DE102019218133A1

DE102019218133A1 - Greifeinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer solchen Greifeinrichtung

Info

Publication number: DE102019218133A1
Application number: DE102019218133.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Riedel
Original assignee: KUKA Deutschland GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2021-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Greifeinrichtung (11) zum Handhaben von Klemmobjekten (10), aufweisend ein Grundglied (12), ein am Grundglied (12) verstellbar angeordnetes Greifglied (16), das ausgebildet ist zum Fassen eines von der Greifeinrichtung (11) handzuhabenden Klemmobjekts (10), wobei das Greifglied (16) ein antriebsloses Gelenk (18) aufweist, das wenigstens einen Freiheitsgrad aufweist und ausgebildet ist, das Greifglied (16) relativ zum Grundglied (12) verstellbar am Grundglied (12) zu lagern und zwar verstellbar durch Aufbringen einer äußeren Kraft auf das Greifglied (16). Die Erfindung betrifft außerdem ein zugehöriges Verfahren zum Betreiben einer solchen Greifeinrichtung (11) .

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifeinrichtung zum Handhaben von Klemmobjekten. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Greifeinrichtung.
Die US 6,273,483 B1 beschreibt einen Robotergreifer zum Fixieren und Manipulieren von Blechteilen. Der Robotergreifer besitzt drei starre Finger, von denen jede mit einer Umfangsnut versehen ist, in die ein jeweiliger Randabschnitt des Blechteils formschlüssig eingreifen kann. Jeder Finger besitzt dabei drei Freiheitsgrade. Das handzuhabende Blechteil weist mindestens eine Öffnung in einer Größe auf, die zur Aufnahme eines der Finger geeignet ist. Die anderen Finger können an den Außenkanten des Blechteils oder an anderen Öffnungen im Blechteil angreifen. Je nach Positionierung der Finger können die Finger voneinander weg bzw. aufeinander zu bewegt werden, so dass das Blechteil mittels der Umfangsnuten der Finger fixiert wird. Das Blechteil kann durch die Verwendung von drei Fingern mit jeweils drei Bewegungsgraden und Umfangsnuten gehalten und bewegt werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine flexible Greifeinrichtung zu schaffen, die eine Vielfalt an verschieden gestalteten Klemmobjekten unterschiedlich greifen kann, aber dennoch einfach aufgebaut ist. Die Aufgabe der Erfindung ist es außerdem, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Greifeinrichtung zu schaffen.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Greifeinrichtung zum Handhaben von Klemmobjekten, aufweisend:

- ein Grundglied,
- ein am Grundglied verstellbar angeordnetes Greifglied, das ausgebildet ist zum Fassen eines von der Greifeinrichtung handzuhabenden Klemmobjekts, wobei

Das antriebslose Gelenk des Greifglieds kann zumindest zwei Freiheitsgrade aufweisen und dazu eine entsprechende Anzahl von Drehgelenken aufweisen, die jeweils um eine Drehachse verstellbar sind, wobei alle Drehachsen sich in einem gemeinsamen Punkt schneiden, der stets in einer Greifebene des Greifglieds liegt.
Generell kann das antriebslose Gelenk ein Drehgelenk, zwei Drehgelenke oder mehr Drehgelenke, insbesondere drei Drehgelenke aufweisen. Das antriebslose Gelenk kann somit eine Zusammenfassung von mehreren Einzelgelenken sein, die jeweils einen einzigen Freiheitsgrad aufweisen. Das antriebslose Gelenk kann insoweit von einer Gruppe von Einzelgelenken jeweils eine einzigen Freiheitsgrads gebildet werden. Die Greifebene ergibt sich insoweit aus den beiden parallel zueinander verlaufenden Kontaktflächen der ersten Klemmbacke und der zweiten Klemmbacke des dritten Greifglieds, welche Kontaktflächen in einem das Klemmobjekt gegriffenen Zustand an gegenüberliegenden Oberflächen des Klemmobjekts d.h. des Greifobjekts, insbesondere eines Blechbauteils berührend klemmend anliegen.
Bei der Eigenschaft, wonach alle Drehachsen sich in einem gemeinsamen Punkt schneiden, der stets in einer Greifebene des Greifglieds liegt, bedeutet „stets“, dass in allen möglichen Drehstellungen sämtlicher passiver Drehgelenke des Greifglieds das Greifglied immer um einen Momentanpol dreht, der in einem bestimmten, festen Raumpunkt relativ zum Greifglied liegt.
Das antriebslose Gelenk des Greifglieds kann in einer speziellen Ausführungsform genau drei Freiheitsgrade aufweisen, die als Drehgelenke ausgebildet sind, die jeweils um eine Drehachse verstellbar sind, wobei alle drei Drehachsen sich in einem gemeinsamen Punkt schneiden, der in einer Greifebene des Greifglieds stets in demselben Punkt in der Greifebene des Greifglieds liegt.
Das verstellbar angeordnete Greifglied, das antriebslose Gelenk und/oder das Drehgelenk kann eine Bremseinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, das Greifglied, das antriebslose Gelenk bzw. das Drehgelenk in seiner momentanen Stellung festzuhalten, solange eine aufgebrachte äußere Kraft auf das dritte Greifglied, das antriebslose Gelenk bzw. das Drehgelenk eine vorgegebene Mindestkraft nicht überschreitet.
Die Bremseinrichtung kann beispielsweise gebildet werden indem das antriebslose Gelenk als ein Festkörper-/ Coulomb-Reibungsgelenk oder als ein Fluidreibungsgelenk z.B. ein Bingham-Fluid-Reibungsgelenk ausgebildet ist. Die Reibwirkung kann dabei fest vorgegeben oder nachträglich manuell oder automatisch einstellbar sein.
Die vorgegebene Mindestkraft kann auf einen Kraftwert festgelegt sein, bei dem das verstellbar angeordnete Greifglied, das antriebslose Gelenk und/oder das Drehgelenk bei allen an der Greifeinrichtung auftretenden Trägheitskräften und/oder Gravitationskräften in seiner momentanen Stellung festgehalten wird.
Dies bedeutet, dass die Bremseinrichtung derart konstruiert und eingerichtet sein kann, dass auch bei den schnellsten möglichen Beschleunigungen des Greifgliedes, beispielsweise durch eine schnelle Drehbewegung oder Schwenkbewegung der gesamten Greifeinrichtung aufgrund einer schnell beschleunigenden Bewegung eines Roboterarms, der die gesamte Greifeinrichtung bewegt und manipuliert, das Greifglied nicht unbeabsichtigt dadurch verstellt wird. Die tatsächliche Größe der vorzugebenden Mindestkraft ist somit von der Dynamik des Roboterarms abhängig, aber auch von dem Gewicht des durch die Greifeinrichtung gehaltenen Klemmobjekts abhängig. Die vorzugebende Mindestkraft ist also je nach Umständen des Einzelfalls festzulegen. Die vorzugebende Mindestkraft kann dabei fest vorgegeben oder nachträglich manuell oder automatisch einstellbar sein.
Das verstellbar angeordnete Greifglied, das antriebslose Gelenk und/oder das Drehgelenk kann eine Bremseinrichtung aufweisen, die zusammenwirkende Reibungsflächen umfasst, deren Reibkraft bauartbedingt fest vorgegeben ist oder deren Reibkraft manuell oder automatisch einstellbar ist.
Die Greifeinrichtung zum Handhaben von Klemmobjekten kann außerdem aufweisen:

- einen am Grundglied gelagerten ersten Positionierarm, der mehrere erste Armglieder aufweist, die durch erste Armgelenke des ersten Positionierarms gegeneinander verstellbar verbunden sind, wobei am distalen Ende des ersten Positionierarms ein erstes Greifglied angeordnet ist, das ausgebildet ist zum Fassen eines ersten Randabschnitts eines von der Greifeinrichtung handzuhabenden Klemmobjekts,
- einen am Grundglied gelagerten zweiten Positionierarm, der mehrere zweite Armglieder aufweist, die durch zweite Armgelenke des zweiten Positionierarms gegeneinander verstellbar verbunden sind, wobei am distalen Ende des zweiten Positionierarms ein zweites Greifglied angeordnet ist, das ausgebildet ist zum Fassen eines zweiten Randabschnitts des von der Greifeinrichtung handzuhabenden Klemmobjekts, und
- ein am Grundglied lediglich passiv verstellbar angeordnetes drittes Greifglied, das ausgebildet ist zum Fassen eines dritten Randabschnitts des von der Greifeinrichtung handzuhabenden Klemmobjekts, wobei das drittes Greifglied dasjenige Greifglied bildet, welches das erfindungsgemäße antriebslose Gelenk aufweist.

Das Klemmobjekt kann insbesondere ein Blechbauteil oder ein Blechbiegebauteil sein. Bei der automatisierten Handhabung großer Blechteile, wie beispielsweise im Karosseriebau, wird Flexibilisierung immer entscheidender. In zunehmendem Maße müssen stark unterschiedliche Bauteile zum Teil unmittelbar nacheinander manipuliert d.h. gehandhabt werden. Ein dazu notwendiger häufiger Wechsel des Greifers ist nicht nur zeitintensiv, sondern auch kosten- und platzintensiv. Aus wirtschaftlicher und aus technischer Sicht ist dies nicht zielführend.
Aus diesen Gründen schlägt die Erfindung auch eine flexible, automatisch adaptierbare Greifeinrichtung vor.
Das Grundglied bildet einen Träger, an dem sowohl der erste Positionierarm, der zweite Positionierarm als auch das dritte Greifglied angebracht sind. Mittels des Grundgliedes sind demgemäß die Stellen, an denen die zwei Positionierarme und das dritte Greifglied mit ihren proximalen Basisenden angebracht sind, festgelegt.
Der erste Positionierarm und/oder der zweite Positionierarm weist mindestens zwei bewegliche Armglieder auf, wobei jeweils zwei in einer kinematischen Kette des ersten Positionierarms benachbarte Armglieder mittels jeweils eines Armgelenks des jeweiligen Positionierarms gegeneinander verstellbar verbunden sind. Jedes dieser Armgelenke kann einen Motor, insbesondere elektrischen Motor, ein Getriebe und/oder einen Antrieb, insbesondere elektrischen Antrieb aufweisen, der automatisch angesteuert das jeweils zugeordnete Armgelenk bewegen d.h. verstellen kann, um die relative Position und/oder Lage seiner benachbarten Armglieder bewegen d.h. verstellen zu können. Ein automatisches Ansteuern des Motors oder des Antriebs kann mittels einer Steuervorrichtung, insbesondere einer elektrischen Steuervorrichtung, wie beispielsweise einer Robotersteuerung erfolgen. Der erste Positionierarm und/oder der zweite Positionierarm können vorzugsweise jeweils sechs Armgelenke aufweisen, so dass der jeweilige Positionierarm insoweit sechs Freiheitsgrade aufweist.
Die Armglieder dienen insbesondere nicht als eigentliche Klemmbacken zwischen denen die Greifobjekte gegriffen und gehalten werden. Zum Halten und Greifen von Greifobjekten dienen vielmehr von den Armgliedern sowohl des ersten Positionierarms, des zweiten Positionierarms als auch des dritten Greifglieds separate Fixierelemente, die jeweils an den Armendgliedern d.h. an den jeweiligen distalen Endgliedern der Positionierarme bzw. des dritten Greifglieds angebracht sind. Das dritte Greifglied ist insoweit eine starre Strebe, an der entsprechende Fixierelemente relativ zum Grundglied ortsunveränderlich gehalten sind. Durch Verstellen der Armgelenke der Positionierarme und damit der Armglieder werden hingegen deren separate Fixierelemente, d.h. das erste Greifglied und das zweite Greifglied im Raum allerdings relativ zum Grundglied umpositioniert, jedoch ohne dass die Armgelenke und die Armglieder selbst in Kontakt zum Greifobjekt kommen bzw. ohne dass die Armglieder und/oder die Armgelenke selbst das Greifobjekt greifen, d.h. klemmend greifen. Dies übernehmen die eigenen Fixierelemente, die an den distalen Enden der Positionierarme angebracht sind.
Die Eigenschaft, wonach das am Grundglied angeordnete dritte Greifglied lediglich passiv verstellbar gelagert ist, bedeutet, dass das dritte Greifglied antriebslos d.h. ohne eigenen aktiven Antrieb am Grundglied verstellbar gelagert ist. Eine Verstellung des dritten Greifglieds ist demgemäß nur durch eine äußere angreifende Kraft möglich, welche das dritte Greifglied von außen relativ zum Grundglied verstellt. Das dritte Greifglied weist insoweit keinen eigenen Antrieb zum Umorientieren des dritten Greifglieds relativ zum Grundglied auf.
Bei der Greifeinrichtung kann das dritte Greifglied, insbesondere als Fixierelemente, eine erste Klemmbacke und eine zweite Klemmbacke aufweisen, die relativ zueinander verstellbar am dritten Greifglied gelagert sind, wobei die erste Klemmbacke und die zweite Klemmbacke ausgebildet sind in einer aufeinander zu bewegten Schließstellung einen Randabschnitt des von der Greifeinrichtung handzuhabenden Klemmobjekts von zwei gegenüberliegenden Seiten einzufassen und zwar in einer ersten Orientierung einer Klemmebene zwischen der ersten Klemmbacke und der zweiten Klemmbacke.
Die Klemmebene ergibt sich insoweit aus den beiden parallel zueinander verlaufenden Kontaktflächen der ersten Klemmbacke und der zweiten Klemmbacke, welche Kontaktflächen in einem gegriffenen Zustand an gegenüberliegenden Oberflächen des Greifobjekts, insbesondere eines Blechbauteils berührend klemmend anliegen. Die Klemmebene wird im Folgenden auch als Greifebene bezeichnet.
In einer ersten Ausführungsvariante kann wenigstens eine von erster Klemmbacke und zweiter Klemmbacke zwischen einer Offenstellung und der Schließstellung linear beweglich an einem Basiskörper des dritten Greifglieds gelagert sein.
In einer zweiten Ausführungsvariante kann wenigstens eine von erster Klemmbacke und zweiter Klemmbacke zwischen einer Offenstellung und der Schließstellung schwenkbar beweglich an einem Basiskörper des dritten Greifglieds gelagert sein.
Die Greifeinrichtung kann beispielsweise einen Aufbau mit zwei Greifarmen vorsehen, die jeweils über sechs Freiheitsgrade verfügen und einem zusätzlichen dritten Greifarm vorsehen, der keine Freiheitsgrade aufweist d.h. starr ausgebildet ist. Die beiden Greifarme mit sechs Freiheitsgraden und der starre, dritte Greifarm können auf einem gemeinsamen von einem Roboter geführten Grundträger montiert sein. Dabei umfasst der starre, dritte Greifarm einen starren Träger, auf dem distal wenigstens ein Klemmelement, ein Greifer oder ein Spanner angeordnet ist.
Die Anordnung besitzt in diesem Ausführungsbeispiel somit insgesamt 12 Antriebe, die insbesondere durch eine gemeinsame Steuervorrichtung angesteuert sein können. Die Beweglichkeit und Flexibilität der Kinematik ist gut, sofern eine bestimmte Bedingung an das zu handhabende Bauteil erfüllt ist:

Die Greiffläche, die das Klemmelement des starren Armes greifen soll, muss senkrecht oder nahezu senkrecht auf der Stoßrichtung des Roboterflansches stehen, also die Greiffläche und der Roboterflansch bzw. die Greiferunterseite sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet.

Ist diese Fläche beispielsweise abgewinkelt (z.B. 45° oder 90° umgebogen) muss der gesamte dreiarmige Greifer sehr raumeinnehmend, der Greiffläche entsprechend, schräggestellt werden. Dies ist oftmals nicht möglich, da sowohl Greifer als auch Roboterhand in der sehr beengten Umgebung mit den Vorrichtungen oder weiteren Anlagenkomponenten kollidieren könnten.
Ist keine der drei Greifflächen parallel zur Greiffläche und/oder zum Roboterflansch, kann das Bauteil wahrscheinlich nicht aufgenommen bzw. der Greifer nicht genutzt werden.
Die Fähigkeit des Greifers auch den oben beschriebenen Fall angemessen durchführend zu können ist von Bedeutung, um eine allgemeine Flexibilität des Systems gewährleisten zu können. Dies soll die Erfindung im Rahmen einer speziellen Ausführungsvariante auf sehr kostengünstige Weise realisieren, und dabei insbesondere keine zusätzlichen Antriebe bzw. Energieverbraucher benötigen.
Das dritte Greifglied kann demgemäß ein antriebsloses Gelenk aufweisen, das wenigstens einen Freiheitsgrad aufweist und ausgebildet ist, das dritte Greifglied relativ zum Grundglied verstellbar am Grundglied zu lagern und zwar verstellbar durch Aufbringen einer äußeren Kraft auf das dritte Greifglied.
Die Grundidee der Erfindung liegt in der passiv ausgeführten gelenkigen Aufhängung des dritten Greifglieds, d.h. des Spanners oder Greifers und seiner Klemmelemente, die zum Greifen des Klemmobjekts ausgebildet sind.
Dabei kann der Greifer d.h. das dritte Greifglied mindestens in einer Richtung, insbesondere auch in zwei, insbesondere drei Richtungen drehbar beweglich gelagert sein, wobei mindestens die Schwenkbewegung um die horizontale Greiferquerachse möglich ist. Der Schwenkbereich der Achsen liegt bei mindestens +/-30° insbesondere +/-60°, besser insbesondere +/- 90°. Die Drehachsen stehen in einer Ausführungsform senkrecht aufeinander, können jedoch auch in anderen Kreuzungswinkel zueinander ausgerichtet sein.
Besonders ist, dass alle Drehachsen durch den Kontaktpunkt bzw. im Wesentlichen durch die Mitte des Kontaktbereichs bzw. durch die Mitte des Klemmbereichs zwischen dem dritten Greifglied und dem Klemmobjekt verlaufen. Dies bedeutet, dass bei den Ausführungen mit zwei insbesondere drei Freiheitsgraden sich die Drehachsen alle in einem Punkt schneiden. Dieser Punkt muss der Kontaktpunkt bzw. im Wesentlichen die Mitte des Kontaktbereichs sein. D.h. mit anderen Worten sind die Gelenke sphärisch so angeordnet, dass das Drehzentrum im Kontaktpunkt des dritten Greifglieds zum Greifobjekt liegt.
Das Gelenk oder die Gelenke können passiv gebremst sein und lassen sich in diesen Ausführungen nur nach Überschreitung eines externen Grenzmomentes verstellen. Dieses Grenzmoment kann dabei so groß gewählt werden, dass der Greifer nicht durch Trägheits- oder Gravitationslasten umorientiert werden kann, wenn der Roboter den Greifer in der Greifbewegung zustellt oder beim Loslassen wegführt. Entscheidend ist hierbei die Lage des Greiferschwerpunktes zum Drehzentrum. Unter Umständen sind hier auch massenkräfte-kompensierende Maßnahmen, wie das vollständige oder teilweise Ausbalancieren des Greifers, insbesondere statisch und/oder dynamisch, einsetzbar.
Das passive Einhalten der Orientierung des dritten Greifglieds während der Zustellbewegung der Greifeinrichtung an das Klemmobjekt, kann insbesondere durch reibungsbehaftete Gelenke, z.B. Festkörper-/ Coulomb-Reibungsgelenke oder Fluidreibungsgelenke z.B. Bingham-Fluid-Reibungsgelenke, realisiert werden. Die Reibwirkung kann dabei fest vorgegeben oder nachträglich manuell oder automatisch einstellbar sein.
Ist das Objekt mit allen drei Greifarmen der Greifeinrichtung gegriffen, ist es an der Greifeinrichtung fixiert. Sämtliche Lasten, insbesondere Kräfte und Momente, die auf das Objekt insbesondere aufgrund Trägheit, Gravitation und/oder Prozesskräfte, resultieren im Allgemeinen in reinen Kräften auf die Greifglieder. Diese Kräfte verlaufen durch die Greifpunkte bzw. die Greifflächenmitten. Der Greifpunkt entspricht gemäß der sphärischen Achsanordnung der Passivgelenke dem relativen Momentanpol des starren Greifarmes, weshalb reine Kräfte vom Objekt auf den Greifer keine resultierende Bewegung, also Drehung des Greifers bewirken. Mit anderen Worten ist egal wie hoch die Belastung durch das Greifobjekt. Es ist also egal wie schwer das Greifobjekt d.h. das Klemmobjekt ist, es wird das passiv aufgehängte dritte Greifglied nicht verdrehen können, unabhängig von der Größe der Reibung in den Gelenken.
Die Orientierung des dritten Greifglieds kann also nur bewusst und von außen vorgegeben werden, indem gezielt vorgegebene Kräfte und/oder Momente auf diesen wirken. Dies geschieht in den Phasen bevor ein neues Objekt gegriffen wird. Hierzu sind im Wesentlichen zwei Abläufe denkbar.
In einer ersten grundlegenden Ausführung bewegt ein Roboterarm die Greifeinrichtung derart, dass der Starrarm-Greifer d.h. das dritte Greifglied an eine spezielle, zum Zeitpunkt des Vorgangs ortsfeste Vorrichtung, wie beispielsweise eine Platte, einen Stift, ein anderes Formelement geführt wird, an der das dritte Greifglied durch die Bewegung des Roboterarms „umgebogen“ also umorientiert wird.
Hierzu kann der Greifer mit einer Seitenfläche oder den Greifelementen einfach gegen die Vorrichtung bzw. in die Vorrichtung gedrückt werden oder die Greifelemente werden dazu genutzt, dass diese eine ortsfeste Vorrichtung einklemmen oder festhalten, sodass sich bei einer Bewegung des Roboterarms die gewünschte neue Orientierung des dritten Greifglieds einstellt.
In einer zweiten grundlegenden Ausführung greift einer der beiden mit beweglichen Greifarme, welche das erste Greifglied oder das zweite Greifglied aufweist, direkt oder über eine bewegliche Vorrichtung, die am beweglichen Greifarm oder am starren Greifarm befestigt sein kann, das dritte Greifglied und bewegt dieses in die gewünschte Stellung.
Da sowohl die Zustellbewegung, als auch die Wegführbewegung und auch die Objekthandhabung keine unabsichtliche Verstellung der Gelenkwinkel ergibt, sondern diese nur aktiv und gezielt durch den Roboterarm oder einen der anderen Greifarme durchgeführt wird, sind im allgemeinen keine Sensoren zur Positionserkennung erforderlich. Im Fall einer unbeabsichtigten Kollision der Greifeinrichtung mit der Umgebung oder dem Bauteil oder eine Verstellung im Stillstand, z.B. durch einen Werker, kann die Ist-Position von der erforderlichen Soll-Position abweichen, welches im Prozess nachteilige Folgen haben wird. Um dies zu verhindern und keine zusätzlichen Positionssensoren in die Gelenke einbauen zu müssen kann insbesondere eine Kamera genutzt werden, welche sowieso vorhanden sein kann, wenn im Prozess die Lagen der Bauteile erkannt werden müssen. Diese Kamera kann im Randbereich das dritte Greifglied optisch erfassen und über eine Auswertung des Kamerabildes, dessen Orientierung bestimmen. Hierzu können bei Bedarf auch passive Marker zum Einsatz kommen, die zur besseren Erkennung dienen. Die Genauigkeit dieses Verfahrens ist vollkommen ausreichend, um zu detektieren, ob der Greifer unabsichtlich verstellt wurde.
Wie beschrieben ist es entscheidend, dass die Drehachse bei einer Achse bzw. der Drehpunkt bei mehreren Achsen im Greifmittelpunkt liegt. Hierzu sind verschieden Ausführungsformen von Gelenkanordnungen möglich, von denen im Folgenden einige exemplarisch beschrieben werden.
In einer ersten Ausführungsvariante kann das passive Gelenk des dritten Greifglieds drei klassische Drehgelenke in zueinander senkrechten Anordnungen aufweisen. Diese drei klassischen Drehgelenke können bis zu einem Grenzmoment passiv gebremst sein.
In einer zweiten Ausführungsvariante kann das passive Gelenk des dritten Greifglieds drei klassische Drehgelenke in zueinander winkliger, insbesondere spitzwinkliger Anordnung d.h. ungleich 90° aufweisen. Diese drei klassischen Drehgelenke können bis zu einem Grenzmoment passiv gebremst sein.
In einer dritten Ausführungsvariante kann das passive Gelenk des dritten Greifglieds eine serielle Anordnung aufweisen. Diese kann aus klassischen Drehgelenken und einer Bogenführung mit Krümmungsmittelpunkt in Drehzentrum bestehen. Alle Gelenke, also die Drehgelenke und die Bogenführung, können bis zu einem Grenzmoment passiv gebremst sein. In der dritten Ausführungsvariante kann das passive Gelenk vorzugsweise in senkrechter Anordnung in Mittenlage angeordnet sein.
In einer vierten Ausführungsvariante kann das passive Gelenk des dritten Greifglieds eine serielle Anordnung aufweisen. Diese kann aus zwei klassischen Drehgelenken und einer ebenen Mehr-Gelenk-Kinematik bestehen. Der virtuelle Drehpunkt liegt dabei im Drehzentrum. Alle Gelenke, also die klassischen Drehgelenke und die ebene Mehr-Gelenk-Kinematik können bis zu einem Grenzmoment passiv gebremst ausgebildet sein. In der vierten Ausführungsvariante kann das passive Gelenk vorzugsweise in senkrechter Anordnung in Mittenlage angeordnet sein.
Die Mehr-Gelenk-Kinematik führt dabei das Ausgangsglied so relativ zum Eingangsglied auf einem Kreisbogen um einen ortsfesten aber nicht physikalisch realen Drehpunkt, dass das Ausgangsglied stets zum Drehpunkt orientiert ist.
Dabei kann die Mehr-Gelenk-Kinematik aus einer Sechs-Gelenk-Kinematik bestehen, wie beispielsweise einem Wattschen Aufbau (Watt-Mechanismus) mit Gliedlängen derart, dass zwei Parallelogramme entstehen- Alternativ kann ein Aufbau mit zwei 1:1 Riemen gewählt werden, der eine analoge Bewegung bewirkt.
Die beispielhaften Ausführungsformen, wie in den Figuren gezeigt, beschreiben immer einen Aufbau mit drei Freiheitsgraden. Durch einfaches Weglassen eines oder zweier Gelenke können auch weitere Varianten erzeugt werden, wie beispielsweise bedeutende Anordnungen mit nur einer effektiven Schwenkachse.
Das antriebslose Gelenk des dritten Greifglieds kann zumindest zwei Freiheitsgrade aufweisen und dazu eine entsprechende Anzahl von Drehgelenken aufweist, die jeweils um eine Drehachse verstellbar sind, wobei alle Drehachsen sich in einem gemeinsamen Punkt schneiden, der stets in einer Greifebene des dritten Greifglieds liegt.
Generell kann das antriebslose Gelenk des dritten Greifglieds ein Drehgelenk, zwei Drehgelenke oder mehr Drehgelenke, insbesondere drei Drehgelenke aufweisen. Das antriebslose Gelenk kann somit eine Zusammenfassung von mehreren Einzelgelenken sein, die jeweils einen einzigen Freiheitsgrad aufweisen. Das antriebslose Gelenk kann insoweit von einer Gruppe von Einzelgelenken jeweils eine einzigen Freiheitsgrads gebildet werden. Die Greifebene ergibt sich insoweit aus den beiden parallel zueinander verlaufenden Kontaktflächen der ersten Klemmbacke und der zweiten Klemmbacke des dritten Greifglieds, welche Kontaktflächen in einem das Klemmobjekt gegriffenen Zustand an gegenüberliegenden Oberflächen des Klemmobjekts d.h. des Greifobjekts, insbesondere eines Blechbauteils berührend klemmend anliegen.
Bei der Eigenschaft, wonach alle Drehachsen sich in einem gemeinsamen Punkt schneiden, der stets in einer Greifebene des dritten Greifglieds liegt, bedeutet „stets“, dass in allen möglichen Drehstellungen sämtlicher passiver Drehgelenke des dritten Greifglieds das dritte Greifglied immer um einen Momentanpol dreht, der in einem bestimmten, festen Raumpunkt relativ zum dritten Greifglied liegt.
Das antriebslose Gelenk des dritten Greifglieds kann in einer speziellen Ausführungsform genau drei Freiheitsgrade aufweisen, die als Drehgelenke ausgebildet sind, die jeweils um eine Drehachse verstellbar sind, wobei alle drei Drehachsen sich in einem gemeinsamen Punkt schneiden, der in einer Greifebene des dritten Greifglieds stets in demselben Punkt in der Greifebene des dritten Greifglieds liegt.
Das verstellbar angeordnete dritte Greifglied, das antriebslose Gelenk und/oder das Drehgelenk kann eine Bremseinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, das dritte Greifglied, das antriebslose Gelenk bzw. das Drehgelenk in seiner momentanen Stellung festzuhalten, solange eine aufgebrachte äußere Kraft auf das dritte Greifglied, das antriebslose Gelenk bzw. das Drehgelenk eine vorgegebene Mindestkraft nicht überschreitet.
Die Bremseinrichtung kann beispielsweise gebildet werden indem das antriebslose Gelenk als ein Festkörper-/ Coulomb-Reibungsgelenk oder als ein Fluidreibungsgelenk z.B. ein Bingham-Fluid-Reibungsgelenk ausgebildet ist. Die Reibwirkung kann dabei fest vorgegeben oder nachträglich manuell oder automatisch einstellbar sein.
Die vorgegebene Mindestkraft kann auf einen Kraftwert festgelegt sein, bei dem das verstellbar angeordnete dritte Greifglied, das antriebslose Gelenk und/oder das Drehgelenk bei allen an der Greifeinrichtung auftretenden Trägheitskräften und/oder Gravitationskräften in seiner momentanen Stellung festgehalten wird.
Dies bedeutet, dass die Bremseinrichtung derart konstruiert und eingerichtet sein kann, dass auch bei den schnellsten möglichen Beschleunigungen des dritten Greifgliedes, beispielsweise durch eine schnelle Drehbewegung oder Schwenkbewegung der gesamten Greifeinrichtung aufgrund einer schnell beschleunigenden Bewegung eines Roboterarms, der die gesamte Greifeinrichtung bewegt und manipuliert, das dritte Greifglied nicht unbeabsichtigt dadurch verstellt wird. Die tatsächliche Größe der vorzugebenden Mindestkraft ist somit von der Dynamik des Roboterarms abhängig, aber auch von dem Gewicht des durch die Greifeinrichtung gehaltenen Klemmobjekts abhängig. Die vorzugebende Mindestkraft ist also je nach Umständen des Einzelfalls festzulegen. Die vorzugebende Mindestkraft kann dabei fest vorgegeben oder nachträglich manuell oder automatisch einstellbar sein.
Das verstellbar angeordnete dritte Greifglied, das antriebslose Gelenk und/oder das Drehgelenk kann eine Bremseinrichtung aufweisen, die zusammenwirkende Reibungsflächen umfasst, deren Reibkraft bauartbedingt fest vorgegeben ist oder deren Reibkraft manuell oder automatisch einstellbar ist.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Greifeinrichtung wie beschrieben, gekennzeichnet durch die Schritte:

- automatisches Bewegen des dritten Greifgliedes an eine Festhaltung,
- Verbinden des dritten Greifgliedes mit der Festhaltung, indem die erste Klemmbacke und die zweite Klemmbacke automatisch in eine aufeinander zu bewegte Schließstellung gebracht werden, in der die Festhaltung von der ersten Klemmbacke und der zweiten Klemmbacke des dritten Greifgliedes von zwei gegenüberliegenden Seiten erfasst wird,
- automatisches Ausführen einer relativen Bewegung des dritten Greifglieds und/oder der Festhaltung relativ zueinander, so dass das dritte Greifglied passiv verstellt wird.

In einer Ausführungsvariante des Verfahrens kann das automatische Ausführen einer relativen Bewegung des Greifglieds, insbesondere des dritten Greifglieds und/oder der Festhaltung relativ zueinander, so dass das Greifglieds, insbesondere dritte Greifglied passiv verstellt wird, dadurch erfolgen, dass
ein die Greifeinrichtung tragender und handhabender Roboterarm durch automatisches Verstellen seiner angetriebenen Gelenke die Greifeinrichtung im Raum verstellt, wenn das Greifglied, insbesondere das dritte Greifglied an einer ortsfest angeordneten Festhaltung gehalten ist, um durch das automatische Verstellen der angetriebenen Gelenke des Roboterarms das dritte Greifglied passiv zu verstellen.
In einer alternativen Ausführungsvariante des Verfahrens kann das automatische Ausführen einer relativen Bewegung des Greifglieds, insbesondere des dritten Greifglieds und/oder der Festhaltung relativ zueinander, so dass das Greifglieds, insbesondere dritte Greifglied passiv verstellt wird, dadurch erfolgen, dass
das erste Greifglied des ersten Positionierarms einer Greifeinrichtung, wie beschrieben, die Festhaltung aufweist oder die Festhaltung bildet, und durch automatisches Verstellen der ersten Armgelenke des ersten Positionierarms die Festhaltung bewegt wird oder das zweite Greifglied des zweiten Positionierarms der Greifeinrichtung, wie beschrieben, die Festhaltung aufweist oder die Festhaltung bildet, und durch automatisches Verstellen der zweiten Armgelenke des zweiten Positionierarms die Festhaltung bewegt wird, und in Folge dessen auch das mit der Festhaltung verbundene dritte Greifglied der Greifeinrichtung, wie beschrieben, passiv verstellt wird.
In der einen Ausführungsvariante erfolgt somit ein automatisches Ausführen einer relativen Bewegung des dritten Greifglieds relativ zur Festhaltung, so dass das dritte Greifglied passiv verstellt wird, indem ein die Greifeinrichtung tragender und handhabender Roboterarm durch automatisches Verstellen seiner angetriebenen Gelenke die Greifeinrichtung im Raum verstellt, wenn das dritte Greifglied an der ortsfest angeordneten Festhaltung festgehalten ist, um durch das automatische Verstellen der angetriebenen Gelenke des Roboterarms das dritte Greifglied passiv zu verstellen. Die ortsfest angeordneten Festhaltung kann insoweit in Art eines starren Stativs oder einer Fundamentstelle ausgebildet sein, wobei sich das dritte Greifglied mittels seiner ersten Klemmbacke und seiner zweiten Klemmbacke an der ortsfesten Festhaltung festklemmt, so dass die ersten Klemmbacke und seiner zweiten Klemmbacke auch ortsfest arretiert sind. Ein Bewegen der gesamten Greifeinrichtung im Raum mittels des Roboterarms, der die gesamte Greifeinrichtung trägt, bewirkt in Folge ein Verstellen des Gelenks und somit eine Änderung der Orientierung des dritten Greifglieds bzw. seiner ersten Klemmbacke und seiner zweiten Klemmbacke relativ zum Grundglied.
In der anderen Ausführungsvariante ist die Festhaltung nicht ortsfest angeordnet, sondern im Raum beweglich an dem ersten Greifglied oder analog alternativ an dem zweiten Greifglied angeordnet.
Insoweit weist dabei das erste Greifglied des ersten Positionierarms bzw. das zweite Greifglied des zweiten Positionierarms die Festhaltung auf. Die Festhaltung wird nun an das dritte Greifglied herangeführt. Dort können wahlweise die Klemmbacken des ersten Greifglieds das dritte Greifglied klemmend erfassen, oder die erste Klemmbacke und die zweite Klemmbacke des dritten Greifglieds erfassen die Festhaltung klemmend.
Durch automatisches Verstellen der ersten Armgelenke des ersten Positionierarms bzw. der zweiten Armgelenke des zweiten Positionierarms wird dann die Festhaltung bewegt d.h. umorientiert. In Folge dessen wird dabei auch das mit der Festhaltung verbundene dritte Greifglied passiv verstellt d.h. umorientiert.
Das Verfahren nutzt in der letztgenannten Variante also die vorhandene automatische Beweglichkeit des ersten Positionierarmes und/oder die Beweglichkeit des zweiten Positionierarmes, um das dritte Greifglied automatisch passiv zu verstellen, also ohne Zuhilfenahme eines manuellen Eingreifens durch eine Person. In demselben Sinne können auch spezielle separate Vorrichtungen d.h. von der Greifeinrichtung verschiedene Vorrichtungen zum automatisch passiven Verstellen des dritten Greifglieds entfallen.
Verschiedene konkrete, jedoch nicht abschließend aufgezählte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können demgemäß unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang oder Kombination sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in anderen als den dargestellten Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Roboterarms, der eine Greifeinrichtung aufweist und ein Klemmobjekt in Form eines ebenen Bleches trägt,
2 eine schematische Darstellung des Roboterarms gemäß 1, der ein Klemmobjekt in Form eines abgewinkelten Bleches trägt,
3 eine schematische Darstellung der Greifeinrichtung gemäß 1 mit drei Freiheitsgraden, die sich in demselben Punkt schneiden,
4 eine schematische Darstellung einer ersten Gelenkkonfiguration der Greifeinrichtung gemäß 1, bei der drei Drehachsen orthogonal zueinander ausgerichtet sind,
5 eine schematische Darstellung einer zweiten Gelenkkonfiguration der Greifeinrichtung gemäß 1, bei der drei Drehachsen spitzwinkelig zueinander ausgerichtet sind,
6-7 schematische Darstellungen einer dritten Gelenkkonfiguration der Greifeinrichtung gemäß 1 mit zwei Drehachsen und einer Bogenführung,
8-10 schematische Darstellungen einer vierten Gelenkkonfiguration der Greifeinrichtung gemäß 1 mit zwei Drehachsen und einer ebenen Mehrgelenkanordnung,
11 eine schematische Darstellung einer ersten Anordnung zur Durchführung der ersten Alternative des Verfahrens, und
12 eine schematische Darstellung einer zweiten Anordnung zur Durchführung der zweiten Alternative des Verfahrens.

Die 1 und 2 zeigen grob schematisch einen Roboterarm 1, aufweisend mehrere Roboterglieder 2, die durch automatisch ansteuerbare Robotergelenke 3 des Roboterarms 1 gegeneinander verstellbar verbunden sind, wobei eines der Roboterglieder 2 ein Flanschglied 2a bildet, an dem eine Greifeinrichtung 11, wie beschrieben, gelagert ist, indem die Greifeinrichtung 11 mit ihrem Grundglied 12 an dem Flanschglied 2a des Roboterarms 1 befestigt ist. Ein erster Positionierarm 13.1, ein zweiter Positionierarm 13.2 und ein drittes Greifglied 16.3 der Greifeinrichtung 11 sind dabei ausgebildet und eingerichtet, das Klemmobjekt 10, welches vorzugsweise ein Blechbauteil, insbesondere ein Blechbiegebauteil sein kann, zu ergreifen.
Die Greifeinrichtung 11 zum Handhaben der Klemmobjekte 10 weist das Grundglied 12 auf. Die Greifeinrichtung 11 weist außerdem den am Grundglied 12 gelagerten ersten Positionierarm 13.1 auf, der mehrere erste Armglieder 14 aufweist, die durch erste Armgelenke 15 des ersten Positionierarms 13.1 gegeneinander verstellbar verbunden sind, wobei am distalen Ende des ersten Positionierarms 13.1 das erste Greifglied 16.1 angeordnet ist, das ausgebildet ist zum Fassen eines ersten Randabschnitts eines von der Greifeinrichtung 11 handzuhabenden Klemmobjekts 10.
Die Greifeinrichtung 11 umfasst außerdem den am Grundglied 12 gelagerten zweiten Positionierarm 13.2, der mehrere zweite Armglieder 24 aufweist, die durch zweite Armgelenke 25 des zweiten Positionierarms 13.2 gegeneinander verstellbar verbunden sind, wobei am distalen Ende des zweiten Positionierarms 13.2 das zweite Greifglied 16.2 angeordnet ist, das ausgebildet ist zum Fassen eines zweiten Randabschnitts des von der Greifeinrichtung 11 handzuhabenden Klemmobjekts 10.
Die Greifeinrichtung 11 umfasst darüber hinaus ein am Grundglied 12 ortsfest befestigtes drittes Greifglied 16.3, das ausgebildet ist zum Fassen eines dritten Randabschnitts des von der Greifeinrichtung 11 handzuhabenden Klemmobjekts 10.
Wie insbesondere in 3 bis 6 ersichtlich ist, weist das dritte Greifglied 16.3 eine erste Klemmbacke 17.1 und eine zweite Klemmbacke 17.2 auf, die relativ zueinander verstellbar am dritten Greifglied 16.3 gelagert sind, wobei die erste Klemmbacke 17.1 und die zweite Klemmbacke 17.2 ausgebildet sind in einer aufeinander zu bewegten Schließstellung einen Randabschnitt des von der Greifeinrichtung 11 handzuhabenden Klemmobjekts 10 von zwei gegenüberliegenden Seiten einzufassen und zwar in einer ersten Orientierung einer Klemmebene zwischen der ersten Klemmbacke 17.1 und der zweiten Klemmbacke 17.2, wie dies in 1 aufgezeigt ist.
Die 2 zeigt hingegen eine Anordnung, bei der die erste Klemmbacke 17.1 und die zweite Klemmbacke 17.2 ausgebildet sind in einer aufeinander zu bewegten Schließstellung einen Randabschnitt des von der Greifeinrichtung 11 handzuhabenden Klemmobjekts 10 von zwei gegenüberliegenden Seiten einzufassen und zwar in einer zweiten Orientierung einer Klemmebene zwischen der ersten Klemmbacke 17.1 und der zweiten Klemmbacke 17.2. Die zweite Orientierung gemäß 2 ist gegenüber der ersten Orientierung gemäß 1 beispielsweise um 90 Grad gedreht.
Das dritte Greifglied 16.3 weist ein antriebsloses Gelenk 18 auf, das wenigstens einen Freiheitsgrad aufweist und ausgebildet ist, das dritte Greifglied 16.3 relativ zum Grundglied 12 verstellbar am Grundglied 12 zu lagern und zwar verstellbar durch Aufbringen einer äußeren Kraft auf das dritte Greifglied 16.3.
In den in 3 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispielen weist das antriebslose Gelenk 18 des dritten Greifglieds 16.3 insbesondere drei Freiheitsgrade auf und weist dazu eine entsprechende Anzahl von Drehgelenken 18.1, 18.2, 18.3 auf, die jeweils um eine Drehachse verstellbar sind, wobei alle Drehachsen sich in einem gemeinsamen Punkt schneiden, der stets in einer Greifebene des dritten Greifglieds 16.3 liegt, wie dies insbesondere in 3, 4, 5 und 7 ausgezeigt ist.
In den Ausführungsvarianten der 3, 4 und 5 weist das antriebslose Gelenk 18 des dritten Greifglieds 16.3 genau drei Freiheitsgrade auf, die als Drehgelenke 18.1, 18.2, 18.3 ausgebildet sind, die jeweils um eine Drehachse verstellbar sind, wobei alle drei Drehachsen sich in einem gemeinsamen Punkt P schneiden, der in einer Greifebene des dritten Greifglieds 16.3 stets in demselben Punkt in der Greifebene des dritten Greifglieds 16.3 liegt.
Wie beschrieben ist es entscheidend, dass die Drehachsen sich im Greifmittelpunkt schneiden. Hierzu sind verschieden Ausführungsformen von Gelenkanordnungen möglich, von denen im Folgenden einige weitere exemplarisch vorgestellt werden.
In einer ersten Ausführungsvariante gemäß 4 weist das passive Gelenk 18 des dritten Greifglieds 16.3 drei klassische Drehgelenke 18.1, 18.2, 18.3 in zueinander senkrechten Anordnungen auf. Diese drei klassischen Drehgelenke 18.1, 18.2, 18.3 können bis zu einem Grenzmoment passiv gebremst sein.
In einer zweiten Ausführungsvariante gemäß 5 weist das passive Gelenk 18 des dritten Greifglieds 16.3 ebenfalls drei klassische Drehgelenke 18.1, 18.2, 18.3, die allerdings nicht orthogonal zueinander ausgerichtet sind, sondern in zueinander spitzwinkliger Anordnung d.h. ungleich 90° zueinander ausgerichtet sind. Diese drei klassischen Drehgelenke 18.1, 18.2, 18.3 können auch bis zu einem Grenzmoment passiv gebremst sein.
In einer dritten Ausführungsvariante gemäß 6 und 7 weist das passive Gelenk 18 des dritten Greifglieds 16.3 eine serielle Anordnung auf. Diese bestehen im Falle der dritten Ausführungsvariante aus klassischen Drehgelenken 18.1 und 18.3 und einer Bogenführung 19 als Drehgelenk 18.2 mit Krümmungsmittelpunkt im Drehzentrum des Punktes P. Alle Gelenke, also die Drehgelenke 18.1 und 18.3 und die Bogenführung 19, können bis zu einem Grenzmoment passiv gebremst sein. In der dritten Ausführungsvariante kann das passive Gelenk 18 vorzugsweise in senkrechter Anordnung in Mittenlage angeordnet sein.
In einer vierten Ausführungsvariante gemäß 8 bis 10 weist das passive Gelenk 18 des dritten Greifglieds 16.3 auch eine serielle Anordnung auf. Diese besteht im Falle der vierten Ausführungsvariante aus zwei klassischen Drehgelenken 18.1, 18.3 und einer ebenen Mehr-Gelenk-Kinematik 20. Der virtuelle Drehpunkt liegt dabei im Drehzentrum des Punktes P. Alle Gelenke 18, also die klassischen Drehgelenke 18.1, 18.3 und die ebene Mehr-Gelenk-Kinematik 20 können bis zu einem Grenzmoment passiv gebremst ausgebildet sein. In der vierten Ausführungsvariante kann das passive Gelenk 18 vorzugsweise in senkrechter Anordnung in Mittenlage angeordnet sein.
Die Mehr-Gelenk-Kinematik 20 führt dabei das Ausgangsglied 22 so relativ zum Eingangsglied 21 auf einem Kreisbogen um einen ortsfesten aber nicht physikalisch realen Drehpunkt, dass das Ausgangsglied 22 stets zum Drehpunkt d.h. zum Punkt P orientiert ist.
Dabei kann die Mehr-Gelenk-Kinematik 20, wie in 9 schematisch aufgezeigt ist, aus einer Sechs-Gelenk-Kinematik 20a bestehen, wie beispielsweise einem Wattschen Aufbau mit Gliedlängen derart, dass zwei Parallelogramme 23.1, 23.2 entstehen.
Alternativ kann die Mehr-Gelenk-Kinematik 20, wie in 10 schematisch aufgezeigt ist, einen Aufbau mit zwei 1:1 Riemen 26.1, 26.2 aufweisen, die eine analoge Bewegung bewirken.
Die beispielhaften Ausführungsformen, wie in den 3 bis 10 gezeigt, beschreiben immer einen Aufbau mit drei Freiheitsgraden. Durch einfaches Weglassen eines oder zweier der Gelenke 18.1, 18.2, 18.3 können auch weitere Varianten erzeugt werden, wie beispielsweise Anordnungen mit nur einer effektiven Schwenkachse.
Eine schematische Darstellung einer ersten Anordnung zur Durchführung einer ersten Alternative eines Verfahrens ist in 11 aufgezeigt.
Eine schematische Darstellung einer zweiten Anordnung zur Durchführung einer zweiten Alternative eines Verfahrens ist in 12 aufgezeigt.
Das jeweilige Verfahren, wie durch 11 und 12 veranschaulicht, umfasst die Schritte:

- automatisches Bewegen des dritten Greifgliedes 16.3 an eine Festhaltung 27, 28,
- Verbinden des dritten Greifgliedes 16.3 mit der Festhaltung 27, 28, indem die erste Klemmbacke 17.1 und die zweite Klemmbacke 17.2 automatisch in eine aufeinander zu bewegte Schließstellung gebracht werden, in der die Festhaltung 27, 28 von der ersten Klemmbacke 17.1 und der zweiten Klemmbacke 17.2 des dritten Greifgliedes 16.3 von zwei gegenüberliegenden Seiten erfasst wird, und
- automatisches Ausführen einer relativen Bewegung des dritten Greifglieds 16.3 und/oder der Festhaltung 28 relativ zueinander, so dass das dritte Greifglied 16.3 passiv verstellt wird.

In der Ausführungsvariante gemäß 11 erfolgt automatisches Ausführen einer relativen Bewegung des dritten Greifglieds 16.3 relativ zur Festhaltung 27, so dass das dritte Greifglied 16.3 passiv verstellt wird, indem ein die Greifeinrichtung 11 tragender und handhabender Roboterarm 1 (1, 2) durch automatisches Verstellen seiner angetriebenen Gelenke 3 die Greifeinrichtung 11 im Raum verstellt, wenn das dritte Greifglied 16.3 an der ortsfest angeordneten Festhaltung 27 festgehalten ist, um durch das automatische Verstellen der angetriebenen Gelenke 3 des Roboterarms 1 das dritte Greifglied 16.3 passiv zu verstellen. Die ortsfest angeordneten Festhaltung 27 kann insoweit in Art eines starren Stativs oder einer Fundamentstelle ausgebildet sein, wobei sich das dritte Greifglied 16.3 mittels seiner ersten Klemmbacke 17.1 und seiner zweiten Klemmbacke 17.2 an der ortsfesten Festhaltung 27 festklemmt, so dass die ersten Klemmbacke 17.1 und seiner zweiten Klemmbacke 17.2 auch ortsfest arretiert sind. Ein Bewegen der gesamten Greifeinrichtung 11 im Raum mittels des Roboterarms 1, der die gesamte Greifeinrichtung 11 trägt, bewirkt in Folge ein Verstellen des Gelenks 18 und somit eine Änderung der Orientierung des dritten Greifglieds 16.3 bzw. seiner ersten Klemmbacke 17.1 und seiner zweiten Klemmbacke 17.2 relativ zum Grundglied 12.
In der Ausführungsvariante gemäß 12 ist die Festhaltung 28 nicht ortsfest angeordnet, sondern im Raum beweglich an dem ersten Greifglied 16.1 (wie in 12 dargestellt) oder analog alternativ an dem zweiten Greifglied 16.2 (nicht dargestellt) angeordnet.
Insoweit weist Im Falle der Ausführungsvariante gemäß 12 das erste Greifglied 16.1 des ersten Positionierarms 13.1 die Festhaltung 28 auf. Das erste Greifglied 16.1 d.h. die Festhaltung 28 wird nun an das dritte Greifglied herangeführt. Dort können wahlweise die Klemmbacken des erste Greifglieds 16.1 das dritte Greifglied 16.3 klemmend erfassen, oder die erste Klemmbacke 17.1 und die zweite Klemmbacke 17.2 des dritten Greifglieds 16.3 erfassen die Festhaltung 28 bzw. das erste Greifglied 16.1 des ersten Positionierarms 13.1 klemmend.
In der Ausführungsvariante gemäß 12 wird dann durch automatisches Verstellen der ersten Armgelenke 15 des ersten Positionierarms 13.1 die Festhaltung 28 bewegt d.h. umorientiert. In Folge dessen wird dabei auch das mit der Festhaltung 28 verbundene dritte Greifglied 16.3 passiv verstellt d.h. umorientiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6273483 B1 [0002]

Claims

Greifeinrichtung zum Handhaben von Klemmobjekten (10), aufweisend: - ein Grundglied (12), - ein am Grundglied (12) verstellbar angeordnetes Greifglied (16), das ausgebildet ist zum Fassen eines von der Greifeinrichtung (11) handzuhabenden Klemmobjekts (10), wobei das Greifglied (16) ein antriebsloses Gelenk (18) aufweist, das wenigstens einen Freiheitsgrad aufweist und ausgebildet ist, das Greifglied (16) relativ zum Grundglied (12) verstellbar am Grundglied (12) zu lagern und zwar verstellbar durch Aufbringen einer äußeren Kraft auf das Greifglied (16).
Greifeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das antriebslose Gelenk (18) des Greifglieds (16) zumindest zwei Freiheitsgrade aufweist und dazu eine entsprechende Anzahl von Drehgelenken (18.1, 18.2, 18.3) aufweist, die jeweils um eine Drehachse verstellbar sind, wobei alle Drehachsen sich in einem gemeinsamen Punkt (P) schneiden, der stets in einer Greifebene des Greifglieds (16) liegt.
Greifeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das antriebslose Gelenk (18) des Greifglieds (16) genau drei Freiheitsgrade aufweist, die als Drehgelenke (18.1, 18.2, 18.3) ausgebildet sind, die jeweils um eine Drehachse verstellbar sind, wobei alle drei Drehachsen sich in einem gemeinsamen Punkt (P) schneiden, der in einer Greifebene des Greifglieds (16) stets in demselben Punkt (P) in der Greifebene des Greifglieds (16) liegt.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbar angeordnete Greifglied (16), das antriebslose Gelenk (18) oder das Drehgelenk (18.1, 18.2, 18.3) eine Bremseinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, das Greifglied (16), das antriebslose Gelenk (18) bzw. das Drehgelenk (18.1, 18.2, 18.3) in seiner momentanen Stellung festzuhalten, solange eine aufgebrachte äußere Kraft auf das Greifglied (16), das antriebslose Gelenk (18) bzw. das Drehgelenk (18.1, 18.2, 18.3) eine vorgegebene Mindestkraft nicht überschreitet.
Greifeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Mindestkraft auf einen Kraftwert festgelegt ist, bei dem das verstellbar angeordnete Greifglied (16), das antriebslose Gelenk (18) oder das Drehgelenk (18.1, 18.2, 18.3) bei allen an der Greifeinrichtung auftretenden Trägheitskräften und/oder Gravitationskräften in seiner momentanen Stellung festgehalten wird.
Greifeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbar angeordnete Greifglied (16), das antriebslose Gelenk (18) oder das Drehgelenk (18.1, 18.2, 18.3) eine Bremseinrichtung aufweist, die zusammenwirkende Reibungsflächen umfasst, deren Reibkraft bauartbedingt fest vorgegeben ist oder deren Reibkraft manuell oder automatisch einstellbar ist.
Greifeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend: - einen am Grundglied (12) gelagerten ersten Positionierarm (13.1), der mehrere erste Armglieder (14) aufweist, die durch erste Armgelenke (15) des ersten Positionierarms (13.1) gegeneinander verstellbar verbunden sind, wobei am distalen Ende des ersten Positionierarms (13.1) ein erstes Greifglied (16.1) angeordnet ist, das ausgebildet ist zum Fassen eines ersten Randabschnitts eines von der Greifeinrichtung (11) handzuhabenden Klemmobjekts (10), - einen am Grundglied (12) gelagerten zweiten Positionierarm (13.2), der mehrere zweite Armglieder (24) aufweist, die durch zweite Armgelenke (25) des zweiten Positionierarms (13.2) gegeneinander verstellbar verbunden sind, wobei am distalen Ende des zweiten Positionierarms (13.2) ein zweites Greifglied (16.2) angeordnet ist, das ausgebildet ist zum Fassen eines zweiten Randabschnitts des von der Greifeinrichtung (11) handzuhabenden Klemmobjekts (10), und - ein am Grundglied (12) lediglich passiv verstellbar angeordnetes drittes Greifglied (16.3), das ausgebildet ist zum Fassen eines dritten Randabschnitts des von der Greifeinrichtung (11) handzuhabenden Klemmobjekts (10), wobei das drittes Greifglied (16.3) das Greifglied (16) bildet, welches das antriebslose Gelenk (18) aufweist.
Verfahren zum Betreiben einer Greifeinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Schritte: - automatisches Bewegen des Greifgliedes (16) an eine Festhaltung (27, 28), - Verbinden des Greifgliedes (16) mit der Festhaltung (27, 28), indem eine erste Klemmbacke (17.1) des Greifgliedes (16) und eine zweite Klemmbacke (17.2) des Greifgliedes (16) automatisch in eine aufeinander zu bewegte Schließstellung gebracht werden, in der die Festhaltung (27, 28) von der ersten Klemmbacke (17.1) und der zweiten Klemmbacke (17.2) des Greifgliedes (16) von zwei gegenüberliegenden Seiten erfasst wird, - automatisches Ausführen einer relativen Bewegung des Greifglieds (16) und/oder der Festhaltung (27, 28) relativ zueinander, so dass das Greifglied (16) passiv verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisches Ausführen einer relativen Bewegung des Greifglieds (16.3) und/oder der Festhaltung (27, 28) relativ zueinander, so dass das Greifglied (16) passiv verstellt wird dadurch erfolgt, dass ein die Greifeinrichtung (11) tragender und handhabender Roboterarm (1) durch automatisches Verstellen seiner angetriebenen Gelenke (3) die Greifeinrichtung (11) im Raum verstellt, wenn das Greifglied (16) an einer ortsfest angeordneten Festhaltung (27) festgehalten ist, um durch das automatische Verstellen der angetriebenen Gelenke (3) des Roboterarms (1) das dritte Greifglied (16.3) passiv zu verstellen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisches Ausführen einer relativen Bewegung des Greifglieds (16.3) und/oder der Festhaltung (27, 28) relativ zueinander, so dass das Greifglied (16) passiv verstellt wird dadurch erfolgt, dass das erste Greifglied (16.1) des ersten Positionierarms (13.1) einer Greifeinrichtung gemäß Anspruch 7 die Festhaltung (28) aufweist oder die Festhaltung (28) bildet, und durch automatisches Verstellen der ersten Armgelenke (15) des ersten Positionierarms (13.1) die Festhaltung (28) bewegt wird oder das zweite Greifglied (16.2) des zweiten Positionierarms (13.2) der Greifeinrichtung gemäß Anspruch 7 die Festhaltung (28) aufweist oder die Festhaltung (28) bildet, und durch automatisches Verstellen der zweiten Armgelenke (25) des zweiten Positionierarms (13.2) die Festhaltung (28) bewegt wird, und in Folge dessen auch das mit der Festhaltung (28) verbundene dritte Greifglied (16.3) der Greifeinrichtung gemäß Anspruch 7 passiv verstellt wird.