DE102018203061A1 - Method for finding a suitable holding position - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auffinden mindestens einer geeigneten Halteposition (HP) für mindestens eine Halteeinrichtung (26), die eine Mehrzahl von Halteelementen (34) aufweist, relativ zu einem mittels der Halteeinrichtung (26) auf einer Werkstückauflage zu verschiebenden oder eines mittels der Halteeinrichtung (26) zu tragenden Werkstückteils (16), umfassend: a) Festlegen einer Halteposition (HP) der Halteeinrichtung (26), in der sich mindestens ein Halteelement (34) zumindest teilweise mit dem Werkstückteil (16) überschneidet, um als wirksames Halteelement (34a) auf das Werkstückteil (16) zu wirken, b) Bestimmen einer von dem Werkstückteil (16) beim Verschieben oder beim Tragen auf ein jeweiliges wirksames Halteelement (34a) ausgeübten resultierenden Kraft, c) Bewerten der Halteposition (HP) als geeignet für das Verschieben oder das Tragen des Werkstückteils (16), wenn für alle wirksamen Halteelemente (34a) eine jeweils auf das zu verschiebende Werkstückteil (16) in Verschieberichtung (Y) übertragbare Querkraft oder eine jeweils auf das zu tragende Werkstückteil (16) in einer Transportrichtung übertragbare Halte- und/oder Querkraft ein von der resultierenden Kraft abhängiges Bewertungskriterium erfüllt. The invention relates to a method for finding at least one suitable holding position (HP) for at least one holding device (26) having a plurality of holding elements (34) relative to a by means of the holding device (26) to be moved on a workpiece support or one by means of Holding device (26) to be supported workpiece part (16), comprising: a) defining a holding position (HP) of the holding device (26) in which at least one holding element (34) at least partially overlaps with the workpiece part (16) to an effective holding element (34a) acting on the workpiece part (16); b) determining a resultant force exerted by the workpiece part (16) upon translation or wear on a respective effective support member (34a); c) evaluating the hold position (HP) as appropriate for the shifting or the carrying of the workpiece part (16), if for each effective holding elements (34 a) in each case on the workpiece to be moved il (16) in the displacement direction (Y) transmittable transverse force or a respectively on the workpiece to be supported part (16) transferable in a transport direction holding and / or transverse force meets a dependent of the resultant force evaluation criterion.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auffinden mindestens einer geeigneten Halteposition für mindestens eine Halteeinrichtung, die eine Mehrzahl von Halteelementen aufweist, relativ zu einem mittels der Halteeinrichtung auf einer Werkstückauflage (seitlich) zu verschiebenden oder eines mittels der Halteeinrichtung zu tragenden, in der Regel plattenförmigen Werkstückteils. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The present invention relates to a method for finding at least one suitable holding position for at least one holding device, which has a plurality of holding elements, relative to a by means of the holding device on a workpiece support (side) or to be supported by the holding device, usually plate-shaped workpiece part. The invention also relates to a computer program product for carrying out such a method.
Wenn ein aus einem plattenförmigen Werkstück freigetrenntes Werkstückteil mit Hilfe einer Halteeinrichtung allein oder gemeinsam mit dem umgebenden Restgitter auf einer Werkstückauflage seitlich verschoben werden soll, so kann das Werkstückteil relativ zur Halteeinrichtung und/oder relativ zum Restgitter verrutschen. Ebenso kann eine Verschiebung des Werkstückteils relativ zum Restgitter eintreten, wenn im Moment des Freischnitts Kräfte (z.B. die Kraft eines einwirkenden Schneidgases beim Laserschneiden) auf das Werkstückteil einwirken. Ein gegenüber der Halteeinrichtung oder dem Restgitter verschobenes Werkstückteil kann ggf. nur schwierig oder gar nicht automatisiert aus der Bearbeitungsmaschine entnommen werden. Beim Tragen bzw. beim Transportieren eines mittels der Halteeinrichtung gehaltenen, beispielsweise angesaugten Werkstückteils zu einem Ablageort treten außerdem Fliehkräfte am Werkstückteil auf, die die Haltekraft der Halteelemente, beispielsweise in Form von Sauggreifern, nicht übersteigen dürfen.If a workpiece part separated from a plate-shaped workpiece is to be displaced laterally by means of a holding device alone or together with the surrounding residual grid on a workpiece support, the workpiece part can slip relative to the holding device and / or relative to the residual grid. Likewise, a displacement of the workpiece part relative to the residual grid may occur if, at the moment of free-cutting, forces (for example the force of an acting cutting gas during laser cutting) act on the workpiece part. A relative to the holding device or the skeleton displaced workpiece part may possibly be difficult or not automatically removed from the machine. When carrying or transporting a held by means of the holding device, for example sucked workpiece part to a storage location also occur centrifugal forces on the workpiece part, which may not exceed the holding force of the holding elements, for example in the form of suction pads.
Um eine Relativbewegung des Werkstückteils zu vermeiden, ist es beispielsweise aus
Aus
In
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Demgegenüber stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, durch das eine Halteposition aufgefunden werden kann, bei der mit Hilfe einer vorgegebenen Anzahl und Lage von Halteelementen, insbesondere von Sauggreifern, die auf das Werkstückteil einwirken, ein prozesssicheres Verschieben des Werkstückteils auf einer Werkstückauflage und/oder ein sicheres Tragen bzw. Transportieren des gehaltenen, insbesondere angesaugten Werkstückteils möglich ist. Auf diese Weise soll trotz einwirkender Reibung, Gewichtskraft und/oder Fliehkraft ein sicherer Halt des Werkstückteils an den Halteelementen der Halteeinrichtung erreicht werden.In contrast, the present invention has the object to provide a method by which a holding position can be found in which by means of a predetermined number and location of holding elements, in particular of suction pads, which act on the workpiece part, a reliable movement of the workpiece part on a Workpiece support and / or a safe carrying or transporting the held, in particular sucked workpiece part is possible. In this way, in spite of acting friction, weight and / or centrifugal force a secure hold of the workpiece part to the holding elements of the holding device can be achieved.
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, umfassend die Schritte: a) Festlegen einer Halteposition der Halteeinrichtung, in der sich mindestens ein Halteelement zumindest teilweise mit dem Werkstückteil überschneidet, um auf das Werkstückteil zu wirken, b) Bestimmen einer von dem Werkstückteil beim Verschieben oder beim Tragen auf ein jeweiliges wirksames Halteelement ausgeübten resultierenden Kraft, c) Bewerten der Halteposition als geeignet für das Verschieben oder das Tragen des Werkstückteils, wenn für alle wirksamen Halteelemente eine jeweils auf das zu verschiebende Werkstückteil in einer Verschieberichtung übertragbare Querkraft oder eine jeweils auf das zu tragende Werkstückteil in einer Transportrichtung übertragbare Halte- und/oder Querkraft ein von der resultierenden Kraft abhängiges Bewertungskriterium erfüllt.This object is achieved by a method of the type mentioned, comprising the steps of: a) setting a holding position of the holding device in which at least one holding element at least partially overlaps with the workpiece part to act on the workpiece part, b) determining one of c) evaluating the holding position as suitable for moving or carrying the workpiece part, if for each effective holding elements a transmittable respectively to the workpiece part to be displaced in a direction of displacement transverse force or a holding and / or transverse force which can be transmitted in each case to the workpiece part to be supported in a transport direction fulfills a weighting criterion dependent on the resultant force.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in Abhängigkeit z.B. von der Geometrie des Werkstückteils, von den Materialeigenschaften (Materialart, Dicke, Größe), dem Reibkoeffizienten des Materials des Werkstückteils auf der Werkstückauflage, sowie der Lage und Anzahl der wirksamen Halteelemente, d.h. derjenigen Halteelemente, die sich zumindest teilweise mit dem Werkstückteil überschneiden, ein Bewertungskriterium ermittelt werden, welches eine Aussage über die Stärke der Fixierung des Werkstückteils an der Halteeinrichtung erlaubt. Depending on the geometry of the workpiece part, the material properties (type of material, thickness, size), the coefficient of friction of the material of the workpiece part on the workpiece support, as well as the position and number of effective holding elements, ie those holding elements, the overlap at least partially with the workpiece part, an evaluation criterion can be determined, which allows a statement about the strength of the fixation of the workpiece part on the holding device.
Grundgedanke dieses Verfahrens ist es, dass die auf die Halteeinrichtung wirkenden resultierenden (horizontalen sowie ggf. vertikalen) Kräfte auf die wirksamen Halteelemente verteilt werden, und zwar unter Berücksichtigung der vorliegenden geometrischen Beziehungen. Mit anderen Worten wirken die Kräfte, die auf die Halteeinrichtung wirken, nicht zwingend gleichverteilt auf alle wirksamen Halteelemente. Es wird somit ein Bewertungskriterium verwendet, das für die gewählte Halteposition der Halteeinrichtung und somit für jedes einzelne der Halteelemente, die auf das Werkstückteil wirken, eine Aussage treffen kann, ob es beim Verschieben oder beim Tragen des Werkstückteils zu einer Relativbewegung zwischen dem Werkstückteil und der Halteeinrichtung kommt. Mit Hilfe des Bewertungskriteriums kann eine jeweilige Halteposition der Halteeinrichtung also als geeignet oder ungeeignet bewertet werden.The basic idea of this method is that the forces acting on the holding device resulting (horizontal and possibly vertical) are distributed to the effective holding elements, taking into account the present geometric relationships. In other words, the forces that act on the holding device, not necessarily equally distributed to all effective holding elements. It is thus used an evaluation criterion that can make a statement for the selected holding position of the holding device and thus for each of the holding elements which act on the workpiece part, whether it is when moving or carrying the workpiece part to a relative movement between the workpiece part Holding device comes. With the aid of the evaluation criterion, a respective holding position of the holding device can therefore be assessed as suitable or unsuitable.
Ist das Bewertungskriterium für jedes einzelne wirksame Halteelement erfüllt, kann das Verschieben bzw. das Tragen des Werkstückteils prozesssicher durchgeführt werden. Wird das Bewertungskriterium nicht erfüllt, d.h. ist die Belastung zu groß, so wird als Bewertungsergebnis ausgegeben bzw. festgestellt, dass mit der vorliegenden Halteposition der Halteeinrichtung bzw. der Halteelemente keine sichere Verschiebung bzw. kein sicheres Tragen des Werkstückteils erfolgen kann.If the evaluation criterion for each individual effective holding element is met, the displacement or the carrying of the workpiece part can be carried out reliably. If the evaluation criterion is not met, i. If the load is too great, it is outputted as evaluation result or found that with the present holding position of the holding device or the holding elements no reliable displacement or no safe carrying of the workpiece part can take place.
Im einfachsten Fall kann das Bewertungskriterium darin bestehen zu prüfen, ob die durch das wirksame Halteelement übertragbare Querkraft bzw. die übertragbare Haltekraft mindestens ebenso groß oder größer ist als die resultierende Kraft bzw. der Anteil der resultierenden Kraft in der jeweils relevanten Raumrichtung. Vorzugsweise beinhaltet das Bewertungskriterium dazu den Betrag der auf das wirksame Halteelement ausgeübten resultierenden Kraft multipliziert mit einem Sicherheitsfaktor. Das Bewertungskriterium für die Halteposition der Halteeinrichtung auf dem Werkstückteil verlangt im Falle der Verschiebung des Werkstücks, dass an jedem einzelnen Halteelement die Belastung bzw. die resultierende Kraft
Das Bewertungskriterium bzw. die Bewertungsvorschrift kann grundsätzlich für alle Prozesse verwendet werden, bei denen entschieden werden muss, ob die Fixierung eines (flächigen) Werkstückteils, welches über eine Klemm- oder Haltekraft und/oder Reibung an diskreten Punkten (beispielsweise an Saugern oder Greifern) in eine Raumrichtung bewegt werden muss, prozesssicher erfolgen kann, oder nicht, beispielsweise beim weiter oben beschriebenen Halten bzw. Transport des plattenförmigen bzw. flächigen Werkstückteils.The evaluation criterion or the evaluation rule can basically be used for all processes in which a decision must be made as to whether the fixation of a (flat) workpiece part, which via a clamping or holding force and / or friction at discrete points (for example, suckers or grippers) must be moved in a spatial direction, can be carried out reliably or not, for example, in the above-described holding or transport of the plate-shaped or flat workpiece part.
Unter dem Tragen des Werkstücks wird im Sinne dieser Anmeldung ein Anheben des Werkstückteils in vertikaler Richtung verstanden, bei dem keine Bewegung des Werkstückteils in horizontaler Richtung erfolgt, so dass auf das Werkstückteil lediglich die Schwerkraft sowie eine in vertikaler Richtung wirkende Beschleunigungskraft wirkt. Das Tragen des Werkstücks umfasst auch einen Transport des Werkstückteils, bei dem das Werkstückteil nicht nur angehoben sondern zusätzlich auch in mindestens einer weiteren Raumrichtung (horizontal) bewegt wird. Bei einem Transport des Werkstückteils wirken auf das Werkstückteil sowohl in horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung Beschleunigungskräfte, sowie zusätzlich die Schwerkraft. Vereinfachend wird bei allen nachfolgenden Betrachtungen angenommen, dass diese Kräfte im Schwerpunkt des Werkstückteils wirken bzw. angreifen.For the purposes of this application, carrying the workpiece means lifting the workpiece part in the vertical direction, in which no movement of the workpiece part takes place in the horizontal direction, so that only the force of gravity and an acceleration force acting in the vertical direction act on the workpiece part. The carrying of the workpiece also includes a transport of the workpiece part, in which the workpiece part is not only raised but additionally also in at least one further spatial direction (horizontal) is moved. During transport of the workpiece part act on the workpiece part both in the horizontal direction and in the vertical direction acceleration forces, and in addition to gravity. For simplicity, it is assumed in all subsequent considerations that these forces act or act on the center of gravity of the workpiece part.
Wird in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Halteposition als nicht geeignet für das prozesssichere Verschieben oder Tragen des Werkstückteils bewertet, so können die Schritte a) bis c) so lange mit einer veränderten Zahl von wirksamen Halteelementen und/oder mit einer veränderten Halteposition wiederholt werden, bis die Halteposition das Bewertungskriterium erfüllt.If, in step c) of the method according to the invention, the holding position is assessed as unsuitable for the reliable shifting or carrying of the workpiece part, steps a) to c) can be repeated with a changed number of effective holding elements and / or with a changed holding position until the stop position meets the evaluation criterion.
Im erstgenannten Fall können beispielsweise in einem Schritt d) diejenigen wirksamen Halteelemente, für die das Bewertungskriterium nicht erfüllt wurde, vernachlässigt und die Berechnung der ausgeübten resultierenden Kraft kann für die verbliebenen wirksamen Halteelemente erneut durchgeführt werden. Wird dabei das Bewertungskriterium für alle verbliebenen wirksamen Halteelemente erfüllt, so wird die in Schritt a) festgelegte (initiale) Halteposition als geeignet bewertet. Ist dies nicht der Fall, so kann der Schritt d) wiederholt werden. Wenn nach ggf. mehrfacher Wiederholung von Schritt d) keine wirksamen Halteelemente mehr verbleiben, so muss die Halteposition verändert und anschließend die Schritte b), c) und ggf. d) wiederholt werden.In the former case, for example, in a step d) those effective holding elements for which the evaluation criterion has not been met are neglected, and the calculation of the applied resultant force can be carried out again for the remaining effective holding elements. If the evaluation criterion for all remaining effective holding elements is fulfilled, then the (initial) holding position defined in step a) is evaluated as suitable. If this is not the case, then step d) can be repeated. If, after repeated repetition of step d) if necessary, no effective holding elements remain, the holding position must be changed and then steps b), c) and if necessary d) must be repeated.
Der für den Vergleich in Schritt c) benötigte Wert für die durch ein Halteelement, beispielsweise durch einen Sauger oder Greifer, übertragbare Querkraft bzw. Haltekraft ist abhängig von der Ansaug-, Klemm- oder Anpresskraft gegenüber dem Werkstückteil und dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Sauger oder Greifer und dem Werkstückteil, der vom Material bzw. von der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückteils (z.B. trocken oder geölt etc.) sowie vom Material und der Oberflächenbeschaffenheit der Sauger oder Greifer abhängt. Der Wert für die übertragbare Querkraft ist entweder in den Datenblättern des Herstellers der Halteeinrichtung, beispielsweise eines Sauger-Herstellers, angegeben oder kann mit Hilfe von Verschiebe- bzw. mit Hilfe von Tragversuchen ermittelt werden. Bei der Verschiebung des Werkstückteils kann die Einwirkung der Halteeinrichtung durch Auflegen oder Anpressen eines Flächensaugers bzw. der wirksamen Sauger oder durch zusätzliches Erzeugen eines Vakuums erfolgen. Die in diesen Fällen jeweils gültigen Werte für die übertragbare Querkraft eines einzelnen Saugers müssen typischerweise durch Versuchsreihen ermittelt werden. The value required for the comparison in step c) for the transverse force or holding force transferable by a holding element, for example by a nipple or gripper, is dependent on the suction, clamping or contact force with respect to the workpiece part and the coefficient of friction between the nipple or gripper and the workpiece part, which depends on the material or on the surface condition of the workpiece part (eg dry or oiled etc.) as well as on the material and the surface condition of the suckers or grippers. The value for the transmittable shear force is either specified in the manufacturer's data sheets of the holding device, for example a vacuum cleaner manufacturer, or can be determined by means of displacement or with the aid of carrying tests. During the displacement of the workpiece part, the action of the holding device can be done by applying or pressing a surface suction or the effective suction or by additional generation of a vacuum. The applicable values for the transmittable shear force of a single nipple in these cases must typically be determined by test series.
In der Regel ist das Verfahren abgeschlossen, wenn eine geeignete Halteposition bzw. geeignete Haltepositionen für die Halteeinrichtung(en) aufgefunden wurde(n). Gegebenenfalls kann das Verfahren nach dem Auffinden einer geeigneten bzw. prozesssicheren Halteposition weiter durchgeführt werden, d.h. es können die Schritte a) bis c) mit veränderten Haltepositionen wiederholt werden, bis mehrere prozesssichere Haltepositionen aufgefunden werden. Aus den prozesssicheren Haltepositionen kann dann diejenige ausgewählt werden, welche das Bewertungskriterium am besten bzw. optimal erfüllt. Für den Fall, dass zwei oder mehr Halteeinrichtungen verwendet werden, um ein- und dasselbe Werkstückteil zu verschieben oder zu tragen, hängt die resultierende Kraft auf ein jeweiliges Halteelement einer Halteeinrichtung typischerweise auch davon ab, wie viele Halteelemente der anderen Halteeinrichtungen auf das Werkstückteil wirken und wo diese an dem Werkstückteil angreifen. Für die nachfolgenden Betrachtungen wird zur Vereinfachung davon ausgegangen, dass nur eine einzige Halteeinrichtung zum Verschieben bzw. zum Halten des Werkstückteils verwendet wird.In general, the method is completed when a suitable holding position or holding positions for the holding device (s) has been found (s). Optionally, the method may be further performed after finding a suitable holding position, i. E. The steps a) to c) can be repeated with changed holding positions until several process-safe holding positions are found. From the process-safe stop positions, it is then possible to select the one which best or optimally fulfills the evaluation criterion. In the event that two or more holding devices are used to move or carry one and the same workpiece part, the resulting force on a respective holding element of a holding device typically also depends on how many holding elements of the other holding devices act on the workpiece part and where they attack the workpiece part. For the following considerations, it is assumed for the sake of simplicity that only a single holding device is used for displacing or holding the workpiece part.
Beim ersten Durchführen des Verfahrensschritts a) kann eine initiale Halteposition der Halteeinrichtung festgelegt werden, bei der eine vorgegebene Anzahl von Halteelementen der Halteeinrichtung sich mit dem Werkstückteil vollständig oder teilweise überschneiden. Unter einer teilweisen Überschneidung wird verstanden, dass sich lediglich ein Teilbereich der wirksamen Fläche eines Halteelements, beispielsweise einer Saugerfläche, mit dem Werkstückteil überschneidet. Mit anderen Worten schneidet die Randkontur des Werkstückteils die wirksame Fläche des Halteelements.During the first execution of the method step a), an initial holding position of the holding device can be defined, in which a predetermined number of holding elements of the holding device completely or partially overlap with the workpiece part. A partial overlap is understood to mean that only a partial region of the effective surface of a holding element, for example a suction surface, overlaps the workpiece part. In other words, the edge contour of the workpiece part intersects the effective surface of the holding element.
Die initiale Halteposition kann festgelegt werden, indem zunächst eine das zu entnehmende Werkstückteil umschließende, insbesondere rechteckige Umschließungskontur festgelegt wird. Die initiale Festlegung der Halteposition erfolgt bevorzugt gleichmäßig, d.h. die Halteeinrichtung weist gleiche Abstände zu den Kanten der Umschließungskontur auf. Falls dies aufgrund von Kollisionen zwischen der Halteeinrichtung und anderen Bauelementen, beispielsweise einem Bearbeitungskopf, nicht möglich ist, wird die Halteeinrichtung unter Berücksichtigung eines Mindestabstandes zu den Bauelementen, z.B. zum Bearbeitungskopf, mit gleichen Abständen zu den Kanten der Umschließungskontur platziert. Werden zwei oder mehr Halteeinrichtungen zum Verschieben oder zum Tragen ein- und desselben Werkstückteils verwendet, so werden deren initiale Haltepositionen typischerweise ebenfalls derart festgelegt, dass die Halteeinrichtungen gleichmäßig in Bezug zur Umschließungskontur angeordnet sind, d.h. die Halteeinrichtungen weisen gleiche Abstände zu den Kanten der Umschließungskontur auf.The initial holding position can be determined by first defining a, in particular rectangular, enclosing contour surrounding the workpiece part to be removed. The initial definition of the holding position preferably takes place uniformly, i. the holding device has equal distances to the edges of the Umschließungskontur. If this is not possible due to collisions between the holding device and other components, for example a machining head, the holding device is designed taking into account a minimum distance to the components, e.g. to the machining head, placed at equal distances to the edges of the enclosing contour. When two or more holding devices are used to move or support one and the same workpiece part, their initial holding positions are typically also set such that the holding devices are arranged uniformly in relation to the enclosing contour, i. the holding devices have equal distances to the edges of the enclosing contour.
Bei einer Variante wird die resultierende Kraft als eine vektorielle Summe aus einer ersten Kraftkomponente und einer zweiten Kraftkomponente bestimmt, wobei die erste Kraftkomponente aus einer auf den Schwerpunkt des zu verschiebenden oder zu tragenden Werkstückteils wirkenden Gesamt-Kraft resultiert, und wobei die zweite Kraftkomponente aus einer Querkraft auf ein jeweiliges Halteelement aufgrund eines auf den Schwerpunkt eines alle wirksamen Halteelemente enthaltenden Teilbereichs der Halteeinrichtung wirkenden Moments resultiert. Die resultierende Kraft auf ein Halteelement setzt sich im Allgemeinen aus den beiden oben beschriebenen Kraftkomponenten zusammen. Für den Fall, dass der Schwerpunkt des Teilbereichs der Halteeinrichtung mit den wirksamen Halteelementen mit dem Schwerpunkt des Werkstückteils übereinstimmt, entfällt die zweite Kraftkomponente, d.h. diese weist den Wert Null auf.In one variant, the resultant force is determined as a vectorial sum of a first force component and a second force component, wherein the first force component results from a total force acting on the center of gravity of the workpiece part to be displaced or supported, and wherein the second force component is one Transverse force on a respective holding element due to a force acting on the center of gravity of all effective holding elements containing portion of the holding device torque results. The resulting force on a holding element is generally composed of the two force components described above. In the event that the center of gravity of the portion of the holding device coincides with the effective holding elements with the center of gravity of the workpiece part, eliminates the second force component, i. this has the value zero.
Für den typischerweise vorliegenden Fall, dass das plattenförmige Werkstück bzw. das von diesem freigeschnittene Werkstückteil eine konstante Dicke und Dichte aufweist, stimmt der Schwerpunkt des Werkstückteils mit dem Flächenschwerpunkt des Werkstückteils überein. Entsprechend stimmt der Schwerpunkt des Teilbereichs der Halteeinrichtung mit dem Flächenschwerpunkt des Teilbereichs der Halteeinrichtung überein, sofern das Gewicht der Grund- bzw. Saugerplatte der Halteeinrichtung ebenfalls homogen verteilt ist.For the typically present case that the plate-shaped workpiece or the workpiece part cut free from this has a constant thickness and density, the center of gravity of the workpiece part coincides with the centroid of the workpiece part. Accordingly, the center of gravity of the portion of the holding device coincides with the centroid of the portion of the holding device, provided that the weight of the base or suction plate of the holding device is also distributed homogeneously.
Bei einer Variante wird die erste Kraftkomponente der resultierenden Kraft bestimmt, indem die auf den Schwerpunkt des zu verschiebenden oder zu tragenden Werkstückteils wirkende Gesamt-Kraft gleichmäßig auf die wirksamen Halteelemente aufgeteilt wird. In diesem Fall ergibt sich die erste Kraftkomponente aus der Gesamt-Kraft, indem die Gesamt-Kraft durch die Anzahl der wirksamen Halteelemente geteilt wird.In one variant, the first force component of the resulting force is determined by the acting on the center of gravity of the workpiece part to be moved or transferred total force is evenly divided between the effective holding elements. In this case, the first force component results from the total force by dividing the total force by the number of effective holding elements.
Bei einer Weiterbildung wird für das Auffinden der Halteposition zum Verschieben des Werkstückteils die Gesamt-Kraft in Form einer entgegen einer Verschieberichtung wirkenden Reibungskraft bestimmt, die durch eine Gewichtskraft des Werkstückteils sowie eine Anpresskraft der wirksamen Halteelemente auf das Werkstückteil erzeugt wird. Bei der Verschiebung des Werkstückteils mit der darauf aufgelegten Halteeinrichtung entsteht zwischen dem Werkstückteil und der Werkstückauflage Reibung. Diese Haft-Reibungskraft wirkt entgegengesetzt zur Verschieberichtung und wird nachfolgend als Ersatzkraft (zusammengefasste Kraft)
Die Normalkraft
Bei einer alternativen Variante wird beim Auffinden der Halteposition für das Tragen des Werkstückteils die Gesamt-Kraft als die vektorielle Summe einer entgegen einer Transportrichtung wirkenden Beschleunigungskraft im Schwerpunkt des Werkstückteils und einer auf das Werkstückteil wirkenden Gewichtskraft im Schwerpunkt des Werkstückteils bestimmt. Die Transportrichtung ist grundsätzlich beliebig, häufig wird das Werkstückteil aber zunächst in vertikaler Richtung angehoben und nachfolgend in einer zur Werkstückauflage parallelen horizontalen Ebene transportiert bzw. verschoben. Es versteht sich, dass die Transportrichtung und auch die Beschleunigungskraft während des Tragens des Werkstückteils zeitlich variieren können.In an alternative variant, when the holding position for carrying the workpiece part is found, the total force is determined as the vectorial sum of an acceleration force acting counter to a transport direction in the center of gravity of the workpiece part and a weight force acting on the workpiece part in the center of gravity of the workpiece part. The transport direction is basically arbitrary, but often the workpiece part is first lifted in the vertical direction and subsequently transported or moved in a plane parallel to the workpiece support horizontal plane. It is understood that the transport direction and also the acceleration force can vary over time during the carrying of the workpiece part.
Beim Vergleichen der resultierenden Kraft mit dem Bewertungskriterium kann dieser Umstand dadurch berücksichtigt werden, dass ein beim Transport auftretender maximaler Wert der Gesamt-Kraft bzw. ein jeweiliger maximaler Wert einer Kraft-Komponente der Gesamt-Kraft in einer der drei Raumrichtungen in die resultierende Kraft eingeht, von der das Bewertungskriterium abhängt. Grundsätzlich kann das von der resultierenden Kraft abhängige Bewertungskriterium nicht in einem einzigen Wert bestehen, der beispielsweise vom Betrag der resultierenden Kraft abhängig ist, sondern es können zwei oder mehr Kraft-Komponenten der resultierenden Kraft, die in unterschiedliche Raumrichtungen wirken, das Bewertungskriterium bilden. Beispielsweise kann eine Kraft-Komponente der Gesamt-Kraft, die in einer in Raumrichtung in horizontaler Richtung (bzw. in einer horizontalen Ebene) wirkt, so dass in diese die Gewichtskraft des Werkstückteils nicht eingeht, eine erste Kraftkomponente der resultierenden Kraft in einer horizontalen Raumrichtung bilden, die mit der übertragbaren Querkraft verglichen wird. Entsprechend kann ein in vertikaler Richtung wirkender Anteil der ersten Kraftkomponente bzw. der resultierenden Kraft mit der in vertikaler Richtung übertragbaren Haltekraft verglichen werden. Es ist aber ggf. auch möglich, allein den Betrag der resultierenden Kraft (ohne Zerlegung in die in unterschiedliche Raumrichtung wirkenden Anteile) als Bewertungskriterium zu verwenden.When comparing the resulting force with the evaluation criterion, this circumstance can be taken into account by the fact that a maximum value of the total force occurring during transport or a respective maximum value of a force component of the total force in one of the three spatial directions is included in the resulting force on which the evaluation criterion depends. In principle, the evaluation criterion dependent on the resultant force can not consist of a single value, for example dependent on the magnitude of the resultant force, but two or more force components of the resultant force acting in different spatial directions can form the evaluation criterion. For example, a force component of the total force acting in a space direction in a horizontal direction (or in a horizontal plane) such that the weight force of the workpiece part does not enter therein may be a first force component of the resultant force in a horizontal space direction that is compared to the transmittable shear force. Accordingly, a vertically acting portion of the first force component or the resultant force with the transferable in the vertical direction holding force can be compared. However, it may also be possible to use only the amount of the resulting force (without decomposition into the portions acting in different spatial directions) as the evaluation criterion.
Bei einer weiteren Variante wird die zweite Kraftkomponente anhand eines Drehmoments bestimmt, das beim Verschieben des Werkstückteils in einer Verschieberichtung oder beim Tragen des Werkstückteils in einer Transportrichtung von dem Werkstückteil auf den Schwerpunkt des die wirksamen Halteelemente enthaltenden Teilbereichs ausgeübt wird. Beim Verschieben des Werkstückteils wirkt das Dreh- bzw. Torsionsmoment nur horizontal, d.h. in einer Ebene parallel zur Werkstückauflage bzw. zu einer Ebene, in welcher die wirksamen Halteelemente angeordnet sind. Für den Fall, dass das Werkstückteil getragen und nur in vertikaler Richtung transportiert wird, wirkt zusätzlich ein Torsionsmoment auf den Schwerpunkt des Teilbereichs, wobei das Torsionsmoment durch die Gewichtskraft des Werkstückteils erzeugt wird. Für den Fall, dass die Transportrichtung auch einen Anteil aufweist, der in horizontaler Richtung wirkt, wirkt zusätzlich ein Dreh- bzw. Torsionsmoment in horizontaler Richtung.In a further variant, the second force component is determined by means of a torque which is exerted on the center of gravity of the portion containing the effective holding elements when the workpiece part is displaced in a displacement direction or when the workpiece part is carried in a transport direction by the workpiece part. When moving the workpiece part, the torsional or torsional moment acts only horizontally, ie in a plane parallel to Workpiece support or to a plane in which the effective holding elements are arranged. In the event that the workpiece part is carried and transported only in the vertical direction, in addition acts a torsional moment on the center of gravity of the portion, wherein the torsional moment is generated by the weight of the workpiece part. In the event that the transport direction also has a proportion which acts in a horizontal direction, in addition acts a torsional or torsional moment in the horizontal direction.
Bei einer Weiterbildung wird beim Auffinden der Halteposition für das Verschieben des Werkstückteils das auf den Schwerpunkt des Teilbereichs ausgeübte Drehmoment aus einer Reibungskraft des Werkstückteils auf die Werkstückauflage und einem Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Teilbereichs und einem Schwerpunkt des Werkstückteils senkrecht zur Verschieberichtung bestimmt. Das Drehmoment
Das Moment
Bei einer alternativen Variante, die das Auffinden der Halteposition zum Tragen des Werkstückteils betrifft, erfolgt das Vergleichen der resultierenden Kraft mit der Querkraft in horizontaler Richtung und der Haltekraft in vertikaler Richtung einzeln. Wie weiter oben beschrieben wurde, muss die kraftschlüssige Verbindung zwischen den wirksamen Halteelementen und dem Werkstückteil die Belastung bzw. die resultierende Kraft an den Halteelementen übersteigen, wenn sich das Werkstückteil nicht relativ zur Halteeinrichtung bewegen soll. Um eine Aussage über das prozesssichere Tragen des Werkstückteils zu treffen, wird für jedes Halteelement, beispielsweise für jeden Sauger, der Anteil der resultierenden Kraft in horizontaler Richtung mit der vom Sauger übertragbaren, in horizontaler Richtung wirkenden Querkraft sowie der Anteil der resultierenden Kraft in vertikaler Richtung mit der in vertikaler Richtung wirkenden Haltekraft eines jeweiligen Halteelements verglichen. Alternativ kann ein Vergleich der resultierenden Kraft, die nicht in ihre Anteile in unterschiedliche Raumrichtungen zerlegt wurde, mit einer vektoriellen Summe aus der übertragbaren Querkraft und der übertragbaren Haltekraft eines jeweiligen Halteelements erfolgen.In an alternative variant, which relates to finding the holding position for supporting the workpiece part, the resulting force is compared with the lateral force in the horizontal direction and the holding force in the vertical direction individually. As described above, the non-positive connection between the effective holding elements and the workpiece part must exceed the load or the resultant force on the holding elements, if the workpiece part is not to move relative to the holding device. In order to make a statement about the reliable carrying of the workpiece part, for each holding element, for example, for each sucker, the proportion of the resultant force in the horizontal direction with the transmittable by the sucker, acting in the horizontal direction transverse force and the proportion of the resultant force in the vertical direction compared with the holding force of a respective holding element acting in the vertical direction. Alternatively, a comparison of the resulting force, which has not been broken down into its proportions in different spatial directions, can be made with a vectorial sum of the transmittable shear force and the transmittable holding force of a respective holding element.
Bei einer weiteren Variante wird bei einer teilweisen Überschneidung von wirksamen Halteelementen mit dem Werkstückteil die durch diese wirksamen Halteelemente auf das zu verschiebende Werkstückteil übertragbare Querkraft oder auf das zu tragende Werkstückteil übertragbare Halte- und/oder Querkraft um einen vorgegebenen Faktor reduziert. Der Teilbereich mit den wirksamen Halteelementen kann sowohl Halteelemente enthalten, die vollständig (d.h. mit der gesamten Halte- bzw. Saugerfläche) auf dem Werkstückteil aufliegen, als auch Halteelemente mit einer teilweisen Überdeckung. Diesen das Werkstückteil nur teilweise überdeckenden Halteelementen wird eine reduzierte übertragbare Querkraft (und Tragfähigkeit bzw. Haltekraft) zugewiesen. Beispielsweise kann der Wert der auf das Werkstückteil übertragbaren Querkraft für das Werkstückteil nur teilweise überdeckende wirksame Halteelemente mit einem Faktor kleiner als 1, beispielsweise 0,5, multipliziert werden. Auch die auf das Werkstückteil von einem Halteelement übertragbare Haltekraft kann mit einem Faktor von z.B. 0,5 multipliziert werden.In a further variant, with a partial overlapping of effective holding elements with the workpiece part, the transversal force transferable by these holding elements to the workpiece part to be displaced or the holding and / or transverse force transmitted to the workpiece part is reduced by a predetermined factor. The partial area with the effective holding elements may contain both holding elements which rest completely (i.e., with the entire holding or suction surface) on the workpiece part, as well as holding elements with a partial covering. A reduced transmittable transverse force (and carrying capacity or holding force) is assigned to these holding elements, which only partially cover the workpiece part. For example, the value of the transferable to the workpiece part transverse force for the workpiece part only partially covering effective holding elements with a factor less than 1, for example 0.5, are multiplied. Also, the holding force transferable to the workpiece part by a holding element can be reduced by a factor of e.g. 0.5 multiplied.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, welches zur Durchführung aller Schritte des Verfahrens wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist, wenn das Computerprogramm auf einer Datenverarbeitungsanlage abläuft. Bei der Datenverarbeitungsanlage kann es sich insbesondere um ein Programmiersystem, d.h. einen Computer zur Programmierung der Steuerprogramme für eine numerische Steuerungseinrichtung einer Vorrichtung zum Verschieben und/oder zum Tragen eines Werkstückteils oder einer maschinellen Anordnung mit einer solchen Vorrichtung handeln. Läuft das Computerprogramm in dem Programmiersystem ab, so wird ein Bearbeitungsprogramm erzeugt, welches u.a. eine Abfolge von (Steuerungs-)Befehlen zum Einnehmen einer für das Verschieben bzw. für das Tragen des Werkstückteils geeigneten Halteposition durch die Vorrichtung zum Verschieben und/oder zum Tragen des Werkstückteils aufweist. Anhand des weiter oben beschriebenen Vergleichs mit dem Bewertungskriterium wird eine Platzierung bzw. Anordnung der Halteeinrichtung an einer bestimmten Halteposition bewertet und kann erforderlichenfalls iterativ so lange angepasst werden, bis das Bewertungskriterium für alle wirksamen Halteelemente erfüllt ist. Das so erzeugte Bearbeitungsprogamm kann anschließend von einer Steuerungseinrichtung der Vorrichtung bzw. einer diese Vorrichtung enthaltenden maschinellen Anordnung ausgeführt werden.Another aspect of the invention relates to a computer program product which is designed to carry out all the steps of the method as described above, when the computer program runs on a data processing system. The data processing system can in particular be a programming system, ie a computer for programming the control programs for a numerical control device of a device for moving and / or supporting a workpiece part or a mechanical arrangement with such a device. If the computer program is running in the programming system, a processing program is generated, which includes a sequence of (control) commands for taking a suitable for moving or supporting the workpiece workpiece holding position by the device for moving and / or carrying the Workpiece part has. On the basis of the comparison with the evaluation criterion described above, a placement or arrangement of the holding device is evaluated at a specific stop position and, if necessary, iteratively adjusted until the Evaluation criterion for all effective holding elements is met. The processing program generated in this way can then be carried out by a control device of the device or a mechanical arrangement containing this device.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, the features mentioned above and the features listed further can be used individually or in combination in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.
Es zeigen:
-
1a eine schematische Darstellung eines Beispiels einer maschinellen Anordnung mit einer Laserschneidmaschine und mit einer Vorrichtung zum Verschieben und zum Tragen eines von einem Restgitter freigetrennten Werkstückteils, -
1b eine Darstellung einer Halteeinrichtung der Vorrichtung von1a in Form eines (Vakuum-)Flächensaugers, dessen Halteelemente in Form von Saugern auf dem Werkstückteil und dem Restgitter aufliegen, um das Werkstückteil bei einer Verschiebung relativ zum Restgitter zu fixieren, -
2a,b Darstellungen einer Saugerplatte des Flächensaugers, die einen Teilbereich aufweist, in dem sich wirksame Sauger mit dem Werkstückteil überschneiden, sowie von einer auf den Schwerpunkt des Teilbereichs wirkenden Gesamt-Kraft bzw. eines auf den Schwerpunkt des Teilbereichs wirkenden Moments, -
3 eine Darstellung des Teilbereichs der Saugerplatte des Flächensaugers mit den wirksamen Saugern sowie der resultierenden Kraft auf einen der wirksamen Sauger, die eine vektorielle Summe einer ersten und zweiten Kraftkomponente bildet, -
4 eine Darstellung der maschinellen Anordnung von1a , bei welcher das entlang der Werkstückauflage verschobene Werkstückteil mit Hilfe von zwei Flächensaugern angehoben und transportiert wird, sowie -
5a,b Darstellungen des Werkstückteils und einesFlächensaugers von 4 in einer Draufsicht und einer Seitenansicht mit den auf den Schwerpunkt des Werkstückteils wirkenden Kräften sowie mit den auf den Schwerpunkt eines Teilbereichs des Flächensaugers wirkenden (Torsions-)Momenten.
-
1a a schematic representation of an example of a mechanical arrangement with a laser cutting machine and with a device for moving and supporting a freed from a skeleton workpiece part, -
1b a representation of a holding device of the device of1a in the form of a (vacuum) surface vacuum, the holding elements rest in the form of suckers on the workpiece part and the skeleton grid to fix the workpiece part in a shift relative to the skeleton grid, -
2a, b Illustrations of a suction plate of the surface vacuum cleaner, which has a partial region in which effective suckers overlap with the workpiece part, and of a total force acting on the center of gravity of the partial region or of a moment acting on the center of gravity of the partial region, -
3 a representation of the portion of the suction plate of the surface sucker with the effective suckers and the resulting force on one of the effective sucker, which forms a vectorial sum of a first and second force component, -
4 a representation of the mechanical arrangement of1a in which the workpiece part displaced along the workpiece support is lifted and transported by means of two surface vacuums, as well as -
5a, b Representations of the workpiece part and a surface suction of4 in a plan view and a side view with the forces acting on the center of gravity of the workpiece part and with the forces acting on the center of gravity of a portion of the surface suction (Torsions-) moments.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.In the following description of the drawings, identical reference numerals are used for identical or functionally identical components.
Der Portalquerträger
An dem bearbeitungsseitigen Auflagetisch
Die Entladestation
Die erste Haltevorrichtung
Der in
Eine in
In der Darstellung von
Ausgehend von den Verhältnissen gemäß
Um dies zu erreichen, überträgt im gezeigten Beispiel der erste Flächensauger
Die von den wirksamen Saugern
Um zu erreichen, dass sich das Werkstückteil
Bei der in
Bei den nachfolgenden Betrachtungen wird ein Bewertungskriterium verwendet, bei dem die von einem jeweiligen Sauger
Für die Bestimmung des entgegen der Verschieberichtung
Die erste Kraftkomponente
Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass der erste Flächensauger
Die entgegen der Verschieberichtung
Die zweite Kraftkomponente
Für die aus dem Moment
Für die aus der ersten Kraftkomponente
Wie weiter oben beschrieben wurde, wird für den Vergleich mit der übertragbaren Querkraft
Bei dem in
Für den Fall, dass nicht alle wirksamen Sauger
Kann auf diese Weise keine geeignete Halteposition gefunden werden, so wird im Programmiersystem die Halteposition HP des Flächensaugers
In allen diesen Fällen wird eine für das Verschieben geeignete Halteposition
Das weiter oben beschriebene Verfahren zum Auffinden einer geeigneten Halteposition
Für den ersten Flächensauger
Beim Halten bzw. beim Transportieren des Werkstückteils
Zusätzlich zur Gesamt-Kraft
Die
Für den Fall, dass das Werkstückteil
Für die in
Entsprechend führt ein Moment
Für den Vergleich mit der in horizontaler Richtung bzw. in der (
Für das Bewertungskriterium gilt analog zu dem weiter oben beschriebenen Fall des Verschiebens, dass der Betrag der Querkraft
Wie weiter oben beschrieben wurde, wird die Halteposition
Bei dem weiter oben beschriebenen Verfahren ist die Anzahl und die Anordnung der Sauger
Wie in
Die weiter oben beschriebene Bewertungsvorschrift kann grundsätzlich für alle Prozesse verwendet werden, bei denen entschieden werden muss, ob die Fixierung eines (flächigen) Teils, beispielsweise eines Werkstückteils, welches über eine Haltekraft und/oder Reibung an diskreten Punkten bzw. Positionen (hier: Sauger
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- WO 2007115633 A1 [0005]WO 2007115633 A1 [0005]
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