DE102017109291B4

DE102017109291B4 - Greifmodul

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Publication number: DE102017109291B4
Application number: DE102017109291.9A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2037-04-29
Also published as: DE102017109291A1

Abstract

Greifmodul (12) mit einem Modulkörper (24), mit einem in dem Modulkörper (24) aufgenommenen Kolben (28), der in einer Ausnehmung (30) linearbeweglich geführt ist und dereinen mit einem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum (32, 34) begrenzt, mit zumindest einer ersten Öffnung (36), durch die das gasförmige Fluid in den Modulkörper (24) für das Beaufschlagen des Arbeitsraums (32, 34) zuführbar ist, mit zumindest einer zweiten Öffnung (38), durch die das gasförmige Fluid aus dem Modulkörper (24) für das Freigeben des Arbeitsraums (32, 34) abführbar ist, mit einem verstellbaren Abtriebsorgan (14), das mit dem Kolben (28) bewegungsgekoppelt ist und das zum Einleiten eines Verstellmoments und/oder einer Verstellkraft in eine verlagerbare Funktionseinheit mit einer in dem Modulkörper (24) in einer Backenführungsausnehmung linearbeweglich geführten ersten Grundbacke (16) und mit wenigstens einer in der Backenführungsausnehmung oder in einer weiteren Backenführungsausnehmung in dem Modulkörper (24) linearbeweglich geführten weiteren Grundbacke (18) dient, gekennzeichnet durch wenigstens ein Ventil für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den Arbeitsraum (32, 34) und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem Arbeitsraum (32, 34), wobei das wenigstens eine Ventil ein Schaltventil (42, 44) ist, das in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum (32, 34) mit der ersten Öffnung (36) verbindet und in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum (32, 34) mit der zweiten Öffnung (38) verbindet, und eine Elektronikbaugruppe (72), die eine Sensoreinrichtung (74) für das fortlaufende Ermitteln der Abtriebsorgan-Stellung S und einen Prozessor (80) mit einer Betriebszustands-Informationsroutine für das Bereitstellen einer aus der von der Sensoreinrichtung (74) fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S bestimmten Betriebszustands-Information BI über das Greifmodul (12) enthält, wobei die Betriebszustand-Informationsroutine eine Sollposition-Bewertungsroutine (129) enthält, die eine von der Sensoreinrichtung (74) fortlaufend ermittelte Abtriebsorgan-Stellung S anhand eines Abtriebsorgan-Stellung-Vergleichskriteriums mit einer vorgegebenen Abtriebsorgan-Stellung Svergleicht, wobei die bereitgestellte Betriebszustandsinformation BI davon abhängig ist, ob das Abtriebsorgan-Stellung-Vergleichskriterium erfüllt wird oder nicht erfüllt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Greifmodul mit einem Modulkörper, mit einem in dem Modulkörper aufgenommenen Kolben, der in einer Ausnehmung linearbeweglich geführt ist und der einen mit einem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum begrenzt, mit zumindest einer ersten Öffnung, durch die das gasförmige Fluid in den Modulkörper für das Beaufschlagen des Arbeitsraums zuführbar ist, mit zumindest einer zweiten Öffnung, durch die das gasförmige Fluid aus dem Modulkörper für das Freigeben des Arbeitsraums abführbar ist, mit einem verstellbaren Abtriebsorgan, das mit dem Kolben bewegungsgekoppelt ist und das zum Einleiten eines Verstellmoments und/oder einer Verstellkraft in eine verlagerbare Funktionseinheit mit einer in dem Modulkörper in einer Backenführungsausnehmung linearbeweglich geführten ersten Grundbacke und mit wenigstens einer in der Backenführungsausnehmung oder in einer weiteren Backenführungsausnehmung in dem Modulkörper linearbeweglich geführten weiteren Grundbacke dient. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Ermitteln des Betriebszustands eines Greifmoduls sowie ein Betriebsverfahren für ein Greifmodul und ein Computerprogramm für derartige Verfahren mit der Zielsetzung der Verbesserung der Prozesssicherheit beim Handhaben von Werkstücken.
Unter einem Greifmodul versteht die Erfindung eine Baugruppe mit Grundbacken für das Anschließen von Greiferfingern in einem Greifer, der z.B. für die Aufnahme von Werkstücken in einer industriellen Fertigungseinrichtung dient. Ein solcher Greifer kann zwei, drei oder auch mehr Greiferfinger haben.
Ein Greifmodul der eingangs gennannten Art ist aus der DE 100 13 022 C2 bekannt. Dort ist ein pneumatischer Parallelgreifer mit einem Greifmodul beschrieben, das einen Modulkörper mit einer Backenführungsausnehmung hat. Das Greifmodul hat eine verlagerbare Funktionseinheit mit zwei verstellbare Grundbacken, die in der Backenführungsausnehmung linearbeweglich geführt sind. Diese Grundbacken sind mit einem Abtriebsorgan in dem Greifmodul bewegungsgekoppelt, das einen in dem Modulkörper mit Druckluft beaufschlagbaren Kolben aufweist.
Die DE 199 47 997 B4 offenbart einen pneumatischen Greifer mit einem Greifmodul, in dem ein einstellbarer Positionsschalter vorgesehen ist. Dieser Positionsschalter stellt ein Schaltsignal bereit, wenn ein mit den Greifergrundbacken gekoppeltes, verlagerbares Abtriebsorgan in dem Greifmodul eine definierte Position einnimmt. Diese Position muss bei dem Greifer in einer aufwändigen manuelle Justage festgelegt werden.
Aus der DE 101 46 196 A1 ist eine Greifvorrichtung mit zwei Grundbacken bekannt, die für das Verwenden in Reinräumen ausgelegt ist und die einen in einer Druckkammer bewegbaren Kolben aufweist, der über ein erstes schaltbares Wegeventil und ein zweites schaltbares Wegeventil mit gasförmigem Fluid beaufschlagt werden kann.
Die DE 203 01 251 U1 beschreibt eine Linearantriebsvorrichtung, die eine Antriebseinheit mit einem linear beweglichen Kolben enthält. Der Kolben, der in der Antriebseinheit in einem Druckzylinder mittels Druckluft bewegt wird, ist mit einem Greifer bewegungsgekoppelt. Die Linearantriebsvorrichtung weist eine Positionserfassungs-Sensorik auf, mittels der die Position des Kolbens erfasst werden kann.
In der EP 1 266 147 B1 ist eine Steuerungseinrichtung für fluidtechnische Systeme beschrieben, die mehrere Sensoren zur Übermittlung von Informationen über den Betriebszustand des Systems an die Steuerungseinrichtung enthält. Diese Steuerungseinrichtung kann sicherheitskritische Zustände erkennen und daraufhin Folgeaktionen ausführen.
Pneumatische Greifer, werden in industriellen Fertigungseinrichtungen verbreitet eingesetzt, z. B. um Werkstücke einem Bearbeitungsprozess in einer Bearbeitungsstation zuzuführen.
Es sind auch Greifer mit servopneumatischen Greifmodulen bekannt, die es ermöglichen, das Abtriebsorgan kontrolliert zu bewegen. Dafür ist es erforderlich, die Stellung eines als Aktuator wirkenden Abtriebsorgans mit einer Positionssensorik zu erfassen und auch die Drücke in den Arbeitsräumen eines Zylinders mit Drucksensoren zu bestimmen. Außerdem sind in solchen Greifmodulen Proportionalventile notwendig, die zwischen einer „offen“-Stellung und einer „geschlossen“-Stellung beliebig viele Zwischenstellungen einnehmen können. Um Arbeitsräume in einem solchen Greifmodul so mit Druck beaufschlagen, dass ein Abtriebsorgan kontrolliert bewegt wird, ist des weiteren eine aufwändige Regelungstechnik erforderlich.
Mittels der Drucksensoren und der Positionssensorik dieser Greifmodule ist es zwar grundsätzlich möglich Informationen über den Betriebszustand des Greifmoduls zu ermitteln, jedoch ist dieser Aufbau technisch sehr aufwendig und somit sehr teuer, da zusätzlich zur Positionssensorik teure Drucksensoren und aufwendige Proportionalventile benötigt werden.
Im Allgemeinen ist die Leistungsfähigkeit solcher Systeme, was die Genauigkeit und Geschwindigkeit betrifft auch nicht zufriedenstellend, da die Regelung von pneumatischen Systemen durch die Kompressibilität von Luft sehr schwierig und fehlerbehaftet ist. Die Erfindung betrifft im Gegensatz dazu ein Greifmodul, in dem ein als Aktuator wirkendes Abtriebsorgan über wenigstens ein einfaches Schaltventile angesteuert werden kann, ohne dass eine aufwändige Drucksensorik und eine komplizierte Regelungstechnik erforderlich ist.
Wenn die an Grundbacken aufgenommenen Greiferfinger in bekannten pneumatischen Greifern mittels Druckluft bewegt werden, um ein Werkstück zu greifen, so blockiert das Werkstück die Bewegung der Greiferfinger, wodurch auf das Werkstück eine Haltekraft ausgeübt wird. Für das Bewegen der Grundbacken mit den Greiferfingern werden in der Regel Ventile für Druckluft geschaltet, die von dem Greifer beabstandet angeordnet sind. Diese Ventile sind über Druckluftleitungen mit einem oder mehreren Arbeitsräumen in einem Greifmodul des Greifers verbunden. Die Ventile werden dann z.B. elektrisch von einer ebenfalls beabstandet angeordneten Anlagensteuerung aus betätigt. Sie haben die Aufgabe, einen Arbeitsraum in dem Greifmodul des Greifers mit Druckluft aus einem Druckluftsystem zu beaufschlagen oder Druckluft aus einem Arbeitsraum freizusetzen. Damit die Anlagensteuerung die Zustände „Werkstück gegriffen“ bzw. „Werkstück freigegeben“ für Prozesssteuerungszwecke ermitteln kann, ist es bekannt, an einem Gehäuse eines Greifmoduls Schaltsensoren anzubringen, die dann beim Erreichen einer festgelegten Position der Grundbacken ein Schaltsignal ausgeben.
Um die Grundbacken mit den daran aufgenommenen Greiferfingern in einem Greifer zu bewegen, muss in herkömmlichen Greifern neben den Arbeitsräumen auch die als Totraum fungierende Druckluftleitung mit Druckluft beaufschlagt bzw. die darin enthaltene Druckluft freigesetzt werden. Hieraus ergeben sich Verzögerungen, die von der Einbausituation eines Greifers in einer Produktionsanlage abhängig sind und die in einem Produktionsprozess insbesondere Taktzeiten für das Bewegen der Grundbacken mit den Greiferfingern limitieren.
Große Toträume führen auch zu einem hohen Druckluftverbrauch. Dies ist insbesondere bei kleinen Greifmodulen von Nachteil, da hier das Verhältnis zwischen dem Wirkvolumen des Aktuators und dem Totvolumen der Zuleitung besonders ungünstig ist.
Die Endlagen herkömmlicher Pneumatikgreifer werden in der Regel mit extern am Greifer angebrachten Schaltsensoren erfasst. Dabei werden z.B. zwei Schaltsensoren so angeordnet, dass der eine bei vollständig geöffnetem Greifer ein Signal abgibt und der zweite in der Greifposition ein Signal abgibt. Diese Schaltsignale dienen dann z.B. einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) zur Steuerung des Greifprozesses. Die Schaltsensoren werden manuell durch Verschieben des Sensors auf den Schaltpunkt justiert, was gerade bei kleinen Abständen aufwändig und fehleranfällig ist.
Falsch justierte Endschalter, Änderungen der Temperatur- und Alterungseinflüsse sowie Leitungsbrüche an Pneumatik und Elektrik sind häufige Ursachen für das Ausfallen und für Fehlfunktionen von pneumatischen Greifern in industriellen Fertigungsstätten, die zu Fertigungsausfällen und damit zu wirtschaftlichem Schaden für den Betreiber führen.
Bei der Umstellung von Produktionsanlagen für das Herstellen von unterschiedlichen Werkstücken, was in einer modernen, variantenreichen Fertigung häufig vorkommt, müssen bei herkömmlichen Greifern die durch die Position von Schaltsensoren definierten Greifpunkte manuell und mit großem Aufwand neu justiert werden. Dies macht eine Handhabung unterschiedlicher Werkstücke mit ein und demselben Greifer grundsätzlich unwirtschaftlich.
Herkömmliche Greifer ermöglichen auch nicht das Erfassen der Greifweite beim Greifen eines Werkstücks, so dass hier z.B. eine zusätzliche Sensorik für eine Gutteil/Schlechtteil-Prüfung notwendig ist.
Da die für das Greifen von Werkstücken in bekannten industriellen Produktionsanlagen eingesetzten Baugruppen wie z.B. Ventile, Steuerungen, Schaltsensoren etc. als einzelne, diskrete Komponenten ausgebildet sind, ist es außerdem aufwändig, den Zustand aller an einem Greifprozess in einer Produktionsanlage beteiligten Funktionsbaugruppen kontinuierlich zu überwachen. Da die für das Ermitteln der Fingerposition von Greifern herkömmlich eingesetzten Schaltsensoren nur an vorgegebenen Positionen diskret schalten, kann damit die Bewegung der Grundbacken nicht kontinuierlich erfasst werden. Dies macht eine detaillierte Diagnose des Bewegungszustands, die eine Zuverlässigkeit von Greifprozessen in einer Produktionsanlage wesentlich verbessern würde, unmöglich.
In herkömmlichen, mit Druckluft betriebenen Greifern werden die Grundbacken regelmäßig mit voller Geschwindigkeit in ihre Endlagen bewegt. Der dadurch entstehende Aufprall führt zu einem Verschleiß in der Mechanik und reduziert die Lebensdauer des Greifers.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Greifmodul für einen Greifer anzugeben, das ein zuverlässiges Überwachen des Betriebszustands des Greifers in einer Produktionsanlage ermöglicht. Aufgabe der Erfindung ist es auch, einen Greifer zu schaffen, der bei einem lediglich geringem Verschleiß mit einer hohen Standzeit betrieben werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, ein Greifmodul zu schaffen, das mit einem geringem Verbrauch insbesondere mit Druckluft betrieben werden kann. Eine Aufgabe der Erfindung ist es darüber hinaus, ein Greifmodul für einen Greifer bereitzustellen, bei dem Verzögerungszeiten während des Greifens von Werkstücken minimiert sind. Eine Aufgabe der Erfindung ist auch, ein Greifmodul für einen Greifer unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten optimiert auszubilden.
Diese Aufgaben werden mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Greifmodulen und den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass durch die Integration eines oder mehrerer Schaltventile in ein Greifmodul die Toträume minimiert werden und so das Greifmodul mit reduzierter Taktzeit und wesentlich verringertem Energieeinsatz betrieben werden kann.
Unter einem Schaltventil versteht die Erfindung ein Ventil, bei dem anders als bei einem Proportionalventil nur diskrete Schaltzustände einstellbar sind. Ein Schaltventil im Sinne der Erfindung kann z. B. ein 3/2-Wege Schaltventil sein, das einen ersten Schaltzustand einnehmen kann, in dem das Schaltventil einen Druckanschluss P mit einem Arbeitsanschluss A verbindet, und einen zweiten Schaltzustand, in dem das Ventil den Druckanschluss P versperrt und den Arbeitsanschluss A mit einem Entlüftungsanschluss R verbindet. Ein Schaltventil im Sinne der Erfindung kann auch ein 5/2-Wege-Schaltventil sein, das einen ersten Schaltzustand einnehmen kann, in dem das Schaltventil einen Druckanschluss P mit einem Arbeitsanschluss A verbindet, einen zweiten Schaltzustand, in dem das Ventil den Druckanschluss P versperrt und den Arbeitsanschluss A mit einem Entlüftungsanschluss R verbindet, und einen dritten Schaltzustand, in dem das Ventil sowohl den Arbeitsanschluss A als auch den Druckanschluss P und den Entlüftungsanschluss R sperrt.
Die Erfindung schlägt ein Greifmodul mit einem Modulkörper vor, der einen in den Modulkörper aufgenommenen Kolben enthält. Das Greifmodul ist ein Aktuatormodul. Der Kolben in dem Modulkörper ist in einer Ausnehmung linearbeweglich geführt und begrenzt einen mit einem gasförmigen Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum. Der Modulkörper hat eine erste Öffnung, durch die das gasförmige Fluid in den Modulkörper für das Beaufschlagen des Arbeitsraums zuführbar ist, und weist eine zweite Öffnung auf, durch die das gasförmige Fluid aus dem Modulkörper für das Freigeben des Arbeitsraums abgeführt werden kann. Das Greifmodul umfasst ein verstellbares Abtriebsorgan, das mit dem Kolben bewegungsgekoppelt ist und das zum Einleiten eines Verstellmoments in eine verlagerbare Funktionseinheit dient. In dem Greifmodul gibt es wenigstens ein Ventil für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den Arbeitsraum und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem Arbeitsraum. Das wenigstens eine Ventil ist dabei ein in dem Modulkörper angeordnetes Schaltventil, das in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der ersten Öffnung verbindet und in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der zweiten Öffnung verbindet.
Das Greifmodul kann eine Elektronikbaugruppe umfassen, die eine Sensoreinrichtung für das fortlaufende Ermitteln der Abtriebsorgan-Stellung enthält. In dem Greifmodul gibt es bevorzugt einen Prozessor mit einer Betriebszustands-Informationsroutine für das Bereitstellen einer aus der von der Sensoreinrichtung fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S bestimmten Betriebszustands-Information BI über das Greifmodul. Diese Betriebszustands-Information BI und die Abtriebsorgan-Stellung S kann z.B. einer zentralen Steuerung in einer Produktionsanlage zur Verfügung gestellt werden. Mögliche Betriebszustände sind beispielsweise „Werkstück freigegeben“, „Werkstück gegriffen“, „Werkstück nicht gegriffen“, „Bewegungsfehler“, „Keine Druckluft angeschlossen“, „Blockierung bei Freigabe“, „Aktuator blockiert“, „Endlage erreicht“, „Ventilfehler“. Wenn das Werkstück gegriffen wurde, kann die Steuerung der Produktionsanlage bei einer sogenannten Inline-Prüfung über die Abtriebsorgan-Stellung S ohne zusätzliche Sensorik zwischen Gutteil und Schlechtteil unterscheiden.
Eine detaillierte Diagnose des Bewegungszustands kann beispielsweise die Erkennung des erfolgreichen Inbewegungsetzens der Grundbacken nach dem Schalten der Ventile sein oder aber die Erkennung einer Blockierung durch das Auftreten einer Geschwindigkeitsänderung der Grundbacken.
Die Betriebszustands-Informationsroutine kann eine Bewegungserkennungsroutine enthalten, die aus der von der Sensoreinrichtung fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S eine Änderungsrate v_ist bestimmt und die Änderungsrate v_ist anhand eines Änderungsraten-Vergleichskriteriums mit einem Änderungsraten-Grenzwert v_G vergleicht, wobei die bereitgestellte Greifmodul-Betriebszustands-Information davon abhängig ist, ob das Änderungsraten-Vergleichskriterium erfüllt wird oder nicht erfüllt wird.
Die Betriebszustand-Informationsroutine kann eine Sollposition-Bewertungsroutine enthalten, die eine von der Sensoreinrichtung fortlaufend ermittelte Abtriebsorgan-Stellung S anhand eines Abtriebsorgan-Stellung-Vergleichskriteriums mit einer vorgegebenen Abtriebsorgan-Stellung S_G vergleicht, wobei die bereitgestellte Betriebszustandsinformation BI davon abhängig ist, ob das Abtriebsorgan-Stellung-Vergleichskriterium erfüllt wird oder nicht erfüllt wird.
Eine Idee der Erfindung ist es insbesondere, ein Greifmodul bereitzustellen, dessen Betriebszustand überwacht werden kann, indem festgestellt wird, wann und wie sich das Abtriebsorgan des Aktuators bewegt. Hierzu kann überwacht werden, ob innerhalb einer gewissen Zeitspanne nach dem Betätigen eines Ventils in dem Greifmodul die Rate der Änderung der Stellung des Abtriebsorgans, d.h. z.B. die Bewegungsgeschwindigkeit des Abtriebsorgans, ein Änderungsraten-Vergleichskriterium erfüllt oder nicht erfüllt. So lässt sich feststellen, ob das Abtriebsorgan verklemmt ist oder die Druckluftzufuhr zu dem Greifmodul unterbrochen ist. Die Erfindung schlägt vor, diese Information als eine Betriebszustands-Information BI bereitzustellen.
Eine Idee der Erfindung ist es auch, dass die Rate der Änderung der Stellung des Abtriebsorgans nach einem ordnungsgemäßen Beginn der Bewegung des Abtriebsorgans fortlaufend überwacht wird, um den Betriebszustand des Greifmoduls in Abhängigkeit von dem Erfüllen oder Nichterfüllen des Änderungsraten-Vergleichskriteriums und in Abhängigkeit der ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S zu bestimmen. Wird z.B. das Änderungsraten-Vergleichskriterium erfüllt, so kann auf ein Blockieren des Greifmoduls geschlossen werden. Indem die Abtriebsorgan-Stellung S gleichzeitig anhand eines Abtriebsorgan-Stellung-Vergleichskriteriums mit einer vorgegebenen Abtriebsorgan-Stellung S_G verglichen wird, kann, wenn das Abtriebsorgan-Stellung-Vergleichskriterium erfüllt wird, als eine Betriebszustands-Information BI eine Information bereitgestellt werden, dass mit dem Greifer ein Werkstück ordnungsgemäß aufgenommen wurde, weil das Greifmodul in einem vorgegebenen Fenster für die Stellung der Greiferbacken des Greifers blockiert wurde, oder es kann die Information bereitgestellt werden, dass kein Werkstück aufgenommen wurde, weil der Greifer innerhalb dieses vorgegebenen Fensters für die Stellung der Greiferbacken des Greifers nicht blockiert wurde.
Gegenüber Systemen, in denen Schaltsensoren eingesetzt werden, bietet diese Maßnahme den Vorteil, dass das Blockieren mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Greifmodul unmittelbar dann erfasst werden kann, wenn das Blockieren auftritt. Zwar kann im Rahmen einer zeitlichen Überwachung auch aus den Signalen von Schaltsensoren abgeleitet werden, ob ein Greifmodul blockiert ist oder nicht. Es muss hierfür jedoch ausgewertet werden, ob der Schaltsensor über einen bestimmten Zeitraum hinweg kein Schaltsignal abgibt. Erst wenn nach einer bestimmten Zeit kein Schaltsignal vorliegt, wird angenommen, dass das Greifmodul blockiert ist. Dieses Verfahren erfordert deshalb viel mehr Zeit als ein der Erfindung entsprechendes Verfahren zum Ermitteln des Betriebszustands eines Greifmoduls. Zu bemerken ist auch, dass mit dem vorgeschlagenen Verfahren auch festgestellt werden kann, an welcher Stelle innerhalb eines interessierenden Positionsfensters ein Abtriebsorgan in einem Greifmodul blockiert. D.h., es kann dann nicht nur festgestellt werden, ob das Abtriebsorgan innerhalb eines vorgegebenen Positionsfensters blockiert ist, sondern auch, an welcher Stelle das Blockieren des Abtriebsorgans eingetreten ist. Zu bemerken ist, dass ein solches Positionsfenster flexibel über eine Steuerung insbesondere auch während des laufenden Betriebes des Greifmoduls parametriert werden kann. Diese Maßnahme ermöglicht z.B., dass mehrere Werkstücke auf ordnungsgemäßes Aufnehmen hin überwacht werden können ohne dass hierfür aufwändig Schaltsensoren mechanisch verstellt werden müssen.
Die Erfindung nützt aus, dass die Dauer der Bewegung der Grundbacken in einem Greifmodul eines Greifers, der mit Druckluft oder einem anderen gasförmigen Fluid betrieben wird, für das Öffnen und Schließen der Greiferfinger über den gesamten Hub hinweg typischerweise 20ms bis 30ms beträgt, so dass die Bewegungsrate der Grundbacken bei einem fortlaufenden Öffnen und Schließen der Greiferfinger in der Größenordnung von 17 bis 25 Hz liegt. Die Erfindung hat erkannt, dass mit einer Sensoreinrichtung für das fortlaufende Ermitteln der Abtriebsorgan-Stellung die Bewegung des Abtriebsorgans in dem Greifmodul in Echtzeit erfasst werden kann, indem die Sensoreinrichtung die Stellung S des Abtriebsorgane mit einer Rate erfasst, die ein Vielfaches der Bewegungsrate beträgt. Dabei ist es eine Idee der Erfindung, die Sensoreinrichtung für das fortlaufende Ermitteln der Abtriebsorgan-Stellung räumlich möglichst nah an einem Prozessor anzuordnen, der die erfasste Abtriebsorgan-Stellung S verarbeitet und die fertigungsbedingte Ungenauigkeit von Sensorik und Mechanik des Greifmoduls kompensiert. Die Erfindung schlägt deshalb vor, dass der Prozessor und die Sensoreinrichtung für das fortlaufende Ermitteln der Abtriebsorgan-Stellung in dem Modulkörper des Greifmoduls angeordnet und dort bevorzugt zu einer gemeinsamen Elektronikbaugruppe integriert sind.
Im Rahmen der Erfindung kann ein Greifmodul einen Prozessor mit einer Abtriebsorgan-Steuerungsroutine für das Bereitstellen von aus der von der Sensoreinrichtung fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S bestimmten Steuersignalen für das Einstellen von Schaltstellungen des wenigstens einen Ventils und mit einer Signalauswertungsroutine für das Bestimmen der Position x_ist und der Geschwindigkeit v des Abtriebsorgans aus der fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S enthalten, wobei die von der Abtriebsorgan-Steuerungsroutine bereitgestellten Steuersignale das wenigstens eine Ventil derart steuern, dass die Bewegung des Abtriebsorgans durch Beaufschlagen des Arbeitsraums mit gasförmigem Medium abgebremst wird, wenn sowohl die Position x_ist und als auch die Geschwindigkeit v des Abtriebsorgans in einem vorgegebenen Wertebereich liegt. Hiermit kann ein erfindungsgemäßes Greifmodul eine elektronisch einstellbare Endlagendämpfung realisieren.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht dabei vor, dass die Signalauswertungsroutine zusätzlich für das Bestimmen der Beschleunigung a_ist des Abtriebsorgans aus der fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S ausgelegt ist, wobei die von der Abtriebsorgan-Steuerungsroutine bereitgestellten Steuersignale das wenigstens eine Ventil derart steuern, dass die Bewegung des Abtriebsorgans durch Beaufschlagen des Arbeitsraums mit gasförmigem Medium abgebremst wird, wenn sowohl die Position x_ist und als auch die Geschwindigkeit v_ist und die Beschleunigung a_ist des Abtriebsorgans in einem vorgegebenen Wertebereich liegt. Ein erfindungsgemäßes Greifmodul kann eine Elektronikbaugruppe mit einer Sensoreinrichtung für das Ermitteln der Abtriebsorgan-Stellung aufweisen. Die Elektronikbaugruppe enthält bevorzugt einen in dem Modulkörper angeordneten Baugruppenträger und die Sensoreinrichtung einen an dem Baugruppenträger aufgenommenen, als Hall-Sensor mit analogem Ausgangssignal ausgebildeten ersten Positionssensor und einen an dem Baugruppenträger aufgenommenen und von dem ersten Positionssensor beabstandet angeordneten, als Hall-Sensor mit analogem Ausgangssignal ausgebildeten weiteren Positionssensor für das Erfassen der Position des Kolbens, wobei an oder in dem Kolben oder an oder in dem Abtriebsorgan oder an oder in dem Koppelelement für das Bewegungskoppeln des Kolbens mit dem Abtriebsorgan ein wenigstens teilweise magnetisches Material angeordnet ist. Zu bemerken ist, dass die Sensoreinrichtung in einem erfindungsgemäßen Greifmodul auch nur einen Positionssensor oder auch eine Vielzahl von Positionssensoren aufweisen kann, die insbesondere als Hall-Sensoren mit analogem Ausgangssignal ausgebildet sein können.
Insbesondere kann die Sensoreinrichtung eine Differenzschaltung enthalten, die ein zu der Differenz eines Sensorsignals des ersten Positionssensors und eines Sensorsignals des weiteren Positionssensors proportionales Positionssignal bereitstellt. Diese Maßnahme ermöglicht ein Ermitteln der absoluten Abtriebsorgan-Stellung des Greifmoduls mit einer sehr hohen Genauigkeit und guter Störfestigkeit.
Der Baugruppenträger kann eine Leiterplatte aufweisen, die den ersten Positionssensor und den weiteren Positionssensor in dem Modulkörper trägt.
Die Leiterplatte kann insbesondere in einer zu der Bewegungsrichtung des Kolbens parallelen oder windschiefen Ebene angeordnet sein. Dabei ist es von Vorteil, wenn der erste Positionssensor und der zweite Positionssensor jeweils für das Erfassen von Magnetfeldern ausgelegt sind, die eine zu der Leiterplatte senkrechte Magnetfeldkomponente haben. Hier ist es von Vorteil, wenn die Ventile senkrecht zur Leiterplatte und in der Ebene der Leiterplatte von den Positionssensoren beabstandet angeordnet sind. Diese Maßnahme ermöglicht nämlich, dass diese dann mit lediglich geringem Aufwand an die Leiterplatte angelötet werden können. Wenn die Ventile nur elektrische Spulen enthalten, deren Spulenachse dann ebenfalls zu der Leiterplatte senkrecht ist, bietet diese Anordnung den Vorteil, dass das durch die Spulen der Ventile erzeugte Magnetfeld so ausgebildet ist, dass es das Erfassen der Position des Kolbens in dem Greifmodul mittels der Positionssensoren nicht stört. Das Magnetfeld der elektrischen Spulen in den Ventilen hat dann nämlich an dem Ort der Positionssensoren keine oder nur verschwindend kleine zu der Leiterplatte senkrecht stehende Feldkomponenten.
Eine Integration von Wegmessung, Ventilen und Steuerelektronik in das Greifmodul bietet den Vorteil, dass nicht für jede dieser Komponenten Kabel zu dem Greifmodul geführt werden müssen, da alle Komponenten direkt von der Steuerung der Steuerelektronik in dem Greifmodul angesteuert und überwacht werden können. Ein weiterer Vorteil dieser Integration ist es, dass die Wegmessung störungsfrei und rauscharm mit einer hohen Abtastrate durchgeführt werden kann, da die Signalwege sehr kurz sind. Außerdem kann so die Wegmessung auf ein einzelnes individuelles Greifmodul abgestimmt und insbesondere kalibriert werden. Die Integration von Ventilen in den Modulkörper des Greifmoduls bietet auch den Vorteil des Minimierens von Toträumen, wobei zu dem Greifmodul nur eine einzige Versorgungsleitung für Dauerdruckluft geführt werden muss.
Eine Idee der Erfindung ist es auch, dass das wenigstens eine Ventil ein elektromagnetisches Ventil mit einer Magnetspule ist, die eine in einer zu der Bewegungsrichtung des Kolbens senkrechten Ebene liegende Spulenachse hat. Insbesondere ist es eine Idee der Erfindung, dass das wenigstens eine Ventil an der Leiterplatte festgelegt ist. Die Elektronikbaugruppe kann dabei in dem Modulkörper angeordnet sein. Indem die Elektronikbaugruppe eine Schnittstelle für das Übertragen von elektrischer Energie und für das Übertragen von Daten aufweist, lässt sich erreichen, dass die Elektronikbaugruppe Informationen über den Betriebszustand des Greifmoduls an eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) in einer Produktionsanlage übermitteln kann und Steuerbefehle erhalten kann.
Eine Idee der Erfindung ist es auch, dass die erste Öffnung für das Zuführen von gasförmigem Fluid in den Modulkörper eine Öffnung in dem Modulkörper ist und die zweite Öffnung für das Abführen von gasförmigem Fluid in den Modulkörper ebenfalls eine Öffnung in dem Modulkörper ist.
Ein erfindungsgemäßes Greifmodul kann auch ein elastisch verformbares Krafterzeugungsmittel für das Beaufschlagen des Kolbens mit einer Rückstellkraft enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann in einem erfindungsgemäßen Greifmodul vorgesehen sein, dass der Kolben in der Ausnehmung einen weiteren, mit dem gasförmigen Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum begrenzt. Für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den weiteren Arbeitsraum und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem weiteren Arbeitsraum kann das Greifmodul wenigstens ein weiteres in dem Modulkörper angeordnetes Ventil enthalten, das in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der ersten Öffnung verbindet und das in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum an die zweite Öffnung anschließt. Bevorzugt ist auch dieses wenigstens eine weitere Ventil ein Schaltventil.
In dem Modulkörper eines erfindungsgemäßen Greifmoduls kann ein von der zumindest einen ersten Öffnung zu dem wenigstens einen Ventil verlaufender erster Fluidkanal, ein von der zumindest einen zweiten Öffnung zu dem wenigstens einen Ventil verlaufender zweiter Fluidkanal und ein von dem wenigstens einen Ventil zu dem Arbeitsraum verlaufender dritter Fluidkanal ausgebildet sein, wobei der Modulkörper einen Grundkörper hat, in dem die Ausnehmung für den Kolben ausgebildet ist, wobei der Modulkörper ein an den Grundkörper angeschlossenes Deckelelement und einen zwischen dem Grundkörper und dem Deckelelement angeordneten Dichtkörper umfasst, und wobei der erste Fluidkanal und/oder der zweite Fluidkanal und/oder der dritte Fluidkanal durch Bohrungen in dem Grundkörper sowie durch Durchtrittsöffnungen in dem Dichtkörper und durch mittels des Deckelelements oder des Dichtkörpers abgedeckte nutenförmigen Vertiefungen in dem Grundkörper und/oder durch mittels des Grundkörpers oder des Dichtkörpers abgedeckte nutenförmige Vertiefungen in dem Deckelelement wenigstens teilweise in einer ersten Kanalebene auf einer ersten Seite des Dichtkörpers und in einer von der ersten Kanalebene verschiedenen weiteren Kanalebene auf einer der ersten Seite des Dichtkörpers abgewandten zweiten Seite des Dichtkörpers verläuft. Auf diese Weise lässt sich der fertigungstechnische Aufwand für das Ausbilden von Fluidkanälen in einem Greifmodul verringern. Die Anzahl von Bohrungen für Fluidkanäle in einem Modulkörper kann dann nämlich gering gehalten werden und es ist auch nicht erforderlich, in einem Modulkörper aufwändig Fluidleitungen für das gasförmige Fluid zu verlegen. Es können so auch aufwendig zu fertigenden Tieflochbohrungen vermieden werden. Außerdem ist es mit dieser Methode möglich, Fluidkomponenten logisch zu verschalten und Fluidleitungen nur durch den Dichtkörper getrennt über Kreuz zu führen.
Bei einem erfindungsgemäßen Greifmodul kann vorgesehen sein, dass die erste Öffnung für das Zuführen von gasförmigem Fluid in den Modulkörper eine Öffnung in dem Modulkörper ist und die zweite Öffnung für das Zuführen von gasförmigem Fluid in den Modulkörper eine Öffnung in dem Modulkörper ist.
Bei einem erfindungsgemäßen Greifmodul kann auch vorgesehen sein, dass der Kolben in der Ausnehmung einen weiteren mit dem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum begrenzt und für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den weiteren Arbeitsraum und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem weiteren Arbeitsraum wenigstens ein weiteres in dem Modulkörper angeordnetes Ventil vorgesehen ist, das in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der ersten Öffnung verbindet und das in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der zweiten Öffnung verbindet.
Das wenigstens eine weitere Ventil kann dabei ein Schaltventil sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Ventil in einer von der ersten Schaltstellung und von der zweiten Schaltstellung verschiedenen dritten Schaltstellung das Zuführen von gasförmigem Medium in den Arbeitsraum und das Abführen von gasförmigem Medium aus dem Arbeitsraum unterbindet und/oder dass das wenigstens eine weitere Ventil in einer von der ersten Schaltstellung und von der zweiten Schaltstellung verschiedenen dritten Schaltstellung das Zuführen von gasförmigem Medium in den weiteren Arbeitsraum und das Abführen von gasförmigem Medium aus dem weiteren Arbeitsraum unterbindet.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln des Betriebszustands eines Greifmoduls mit einem Kolben, der in einer Ausnehmung linearbeweglich geführt ist und der in der Ausnehmung einen mit einem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum begrenzt, mit zumindest einer ersten Öffnung, durch die das gasförmige Fluid für das Beaufschlagen des Arbeitsraums zuführbar ist, mit zumindest einer zweiten Öffnung, durch die das gasförmige Fluid für das Freigeben des Arbeitsraums abführbar ist, mit einem verstellbaren Abtriebsorgan, das mit dem Kolben bewegungsgekoppelt ist und das zum Einleiten eines Verstellmoments in eine verlagerbare Funktionseinheit dient, und mit wenigstens einem Ventil für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den Arbeitsraum und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem Arbeitsraum, wobei das wenigstens eine Ventil in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der ersten Öffnung verbindet und in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der zweiten Öffnung verbindet, kann vorgesehen sein, dass die Abtriebsorgan-Stellung S fortlaufend ermittelt wird und daraus eine Greifmodul-Betriebszustandsinformation aus der Gruppe „Normalfunktion-Betriebszustandsinformation“, z.B. dass das Abtriebsorgan nicht blockiert ist, dass das Abtriebsorgan eine Endlage erreicht hat oder „Fehlfunktion-Betriebszustandsinformation“, z.B. dass das Abtriebsorgan blockiert ist, dass das Abtriebsorgan eine Endlage nicht erreicht hat.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Greifmoduls mit einem Kolben, der in einer Ausnehmung linearbeweglich geführt ist und der in der Ausnehmung einen mit einem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum begrenzt, mit zumindest einer ersten Öffnung, durch die das gasförmige Fluid für das Beaufschlagen des Arbeitsraums zuführbar ist, mit zumindest einer zweiten Öffnung, durch die das gasförmige Fluid für das Freigeben des Arbeitsraums abführbar ist, mit einem verstellbaren Abtriebsorgan, das mit dem Kolben bewegungsgekoppelt ist und das zum Einleiten eines Verstellmoments in eine verlagerbare Funktionseinheit dient, und mit wenigstens einem Ventil für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den Arbeitsraum und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem Arbeitsraum, wobei das wenigstens eine Ventil in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der ersten Öffnung verbindet und in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der zweiten Öffnung verbindet, kann vorgesehen sein, dass die Abtriebsorgan-Stellung S fortlaufend ermittelt wird, daraus die Position x_ist und die Geschwindigkeit v des Abtriebsorgans bestimmt wird und die Schaltstellungen des wenigstens einen Ventils abhängig von der bestimmten Position x_ist und von der bestimmten Geschwindigkeit v_ist derart eingestellt werden, dass die Bewegung des Abtriebsorgans durch Beaufschlagen des Arbeitsraums mit gasförmigem Medium abgebremst wird, wenn sowohl die Position x_ist und die Geschwindigkeit v_ist des Abtriebsorgans in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass aus der fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S zusätzlich die Beschleunigung a_ist des Abtriebsorgans bestimmt wird und die Schaltstellungen des wenigstens einen Ventils abhängig von der bestimmten Position x_ist und von der bestimmten Geschwindigkeit v_ist sowie der bestimmten Beschleunigung a_ist derart eingestellt werden, dass die Bewegung des Abtriebsorgans durch Beaufschlagen des Arbeitsraums mit gasförmigem Medium abgebremst wird, wenn sowohl die Position x_ist und die Geschwindigkeit v_ist und die Beschleunigung a_ist des Abtriebsorgans in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.
Die Erfindung erstreckt sich insbesondere auf ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Ermitteln des Betriebszustands eines Greifmoduls mit einem Kolben, der in einer Ausnehmung linearbeweglich geführt ist und der in der Ausnehmung einen mit einem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum begrenzt, mit einer ersten Öffnung, durch die das gasförmige Fluid für das Beaufschlagen des Arbeitsraums zuführbar ist, mit einer zweiten Öffnung, durch die das gasförmige Fluid für das Freigeben des Arbeitsraums abführbar ist, mit einem verstellbaren Abtriebsorgan, das mit dem Kolben bewegungsgekoppelt ist und das zum Einleiten eines Verstellmoments in eine verlagerbare Funktionseinheit dient, und mit wenigstens einem Ventil für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den Arbeitsraum und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem Arbeitsraum, wobei das wenigstens eine Ventil in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der ersten Öffnung verbindet und in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der zweiten Öffnung verbindet. Dabei wird die Abtriebsorgan-Stellung fortlaufend ermittelt und aus einer Schaltstellung des wenigstens einen Ventils zu einem bestimmten Zeitpunkt und aus der ermittelten Abtriebsorgan-Stellung zu diesem Zeitpunkt und/oder aus dem zeitlichen Verlauf der ermittelten Abtriebsorgan-Stellung bis zu dem bestimmten Zeitpunkt und/oder aus der zeitlichen Ableitung der ermittelten Abtriebsorgan-Stellung zu dem bestimmten Zeitpunkt auf den Betriebszustand des Greifmoduls geschlossen.
Außerdem erstreckt sich die Erfindung auf ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Betreiben eines Greifmoduls mit einem Kolben, der in einer Ausnehmung linearbeweglich geführt ist und der in der Ausnehmung einen mit einem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum begrenzt, mit einer ersten Öffnung, durch die das gasförmige Fluid für das Beaufschlagen des Arbeitsraums zuführbar ist, mit einer zweiten Öffnung, durch die das gasförmige Fluid für das Freigeben des Arbeitsraums abführbar ist, mit einem verstellbaren Abtriebsorgan, das mit dem Kolben bewegungsgekoppelt ist und das zum Einleiten eines Verstellmoments in eine verlagerbare Funktionseinheit dient, und mit wenigstens einem Ventil für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den Arbeitsraum und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem Arbeitsraum, wobei das wenigstens eine Ventil in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der ersten Öffnung verbindet und in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der zweiten Öffnung verbindet. Dabei wird die Schaltstellung des wenigstens einen Ventils in Abhängigkeit einer erfassten Verlagerung des Abtriebsorgans oder des Kolbens und/oder in Abhängigkeit von der zeitlichen Ableitung der Verlagerung des Abtriebsorgans oder des Kolbens ermittelt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Greifers, bestehend aus Greifmodul und Greiffingern;
2 eine schematische Teilansicht des Aktuators in dem Greifmodul mit einem Kolben und mit einer Kolbenstange;
3 ein Teilschnitt des Greifmoduls mit Aktuator und Ventilen;
4 einen weiteren Teilschnitt des Greifmoduls mit dem Aktuator entlang der Linie IV- IV- aus 3;
5 einen schematischen Schaltplan einer in das Greifmodul integrierten Elektronikbaugruppe;
6 eine Draufsicht der Elektronikbaugruppe;
7 eine Seitenansicht der Elektronikbaugruppe mit Ventilen;
8 eine Differenzschaltung in der Elektronikbaugruppe mit dem Kolben und der Kolbenstange;
9 eine weitere Teilansicht des Greifmoduls mit dem Aktuator in der Richtung des Pfeils VIII aus 4;
10 eine weitere Teilansicht des Greifmoduls mit dem Aktuator in der Richtung des Pfeils VIIII aus 4;
11 eine weitere Teilansicht des Greifmoduls mit dem Aktuator in der Richtung des Pfeils X aus 4;
12 das Greifmodul an einem Roboter für das Handhaben von Werkstücken in einer Produktionsanlage;
13 ein Schaubild mit einer Kurve, die eine Betriebszustands-Information BI des Greifmoduls enthält;
14 ein Flussdiagramm zu einer Betriebszustands-Bewertungsroutine;
15 ein Schaubild zu einer Abtriebsorgan-Steuerroutine in einem Prozessor in der Elektronikbaugruppe des Greifmoduls;
16 eine Teilansicht eines Greifmoduls mit einem doppelt wirkenden Aktuator; und
17 eine weitere Teilansicht eines Greifers mit einem einfach wirkenden Aktuator mit Federrückstellung.

Der in der 1 gezeigte Greifer 10 enthält ein Greifmodul 12 mit einem Abtriebsorgan 14 für das Verstellen einer ersten und einer zweiten Grundbacke 16, 18 als eine verlagerbare Funktionseinheit, an die die Greiffinger 20, 22 angebaut sind. Das Greifmodul 12 weist einen Modulkörper 24 mit einer zylinderförmigen Ausnehmung 30 auf, in der ein doppelwirkender Kolben 28 linearbeweglich geführt ist, und eine Backenführungsausnehmung, in der die erste und die zweite Grundbacke 16, 18 linearbeweglich verlagerbar angeordnet sind und welche die erste und zweite Grundbacke 16, 18 linear führt.
Die 2 ist eine schematische Teilansicht des Aktuators 12 in dem Greifer 10. Der Kolben 28 begrenzt in der Ausnehmung 30 einen ersten Arbeitsraum 32 und einen zweiten Arbeitsraum 34. Der Modulkörper 24 des Greifmoduls 12 hat eine erste Öffnung 36, die einen Medienanschluss für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem gasförmigen Fluid wie z. B. Druckluft in die Ausnehmung 30 bildet, und weist eine zweite Öffnung 38 für einen Medienanschluss für das Abführen von gasförmigem Fluid aus der Ausnehmung 30 auf. Das Abtriebsorgan 14 ist mit dem Kolben 28 durch eine an das Abtriebsorgan 14 und den Kolben 28 angeschlossene Kolbenstange 40 bewegungsgekoppelt.
Das Greifmodul 12 enthält ein erstes 3/2-Wege Schaltventil 42 und ein weiteres 3/2-Wege Schaltventil 44, um den ersten und den zweiten Arbeitsraum 32, 34 in der zylinderförmigen Ausnehmung 30 wahlweise mit der ersten Öffnung 36 für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem gasförmigen Fluid in die Ausnehmung 30 oder mit der zweiten Öffnung 38 für das Abführen von gasförmigem Fluid aus der Ausnehmung 30 zu verbinden. Wenn der erste Arbeitsraum 32 in der Ausnehmung 30 mit der ersten Öffnung 36 für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem gasförmigen Fluid kommuniziert und der zweite Arbeitsraum 34 in der Ausnehmung 30 mit der zweiten Öffnung 38 für das Abführen von gasförmigem Fluid, wird der Kolben 28 mit einer Druckkraft beaufschlagt, die sich über die Kolbenstange 40 auf das Abtriebsorgan 14 überträgt. Bei einem Verlagern des Kolbens 28 aufgrund der an diesem angreifenden Druckkräfte wird das Abtriebsorgan 14 in der Richtung des Doppelpfeils 46 bewegt. Die an den Grundbacken 16, 18 angeschlossenen Greiffinger 20, 22 werden dann in der Richtung des Doppelpfeils 46' aufeinander zubewegt oder voneinander wegbewegt.
Die 3 ist ein Teilschnitt des Greifers 10 mit dem Greifmodul 12. Die Ausnehmung 30 in dem Modulkörper 24 des Greifmoduls 12 hat eine seitliche Wand 48, die zu der Kolbenstange 40 parallel ist. Der Kolben 28 weist ein ringförmiges Dichtungselement 50 auf, mittels dessen der zu der seitlichen Wand 48 der Ausnehmung 30 weisende Abschnitt des Kolbens 28 zu der seitlichen Wand 48 der Ausnehmung 30 hin abgedichtet ist.
Die Kolbenstange 40 ist mit dem Kolben 28 fest verbunden und in dem Modulkörper 24 des Greifmoduls 12 in einer als eine Linearführung wirkenden Bohrung 52 linearbeweglich geführt. In der Bohrung 52 gibt es ein weiteres, ringförmiges Dichtungselement 50 für das Abdichten der Ausnehmung 30 zu dem Modulkörper 24. Die zylindrische Ausnehmung 30 ist auf der dem Abtriebsorgan 14 abgewandten Seite des Kolbens 28 mit einem Deckelelement 54 des Modulkörpers 24 verschlossen.
Die 4 ist ein Teilschnitt des Greifers 10 mit dem Greifmodul 12 entlang der Linie IV-IV aus 3 und zeigt das 3/2-Wege Schaltventil 42. Das erste 3/2-Wege Schaltventil 42 und das zweite 3/2-Wege Schaltventil 44 ist ein Magnetventil mit einem Ventilkörper 56, der einen zylindrischen Abschnitt hat. Der Ventilkörper 56 der Schaltventile 42, 44 ist in dem Modulkörper 24 in einer ersten Ventilaufnahme 58 und in einer zweiten Ventilaufnahme 60 angeordnet. Die erste Ventilaufnahme 58 und die zweite Ventilaufnahme 60 sind jeweils als ein Hohlraum in dem Modulkörper 24 ausgebildet. Die erste Ventilaufnahme 58 und die zweite Ventilaufnahme 60 haben jeweils einen Schnittstellenabschnitt 62, der zu einem entsprechenden Schnittstellenabschnitt der Schaltventile 42, 44 komplementär ist.
In dem Schnittstellenabschnitt 62 kommuniziert der Arbeitsanschluss A des in der ersten Ventilaufnahme 58 angeordneten 3/2-Wege Schaltventils 42 durch einen in dem Modulkörper 24 ausgebildeten Fluidkanal 64 mit dem ersten Arbeitsraum 32, der Druckanschluss P des 3/2-Wege Schaltventils 42 durch einen in dem Modulkörper 24 ausgebildeten weiteren Fluidkanal 66 mit der ersten Öffnung 36 für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem gasförmigen Fluid und der Entlüftungsanschluss R des 3/2-Wege Schaltventils 42 durch einen Fluidkanal 68 in dem Modulkörper 24 mit der zweiten Öffnung 38 für das Abführen von mit Druck beaufschlagtem gasförmigen Fluid aus dem Greifmodul 12.
In entsprechender Weise kommuniziert der Arbeitsanschluss A des in der zweiten Ventilaufnahme 60 angeordneten 3/2-Wege Schaltventils 44 durch einen in dem Modulkörper 24 ausgebildeten Fluidkanal 64' mit dem zweiten Arbeitsraum 34, der Druckanschluss P des 3/2-Wege Schaltventils 44 durch einen in dem Modulkörper 24 ausgebildeten weiteren Fluidkanal 66' in dem Modulkörper 24 mit der ersten Öffnung 36 für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem gasförmigen Fluid und der Entlüftungsanschluss R des 3/2-Wege Schaltventils 44 durch einen Fluidkanal 68' in dem Modulkörper 24 mit der zweiten Öffnung 38 für das Abführen von mit Druck beaufschlagtem gasförmigen Fluid aus dem Greifmodul 12.
Das Abtriebsorgan 14 ist über ein Keilhakengetriebe mit Schrägzug mit den Grundbacken 16, 18 bewegungsgekoppelt. Indem das Abtriebsorgan 14 in eine zu den Grundbacken 16, 18 weisende Richtung verlagert wird, werden die Grundbacken 16, 18 in der Richtung der Doppelpfeile 70 auseinanderbewegt. Umgekehrt werden die Grundbacken 16, 18 zusammengezogen, wenn das Abtriebsorgan 14 in die hierzu entgegengesetzte Richtung bewegt wird.
Das Greifmodul 12 enthält eine Elektronikbaugruppe 72, die in dem Modulkörper 24 aufgenommen ist. In die Elektronikbaugruppe 72 ist eine Sensoreinrichtung 74 integriert, die das Erfassen der Stellung des Abtriebsorgans 14 ermöglicht. Die Sensoreinrichtung 74 enthält Positionssensoren 76, 76', mittels denen die Position des mit dem Abtriebsorgan 14 bewegungsgekoppelten Kolbens 28 erfasst werden kann. Die Positionssensoren 76, 76` sind als Hall-Sensoren ausgebildet, die das Magnetfeld B eines in den Kolben 28 integrierten Magnetmaterials 78 erfassen.
Die 5 zeigt einen schematischen Schaltplan der Elektronikbaugruppe 72. Die Elektronikbaugruppe 72 weist einen Prozessor 80 auf, der mit der Sensoreinrichtung 74 verbunden ist, und enthält eine Leistungsstufe 82 für das Ansteuern des 3/2-Wege Schaltventils 42 und des 3/2-Wege Schaltventils 44 sowie eine Ein-/Ausgabe-Einheit 84 für die Kommunikation mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) in einer industriellen Anlage. Die Elektronikbaugruppe 72 hat eine elektrische Schnittstelle 86 für das Übertragen von elektrischer Energie und für das Übertragen von Daten. Der Prozessor 80 kann mehrere Routinen für das Bestimmen eines Greifmodul-Betriebszustands ausführen und stellt über die Ein-/Ausgabeeinheit 84 Betriebszustands-Information bereit. Der Prozessor 80 bestimmt den Betriebszustand des Greifmoduls 12 anhand von mit der Sensoreinrichtung 74 erfassten Sensordaten.
Die 6 zeigt die Elektronikbaugruppe 72 als Draufsicht. Die Elektronikbaugruppe 72 hat einen Baugruppenträger mit einer Leiterplatte 88, auf der die Sensoreinrichtung 74 mit den Positionssensoren 76, 76', der Prozessor 80 und die Leistungsstufe 82 sowie die Ein-/Ausgabe-Einheit 84 angeordnet sind. Das 3/2-Wege Schaltventil 42 und das zweite 3/2-Wege Schaltventil 44 sind an dem Baugruppenträger der Elektronikbaugruppe 72 festgelegt.
Die 7 zeigt die Elektronikbaugruppe 72 als Seitenansicht mit dem ersten 3/2-Wege Schaltventil 42 und dem zweiten 3/2-Wege Schaltventil 44. Das erste 3/2-Wege Schaltventil 42 und das zweite 3/2-Wege Schaltventil 44 hat jeweils eine Magnetspule 90 mit einer zu der Leiterplatte 88 des Baugruppenträgers senkrechten Spulenachse 92. Das Schaltventil 42 und das Schaltventil 44 sind durch Verlöten oder durch Einstecken von elektrischen Anschlüssen an der Leiterplatte 88 festgelegt.
Die Positionssensoren 76, 76` sind auf der Leiterplatte 88 voneinander beabstandet angeordnet. Als Hall-Sensor erfassen sie ein Magnetfeld B, das von dem Magnetmaterial 78 hervorgerufen wird, das in dem aus einem nichtmagnetischen Material wie z.B. Aluminium bestehenden Kolben 28 integriert ist und liefern ein hiervon abhängiges, vorzugsweise proportionales, Ausgangssignal. Zu bemerken ist, dass das Magnetmaterial grundsätzlich auch in dem Kolben 28 oder an oder in der Kolbenstange 40 oder in einem Koppelelement für das Bewegungskoppeln des Kolbens 28 mit dem Antriebsorgan angeordnet sein kann, soweit diese Baugruppen aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt sind.
Die Sensoreinrichtung 74 weist eine Differenzschaltung 79 mit einem Operationsverstärker 81 auf, die ein zu der Differenz eines Sensorsignals SP1 des ersten Positionssensors 76 und eines Sensorsignals SP2 des weiteren Positionssensors 76` proportionales Positionssignal S bereitstellt, das die Stellung des Abtriebsorgans 14 beschreibt.
In dem Modulkörper 24 ist die Leiterplatte 88 in einer zu der Bewegungsrichtung des Kolbens 28 parallelen Ebene angeordnet. Die als Hall-Sensoren ausgebildeten Positionssensoren 76, 76` auf der Leiterplatte 88 ermöglichen dabei das Erfassen von Magnetfeldern B, die eine zu der Ebene der Leiterplatte 88 parallele Magnetfeldkomponente haben.
Für die Elektronikbaugruppe 72 mit den an der Leiterplatte 88 des Baugruppenträgers aufgenommenen 3/2-Wege Schaltventilen 42, 44 in dem Modulkörper 24 des Greifmoduls 12 ist eine in der 4 gezeigte mit einem Deckelelement 94 verschließbare Aufnahme 96 ausgebildet.
Die 9 ist eine Teilansicht des Modulkörpers 24 als Draufsicht in der mittels des Pfeils VIII in 4 kenntlich gemachten Richtung. Die Anordnung der 3/2-Wege Schaltventilen 42, 44 an dem Baugruppenträger der Elektronikbaugruppe 72 ermöglicht einen einfachen Einbau der Elektronikbaugruppe 72 und der 3/2-Wege-Schaltventile 42, 44 in den Modulkörper 24 des Greifmoduls 12.
Die 10 ist eine Teilansicht des Modulkörpers 24 als Draufsicht in der mittels des Pfeils VIIII in 4 kenntlich gemachten Richtung. In dem Modulkörper 24 ist die Magnetspule 90 des ersten 3/2-Wege Schaltventils 42 und des zweiten 3/2-Wege Schaltventil 44 dem Baugruppenträger der Elektronikbaugruppe 72 zugewandt. Die erste Öffnung 36 in dem Modulkörper 24 für das Zuführen von mit Druck beaufschlagtem gasförmigen Fluid in das Greifmodul 12 und die zweite Öffnung 38 für das Abführen von mit Druck beaufschlagtem gasförmigen Fluid aus dem Greifmodul 12 befindet sich auf einer von der Spulenachse 92 der Magnetspule 90 des ersten 3/2-Wege Schaltventils 42 und des zweiten 3/2-Wege Schaltventils 44 durchsetzten Seite des Modulkörpers 24, die der Seite des Modulkörpers 24 mit dem Deckelelement 94 für das Verschließen der Aufnahme 96 abgewandt ist. Die Spulenachsen 92 der Magnetspulen 90 eines jeden 3/2-Wege Schaltventils 42, 44 sind zueinander parallel und liegen in einer zu der Kolbenstange 40 des Greifmoduls 12 senkrechten Ebene.
Die 11 ist eine Teilansicht des Modulkörpers 24 als Draufsicht in der mittels des Pfeils X in 4 kenntlich gemachten Richtung. Der Modulkörper 24 weist einen Grundkörper 98 auf und hat ein Deckelelement 54. Die Fluidkanäle 64, 64', 66, 66' und 68, 68' in dem Modulkörper 24 verlaufen durch Bohrungen in einem Grundkörper 98 und in nutenförmigen Vertiefungen 69 in dem Grundkörper 98 auf der dem Abtriebsorgan 14 abgewandten Seite des Grundkörpers 98 und in nutenförmigen Vertiefungen 69', die auf der dem Abtriebsorgan 14 zugewandten Seite des Deckelelements 54 ausgebildet sind, das die nutenförmigen Vertiefungen in dem Grundkörper 98 des Modulkörpers 24 abdeckt (siehe 3).
In dem Modulkörper 24 gibt es einen zwischen dem Grundkörper 98 und dem Deckelelement 54 angeordneten Dichtkörper 99. Die Fluidkanäle 64, 64', 66, 66' und 68, 68' in dem Modulkörper 24 sind dabei teilweise in einer ersten Kanalebene auf einer ersten Seite des Dichtkörpers 99 ausgebildet, die dem Grundkörper 98 zugewandt ist, oder teilweise auf einer dem Grundkörper abgewandten Seite des Dichtkörpers 99 in einer zweiten Kanalebene. In dem Dichtkörper 99 gibt es für das gasförmige Fluid Durchtrittsöffnungen, damit das gasförmige aus einem Fluidkanal, der in der zweiten Kanalebene in nutenförmigen Vertiefungen 69’ des Deckelelements 54 verläuft, in einen Fluidkanal gelangen kann, der in der ersten Kanalebene in dem Grundkörper 98 ausgebildet ist oder der diese Kanalebene durchsetzt.
Die 12 zeigt den Greifer 10 mit einem Roboter 102 für das Handhaben von Werkstücken 104 in einer Produktionsanlage 106. Die Produktionsanlage 106 enthält eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 108, die mit einer als eine Lichtschranke ausgebildeten Sensoreinrichtung 110 und dem Roboter 102 verbunden ist. Der Roboter 102 mit dem Greifer 10 hat in der Produktionsanlage 106 die Aufgabe, Werkstücke 104, die von einer Fördervorrichtung 114 fortlaufend zugeführt werden, aufzunehmen und an eine Prozessstation 116 zu übergeben.
In der Produktionsanlage 106 wird der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) 108 über die Ein-/Ausgabe-Einheit 84 des Greifmoduls 12 in regelmäßigen Zeitabständen eine Information über den Betriebszustand des Greifers 10 zugeführt. Der Prozessor 80 in der Elektronikbaugruppe 72 des Greifmoduls 12 enthält eine Betriebszustands-Bewertungsroutine. Die Betriebszustands-Bewertungsroutine in dem Prozessor 80 ist ein Computerprogramm, das die Information der Position der Greiffinger 20, 22 entsprechende Abtriebsorgan-Stellung S des Abtriebsorgans 14 fortlaufend ermittelt, mit der Information der mittels des Prozessors 80 jeweils eingestellten Schaltstellung des 3/2-Wege Schaltventils 42 und des 3/2-Wege Schaltventils 44 zu einer Betriebszustands-Information BI verknüpft und diese Betriebszustands-Information BI an der elektrischen Schnittstelle 86 der Ein-/Ausgabe-Einheit der Elektronikbaugruppe 74 bereitstellt.
Das Schaubild 118 der 13 zeigt mit der Kurve 120 einen zeitlichen Verlauf der Abtriebsorgan-Stellung S des Greifmoduls 12 in dem Greifer beim Aufnehmen eines Werkstücks 104 von der Fördervorrichtung 114, beim Bewegen des Werkstücks 104 in die Prozessstation 116 und beim Freigeben des Werkstücks 104 in der Prozessstation 116.
Wenn der Greifer 10 ein Werkstück 104 greift, so wird die Schließbewegung der Greiffinger 20, 22 durch die Abmessungen des Werkstücks 104 begrenzt. Wird der Greifer 10 geschlossen, ohne dass dieser ein Werkstück 104 erfasst, so folgt die zeitliche Entwicklung der Abtriebsorgan-Stellung S des Greifmoduls 12 der Kurve 122 in 13.
Entspricht die zeitliche Entwicklung der Abtriebsorgan-Stellung S einem vorgegebenen Normwert NBI in dem Zeitintervall [t_A , t_B] nach dem Auslösen einer Schließbewegung der Greiffinger 20, 22, so meldet die Betriebszustands-Bewertungsroutine in dem Prozessor 80 z. B. die Betriebszustands-Information „Werkstück ist mittels des Greifers vorschriftsmäßig aufgenommen“.
Weicht die zeitliche Entwicklung der Abtriebsorgan-Stellung S demgegenüber von dem vorgegebenen Normwert NBI in dem Zeitintervall [t_A , t_B] nach dem Auslösen einer Schließbewegung ab, so meldet die Betriebszustands-Bewertungsroutine in dem Prozessor 80 an die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 108 der Produktionsanlage 106 z. B. die Betriebszustands-Information „zugeführtes Werkstück wurde nicht aufgenommen“ oder „zugeführtes Werkstück wurde nicht vorschriftsmäßig aufgenommen“.
Diese Information ermöglicht es der speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 108 z. B. die Fördervorrichtung 114 in der Produktionsanlage 106 anzuhalten und/oder der Prozessstation 116 die Information zukommen zu lassen, dass die Werkstückzufuhr unterbrochen ist.
Das Bereitstellen einer Betriebszustands-Information BI in einer Betriebszustands-Bewertungsroutine in dem Prozessor 80 ist nachfolgend anhand des in der 14 gezeigten Flussdiagramms 125 erläutert.
Die Schaltventile 42, 44 des Greifmoduls 12 in einem geöffnetem Greifer 10 werden aufgrund eines der Elektronikbaugruppe 72 zugeführten Greiferbefehls geschaltet.
Die Betriebszustands-Bewertungsroutine enthält eine Bewegungserkennungsroutine 127, die aus der von der Sensoreinrichtung 74 fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S eine Änderungsrate v_ist bestimmt und die Änderungsrate v_ist anhand eines Änderungsraten-Vergleichskriteriums mit einem Änderungsraten-Grenzwert v_G entsprechend der folgenden Rechenvorschrift vergleicht: $v_{ist} > v_{G}$
Wird dieses Änderungsraten-Vergleichskriterium in der Bewegungserkennungsroutine erfüllt, so wird daraus die Information abgeleitet, dass sich das Abtriebsorgan 14 in dem Greifmodul 12 bewegt oder nicht bewegt.
Wird dagegen das Änderungsraten-Vergleichskriterium in der Bewegungserkennungsroutine nicht erfüllt, so wird daraus die Information abgeleitet, dass sich das Abtriebsorgan 14 in dem Greifmodul 12 nicht bewegt. Als Betriebszustands-Information BI stellt die Betriebszustands-Bewertungsroutine eine Fehler-Betriebszustands-Information bereit, die besagt, dass das Greifmodul eine vorgegebene Bewegung nicht ordnungsgemäß ausführt.
Wenn anhand des Änderungsraten-Vergleichskriteriums die Information abgeleitet wird, dass sich das Abtriebsorgan 14 in dem Greifmodul 12 bewegt, so wird die von der Sensoreinrichtung 74 fortlaufend ermittelte Abtriebsorgan-Stellung S in einer Sollposition-Bewertungsroutine 129 anhand des folgenden Abtriebsorgan-Stellung-Vergleichskriteriums einem Vergleich mit einer vorgegebenen Abtriebsorgan-Stellung S_G unterzogen: $x_{ist} < x_{G},$
wobei x_ist eine aus der Abtriebsorgan-Stellung S ermittelte Istposition des Abtriebsorgans 14 ist und x_G ein entsprechend vorgegebener Sollpositionswert.
Wird dann dieses Abtriebsorgan-Stellung-Vergleichskriterium erfüllt, so stellt die Betriebszustands-Bewertungsroutine als Aktuator-Betriebszustands-Information die Betriebszustandsinformation BI bereit, dass das Antriebsmodul nicht blockiert wurde bevor es die vorgegeben Position erreicht hat. Dieser Betriebszustand kann sich z.B. daraus ergeben, dass ein bestimmtes Werkstück nicht ordnungsgemäß aufgenommen werden konnte.
Wird dagegen das Abtriebsorgan-Stellung-Vergleichskriterium in der Sollposition-Bewertungsroutine 129 nicht erfüllt, so wird in einer weiteren Bewegungserkennungsroutine 131 aus der von der Sensoreinrichtung 74 fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S eine Änderungsrate v_ist der Bewegung des Abtriebsorgans 14 bestimmt und diese Änderungsrate v_ist anhand des nachfolgend angegebenen Änderungsraten-Vergleichskriteriums mit einem Änderungsraten-Grenzwert v_G verglichen: $v_{ist} < v_{G}$
Die Sollposition-Bewertungsroutine 129 und die Bewegungserkennungsroutine 131 werden dann solange zyklisch ausgeführt, bis eine von ihnen erfüllt wird.
Wenn das vorstehende Änderungsraten-Vergleichskriterium erfüllt wird, so stellt die Betriebszustands-Bewertungsroutine als Betriebszustands-Information BI die Normalfunktion-Betriebszustands-Information bereit, dass das Abtriebsorgan 14 blockiert wurde, bevor die vorgegebene Position erreicht wurde, weil z.B. ein Werkstück ordnungsgemäß aufgenommen wurde. Wird aber das Änderungsraten-Vergleichskriterium in der Bewegungserkennungsroutine 131 nicht erfüllt, so wird daraus die Information abgeleitet, dass sich das Abtriebsorgan 14 in dem Greifmodul 12 noch bewegt. Die Sollposition-Bewertungsroutine 129 wird dann nach einer gewissen Zeit erneut ausgeführt.
Alternativ oder zusätzlich zu der Betriebszustands-Bewertungsroutine kann der Prozessor 80 in der Elektronikbaugruppe 72 des Greifmoduls 12 eine Abtriebsorgan-Steuerungsroutine als ein Computerprogramm für das Steuern der Bewegung des Abtriebsorgans 14 enthalten. Die Abtriebsorgan-Steuerungsroutine in dem Prozessor 80 ist ein Computerprogramm, das die der Position der Greiffinger 20, 22 entsprechende Abtriebsorgan-Stellung S des Abtriebsorgans 14 fortlaufend erfasst und das die 3/2-Wege Schaltventile 42, 44 aufgrund der erfassten Abtriebsorgan-Stellung S so einstellt, dass die Bewegung der Greiffinger 20, 22 einer vorgegebenen Bewegung entspricht.
Das in der 15 gezeigte Schaubild 124 erläutert eine Abtriebsorgan-Steuerungsroutine in dem Prozessor 80 für das Einstellen einer abgebremsten Bewegung der Greiffinger 20, 22 kurz vor dem Erreichen einer Endlage durch aufeinander abgestimmtes Einstellen des Drucks p₃₂ bzw. p₃₄ für das gasförmige Medium in dem Arbeitsraum 32 bzw. dem Arbeitsraum 34.
Die Position des Abtriebsorgans 14 des Greifmoduls 12 wird hier fortlaufend mit einer hohen Abtastfrequenz mittels der Sensoreinrichtung 74 erfasst. Daraus werden dann Geschwindigkeit v_ist und Beschleunigung a_ist des Abtriebsorgans 14 bestimmt. Wird ab einer bestimmten Position x_ist eine bestimmte Geschwindigkeit v_ist überschritten, so wird der Kolben 28 mit einem Gegendruckimpuls beaufschlagt, der das Abtriebsorgan 14 abbremst.
Die Pulslänge eines Druckpulses kann dabei vom Verlauf der Geschwindigkeit abhängig gemacht werden. Alternativ hierzu können auch kurzzeitig aufeinanderfolgende Druckimpulse ausgegeben werden, die dann eine feste Länge haben.
Wenn der zweite Arbeitsraum 34 mittels des 3/2-Wege Schaltventils 44 mit gasförmigem Fluid beaufschlagt wird, das unter Druck steht, und das 3/2-Wege Schaltventil 42 den ersten Arbeitsraum 32 mit der ersten Öffnung 36 verbindet, so folgt die zeitliche Entwicklung der Abtriebsorgan-Stellung S des Greifmoduls 12 der Kurve 126 in 15 und die Greiffinger 20, 22 werden bis zum Erreichen ihrer der Abtriebsorgan-Stellung S_Max entsprechenden Endlagen auseinanderbewegt.
Um zu vermeiden, dass die bei geöffnetem 3/2-Wege Schaltventils 44 fortlaufend beschleunigten Greiffinger 20, 22 mit hoher Geschwindigkeit ihre Endlagen erreichen, an denen sie mittels eines Endanschlags abrupt abgebremst werden, bewirkt die Abtriebsorgan-Steuerungsroutine in dem Prozessor 80 zum Zeitpunkt t_B nach Auslösen des Öffnen des Greifers 10, dass das 3/2-Wege Schaltventil 42 mit einem oder mehreren Druckpulsen entsprechend der in der 13 gezeigten Kurve 128 beaufschlagt wird. Hierdurch wird der Kolben 28 des Greifmoduls 12 mit einer Bremskraft beaufschlagt, welche die Greiffinger 20, 22 kurz vor dem Auftreffen auf den entsprechenden Endanschlag abbremst. Die Greifermechanik wird auf diese Weise ganz wesentlich geschont.
Die Abtriebsorgan-Steuerungsroutine in dem Prozessor 80 enthält hierfür eine Signalauswertungsroutine für das Bestimmen der Position x_ist und der Geschwindigkeit v des Abtriebsorgans 14 aus der fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S. Die von der Abtriebsorgan-Steuerungsroutine bereitgestellten Steuersignale steuern die Schaltventile 42, 44 derart, dass die Bewegung des Abtriebsorgans 14 durch Beaufschlagen des Arbeitsraums 32, 34 mit gasförmigem Medium abgebremst wird, wenn sowohl die Position x_ist und als auch die Geschwindigkeit v_ist des Abtriebsorgans in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.
Die 16 ist eine schematische Teilansicht eines weiteren Greifmoduls 12' für das Bewegen von Greiferelementen in einem Greifer 10. Soweit die Baugruppen und Elemente des Greifmoduls 12' den Baugruppen und Elementen des vorstehend beschriebenen Greifmoduls 12 entsprechen, sind diese durch die gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.
Das Greifmodul 12' enthält anstelle der 3/2-Wege Schaltventile 42, 44 in dem Greifmodul 12 zwei 5/2-Wege Schaltventile 42', 44'. Die 5/2-Wege Schaltventile 42', 44' in dem Greifmodul 12' ermöglichen sowohl das Dosieren der Menge des mit Druck beaufschlagten gasförmigen Fluids in dem ersten bzw. dem zweiten Arbeitsraum 32, 34 als auch ein Einstellen des Drucks und das Erhalten des Drucks des gasförmigen Fluids in dem ersten und zweiten Arbeitsraum 32, 34.
Die 17 ist eine schematische Teilansicht eines weiteren Greifmoduls 12" für das Bewegen von Greiferelementen in einem Greifer 10. Soweit die Baugruppen und Elemente des Greifmoduls 12" den Baugruppen und Elementen des vorstehend beschriebenen Greifmoduls 12 entspricht, sind diese durch die gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.
Das Greifmodul 12' hat einen Kolben 28, der einfachwirkend ist, und der mit der Kraft eines elastisch verformbaren Krafterzeugungsmittels in Form einer Feder 130 beaufschlagt werden kann. In dem Greifmodul 12" gibt es lediglich ein 3/2-Wege Schaltventil 42, durch das in den Arbeitsraum 32 wahlweise gasförmiges Fluid, das unter Druck steht, eingeleitet werden kann, und durch das gasförmiges Fluid aus dem Arbeitsraum 32 abführbar ist.
Zu bemerken ist, dass die Erfindung sich auch auf Greifmodule erstreckt, in denen einzelne Merkmale der vorstehend beschriebenen Greifmodule kombiniert sind. Darüber hinaus ist zu bemerken, dass die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Greifmodule nicht nur in Greifern, sondern insbesondere auch in Dreh-Schwenkeinheiten oder in Linearantriebseinheiten als ein Antrieb (Aktuatormodul) Verwendung finden können.
Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale der Erfindung festzuhalten: Ein Greifmodul 12, 12', 12" hat einen Modulkörper 24, einen in dem Modulkörper 24 aufgenommenen Kolben 28, der in einer Ausnehmung 30 linearbeweglich geführt ist und der einen mit einem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum 32, 34 begrenzt. Der Modulkörper 24 weist eine erste Öffnung 36 auf, durch die das gasförmige Fluid in den Modulkörper 24 für das Beaufschlagen des Arbeitsraums 32, 34 zuführbar ist, und hat eine zweite Öffnung 38, durch die das gasförmige Fluid aus dem Modulkörper 24 für das Freigeben des Arbeitsraums 32, 34 abführbar ist. Das Greifmodul 12, 12', 12" enthält ein verstellbares Abtriebsorgan 14, das mit dem Kolben 28 bewegungsgekoppelt ist und das zum Einleiten eines Verstellmoments in eine verlagerbare Funktionseinheit dient, sowie wenigstens ein Ventil für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den Arbeitsraum 32, 34 und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem Arbeitsraum 32, 34. Das wenigstens eine Ventil ist dabei ein in dem Modulkörper 24 angeordnetes Schaltventil 42, 44, das in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum 32, 34 mit der ersten Öffnung 36 verbindet und in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum 32, 34 mit der zweiten Öffnung 38 verbindet. In dem Greifmodul 12 kann eine Elektronikbaugruppe 72 vorgesehen sein, die eine Sensoreinrichtung 74 für das fortlaufende Ermitteln der Abtriebsorgan-Stellung S enthält. Die Sensoreinrichtung 74 kann einen Prozessor 80 mit einer Betriebszustands-Informationsroutine für das Bereitstellen einer aus der von der Sensoreinrichtung 74 fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S bestimmten Betriebszustands-Information BI über das Greifmodul 12 enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann die Elektronikbaugruppe 72 auch einen Prozessor 80 mit einer Abtriebsorgan-Steuerungsroutine für das Bereitstellen von aus der von der Sensoreinrichtung 74 fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S bestimmten Steuersignalen für das Einstellen von Schaltstellungen des wenigstens einen Ventils und mit einer Signalauswertungsroutine für das Bestimmen der Position x und der Geschwindigkeit v des Abtriebsorgans 14 aus der fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S enthalten, wobei die von der Abtriebsorgan-Steuerungsroutine bereitgestellten Steuersignale das wenigstens eine Ventil 14 derart steuern, dass die Bewegung des Abtriebsorgans 14 durch Beaufschlagen des Arbeitsraums 32, 34 mit gasförmigem Medium abgebremst wird, wenn sowohl die Position x und als auch die Geschwindigkeit v des Abtriebsorgans in einem vorgegebenen Wertebereich liegt. Die Elektronikbaugruppe 72 kann alternativ oder zusätzlich auch einen in dem Modulkörper 24 angeordneten Baugruppenträger enthalten, wobei die Sensoreinrichtung 74 einen an dem Baugruppenträger aufgenommenen als Hall-Sensor ausgebildeten ersten Positionssensor 76 und einen an dem Baugruppenträger aufgenommenen und von dem ersten Positionssensor 76 beabstandet angeordneten als Hall-Sensor ausgebildeten weiteren Positionssensor 76` für das Erfassen der Position des Kolbens 28 aufweist, und wobei an oder in dem Kolben 28 oder an oder in dem Abtriebsorgan 14 oder an oder in dem Koppelelement für das Bewegungskoppeln des Kolbens 28 mit dem Abtriebsorgan 14 ein Magnetmaterial 78 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Modulkörper 24 insbesondere ein von der zumindest einen ersten Öffnung 36 zu dem wenigstens einen Ventil 42, 44 verlaufender erster Fluidkanal 66, 66', ein von der zumindest einen zweiten Öffnung 38 zu dem wenigstens einen Ventil 42, 44 verlaufender zweiter Fluidkanal 68, 68' und ein von dem wenigstens einen Ventil 42, 44 zu dem Arbeitsraum 32, 34 verlaufender dritter Fluidkanal 64, 64' ausgebildet sein, wobei der Modulkörper 24 einen Grundkörper 98 hat, in dem die Ausnehmung 30 für den Kolben 28 ausgebildet ist, wobei der Modulkörper 24 ein an den Grundkörper 98 angeschlossenes Deckelelement 54 und einen zwischen dem Grundkörper 98 und dem Deckelelement 54 angeordneten Dichtkörper 99 umfasst, und wobei der erste Fluidkanal 66, 66' und/oder der zweite Fluidkanal 68, 68' und/oder der dritte Fluidkanal 64, 64` durch Bohrungen in dem Grundkörper 98 sowie durch Durchtrittsöffnungen in dem Dichtkörper 99 und durch mittels des Deckelelements 54 oder des Dichtkörpers abgedeckte nutenförmigen Vertiefungen 69 in dem Grundkörper 98 und/oder durch mittels des Grundkörpers 98 oder des Dichtkörpers 99 abgedeckte nutenförmige Vertiefungen 69 in dem Deckelelement 54 wenigstens teilweise in einer ersten Kanalebene auf einer ersten Seite des Dichtkörpers 99 und in einer von der ersten Kanalebene verschiedenen weiteren Kanalebene auf einer der ersten Seite des Dichtkörpers 99 abgewandten zweiten Seite des Dichtkörpers 99 verläuft.
In einem Verfahren zum Ermitteln des Betriebszustands eines Greifmoduls 12 mit einem Kolben 28, der in einer Ausnehmung 30 linearbeweglich geführt ist und der in der Ausnehmung 30 einen mit einem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum 32, 34 begrenzt, mit zumindest einer ersten Öffnung 36, durch die das gasförmige Fluid für das Beaufschlagen des Arbeitsraums 32, 34 zuführbar ist, mit zumindest einer zweiten Öffnung (38), durch die das gasförmige Fluid für das Freigeben des Arbeitsraums 32, 34 abführbar ist, mit einem verstellbaren Abtriebsorgan 14, das mit dem Kolben 28 bewegungsgekoppelt ist und das zum Einleiten eines Verstellmoments in eine verlagerbare Funktionseinheit dient, und mit wenigstens einem Ventil für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den Arbeitsraum 32, 34 und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem Arbeitsraum 32, 34, wobei das wenigstens eine Ventil in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum 32, 34 mit der ersten Öffnung 36 verbindet und in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum 32, 34 mit der zweiten Öffnung (38) verbindet, wird die Abtriebsorgan-Stellung S fortlaufend ermittelt und daraus eine Betriebszustands-Information BI über das Greifmodul 12 aus der Gruppe Normalfunktion-Betriebszustandsinformation, z.B. dass das Abtriebsorgan nicht blockiert ist, dass das Abtriebsorgan eine Endlage erreicht hat, Fehlfunktion-Betriebszustandsinformation, z.B. dass das Abtriebsorgan blockiert ist, dass das Abtriebsorgan eine Endlage nicht erreicht hat, bestimmt.
Alternativ oder zusätzlich kann auch die Abtriebsorgan-Stellung S fortlaufend ermittelt werden, daraus die Position x und die Geschwindigkeit v_ist des Abtriebsorgans 14 bestimmt und die Schaltstellungen des wenigstens einen Ventils abhängig von der bestimmten Position x_ist und von der bestimmten Geschwindigkeit v derart eingestellt werden, dass die Bewegung des Abtriebsorgans 14 durch Beaufschlagen des Arbeitsraums 32, 34 mit gasförmigem Medium abgebremst wird, wenn sowohl die Position x_ist und die Geschwindigkeit v_ist des Abtriebsorgans 14 in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.
Bezugszeichenliste

10: Greifer
12, 12', 12": Greifmodul
14: Abtriebsorgan
16: erste Grundbacke
18: zweite Grundbacke
20: Greiffinger
22: Greiffinger
24: Modulkörper
28: Kolben
30: Ausnehmung
32, 34: Arbeitsraum
36: erste Öffnung
38: zweite Öffnung
40: Kolbenstange
42: 3/2-Wege Schaltventil
42': 5/2-Wege Schaltventil
44: 3/2-Wege Schaltventil
44': 5/2-Wege Schaltventil
46, 46': Doppelpfeil
48: Wand
50: Dichtungselement
52: Bohrung
54: Deckelelement
56: Ventilkörper
58, 60: Ventilaufnahme
62: Schnittstellenabschnitt
64, 64', 66, 66', 68, 68': Fluidkanal
69: Vertiefung
70: Doppelpfeil
72: Elektronikbaugruppe
74: Sensoreinrichtung
76, 76`: Positionssensor
78: Magnetmaterial
79: Differenzschaltung
80: Prozessor
81: Operationsverstärker
82: Leistungsstufe
84: Ein-/Ausgabe-Einheit
86: elektrische Schnittstelle
88: Leiterplatte
90: Magnetspule
92: Spulenachse
94: Deckelelement
96: Aufnahme
98: Grundkörper
99: Dichtkörper
102: Roboter
104: Werkstück
106: Produktionsanlage
108: speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)
110: Sensoreinrichtung
114: Fördervorrichtung
116: Prozessstation
118: Schaubild
120, 122, 126, 128: Kurve
124: Schaubild
125: Flussdiagramm
127: Bewegungserkennungsroutine
129: Sollposition-Bewertungsroutine
130: Feder
131: weitere Bewegungserkennungsroutine
A: Arbeitsanschluss
P: Druckanschluss
R: Entlüftungsanschluss
S: Abtriebsorgan-Stellung
S_G: vorgegebene Abtriebsorgan-Stellung
BI: Betriebszustands-Information
NBI: Normwert
[t_A, t_B]: Zeitintervall
p₃₂ bzw. p₃₄: Druck
x_ist: Istposition Abtriebsorgan
x_G: Sollposition Abtreibsorgan
v_ist: Änderungsrate Bewegung Abtriebsorgan
v_G: Grenzwert Änderungsrate Bewegung Abtriebsorgan
a_ist: Beschleunigung Abtriebsorgan

Claims

Greifmodul (12) mit einem Modulkörper (24), mit einem in dem Modulkörper (24) aufgenommenen Kolben (28), der in einer Ausnehmung (30) linearbeweglich geführt ist und dereinen mit einem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum (32, 34) begrenzt, mit zumindest einer ersten Öffnung (36), durch die das gasförmige Fluid in den Modulkörper (24) für das Beaufschlagen des Arbeitsraums (32, 34) zuführbar ist, mit zumindest einer zweiten Öffnung (38), durch die das gasförmige Fluid aus dem Modulkörper (24) für das Freigeben des Arbeitsraums (32, 34) abführbar ist, mit einem verstellbaren Abtriebsorgan (14), das mit dem Kolben (28) bewegungsgekoppelt ist und das zum Einleiten eines Verstellmoments und/oder einer Verstellkraft in eine verlagerbare Funktionseinheit mit einer in dem Modulkörper (24) in einer Backenführungsausnehmung linearbeweglich geführten ersten Grundbacke (16) und mit wenigstens einer in der Backenführungsausnehmung oder in einer weiteren Backenführungsausnehmung in dem Modulkörper (24) linearbeweglich geführten weiteren Grundbacke (18) dient, gekennzeichnet durch wenigstens ein Ventil für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den Arbeitsraum (32, 34) und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem Arbeitsraum (32, 34), wobei das wenigstens eine Ventil ein Schaltventil (42, 44) ist, das in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum (32, 34) mit der ersten Öffnung (36) verbindet und in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum (32, 34) mit der zweiten Öffnung (38) verbindet, und eine Elektronikbaugruppe (72), die eine Sensoreinrichtung (74) für das fortlaufende Ermitteln der Abtriebsorgan-Stellung S und einen Prozessor (80) mit einer Betriebszustands-Informationsroutine für das Bereitstellen einer aus der von der Sensoreinrichtung (74) fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S bestimmten Betriebszustands-Information BI über das Greifmodul (12) enthält, wobei die Betriebszustand-Informationsroutine eine Sollposition-Bewertungsroutine (129) enthält, die eine von der Sensoreinrichtung (74) fortlaufend ermittelte Abtriebsorgan-Stellung S anhand eines Abtriebsorgan-Stellung-Vergleichskriteriums mit einer vorgegebenen Abtriebsorgan-Stellung S_G vergleicht, wobei die bereitgestellte Betriebszustandsinformation BI davon abhängig ist, ob das Abtriebsorgan-Stellung-Vergleichskriterium erfüllt wird oder nicht erfüllt wird.
Greifmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustand-Informationsroutine eine Bewegungserkennungsroutine (127) enthält, die aus der von der Sensoreinrichtung (74) fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S eine Änderungsrate v_ist bestimmt und die Änderungsrate v_ist anhand eines Änderungsraten-Vergleichskriteriums mit einem Änderungsraten-Grenzwert v_G vergleicht, wobei die bereitgestellte Betriebszustand-Information BI davon abhängig ist, ob das Änderungsraten-Vergleichskriterium erfüllt wird oder nicht erfüllt wird.
Greifmodul (12) mit einem Modulkörper (24), mit einem in dem Modulkörper (24) aufgenommenen Kolben (28), der in einer Ausnehmung (30) linearbeweglich geführt ist und dereinen mit einem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum (32, 34) begrenzt, mit zumindest einer ersten Öffnung (36), durch die das gasförmige Fluid in den Modulkörper (24) für das Beaufschlagen des Arbeitsraums (32, 34) zuführbar ist, mit zumindest einer zweiten Öffnung (38), durch die das gasförmige Fluid aus dem Modulkörper (24) für das Freigeben des Arbeitsraums (32, 34) abführbar ist, mit einem verstellbaren Abtriebsorgan (14), das mit dem Kolben (28) bewegungsgekoppelt ist und das zum Einleiten eines Verstellmoments und/oder einer Verstellkraft in eine verlagerbare Funktionseinheit mit einer in dem Modulkörper (24) in einer Backenführungsausnehmung linearbeweglich geführten ersten Grundbacke (16) und mit wenigstens einer in der Backenführungsausnehmung oder in einer weiteren Backenführungsausnehmung in dem Modulkörper (24) linearbeweglich geführten weiteren Grundbacke (18) dient, gekennzeichnet durch wenigstens ein Ventil für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den Arbeitsraum (32, 34) und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem Arbeitsraum (32, 34), wobei das wenigstens eine Ventil ein Schaltventil (42, 44) ist, das in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum (32, 34) mit der ersten Öffnung (36) verbindet und in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum (32, 34) mit der zweiten Öffnung (38) verbindet, und eine Elektronikbaugruppe (72), die eine Sensoreinrichtung (74) für das fortlaufende Ermitteln der Abtriebsorgan-Stellung S und einen Prozessor (80) mit einer Betriebszustands-Informationsroutine für das Bereitstellen einer aus der von der Sensoreinrichtung (74) fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S bestimmten Betriebszustands-Information BI über das Greifmodul (12) enthält, wobei die Betriebszustands-Informationsroutine eine Bewegungserkennungsroutine (131) enthält, die aus einer von der Sensoreinrichtung (74) fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S eine Änderungsrate v_ist bestimmt und diese Änderungsrate v_ist anhand eines Änderungsraten-Vergleichskriteriums mit einem Änderungsraten-Grenzwert v_G vergleicht und, wobei die bereitgestellte Betriebszustandsinformation BI davon abhängig ist, ob das Änderungsraten-Vergleichskriterium erfüllt wird oder nicht erfüllt wird.
Greifmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustands-Informationsroutine als Betriebszustands-Information BI wenigstens eine Information aus der folgenden Gruppe bereitstellt: „Werkstück freigegeben“, „Werkstück gegriffen“, „Werkstück nicht gegriffen“, „Bewegungsfehler“, „Keine Druckluft angeschlossen“, „Blockierung bei Freigabe“, „Aktuator blockiert“, „Endlage erreicht“, „Ventilfehler“.
Greifmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Prozessor (80) mit einer Abtriebsorgan-Steuerungsroutine für das Bereitstellen von aus der von der Sensoreinrichtung (74) fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S bestimmten Steuersignalen für das Einstellen von Schaltstellungen des wenigstens einen Ventils und mit einer Signalauswertungsroutine für das Bestimmen der Position x_ist und der Geschwindigkeit v_ist des Abtriebsorgans (14) aus der fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S, wobei die von der Abtriebsorgan-Steuerungsroutine bereitgestellten Steuersignale das wenigstens eine Ventil (14) derart steuern, dass die Bewegung des Abtriebsorgans (14) durch Beaufschlagen des Arbeitsraums (32, 34) mit gasförmigem Medium abgebremst wird, wenn sowohl die Position x_ist als auch die Geschwindigkeit v_ist des Abtriebsorgans in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.
Greifmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalauswertungsroutine zusätzlich für das Bestimmen der Beschleunigung a des Abtriebsorgans (14) aus der fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S ausgelegt ist, wobei die von der Abtriebsorgan-Steuerungsroutine bereitgestellten Steuersignale das wenigstens eine Ventil (14) derart steuern, dass die Bewegung des Abtriebsorgans (14) durch Beaufschlagen des Arbeitsraums (32, 34) mit gasförmigem Medium abgebremst wird, wenn sowohl die Position x_ist und als auch die Geschwindigkeit v_ist und die Beschleunigung a_ist des Abtriebsorgans in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.
Greifmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikbaugruppe (72) einen in dem Modulkörper (24) angeordneten Baugruppenträger enthält und die Sensoreinrichtung (74) einen an dem Baugruppenträger aufgenommenen, als Hall-Sensor ausgebildeten ersten Positionssensor (76) und einen an dem Baugruppenträger aufgenommenen und von dem ersten Positionssensor (76) beabstandet angeordneten als Hall-Sensor ausgebildeten weiteren Positionssensor (76') für das Erfassen der Position des Kolbens (28) aufweist, wobei an oder in dem Kolben (28) oder an oder in dem Abtriebsorgan (14) oder an oder in dem Koppelelement für das Bewegungskoppeln des Kolbens (28) mit dem Abtriebsorgan (14) ein Magnetmaterial (78) angeordnet ist.
Greifmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (74) eine Differenzschaltung (79) enthält, die ein von der Differenz eines Sensorsignals SP1 des ersten Positionssensors (76) und eines Sensorsignals SP2 des weiteren Positionssensors (76') abhängiges Positionssignal als eine Abtriebsorgan-Stellung S bereitstellt.
Greifmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzschaltung (79) das Positionssignal kontinuierlich bereitstellt.
Greifmodul nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Baugruppenträger eine Leiterplatte (88) aufweist, die den ersten Positionssensor (76) und den weiteren Positionssensor (76') in dem Modulkörper (24) trägt.
Greifmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (88) in einer zu der Bewegungsrichtung des Kolbens (28) parallelen oder windschiefen Ebene angeordnet ist.
Greifmodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Positionssensor (76) und der zweite Positionssensor (76') jeweils für das Erfassen von Magnetfeldern ausgelegt sind, die eine zu der Leiterplatte (88) senkrechte Magnetfeldkomponente haben.
Greifmodul nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ventil ein elektromagnetisches Ventil mit einer Magnetspule (90) ist, die eine in einer zu der Bewegungsrichtung des Kolbens (28) senkrechten Ebene liegende Spulenachse (92) hat.
Greifmodul nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ventil an der Leiterplatte (88) festgelegt ist.
Greifmodul nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikbaugruppe (72) in dem Modulkörper (24) angeordnet ist.
Greifmodul nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikbaugruppe (72) eine Schnittstelle (86) für das Übertragen von elektrischer Energie und für das Übertragen von Daten aufweist.
Greifmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Modulkörper (24) ein von der zumindest einen ersten Öffnung (36) zu dem wenigstens einen Ventil (42, 44) verlaufender erster Fluidkanal (66, 66'), ein von der zumindest einen zweiten Öffnung (38) zu dem wenigstens einen Ventil (42, 44) verlaufender zweiter Fluidkanal (68, 68') und ein von dem wenigstens einen Ventil (42, 44) zu dem Arbeitsraum (32, 34) verlaufender dritter Fluidkanal (64, 64') ausgebildet ist, wobei der Modulkörper (24) einen Grundkörper (98) hat, in dem die Ausnehmung (30) für den Kolben (28) ausgebildet ist, wobei der Modulkörper (24) ein an den Grundkörper (98) angeschlossenes Deckelelement (54) und einen zwischen dem Grundkörper (98) und dem Deckelelement (54) angeordneten Dichtkörper umfasst, und wobei der erste Fluidkanal (66, 66') und/oder der zweite Fluidkanal (68, 68') und/oder der dritte Fluidkanal (64, 64') durch Bohrungen in dem Grundkörper (98) sowie durch Durchtrittsöffnungen in dem Dichtkörper (99) und durch mittels des Deckelelements (54) oder des Dichtkörpers (99) abgedeckte nutenförmigen Vertiefungen (69) in dem Grundkörper (98) und/oder durch mittels des Grundkörpers (98) oder des Dichtkörpers (99) abgedeckte nutenförmige Vertiefungen (69) in dem Deckelelement (54) wenigstens teilweise in einer ersten Kanalebene auf einer ersten Seite des Dichtkörpers (99) und in einer von der ersten Kanalebene verschiedenen weiteren Kanalebene auf einer der ersten Seite des Dichtkörpers (99) abgewandten zweiten Seite des Dichtkörpers (99) verläuft.
Greifmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öffnung (36) für das Zuführen von gasförmigem Fluid in den Modulkörper (24) eine Öffnung in dem Modulkörper (24) ist und die zweite Öffnung (38) für das Zuführen von gasförmigem Fluid in den Modulkörper (24) eine Öffnung in dem Modulkörper (24) ist.
Greifmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch ein elastisch verformbares Krafterzeugungsmittel (130) für das Beaufschlagen des Kolbens (28) mit einer Rückstellkraft.
Greifmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (28) in der Ausnehmung einen weiteren mit dem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum (32) begrenzt und für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den weiteren Arbeitsraum (34) und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem weiteren Arbeitsraum (34) wenigstens ein weiteres in dem Modulkörper (24) angeordnetes Ventil vorgesehen ist, das in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der ersten Öffnung (36) verbindet und das in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum mit der zweiten Öffnung (38) verbindet.
Greifmodul nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine weitere Ventil ein Schaltventil (44) ist.
Greifmodul nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ventil in einer von der ersten Schaltstellung und von der zweiten Schaltstellung verschiedenen dritten Schaltstellung das Zuführen von gasförmigem Medium in den Arbeitsraum (32) und das Abführen von gasförmigem Medium aus dem Arbeitsraum (34) unterbindet und/oder dass das wenigstens eine weitere Ventil in einer von der ersten Schaltstellung und von der zweiten Schaltstellung verschiedenen dritten Schaltstellung das Zuführen von gasförmigem Medium in den weiteren Arbeitsraum (34) und das Abführen von gasförmigem Medium aus dem weiteren Arbeitsraum (34) unterbindet.
Verfahren zum Ermitteln des Betriebszustands eines Greifmoduls (12) mit einem Kolben (28), der in einer Ausnehmung (30) linearbeweglich geführt ist und der in der Ausnehmung (30) einen mit einem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum (32, 34) begrenzt, mit zumindest einer ersten Öffnung (36), durch die das gasförmige Fluid für das Beaufschlagen des Arbeitsraums (32, 34) zuführbar ist, mit zumindest einer zweiten Öffnung (38), durch die das gasförmige Fluid für das Freigeben des Arbeitsraums (32, 34) abführbar ist, mit einem verstellbaren Abtriebsorgan (14), das mit dem Kolben (28) bewegungsgekoppelt ist und das zum Einleiten eines Verstellmoments in eine verlagerbare Funktionseinheit dient, und mit wenigstens einem Ventil für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den Arbeitsraum (32, 34) und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem Arbeitsraum (32, 34), wobei das wenigstens eine Ventil in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum (32, 34) mit der ersten Öffnung (36) verbindet und in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum (32, 34) mit der zweiten Öffnung (38) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebsorgan-Stellung S fortlaufend ermittelt wird und daraus eine Betriebszustands-Information BI über das Greifmodul (12) aus der Gruppe „Normalfunktion-Betriebszustandsinformation“, z.B. dass das Abtriebsorgan nicht blockiert ist oder dass das Abtriebsorgan eine Endlage erreicht hat, „Fehlfunktion-Betriebszustandsinformation“, z.B. dass das Abtriebsorgan blockiert ist oder dass das Abtriebsorgan eine Endlage nicht erreicht hat, bestimmt wird.
Verfahren zum Betrieb eines Greifmoduls (12) mit einem Kolben (28), der in einer Ausnehmung (30) linearbeweglich geführt ist und der in der Ausnehmung (30) einen mit einem gasförmigem Fluid beaufschlagbaren Arbeitsraum (32, 34) begrenzt, mit zumindest einer ersten Öffnung (36), durch die das gasförmige Fluid für das Beaufschlagen des Arbeitsraums (32, 34) zuführbar ist, mit zumindest einer zweiten Öffnung (38), durch die das gasförmige Fluid für das Freigeben des Arbeitsraums (32, 34) abführbar ist, mit einem verstellbaren Abtriebsorgan (14), das mit dem Kolben (28) bewegungsgekoppelt ist und das zum Einleiten eines Verstellmoments in eine verlagerbare Funktionseinheit dient, und mit wenigstens einem Ventil für das Steuern der Zufuhr des gasförmigen Mediums in den Arbeitsraum (32, 34) und für das Steuern der Abfuhr des gasförmigen Mediums aus dem Arbeitsraum (32, 34), wobei das wenigstens eine Ventil in einer ersten Schaltstellung den Arbeitsraum (32, 34) mit der ersten Öffnung (36) verbindet und in einer von der ersten Schaltstellung verschiedenen zweiten Schaltstellung den Arbeitsraum (32, 34) mit der zweiten Öffnung (38) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebsorgan-Stellung S fortlaufend ermittelt wird, daraus die Position x_ist und die Geschwindigkeit v_ist des Abtriebsorgans (14) bestimmt wird und die Schaltstellungen des wenigstens einen Ventils abhängig von der bestimmten Position x_ist und von der bestimmten Geschwindigkeit v_ist derart eingestellt werden, dass die Bewegung des Abtriebsorgans (14) durch Beaufschlagen des Arbeitsraums (32, 34) mit gasförmigem Medium abgebremst wird, wenn sowohl die Position x_ist und die Geschwindigkeit v_ist des Abtriebsorgans (14) in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass aus der fortlaufend ermittelten Abtriebsorgan-Stellung S zusätzlich die Beschleunigung a_ist des Abtriebsorgans (14) bestimmt wird und die Schaltstellungen des wenigstens einen Ventils abhängig von der bestimmten Position x_ist und von der bestimmten Geschwindigkeit v_ist sowie der bestimmten Beschleunigung a_ist derart eingestellt werden, dass die Bewegung des Abtriebsorgans (14) durch Beaufschlagen des Arbeitsraums (32, 34) mit gasförmigem Medium abgebremst wird, wenn sowohl die Position x ist und die Geschwindigkeit v_ist und die Beschleunigung a_ist des Abtriebsorgans (14) in einem vorgegebenen Wertebereich liegt.
Computerprogramm für das Ermitteln des Betriebszustands des Greifmoduls (12) in dem Verfahren nach Anspruch 23 aufgrund der fortlaufend ermittelten Antriebsorgan-Stellung S oder für das Steuern der Schaltstellungen des wenigstens einen Ventils in dem Verfahren nach Anspruch 24 oder 25 aufgrund der fortlaufend ermittelten Antriebsorgan-Stellung S.