgezogen wird und die gefüllte Membran 52 in einen verformbaren Bereitschaftszustand zurückführt und somit zurückversetzt.
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Das anpassbare, freigebbare, oberflächenhaftende Element 20 weist Oberflächenhaftkonzepte auf, die auf den Füßen von Geckos basieren. Die Füße von Geckos besitzen ein natürliches Haftvermögen, das ermöglicht, dass das Tier an einer Mehrzahl von Oberflächentypen über einen Bereich von Umgebungsbedingungen haften kann. Das Haftvermögen wird durch eine Anzahl von haarartigen Verlängerungen, die als Setae bezeichnet sind, an den Füßen des Gecko vorgesehen. Die Gecko-Setae weisen Borsten mit Durchmessern im Bereich von 5 Mikrometer auf. An dem distalen Ende verzweigt sich jede Borste in Nanogröße aufweisende Spatulae oder Polster mit grob 100 bis 1000 Spatulae an jeder Borste, von denen jedes eine Länge von etwa 0,2 Mikrometer besitzt. Eine Anhaftung zwischen den Spatulae und einer Kontaktfläche wird aufgrund von van-der-Waals-Kräften erhalten. Die Anziehungskräfte zwischen einer einzelnen Spatulae und einer Oberfläche kann in der Größenordnung von 100 Nano-Newton (nN) liegen. Die Setae können von der Oberfläche leicht dadurch getrennt werden, dass das Tier seine Zehen weg von der Oberfläche von den Spitzen einwärts gerichtet dreht. Diese Abziehwirkung ändert den Auftreffwinkel zwischen Millionen einzelner Spatulae und der Oberfläche, wodurch die van-der-Waals-Kräfte reduziert werden und ermöglicht wird, dass das Tier sich über die Fläche bewegen kann.
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2 und 3 zeigen schematisch eine Ausführungsform eines anpassbaren, freigebaren, oberflächenhaftenden Elements 20, das eine Mehrzahl von trocken haftenden Vorrichtungen 21 aufweist. 2 zeigt eine Bodenansicht einer Ausführungsform des anpassbaren, freigebaren, oberflächenhaftenden Elements 20, das eine Mehrzahl der trocken haftenden Vorrichtungen 21 aufweist, die in einer überlappenden Konfiguration angeordnet sind. 3 zeigt Ansichten von oben, von der Seite und von unten einer Ausführungsform von einer der trocken haftenden Vorrichtungen 21. Jede trocken haftende Vorrichtung 21 des anpassbaren, freigebbaren, oberflächenhaftenden Elements 20 weist ein Polster 22 auf, das bevorzugt an einem Gerüst 26 unter Verwendung eines flexiblen Bands 24 befestigt ist. Jedes Band 24 ist bevorzugt eine planare Lage, die aus einem Synthetikgewebe hergestellt ist. Jedes Polster 22 weist eine planare Verstärkungsschicht 23 auf, die ein Substrat zur Montage einer Haftfläche 25 bereitstellt. Die planare Verstärkungsschicht 23 ist aus einem elastischen Material mit einer hohen Steifigkeit innerhalb der Ebene hergestellt und ist bei einer Ausführungsform ein gewobenes Synthetikgewebematerial. Wie hier verwendet ist, betrifft der Begriff ”Steifigkeit” die Fähigkeit, eine Auslenkung in Ansprechen auf eine angelegte Kraft auszuhalten. Die Haftfläche 25 ist ein Elastomer, das auf die Verstärkungsschicht 23 imprägniert oder auf andere Weise befestigt ist, und das Band 24 ist an dem Polster 22 an der Verstärkungsschicht 23 gegenüberliegend der Haftfläche 25 befestigt. Das Gerüst 26 sieht eine Haltekomponente zur Befestigung an dem anderen Ende des Bands 24 vor. Jedes Polster 22 kann ein ovales Element mit einer Hauptachse 27 und einer Nebenachse 28 sein, und das Band 24 ist bevorzugt an dem Polster 22 entlang der Hauptachse 27 befestigt, wobei eine Band-Polster-Verbindung 29 gebildet wird. Alternativ weist das anpassbare, freigebbare, oberflächenhaftende Element 20 eine Mehrzahl der trocken haftenden Vorrichtungen 21 auf, die in einer überlappenden Konfiguration angeordnet sind und Polster 22 verwenden, die direkt an dem Gerüst 26 befestigt sind, die an der gefüllten Membran 52 befestigt sind. Alternativ weist das anpassbare freigebbare oberflächenhaftende Element 20 eine Mehrzahl der trocken haftenden Vorrichtungen 21 auf, die in einer überlappenden Konfiguration angeordnet sind, die Polster 22 verwendet, die direkt an der gefüllten Membran 52 ohne Verwendung von Bändern 24 oder einem Gerüst 26 befestigt sind. Große Flächen an Schnittstellenkontakt können durch die kombinierten Eigenschaften der weichelastischen Schicht und den Drapiercharakteristiken einer Gewebeschicht ausgelegt werden. Ferner sieht die elastische Auslegung einen Mechanismus für wiederholte Befestigungs- und Trennungszyklen ohne Schädigung der Lasttragekapazität der Haftschnittstelle vor.
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Es existiert eine spezifische Auslegung von Rotationsfreiheit an kontinuierlichen Verbindungsstellen, Festlegungen von Steifigkeit in der Belastungsrichtung mit geringer Biegefestigkeit rechtwinklig zu einer Fläche des elastischen Materials und die Fähigkeit, eine Belastungsunterstützung mit hoher Kapazität unter sowohl Normal- als auch Scherbelastungsrichtungen mit einer Vorlast von nahezu Null zu erreichen, was den Kraftbetrag betrifft, der erforderlich ist, um eine Schnittstelle zwischen der Haftfläche 25 und der Verstärkungsschicht 23 zur Unterstützung einer gegebenen Last herzustellen. Das Polster 22 sieht eine trocken haftende Struktur vor, der als ein T-Polster bezeichnet werden kann. Das Polster 22 kann hohe Lasten unter Scher-, Normal- und Mehrmodus-(d. h. Abzieh-)Belastungen stützen, während minimale Kräfte und Energie zur Freigabe oder Trennung unter spezifisch ausgelegten Freigabestrategien erforderlich sind.
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Das Polster 22 ist das Basisbauelement des anpassbaren freigebbaren oberflächenhaftenden Elements 20, das mit dem Band 24 verbunden ist. Das Band 24 behält bevorzugt eine hohe Steifigkeit in dem Polster 22 entlang der Hauptachse 27 der Belastung durch die Band-Polster-Verbindung 29 bei. Die Band-Polster-Verbindung 29 zwischen dem Band 24 und dem Polster 22 weist vordefinierte Abmessungen, Orientierung und räumliche Lage entsprechend den besonderen Bedürfnissen auf, die geändert werden können, um die Freigabestrategie zu steuern und ein toleriertes Gleichgewicht von Scher- und Normalbelastung bereitzustellen.
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Dieser Ansatz kombiniert die Haftattribute der Polymermaterialien und integrierte mechanische Konstruktionen durch eine angemessene Erhaltung der Rotationsfreiheit, eines geringen Biegemodul normal zu der Haftfläche 25 und einer hohen Steifigkeit in Last tragenden Richtungen. Eine Skalierungsbeziehung bietet einen Rahmen zum Verständnis der Haftleistung des Polsters 22 über einen Bereich von Größenskalen und Geometrien, und schlägt vor, dass die Haftkapazität (FC) einer Schnittstelle durch drei einfache Parameter bestimmt ist, die sowohl von der Geometrie als auch den Materialeigenschaften der Schnittstelle abhängig sind. Um reversible Haftstoffe zu gestalten, die an verschiedenen Substraten anhaften können, verlassen sich die Grenzflächenwechselwirkungen (GC) auf die nicht spezifischen van-der-Waals-Kräfte, die GC zu einem ineffektiven Steuerparameter machen. Daher stützt sich, um die Haftkapazität FC für Haftmaterialien zu skalieren, das Materialsystem auf die Fläche des Kontakts (A), die Systemnachgiebigkeit (C) und Attribute, die ein Verhältnis der Fläche in Bezug zu dem System erhöhen und maximieren, d. h. ein A/C-Verhältnis maximieren. Somit sind gewählte Materialien für die Haftoberfläche 25 bevorzugt biegsam, um den echten Kontakt in Verbindung mit einer Steifigkeit in der Verstärkungsschicht 23 zu erhöhen und damit hohe Lasten zu erreichen. Biegsame Materialien sind in der Lage, einen Kontakt in großem Maßstab zu erstellen, besitzen aber eine hohe Nachgiebigkeit, wenn sie belastet sind, während steife Materialien nicht im Stande sind, einen intensiven Kontakt zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform umfasst das Herstellen des Polsters 22 eine Integration einer dünnen Schicht aus einem elastischen Elastomer in eine Fläche eines Gewebes, um die Haftfläche 25 an der Verstärkungsschicht 23 zu bilden.
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Das Band 24 kann mit dem Polster 22, um die Band-Polster-Verbindung 29 zu bilden, unter Verwendung irgendeines geeigneten Verfahrens verbunden werden, wie herkömmliches Heften, Nähen oder Kleben, was eine leichte Steuerung einer abmessungsbezogenen, orientierungsbezogenen und räumlichen Anordnung der Befestigung ermöglicht. Die Band-Polster-Verbindung 29 sieht bevorzugt eine Lastaufteilungs- und Lasttragekapazität vor und kann durch eine Auswahl eines Nähmusters, einer Nähbreite und -Länge gesteuert sein. Geeignete Nähmuster umfassen Geradstich bzw. -naht, Zickzackstich, Mehrfach-Zickzackstich, Satin- bzw. Flachstich, Wabenstich, Leiterstich, Doppelzackenstich und Kreuzstich bzw. Kreuz- und Querstich.
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Beispielsweise ist eine Ausführungsform einer Band-Polster-Verbindung 29 ein geradliniges Nähen bzw. Heften des Bandes 24 an das Polster, das an der Hauptachse 27 des Polsters 22 zentriert ist und sich in einer Länge erstreckt, die etwa zwei Dritteln einer Sehnenlänge der Hauptachse 27 entspricht und rechtwinklig zu und zentriert um die Nebenachse 28 des Polsters 22 ist. Die Band-Polster-Verbindung 29 behält bevorzugt eine Rotationsfreiheit bei, während eine hohe Steifigkeit in der Richtung der Belastung beibehalten wird. Die Band-Polster-Verbindung 29 hält bevorzugt eine gleiche Lastaufteilung entlang ihrer gesamten Länge bei. Unter einer Distanz ausreichend weit von der Band-Polster-Verbindung 29 beabstandet ist das Band 24 in das Gerüst 26 integriert, das ein lasttragendes Material ist, das eine hohe Biegefestigkeit und Steifigkeit innerhalb der Ebene besitzt. Die Verbindung zwischen dem Band 24 und dem Gerüst 26 ist bevorzugt kontinuierlich, um eine gleiche Lastaufteilung entlang seiner Länge sicherzustellen. Bei einer Ausführungsform kann ein Polsteraufbau unabhängig oder in Verbindung mit einer Gruppierung von Polstern oder Einheiten wirken, die mit rotationsfreien Fügestellen an einen Trägersubstrat montiert sein können, das beispielsweise in einer oder mehreren Richtungen starr sein kann. Für gewisse Anwendungen, zum Beispiel ein Lagerregal für großes Gewicht, können auch mehrere Punkte zum Befestigen des Bands 24 an dem Polster 22 verwendet werden.
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4 zeigt schematisch eine dreidimensionale isometrische Ansicht eines Werkstückhalters 400, der in der Form einer Spanneinrichtung, einer Werkzeugausstattung oder einem Robotergreiforgan vorliegen kann und der so konfiguriert worden ist, dass er mit einem Werkstück 415 an einer Mehrzahl von Greifstellen konform koppelt. Der Halter 400 weist eine Mehrzahl von Haltevorrichtungen 410 analog der Haltevorrichtung 10 auf, die mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben ist. Bei einer Ausführungsform weist der Halter 400 eine einzelne der Haltevorrichtungen 410 auf. Somit weist jede Haltevorrichtung ein anpassbares Klemmelement 412 auf, das ein oder eine Mehrzahl anpassbarer, freigebbarer oberflächenhaftende Elemente 414 besitzt, die an einer Fläche davon angebracht sind und derart konfiguriert sind, anpassbar mit dem Werkstück bei Steuerung durch ein Steuergerät zu koppeln. Wie gezeigt ist, liegt das Werkstück 415 auf dem Oberteil des Halters 400, und das Werkstück 415 ist daran durch die Haltekraft angebracht, die an die angepasste Fläche der Haltevorrichtungen 410 aufgebracht ist. Die Haltevorrichtungen 410 sind als orthogonal zu einer planaren Fläche des Halters 400 gezeigt, wobei jedoch angemerkt sei, dass die Haltevorrichtungen in einer beliebigen geeigneten Orientierung in Bezug auf den Halter 400 angeordnet sein können. Ferner können, wie durch das Element 421 angegeben ist, einzelne der Haltevorrichtungen 410 zu verschiedenen Positionen an dem Halter 400 bewegbar sein, einschließlich solchen, die für eine Translation in der xy-Ebene an der Fläche des Halters 400, eine Verlängerung in einer z-Richtung oder eine Drehung um eine x-Achse, eine y-Achse und/oder eine z-Achse, d. h. Nick-, Gier- und/oder Roll-Rotationen konfiguriert ist, wobei somit sechs Freiheitsgrade an Bewegung erhalten werden, um Werkstücke 415 mit verschiedenen Geometrien aufzunehmen und anzupassen. Die gewählten Freiheitsgrade können eine beliebige Kombination von x-, y-, z-Translationen und/oder Nick-/Gier-/Roll-Rotationen sein.
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5 zeigt schematisch eine dreidimensionale isometrische Ansicht eines Werkstückhalters 500, der in der Form einer Spanneinrichtung, einer Werkzeugausstattung oder einem Robotergreiforgan vorliegen kann und der so konfiguriert worden ist, dass er mit einem Werkstück 515 an einer Mehrzahl von Greifstellen konform koppelt. Der Halter 500 weist eine Mehrzahl von anpassbaren Haltevorrichtungen 510 analog der Haltevorrichtung 10 auf, die mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben ist. Somit weist jede Haltevorrichtung 510 ein anpassbares Klemmelement 512 auf, das ein oder eine Mehrzahl anpassbarer, freigebbarer oberflächenhaftende Elemente 514 besitzt, die an einer Fläche davon angebracht sind und derart konfiguriert sind, anpassbar mit dem Werkstück 515 bei Steuerung durch ein Steuergerät zu koppeln. Wie gezeigt ist, hängt das Werkstück 515 an dem Halter 500 und haftet an diesem an, wobei das Werkstück 515 durch eine Haltekraft daran angebracht ist, die an die angepasste Fläche der Haltevorrichtungen 510 aufgebracht ist. Die Haltevorrichtungen 510 sind als orthogonal zu einer planaren Fläche des Halters 500 gezeigt, wobei jedoch angemerkt sei, dass die Haltevorrichtungen 510 in einer beliebigen geeigneten Orientierung in Bezug auf den Halter 500 angeordnet sein können.
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Im Betrieb arbeitet eine Ausführungsform des Halters 500, der eine oder eine Mehrzahl anpassbarer Haltevorrichtungen 510 aufweist, die anpassbare Klemmelemente 512 und anpassbare freigebbare oberflächenhaftende Elemente 514 aufweisen, wie folgt. Anfänglich ist jede Haltevorrichtung 510 statisch, d. h. ohne angelegtes Vakuum. Ein Greiforgan treibt die Haltevorrichtung 510 gegen einen Abschnitt des Werkstücks 515 durch eine Kraft mit einer Größe, die ausreichend ist, um die Haltevorrichtung 510 an die Fläche des Werkstücks 515 anzupassen. Eine Druckquelle 560 wird aktiviert, um einen negativen Druck (Vakuum) in dem Klemmelement 512 zu erzeugen, um die Partikel zu klemmen und damit die angepasste Form beizubehalten und eine gewisse Haltekraft für externe Merkmale bereitzustellen. Die anpassbaren, freigebbaren, oberflächenhaftenden Elemente 514 erzeugen eine Haltekraft. Der Halter 500 wird von einem Roboterarm zu einer gewünschten Stelle bewegt, um an dem Werkstück 515 Arbeit zu verrichten. Nachdem die Arbeit beendet ist, wird die Druckquelle 560 deaktiviert, um das Vakuum freizugeben, wodurch eine Entspannung der angepassten Form des Klemmelements 512 ermöglicht wird. Die Entspannung des Klemmelements 512 bewirkt, dass die Ränder der anpassbaren, freigebbaren oberflächenhaftenden Elemente 514 von dem Werkstück 515 abgezogen werden und somit dieses freigeben. Die Konfiguration ermöglicht die Verwendung irgendeiner geeigneten Werkstückgreiforientierung, einschließlich interner, flacher und externer Griffe, bei einer Anpassung an die Werkstückform und Werkstückhohlräume. Die Konfiguration ist leicht für verschiedene Werkstückgeometrien umkonfigurierbar.
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Eine Ausführungsform eines Halters, der hier beschrieben ist und eine oder eine Mehrzahl anpassbarer freigebbarer oberflächenhaftender Haltevorrichtungen aufweist, sieht ein Greiferelement vor, wobei der Greifer ein oder mehrere derartige Elemente aufweisen kann, um ein Greifen eines Werkstücks oder ein Tragen des Werkstücks zu ermöglichen, während eine ausreichende Zugänglichkeit bereitgestellt wird, um ein Schweißen zu ermöglichen. Ein Werkstückhalter, der eine oder eine Mehrzahl anpassbarer, freigebbarer, oberflächenhaftender Elemente aufweist, sieht ein Greiferelement vor, wobei der Greifer ein oder mehrere derartige Elemente aufweisen kann, um ein Greifen eines Werkstücks zu ermöglichen, während eine ausreichende Zugänglichkeit bereitgestellt wird, um ein Schweißen oder eine andere an oder mit dem Werkstück auszuführende Arbeit zu ermöglichen. Eine oder mehrere der Haltevorrichtungen können an eine andere Stelle umpositioniert oder rekonfiguriert werden, um verschiedene Werkstücke mit verschiedenen Geometrien anzupassen. Ein Werkstückhalter, der ein freigebbares, oberflächenhaftendes Element aufweist, das eine Mehrzahl von überlappenden trocken haftenden Vorrichtungen, die daran befestigt sind, aufweist, sieht ein Greiferelement vor, das in der Lage ist, einen externen Griff durch Falten um und in Übereinstimmung mit einem Teil eines Werkstücks und durch Verwendung von Oberflächenhaftkraft zu bewirken. Ein Werkstückhalter, der ein freigebbares oberflächenhaftendes Element aufweist, das eine Mehrzahl von sich überlappenden trocken haftenden Vorrichtungen, die daran befestigt sind, aufweist, sieht ein Greiferelement vor, das in der Lage ist, einen inneren oder flachen Griff an einem Abschnitt eines Werkstücks durch Verwendung von Oberflächenhaftkraft zu bewirken. Der Werkstückhalter, der ein freigebbares, oberflächenhaftendes Element aufweist, sieht ein Greiferelement vor, das in der Lage ist, eine Kombination von externen, internen und/oder flachen Griffen an einem Abschnitt eines Werkstücks durch Verwendung von Oberflächenhaftkraft zu bewirken. Der Werkstückhalter kann in einer beliebigen Materialhandhabungssituation angewendet werden, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Herstell- und Montageprozesse, Materialhandhabung und Förderprozesse, Messung, Testen und dergleichen.
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Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Fig. unterstützen und beschreiben die vorliegenden Lehren, jedoch ist der Schutzumfang der vorliegenden Lehren ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Moden und anderen Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Lehren detailliert beschrieben worden sind, sind verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Lehren, wie in den angefügten Ansprüchen definiert ist, vorhanden.
