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Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung mit einem Grundkörper und mit mindestens zwei an dem Grundkörper angeordneten Fingern, wobei jeder Finger mindestens zwei Fingerglieder aufweist, welche mittels einer Gelenkverbindung miteinander verbunden sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Kommissionieranlage.
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Eine derartige Greifvorrichtung ist beispielsweise aus der
US 2014/0197652 A1 bekannt. An einem Grundkörper sind drei Finger derart angeordnet, dass sie eine Dreiecksform ausbilden, wobei jeder Finger drei Fingerglieder aufweist, welche über jeweils eine Gelenkverbindung miteinander verbunden sind. Ein an einem freien Ende des Fingers angeordnetes Fingerglied weist jeweils ein Saugelement auf, wobei über das Saugelement ein Greifen eines Bauteiles bzw. Werkstückes mittels der Greifvorrichtung erfolgen kann.
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Weiter ist aus der
US 4 980 626 B eine Greifvorrichtung bekannt, welche einen Grundkörper mit vier daran angeordneten Fingern aufweist, wobei einer der Finger eine Art Daumen ausbildet, so dass die Greifvorrichtung ähnlich einer menschlichen Hand ausgebildet ist. Auch hier weisen die einzelnen Finger mehrere aneinander gereihte Fingerglieder auf, welche über eine Gelenkverbindung miteinander verbunden sind, so dass die einzelnen Fingerglieder eines Fingers zueinander beweglich sind. Das Greifen erfolgt hier ausschließlich über einen Formschluss, indem die Finger ein zu greifendes Bauteil bzw. Werkstück umklammern, um dieses greifen und anheben zu können.
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Derartige Greifvorrichtungen sind jedoch nicht zum Einsatz bei der Kommissionierung von Kleinteilen für die Fahrzeugmontage geeignet. Die Kommissionierung von Kleinteilen für die Fahrzeugmontage über sogenannte Warenkörbe erfolgt derzeit mit einem hohen Personaleinsatz. Da die Warenkörbe mit unterschiedlichsten Bauteilen bzw. Werkstücken bestückt werden, ist die Materialbereitstellungszone entsprechend komplex. Durch Werkerführungs-Systeme wie zum Beispiel dem sog. „Pick-to-Light”-System wird versucht, das Personal durch die Kommissionierzone zu führen. Es ist jedoch meist erforderlich, dass anschließend eine weitere Person die Inhalte der Warenkörbe auf ihre Richtigkeit überprüfen muss. Bei der Kommissionierung von Kleinteilen für die Fahrzeugmontage ist es wichtig, dass eine Greifvorrichtung auch dazu ausgebildet ist, möglichst unterschiedliche und insbesondere kleine Bauteile bzw. Werkstücke greifen bzw. anheben zu können.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Greifvorrichtung sowie eine Kommissionieranlage zur Verfügung zu stellen, welche ein Greifen von Bauteilen bzw. Werkstücken unterschiedlichster Art ermöglicht und insbesondere zum Einsatz bei einer Kommissionierung von Kleinteilen in einer Fahrzeugmontage geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Greifvorrichtung gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass jeder Finger mindestens ein Saugelement und mindestens ein Magnetelement aufweist.
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Die erfindungsgemäße Greifvorrichtung ermöglicht durch die Ausbildung der Finger mit mehreren beweglich angeordneten Fingergliedern und an den Fingern angeordneten Saugelementen und Magnetelementen, dass eine Werkstück- bzw. Bauteilaufnahme sowohl mittels eines Formschlusses als auch durch eine Ansaugung und durch Magnetismus erfolgen kann. Durch die Ausbildung der Finger mit mindestens zwei, vorzugsweise mehr als zwei Fingergliedern, welche in einer Linie aneinander gereiht angeordnet und zueinander beweglich sind, kann ein Greifen mittels eines Formschlusses der Werkstücke erfolgen, indem die Fingerglieder der Finger derart bewegt werden, dass die Finger und damit die Fingerglieder der Finger Bauteile bzw. Werkstücke umgreifen bzw. umklammern können. Dadurch, dass zudem an jedem Finger mindestens ein Saugelement angeordnet ist, welches beispielsweise in Form eines Saugnapfes ausgebildet sein kann, kann zudem eine Ansaugung der zu greifenden Werkstücke bzw. Bauteile mittels Vakuum erfolgen, insbesondere wenn die Bauteile bzw. Werkstücke von den Fingern nicht umgriffen werden können. Da jeder Finger weiter auch noch mindestens ein Magnetelement aufweist, können die zu greifenden Werkstücke bzw. Bauteile auch durch Magnetismus gegriffen werden. Damit ist es möglich, dass eine einzige Greifvorrichtung zum Greifen unterschiedlichster Werkstücke bzw. Bauteile, insbesondere in Bezug auf ihre Größe, Materialien und Formgebung, geeignet ist. Es ist somit nicht mehr erforderlich, dass für verschiedenste Bauteile bzw. Werkstücke unterschiedliche Arten von Greifvorrichtungen vorzusehen sind bzw. dass ein Greifen von Bauteilen bzw. Werkstücken, insbesondere von sehr kleinen Bauteilen bzw. Werkstücken mit einer geringen Masse, von beispielsweise weniger als einem Kilogramm, lediglich manuell aus den Warenkörben erfolgen kann. Mittels der Greifvorrichtung ist es nunmehr möglich, dass derartige Kleinstbauteile aus Kunststoff oder auch aus einem Metall mit einer geringen Masse, die somit auch eine geringe Angriffsfläche für eine Greifvorrichtung aufweisen, automatisiert aus einem Warenkorb entnommen werden können und zu der gewünschten Position transportiert werden können. Die Greifvorrichtung zeichnet sich somit durch eine hohe Funktionalität aus. Durch die Anordnung von mindestens einem Magnetelement pro Finger ist es möglich, Bauteile mit einer metallischen Oberfläche besonders sicher greifen zu können. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass jeder Finger mehr als ein Saugelement und mehr als ein Magnetelement aufweist, wobei die Saugelemente und die Magnetelemente vorzugsweise über die gesamte Länge eines Fingers verteilt angeordnet sind.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass jedes Fingerglied mindestens ein Saugelement oder mindestens ein Magnetelement aufweist. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass bei den Fingergliedern eines Fingers die aneinander angereihten Fingerglieder abwechselnd ein Saugelement oder ein Magnetelement aufweisen.
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Weiter kann es vorgesehen sein, dass jedes Fingerglied eines Fingers mindestens ein Saugelement und mindestens ein Magnetelement aufweist. Durch die Anordnung sowohl eines Saugelementes als auch eines Magnetelementes pro Fingerglied kann ein besonderes sicheres Greifen von Bauteilen bzw. Werkstücken mittels Vakuum oder Magnetismus erfolgen.
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Die Magnetelemente sind bevorzugt in einen magnetischen Zustand und in einen nicht-magnetischen Zustand überführbar. Damit ist eine Steuerung des Magnetflusses in den Magnetelementen möglich, so dass diese gezielt dann, wenn sie benötigt werden, aktiviert oder aber auch, wenn sie nicht benötigt werden, deaktiviert werden können. Die Aktivierung bzw. Deaktivierung der Magnetelemente, indem diese von dem nicht-magnetischen Zustand in einen magnetischen Zustand überführt werden und umgekehrt, kann vorzugsweise elektrisch gesteuert werden.
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Um das Einführen der Finger in Warenkörbe zu erleichtern, insbesondere in Ausbuchtungen der Warenkörbe, in welchen die zu greifenden Werkstücke bzw. Bauteile separat positioniert sind, ist es bevorzugt vorgesehen, dass ein an einem freien Ende des Fingers angeordnetes Fingerglied keilförmig ausgebildet ist. Durch die keilförmige Ausbildung des letzten Fingergliedes des Fingers weist dieses eine Schrägfläche auf, wobei die Schrägfläche an dem Fingerglied vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass sich das Fingerglied zum freien Ende des Fingers hin verjüngt bzw. dünner oder schmaler ausgebildet ist. Damit wird an diesem Fingerglied eine Spitze ausgebildet, welche eine relativ geringe Dicke aufweist, so dass diese auch in kleine Spalte greifen kann, um ein Werkstück bzw. Bauteil aus einer derartigen Ausbuchtung eines Warenkorbes sicher greifen und entnehmen zu können.
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Weist die Greifvorrichtung mehr als zwei Finger auf, ist es bevorzugt vorgesehen, dass an dem Grundkörper eine erste Reihe mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Fingern und eine zweite Reihe mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Fingern angeordnet sind, wobei die erste Reihe bevorzugt gegenüberliegend zu der zweiten Reihe angeordnet ist. Durch die Anordnung der Finger in zwei sich gegenüberliegenden Reihen kann ein besonders sicheres Greifen der aus einem Warenkorb aufzunehmenden Werkstücke bzw. Bauteile erfolgen. Die sich gegenüberliegenden Finger der Reihen ermöglichen, dass beim Greifen eines Bauteiles bzw. Werkstückes eine Haltekraft von den Fingern auf das zu greifende Bauteil bzw. Werkstück von zwei Seiten aufgebracht werden kann. Dadurch ist ein Einklemmen des zu greifenden Werkstückes bzw. Bauteiles zwischen den beiden Reihen von Fingern möglich.
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Um eine Reduzierung der Breite der Greifvorrichtung erreichen zu können, und damit ein Eingreifen in schmale bzw. beengte Bereiches eines Warenkorbes zu ermöglichen, ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Finger der ersten Reihe seitlich versetzt zu den Fingern der zweiten Reihe angeordnet sind.
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Zur Positionierung der Fingerglieder eines Fingers und damit des gesamten Fingers ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Gelenkverbindungen eine elektrische oder pneumatische Steuerung aufweisen. Weisen die Gelenkverbindungen jeweils eine elektrische Steuerung auf, so können diese jeweils einen Motor aufweisen, insbesondere einen Mikromotor. Die Finger können mittels der elektrischen oder pneumatischen Steuerung separat angesteuert werden, wobei dadurch auch die Fingerglieder eines jeden Fingers unabhängig von den anderen Fingergliedern angesteuert und bewegt werden können.
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Der Grundkörper weist vorzugsweise einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt, an welchem die Finger angeordnet sind, auf, wobei der zweite Abschnitt relativ zu dem ersten Abschnitt drehbar ausgebildet sein kann. Durch die Ausbildung des Grundkörpers in zwei voneinander getrennten Abschnitten, wobei einer der Abschnitte relativ zu dem anderen Abschnitt verdreht werden kann, ist eine verbesserte Positionierung der Greifvorrichtung an das zu greifende Werkstück bzw. aufzunehmende Bauteil möglich.
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Um die Greifvorrichtung möglichst schmal bauend ausbilden zu können, ist es bevorzugt vorgesehen, dass der zweite Abschnitt plattenförmig ausgebildet ist. Durch die plattenförmige Ausbildung des zweiten Abschnittes sind die Finger sowohl der ersten Reihe als auch der zweiten Reihe vorzugsweise hintereinander an dem zweiten Abschnitt angebunden, so dass die Anbindung der Finger an den zweiten Abschnitt und damit an den Grundkörper in einer Ebene erfolgen kann. Die Finger der ersten Reihe sind vorzugsweise abwechselnd bzw. alternierend mit den Fingern der zweiten Reihe an dem Grundkörper, insbesondere an dem zweiten Abschnitt des Grundkörpers, angeordnet. Die Finger sind vorzugsweise derart an den Grundkörper, insbesondere an den zweiten Abschnitt des Grundkörpers angebunden, dass sie relativ zu dem Grundkörper bewegbar sind. Die Anbindung der Finger kann bevorzugt mittels Gelenkvorrichtungen an den Grundkörper erfolgen. Auch diese Gelenkvorrichtungen können jeweils vorzugsweise eine elektrische oder pneumatische Steuerung aufweisen.
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Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt ferner mittels einer Kommissionieranlage, welche eine wie vorstehend beschrieben, aus- und weitergebildete Greifvorrichtung aufweist. Mittels einer Kommissionieranlage, welche eine derartige Greifvorrichtung aufweist, ist eine automatisierte Kommissionierung von Kleinteilen aus einem Warenkorb möglich. Dies ermöglicht insbesondere einen Einsatz bei einer Fahrzeugmontage. Durch die Möglichkeit der automatisierten Kommissionierung von Kleinteilen aus einem Warenkorb kann erreicht werden, dass kein zusätzliches Personal mehr notwendig ist, welches die Warenkörbe überprüft bzw. die insbesondere sehr kleinen Bauteile bzw. Werkstücke per Hand in die Warenkörbe einlegen bzw. aus diesem entnehmen muss. Die Handhabung bei einer Fahrzeugmontage kann somit wesentlich vereinfacht werden.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
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1 eine perspektivische schematische Darstellung einer Greifvorrichtung gemäß der Erfindung,
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2 eine schematische Darstellung einer wie in 1 gezeigten Greifvorrichtung beim Greifen in einen Warenkorb,
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3 eine weitere schematische Darstellung der in 1 gezeigten Greifvorrichtung beim Greifen in einen Warenkorb,
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4 eine schematische Detaildarstellung von 3, und
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5 eine schematische Darstellung eines Fingers der in 1 gezeigten Greifvorrichtung.
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1 zeigt eine Greifvorrichtung 100, welche einen Grundkörper 10 und mehrere an dem Grundkörper 10 angeordnete Finger 11 aufweist. Jeder Finger 11, wobei bei der in 1 gezeigten Greifvorrichtung 100 fünf Finger 11 an dem Grundkörper 10 angeordnet sind, weist mehrere Fingerglieder 12 auf, welche jeweils einen Teilabschnitt eines Fingers 11 ausbilden.
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Bei der in 1 gezeigten Ausgestaltung einer Greifvorrichtung 100 weist jeder Finger 11 vier aneinander gereiht angeordnete Fingerglieder 12 auf. Die einzelnen Fingerglieder 12 eines Fingers 11 sind über eine Gelenkverbindung 13 miteinander verbunden, so dass die einzelnen Fingerglieder 12 eines Fingers 11 relativ zueinander bewegbar sind. Ferner ist auch das Fingerglied 12 jeden Fingers 11, welches unmittelbar an den Grundkörper 10 angrenzend angeordnet ist, über eine Gelenkverbindung 13 mit dem Grundkörper 10 verbunden, so dass die Finger 11 auch relativ zu dem Grundkörper 10 bewegt werden können.
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An jedem Finger 11 sind mehrere Saugelemente 14 und mehrere Magnetelemente 15 angeordnet. Bei der in 1 gezeigten Ausgestaltung sind an jedem Fingerglieder 12 jeweils ein Saugelement 14 und jeweils ein Magnetelement 15 angeordnet. Wie in 1 zu erkennen ist, sind die Saugelemente 14 und Magnetelemente 15 über die gesamte Länge eines Fingers 12 verteilt angeordnet. Die Saugelemente 14 sind in Form von Saugnäpfen ausgebildet und können mittels Vakuum betrieben werden. Die Magnetelemente 15 können in einen magnetischen Zustand und in einen nicht-magnetischen Zustand überführt werden, wobei die Überführung in diese Zustände mittels einer elektrischen Aktivierung erfolgen kann.
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Die Finger 11 sind in zwei Reihen 16, 20 aufgeteilt angeordnet. An dem Grundkörper 10 ist bei der hier gezeigten Ausgestaltung eine erste Reihe 16 mit zwei nebeneinander angeordneten Fingern 11 und eine zweite Reihe 20 mit drei nebeneinander angeordneten Fingern 11 angeordnet. Die erste Reihe 16 ist dabei gegenüberliegend zu der zweiten Reihe 20 angeordnet, so dass sich die Finger 11 der beiden Reihen 16, 20 gegenüberliegen. Die Finger 11 der beiden Reihen 16, 20 liegen sich dabei nicht unmittelbar gegenüber, sondern sie sind seitlich versetzt zueinander angeordnet. Hierdurch sind die Finger 11 der ersten Reihe 16 und die Finger 11 der zweiten Reihe 20 abwechselnd bzw. alternierend in einer Ebene hintereinander an dem Grundkörper 10 angeordnet bzw. angebunden.
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Die Magnetelemente 15 und Saugelemente 14 sind derart an den Fingern 11 einer Reihe 16, 20 angeordnet, dass die Magnetelemente 15 und Saugelemente 14 der Finger 11 der ersten Reihe 16 zu den Magnetelementen 15 und Saugelementen 14 der Finger 11 der zweiten Reihe 16 gerichtet sind, so dass diese sich seitlich versetzt gegenüberliegen.
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Der Grundkörper 10 ist aufgeteilt in einen ersten Abschnitt 17 und in einen zweiten Abschnitt 18, wobei an dem zweiten Abschnitt 18 die einzelnen Finger 11 angeordnet sind. Der zweite Abschnitt 18 des Grundkörpers 10 ist plattenförmig ausgebildet, so dass die Anbindung der Finger 11 an dem plattenförmig ausgebildeten zweiten Abschnitt 18 des Grundkörpers 10 an einer Stirnseite 21 des zweiten Abschnittes 18 ausgebildet ist, wobei die Anbindung der Finger 11 hier in einer Ebene ausgebildet ist, so dass die Finger 11 hintereinander an der Stirnseite 21 des zweiten Abschnitts 18 angeordnet sind.
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In 2 ist gezeigt wie eine in 1 gezeigte Greifvorrichtung 100 in einen Warenkorb 40 eingreift, um einzelne Werkstücke bzw. Bauteile 30, welche hier in Form von Stangen ausgebildet sind, greifen und anheben oder aber auch absetzen zu können.
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Wie insbesondere in 3 und 4 zu erkennen ist, greifen hierfür die Finger 11 der ersten Reihe 16 und die Finger 11 der zweiten Reihe 20 an sich gegenüberliegenden Seiten des zu greifenden Werkstückes bzw. Bauteiles 30 an. Hierdurch ist es möglich, dass eine Haltekraft bzw. eine Andruckkraft von den Fingern 11 auf zwei sich gegenüberliegende Seiten des zu greifenden Werkstückes bzw. Bauteiles 30 aufgebracht werden kann. Die Finger 11 können dabei in zwischen den Werkstücken bzw. Bauteilen 30 ausgebildete Spalte 31 oder aber in einen zwischen einem Werkstück bzw. Bauteil 30 und einer Wand des Warenkorbes 40 ausgebildeten Spalt 31 eingreifen, um die Werkstücke bzw. Bauteile 30 greifen zu können.
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Um möglichst einfach in einen derartigen Spalt 31 eingreifen zu können, ist das Fingerglied 12, welches an dem freien Ende 19 des Fingers 11 angeordnet ist, keilförmig ausgebildet. Durch die keilförmige Ausbildung des Fingergliedes 11 verjüngt sich das Fingerglied 12 zum freien Ende 19 des Fingers 11 hin, so dass der Finger 11 eine Spitze aufweist, welche wesentlich schmaler bzw. dünner ausgebildet ist als die Kantenbereiche der übrigen Fingerglieder 12 eines Fingers 11.
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Die übrigen Fingerglieder 12, welche nicht unmittelbar am freien Ende 19 des Fingers 11 angeordnet sind, sind bei der hier gezeigten Ausgestaltung im Wesentlichen rechteckförmig bzw. kastenförmig ausgebildet.
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Wie in 2 durch die dargestellten Pfeile verdeutlicht ist, ist der zweite Abschnitt 18 des Grundkörpers 10 relativ zu dem ersten Abschnitt 17 drehbar, so dass bereits durch eine Drehbewegung des zweiten Abschnittes 18 des Grundkörpers 10 eine besonders gute Vorpositionierung der Finger 11 der Greifvorrichtung 100 zum Greifen in einen Warenkorb 40 ermöglicht werden kann.
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5 zeigt nochmal einen Finger 11 einzeln dargestellt. Hierbei sind die Gelenkverbindungen 13 zwischen den einzelnen Fingergliedern 12 zu erkennen, wobei jeweils zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Fingergliedern 12 eine Gelenkverbindung 13 angeordnet ist. Jede Gelenkverbindung 13 weist eine Steuerung in Form eines Micro-Elektromotors auf.
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Ferner ist in 5 zu erkennen, dass an einer den Saugelementen 14 bzw. den Magnetelementen 15 gegenüberliegende Seite des Fingers 11 bzw. der Fingerglieder 12 eine Saugleitung 22, insbesondere eine Vakuum-Saugleitung, angeordnet ist, welche sich über die gesamte Länge des Fingers 11 erstreckt. Die Saugleitung 22 ist mit den Saugelementen 14 verbunden, um diese bei Bedarf mit Vakuum zu versorgen. Die Saugleitung 22 ist flexibel ausgebildet, so dass sich die Saugleitung 22 entsprechend der Bewegung der Fingerglieder 12 bewegen, insbesondere verbiegen, kann.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausgestaltungen. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von den dargestellten Lösungen auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiven Einzelheiten räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritte können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Greifvorrichtung
- 10
- Grundkörper
- 11
- Finger
- 12
- Fingerglied
- 13
- Gelenkverbindung
- 14
- Saugelement
- 15
- Magnetelement
- 16
- Erste Reihe
- 17
- Erster Abschnitt
- 18
- Zweiter Abschnitt
- 19
- Freies Ende
- 20
- Zweite Reihe
- 21
- Stirnseite
- 22
- Saugleitung
- 30
- Bauteil bzw. Werkstück
- 31
- Spalt
- 40
- Warenkorb
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2014/0197652 A1 [0002]
- US 4980626 B [0003]
