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Die Erfindung betrifft ein Greifersystem für Greifgut, welches mit dem Greifersystem von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort transportierbar ist, umfassend wenigstens einen bewegbar geführten Träger, der direkt oder indirekt mit einem mit Granulat gefüllten Behältnis verbunden ist, das zumindest eine flexible Außenwand und ein Haltewerkzeug für das Greifgut aufweist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Transportieren von Greifgut mit diesem Greifersystem.
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Greifersysteme sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Als bewegbar geführter Träger kommen Linearbewegungseinheiten bis hin zu mehrachsigen Robotern in Frage, um ein Greifgut von einem Ort zum anderen zu bewegen. Vielfach findet man diese Greifersysteme beispielsweise in der Automobilindustrie, wo unterschiedlich geformte Bauteile gegriffen, gehalten und transportiert werden. Die Haltewerkzeuge arbeiten dabei wie auch im Rahmen dieser Erfindung mechanisch (beispielsweise als Zange oder Mehrfingergreifer), pneumatisch (beispielsweise mit einer Saugglocke), magnetisch (beispielsweise mit einem schaltbaren Elektromagnet) oder adhäsiv (beispielsweise beim Transport von Folien an glatten Transportflächen haftend).
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Als speziellem Stand der Technik geht die Erfindung aus von einer neuen Entwicklung der Technischen Universität Braunschweig, wo die sogenannte „Formhand“ entwickelt wurde. Dazu finden sich im Internet unter „www.formhand.de“ zahlreiche Erläuterungen. Deutlich wird auf diese Vorrichtung auch in den „Technologie-Informationen, Wissen und Informationen aus niedersächsischen Hochschulen“, Ausgabe 4/2016, eingegangen. Die „Formhand“ basiert auf dem Prinzip eines Niederdruckflächensaugers in Verbindung mit einem Granulat gefüllten Formkissen, dessen Festigkeit und Form der jeweiligen Aufgabe bzw. dem Greifobjekt angepasst wird.
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Die Anpassbarkeit der Kontur des Halteelements an das Werkstück erweist sich dabei als sehr vorteilhaft. Bei unterschiedlich großen Greifgütern wird jedoch teilweise ein hoher Energieverbrauch durch Fehllufteinsaugung erzeugt. Die Form des Kissens kann sich in der Regel auch nicht komplexeren dreidimensionalen Konturen anpassen, es sei denn, es ist eine spezielle Ausgestaltung des Kissens erfolgt.
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Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Greifersystem zu schaffen, das eine verbesserte Adaption an das Greifgut besitzt.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich des Greifersystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass die flexible Außenwand wenigstens eine Aufnahme für ein Haltewerkzeug aufweist.
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Es gibt also einen von seiner Haltefläche begrenztes Werkzeug, so dass sich pneumatische oder mechanische Elemente auf eine kleinere wesentliche Angriffsfläche am Greifgut beschränken, als dies beispielsweise bei der „Formhand“ der Fall ist. Dennoch erlaubt die Vorrichtung, dass das Werkzeug, unterstützt durch die Einwirkung des formbildenden Granulats mit Hilfe der flexiblen Außenwand frei einstellbar ist.
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Es ist bevorzugt, dass die flexible Außenwand wenigstens drei Aufnahmen für jeweils ein Haltewerkzeug aufweist.
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Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass bereits drei begrenzte Greif-/Halteflächen ausreichen, um ein Greifgut in einer stabilen Lage zu halten, während es bewegt wird.
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Es ist vorteilhaft, wenn das Haltewerkzeug in die Aufnahme einführbar, beispielsweise einsteckbar, ist.
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Das Haltewerkzeug erfährt dadurch eine sichere und stabile Aufnahme. Ein Wechsel der Werkzeuge ist aber leicht möglich.
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Es ist vorteilhaft, wenn sich die Aufnahme rohrförmig in das Granulat erstreckt oder alternativ das Haltewerkzeug beim Einstecken in die Aufnahme in das Granulat eintauchbar ist.
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Bei beiden Ausführungen ragt das Werkzeug selbst oder die Aufnahme in das Granulat und erfährt dadurch von außen eine Stabilisierung in der eingestellten Lage.
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Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Aufnahme mit dem Haltewerkzeug (insbesondere manuell) schwenkbar ist.
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Dadurch kann jedes Haltewerkzeug individuell eingerichtet und der äußeren Kontur des Greifguts angepasst werden. Innerhalb des Granulats ist es also mit Verdrängung bzw. Ausweichen von Granulatkörnern schwenkbar.
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Es ist bevorzugt, wenn die Aufnahme mit dem Haltewerkzeug in jeder Schwenkposition innerhalb des Granulats stabilisierbar ist.
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Insbesondere bei schwereren Greifgütern kommt eine Stabilisierbarkeit der Aufnahme mit dem Haltewerkzeug dem System zu Gute, selbst wenn drei oder mehr Haltewerkzeuge eingesetzt werden. Die auf die Granulatkörner wirkende Schwerkraft bewirkt zwar eine Grundstabilisierung, beispielsweise, dass das Haltewerkzeug ohne Last die einmal eingestellte Lage beibehält, selbst wenn sich das Greifersystem bewegt. Diese Stabilisierung ist aber vielfach nicht ausreichend, um nacheinander mehrere Greifgüter gleicher Form aufzunehmen und abzulegen.
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Dann ist es besonders vorteilhaft, wenn das Behältnis einen Sauganschluss aufweist.
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Damit wird ein sehr einfaches Mittel zur Stabilisierung der Haltewerkzeuge geschaffen. Bei dem Absaugen der Luft bis zu einem gewissen Grad aus dem Behältnis wird die flexible Außenwand gegen das Granulat angesaugt. Bestehende Hohlräume werden dabei stark verkleinert. Das Granulat hat nun weniger Platz, um beim Schwenken der Haltewerkzeuge auszuweichen. Vielfach wird das Granulat in dem Behältnis so fest gepresst, dass auch ein Schwenken der Haltewerkzeuge erst wieder möglich ist, wenn ein Ventil geöffnet wird, das wieder Luft in das Behältnis einströmen lässt. Die flexible Außenwand sollte zu diesem Zweck luftundurchlässig sein. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn die flexible Außenwand unter den angeschlossenen Unterdrücken elastisch dehnbar ist.
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Vorzugsweise ist das Haltewerkzeug mit einer Saugglocke und in der Aufnahme mit einem von der Saugglocke ausgehenden Kanal in das Granulat versehen.
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Dadurch dass das Granulat zwischen den einzelnen Granulatkörnern Hohlräume aufweist, lässt sich nicht nur die Luft aus dem Behältnis gut absaugen, um dadurch die flexible Außenwand durch Unterdruck gegen das Granulat ansaugen zu können und dieses folglich in der Gesamtform zu verfestigen. Es ist außerdem genug Freiraum im Granulat vorhanden, um ein Haltewerkzeug mit einer Saugglocke zu verwenden und den Unterdruck darin über einen Kanal oder eine Leitung im Haltewerkzeug zu erzeugen, welche in das Granulat hineinreicht.
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Hinsichtlich des Verfahrens zum Transportieren von Greifgut mit dem erfindungsgemäßen Greifersystem gemäß Anspruch 10 sind folgende Schritte vorgesehen:
- 1. Manuelles Ausrichten des Haltewerkzeugs in dem Granulat
- 2. Kontaktieren des Haltewerkzeugs mit einem Greifgut
- 3. Aufnahme des Greifguts mit dem Haltewerkzeug und
- 4. Transportieren des Greifguts von dem ersten Ort zu dem zweiten Ort.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn zwischen Schritt 1 und 2 oder Schritt 2 und 3 in einem zusätzlichen Schritt das Behältnis über einen Sauganschluss mit einem inneren Unterdruck versehen wird, so dass das Granulat über die flexible Außenwand verdichtet wird.
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Bevorzugt nimmt das Haltewerkzeug das Greifgut über eine Saugwirkung auf.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen in chronologischer Ablaufreihenfolge
- 1 eine schematische Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Greifersystems im unbenutzten Zustand,
- 2 eine schematische Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Greifersystems mit manuell ausgerichteten Haltewerkzeugen
- 3 eine schematische Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Greifersystems im Augenblick des Angriffs am Greifgut
- 4 eine schematische Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Greifersystems mit entlüftetem Behältnis
- 5 eine schematische Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Greifersystems mit stabilisierten Haltewerkzeugen für mehrere Greifgüter.
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In 1 erkennt man das Greifersystem, das aus Gründen der Übersichtlichkeit ohne den bewegbaren Träger 2 dargestellt ist, vor seinem Einsatz, ein Greifgut zu transportieren. Das Greifersystem umfasst hier zusätzlich wenigstens ein Behältnis 4, an dem nur eine Anbindung 3 beispielsweise ein Gelenk, angedeutet ist, mit dem dieses Behältnis 4 an den bewegbaren Träger 2 angebunden werden kann. Wie die Anbindung an den bewegbaren Träger 2, der beispielsweise als Feeder oder Roboterarm ausgebildet sein kann, ist für die Erfindung nicht wesentlich.
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Das Behältnis 4 besitzt zum Teil eine starre Behältniswand 5 und wenigstens eine flexible Außenwand 6, die beispielsweise als Gummi- oder Kunststoffhaut ausgeführt sein kann, oder aus einem beschichteten Gewebe bestehen kann. Die Beschichtung ist in der Regel notwendig, weil die flexible Außenwand 6 in der Regel luftundurchlässig sein muss. Das Behältnis 4 ist zumindest teilweise mit einem Granulat 7, beispielsweise Sand oder Kunststoff- oder Metallkörnern, gefüllt. In dem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel in 1 ist oberhalb des Granulats 7, zur starren Behältniswand 5 hin, ein luftgefüllter Hohlraum 8 vorgesehen. Im Bereich dieses Hohlraums ist ein Sauganschluss 13 installiert, dessen Ventil 14 geöffnet ist. Die angeschlossenen Saugleitungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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In der flexiblen Außenwand sind Aufnahmen 11 für Haltewerkzeuge 9 vorgesehen. Beispielhaft sind in diesem Ausführungsbeispiel drei Aufnahmen 11 angedeutet. Es ist dafür gesorgt, dass entweder die Aufnahme 11 ein Rohr 12 oder das Haltewerkzeug 9 einen Stiel 10 aufweist, welche in das Granulat hineinreichen. Beide Merkmale können auch zusammen eingesetzt werden.
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Als Haltewerkzeuge kommen im Rahmen der Erfindung unterschiedlich wirkende in Frage. Die Werkzeuge können beispielsweise bei eisenhaltigen Greifgütern 15 mit (Elektro-)Magnetköpfen versehen sein. Es ist auch möglich, Haltewerkzeug zu verwenden, die eine adhäsive Fläche aufweisen, um das Greifgut 15 aufzunehmen. In diesem Ausführungsbeispiel wurde die favorisierte Ausgestaltung gewählt, Haltewerkzeuge 9 mit Saugglocken 16 einzusetzen, die unter Einsatz eines Unterdrucks die Greifgüter 15 aufnehmen können.
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Die folgenden 2 bis 5 zeigen die Schritte, die mit dem erfindungsgemäßen Greifsystem 1 vorgenommen werden, um insbesondere mehrere Greifgüter 15 mit gleicher Außenkontur nacheinander transportieren zu können.
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Während 1 den Ausgangszustand des Greifsystems 1 zeigt, wurden in 2 die Haltewerkzeuge 9 in ihrer Aufnahme bereits derart manuell ausgerichtet, dass sie geeignet sind, ein Greifgut 15 aufzunehmen. Dabei wird der Stiel 10 des Haltewerkzeugs 9 oder dessen rohrförmige Aufnahme 11 innerhalb des Granulats 7 in die gewünschte Position geschwenkt. Die Körner des Granulats üben dabei aufgrund ihrer Schwerkraft eine stabilisierende Kraft auf die Position des Haltewerkzeugs 9 aus.
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3 zeigt den Zustand, in dem die Haltewerkzeuge bereits mit einem Greifgut 15 gekoppelt sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind dabei Saugglocken 16 auf das Greifgut 15 aufgesetzt.
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In 4 ist dargestellt, wie das Behältnis 4 über den Sauganschluss 13 mit einem Unterdruck versehen wird und schließlich das Ventil 14 geschlossen wird. Das Ergebnis ist, dass der Hohlraum 8 nicht mehr vorhanden ist, weil die flexible Außenwand aufgrund des Unterdrucks im Behältnis 4 gegen das Granulat 7 angezogen. Dabei wird das Granulat verdichtet und füllt den verkleinerten Raum des Behältnisses 4 vollständig aus. Durch die Verdichtung ist die Verschwenkbarkeit der der Haltewerkzeuge nahezu völlig verhindert, so dass die Haltewerkzeuge auch für Folge-Greifgüter immer die gleiche Ausrichtung behalten.
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Da das Haltewerkzeug 9 mit der Saugglocke 16 über einen Kanal 17 ebenfalls mit dem in dem Behältnis 4 erzeugten Unterdruck verbunden ist, erreicht man durch die Luftabsaugung zwei interessante Effekte gleichzeitig. Zum einen verfestigt und stabilisiert man die Position der Haltewerkzeuge, zum zweiten kann das Greifgut 15 direkt über den Unterdruck gehalten werden.
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In 5 ist dies angedeutet. Der Unterdruck in dem Behältnis wird beibehalten, wenn ein Stapel Greifgüter 15 mit gleicher oder ähnlicher Außenkontur nacheinander wegtransportiert werden. Lediglich der Unterdruck in der Saugglocke 16 des Haltewerkzeugs 9 wird kurzzeitig gemindert, um das Greifgut 15 an dem Ort, zu dem es transportiert wurde, ablegen zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Greifersystem
- 2
- Bewegbarer Träger
- 3
- Anbindung
- 4
- Behältnis
- 5
- Starre Behältniswand
- 6
- Flexible Außenwand
- 7
- Granulat
- 8
- Hohlraum
- 9
- Haltewerkzeug
- 10
- Stiel
- 11
- Aufnahme
- 12
- Rohr
- 13
- Sauganschluss
- 14
- Ventil
- 15
- Greifgut
- 16
- Saugglocke
- 17
- Kanal
