DE102019123916B3

DE102019123916B3 - Trägergerüst für eine Handhabungsvorrichtung umfassend mehrere Radialträger und Gitterflügel, Verfahren zur Herstellung eines Trägergerüsts

Info

Publication number: DE102019123916B3
Application number: DE102019123916.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lorenz; Kevin Huber; Peter Gröning
Original assignee: J Schmalz GmbH
Current assignee: J Schmalz GmbH
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2039-09-06
Also published as: FR3100470A1; US11383392B2; CN112440296A; JP2021041527A; US20210069915A1; FR3100470B1; KR20210029675A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Trägergerüst (10) für eine Handhabungsvorrichtung (8), umfassend einen Basiskörper (14) und wenigstens zwei sich von dem Basiskörper weg erstreckende Strukturelemente (30a-f), wobei die wenigstens zwei Strukturelemente zueinander insofern ähnlich aufgebaut sind, als dass sie zumindest folgende gemeinsame Merkmale aufweisen:- einen Radialträger (20a), welcher langestreckt ausgebildet ist mit einem ersten Ende (22) und mit einem zweiten Ende (24), wobei das zweite Ende einen Verbindungsabschnitt (26) zur Verbindung mit einem pneumatisch betätigbaren Greifelement aufweist,- einen Gitterflügel (28a), welcher mit dem Radialträger einstückig verbunden ist und zwischen dem ersten Ende des Radialträgers und dem zweiten Ende des Radialträgers (20a) verläuft, wobei sich der Gitterflügel flächig von dem Radialträger weg erstreckt,wobei bei jedem der wenigstens zwei Strukturelemente (30a-f) das erste Ende des Radialträgers mit dem Basiskörper einstückig derart verbunden ist, dass sich der Radialträger von dem Basiskörper weg erstreckt, und wobei der Gitterflügel eines jeweiligen Strukturelements mit einem benachbarten Strukturelement derart einstückig derart verbunden ist, dass besagter Gitterflügel zwischen dem ersten Ende des Radialträgers des benachbarten Strukturelements und dessen zweiten Ende verläuft. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Trägergerüsts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Trägergerüst für eine Handhabungsvorrichtung mit wenigstens zwei pneumatisch betätigbaren Greifelementen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Trägergerüsts.
Handhabungsvorrichtungen dienen zum Halten und/oder Handhaben von Gegenständen, beispielsweise zum Transportieren von Werkstücken zwischen verschiedenen Bearbeitungsorten oder zum Halten eines Werkstücks bei seiner Bearbeitung. Derartige Handhabungsvorrichtungen umfassen üblicherweise wenigstens zwei, insbesondere mehr als zwei, pneumatisch betätigbare Greifelemente, welche an einem Trägergerüst gehaltert sind, beispielsweise in der Art einer sogenannten Saugerspinne. Zum Aufbau des Trägergerüsts und zur Anordnung der Greifelemente an dem Trägergerüst müssen eine Vielzahl von Komponenten miteinander verbunden werden. Dies macht es schwierig, einen leichten Aufbau zu realisieren und führt oft zu komplexen und damit fehleranfälligen Konstruktionen. Außerdem ist es problematisch, spezifischen Greifanforderungen, welche sich bspw. aus der Geometrie und Beschaffenheit eines zu greifenden Werkstücks ergeben, durch eine bedarfsgerechte Konfiguration der Handhabungsvorrichtung gerecht zu werden.
Die DE 10 2013 222 108 B3 zeigt ein Trägergerüst, die DE 10 2016 212 141 A1 beschreibt eine zentrale Gitterstruktur und die US 2012 / 0 210 818 A1 beschreibt einen Arm für eine Greifeinrichtung, wobei der Arm eine Gitterstruktur umfasst, die mit generativen Fertigungsverfahren herstellbar ist.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für eine Handhabungsvorrichtung eine einfache und an verschiedene Anforderungen anpassbare Konfiguration zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Trägergerüst mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Trägergerüst ist dazu ausgebildet, in einer Handhabungsvorrichtung mit wenigstens zwei, insbesondere mehr als zwei, pneumatische betätigbaren Greifelementen verwendet zu werden. Bei den Greifelementen kann es sich um Sauggreifelemente handeln, z.B. in Form von Faltenbalgsaugern. Es ist auch möglich, dass die Greifelemente als pneumatisch aktivierbare mechanische Greifelemente ausgebildet sind, z.B. in Form von Fluid-Elastomer-Aktoren.
Das Trägergerüst umfasst einen Basiskörper und wenigstens zwei, insbesondere mehr als zwei, Strukturelemente, die sich von dem Basiskörper weg erstrecken. Die wenigstens zwei Strukturelemente sind alle zueinander topologisch ähnlich aufgebaut, und zwar insofern, als dass sie zumindest folgende gemeinsame Merkmale aufweisen:

- einen Radialträger, welcher langgestreckt ausgebildet ist und ein erstes Ende sowie ein zweites Ende aufweist, wobei das zweite Ende einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit einem pneumatisch betätigbaren Greifelement aufweist (der Radialträger dient insofern als Tragwerk für ein Greifelement);
- einen Gitterflügel, welcher mit dem Radialträger einstückig/monolithisch verbunden ist und mit einer Anschlusskante zwischen dem ersten Ende des Radialträgers und dem zweiten Ende des Radialträgers verläuft, wobei sich der Gitterflügel flächig von dem Radialträger weg erstreckt.

Bei jedem der wenigstens zwei Strukturelemente ist das erste Ende des Radialträgers mit dem Basiskörper derart einstückig verbunden, dass sich der Radialträger von dem Basiskörper weg erstreckt. Das zweite (freie) Ende des Radialträgers ist insofern zu dem Basiskörper beabstandet angeordnet.
Der Gitterflügel eines jeweiligen Strukturelements ist wiederum mit einem benachbarten Strukturelement derart einstückig verbunden, dass besagter Gitterflügel mit einer weiteren Anschlusskante zwischen dem ersten Ende des Radialträgers des benachbarten Strukturelements und dessen zweiten Ende verläuft. Die Strukturelemente sind insofern über die Gitterflügel derart einstückig miteinander verbunden, dass eine monolithische Gesamtstruktur des Trägergerüsts entsteht. Insbesondere ist es bei der fertigen Gesamtstruktur im Endeffekt ununterscheidbar, zu welchem Radialträger der Gitterflügel gehört.
In Abhängigkeit einer Anzahl und Anordnung von Strukturelementen kann also ein Trägergerüst bedarfsgerecht konfiguriert werden, um unterschiedlichen Greifanforderungen individuell gerecht zu werden. Je nach Bedarf müssen nur die Dimensionen, die genaue Form und die Anordnung der Strukturelemente festgelegt werden und die Strukturelemente dann wie beschrieben miteinander verbunden sein. Ein Strukturelement umfassend Radialträger und Gitterflügel bildet insofern einen Grundbaustein zum Aufbau eines Trägergerüsts. Die Anzahl der Radialträger definiert dann insbesondere eine Anzahl von Greifpunkten, wobei eine Form und Anordnung der Radialträger dann die spezifischen Positionen der Greifpunkte definieren.
So kann in Abhängigkeit einer vorgegebenen Ausgestaltung eines zu greifenden Werkstücks (bspw. hinsichtlich Geometrie und Gewicht) und/oder in Abhängigkeit von Greifprozessbedingungen (bspw. hinsichtlich einer erwarteten maximalen Beschleunigung während eines Greifprozesses) zunächst ein Trägergerüst in Bezug auf eine Anzahl von Strukturelementen sowie Form und Anordnung dieser Strukturelemente, bedarfsgerecht designt und konfiguriert werden (z.B. computergestützt) und anschließend das Trägergerüst individuell gefertigt werden, insbesondere mit generativen Fertigungstechniken.
Eine individuelle Fertigung eines solchen Trägergerüsts ist wiederum gerade durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Strukturelemente aus Radialträger und Gitterflügel begünstigt. Dadurch, dass die Radialträger durch die Gitterflügel miteinander verbunden und damit verstärkt sind, können die Radialträger und auch die Gitterflügel vergleichsweise dünnwandig ausgebildet sein. Dies ermöglicht es, ein erfindungsgemäßes Trägergerüst auf effiziente Weise mittels generativer Fertigungsverfahren bzw. additiver Fertigungsverfahren, insbesondere 3D-Druck, herzustellen. Hierdurch ist es nicht nur möglich, ein Trägergerüst mit verschiedenartig geformten und angeordneten Strukturelementen zu fertigen, es ist insbesondere auch möglich, ein solches Trägergerüst selbst in Kleinserien (Losgröße 1) auf wirtschaftliche Weise zu fertigen.
Zur Herstellung eines individuell konfigurierten Trägergerüsts wird insbesondere ein Verfahren, welches die folgenden Schritte umfasst, die insbesondere in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden:

Zunächst werden Randbedingungen für eine Auslegung des Trägergerüsts auf einer Datenverarbeitungsanlage bereitgestellt. Die Randbedingungen umfassen zumindest eine erste Randbedingung, welche eine Anzahl von Greifpunkten repräsentiert. Die erste Randbedingung repräsentiert insofern an wie vielen Punkten ein Werkstück gegriffen werden soll, also insbesondere wie viele Greifelemente erforderlich sind. Die Randbedingungen umfassen ferner eine zweite Randbedingung, welche Positionen der Greifpunkte repräsentiert. Die zweite Randbedingung repräsentiert insofern, wo die Greifelemente an dem Werkstück angreifen sollen. Die Randbedingungen werden insbesondere in Form eines Konfigurationsdatensatzes bereitgestellt und dann in einer Speichereinrichtung der Datenverarbeitungsanlage hinterlegt. Der Konfigurationsdatensatz repräsentiert insbesondere Formbedingung für das Trägergerüst und/oder Belastungsbedingungen und/oder Werkstückinformationen wie z.B. Gewicht und Materialeigenschaften des Werkstück-Typs, welches mit der Handhabungsvorrichtung gehandhabt werden soll.

Nach Bereitstellen der Randbedingungen wird in Abhängigkeit der Randbedingungen eine Konfiguration des Trägergerüsts mittels der Datenverarbeitungsanlage ermittelt. Hierbei wird eine Anzahl von Strukturelementen in Abhängigkeit der Anzahl von Greifpunkten ermittelt. Insbesondere entspricht eine Anzahl der Strukturelemente der Anzahl von Greifpunkten. Ferner wird in Abhängigkeit der Positionen der Greifpunkte eine Form und Anordnung eines Radialträgers ermittelt. Die Form und Anordnung des Radialträgers werden dabei unter der Randbedingung ermittelt, dass das erste Ende des Radialträgers mit dem Basiskörper einstückig verbunden ist. Insbesondere werden die Form und Anordnung des Radialträgers ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass das zweite Ende des Radialträgers in einem festgelegten Abstand relativ zu einem ihm zugeordneten Greifpunkt angeordnet ist, wobei der Abstand insbesondere in Abhängigkeit eines ausgewählten Greifelement-Typs (siehe unten) festgelegt ist.
Ferner werden eine Form und Anordnung eines Gitterflügels, welcher einem Radialträger zugeordnet ist, ermittelt. Die Form und Anordnung des Gitterflügels werden dabei unter der Randbedingung ermittelt, dass der Gitterflügel einerseits mit dem besagten, ihm zugeordneten Radialträger und andererseits mit einem benachbarten Radialträger derart verbunden ist, dass der Gitterflügel mit seinen Anschlusskannten jeweils zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Radialträgers verläuft.
Insbesondere werden ferner eine Form und Anordnung des Basiskörpers ermittelt, insbesondere in Abhängigkeit der Form und Anordnung des Radialträgers.
Gemäß dem Verfahren wird dann in einem weiteren Schritt ein Trägergerüst-Datensatz mittels der Datenverarbeitungsanlage ermittelt, wobei der Trägergerüst-Datensatz die Form des Trägergerüsts repräsentiert, insbesondere eine Gesamtstruktur des in Abhängigkeit der Randbedingungen konfigurierten Trägergerüsts.
In einem weiteren Schritt wird das Trägergerüst gemäß dem Trägergerüst-Datensatz mittels einer Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen, insbesondere 3D-Drucker, hergestellt. Zu diesem Zweck werden insbesondere zunächst mittels der Datenverarbeitungslage Steuersignale generiert, welche die Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen dazu veranlassen, ein Trägergerüst mit einer Gesamtstruktur gemäß dem Trägergerüsts-Datensatz herzustellen; im Anschluss wird dann die Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen gemäß den Steuersignalen angesteuert.
Ein solches Verfahren ermöglicht es, auf einfache und wirtschaftliche Weise ein Trägergerüst bereitzustellen, welches spezifischen Anforderungen (bspw. in Bezug auf Form eines zu handhabenden Werkstücks und/oder Belastungszuständen eines Greifprozesses) individuell gerecht wird.
Bei der Datenverarbeitungsanlage kann es sich um einen Steuercomputer für eine Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen, zum Beispiel 3D-Drucker, handeln. Vorzugsweise umfasst die Datenverarbeitungsanlage weitere Computer, welche mit dem Steuercomputer, bspw. über eine Server-Verbindung, insbesondere über eine Cloud-Verbindung, verbunden sind. Dann kann das Bereitstellen der Randbedingungen und die Konfiguration des Trägergerüstes und/oder die Herstellung des Trägergerüstes an räumlich getrennten Orten erfolgen. Beispielsweise ist es denkbar, dass ein Benutzer (bspw. ein Mitarbeiter eines die Fertigung eines Trägergerüsts beauftragenden Unternehmens) die Randbedingungen über ein Web-Interface von einem Computer bereitstellt und diese Randbedingungen dann über die Server-Verbindung an einen (bspw. bei dem herstellenden Unternehmen befindlichen) Steuercomputer der Vorrichtung übermittelt werden.
Vorzugsweise ist wenigstens einer der Radialträger eines jeweiligen Strukturelements (oder auch alle Radialträger) rohrartig ausgebildet mit einem innenliegenden Fluidkanal, welcher von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende des Radialträgers verläuft. An dem zweiten Ende des Radialträgers mündet der Fluidkanal vorzugsweise derart in den Verbindungsabschnitt, dass ein mit dem Verbindungsabschnitt verbundenes Greifelement mit dem Fluidkanal strömungs- und druckverbunden ist. Ein derart ausgebildeter Radialträger dient insofern gleichzeitig als Tragwerk für ein Greifelement und als Fluidführung zur Versorgung des Greifelements mit Unter- bzw. Überdruck. Die Greifelemente müssen insofern nicht mehr mittels Schläuchen mit einer Unter- bzw. Überdruckversorgung verbunden werden. Dies vermeidet, dass Schlauchverbindungen eine Störkontur beim Handhaben von Gegenständen bilden. Insbesondere wird durch die Einsparung des Schlauchmaterials ein geringes Eigengewicht der Handhabungsvorrichtung erzielt. Bei einer Verwendung derartiger Handhabungsvorrichtung in automatisierten Bearbeitungsanlagen müssen daher geringere Massen bewegt werden und es kann Energie eingespart werden. Darüber hinaus ist eine solche Handhabungsvorrichtung vergleichsweise kostengünstig. Es ist aber auch denkbar, den Radialträger ohne Fluidkanal auszubilden, insbesondere mit der Funktion eines Stützelements.
Zur Herstellung eines solchen Trägergerüsts werden dann die Form und Anordnung des Radialträgers insbesondere ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass der Radialträger rohrartig ausgebildet ist mit einem innenliegenden Fluidkanal, welcher von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende des Radialträgers verläuft.
Zur Versorgung der Fluidkanäle mit Unter- bzw. Überdruck ist es ferner bevorzugt, wenn der Basiskörper wenigstens einen pneumatischen Anschlussabschnitt zur Verbindung mit einer externen Unter- oder Überdruckversorgung und eine mit dem wenigstens einen pneumatischen Anschlussabschnitt verbundene Fluid-Verteilerkammer aufweist. Die Verteilerkammer ist insbesondere in den Basiskörper integriert, also insbesondere von einer Außenwand des Basiskörpers umgrenzt. Die Fluidkanäle der Radialträger sind dann insbesondere derart ausgebildet und angeordnet, dass sie an dem ersten Ende des Radialträgers in die Verteilerkammer einmünden. Insofern können die einzelnen Fluidkanäle über die Verteilerkammer gemeinsam mit Unter- bzw. Überdruck versorgt werden. Es ist also insbesondere nicht erforderlich, die Fluidkanäle über separate Anschlüsse mit einer externen Versorgungsleitung zu verbinden. Eine Handhabungsvorrichtung mit einem solchen Trägergerüst ist daher kompakt aufgebaut. Zudem kann ein Montageaufwand reduziert werden.
Vorzugsweise münden die Fluidkanäle über separate Einmündungen in die Verteilerkammer. Die Fluidkanäle können dann insbesondere voneinander unabhängig mit Unter- bzw. Überdruck beaufschlagt werden. Dies ermöglicht es, einzelne Greifelemente selektiv zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. Zu diesem Zweck ist es bevorzugt, wenn das Trägergerüst zusätzlich einen Aufnahmeraum zur Aufnahme einer Ventileinrichtung zur Ansteuerung der einzelnen Fluidkanäle umfasst.
Zur Herstellung eines solchen Trägergerüsts werden dann eine Form und Anordnung des Basiskörpers insbesondere ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass der Basiskörper wenigstens einen pneumatischen Anschlussabschnitt und eine mit dem wenigstens einen pneumatischen Anschlussabschnitt verbundene Verteilerkammer aufweist. Ferner werden die Form und Anordnung des Basiskörpers und die Form und Anordnung des Radialträgers insbesondere unter der Randbedingung ermittelt, dass die Fluidkanäle der Radialträger in die Verteilerkammer des Basiskörpers einmünden.
Vorzugsweise wird eine konkrete Ausgestaltung des wenigstens einen pneumatischen Anschlussabschnitt als Randbedingungen für die Auslegung des Trägergerüsts bereitgestellt, insbesondere durch Auswählen aus in einer auf der Datenverarbeitungsanlage hinterlegten Datenbank vorhandenen Ausgestaltungen eines pneumatischen Anschlussabschnitts.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Trägergerüsts kann der Radialträger eines jeweiligen Strukturelements entlang seiner Längserstreckung von dem ersten zu dem zweiten Ende zumindest abschnittsweise gebogen, insbesondere gekrümmt, verlaufend ausgebildet sein. Dies kann für einen, mehrere oder alle Radialträger gelten. Hierdurch wird eine günstige Lastverteilung erzielt. Eine Anschlusskante eines mit dem Radialträger verbundenen Gitterflügels verläuft dann auch gekrümmt. Vorzugsweise sind die Radialträger derart gekrümmt, dass ein an dem jeweiligen Verbindungsabschnitt angeordnetes Greifelement in einer Richtung orthogonal zu einer zu greifenden Oberfläche an dieser Oberfläche angreifen kann. Zum Greifen und Handhaben von plattenförmigen Gegenständen können die Radialträger insbesondere derart gekrümmt verlaufen, dass die zweiten Enden der Radialträger in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Zur Herstellung eines solchen Trägergerüsts werden dann die Form und Anordnung des Radialträgers insbesondere ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass zumindest einer der Radialträger zumindest abschnittsweise gebogen verlaufend ausgebildet ist. Für den Herstellungsprozess hat eine solche Ausgestaltung des Radialträgers ferner den Vorteil, dass im Zuge eines 3D-Druckprozesses nicht prozessiertes Material, bspw. Materialpulver, auf einfache Weise aus den Fluidkanälen entfernt werden kann.
Zur Vereinfachung einer Montage eines Greifelements an einem Radialträger ist es ferner bevorzugt, wenn der Radialträger im Bereich seines Verbindungsabschnitts eine an seiner Außenseite angeordnete und den Radialträger entlang seines Umfangs, insbesondere senkrecht zur Längserstreckung des Radialträgers, umlaufende Nut aufweist. Eine solche Nut dient als Montagehilfe für die Greifelemente. Die Montage der Greifelemente kann dann z.B. auch erfolgen, wenn die Oberflächenqualität und Fertigungsgenauigkeit des Trägergerüsts nicht optimal ist.
Zur Herstellung eines solchen Trägergerüst werden dann die Form und Anordnung des Radialträgers insbesondere ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass der Radialträger im Bereich seines Verbindungsabschnitts eine an seiner Außenseite angeordnete und den Radialträger entlang seines Umfangs umlaufende Nut aufweist.
Für eine verbesserte Stabilität des Trägergerüsts ist es ferner bevorzugt, wenn der Gitterflügel mit dem Basiskörper einstückig verbunden ist. Insbesondere verläuft der Gitterflügel mit einer Anschlusskante an einer Außenwand des Basiskörpers von dem ersten Ende des dem Gitterflügel zugeordneten Radialträgers zu dem ersten Ende des mit diesem Radialträger über den Gitterflügel verbundenen Radialträgers.
Zur Herstellung eines solchen Trägergerüsts werden dann die Form und Anordnung des Gitters insbesondere ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass der Gitterflügel mit dem Basiskörper einstückig verbunden ist.
Dadurch, dass sich die Gitterflügel von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende eines jeweiligen Radialträgers erstrecken, ist zumindest ein Teilbereich eines Zwischenraums zwischen zwei Radialträgern von dem Gitterflügel abgeschlossen. Hierdurch wird ein effektiver Schutz gegen ein unbeabsichtigtes Eingreifen zwischen die Radialträger, bspw. durch eine Bedienperson, erzielt. Für einen besonders effektiven Greifschutz ist es insbesondere bevorzugt, wenn sich die Anschlusskante des Gitterflügels vollständig von dem ersten Ende eines mit ihm verbundenen Radialträgers zu dem zweiten Ende dieses Radialträgers erstreckt. Zudem ist ein derart ausgebildetes Trägergerüst besonders stabil.
Zur Herstellung eines solchen Trägergerüsts werden dann die Form und Anordnung des Gitterflügels insbesondere ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass sich der Gitterflügel mit einer Anschlusskante vollständig von dem ersten Ende eines mit ihm verbundenen Radialträgers zu dem zweiten Ende dieses Radialträgers erstreckt. Eine solche Ausgestaltung kann z.B. eine Fertigung mittels 3D-Druck erleichtern, da prozessbedingte Stützstrukturen, welche den Gitterflügel während eines Druckprozesses hilfsweise abstützen, zumindest teilweise eingespart werden können.
Insbesondere weist der Gitterflügel eine Außenkante auf, welche den Gitterflügel in von dem Basiskörper abgewandter Richtung, insbesondere in Richtung der zweiten Enden der mit diesem Gitterflügel verbundenen Radialträger, begrenzt. Die Außenkante kann insbesondere eine gebogene oder geschwungene Form aufweisen, beispielsweise in Bezug auf den Basiskörper konkav verlaufend. Die Außenkante ist dann insofern insbesondere derart bogenförmig verlaufend ausgebildet, dass ein Abstand der Außenkante zu dem Basiskörper in einem jeweiligen Anschlussbereich der Außenkante zu den ersten Enden der mit dem Gitterflügel verbundenen Radialträgern größer ist als in einem mittleren Bereich der Außenkante bezogen auf ihre Längserstreckung von dem ersten Radialträger zu dem zweiten Radialträger. Bei einer solchen Ausgestaltung ist dann zwischen zwei Greifelementen vergleichsweise mehr Raum zur Verfügung gestellt, was das Greifen auch von komplex geformten Gegenständen begünstigt. Trotzdem ist eine hinreichende Stabilität des Trägergerüsts gewährleistet. Je nach Formanforderungen kann die Außenkante auch gewellt oder konvex in Bezug auf den Basiskörper ausgebildet sein. Auch ein gerader Verlauf ist denkbar. Es ist möglich, dass die Außenkante durch eine Querstrebe gebildet ist, welche den Gitterflügel in von dem Basiskörper abgewandter Richtung begrenzt.
Zur Herstellung eines solchen Trägergerüsts werden dann die Form und Anordnung des Gitterflügels insbesondere ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass eine Außenkante des Gitterflügels, welche den Gitterflügel in von dem Basiskörper abgewandte Richtung begrenzt, konkav in Bezug auf den Basiskörper verlaufend ausgebildet ist.
Zur Verringerung eines Verletzungsrisikos für eine Bedienperson ist es bevorzugt, wenn der Gitterflügel derart ausgebildet ist, dass ein maximaler Durchmesser der Gitteröffnungen 20 mm, insbesondere 10 mm, weiter insbesondere 8 mm, nicht übersteigt. Hierdurch kann insbesondere das Risiko verringert werden, dass eine Bedienperson mit einem Finger in einer Gitteröffnung hängenbleibt.
Zur Herstellung eines solchen Trägergerüsts werden dann die Form und Anordnung des Gitterflügels insbesondere ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass der Gitterflügel derart ausgebildet ist, dass ein maximaler Durchmesser der Gitteröffnungen 20 mm, insbesondere 10 mm, weiter insbesondere 8 mm nicht übersteigt.
Zur Verringerung eines Verletzungsrisikos ist es ferner bevorzugt, wenn die den Radialträger bzw. den Gitterflügel begrenzenden Kanten abgerundet ausgebildet sind. Zur Herstellung eines solchen Trägergerüsts werden dann die Form und Anordnung des Radialträgers und des Gitterflügels insbesondere ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass den Radialträger bzw. den Gitterflügel begrenzende Kanten mit einem Kantenradius abgerundet sind. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Kante einen Kantenradius von größer 0,1 mm aufweist.
Grundsätzlich kann der Gitterflügel beliebige Gittergeometrien aufweisen. Besonders bevorzugt ist jedoch, wenn der Gitterflügel als Wabengitter ausgebildet ist. Ein solches Gitter zeichnet sich durch hohe Stabilität bei vergleichsweise geringem Materialeinsatz aus. Die Waben können polygonal, insbesondere in der Art eines symmetrischen Polygons, oder auch rund, z.B. kreisförmig, ausgebildet sein.
Zur Herstellung eines solchen Trägergerüsts werden dann die Form und Anordnung des Gitterflügels insbesondere ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass der Gitterflügel als Wabengitter ausgebildet ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Basiskörper ferner einen Flanschabschnitt aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, das Trägergerüst mit einem externen Bauteil zu verbinden. Bei dem externen Bauteil kann es sich insbesondere um einen Roboterarm handeln. Dann ist der Flanschabschnitt insbesondere dazu ausgebildet, um mit einem Werkzeugflansch des Roboterarms verbunden zu werden. Es ist auch möglich, dass es sich bei dem externen Bauteil um eine, insbesondere elektrische, Unterdruckerzeugungseinheit handelt. Die Unterdruckerzeugungseinheit kann dann insbesondere derart ausgebildet sein, dass sie an einer zur Verbindung mit dem Flanschabschnitt des Trägergerüsts bestimmten Seite zusätzlich zu einem Verbindungsabschnitt auch einen Unterdruckauslass zur Verbindung mit dem pneumatischen Anschlussabschnitt des Trägergerüsts aufweist. Dann ist es insbesondere bevorzugt, wenn der pneumatische Anschlussabschnitt in dem Flanschabschnitt integriert ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Basiskörper im Bereich des Flanschabschnitts einen Anschlussstutzen zur Verbindung mit dem Unterdruckauslass der Unterdruckerzeugungseinheit aufweist. Vorzugsweise ist der Anschlussstutzen dann mit der Verteilerkammer des Basiskörpers strömungs- und druckverbunden.
Zur Herstellung eines solchen Trägergerüsts werden dann die Form und Anordnung des Basiskörpers insbesondere ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass der Basiskörper einen Flanschabschnitt aufweist. Eine konkrete Ausgestaltung des Flanschabschnitts wird dann insbesondere als weitere Randbedingung bereitgestellt, vorzugsweise durch Auswählen einer Ausgestaltung des Flanschabschnitts aus in einer auf der Datenverarbeitungsanlage hinterlegten Datenbank vorhandenen Ausgestaltungen des Flanschabschnitts. Es ist auch möglich, dass eine konkrete Flanschgeometrie (z.B. eine spezifische Anzahl und Anordnung von Bohrungen) von einem Benutzer als weitere Randbedingung für das Verfahren bereitgestellt wird.
Es ist möglich, dass der Flanschabschnitt, insbesondere der Basiskörper, mittig in Bezug auf eine Fläche, welche durch eine die zweiten Enden der Radialträger umlaufende (einhüllende) Linie begrenzt ist. Es ist auch möglich, dass der Flanschabschnitt, insbesondere der Basiskörper, außermittig angeordnet ist. Zur Herstellung eines Trägergerüsts kann dann eine relative Position des Flanschabschnitts als eine weitere Randbedingung bereitgestellt werden, unter welcher die Form und Anordnung des Radialträgers und des Gitterflügels ermittelt werden.
Im Rahmen einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Basiskörper ferner einen Aufnahmeraum zur Aufnahme wenigstens eines Unterdruck-Ejektors (zum Erzeugen von Unterdruck aus Druckluft) aufweisen. Ein zur Betätigung der wenigstens zwei Greifelemente erforderlicher Unterdruck kann dann in der Handhabungsvorrichtung selbst erzeugt werden. Der Handhabungsvorrichtung muss also insbesondere kein Unterdruck über externe Unterdruckversorgungsleitungen zugeführt werden. Stattdessen muss lediglich Druckluft über den wenigstens einen pneumatischen Anschlussabschnitt zugeführt werden, was technisch einfacher realisierbar ist. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Verteilerkammer des Basiskörpers dann insbesondere derart ausgebildet, um mit einem Unterdruckausgang eines in dem Aufnahmeraum aufgenommenen Unterdruck-Ejektors strömungs- und druckverbunden zu werden.
Zur Herstellung eines solchen Trägergerüsts werden dann die Form und Anordnung des Basiskörpers insbesondere ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass der Basiskörper einen Aufnahmeraum zur Aufnahme wenigstens eines Unterdruck-Ejektors aufweist.
Der Basiskörper kann ferner einen Aufnahmeraum zur Aufnahme einer Ventileinrichtung, bspw. zur Steuerung einer Unter- bzw. Überdruckversorgung der Handhabungsvorrichtung, aufweisen. Die Ventileinrichtung kann insofern in den Basiskörper integriert sein. Dies vermeidet, dass die Ventileinrichtung eine Störkontur beim Handhaben von Gegenständen bildet.
Zur Herstellung eines solchen Trägergerüsts werden dann die Form und Anordnung des Basiskörpers insbesondere ferner unter der Randbedingung ermittelt, dass der Basiskörper einen Aufnahmeraum zur Aufnahme einer Ventileinrichtung aufweist.
Bei den vorstehend erläuterten Ausgestaltungen des Verfahrens zur Herstellung des Trägergerüsts wird die Anzahl von Greifpunkten, welche eine erste Randbedingung für eine Auslegung des Trägergerüsts repräsentiert, insbesondere mit Hilfe der Datenverarbeitungslage ermittelt. Zu diesem Zweck werden zunächst Werkstückinformationen betreffend ein zugreifendes Werkstück, insbesondere Informationen zu Form und Gewicht des Werkstücks, auf der Datenverarbeitungsanlage bereitgestellt. Insbesondere werden die Werkstückinformationen in einer Speichereinrichtung der Datenverarbeitungsanlage gespeichert. Ferner werden Greifprozessinformationen auf der Datenverarbeitungsanlage bereitgestellt, insbesondere in einer Speichereinrichtung der Datenverarbeitungsanlage gespeichert. Bei den Greifprozessinformationen kann es sich beispielsweise um eine erwartete maximale Beschleunigung während eines Greifprozesses, erwartete Greifkräfte, etc. handeln. Das Bereitstellen der Greifprozessinformationen kann insbesondere durch Eingeben und/oder Auswählen von Greifprozessinformationen auf der Datenverarbeitungsanlage, insbesondere mittels einer Eingabeeinrichtung, erfolgen. In Abhängigkeit der bereitgestellten Werkstückinformationen und Greifprozessinformationen wird dann in einem weiteren Schritt eine zum Greifen des Werkstücks erforderliche Anzahl von Greifpunkten mittels der Datenverarbeitungsanlage ermittelt. Es wird insofern ermittelt, an wie vielen Punkten eine Handhabungsvorrichtung mit einem Greifelement an einem Werkstück angreifen muss. Eine solche Ausgestaltung des Verfahrens erleichtert das Konfigurieren eines Trägergerüsts. Ein Benutzer muss insofern lediglich Informationen zu Werkstück und Greifprozess bereitstellen und die Datenverarbeitungsanlage ermittelt dann die erforderliche Anzahl von Greifpunkten.
Die Werkstückinformationen können insbesondere dadurch bereitgestellt werden, dass Geometriedaten eines zu greifenden Werkstücks bereitgestellt werden und dann weitere Werkstückeigenschaften, insbesondere ein Werkstückgesamtgewicht, von einem Benutzer auf der Datenverarbeitungsanlage, insbesondere über eine Eingabeeinrichtung, eingegeben werden. Es ist möglich, dass die Geometriedaten eines zu greifenden Werkstücks durch Einlesen, insbesondere Hochladen, eines die Gesamtstruktur des zu greifenden Werkstücks repräsentierenden Werkstück-Datensatzes (CAD-Daten) auf die Datenverarbeitung bereitgestellt werden. Es ist auch möglich, dass zunächst eine Werkstück-Standardgeometrie (z.B. Beutel, Kartonage, etc.) aus in einer auf der Datenverarbeitungsanlage hinterlegten Datenbank vorhandenen Werkstück-Standardgeometrien, insbesondere durch einen Benutzer, ausgewählt wird und dann im Anschluss die konkreten Werkstückabmessungen, insbesondere Länge und/oder Breite und/oder Höhe, eingegeben werden.
Vorzugsweise wird die Anzahl von Greifpunkten zusätzlich in Abhängigkeit von auf der Datenverarbeitungsanlage bereitgestellten Informationen zu einem später verwendeten Greifelement-Typ ermittelt. Insbesondere werden die Informationen zu dem Greifelement-Typ dadurch bereitgestellt, dass ein Greifelement-Typ aus in einer auf der Datenverarbeitungsanlage hinterlegten Datenbank vorhandenen Greifelement-Typen, insbesondere durch einen Benutzer, ausgewählt wird.
Die Positionen der Greifpunkte, welche eine zweite Randbedingung zur Auslegung des Trägergerüsts repräsentieren, werden bei den vorstehend erläuterten Ausgestaltungen des Verfahrens zur Herstellung des Trägergerüsts vorzugsweise ebenfalls mittels der Datenverarbeitungsanlage ermittelt. Zu diesem Zweck werden zunächst Geometriedaten eines zu greifenden Werkstücks, wie vorstehend beschrieben, bereitgestellt. Mittels einer mit der Datenverarbeitungsanlage verbundenen Anzeigevorrichtung, insbesondere einem Bildschirm, wird dann die Gesamtstruktur des zu greifenden Werkstücks gemäß den Geometriedaten angezeigt. Hierzu werden insbesondere Anzeigesignale auf Basis des der bereitgestellten Geometriedaten des Werkstücks ermittelt, welche eine mit der an Datenverarbeitungsanlage verbundene Anzeigevorrichtung dazu veranlassen, die Gesamtstruktur des zu greifenden Werkstücks gemäß den Geometriedaten anzuzeigen.
In einem weiteren Schritt werden dann durch einen Benutzer entsprechende Greifpunkte auf dem dargestellten Werkstück ausgewählt und/oder eingegeben.
Das Verfahren zur Herstellung des Tragegerüsts wird insbesondere computergestützt durchgeführt, mittels eines Computerprogramms für eine Datenverarbeitungsanlage, insbesondere für eine Datenverarbeitungsanlage, die zur Ansteuerung einer Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen ausgelegt ist. Das Computerprogramm ist in einem entsprechenden Computerprogrammprodukt repräsentiert, welches Codiermittel umfasst, die bei der Ausführung durch die Datenverarbeitungsanlage diese veranlassen, folgende Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, auszuführen:

Zunächst wird eine Benutzerschnittstelle bereitgestellt, welche dazu konfiguriert ist, Benutzereingaben mittels der Datenverarbeitungsanlage zu empfangen. Die Benutzereingaben umfassen Informationen, welche Randbedingungen für eine Auslegung eines Trägergerüsts (insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10) repräsentieren. Das Bereitstellen der Benutzerschnittstelle kann insbesondere das Bereitstellen von Anzeigesignalen umfassen, welche eine mit der Datenverarbeitungsanlage verbundene Anzeigeeinrichtung, insbesondere Bildschirm, dazu veranlassen, eine Bildschirmmaske mit entsprechenden Eingabefenstern anzuzeigen. Die Eingabefenster sind insbesondere dazu konfiguriert, um Informationen zu einem zu greifenden Werkstück, einem Greifprozess und/oder zu einem Greifelement-Typ einzugeben und/oder auszuwählen (siehe oben). Vorzugsweise erfolgt eine Eingabe und/oder Auswählen über eine mit der Datenverarbeitungsanlage verbundene Eingabeeinrichtung, bspw. Touchscreen, Tastatur, etc.

In einem weiteren Schritt werden die Benutzereingaben über die Benutzerschnittstelle empfangen. Insbesondere werden die empfangenen Benutzereingaben in einer Speichereinrichtung der Datenverarbeitungsanlage gespeichert.
In einem weiteren Schritt werden Randbedingung für eine Konfiguration des Trägergerüsts aus den Benutzereingaben ermittelt. Insbesondere wird eine erste Randbedingung ermittelt, welche eine Anzahl von Greifpunkten repräsentiert.
Insbesondere wird ferner eine zweite Randbedingung ermittelt, welche Positionen der Greifpunkte repräsentiert (siehe oben).
In einem weiteren Schritt wird dann ein Trägergerüst-Datensatz ermittelt, welcher die Form des Trägergerüsts repräsentiert, derart, dass die Rahmenbedingungen erfüllt sind. Insbesondere wird der Trägergerüst-Datensatz ferner in Abhängigkeit von weiteren Randbedingungen ermittelt, welche in einer Speichereinrichtung der Datenverarbeitungsanlage gespeichert sind. Insbesondere umfasst das Ermitteln des Trägergerüst-Datensatzes folgende Schritte:

aa) Ermitteln einer Anzahl von Strukturelementen in Abhängigkeit der Anzahl von Greifpunkten;
bb) Ermitteln einer Form und Anordnung eines Radialträgers in Abhängigkeit der Positionen der Greifpunkte, wobei die Form und Anordnung des Radialträgers unter der Randbedingung ermittelt werden, dass das erste Ende des Radialträgers mit dem Basiskörper einstückig verbunden ist;
cc) Ermitteln einer Form und Anordnung eines Gitterflügels, welcher einem Radialträger zugeordnet ist, wobei die Form und Anordnung des Gitterflügels unter der Randbedingung ermittelt werden, dass der Gitterflügel einerseits mit besagtem Radialträger und andererseits mit einem benachbarten Radialträger derart verbunden ist, dass der Gitterflügel jeweils zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Radialträgers verläuft.

In einem weiteren Schritt werden dann Steuersignale generiert, welche eine mit der Datenverarbeitungsanlage verbundene Vorrichtung zur additiven Fertigung von Bauteilen dazu veranlassen, ein Trägergerüst mit einer Gesamtstruktur gemäß dem Trägergerüst-Datensatz herzustellen.
Das Computerprogramm umfasst insbesondere auch Codiermittel, welche die Datenverarbeitungsanlage dazu veranlassen, beim Ermitteln der Randbedingungen und/oder beim Ermitteln des Trägergerüst-Datensatzes die vorstehend erläuterten, vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens zur Herstellung des Trägergerüsts zu realisieren.
Wie vorstehend in Bezug auf das Verfahren bereits erläutert, kann die Datenverarbeitungsanlage insbesondere mehrere Computer umfassen. Dann ist es insbesondere möglich, dass einzelne Teilschritte des Computerprogramms auf verschiedenen Computern der Datenverarbeitungsanlage ausgeführt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine skizzierte Darstellung einer Ausgestaltung einer Handhabungsvorrichtung umfassend ein erfindungsgemäßes Trägergerüst in einer perspektivischen Ansicht;
2 eine skizzierte Darstellung der Handhabungsvorrichtung gemäß 1 in einer Seitenansicht;
3 eine skizzierte Darstellung der Handhabungsvorrichtung gemäß 1 in einem Vertikalschnitt;
4 eine skizzierte Darstellung der Handhabungsvorrichtung gemäß 1 in einer Draufsicht;
5 eine skizzierte Darstellung der Handhabungsvorrichtung gemäß 1 in einer Untersicht; und
6 eine vereinfachte schematische Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung eines Systems zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Trägergerüsts.

In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren sind für identische oder einander entsprechende Merkmale jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet.
In 1 ist eine Handhabungsvorrichtung dargestellt, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet ist. Die Handhabungsvorrichtung 8 umfasst ein erfindungsgemäßes Trägergerüst 10 sowie mit dem Trägergerüst 10 in nachfolgend noch näher beschriebener Weise verbundene Greifelemente 12 zum Greifen eines Werkstücks (nicht dargestellt). Die Greifelemente 12 sind in dem vorliegenden dargestellten Beispiel als Faltenbalgsauger ausgebildet, welche pneumatisch aktivierbar und deaktivierbar sind. Bei nicht dargestellten Ausführungsformen können die Greifelemente 12 auch als pneumatisch betätigbare mechanische Greifelemente ausgebildet sein, bspw. in Form von Fluid-Elastomer-Aktoren.
Das Trägergerüst 10 umfasst einen Basiskörper 14, welcher sich entlang einer zentralen Achse 16 erstreckt. Der Basiskörper 14 weist an einer Oberseite einen Flanschabschnitt 18 auf, welcher zur Verbindung des Trägergerüsts 10 mit einem externen Bauteil (nicht dargestellt) ausgebildet ist, beispielhaft und bevorzugt zur Verbindung mit einem Werkzeugflansch eines Roboterarms.
An dem Basisträger 14 sind mehrere, in dem dargestellten Beispiel sechs, Radialträger 20a-f angeordnet, welche mit einem jeweiligen ersten Ende 22 mit dem Basiskörper 14 einstückig verbunden sind und sich hin zu einem jeweiligen zweiten (freien) Ende 24 von dem Basiskörper 14 weg erstrecken (vgl. 1 und 4). An dem zweiten Ende 24 eines jeweiligen Radialträgers 20a-f ist ein Verbindungsabschnitt 26 angeordnet, über welchen der Radialträger 20a-f mit einem Greifelement 12 verbunden ist (nachfolgend noch näher erläutert). Die Radialträger 20a-f dienen insofern als Tragwerk für die Greifelemente 12. Bei der dargestellten Ausgestaltung entspricht eine Anzahl der Radialträger 20a-f der Anzahl von Greifelementen 12 und somit einer Anzahl von Greifpunkten auf einem Werkstück. Die Form und Anordnung der Radialträger 20a-f bestimmen dann die relative Position der Greifelemente 12 zueinander, also die Positionen der Greifpunkte.
Wie aus 3 ersichtlich, sind die Radialträger 20a-f entlang ihrer jeweiligen Längserstreckung von dem ersten Ende 22 zu dem zweiten Ende 24 gebogen verlaufend ausgebildet. In dem dargestellten Beispiel verlaufen die Radialträger 20a-f derart gekrümmt, dass die zweiten Enden 24 in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die mit den Radialträgern 20a-f verbundenen Greifelemente 12 sind insofern derart parallel zueinander orientiert, dass sie an einer ebenen Oberfläche eines Werkstücks (nicht dargestellt) in einer Richtung orthogonal zu dieser Oberfläche angreifen können.
Die Radialträger 20a-f sind entlang eines Umfangs um die zentrale Achse 16 zueinander versetzt angeordnet (vgl. 1 und 4). Jeder Radialträger 20a-f ist dabei mit einem ihm in Umfangsrichtung um die zentrale Achse 16 nachfolgenden Radialträger 20a-f über einen Gitterflügel 28a-f verbunden. Jeweils ein Radialträger 20a-f und ein mit diesem verbundener Gitterflügel 28a-f bilden gemeinsam ein Strukturelement 30a-f, welches einen Grundbaustein zum Aufbau des Trägergerüsts 10 bildet.
Wie aus 2 ersichtlich, ist jeder Gitterflügel 28a mit den ihm zugeordneten Radialträgern 20a,20b einstückig verbunden und verläuft mit einer jeweiligen Anschlusskante 30 zwischen dem ersten Ende 22 und dem zweiten Ende 24 des jeweiligen Radialträgers 20a,20b. Die Strukturelemente 30a-f sind also derart einstückig miteinander verbunden, dass eine monolithische Gesamtstruktur des Trägergerüsts 10 entsteht. Es ist insofern ununterscheidbar, welcher Radialträger 20a-f mit welchem Gitterflügel 28a-f ein Strukturelement 30a-f bildet.
Jeder Gitterflügel 28a-f ist ferner mit dem Basiskörper 14 einstückig verbunden und verläuft mit einer weiteren Anschlusskante 32 an einer Außenseite des Basiskörpers 24 zwischen den ersten Enden 22 der mit dem Gitterflügel 28a-f verbundenen Radialträger 20a-f. In von dem Basiskörper 14 abgewandter Richtung, also in Richtung der zweiten Enden 24 der jeweiligen Radialträger 20a-f ist der Gitterflügel 28a durch eine Außenkante 34 begrenzt. Wie aus 1 ersichtlich, verläuft die Außenkante 34 beispielhaft und bevorzugt in Bezug auf den Basiskörper 14 konkav.
Bei dem dargestellten Beispiel ist eine Teilmenge der Radialträger 20a,20c,20e optional über einen jeweiligen zweiten Gitterflügel 28a',28c',28e' mit einem weiteren Radialträger 20a,c,e in analoger Weise verbunden (vgl. 5) .
Beispielhaft und bevorzugt sind die Gitterflügel 28a-e,28a',28c',28e' als Wabengitter ausgebildet. Es sind aber auch andere Gittertypen denkbar.
Bei der in den Figuren dargestellten Ausgestaltung des Trägergerüsts 10 sind die Radialträger 20a-f entlang eines Umfangs um die zentrale Achse 16 gleichmäßig verteilt angeordnet und in ihrer Form gleich ausgebildet (vgl. 4). Bei nicht dargestellten Ausführungsformen ist es auch möglich, dass die Radialträger 20a-f in unregelmäßigen Abständen um die zentrale Achse 16 zueinander versetzt angeordnet sind und/oder dass eine jeweilige Form der Radialträger 20a-f bzw. der Gitterflügel 28a-f voneinander abweicht.
Wie aus 3 ersichtlich, sind die Radialträger 20a-f rohrförmig ausgebildet mit einem innenliegenden Fluidkanal 36, welcher von dem ersten Ende 22 des jeweiligen Radialträgers 20a-f zu dem zweiten Ende 24 dieses Radialträgers 20a-f verläuft. Die Fluidkanäle 36 bilden insofern eine Fluidleitung zur Versorgung der Greifelemente 12 mit Unter- bzw. Überdruck.
Wie aus 3 ersichtlich, sind die Greifelemente 12 mit einem jeweiligen Befestigungsabschnitt 38, beispielhaft und bevorzugt in Form eines Gewindeabschnitts, im Bereich des Verbindungsabschnitts 26 eines jeweiligen Radialträgers 20a-f in dem Fluidkanal 36 angeordnet, derart, dass das Greifelement 12 mit dem Fluidkanal 36 strömungs- und druckverbunden ist.
Zur Erleichterung einer Montage des Greifelements 12 an einem Radialträger 20a-f weist jeder Radialträger 20a-f im Bereich seines Verbindungsabschnitts 26 eine an seiner Außenseite angeordnete und den Radialträger 20a-f entlang seines Umfangs senkrecht zur Längserstreckung umlaufende Nut 40 auf. Die Nut 40 ist durch zwei entlang der Längserstreckung des Radialträgers 20a-f zueinander beabstandet angeordnete und jeweils über eine umliegende Außenkontur des Radialträgers 20a-f hervorstehende ringförmige Erhebungen 42 gebildet.
Wie aus 3 ersichtlich, münden die Fluidkanäle 36 an dem ersten Ende 22 eines jeweiligen Radialträgers 20a-f über eine entsprechende Einmündung 44 in eine mit dem Basiskörper 14 insbesondere einstückig ausgebildete Verteilerkammer 46, welche dazu ausgebildet ist, die Fluidkanäle 36 mit Unter- bzw. Überdruck zu beaufschlagen.
Zur Beaufschlagung der Verteilerkammer 46 mit Unterdruck ist ein Unterdruck-Ejektor (nicht dargestellt) vorgesehen, welcher dazu ausgebildet ist, Unterdruck aus Druckluft zu erzeugen. Der Unterdruck-Ejektor ist in einem Aufnahmeraum 48 (vgl. 3) des Basiskörpers 14 angeordnet und über einen pneumatischen Anschlussabschnitt 50 (vgl. 1) des Basiskörpers 14 mit Druckluft beaufschlagbar. Die Verteilerkammer 46 ist dann mit einem Unterdruckauslass des Unterdrucks-Ejektors verbunden. Zur Ausgabe der Druckluft ist ferner an dem Basiskörper 14 ein Überdruckauslass 52 vorgesehen, welcher beispielhaft und bevorzugt mit einem Schalldämpfer 54 besetzt ist.
Bei nicht dargestellten Ausführungsformen ist es möglich, dass die Verteilerkammer 46 mit dem pneumatischen Anschlussabschnitt 50 direkt strömungs- und druckverbunden ist. Dann ist der pneumatische Anschlussabschnitt 50 insbesondere mit einer externen Unterdruckversorgung verbunden. Bei der externen Unterdruckversorgung kann es sich beispielsweise um eine Unterdruckversorgungsleitung handeln. Es ist auch möglich, dass die Unterdruckversorgung von einer elektrischen Unterdruckerzeugungseinheit gebildet ist. Dann ist es bevorzugt, wenn der pneumatische Anschlussabschnitt 50 in den Flanschabschnitt 18 integriert ist.
Der Basiskörper 14 weist ferner einen Aufnahmeraum 56 zur Aufnahme einer Ventileinrichtung 58 auf, welche insbesondere dazu ausgebildet ist, eine Unter- bzw. Überdruckversorgung der Handhabungsvorrichtung 8 zu steuern (vgl. 1).
Bei nicht dargestellten Ausführungsformen ist es ferner möglich, dass die Handhabungsvorrichtung 8 ferner eine Ventileinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist die einzelnen Fluidkanäle 36 voneinander unabhängig anzusteuern.
6 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Systems 60 zur Herstellung eines Trägergerüsts 10, anhand dessen das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft erläutert werden soll.
Das System 60 umfasst eine Vorrichtung 62 zur additiven Fertigung von Bauteilen, insbesondere in Form eines 3D-Druckers. Das System 60 umfasst ferner eine Datenverarbeitungsanlage 64 zur Ansteuerung der Vorrichtung 62.
Die Datenverarbeitungsanlage 64 umfasst in dem dargestellten Beispiel einen Steuercomputer 66 zur Ansteuerung der Vorrichtung 62 und einen Bediencomputer 68, welcher mit dem Steuercomputer 66 über eine Server-Verbindung 70, insbesondere über eine Cloud-Server-Verbindung, informationstechnisch verbunden ist. Es ist möglich, dass die Server-Verbindung 70 weitere Computer (nicht dargestellt) umfasst. Insbesondere ist es möglich, dass Teilschritte des Verfahrens auf unterschiedlichen Computern ausgeführt werden.
Zur Herstellung eines Trägergerüsts 10 werden zunächst von einem Benutzer Informationen zu einem zu greifenden Werkstück (bspw. Geometrie, Gewicht, etc.) und/oder Greifprozessinformationen (bspw. erwartete Beschleunigung) über den Bediencomputer 68 bereitgestellt, beispielhaft und bevorzugt mittels eines über ein Web-Interface bereitgestelltes Konfigurationsprogramm. Beispielweise kann ein Benutzer einen die Gesamtstruktur des Werkstücks repräsentierenden Werkstück-Datensatz (CAD-Daten) über den Bediencomputer 68 hochladen und im Anschluss über eine Eingabemaske ein Werkstückgewicht auswählen. Vorzugsweise werden ferner Informationen zu einem später verwendeten Greifelement-Typ bereitgestellt, insbesondere durch Auswählen eines Greifelement-Typs aus in einer auf der Datenverarbeitungsanlage hinterlegten Datenbank vorhandenen Greifelement-Typen.
Aus den Werkstück- und Greifprozessinformationen werden dann in einem weiteren Schritt mittels der Datenverarbeitungsanlage 64 eine zum Greifen des Werkstücks erforderliche Anzahl von Greifpunkten ermittelt. Die Anzahl von Greifpunkten repräsentiert eine erste Randbedingung für eine Auslegung des Trägergerüsts 10 mittels der Datenverarbeitungsanlage (siehe unten).
Im Anschluss können dann von dem Benutzer die spezifischen Positionen der Greifpunkte bestimmt werden, wobei die Positionen der Greifpunkte eine zweite Randbedingung für die Auslegung des Trägergerüsts repräsentieren. Zu diesem Zweck ist es möglich, dass zunächst eine Form des zu greifenden Werkstücks auf dem Bildschirm des Bediencomputers 68 dargestellt wird (beispielhaft und bevorzugt auf Basis eines von dem Benutzer hochgeladenen Werkstück-Datensatzes) und der Benutzer dann über eine Eingabeeinrichtung (bspw. Computermaus) die Greifpunkte auf dem dargestellten Werkstück auswählt.
Optional können weitere Randbedingungen durch den Benutzer bereitgestellt werden oder bereits in einer Speichereinrichtung der Datenverarbeitungsanlage 64 hinterlegt sein.
In Abhängigkeit der Randbedingungen wird dann mittels der Datenverarbeitungsanlage 64 ein Trägergerüst-Datensatz ermittelt, welcher die Form eines Trägergerüsts 10 repräsentiert, derart, dass die Randbedingungen erfüllt sind.
In einem weiteren Schritt werden dann Steuersignale generiert welche dazu ausgebildet sind, die Vorrichtung 62 dazu zu veranlassen ein Trägergerüst 10 mit einer Gesamtstruktur gemäß dem Trägergerüsts-Datensatz herzustellen.
In einem weiteren Schritt wird dann die Vorrichtung 62 mittels des Steuercomputers 66 gemäß den Steuersignalen angesteuert, sodass die Vorrichtung 62 ein Trägergerüst 10 mit einer Gesamtstruktur gemäß den Trägergerüst-Datensatz herstellt.

Claims

Trägergerüst (10) für eine Handhabungsvorrichtung (8) mit wenigstens zwei pneumatisch betätigbaren Greifelementen (12), umfassend einen Basiskörper (14) und wenigstens zwei sich von dem Basiskörper (14) weg erstreckende Strukturelemente (30a-f), wobei die wenigstens zwei Strukturelemente (30a-f) zueinander insofern (topologisch) ähnlich aufgebaut sind, als dass sie zumindest folgende gemeinsame Merkmale aufweisen: - einen Radialträger (20a), welcher langestreckt ausgebildet ist mit einem ersten Ende (22) und mit einem zweiten Ende (24), wobei das zweite Ende (24) einen Verbindungsabschnitt (26) zur Verbindung mit einem pneumatisch betätigbaren Greifelement (12) aufweist, - einen Gitterflügel (28a), welcher mit dem Radialträger (20a) einstückig verbunden ist und zwischen dem ersten Ende (22) des Radialträgers (20a) und dem zweiten Ende (24) des Radialträgers (20a) verläuft, wobei sich der Gitterflügel (28a) flächig von dem Radialträger (20a) weg erstreckt, wobei bei jedem der wenigstens zwei Strukturelemente (30a-f) das erste Ende (22) des Radialträgers (20a) mit dem Basiskörper (14) einstückig derart verbunden ist, dass sich der Radialträger (20a) von dem Basiskörper (14) weg erstreckt, und wobei der Gitterflügel (28a) eines jeweiligen Strukturelements (30a) mit einem benachbarten Strukturelement (30b)einstückig derart verbunden ist, dass besagter Gitterflügel (28a) zwischen dem ersten Ende (22) des Radialträgers (20b) des benachbarten Strukturelements (30b) und dessen zweiten Ende (24) verläuft.
Trägergerüst (10) nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Radialträger (20a-f) rohrartig ausgebildet ist mit einem innenliegenden Fluidkanal (36), welcher von dem ersten Ende (22) zu dem zweiten Ende (24) des Radialträgers (20a-f) verläuft.
Trägergerüst (10) nach Anspruch 2, wobei der Basiskörper (14) wenigstens einen pneumatischen Anschlussabschnitt (50) und eine mit dem wenigstens einen pneumatischen Anschlussabschnitt (50) verbundene Verteilerkammer (46) aufweist, wobei die Fluidkanäle (36) der Radialträger (20a-f) in die Verteilerkammer (46) einmünden.
Trägergerüst (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens ein Radialträger (20a-f) zumindest abschnittsweise gebogen verlaufend ausgebildet ist.
Trägergerüst (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens ein Radialträger (20a-f) im Bereich seines Verbindungabschnitts (26) eine an seiner Außenseite angeordnete und den Radialträger (20a-f) entlang seines Umfangs umlaufende Nut (40) aufweist.
Trägergerüst (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gitterflügel (28a-f) mit dem Basiskörper (14) einstückig derart verbunden ist, dass der Gitterflügel (28a-f) mit einer Anschlusskante (32) an einer Außenwand des Basiskörpers (14) von dem ersten Ende (22) des dem jeweiligen Gitterflügel (28a-f) zugeordneten Radialträgers (20a-f) zu dem ersten Ende (22) des mit diesem Radialträger (20a-f) über den genannten Gitterflügel (28a-f) verbundenen Radialträgers (20a-f) verläuft.
Trägergerüst (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich der Gitterflügel (28a-f) vollständig von dem ersten Ende (22) eines mit ihm verbundenen Radialträgers (20a-f) zu dem zweiten Ende (24) dieses Radialträgers (20a-f) erstreckt.
Trägergerüst (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gitterflügel (28a) eine Außenkante (34) aufweist, welche den Gitterflügel (28a) in von dem Basiskörper (14) abgewandter Richtung, insbesondere in Richtung der zweiten Enden (24) der mit diesem Gitterflügel (28a) verbundenen Radialträger (20a,20b), begrenzt, wobei die Außenkante (34) konkav verläuft.
Trägergerüst (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Basiskörper (14) einen Flanschabschnitt (18) zur Verbindung des Trägergerüsts (10) mit einem externen Bauteil aufweist.
Trägergerüst (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Basiskörper (14) ferner einen Aufnahmeraum (48) zur Aufnahme wenigstens eines Unterdruck-Ejektors und/oder einer Ventileinrichtung aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Trägergerüsts (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen von Randbedingungen für eine Auslegung des Trägergerüsts (10) auf einer Datenverarbeitungsanlage (64), umfassend zumindest eine erste Randbedingung, welche eine Anzahl von Greifpunkten repräsentiert, und eine zweite Randbedingung, welche Positionen der Greifpunkte repräsentiert; b) Ermitteln einer Konfiguration des Trägergerüsts (10) in Abhängigkeit der vorgegebenen Randbedingungen mittels der Datenverarbeitungsanlage (64), umfassend: aa) Ermitteln einer Anzahl von Strukturelementen (30a-f) in Abhängigkeit der Anzahl von Greifpunkten; bb) Ermitteln einer Form und Anordnung eines Radialträgers (20a) in Abhängigkeit der Positionen der Greifpunkte, wobei die Form und Anordnung des Radialträgers (20a) unter der Randbedingung ermittelt werden, dass das erste Ende des Radialträgers (20a) mit dem Basiskörper (14) einstückig verbunden ist; cc) Ermitteln einer Form und Anordnung eines Gitterflügels (28a), welcher einem Radialträger (20a) zugeordnet ist, wobei die Form und Anordnung des Gitterflügels (28a) unter der Randbedingung ermittelt werden, dass der Gitterflügel (28a) einerseits mit besagtem Radialträger (20a) und andererseits mit einem benachbarten Radialträger (20b) derart verbunden ist, dass der Gitterflügel (20a) jeweils zwischen dem ersten Ende (22) und dem zweiten Ende (24) des Radialträgers (20a,20b) verläuft; c) Ermitteln eines Trägergerüst-Datensatzes mittels der Datenverarbeitungsanlage (64), welcher die Form des Trägergerüsts (10) repräsentiert; d) Herstellen des Trägergerüsts (10) gemäß dem Trägergerüst-Datensatz mittels einer Vorrichtung (62) zur additiven Fertigung von Bauteilen, insbesondere 3D-Drucker.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Form und Anordnung des Radialträgers (20a-f) ferner unter der Randbedingung ermittelt werden, dass der Radialträger (20a-f) rohrartig ausgebildet ist mit einem innenliegenden Fluidkanal (36), welcher von dem ersten Ende (22) zu dem zweiten Ende (24) des Radialträgers (20a-f) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Form und Anordnung des Radialträgers (20a-f) ferner unter der Randbedingung ermittelt werden, dass der Radialträger (20a-f) zumindest abschnittsweise gebogen verlaufend ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Form und Anordnung des Radialträgers (20a-f) ferner unter der Randbedingung ermittelt werden, dass der Radialträger (20a-f) im Bereich seines Verbindungabschnitts (26) eine an seiner Außenseite angeordnete und den Radialträger (20a-f) entlang seines Umfangs umlaufende Nut (40) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Form und Anordnung des Gitterflügels (28a-f) ferner unter der Randbedingung ermittelt werden, dass der Gitterflügel (28a-f) mit dem Basiskörper (14) einstückig verbunden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Form und Anordnung des Gitterflügels (28a) ferner unter der Randbedingung ermittelt werden, dass sich der Gitterflügel (28a) vollständig von dem ersten Ende (22) eines mit ihm verbundenen Radialträgers (20a) zu dem zweiten Ende (24) dieses Radialträgers (20a) erstreckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Form und Anordnung des Gitterflügels (28a) ferner unter der Randbedingung ermittelt werden, dass eine Außenkante (34) des Gitterflügels (28a), welche den Gitterflügel (28a) in von dem Basiskörper (14) abgewandter Richtung, insbesondere in Richtung der zweiten Enden (24) der mit diesem Gitterflügel (28a) verbundenen Radialträger (20a,20b), begrenzt, konkav verlaufend ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Form und Anordnung des Gitterflügels (28a-f) ferner unter der Randbedingung ermittelt werden, dass der Gitterflügel (28a-f) derart ausgebildet ist, dass ein maximaler Durchmesser der Gitteröffnungen 20 mm, insbesondere 10 mm, weiter insbesondere 8 mm, nicht übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die Form und Anordnung des Gitterflügels (28a-f) ferner unter der Randbedingung ermittelt werden, dass der Gitterflügel (28a-f) als Wabengitter ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei die Form und Anordnung des Basiskörpers (14) ferner unter der Randbedingung ermittelt werden, dass der Basiskörper (14) wenigstens einen pneumatischen Anschlussabschnitt (50) und eine mit dem wenigstens einen pneumatischen Anschlussabschnitt (50) verbundene Verteilerkammer (46) aufweist.
Verfahren nach den Ansprüchen 12 und 20, wobei die Form und Anordnung des Basiskörpers (14) und die Form und Anordnung des Radialträgers (20a-f) ferner unter der Randbedingung ermittelt werden, dass der Fluidkanal (36) des Radialträgers (20a-f) in die Verteilerkammer (46) des Basiskörpers (14) einmündet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21, wobei die Form und Anordnung des Basiskörpers (14) ferner unter der Randbedingung ermittelt werden, dass der Basiskörper (14) einen Flanschabschnitt (18) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 22, wobei die Form und Anordnung des Basiskörpers (14) ferner unter der Randbedingung ermittelt werden, dass der Basiskörper (14) einen Aufnahmeraum (48) zur Aufnahme eines Unterdruck-Ejektors und/oder einer Ventileinrichtung aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Anzahl von Greifpunkten mit Hilfe der Datenverarbeitungsanlage (64) ermittelt wird, wobei das Ermitteln folgende Schritte umfasst: - Bereitstellen von Werkstückinformationen auf der Datenverarbeitungsanlage (64); - Bereitstellen von Greifprozessinformationen auf der Datenverarbeitungsanlage (64), insbesondere durch Eingeben und/oder Auswählen der Greifprozessinformationen auf der Datenverarbeitungsanlage (64); - Ermitteln einer zum Greifen des Werkstücks erforderlichen Anzahl von Greifpunkten mittels der Datenverarbeitungsanlage (64) in Abhängigkeit der bereitgestellten Werkstückinformationen und Greifprozessinformationen.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Bereitstellen der Werkstückinformationen folgende Schritte umfasst: - Bereitstellen von Geometriedaten eines zu greifenden Werkstücks durch Einlesen eines die Gesamtstruktur des zu greifenden Werkstücks repräsentierenden Werkstück-Datensatzes auf die Datenverarbeitungsanlage (64) oder durch Auswählen einer Werkstück-Standardgeometrie aus in einer auf der Datenverarbeitungsanlage (64) hinterlegten Datenbank vorhandenen Werkstück-Standardgeometrien und Eingeben von Werkstückabmessungen; - Eingeben von Werkstückeigenschaften, insbesondere des Werkstückgesamtgewichts.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 oder 25, wobei das Ermitteln der Anzahl von Greifpunkten zusätzlich in Abhängigkeit von auf der Datenverarbeitungsanlage (64) bereitgestellten Informationen zu einem Greifelement-Typ erfolgt, wobei das Bereitstellen der Informationen zu dem Greifelement-Typ das Auswählen eines Greifelement-Typs aus in einer auf der Datenverarbeitungsanlage (64) hinterlegten Datenbank vorhandenen Greifelement-Typen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 26, wobei die Positionen der Greifpunkte mittels der Datenverarbeitungsanlage (64) ermittelt werden, wobei das Ermitteln folgende Schritte umfasst: - Bereitstellen von Geometriedaten eines zu greifenden Werkstücks durch Einlesen eines die Gesamtstruktur des zu greifenden Werkstücks repräsentierenden Werkstück-Datensatzes auf die Datenverarbeitungsanlage (64) oder durch Auswählen einer Werkstück-Standardgeometrie aus in einer auf der Datenverarbeitungsanlage (64) hinterlegten Datenbank vorhandenen Werkstück-Standardgeometrien und Eingeben von Werkstückabmessungen; - Anzeigen der Gesamtstruktur des zu greifenden Werkstücks gemäß den Geometriedaten mittels einer mit der Datenverarbeitungsanlage (64) verbundenen Anzeigevorrichtung, insbesondere Bildschirm; - Auswählen und/oder Eingeben von Greifpunkten auf dem dargestellten Werkstück durch eine Bedienperson.