-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handhabungseinrichtung in der Automatisierungstechnik.
-
Bei pneumatischen Linearantrieben ist oftmals lediglich ein Schlitten mit einer Schnittsteile zur Montage von Komponenten vorhanden. Diese Linearantriebe weisen einen begrenzten Funktionsumfang auf. Die Realisierung einer Greiffunktion ist mit einem derartigen Linearantrieb beispielsweise nicht möglich.
-
Die Druckschrift
DE 10 2005 019 606 A1 betrifft eine Portalachse mit einem länglichen Führungsträger, an dem zwei parallele Führungsschienen in Führungsrichtung verlaufend, um eine zur Führungsrichtung parallele Verdrehachse relativ zueinander verdreht vorgesehen sind. An den Führungsschienen ist jeweils ein Laufwagen in Führungsrichtung verschieblich geführt ist.
-
Die Druckschrift
US 4,707,013 A betrifft Robotermanipulatoren und fernbetriebene Greifer, die von Roboterarmen positioniert werden können, um unterschiedliche Objekte zu greifen, zu halten und zu bewegen, wie beispielsweise Maschinenwerkzeugteile.
-
Die Druckschrift
EP 1 232 973 A1 betrifft eine Halteeinrichtung zum Feststellen der Position einer Kolbenstange eines Pneumatikzylinders, in dem ein mit der Kolbenstange fest verbundener Kolben längsverschieblich angeordnet ist und der mit einem Fluid einer Druckquelle betrieben wird.
-
Die Druckschrift
DE 20 2011 106 204 U1 betrifft ein Handhabungsmodul, insbesondere Greif-, Linear- oder Drehmodul. Das Greifmodul weist dabei jeweils entlang einer Richtung verfahrbare Stellmittel in Form von Backen auf.
-
Die Druckschrift
DE 692 05 781 T2 betrifft eine Parallelgreifervorrichtung mit synchronisierter Bewegung mit unabhängigen Kraft- und Haltemitteln. Die Greifervorrichtung umfasst einen Hauptkörper oder ein Hauptgehäuse zum Halten der beweglichen Backen oder Anbaublöcke.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flexibel einsetzbare und einfach aufgebaute Handhabungseinrichtung mit neuem Funktionsumfang bereitzustellen, bei der ein Schlitten energiesparend und auf einfache Weise in eine vorgesehene Position bewegt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch Gegenstände nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
-
Gemäß einem ersten Aspekt wird diese Aufgabe durch eine Handhabungseinrichtung gelöst, mit einem ersten Linearantrieb mit einem ersten linear verfahrbaren Schlitten; und einem zweiten Linearantrieb mit einem zweiten linear verfahrbaren Schlitten, der parallel an dem ersten Linearantrieb befestigt ist. Der erste linear verfahrbare Schlitten umfasst einen Anschlagshebel zum Mitnehmen des zweiten Schlittens. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der zweite Schlitten energiesparend in eine vorgesehene Position bewegt werden kann. Durch die Handhabungseinrichtung wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Funktionsumfang gegenüber einfachen Linearantrieben erhöht wird und sich neue Anwendungsgebiete erschließen lassen.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Handhabungseinrichtung weist der erste und/oder der zweite Schlitten eine L-Form auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Schlitten zwei großflächige Montageschnittstellen aufweisen können.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Handhabungseinrichtung bildet eine Seite der L-Form eine erste Montageschnittstelle und eine andere Seite der L-Form bildet eine zweite Montageschnittstelle. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Befestigungsmöglichkeiten für Komponenten und die Flexibilität der Handhabungseinrichtung erhöht werden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Handhabungseinrichtung umfassen der erste und der zweite Linearantrieb zumindest eine Durchgangsöffnung zum mechanischen Koppeln der Linearantriebe. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die Linearantriebe auf schnelle Weise fest miteinander Koppeln lassen.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Handhabungseinrichtung umfassen der erste und der zweite Linearantrieb mehrere Durchgangsöffnungen, die linear in einer Bewegungsrichtung des Schlittens angeordnet sind. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein Linearantrieb versetzt mit einem anderen Linearantrieb gekoppelt werden kann und Linearantriebe unterschiedlicher Länge gekoppelt werden können.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Handhabungseinrichtung ist ein Abstand zwischen den Durchgangsöffnungen gleichbleibend. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass ein Linearantrieb versetzt mit einem anderen Linearantrieb gekoppelt werden kann und Linearantriebe unterschiedlicher Länge gekoppelt werden können.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Handhabungseinrichtung umfasst die Handhabungseinrichtung ein befestigbares Halteelement zur Befestigung der Handhabungseinrichtung an einem Zielobjekt. Das Zielobjekt ist beispielsweise eine Wand oder ein Roboterarm. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die Handhabungseinrichtung zuverlässig befestigen lässt.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Handhabungseinrichtung weisen der erste Linearantrieb und der zweite Linearantrieb die gleiche Länge auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Handhabungseinrichtung als Langhubgreifer mit gleichen Greiflängen verwendet werden kann.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Handhabungseinrichtung weist der erste Linearantrieb eine geringere Länge als der zweite Linearantrieb auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich der zweite Schlitten durch den ersten Schlitten in eine Zwischenposition bringen lässt, ohne dass eine aufwändige Steuerungselektronik verwendet wird.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Handhabungseinrichtung weist der erste und der zweite Linearantrieb eine flache Bauform auf, bei der die Höhe des Linearantriebs zumindest das Doppelte der Breite des Linearantriebs beträgt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine kompakte Handhabungseinrichtung realisiert werden kann.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch einen Roboter mit einer Handhabungseinrichtung nach dem ersten Aspekt gelöst. Durch den Roboter werden beispielsweise die gleichen technischen Vorteile wie durch das Handhabungssystem nach dem ersten Aspekt erreicht.
-
Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Handhaben eines Objekts gelöst, mit den Schritten eines Bewegens eines ersten linear verfahrbaren Schlittens eines ersten Linearantriebs; und eines Bewegens eines zweiten linear verfahrbaren Schlittens eines zweiten Linearantriebs, der parallel an dem ersten Linearantrieb befestigt ist. Der erste Schlitten des ersten Linearantriebs bewegt den zweiten Schlitten in eine Zwischenposition des Linearantriebs. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass auf eine aufwändige Steuerungselektronik zum Anfahren der Zwischenposition verzichtet werden kann. Durch das Verfahren werden beispielsweise die gleichen technischen Vorteile wie durch das Handhabungssystem nach dem ersten Aspekt erreicht.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens greifen der erste Schlitten des ersten Linearantriebs und der zweite Schlitten des zweiten Linearantriebs ein Objekt. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass die Handhabungseinrichtung als Langhubgreifer mit gleichen Greiflängen verwendet werden kann.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
-
Es zeigen:
- 1 mehrere Ansichten einer Handhabungseinrichtung mit zwei Linearantrieben;
- 2 eine perspektivische Ansicht der Handhabungseinrichtung;
- 3 eine Ansicht eines Linearantriebs;
- 4 eine Teilansicht eines Linearantriebs mit einem Halteelement;
- 5 eine Übersicht über Bohrabstände von Linearantrieben;
- 6 eine weitere Übersicht über Bohrabstände von Linearantrieben;
- 7 eine Ansicht der Handhabungseinrichtung an einem Roboter; und
- 8 ein Blockdiagramm eines Verfahrens.
-
1 zeigt mehrere Ansichten einer Handhabungseinrichtung 100 mit zwei flachbauenden Linearantrieben 101-1 und 101-2. Die Handhabungseinrichtung 100 dient beispielsweise in der Automatisierungstechnik zum Bewegen von Objekten und zum Bewältigen des Materialflusses von oder zu einer Wirkstelle.
-
Jeder Linearantrieb 101-1 und 101-2 der Handhabungseinrichtung 100 umfasst einen linear verfahrbaren Schlitten 103-1 und 103-2. Die beiden Schlitten 103-1 und 103-2 sind jeweils unabhängig voneinander verfahrbar. Der erste und der zweite Schlitten 103-1 und 103-2 weisen eine L-Form auf, so dass sich je Schlitten 103-1 und 103-2 zwei Montageschnittstellen ergeben, die in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.
-
Die Anordnung der Linearantriebe 101-1 und 101-2 erfolgt in paralleler Weise. Die Rückseite des Linearantriebs 101-1 liegt an der Rückseite des Linearantriebs 101-2 an. Die beiden Linearantriebe 101-1 und 101-2 sind gegenseitig an deren Rückseite befestigt (Back to Back Montage). In der dargestellten Ausführungsform weist der Linearantrieb 101-1 eine kürzere Länge als der Linearantrieb 101-2 auf.
-
Der Schlitten 103-1 umfasst einen Anschlagshebel 105. Der Anschlagshebel 105 steht in Berührungskontakt mit dem anderen Schlitten 103-2, so dass durch die Bewegung des einen Schlittens 103-1 der andere Schlitten 103-2 in dessen Bewegungsrichtung mitgenommen werden kann.
-
Zunächst befinden sich beide Schlitten 103-1 und 103-2 in deren Anfangslage (1 - Links). Daraufhin wird der erste Schlitten 103-1 in Pfeilrichtung angetrieben, so dass dieser den zweiten Schlitten 103-2 bis zu der Endlage des ersten Schlittens 103-1 durch Kontakt mit dem Anschlagshebel 105 mitnimmt (2 - Mitte).
-
Aus dieser Zwischenposition der Schlitten 103-1 und 103-2 kann der zweite Schlitten 103-2 direkt verfahren werden. Ein vorheriges Zurückfahren ist nicht erforderlich. Der zweite Schlitten 103-2 wird hierbei derart angetrieben, dass sich dieser unabhängig von dem ersten Schlitten 103-1 in Pfeilrichtung weiterbewegt (3 - Rechts).
-
Durch die gezeigte Handhabungseinrichtung 100 wird der Vorteil erreicht, dass kein externes Zwischenstellungsmodul erforderlich ist, das die Zwischenposition der Schlitten aufeinander abstimmt. Ein Anfahren der Zwischenposition ist von beiden Seiten her möglich.
-
Für die Handhabungseinrichtung 100 ist keine separate Sensorik erforderlich, wie diese beispielsweise zum Hochklappen eines Zwischenstellungsmoduls erforderlich sein kann, da die Schlitten 103-1 und 103-2 jeweils stets in die Endlagen der Linearantriebe 101-1 und 101-2 gefahren werden.
-
Durch die Handhabungseinrichtung 100 kann ein einfaches Konstruktionsprinzip realisiert werden und beispielsweise eine einfache pneumatische Ansteuerung der Linearantriebe 101-1 und 101-2 verwendet werden. Es entsteht ein geringer Verschleiß, da keine bewegten Hebel oder Federmechanismen enthalten sind.
-
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Handhabungseinrichtung 100. Die Linearantriebe 101-1 und 101-2 umfassen eine Anzahl an Durchgangsöffnungen 109, die zum Verbinden der beiden Linearantriebe 101-1 und 101-2 dienen. Die Durchgangsöffnungen 109 sind quer zur Bewegungsrichtung der Schlitten 103-1 und 103-2 in den Linearantrieben 101-1 und 101-2 angeordnet.
-
Zum Befestigen der Linearantriebe 101-1 und 101-2 können beispielsweise Schrauben verwendet werden, die durch die Durchgangsöffnungen 109 hindurchdurchgeführt werden. Durch die Durchgangsöffnungen 109 entstehen integrierte Befestigungspunkte an den Linearantrieben 101-1 und 101-2. Die gezeigte Handhabungseinrichtung 100 kann beispielsweise mit einer Greiffunktion zum Bestücken einer Platine 113 ausgestattet sein.
-
3 zeigt eine Ansicht eines einzelnen Linearantriebs 101 zum Aufbau der Handhabungseinrichtung 100. Bei dem Linearantrieb 101 handelt es sich beispielsweise um einen flachbauenden, pneumatischen kolbenstangenlosen Antrieb, der mit und ohne Kugelumlaufführung ausgebildet sein kann. Die Höhe des Linearantriebs 101 beträgt dabei zumindest das Doppelte der Breite des Linearantriebs 101. Die einzelnen Linearantriebe 101-1 und 101-2 sind daher flacher als herkömmliche Linearantriebe vergleichbarer Baugröße. Werden zwei flachbauende Linearantriebe 101 aneinander befestigt, ergibt sich eine kompakte Handhabungseinrichtung 100.
-
Der Schlitten 103 weist ein L-Form mit zwei Montageschnittstellen 107-1 und 107-2 auf. Die Montageschnittstellen 107-1 und 107-2 umfassen jeweils eine Anzahl von Befestigungsbohrungen 125 zur Montage von Komponenten.
-
In der Handhabungseinrichtung 100 wird vorrangig die Montageschnittstelle 107-2 verwendet. Die Montageschnittstelle 107-2 ist beispielsweise für pneumatische Kompaktzylinder ausgelegt und dient zur Montage von Greifbacken.
-
Die Montageschnittstelle 107-1 bildet eine Standard-Schnittstelle. Die Montageschnittstelle 107-1 ist beispielsweise für pneumatische Schlitten und elektrische Schlitten ausgelegt.
-
Durch die flache Bauform, die spezielle Geometrie des Schlittens 109 und die im Profil des Linearantriebs 101 integrierten Durchgangsöffnungen 109 können zwei Linearantriebe 101-1 und 101-2 rückseitig miteinander verbunden werden. Die Haltelemente 111 in T-Form dienen beispielsweise zur Befestigung der Linearantriebe 101-1 und 101-2 an einer Wand.
-
4 zeigt eine Teilansicht des Linearantriebs 101 mit einem Halteelement 111. Das Haltelement 111 ist beispielsweise durch ein T-Profil gebildet. Durch den Einsatz von Halteelementen 111, können die gekoppelten Linearantriebe 101-1 und 101-2 vielseitig montiert und befestigt werden. Die Durchgangsöffnung 109 weist ein Profil zum Absenken einer Befestigungsschraube auf, so dass diese nicht aus der Profilschiene 121 des Linearantriebs 101 seitlich hervorsteht.
-
Im Allgemeinen ermöglichen spezifische Halteelemente 111 ein Befestigen der Handhabungseinrichtung 100 an unterschiedlichen Zielobjekten, wie Anlagen, Maschinen oder an Robotern. Das Halteelement 111 kann durch ein Winkelstück mit einem T-Profil, einem Doppel-T-Profil oder einem L-Profil gebildet sein. Das Halteelement 111 kann zusätzlich mit den Durchgangsöffnungen 109 verschraubt werden, um das Halteelement 111 mit der Handhabungseinrichtung 100 zu koppeln. Die Befestigung an dem Zielobjekt kann ebenfalls mittels Schrauben erfolgen. Im Allgemeinen können die Halteelemente 111 auch durch andere Vorrichtungen gebildet sein, die geeignet sind, die Handhabungseinrichtung 100 an einem Zielobjekt zu befestigen.
-
5 zeigt eine Übersicht über Bohrabstände der Durchgangsöffnungen 109 von Linearantrieben 101 unterschiedlicher Länge. Die Gesamtlänge der Linearantriebe 101-1 und 101-2 ist entlang der Abszisse aufgetragen. Der Hub der Schlitten 103-1 und 103-2 ist entlang der Ordinate aufgetragen.
-
In den Profilschienen 121 ist in Bewegungsrichtung des Schlittens 103 in zwei Reihen eine Anzahl von Durchgangsöffnungen 109 linear angeordnet. Die Durchgangsöffnungen 109 in einer Reihe weisen untereinander über die Länge der Linearantriebe hinweg jeweils die gleichen Abstände auf, wie beispielsweise 15 cm. Daneben umfassen die Linearantriebe 101 weitere Durchgangsöffnungen 123 zur gegenseitigen Befestigung. Die gestaffelten Durchgangsöffnungen 109 ermöglichen eine direkte Verschraubung beider Linearantriebe 101-1 und 101-2. Durch die äquidistanten Abstände wird eine Verschraubung von Linearantrieben 101 unterschiedlicher Länge oder eine versetzte Verschraubung der Linearantriebe ermöglicht.
-
6 zeigt eine weitere Übersicht über Bohrabstände der Linearantriebe 101. Die Gesamtlänge der Linearantriebe 101-1 und 101-2 ist entlang der Abszisse aufgetragen. Der Hub der Schlitten 103-1 und 103-2 ist entlang der Ordinate aufgetragen. In dieser Darstellung sind die in 5 gezeigten Längen in deren Mitte ausgerichtet.
-
7 zeigt eine Ansicht der Handhabungseinrichtung 100 an einem Roboter 200. Der Roboterarm 201 kann die Handhabungseinrichtung 100 in dreidimensionaler Richtung bewegen und drehen. In diesem Fall umfasst die Handhabungseinrichtung 100 zwei Linearantriebe 101-1 und 101-2 mit gleichen Hublängen, die an der Unterseite miteinander verbunden sind. Jeder Schlitten 103-1 und 103-2 umfasst eine aufgesetzte Greifbacke 119.
-
Durch die gekoppelten Linearantriebe 101-1 und 101-2 mit den Greifbacken 119 kann die Handhabungseinrichtung 100 beispielsweise als ein Langhubgreifer für Objekte 115, wie beispielsweise Stahlrohre, verwendet werden. Durch die Handhabungseinrichtung 100 lassen sich die Objekte 115 greifen und auf einem Gestell 117 ablegen.
-
8 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens. Das Verfahren dient zum Handhaben eines Objekts 115 und umfasst den Schritt S101 eines Bewegens des ersten linear verfahrbaren Schlittens 103-1 des ersten Linearantriebs 101-1; und den Schritt S101 eines Bewegens des zweiten linear verfahrbaren Schlittens 103-2 des zweiten Linearantriebs 101-2, der parallel zu dem ersten Linearantrieb 101-1 angeordnet ist.
-
Mit der Handhabungseinrichtung 100, die die beiden gekoppelten Linearantriebe 101-1 und 101-2 umfasst, und dem entsprechenden Verfahren lassen sich neue Anwendungsgebiete erschließen. Die Handhabungseinrichtung 100 kann beispielsweise eine Funktion als Langhub-Greifer ausführen, wenn der Schlitten 103-1 des ersten Linearantriebs 101-1 in entgegengesetzter Richtung wie der Schlitten 103-2 des zweiten Antriebs 101-2 betrieben wird.
-
Die Handhabungseinrichtung 100 kann aber auch als Transfersystem mit zwei separat und unabhängig verfahrbaren Schlitten 103-1 und 103-2 verwendet werden. Zudem kann die Handhabungseinrichtung 100 als energieeffizienter pneumatischer Antrieb verwendet werden, bei dem durch eine Kopplung der Schlitten 103-1 und 103-2 für einen Arbeitshub die Antriebskraft beider Linearantriebe 101-1 und 101-2 und bei einem Rückhub die Kraft eines einzelnen Linearantriebs 101-1 oder 101-2 genutzt werden kann.
