DE102019102843A1

DE102019102843A1 - Handhabeanordnung zum positionsgetreuen Handhaben

Info

Publication number: DE102019102843A1
Application number: DE102019102843.4A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Krebs
Original assignee: Hmptechnologie GmbH
Current assignee: Hw Elektrotechnik De GmbH
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2039-02-06
Also published as: DE102019102843B4

Abstract

Handhabeanordnung (1) zum positionsgetreuen Handhaben eines mit zumindest einer Durchgriffsaussparung (32) versehenen Objekts (23), insbesondere eines Objekts (23) mit einer Temperatur von größer 300 °C, umfassend- eine Objektaufnahme (3) mit einer Auflage (28) zur Aufnahme des Objekts (23);- eine freihängend verbring- und positionierbare Greifeinrichtung (2) zum Handhaben des Objekts (23), wobei das Handhaben auch ein Aufnehmen und ein Ablegen des Objekts (23) beinhaltet;- eine Führungskombination aus einem in der Greifeinrichtung (2) angeordneten ersten Führungselement (27) und einem in der Objektaufnahme (3) angeordneten zweiten Führungselement (29), wobei die Führungselemente (27, 29) beim Aufnehmen des Objekts (23) von und Ablegen des Objekts (23) auf der Auflage die Durchgriffsaussparung (32) zumindest teilweise durchgreifen und die Führungselemente (27, 29) derart komplementär ineinandergreifen, dass die Greifeinrichtung (2) positionsgetreu in der Auflage (28) ausrichtbar ist.

Description

Handhabeanordnung zum positionsgetreuen Handhaben eines mit zumindest einer Durchgriffsaussparung versehenen Objekts, insbesondere eines Objekts mit einer Temperatur von größer 300 °C.
Handhabeanordnung werden im industriellen Umfeld vielfach eingesetzt. Letzteres unter anderem auch in Schmiede- und Gießereibetrieben. In den dort vorhandenen robusten Umfeldbedingungen sind sie vielfach regelmäßig auch einem direkten Funkenflug und hohen Temperaturen ausgesetzt. Die dort zum Einsatz kommenden Handhabeanordnungen sind daher in Aufbau und Konstruktion entsprechend widerstandsfähig bzw. robust ausgebildet. Dabei schließen diese Bedingungen vielfach eine Verwendung von zum Beispiel Robotersysteme aus. Davon abgesehen, dass oftmals auch aus Kostengründen auf Roboter verzichtet wird, soweit dies möglich ist.
Grundsätzlich bieten Roboter den Vorteil, dass sie eine sehr flexible Handhabung erlauben und darüber hinaus eine genaue Positionierung der durch den Roboter gehandhabten Objekte ermöglichen. Damit eignen sich Robotersysteme zum Beispiel auch dazu, Objekte zum Zwecke der Vermessung zielgenau und reversibel zu platzieren.
Auf diesem Hintergrund besteht daher eine Aufgabe zumindest einer erfindungsgemäßen Ausführungsform darin, eine Handhabeanordnung zu schaffen, welche kostengünstig auch unter insbesondere thermisch anspruchsvollen Bedingungen einsetzbar ist und dennoch eine präzise bzw. zielgenaue und reversible Positionierung von Objekten, zum Beispiel zum Vermessen desselben, erlaubt.
Ein erfindungsgemäßer Aspekt betrifft daher die Ausführungsform einer Handhabeanordnung zum positionsgetreuen Handhaben eines mit zumindest einer Durchgriffsaussparung versehenen Objekts, insbesondere eines Objekts mit einer Temperatur von größer 300 °C, aufweisend eine Objektaufnahme mit einer Auflage zur Aufnahme des Objekts; die eine frei hängend verbring- und positionierbare Greifeinrichtung zum Handhaben des Objekts umfasst, wobei das Handhaben auch ein Aufnehmen und ein Ablegen des Objekts beinhaltet, und ferner eine Führungskombination aus einem in der Greifeinrichtung angeordneten ersten Führungselement und einem in der Objektaufnahme angeordneten zweiten Führungselement, wobei die Führungselemente beim Aufnehmen des Objekts von und Ablegen des Objekts auf der Auflage die Durchgriffsaussparung zumindest teilweise durchgreifen und die Führungselemente derart komplementär ineinandergreifen, dass die Greifeinrichtung positionsgetreu in der Auflage ausrichtbar ist.
Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Handhabeanordnung vorgesehen ist, dass die positionsgetreu zu handhabenden Objekte eine Durchgriffsaussparung aufweisen, besteht in vorteilhafter Form die Möglichkeit einer zielgerichteten Kooperation zwischen dem ersten erfindungsgemäßen Führungselement unter dem zweiten erfindungsgemäßen Führungselement, welche Teil der erfindungsgemäßen Führungskombination sind. Dabei sind die beiden Führungselemente so vorteilhaft aufeinander abgestimmt bzw. ausgebildet, dass sie beim Aufnehmen des Objekts oder beim Ablegen des Objekts derart präzise zusammenwirken können, dass die erfindungsgemäße Greifeinrichtung und die Objektaufnahme positionsgetreu und damit auch beliebig oft wiederholbar zur Auflage der Objektaufnahme ausgerichtet werden kann.
Letzteres ist insbesondere dann von Wichtigkeit, wenn die Handhabeanordnung dazu verwendet wird, Objekte zur präzisen Vermessen z.B. mit einem Laser zu handhaben und auf die Auflage zu positionieren. Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Handhabeanordnung mit ihrer Greifeinrichtung besteht insoweit auch darin, dass das positionsgetreue Ausrichten mit der erfindungsgemäßen Führungskombination trotz der beliebig frei hängenden Verbring- und Positionierbarkeit der Greifeinrichtung möglich ist. Die erfindungsgemäße Greifeinrichtung kann daher auch mit einfachsten Mitteln gehandhabt werden und es bedarf nicht des Einsatzes eines kostspieligen und aufwendig zu bedienenden und zu programmierende Robotersystems.
Die erfindungsgemäße Greifeinrichtung kann dabei vollständig auf technisch empfindliche elektrohydraulische oder elektromechanische Baueinheiten verzichten und ausschließlich aus belastbaren, robusten mechanischen Bauteilen bestehen, die aufeinander abgestimmt, insbesondere was die Greifeinrichtung und die Führungskombination angeht, eine zielgerichtete Positionierung des Objekts in der Objektaufnahme bzw. auf der Auflage ermöglichen.
Hierzu kann zum Beispiel die Greifeinrichtung eine Greifmechanik aufweisen, welche Greifelemente beinhaltet, die beim Aufnehmen des Objekts durch die Greifeinrichtung das Objekt formpaarend hält. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn Objekte, zum Beispiel heiße Objekte, in die Objektaufnahme verbracht werden sollen, um dort vermessen oder anderweitig geprüft bzw. überprüft zu werden. In diesen Fällen ist es wichtig, dass durch die Handhabung bzw. beim Ergreifen des Objekts das Objekt durch die Greifelemente keine Formbeeinflussung erfährt, welche die Messergebnisse in Bezug auf die Objekte verfälschen könnten. Deshalb liegt ein erfindungsgemäßes Ziel beim formpaarenden Ergreifen auch darin, die Greifelemente so an die Form des Objekts anzupassen und die Greifwirkung/Greifkraft der Greifeinrichtung so zu beschränken, dass das Objekt ohne negative Einflüsse, art- und verwendungsgerecht gehandhabt wird. Dies schließt selbst verständlich auch die Möglichkeit ein, statt eines formpaarenden Haltens anwendungsbezogen das Objekt mit der Greifeinrichtung zum Beispiel kraftpaarend oder anderweitig zu handhaben.
Erfindungsgemäß weiterbildend wird sichergestellt, dass die Greifmechanik auf die Führungskombination derart abgestimmt und ausgebildet ist, dass das Objekt verwendungskonform, d. h. zum Beispiel messkonform, auf der Auflage ablegbar ist. Hierbei wird erfindungsgemäß auch die Geometrie des zu handhabenden Objekts einbezogen, welches maßgeblich auf die mechanische Struktur der Greifmechanik Einfluss nehmen kann.
Es kann nämlich insoweit einen Unterschied machen, ob das zu handhabende Objekt eine gewisse Symmetrie aufweist oder nicht. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Handhabeanordnung auf rotationssymmetrische Teile, insbesondere auf ringförmige Teile mit zentraler Aussparung angewandt. Die Verwendung bei rotationssymmetrischen Objekten hat den Vorteil, dass zum positionsgetreuen Ausrichten bzw. Anordnen des Objekts auf der Auflage eine radiale gerichtete Paarung des Objekts in der Greifeinrichtung möglich ist, so dass ein einfaches, aufeinander abgestimmtes, positionsgetreues Ausrichten des Objekts in der Greifeinrichtung sowie auf der Auflage möglich ist.
Um dies zu erreichen, kann eine Weiterbildung nach der Erfindung darin bestehen, dass die Greifmechanik zum zentrierenden Greifen eine Parallelkinematik mit zumindest drei Greifelementen beinhaltet. Die Verwendung einer Parallelkinematik berücksichtigt eine Reihe von Zielsetzungen, die erfindungsgemäß verfolgt werden. Dabei hat die Parallelkinematik den Vorteil, dass sie mechanisch einfach und robust ausgeführt werden kann und gleichsam eine positionsgetreue und damit präzise Ausrichtung des Objekts in der Greifeinrichtung ermöglicht. Letzteres insbesondere dann, wenn es sich bei den Objekten um kugelförmige oder kreisrunde Objekte handelt.
In diesem Kontext fügt sich auch eine in die erfindungsgemäße Greifmechanik integrierte Pneumatikeinrichtung ein, welche zum Beispiel mit der Parallelkinematik der Art kooperiert, dass ein zuverlässig reproduzierbares und zielgerichtet steuerbares Ergreifen von Objekten möglich ist, ohne dass beim Ergreifen des Objekts das Objekt beschädigt wird oder in einer Weise das Objekt durch das Ergreifen verändert wird, dass das Objekt für den gedachten Zweck, zum Beispiel zum Vermessen, nicht mehr brauchbar ist.
Was die Ausrichtung des Objekts auf der Auflage angeht, kann nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung die Führungskombination aus dem ersten und dem zweiten Führungselement eine sich selbst zentrierende Buchsen-Dorn-Kombination beinhalten. Diese hat sich erfindungsgemäß im Rahmen der Messgenauigkeit bei der Laservermessung von Objekten, insbesondere von ringförmigen Objekten hoher Eigentemperatur, als vorteilhaft für eine präzise Ausrichtung der Greifeinrichtung in Bezug auf die Auflage gezeigt.
Dabei kann es von Vorteil sein, wenn das erste Führungselement, d. h. das Führungselement an der Greifeinrichtung, als Buchse und das zweite Führungselement als Dorn ausgebildet ist. Die Öffnung der Buchse zeigt in diesem Fall nach unten. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass sich in der Buchse keine Dinge bzw. Gegenstände verfangen bzw. ansammeln, die insbesondere einen negativen Effekt auf die Selbstzentrierfähigkeit der Buchsen-Dorn-Kombination haben könnte und die bei der Positionierung des Objekts verhindern könnten, dass der Dorn nicht weit genug in die Buchse eindringen kann oder darin verklemmt, so dass das Objekt von den Greifelementen nicht formpaarend aufgenommen werden kann.
Da die Präzision in der Ausrichtung der Greifeinrichtung über der Objektaufnahme vor allem an der Führungskombination hängt, ist es von Vorteil, wenn im Falle einer Verwendung einer Buchsen-Dorn-Kombination der Dorn an seinem freien Ende mit einer Zentrierspitze versehen ist, welche sich zumindest leicht konisch zuspitzt. Dadurch wird ein leichteres bzw. selbstzentrierendes Eingreifen/Einführen des Dorns in die Buchse erreicht.
Zum stabilen formpaarenden Ergreifen und/oder Transport des Objekts, insbesondere von runden oder ringförmigen Objekten, wie zum Beispiel einem Radreifen, hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die Greifeinrichtung oberhalb der Buchse mit einem Greifanschlag zu versehen. Der Greifanschlag kann dabei in Abhängigkeit von der Objektstärke auf unterschiedliche Höhen eingestellt werden. Die Höhen legen die Greiftiefe fest, mit der die Greifelemente, zum Beispiel beim formpaarenden Greifen, bis unterhalb des Objekts gelangen können.
Ferner kann nach einer vorteilhaften Weiterbildung die Auflage einen Auflagerandbereich aufweisen und das Objekt innenseitig zur Durchgriffsaussparung einen Objektauflagerrandbereich beinhalten, wobei der Auflagerandbereich zumindest teilweise auf Höhe und entlang des Objektauflagerandbereichs verläuft und als Auflage für das Objekt im Objektauflagerandbereich vorgesehen ist. Letzteres bietet insbesondere dann Vorteile, wenn auf der Auflage heiße Objekte angeordnet werden sollen. Damit kann nämlich der Wärmeeintrag in die Objektaufnahme reduziert werden.
Ein Ziel kann es dabei auch sein, den Objektauflagerrandbereich zu minimieren, so dass nur ein Minimalkontakt zwischen der Auflage und dem Objekt entsteht. Hierbei muss natürlich berücksichtigt werden, dass durch den Minimalkontakt kein Druckkontakt entsteht, der zum Beispiel im Fall von heißen Objekten das Objekt in seiner Struktur/Geometrie beeinflusst.
Der Auflagerandbereich kann dabei höher liegen als die übrigen Bereiche der Auflage, welche insoweit einen tiefer liegenden Aussparungsbereich ausbilden, welcher vom Auflagerandbereich zumindest teilweise umfasst wird.
Zweckmäßigerweise umfasst die Handhabeanordnung auch eine Hebeeinrichtung zum freihängenden Verbringen der Greifeinrichtung. Die Hebeeinrichtung und die Greifeinrichtung sind dabei über einen Hebeflansch miteinander verbindbar. Erfindungsgemäß bevorzugte Hebeflansch-Varianten ist ein Hebeöse-Hebehaken-Kombination oder ein Hebemagnetflansch. Als Hebeeinrichtung bietet sich erfindungsgemäß zum Beispiel eine Kraneinrichtung an.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt betrifft die Ausführungsform einer Mess- und Handhabeanordnung, welche beinhaltet eine Messstation; eine Lasermesseinheit mit einer Schutzumhausung zum vollständigen oder teilweisen umschließenden thermischen Abschirmen einer Lasersensoreinheit zum kontaktlosen optischen Vermessen eines heißen Objekts, insbesondere eines Objekts mit einer Temperatur von größer 300 °C, bei der die erfindungsgemäße Handhabeanordnung zum Einsatz kommt, wobei die Objektaufnahme und die Messeinheit zum Vermessen in der Messstation angeordnet sind und wobei die Hebeeinrichtung eingerichtet ist, die Greifeinrichtung mit oder ohne dem zu vermessenden Objekt in die Messstation zur Objektaufnahme zu verbringen.
Die Schutzumhausung kann dabei aktive und passive thermische Abschirmmittel beinhalten. Dabei dienen die passiven thermischen Abschirmmittel der Reflexion und Isolation der Lasersensoreinheit und die aktiven thermischen Abschirmmittel der Kühlung der Lasersensoreinheit. Ein vorteilhaftes aktives Abschirmmittel beinhaltet dabei zumindest ein Peltierelement, welches sehr effektiv in der Lage ist, Wärme aus der Schutzumhausung zu entfernen, um so die Lasersensoreinheit zu kühlen und zu schützen. Der Vorteil von Peltierelementen ist auch darin begründet, dass sie sehr kompakt bauen, und damit auch die Schutzumhausung trotz effektiver aktiver Kühlung eine sehr kompakte, d. h. größenminimierte Einheit bilden kann. Letzteres aber auch deshalb, da im Zusammenspiel zwischen einer effektiven Kühlung mit wenigstens einem Peltierelement, zum Beispiel mit einer Kühlleistung von 50 bis 70 W oder 60 W, auch die passive thermische Abschirmung kompakt gehalten bzw. minimiert werden kann.
Die Mess- und Handhabeanordnung kann einerseits aufgrund der thermisch robusten Handhabeanordnung und andererseits durch die thermisch optimiert geschützte Lasernmesseinheit zum Handhaben und optischen Vermessen bzw. Erfassen von Objekten hoher Eigentemperatur sehr kostengünstig und einfach eingesetzt werden. Hohe Temperaturen sind dabei Eigentemperaturen von größer gleich 300 °C oder von größer gleich 600 °C oder von größer gleich 800 °C oder größer gleich 900 °C oder größer gleich 1000 °C oder größer gleich 1100 °C oder größer gleich 1200 °C oder auch Eigentemperatur von kleiner gleich 1300 °C oder von kleiner gleich 1200 °C oder von kleiner gleich 1100 °C oder von kleiner gleich 1000 °C oder von kleiner gleich 900 °C oder von kleiner gleich 800 °C oder von kleiner gleich 600 °C.
Weitere Merkmale, Vorteile, Wirkungen und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der gegebenenfalls unter Bezug auf eine oder mehrere Zeichnungen zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldungen sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Dabei zeigen schematisch:

1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Handhabeanordnung ohne Greifobjekt mit einer Greifeinrichtung in Form einer Parallelkinematik und einer Objektaufnahme;
2 die erfindungsgemäße Handhabeanordnung nach 1 mit auf der Auflage der Objektaufnahme liegendem Greifobjekt, wobei zum Verbringen die Greifeinrichtung das Greifobjekt schon umgreift;
3 die erfindungsgemäße Greifeinrichtung nach 2, mit von der Auflage gehobenem Greifobjekt;
4 die erfindungsgemäße Handhabeanordnung nach 2, mit auf der Auflage der Objektaufnahme liegendem Greifobjekt, wobei zum Ablegen die Greifeinrichtung das Greifobjekt noch umgreift;
5 die erfindungsgemäße Handhabeanordnung nach 4, mit auf der Auflage der Objektaufnahme liegendem Greifobjekt, wobei zum Ablegen die Greifeinrichtung das Greifobjekt seitlich freigegeben hat;
6 die erfindungsgemäße Handhabeanordnung nach 5, mit auf der Auflage der Objektaufnahme liegendem Greifobjekt, wobei zum Ablegen die Greifeinrichtung das Greifobjekt seitlich und nach oben freigegeben hat;
7 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Greifeinrichtung mit einer Pneumatikeinrichtung, ohne Greifobjekt im geöffneten Zustand;
8 die Ausführungsform gemäß 7 mit Greifobjekt im geschlossenen Zustand;
9 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Greifeinrichtung mit Pneumatikeinrichtung und modifizierter Greifmechanik in perspektivischer Darstellung;
10 ein Anwendungsfall für die erfindungsgemäße Handhabeanordnung bzw. Greifeinrichtung.

In 1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Handhabeanordnung 1 ohne Greifobjekt mit einer Greifeinrichtung 2 und einer Objektaufnahme 3 zu sehen.
Die Greifeinrichtung 2 umfasst folgende Teile: eine mechanisch gesteuerte Greifmechanik in Form einer Parallelkinematik 4. Die Parallelkinematik 4 beinhaltet drei Greifelemente 5. Die Greifelemente 5 sind über einen definierten Kreisumfang, der sich an den Kreisumfängen der zu handhabenden kreisförmigen Objekten ausrichtet, gleichmäßig verteilt.
Die Parallelkinematik 4 beinhalten jeweils ausgehend von der Aufhängung 6, ein Greiferbackenpleuel 7, einen Greifbacken 8, eine Führungsstrebe 9 mit einer Greifbackenführung 10 und einem Öffnungspleuel 11. Ferner umfasst das Greifelemente 5 einen Führungszylinder 12 in dessen Vertikalhubführung 13 eine Steuerstange 14 angeordnet ist, deren vertikale Bewegung in der Vertikalhubführung 13 die Greifbewegung der Parallelkinematik 4 steuert bzw. mitsteuert. Die Greifsteuerung beinhaltet ferner einen Vertikalhubarretierbolzen 15. Mit dem Vertikalhubarretierbolzen 15 kann die Steuerstange 14 arretiert werden, wenn er über die Arretieröffnung 17 in die Arretierbohrung 16 eingebracht bzw. eingeschoben und/oder eingedreht wird.
Darüber hinaus ist Teil der Greifersteuerung ein Absetzring 18. Der Absetzring 18 ist über eine Führungshülse 19 entlang des Führungszylinders 12 verschiebbar und über einen Absetzringsteuerbolzen 22 entlang des Führungszylinders 12 arretierbar. Hierzu weist die Führungshülse 19 ein Öffnung 20 auf und es befinden sich axial entlang des Führungszylinders 12 in definierten Abständen Festsetzbohrungen 21, in die der Absetzringsteuerbolzen 22 zum Festsetzen des Absetzrings 18 über die Öffnung 20 eingreifen kann.
Wie aus 1 ferner zu entnehmen ist, weist die Greifeinrichtung 2 in axialer Verlängerung des Führungszylinders 12 eine Buchse 27 auf, die mit dem in der Auflage 28 der Objektaufnahme 3 zentral bzw. zentriert angeordneten Zentrierdorn 29 in selbstzentrierender Wirkverbindung steht. Hierzu weist das freie Ende des Zentrierdorns 29 eine konisch zulaufende Zentrierspitze 30 auf.
Die Objektaufnahme 3 weist darüber hinaus einen ringförmigen Auflagerandbereich 31 zur Auflage des Objekts 23 auf. Der Auflagerandbereich 31 ist dabei gegenüber einem tiefer liegenden Aussparungsbereich 41, in dem der Zentrierdorn 29 mittig angeordnet ist, höherliegend abgesetzt. Die Auflage 28 kann dabei, zum Beispiel wenn sie Teil einer Messstation ist, um eine Achse, die mit der Symmetrieachse des Zentrierbolzens 29 zusammenfällt, drehbar ausgebildet sein.
2 zeigt den Zustand, in dem die Greifeinrichtung 2 das Greifobjekt 23, zum Beispiel einen Radreifen, zum Anheben umgreift. Dabei wird der Absetzring 18 mit dem Absetzringsteuerbolzen 22 so auf die Höhe des Objekts 23 eingestellt, dass bei Berührung des Absetzrings 18 mit der Objektoberseite die Greifbacken 8 mit ihren Greifbackenvorsprüngen 24 und mit ausreichendem Spiel das Objekt 23 untergreifen können. Die Greifbacken 8 sind insoweit formpaarend ausgebildet, so dass sie nach dem Wiederabsetzen am Objekt 23 in Bezug auf die nach dem Handhabevorgang am Objekt 23 zu vollziehenden Mess- oder Arbeitsschritte zumindest keine maßgeblichen Kontaktspuren hinterlassen.
Zum Greifen des Objekts 23 wird nach dem Absetzen des Absetzrings 18 der Vertikalhubarretierbolzen 15 gelöst, so dass die Steuerstange 14 sich im Führungszylinder 12 frei bewegen kann. Dies bedeutet, dass sich die Greifbacken 8 mit einer Vertikalbewegung der Steuerstange 14 nach oben aus dem arretierten und gespreizten Zustand in einen greifenden Zustand bewegen können. Hierbei wird mittels der Öse 25 die Aufhängung 6 der Greifeinrichtung 2 mittig mit zum Beispiel einem Kran 38 oder einer anderen Hebeeinrichtung angehoben. Durch den dabei bewirkten Vertikalhub der Steuerstange 14 wird der in der Greiferbackenführung 10 zwangsgeführte Gelenkbolzen 26, und damit auch das Greifbackenpleuel 7 und der vertikal stehend und über dem zwangsgeführten Gelenkbolzen 26 mit dem Greifbackenpleuel 7 verbundene Greifbacken 8, zentrisch an das Objekt 23 geführt. Der Greifvorgang dauert zunächst so lange an, bis die Greifbacken 8 das Objekt 23 einspannen oder leicht einspannen oder berühren oder zumindest sich dem Objekt 23 so angenähert haben, dass ein Greifen des Objekts 23 möglich ist. Dabei sollten insbesondere im Fall eines formpaarenden Ergreifens die Greifbackenvorsprünge 24 die Unterseite des Objekts 23 mit zumindest Minimaldistanz bzw. Spiel untergreifen. In diesem Zustand befindet sich das Objekt 23 dann aufgrund der aufgezeigten Parallelkinematikfunktion der Greifmechanik 4 zentrisch zur Zentrierbuchse 27 in der Greifeinrichtung 2.
Mit der Hebeeinrichtung kann nun das zentrisch in die Greifeinrichtung 2 aufgenommene Objekt 23 von der Objektaufnahme 3 abgehoben und transportiert werden (3).
Die 2 und 3 nehmen insbesondere auf den Greif-, Hebe- und Transportvorgang Bezug. Die 4, 5 und 6 beziehen sich insbesondere auf den Ablagevorgang des Objekts 23 mit der Greifeinrichtung 2. Dabei ist offensichtlich, dass letztendlich der Ablagevorgang spiegelbildlich zum Greifvorgang gesehen werden kann.
Beim Ablagevorgang gemäß 4 bis 6 wird die Greifeinrichtung 2 zusammen mit dem Greifobjekt 23 über den Zentrierdorn 29 der Auflage 28 geführt. Die Greifeinrichtung 2 wird dann mit der Hebeeinrichtung so abgesenkt, dass die Zentrierbuchse 27 über den Zentrierdorn 29 geführt und auf der Auflage 28 bzw. dem Auflagerandbereich 31 ausgerichtet wird. Der Objektauflagerandbereich 33 liegt dabei so auf dem Auflagerandbereich 31, dass der Auflagebereich einerseits groß genug und andererseits nicht zu groß ist, so dass zum Beispiel bei heißen Objekten 23 der wärmeleitende Übergang minimiert wird.
Kommt die Objektunterseite beim Ablagevorgang mit der Auflage 28 in Kontakt, senkt sich aufgrund der Gewichtskraft der Greifeinrichtung 2 die Steuerstange 14 in der Vertikalhubführung 13 ab, wodurch die Öffnungspleuel 9 die Greifbackenpleuel 7 und somit auch die Greifbacken 8 nach außen bis zum Ende bzw. Führungsanschlag der Greifbackenführung 10 drücken. D. h. die Greifbacken 8 befinden sich, wie in 5 dargestellt, im zentrisch gespreizten Zustand.
Anschließend kann die Greifeinrichtung 2 mit der Hebeeinrichtung vom Objekt 23 und der Objektaufnahme 3 entfernt werden und zwar zunächst in vertikaler Richtung.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifeinrichtung 2 ist aus 7 und 8 zu entnehmen. In Ergänzung und/oder alternativ zur schwerkraftgestützten Parallelkinematik der Greifeinrichtung 2 nach den 1 bis 6 umfasst die Greifeinrichtung 2 nach der weiteren Ausführungsform gemäß 7 und 8 eine Pneumatikeinrichtung 43. Die Pneumatikeinrichtung 43 weist einen Druckzylinder 44, einen Pneumatikkolben 45, eine Kolbenstange 46, einen unteren Pneumatikanschluss 47 und einen oberen Pneumatikanschluss 48 auf.
Der Greifvorgang erfolgt mit der in die Greifeinrichtung 2 integrierten Pneumatikeinrichtung 43 wie folgt:

Der Greifanschlag 18 wird mit dem Absetzringsteuerbolzen 22 so auf die Höhe des Greifobjekts 23 eingestellt, dass bei Berührung des Greifanschlags 18 mit der Oberseite des Objekts 23 die Greifbacken 8 mit ausreichendem Spiel das Greifobjekt 23 untergreifen können.

Zum Ergreifen des Greifobjekts 23 wird dann der untere Pneumatikanschluss 47 mit Luft- bzw. Gasdruck beaufschlagt. Durch die Druckbeaufschlagung wird der Pneumatikkolben 45 im Druckzylinder 44 vertikal nach oben gedrückt. Der Pneumatikkolben 45 steht dabei über die Kolbenstange 46 mit der Steuerstange 14 in Verbindung und schiebt diese somit gleichsam nach oben, wodurch, wie bereits oben beschrieben, die Greifebackenpleuel 7 die Greifbacken 8 an das Greifobjekt 23 bis in eine definierte Klemmstellung bzw. Fixierstellung relativ zum Objekt 23 heranführen (8).
Mit der Hebeeinrichtung 38, zum Beispiel einem Kran, kann nun die Greifeinrichtung 2, wie bereits auch oben ausgeführt, an der Öse 25 angehoben werden und zusammen mit dem Objekt 23 zur Objektaufnahme 3 bzw. Auflage 28 transportiert werden. In der Objektaufnahme 3 wird das Objekt 23 auf die Auflage 28 abgesetzt, wobei das Ineinandergreifen der Zentrierbuchse 27 und des Zentrierdorns 29 dafür sorgt, dass das Objekt 23 präzise auf der Auflage 28 abgesetzt wird und im Ergebnis auch sicher auf der Auflage 28 aufliegt.
Sobald die Objektunterseite auf der Auflage 28 aufliegt, wird der untere Pneumatikanschluss 47 vom Druck entlastet und der obere Pneumatikanschluss 48 mit Druck beaufschlagt. Dadurch wird der Pneumatikkolben 45 nach unten gedrückt und die über die Kolbenstange 46 mit dem Pneumatikkolben 45 verbundene Steuerstange 14 gleichsam nach unten gezogen, wodurch das Greifebackenpleuel 7 und damit die Greifbacken 8 nach außen bewegt werden, und zwar maximal bis zum außenseitigen Ende der Greifbackenführung 10, welches insoweit einen Führungsanschlag für den Gelenkbolzen 26 bildet.
Aus 9 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Greifeinrichtung 2 zu entnehmen, welche analog zur Ausführungsform nach 7 und 8 eine Pneumatikeinrichtung 43 beinhaltet. Der Unterschied zur Ausführungsform nach 7 und 8 besteht insbesondere in einer modifizierten Greiftmechanik 4 und in der Anordnung der Pneumatikeinrichtung 43 in der Greifeinrichtung 2.
Die Greifeinrichtung 2 aus 9 umfasst dabei einen Hebeflansch 25 mit einer auf einer Hebeflanschplatte angeordneten bzw. befestigten Öse 25. Unterhalb der Hebeflanschplatte bzw. zwischen dem Kopfflansch 55 und der Hebeflanschplatte ist eine dreiarmige Aufhängung 6 vorgesehen. An den freien Enden der Aufhängungsarme 6 sind die Greifebackenpleuel 7 über einen Bolzen, das Ende der Aufhängungsarme 6 ins Sandwich nehmend, einseitig befestigt. Eine weitere entsprechend drehfähige Befestigung der Greiferbackenpleuel 7 befindet sich oberhalb der Führungsmanschetten 50, welche die Führungskolben 49 umgreifen. Die Führungsmanschetten 50 auf den Führungskolben 49 dienen in analoger Weise wie die Greifbackenführungen 10 in den Ausführungen gemäß den 1 bis 8 der horizontalen Führung. Ausgehend von den Unterseiten der Führungsmanschetten 50 erstrecken sich die Greifelemente 5 vertikal nach unten zu den Greifbackenvorsprüngen 24, welche trapezförmig ausgebildet sind und deren Greiffläche sich flächenmäßig in eine Rechteckform verbreiternd in Greifrichtung senkrecht zu den Greifelementen 5 verläuft, wodurch unter anderem eine großflächige Aufnahmefläche für Greifobjekte 23 ausgebildet werden kann.
Ferner weist die Greifeinrichtung 2 nach 9 zur weiteren Präzisierung und Stabilisierung des Führungsprozesses der Greifelemente 5 Führungsgabeln 51 auf, in die während des Greifprozesses das bzw. die Greifelemente 5 zusätzlich zwischen zwei Gabelzinken geführt werden, wodurch die Greifelemente 5 insbesondere zusätzliche laterale Stabilität im Greifprozesses erhalten.
Darüber hinaus ist anhand von 9 zu erkennen, dass die Pneumatikeinrichtung 43 dadurch vorteilhaft zentral in der Greifeinrichtung 2 angeordnet werden konnte, da die mechanische Führung nunmehr durch drei außengeführte Steuerstange 14' erfolgt, welche in rückseitig an den Flanschplatten befestigten Führungsmuffen 52 und in Führungen im Basisflansch 56 auf Höhe der Flanschplatten 53 geführt werden.
Die außengeführte Steuerstange 14' sind in einem Dreieck zwischen dem Kopfflansch 55 und dem Basisflansch 56 angeordnet, wobei die Pneumatikeinrichtung 43 zentral und zentriert innerhalb des von den Steuerstange 14' gebildeten Raums angeordnet ist. Die Pneumatikeinrichtung 43 stützt sich dabei auf dem Basisflansch 56 ab und drückt beim Greifvorgang mit der Kolbenstangenverlängerung 57 gegen das Kopfflansch 55, wodurch dieser zusammen mit den Aufhängungsarmen 6 und den außengeführten Steuerstangen 14' angehoben wird und in Wirkverbindung zwischen den Greifbackenpleueln 7, den Führungskolben 49 und den Greifelementen 5, die Greifelemente 5 gleichmäßig symmetrisch in Richtung Greifobjekt 23 geführt werden.
Der Basisflansch 56 der Greifeinrichtung 2 nach 9 weist zwei mit Abstand übereinander angeordnete Sechskantplatten auf, an deren Außenseite die Führungskolben 49 angeflanscht sind und ferner horizontal versetzt zu den Führungskolben 49 die Flanschplatten 53 angebracht sind. Zumindest an einer der Flanschplatten 53 ist an deren Außenseite vermittels dem Absetzringsteuerbolzen 22, welcher in entsprechende Bohrungein in der Flanschplatte 53 eingeschraubt oder eingesteckt werden kann, eine Distanzplatte 54 befestigt. Die Distanzplatte 54 zusammen mit der Flanschplatte 53 dient der Höheneinstellung des Greifanschlags 18 relativ zum Greifobjekt 23. Hierzu umfasst die Distanzplatte 54 in Bezug auf den Greifanschlag 18 einen aus 9 nicht zu sehenden Distanzanschlag, der als reiner Anschlag- oder auch als Fixierpunkt zum Fixieren des Greifanschlags 18 ausgebildet sein kann. Der Greifanschlag 18 wird dabei entlang der Greifanschlagführung 58 relativ zur Zentrierbuchse 27 bewegt und gehalten.
Teil des Greifanschlags 18 sind auch die bereits oben beschriebenen Führungsgabeln 51, die horizontal auf Höhe der Greifelemente 5 beim Greifen und Loslassen des Greifobjekts 23 zur führenden Aufnahme der Greifelemente 5 vorgesehen sind, wobei die Führungsgabeln 51 als einstückiges Teile des Greifanschlags 18 ausgeformt sein können und nach der Ausführungsform gemäß 9 auch sind.
Ferner aus 9 zu entnehmen ist die Zentrierbuchse 27, die beim Absetzen des Greifobjekts 23 mit dem Zentrierdorn 29 zum definierten Platzieren des Greifobjekts 23 kooperiert.
Im Übrigen gelten die zu den 1 bis 8 beschriebenen Funktionen und Vorteile für die Ausführungsform nach 9 entsprechend.
Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Anwendungsbeispiel ist 10 zu nehmen. Die erfindungsgemäße Handhabeanordnung 1 eignet sich insbesondere für solche Fälle, in denen es einerseits darauf ankommt in einem robusten, zum Beispiel thermisch hochbelasteten Umfeld heiße Objekte 23 zu handhaben und andererseits gleichsam eine präzise Positionierung dieser Objekte 23 zu ermöglichen, wonach diese Objekte 23 zum Beispiel durch ein mit einer speziellen thermischen abschirmenden Schutzumhausung 35 versehenen Lasermesseinheit 36 auf zum Beispiel Herstellungsfehler vermessen werden können. Die erfindungsgemäße Objektaufnahme 3 wäre in einem solchen Fall Teile dieser Lasermessstation 37, in die die Objekte 23 mit der erfindungsgemäßen Greifeinrichtung 2 und einer gleichfalls thermisch robusten Hebeeinrichtung 38 über einen Haken 42 aus der Produktion heraus zur Überprüfung/Vermessung mit z.B. einer Laserlichtebene 39 im Triangulationsverfahren auf die Auflage 28 ziel- und positionsgetreue verbracht werden, wobei die Lasermesseinheit 39 aufgrund der effektiv passiv und aktiv abschirmenden Schutzumhausung 35 sehr kompakt ausführbar ist und daher zum Vermessen frei an der Handhabeeinrichtung 40 um das Objekt 23 geführt werden kann.
Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
Für die gesamte Beschreibung und die Ansprüche gilt, dass der Ausdruck „ein“ als unbestimmter Artikel benutzt wird und die Anzahl von Teilen nicht auf ein einziges beschränkt. Sollte „ein“ die Bedeutung von „nur ein“ haben, so ist dies für den Fachmann aus dem Kontext zu verstehen oder wird durch die Verwendung geeigneter Ausdrücke wie zum Beispiel „ein einziger“ eineindeutig offenbart.
Bezugszeichenliste

1: Handhabeanordnung
2: Greifeinrichtung
3: Objektaufnahme
4: Parallelkinematik, Greifmechanik
5: Greifelemente
6: Aufhängung, Aufhängungsarme
7: Greifbackenpleuel
8: Greifbacken
9: Führungsstrebe
10: Greifbackenführung
11: Öffnungspleuel
12: Führungszylinder
13: Vertikalhubführung
14: Steuerstange
14': außengeführte Steuerstange
15: Vertikalhubarretierbolzen
16: Arretierbohrung
17: Arretieröffnung
18: Absetzring, Greifanschlag
19: Führungshülse
20: Öffnung in der Führungshülse 19
21: Festsetzbohrungen
22: Absetzringsteuerbolzen
23: Objekt, Greifobjekt
24: Greifbackenvorsprünge
25: Öse, Hebeflansch
26: Gelenkbolzen
27: Buchse, Zentrierbuchse; Führungselement
28: Auflage
29: Zentrierdorn, Führungselement
30: Zentrierspitze
31: ringförmiger Auflagerandbereich
32: Durchgriffsaussparung
33: Objektauflagerandbereich
35: Schutzumhausung
36: Lasermesseinheit
37: Lasermessstation
38: Hebeeinrichtung
39: Laserlichtebene
40: Handhabeeinrichtung der Lasermesseinheit
41: Aussparungsbereich
42: Haken
43: Pneumatikeinrichtung
44: Druckzylinder
45: Pneumatikkolben
46: Kolbenstange
47: Pneumatikanschluss unten
48: Pneumatikanschluss oben
49: Führungskolben
50: Führungsmanschette
51: Führungsgabel
52: Führungsmuffe
53: Flanschplatte
54: Distanzplatte
55: Kopfflansch
56: Basisflansch
57: Kolbenstangenverlängerung
58: Greifanschlagführung

Claims

Handhabeanordnung (1) zum positionsgetreuen Handhaben eines mit zumindest einer Durchgriffsaussparung (32) versehenen Objekts (23), insbesondere eines Objekts (23) mit einer Temperatur von größer 300 °C, umfassend - eine Objektaufnahme (3) mit einer Auflage (28) zur Aufnahme des Objekts (23); - eine freihängend verbring- und positionierbare Greifeinrichtung (2) zum Handhaben des Objekts (23), wobei das Handhaben auch ein Aufnehmen und ein Ablegen des Objekts (23) beinhaltet; - eine Führungskombination aus einem in der Greifeinrichtung (2) angeordneten ersten Führungselement (27) und einem in der Objektaufnahme (3) angeordneten zweiten Führungselement (29), wobei die Führungselemente (27, 29) beim Aufnehmen des Objekts (23) von und Ablegen des Objekts (23) auf der Auflage die Durchgriffsaussparung (32) zumindest teilweise durchgreifen und die Führungselemente (27, 29) derart komplementär ineinandergreifen, dass die Greifeinrichtung (2) positionsgetreu in der Auflage (28) ausrichtbar ist.
Handhabeanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Greifeinrichtung (2) eine Greifmechanik (4) aufweist, welche Greifelemente (5) beinhaltet, die beim Aufnehmen des Objekts (23) durch die Greifeinrichtung (2) das Objekt (23) formpaarend hält.
Handhabeanordnung (1) nach Anspruch 2, wobei die Greifmechanik (4) in Bezug auf die Führungskombination derart ausgebildet ist, dass das Objekt (23) verwendungs-/messkonform auf der Auflage (28) ablegbar ist.
Handhabeanordnung (1) nach Anspruch 2 und/oder 3, wobei die Greifmechanik (4) zum zentrierenden Greifen rotationssymmetrischer Objekte (23), insbesondere von ringförmigen Objekten (23) mit zentraler Aussparung (32) ausgebildet ist.
Handhabeanordnung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, wobei die Greifmechanik (4) zum zentrierenden Greifen eine Parallelkinematik (4) mit zumindest drei Greifelementen (5) aufweist.
Handhabeanordnung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, wobei die Greifmechanik (4) eine Pneumatikeinrichtung (43) zum pneumatischen gestützten Greifen von Objekten (23) beinhaltet.
Handhabeanordnung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Führungskombination aus dem ersten und dem zweiten Führungselement (27, 29) eine sich selbstzentrierenden Buchsen-Dorn-Kombination (27, 29) beinhaltet.
Handhabeanordnung (1) nach Anspruch 7, wobei das erste Führungselement (27) als Buchse (27) und das zweite Führungselement (29) als Dorn (29) ausgebildet ist.
Handhabeanordnung (1) nach Anspruch 8, wobei der Dorn (29) eine Zentrierspitze (30) umfasst.
Handhabeanordnung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Greifeinrichtung (2) einen Greifanschlag (18) zum Festlegen der Greiftiefe aufweist.
Handhabeanordnung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auflage (28) einen Auflagerandbereich (31) aufweist und das Objekt (23) innenseitig zur Durchgriffsaussparung (32) einen Objektauflagerandbereich (33) beinhaltet, wobei der Auflagerandbereich (31) zumindest teilweise auf Höhe und entlang des Objektauflagerandbereichs (33) verläuft und als Auflager (28) für das Objekt (23) im Objektauflagerandbereich (33) vorgesehen ist.
Handhabeanordnung (1) nach Anspruch 11, wobei der Auflagerandbereich (31) und der Objektauflagerandbereich (33) auf Minimalkontakt ausgelegt sind.
Handhabeanordnung (1) nach Anspruch 11 und/oder 12, wobei die Auflage (28) einen gegenüber dem Auflagerandbereich (31) tiefer liegenden Aussparungsbereich (41) aufweist, welcher vom Auflagerandbereich (31) zumindest teilweise umfasst wird.
Handhabeanordnung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Handhabeanordnung (1) eine Hebeeinrichtung (38) zum freihängenden Verbringen der Greifeinrichtung (2) umfasst.
Handhabeanordnung (1) nach Anspruch 14, wobei die Hebeeinrichtung (38) und die Greifeinrichtung (2) einen Hebeflansch (25) aufweist.
Handhabeanordnung (1) nach Anspruch 14 und/oder 15, wobei der Hebeflansch (25) eine Hebeöse-Hebehaken-Kombination (25, 42) oder einen Hebemagnetflansch beinhaltet.
Handhabeanordnung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Hebeeinrichtung eine Kraneinrichtung (38) beinhaltet.
Mess- und Handhabeanordnung, umfassend: a. eine Messstation (37) b. eine Lasermesseinheit (36) mit einer Schutzumhausung (35) zum vollständig oder teilweisen umschließenden thermischen Abschirmen einer Lasersensoreinheit zum kontaktlosen optischen Vermessen eines heißen Objekts (23), insbesondere eines Objekts (23) mit einer Temperatur von größer 300 °C c. eine Handhabeanordnung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche d. wobei die Objektaufnahme (3) und die Lasermesseinheit (36) zum Vermessen in der Messstation (37) angeordnet sind e. wobei die Hebeeinrichtung (38) eingerichtet ist, die Greifeinrichtung (2) mit oder ohne dem zu vermessenden Objekt (23) in die Messstation (37) zur Objektaufnahme (3) zu verbringen
Mess- und Handhabeanordnung nach Anspruch 18, wobei die Schutzumhausung (35) passive und aktive Abschirmmittel beinhaltet, welche zumindest lokal laserlichttransparent sind.
Mess- und Handhabeanordnung nach Anspruch 18 und/oder 19, wobei die aktiven Abschirmmittel zumindest ein Peltierelement beinhalten.
Mess- und Handhabeanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Mess- und Handhabeanordnung ausgebildet und eingerichtet ist, Objekte (23) mit einer Eigentemperatur von größer gleich 300 Grad Celsius oder von größer gleich 600 Grad Celsius oder von größer gleich 800 Grad Celsius oder größer gleich 900 Grad Celsius oder größer gleich 1000 Grad Celsius oder größer gleich 1100 Grad Celsius oder größer gleich 1200 Grad Celsius zu handhaben und optisch zu erfassen.
Mess- und Handhabeanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Mess- und Handhabeanordnung ausgebildet und eingerichtet ist, Objekte (23) mit einer Eigentemperatur von kleiner gleich 1300 °C oder von kleiner gleich 1200 °C oder von kleiner gleich 1100 °C oder von kleiner gleich 1000 °C oder von kleiner gleich 900 °C oder von kleiner gleich 800 °C oder von kleiner gleich 600 °C optische zu handhaben und optische zu erfassen.