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Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung für einen Roboter gemäß Anspruch 1.
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Im Karosseriebau steigt der Anspruch an flexible Vorrichtungen, insbesondere an Handlingsysteme für Karosseriebauteile, da sich die Anzahl der Modellvarianten von Kraftfahrzeugen durch stärkere Berücksichtigung der Kundenwünsche erhöht. Oftmals werden mehrere Modelle auf einer Fertigungslinie hergestellt, da die Modellstückzahlen schwanken und die Fertigungskapazität im Werk optimal ausgenutzt werden muss. Zusätzlich steht nicht immer schon in der Planungsphase fest, welcher Entwicklungsstand zukünftig tatsächlich gefertigt wird. Zudem muss eine stetige Produktweiterentwicklung auch während des laufenden Produktionsprozesses realisierbar sein, was bedeutet, dass Geometrieänderungen am Bauteil zwischenzeitlich vorgenommen werden. Gleichzeitig muss ein durchgängiger und störungsfreier Betrieb der Anlage garantiert werden.
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Derzeit kommen an Industrierobotern verstärkt Werkzeugwechselsysteme zum Einsatz. Bei einem Modellwechsel des zu fertigenden Fahrzeugs wird dabei beispielsweise durch eine Schnellwechselkupplung bzw. ein Dockingsystem am Roboter ein bauteilspezifischer Greifer aus einem Werkzeugbahnhof entnommen. Üblicherweise sind die Greifer dabei mit Vakuumtechnik ausgestattet. Mittels Druckluft wird die Kammer zwischen einem abdichtenden Element wie beispielsweise einem Saugbalg und dem zu greifenden Blechbauteil evakuiert. Der dadurch erzeugte Unterdruck erzeugt die zum Greifen des Bauteils benötigte Haltekraft.
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Die Nachteile dieser Technik liegen im hohen Energieverbrauch durch die Drucklufterzeugung und dem Funktionsversagen bei Stromausfall oder bei einem Ausfall der Druckluftversorgung über einen größeren Zeitraum. Zwar sind derartige Systeme in der Lage, kurze Unterbrechungen in der Energieversorgung durch die Aufrechterhaltung des Vakuums zu überbrücken, jedoch ist dies nur über einen sehr begrenzten Zeitraum möglich, da sich der Druckunterschied zwischen Blechbauteil und dem Greifer durch unvermeidbare Leckagen ausgleicht. Danach wird das Bauteil nicht mehr sicher gehalten und wird durch zusätzliche mechanische Auffangelemente abgefangen. In einem solchen Fall ist die Bauteilorientierung verloren, und durch den mechanischen Kontakt mit der Verliersicherung vermindert sich die Bauteilqualität, sodass das Bauteil im Anschluss ausgeschleust werden muss.
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Im Gegensatz dazu ist der Magnetismus eine geeignete Blecheigenschaft, welche eine dauerhafte Haltekraft zwischen dem Greifer und dem zu greifenden Bauteil erzeugt und eine sehr hohe Ausfallsicherheit bietet. Nach dem Stand der Technik existieren Greifsysteme, welche mit einem statischen Permanentmagnetkopf ausgestattet sind. Um ein gezieltes Ablegen eines Bauteils zu realisieren, wird zu dem permanenten Haltemagnet ein weiterer Permanentmagnet als Störmagnet positioniert. Durch Hinzunahme des Störmagneten wird der magnetische Fluss im Bauteil verändert, sodass die Feldlinien des permanenten Haltemagneten nicht mehr durch das zu haltende Bauteil verlaufen. Solche Systeme sind jedoch in der Regel nicht flexibel ausgeführt, sodass sie nicht für unterschiedliche Bauteilgeometrien einsetzbar sind.
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Aus der
US 2009/0314112 A1 ist eine Greifvorrichtung für einen Roboter bekannt, welche mehrere übereinander liegende Platten mit Löchern umfasst, wobei durch die Löcher der Platten längliche Greifelemente geführt sind. Die länglichen Elemente sind unabhängig voneinander bewegbar, und ihre Enden können eine Kraft auf ein Objekt ausüben, sodass das Objekt angehoben bzw. gehalten werden kann.
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Ferner ist aus der
DE 10 2013 020 581 A1 ein Robotergreifer für einen Roboter bekannt, wobei der Robotergreifer ein Gestell und vier Einzelgreifer umfasst. Jeder Einzelgreifer des Robotergreifers umfasst einen Greifkopf, mittels welchem ein Bauteil greifbar ist. Der Robotergreifer ist in verschiedene Stellungen bringbar, sodass unterschiedliche Karosserieteile greifbar sind.
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Aus der
DE 34 23 482 C1 ist eine elektrisch steuerbare permanentmagnetische Lastgreif- oder Halteeinrichtung zum Heben, Fördern und Stapeln ferromagnetischer Teile bekannt.
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Die
JP 2018 062011 A offenbart eine Magnethand für die Werkstückförderung unter Beibehaltung einer stabilen Werkstückausrichtung auch bei horizontaler Bewegung des Werkstücks.
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Die
JP 2009 214273 A offenbart eine magnetische Anziehungseinheit, welche es ermöglicht, eine hohe magnetische Kraft auf Körper mit einer unregelmäßigen Oberfläche auszuüben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Greifvorrichtung für einen Roboter bereitzustellen, welche das Greifen und Ablegen von Bauteilen mit unterschiedlicher Geometrie und unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten ermöglicht und darüber hinaus eine hohe Ausfallsicherheit im Falle eines Ausfalls der Energieversorgung der Greifvorrichtung aufweist. Ferner ist es die Aufgabe, eine energiesparende Greifvorrichtung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die Erfindung sieht eine Greifvorrichtung für einen Roboter vor, welche eine Aufnahmevorrichtung aufweist. Innerhalb der Aufnahmevorrichtung sind wenigstens zwei Greifelemente zum Greifen eines Bauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils eines Kraftfahrzeuges beweglich gelagert. Die wenigstens zwei Greifelemente weisen jeweils einen Kontaktbereich auf, welcher jeweils zum Greifen des Bauteils mit dem Bauteil in Kontakt bringbar ist. In einem Greifzustand der Greifvorrichtung wird das Bauteil mittels einer Kraft hervorgerufen durch ein im Bereich der wenigstens zwei Greifelemente verlaufendes Magnetfeld an den mindestens zwei Greifelementen gehalten. In einem Entnahmezustand der Greifvorrichtung ist das Bauteil nach Deaktivierung des Magnetfelds von den wenigstens zwei Greifelementen entfernbar. Der Wechsel zwischen dem Greifzustand und dem Entnahmezustand der Greifvorrichtung erfolgt durch eine Änderung der Wirkung zwischen wenigstens einem ersten Permanentmagneten und wenigstens einem ferromagnetischen Körper oder durch Wirkung zwischen wenigstens einem ersten Permanentmagneten oder wenigstens einem Elektromagneten.
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Die Greifvorrichtung verfügt selbst über erste Permanentmagnete und wenigstens einen Elektromagneten, wobei der Wechsel zwischen Greifzustand und Entnahmezustand durch den Zustand des Elektromagneten derart beeinflusst wird, dass im Entnahmezustand das eingeschaltete Magnetfeld des Elektromagneten das Magnetfeld des Permanentmagneten im Kontaktbereich der Greifvorrichtung mit dem Bauteil derart destruktiv überlagert, dass keine magnetische Kraft auf das Bauteil ausgeübt wird und im Greifzustand das Magnetfeld des Permanentmagneten das Bauteil durchdringt und hält.
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Das Bauteil ist vorzugsweise magnetisch ausgeführt, das heißt, auf das Bauteil wirkt eine Kraft, sobald es sich in einem Magnetfeld befindet. Insbesondere besteht das Bauteil, wie bei Karosseriebauteilen für Kraftfahrzeuge üblich, aus Blech. Die kombinierte magnetische Kraftwirkung an allen Greifelementen ist größer als die Gewichts- und Trägheitskraft des Bauteils, sodass dieses bewegt und in seiner Raumlage manipuliert werden kann
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Die wenigstens zwei Greifelemente sind vorzugsweise unabhängig voneinander bewegbar, sodass beim Greifvorgang, bei welchem sich der Kontaktbereich der Greifelemente dem Bauteil annähert, sich die Greifelemente der Oberflächengeometrie des Bauteils anpassen kann. Dies geschieht, indem die Greifelemente entsprechend der Oberflächengeometrie unterschiedlich weit von dem Bauteil entsprechend der Oberflächenbeschaffenheit in Richtung der Aufnahmevorrichtung der Greifvorrichtung bewegt werden. Die Greifelemente sind derart angeordnet, dass die Kontaktbereiche beziehungsweise die dem Bauteil zugewandten äußeren Enden der Kontaktbereiche eine Ebene bilden, welche einen Auflagebereich der Greifvorrichtung bildet.
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Es sind wenigstens zwei Greifelemente vorgesehen. Bevorzugt können auch mehr als zwei Greifelemente vorgesehen sein. Besonders bevorzugt sind 96 Greifelemente vorgesehen. Dadurch erhöht sich vorteilhaft die Anpassung der Greifvorrichtung an die Bauteiloberfläche, und es wird eine größere Kontaktfläche zwischen Bauteil und Greifvorrichtung geschaffen.
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Beim Greifvorgang wird die Auflagefläche in Richtung der Oberfläche des Bauteils geführt, bis wenigstens ein erstes Greifelement in Kontakt mit dem Bauteil kommt. Je nach Oberflächenbeschaffenheit des Bauteils kommen beim weiteren Heranführen der Greifvorrichtung an das Bauteil ein oder mehrere weitere Greifelemente mit dem Bauteil in Kontakt, wobei die Greifelemente dabei unterschiedlich weit in Richtung der Aufnahmevorrichtung der Greifvorrichtung verfahren werden. Durch diesen Vorgang kann sich die Auflagefläche der Greifvorrichtung im Greifzustand beziehungsweise vor Erreichen des Greifzustandes optimal an die Oberfläche des Bauteils anpassen. Im einfachsten Fall einer eben ausgebildeten Bauteiloberfläche werden alle Greifelemente um den gleichen Weg in Richtung der Aufnahmevorrichtung verfahren, oder es ist alternativ kein Verfahren der Greifelemente notwendig.
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Damit es zu einer Haftung zwischen dem Bauteil und der Greifvorrichtung kommt, befindet sich im Kontaktbereich der Greifelemente ein Magnetfeld, welches im Greifzustand das Bauteil an der Greifvorrichtung hält. Dieses Magnetfeld wird durch wenigstens einen ersten Permanentmagneten hervorgerufen oder durch wenigstens einen ferromagnetischen Körper, welcher mittels eines ersten Permanentmagneten oder mittels einer Anordnung mehrerer Permanentmagneten magnetisiert ist. Der ferromagnetische Körper ist bevorzugt an der Kontaktfläche eines jeden Greifelements angeordnet, oder der ferromagnetische Körper bildet das dem Bauteil zugewandte Ende eines jeden Greifelements.
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Während im Greifzustand das Bauteil mittels eines ersten Permanentmagneten gehalten wird, erfolgt das Ausschalten des Magnetfelds durch Zuschalten eines Elektromagneten, welcher derart geschaltet und angeordnet ist, dass das Magnetfeld des Elektromagneten das Magnetfeld des Permanentmagneten derart überlagert, dass das Magnetfeld des Permanentmagneten kompensiert wird. Effektiv wirkt auf das Bauteil in diesem Zustand keine magnetische Kraft mehr, sodass das Bauteil von der Greifvorrichtung entnehmbar ist.
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Im Greifzustand ist der Elektromagnet ausgeschaltet, sodass das System besonders energiesparend ist. Darüber hinaus wird zur Aufrechterhaltung des Greifzustands lediglich der Permanentmagnet benötigt, dessen Magnetfeld unabhängig von einer externen Energieversorgung ist. Zudem ist die erfindungsgemäße Greifvorrichtung hochgradig ausfallsicher im Falle eines Ausfalls der Energieversorgung. Zudem wird keine Druckluftversorgung benötigt.
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Wird im Greifzustand das Bauteil mittels eines ferromagnetischen Körpers, welcher mittels des wenigstens einen ersten Permanentmagneten magnetisiert ist, an der Greifvorrichtung gehalten, wird der Greifzustand dadurch hergestellt, dass der ferromagnetische Körper bzw. die Greifelemente, an denen jeweils ein ferromagnetischer Körper angeordnet ist, durch den Kontakt mit dem Bauteil in Richtung der Aufnahmevorrichtung bewegt wird, wobei im Aufnahmebereich eines jeden Greifelements an der Aufnahmevorrichtung jeweils ein Pol eines Magneten angeordnet ist. Durch die Annäherung der ferromagnetischen Körper an die Magnetfeldpole werden die ferromagnetischen Körper magnetisiert und bilden so im Kontaktbereich der Greifelemente ein Magnetfeld aus, mittels welchem das Blechteil an der Greifvorrichtung haltbar ist. Wird das Bauteil wieder von der Greifvorrichtung entfernt, bewegen sich die ferromagnetischen Körper weg von den an der Aufnahmevorrichtung angeordneten Magnetpolen, wodurch sie entmagnetisiert werden und das Magnetfeld im Kontaktbereich der Greifvorrichtung mit dem Bauteil zusammenfällt. Das Bauteil ist nun von der Greifvorrichtung entnehmbar.
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Bevorzugt sind wenigstens zwei Greifelemente jeweils zumindest bereichsweise in einer Führungshülse angeordnet, welche in der Aufnahmevorrichtung angeordnet ist, und wobei die Greifelemente entlang einer Längsachse der Führungshülse linear beweglich sind. Die Führungshülsen sind bevorzugt parallel zueinander in der Aufnahmevorrichtung aufgenommen und weisen vorzugsweise ein offenes und ein geschlossenes Ende auf. Die Greifelemente befinden sich in je einer Führungshülse, wobei ein erstes Ende eines jeden Greifelements in der Führungshülse angeordnet ist und sich ein Teil des Greifelements durch das offene Ende der Führungshülse hindurch außerhalb der Führungshülse erstreckt. An jenem Ende eines jeden Greifelements, welches sich außerhalb der Führungshülse befindet, ist der Kontaktbereich angeordnet.
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In einer Ausgangsstellung der Greifvorrichtung ohne Bauteilkontakt ist das erste Ende eines jeden Greifelements beabstandet zum geschlossenen Ende der Führungshülse angeordnet, sodass die Greifelemente bei Bauteilkontakt in die Führungshülse hinein verfahrbar sind.
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Bevorzugt sind die wenigstens zwei Greifelemente matrixförmig innerhalb der Aufnahmevorrichtung angeordnet. Das bedeutet, dass die Greifelemente innerhalb eines zweidimensionalen Rasters angeordnet sind, welches bevorzugt aus Zeilen und Spalten besteht. Innerhalb einer Zeile oder einer Spalte sind die Greifelemente bevorzugt äquidistant zueinander angeordnet. Bevorzugt ist der Abstand zwischen zwei Zeilen oder zwischen zwei Spalten gleich dem Abstand zwischen zwei Greifelementen innerhalb einer Zeile oder einer Spalte. Die Anzahl der Zeilen und die Anzahl der Spalten kann gleich oder unterschiedlich sein. Bevorzugt sind 8 Zeilen und 12 Spalten vorgesehen.
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Neben der matrixförmigen Anordnung der Greifelemente ist ebenfalls jegliche andere zweckmäßige Anordnung der Greifelemente denkbar. So können die Greifelemente beispielsweise in konzentrischen Ringen angeordnet sein. Die Anordnung der Greifelemente kann vorteilhaft an den zu greifenden Bauteiltyp angepasst werden.
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Darüber hinaus ist es ebenfalls denkbar, dass die Abstände zwischen zwei Greifelementen innerhalb einer Zeile oder einer Spalte oder zwischen zwei unterschiedlichen Zeilen oder Spalten verschieden sind. Dadurch können beispielsweise die Abstände zwischen zwei Greifelementen, welche nahe des Zentrums der Auflagefläche der Greifvorrichtung bzw. des Rasters angeordnet sind, kleiner ausgeführt werden als die Abstände zwischen zwei Greifelementen im Randbereich der Auflagefläche, oder umgekehrt. Die Abstände können daher vorteilhaft an die Oberflächenbeschaffenheit eines Bauteiltyps, welcher bevorzugt mit der Greifvorrichtung bewegt werden soll, angepasst werden.
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Bevorzugt sind die wenigstens zwei Greifelemente während des Übergangs vom Entnahmezustand zu dem Greifzustand jeweils mittels einer Spanneinrichtung, insbesondere mittels einer Feder, mit einer Spannkraft beaufschlagbar. Mittels der Spanneinrichtung werden die wenigstens zwei Greifelemente mit einer Spannkraft beaufschlagt, wenn das Bauteil gegen die Auflagefläche der Greifvorrichtung gedrückt wird. Durch die Spanneinrichtung wird gewährleistet, dass das wenigstens eine Greifelement nach Entnahme des Bauteils in seine Ausgangslage zurückkehrt.
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Die Spanneinrichtung ist bevorzugt innerhalb der Führungshülse zwischen dem geschlossenen Ende einer jeden Führungshülse und dem ersten Ende eines jeden Greifelements angeordnet. Alternativ kann die Spanneinrichtung an jenem Bereich eines jeden Greifelements angeordnet sein, welcher sich außerhalb der Führungshülse befindet. Ist die Spanneinrichtung als Feder ausgeführt, kann ein erstes Federende an dem Greifelement fixiert sein und ein zweites Federende an der Aufnahmeeinrichtung fixiert sein oder an der Aufnahmeeinrichtung aufliegen.
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Bevorzugt weist die Greifvorrichtung eine Arretiereinrichtung zum Arretieren der wenigstens zwei Greifelemente auf. Mittels der Arretierinrichtung können die wenigstens zwei Greifelemente sowohl im Greifzustand als auch im Entnahmezustand an der Aufnahmevorrichtung fixiert werden. Bei der Arretiereinrichtung kann es sich vorzugsweise um ein schaltbares Klemmsystem handeln.
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Bevorzugt dient die Arretiereinrichtung dazu, die wenigstens zwei Greifelemente im Greifzustand an der Aufnahmevorrichtung zu fixieren. Dadurch ist keine Bewegung der Greifelemente relativ zur Aufnahmevorrichtung im Greifzustand möglich, sodass das Bauteil bei wirkendem Magnetfeld fest an der Greifvorrichtung gehalten ist. Im Entnahmezustand kann die Arretiervorrichtung wieder gelöst werden, damit die wenigstens zwei Greifelemente in ihre Ausgangslage zurückkehren können.
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Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass an der Aufnahmevorrichtung mehrere Permanentmagneten derart angeordnet sind, dass je ein Magnetpol einem Greifelement räumlich zugeordnet ist, und wobei die Greifelemente benachbart angeordnet sind und die je zwei benachbarten Greifelementen zugeordneten Magnetpole eine unterschiedliche Polung aufweisen. Die Kontaktbereiche der wenigstens zwei Greifelemente sind jeweils als ferromagnetische Körper ausgebildet, wobei im Greifzustand der Abstand zwischen dem Kontaktbereich eines jeden Greifelements und dem dem jeweiligen Greifelement zugeordneten Magnetpol so klein ist, dass der Kontaktbereich durch den Magnetpol derart magnetisiert ist, dass ein Greifen des Bauteils möglich ist.
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Im Entnahmezustand ist der Abstand zwischen dem Kontaktbereich eines jeden Greifelements und dem dem jeweiligen Greifelement zugeordneten Magnetpol so groß, dass der Kontaktbereich nicht durch den Magnetpol magnetisiert ist und eine Entnahme des zuvor gegriffenen Bauteils möglich ist.
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Jene Bereiche der wenigstens zwei Greifelemente, welche nicht den Kontaktbereich mit dem Bauteil bilden, sind paramagnetisch ausgeführt. Lediglich der Kontaktbereich ist ferromagnetisch ausgeführt. Die alternierende Anordnung der Magnetpole wird dadurch realisiert, dass stabförmige Permanentmagnete nebeneinander mit ihren jeweiligen Enden so angeordnet sind, dass ein magnetischer Nordpol neben einem magnetischen Südpol angeordnet ist. Werden zwei benachbarte Greifelemente nun durch Bauteilkontakt in Richtung der Aufnahmevorrichtung bewegt, werden die ferromagnetischen Kontaktbereiche der beiden Greifelemente magnetisiert, sodass eine Kraftwirkung auf das Bauteil erzeugt wird. In diesem Zustand werden die Greifelemente mittels der Arretiereinrichtung fixiert, und der Greifzustand der Greifvorrichtung ist hergestellt.
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Zum Übergang in den Entnahmezustand der Greifvorrichtung wird die Arretiereinrichtung wieder gelöst, und die Spanneinrichtung bewirkt, dass die Greifelemente wieder von der Aufnahmeeinrichtung weggedrückt werden und in ihre Ausgangslage zurückkehren. Dadurch erfolgt die Entmagnetisierung der Kontaktbereiche der wenigstens zwei Greifelemente, sodass auf das Bauteil keine magnetische Kraft mehr wirkt und das Bauteil von der Greifvorrichtung entfernt werden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in rein schematischer Darstellung
- 1 eine Draufsicht auf die Greifvorrichtung mit matrixförmiger Anordnung der Greifelemente sowie eine Querschnittsdarstellung einer Zeile von Greifelementen der Greifvorrichtung bei Bauteilkontakt,
- 2 eine Querschnittsdarstellung eines einzelnen Greifelements in einer Führungshülse mit Spanneinrichtung,
- 3 eine Ausführungsform der Greifvorrichtung im Entnahmezustand (links) und im Greifzustand (rechts) aufweisend einen Elektromagneten und einen Permanentmagneten,
- 4 eine Ausführungsform der Greifvorrichtung aufweisend einen Elektromagneten und drei Permanentmagnete,
- 5 eine Ausführungsform der Greifvorrichtung im Entnahmezustand aufweisend eine Anordnung von mehreren Permanentmagneten und einem ferromagnetischen Körper, und
- 6 eine Ausführungsform der Greifvorrichtung im Greifzustand aufweisend eine Anordnung von mehreren Permanentmagneten und einem paramagnetischen Körper.
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1 zeigt die Greifvorrichtung 100, welche eine rahmenartig ausgeführte Aufnahmevorrichtung 10 aufweist. Innerhalb der Aufnahmevorrichtung 10 sind eine Vielzahl von Greifelementen 11 angeordnet. Die Greifelemente 11 sind in einem matrixförmigen Raster angeordnet, welches acht Zeilen und zwölf Spalten umfasst, wobei die Zeilen untereinander und die Spalten untereinander äquidistant angeordnet sind, sodass jedes Greifelement 11 den gleichen Abstand zu den jeweils benachbarten Greifelementen aufweist.
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In 1 unten ist eine Querschnittsdarstellung einer Zeile der Aufnahmevorrichtung 10 dargestellt. Jedes der Greifelemente 11 ist in einer Führungshülse 14 angeordnet. Jede Führungshülse 14 weist ein offenes und ein geschlossenes Ende auf, wobei in jeder Führungshülse 14 ein Greifelement 11 derart angeordnet ist, dass das Greifelement 11 bereichsweise innerhalb der Führungshülse 14 angeordnet ist und mit einem Teilbereich aus der Führungshülse 14 herausragt. Das Greifelement mit dem Bezugszeichen 11a zeigt eines der Greifelemente in einer Ausgangsposition ohne Bauteilkontakt.
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An jedem Ende eines jeden Greifelements 11, welches außerhalb der Führungshülse 14 angeordnet ist, ist ein Kontaktbereich 16 angeordnet, welcher zur Auflage des Bauteils 12 dient. An der Aufnahmevorrichtung 10 ist im Bereich des offenen Endes 14a einer jeden Führungshülse 14 eine Arretiervorrichtung 13 angeordnet, welche der Arretierung des Greifelements 11 vorzugsweise im Greifzustand dient. Bei der Arretiervorrichtung 13 kann es sich beispielsweise um einen Klemmmechanismus oder um einen Rastmechanismus handeln.
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Die Greifvorrichtung 100 befindet sich im dargestellten Zustand im Greifzustand, sodass sich die Greifelemente 11 unterschiedlich weit in die Führungshülse 14 hinein erstrecken, um sich der Kontur des Bauteils 12 optimal anpassen zu können. In diesem Zustand sind die Kontaktbereiche 16 magnetisiert, sodass eine magnetische Kraft auf das Bauteil 12 ausgeübt wird.
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2 zeigt ein einzelnes Greifelement 11 in einer Schnittdarstellung. Das Greifelement 11 ist innerhalb der Führungshülse 14 angeordnet, wobei zwischen dem geschlossenen Ende 14b der Führungshülse 14 und dem innerhalb der Führungshülse 14 angeordneten Ende des Greifelements 11 eine Feder 15 angeordnet ist. Mittels der Feder 15 kann das Greifelement 11 mit einer Spannkraft beaufschlagt werden, wenn es bei Bauteilkontakt in die Führungshülse 14 hinein bewegt wird.
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3 zeigt eine Ausführungsform zur Erzeugung des Magnetfelds der Greifvorrichtung 100, wobei die Magnetkraft, welche das Bauteil 12 an der Greifvorrichtung 100 hält, mittels eines Permanentmagneten 18 erzeugt wird. In 3 sind zur besseren Übersicht die Greifelemente 11 und die Aufnahmevorrichtung 10 zwischen dem Elektromagneten 17, dem Permanentmagneten 18 und dem Bauteil 12 nicht dargestellt.
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In 3 rechts ist der Greifzustand der Greifvorrichtung 100 dargestellt. Das Magnetfeld des Permanentmagneten 18 durchdringt das Bauteil 12, sodass das Bauteil 12 an der Greifvorrichtung 100 gehalten wird. In diesem Zustand ist der Elektromagnet 17 nicht eingeschaltet. In 3 links ist die Greifvorrichtung 100 im Entnahmezustand gezeigt. Der Elektromagnet 17 ist in diesem Zustand eingeschaltet, wobei der Elektromagnet 17 derart angeordnet ist, dass das Magnetfeld des Elektromagneten 17 das Magnetfeld des Permanentmagneten 18 wenigstens im Kontaktbereich der Greifvorrichtung 100 mit dem Bauteil 12 derart destruktiv überlagert, dass keine magnetische Kraft mehr auf das Bauteil 12 ausgeübt wird. In diesem Zustand kann das Bauteil 12 von der Greifvorrichtung 100 entnommen werden.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Erzeugung des Magnetfelds der Greifvorrichtung 100, welches einen Elektromagneten 17 und drei Permanentmagnete 18a, 18b, 18c, welche vorzugsweise Ferrit-Magnete sind, aufweist. In 4 sind zur besseren Übersicht die Greifelemente 11 und die Aufnahmevorrichtung 10 zwischen den Permanentmagneten 18a, 18b, 18c, dem Elektromagneten 17 und dem Bauteil 12 nicht dargestellt. Mittels des Elektromagneten 17 kann ein in unterschiedliche Richtungen gepoltes Magnetfeld erzeugt werden, welches den Permanentmagneten 18c, welcher vorzugsweise ein AlNiCo-Magnet ist, in unterschiedliche Richtungen magnetisiert. Das Magnetfeld des Permanentmagneten 18c überlagert sich mit den Magnetfeldern der Permanentmagneten 18a und 18b. Je nachdem, wie der Elektromagnet 17 geschaltet ist, ändert sich die Polung des vom Elektromagneten 17 hervorgerufenen Magnetfelds. Entsprechend dieser Polung wird auch der Permanentmagnet 18c magnetisiert. Je nachdem ob die Polung des Magnetfelds des Permanentmagneten 18c den Magnetfeldern der Permanentmagneten 18a,18b entgegengesetzt oder identisch mit dieser ist, werden die Magnetfelder der Permanentmagneten 18a und 18b entweder verstärkt oder kompensiert.
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Eine Verstärkung des Magnetfelds der Permanentmagneten 18a, 18b liegt im Greifzustand der Greifvorrichtung 100 vor, während im Entnahmezustand die Magnetfelder der Permanentmagneten 18a, 18b kompensiert werden, sodass kein wirkendes Magnetfeld im Bereich des Bauteils 12 anliegt.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Erzeugung des Magnetfelds der Greifvorrichtung 100, wobei an der Aufnahmevorrichtung 10 mehrere Permanentmagneten 18d, 18e, 18f. angeordnet sind, welche räumlich je einem Greifelemente 11 zugeordnet sind. Zwei benachbarten Greifelementen ist je ein Magnetpol mit unterschiedlicher Polung zugeordnet. Die Kontaktbereiche 16 der Greifelemente 11 sind ferromagnetisch ausgeführt. Jedes der Greifelemente 11 ist mittels einer Feder 15 mit einer Spannkraft beaufschlagbar, wobei die Feder 15 im dem Bereich der Greifelemente 11 an einem jeden Greifelement 11angeordnet ist, welcher außerhalb der Führungshülse 14 angeordnet ist.
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In 5 ist der in 1 gezeigt Ausschnitt A der Greifvorrichtung 100 im Entnahmezustand gezeigt. Es liegt kein Bauteilkontakt vor, und die Greifelemente 11 befinden sich in ihrer Ausgangslage, in welcher die Kontaktbereiche 16, welche als ferromagnetische Körper ausgeführt sind, nicht durch die Permanentmagnete 18d, 18e, 18f magnetisiert sind. Daher wirkt in diesem Zustand kein Magnetfeld im Bereich der Kontaktbereiche 16, sodass das Bauteil 12 von der Greifvorrichtung 100 entnehmbar ist.
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6 zeigt einen Ausschnitt von zwei Greifelementen der Ausführungsform gemäß 5 der Greifvorrichtung 100 im Greifzustand. Die Greifelemente 11 sind durch Bauteil-Kontakt in Richtung der Aufnahmevorrichtung 10 verschoben, wobei die Greifelemente 11 aufgrund der Feder 15 mit einer Spannkraft beaufschlagt sind. Die Kontaktbereiche 16 der Greifelemente 11 und sind durch die räumliche Nähe zu den Permanentmagneten 18d, 18e, 18f magnetisiert, sodass sie eine magnetische Kraft auf das Bauteil 12 ausüben, sodass dieses an der Greifvorrichtung 100 gehalten wird. In diesem Zustand werden die Greifelemente 11 mittels einer nicht dargestellten Arretiervorrichtung in ihrer Position fixiert. Um von diesem Zustand in den Entnahmezustand überzugehen, wird die Arretiereinrichtung wieder gelöst, sodass die Greifelemente 11 aufgrund der vorgespannten Feder 15 wieder zurück in ihre Ausgangslage gedrückt werden. Durch die Entfernung der Kontaktbereiche 16 von den Magnetpolen der Permanentmagnete 18d, 18e, 18f werden die Kontaktbereiche 16 entmagnetisiert, sodass die magnetische Kraft auf das Bauteil 12 verringert wird. Die Greifvorrichtung 100 geht in den in 5 dargestellten Zustand über, in welchem das Bauteil 12 von der Greifvorrichtung 100 entnehmbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Greifvorrichtung
- 10
- Aufnahmevorrichtung
- 11
- Greifelement
- 11a
- Greifelement ohne Bauteilkontakt
- 12
- Bauteil
- 13
- Arrtiereinrichtung
- 14
- Führungshülse
- 15
- Feder
- 16
- Kontaktbereich
- 17
- Elektromagnet
- 18, 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f
- Permanentmagnete
