DE102021132810A1

DE102021132810A1 - Klemmgreifer

Info

Publication number: DE102021132810A1
Application number: DE102021132810.1A
Authority: DE
Inventors: Janik Graf; Christian Wurll
Original assignee: Hochschule Karlsruhe Technik und Wirtsch Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; Hochschule Karlsruhe Technik und Wirtschaft Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Current assignee: Zimmer GmbH
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Klemmgreifer werden im Stand der Technik benutzt, um industrielle Greifaufgaben für verschiedene und verschiedenartige Gegenstände durchzuführen. Diese Klemmgreifer werden als nicht befriedigend empfunden, insbesondere für die Handhabung und das Greifen empfindlicher Produkte, wie etwa Obst und Gemüse beim Sortieren, Kommissionieren und / oder bei der Qualitätsprüfung. Daher ist es Aufgabe der Erfindung die Handhabung und das Greifen insbesondere empfindlicher Produkte zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Klemmgreifer (20), aufweisend mindestens zwei Grundflächen auf denen mindestens je eine Greifbacke (10) angeordnet ist derart, dass die Greifbacken (10) am Klemmgreifer (20) derart angeordnet sind, dass jede Greifbacke (10) in einer Greifrichtung bewegbar ist, für ein Greifen eines Objektes (40), wobei die Greifbacken (10) jeweils weiter aufweisen, eine Membran (7), die ein Innenvolumen der Greifbacke mit der Grundfläche begrenzt und so einen Füllbereich (3) zwischen der Membran (7) und der Grundfläche ausbildet, wobei der Füllbereich (3) teilweise mit einem Füllmaterial (11) gefüllt ist, wobei die Membran (7) jeweils derart eine Form und einen Füllbereich (3) ausbildet und wobei der Füllbereich (3) jeweils derart mit Füllmaterial (11) gefüllt ist, dass eine Schwerpunktachse gebildet wird, und wobei die Schwerpunktachse der Greifbacke (10) mit der Greifrichtungsachse zu einer Schwerpunktgreifachse (13) zusammenfällt und wobei die Membran (7) jeweils in der Greifrichtung mindestens einen Oberflächenfrontpunkt (9) aufweist, der weiter von der Grundfläche hervorragt als die übrigen Oberflächenpunkte der Membran (7) und wobei die Schwerpunktgreifachse (13) durch diesen Oberflächenfrontpunkt (9) verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft einen Klemmgreifer, einen Nachrüstbausatz einer Greifbacke für einen Klemmgreifer und einen Roboter. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung dergleichen und ein Verfahren zum Greifen.
Klemmgreifer sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie werden benutzt, um industrielle Greifaufgaben für verschiedene und verschiedenartige Gegenstände durchzuführen. Aus dem Dokument US 10 661 446 B2 ist ein Roboter mit einem Klemmgreifer in Form eines Greiffingers bekannt, der geometrisch verschieden geformte Gegenstände heben kann. Dazu wird mindestens eine, mit einem Granulat gefüllte Membran an ein Objekt herangeführt und die Membranaußenkontur passt sich dem Greifobjekt an, wodurch ein Greifen des Greifobjekts möglich wird. Ähnlich ist dies auch in der US 2010 / 0217436 A1, bei der ein entsprechender Greifer auf einem Fahrzeug montiert vorliegt. Die bereitgestellten Lösungen werden allerdings als nicht befriedigend empfunden, insbesondere für die Handhabung und das Greifen empfindlicher Produkte, wie etwa Obst und Gemüse beim Sortieren, Kommissionieren und / oder bei der Qualitätsprüfung.
Aus der WO 2014 / 066 753 A1 sind ein Klemmgreifer bekannt, bei dem die Greiffinger zueinander asymmetrisch in einem Handmechanismus ausgebildet sind. Auch diese Lösung wird für empfindliche, zu greifende Objekte nicht als befriedigend empfunden.
Aus der DE 11 2011 101 331 T5 ist ein passiver universeller Greifer bekannt, der mit einem granularen Material, das in einer elastischen Membran umschlossen ist, gefüllt ist. Durch Verwendung von positivem und negativem Druck kann der Greifer eine Vielzahl von Objekten schnell greifen und ablegen. Allerdings ist diese Lösung für empfindliche zu greifende Gegenstände ungeeignet, insbesondere für die oben genannten Früchte und / oder das Gemüse, da durch das Aufdrücken der Membran auf das Objekt in Richtung dessen Gewichtskraft Druckstellen entstehen können.
Aus der WO 2019 / 028 242 A1 ist ein Vakuumsauggreifer bekannt mit einer Platte, die einen Unterdruck zur Aufnahme von Objekten, etwa Fleisch, ermöglicht. Diese Lösung wird als ungeeignet empfunden für empfindliche Produkte und ist auch nicht geometrieunabhängig einsetzbar. Derartige Platten können auch mit Greiffingern ergänzt werden, wie in der DE 20 2020 000 692 U1 gezeigt, was die genannten Probleme aber nicht behebt. Ferner bergen Vakuumsauggreifer generell Hygienerisiken im Lebensmittelbereich durch das Einsaugen von Produktresten.
Aus der US 10 195 746 B2 ist ein Greifer mit insbesondere drei Greiffingern bekannt, bei dem jeder Greiffinger an mehreren Stellen bewegbar ist, wie die Finger einer menschlichen Hand. Allerdings wird hier der Schutz der zu greifenden Objekte als unbefriedigend empfunden. Durch den filigranen Aufbau der Finger können außerdem Toträume und/oder Schwachstellen entstehen, die schwer entfernbare Produktreste bergen können.
Aus der US 10 889 004 B2 sind sogenannte Soft-Gripper, auch als Beugefinger-Greifer bezeichnet, bekannt. Diese ändern unter Druck ihre Form und erlauben so das Greifen von Gegenständen. Allerdings wird deren Herstellung, Geometrie und die platzbenötigende Beugebewegung als umständlich und schwer in der Handhabung empfunden. Andere Formen von Soft-Grippern sind aus der US 11 090 818 B2 , der EP 3 479 974 A1 , der CA 2 981 894 A1 und der US 2019 / 0 168 398 A1 bekannt, die allerdings die genannten Schwierigkeiten und Probleme nicht zu beheben vermögen.
Die im Stand der Technik bereitgestellten Klemmgreifer weisen alle Probleme mit dem Greifen von Objekten auf, benötigen drei oder mehr Finger sowie einen hohen Platzbedarf, zum Beispiel in drei Richtungen, sind umständlich und kompliziert herzustellen, zu handhaben und teuer in der Herstellung, sowie unflexibel in Bezug auf den Einsatz.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Klemmgreifer strukturell, sowie funktionell zu verbessern, um insbesondere empfindliche Objekte, wie beispielsweise Obst und Gemüse besser greifen zu können und/oder auch um eine generelle Handhabung zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen ressourcenschonenden Umstieg zu ermöglichen und die Kosten für diesen Umstieg zu reduzieren. Auch liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Verwendung zu verbessern, sowie den Einsatz von Robotern zu flexibilisieren und zu vereinfachen. Auch soll die Reinigung des Klemmgreifers, insbesondere bei der Verwendung für Lebensmittelumlagerung und -kommissionierung, verbessert werden.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Klemmgreifer mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Nachrüstbausatz mit den Merkmalen des Anspruchs 7, sowie mit einem Roboter mit den Merkmalen des Anspruch 10. Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch eine Verwendung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11, sowie ein Verfahren zum Greifen nach Anspruch 12. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung insbesondere ein Klemmgreifer, aufweisend mindestens zwei Grundflächen auf denen mindestens je eine Greifbacke angeordnet ist derart, dass die Greifbacken am Klemmgreifer derart angeordnet sind, dass jede Greifbacke in einer Greifrichtung bewegbar ist, für ein Greifen eines Objektes, wobei die Greifbacken jeweils weiter aufweisen, eine Membran, die ein Innenvolumen der Greifbacke mit der Grundfläche begrenzt und so einen Füllbereich zwischen der Membran und der Grundfläche ausbildet, wobei der Füllbereich teilweise mit einem Füllmaterial gefüllt ist, wobei die Membran jeweils derart eine Form und einen Füllbereich ausbildet und wobei der Füllbereich jeweils derart mit Füllmaterial gefüllt ist, dass eine Schwerpunktachse gebildet wird, und wobei die Schwerpunktachse der Greifbacke mit der Greifrichtungsachse zu einer Schwerpunktgreifachse zusammenfällt und wobei die Membran jeweils in der Greifrichtung mindestens einen Oberflächenpunkt aufweist, der weiter von der Grundfläche hervorragt als die übrigen Oberflächenpunkte der Membran und wobei die Schwerpunktgreifachse durch diesen Punkt verläuft. Dadurch ist es möglich auch empfindliche Gegenstände zu greifen, insbesondere auch ohne Druckstellen zu hinterlassen, etwa auf organischen Materialien, wie Obst und Gemüse. Des Weiteren ist es dadurch möglich, dass ein tieferes Greifen ermöglicht wird und höhere Formschlüsse erzielt werden können.
Im Sinne der Ansprüche ist ein Klemmgreifer, insbesondere auch als eine Greifeinheit mit mindestens oder mit maximal bzw. genau zwei Roboter-Greiffingern ausgebildet. Die Ausbildung mit nur bzw. genau zwei Greiffingern bzw. Roboter-Greiffingern hat den Vorteil, dass die zu greifenden Objekte, beispielsweise auf einem Fließband, nur in eine eindimensional ungeordnete Spur gebracht werden müssen. Die zu greifenden Objekte laufen beispielsweise auf dem Fließband zwischen den beiden Greiffingern bzw. Roboter-Greiffingern und/oder Greifbacken durch. Dabei spielt der Abstand der zu greifenden Objekte in Flussrichtung keine wesentliche Rolle. Der Roboter-Klemmgreifer kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass sich mindestens oder maximal bzw. genau zwei, insbesondere parallel stehende Greiffinger aufeinander zubewegen können, beispielsweise durch Aktivierung einer Greifkinematik. Dabei bildet die Bewegungsrichtung für das Greifen insbesondere eine Greifrichtungsachse aus. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Greifrichtungsachse der mindestens oder maximal bzw. genau zwei Greifbacken, bzw. Roboter-Greiffinger eine Ebene aufspannen, die insbesondere parallel zu einer Horizontalebene ist, mindestens in einem greifenden Zustand und/oder mindestens in einem Zustand in dem der Klemmgreifer (maximal) geöffnet ist. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn die beiden Greifachsen der beiden Greiffinger auf einer gemeinsamen Achse zusammenfallen. Insbesondere kann die Anordnung und Ausbildung des Klemmgreifers derart ausgebildet sein, dass die Greifrichtungsachse, aber auch die Schwerpunktachse, in einer Flächennormalen zur Grundfläche des Greiffingers des Klemmgreifers verlaufen. Dies hat insbesondere zur Folge, dass die Greifbacken in einer Horizontalebene bewegbar sind.
Das Füllmaterial kann insbesondere aus einem Granulat, einem Sandmaterial und/oder einem Fluid gebildet sein. Dieses Füllmaterial hat dabei insbesondere die Eigenschaft, dass es durch eine Druckfluidbeaufschlagung zu einer Art Phasenwechsel kommt, bzw. dass das Füllmaterial sich bei Druckbeaufschlagung lockert, während es bei einem Unterdruck verhärtet wird.
Eine Greifbacke kann dabei insbesondere eine größtenteils, bis auf die Grundfläche, durch eine Membran nach außen abgegrenzter Füllbereich (auch als Füllraum, Füllvolumen oder ähnlich zu bezeichnen) zum Aufnehmen des Füllmaterials sein. Dabei kann die Greifbacke insbesondere mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt werden, etwa Druckluft, wodurch das Granulat gelöst werden kann. Durch das Schließen der Greifkinematik, insbesondere durch das Zusammenführen von einander gegenüberliegenden Greiffingern, kommt es zum (teilweisen) Umgreifen der Membran um den zu greifenden Gegenstand, wobei sich die Membran insbesondere den Konturen des Gegenstands anpasst und das Granulat insbesondere in dem Füllvolumen zurückweicht, um den Gegenstand greifen zu können. Damit ist auch insbesondere der Füllbereich nicht vollständig mit dem Granulat gefüllt, weshalb es in einem freien, nicht greifenden Zustand insbesondere einen Hohlraum gibt, der nicht mit Füllmaterial gefüllt ist. Dadurch wird insbesondere ein Zurückweichen und ein Anpassen der Membran an den Gegenstand ermöglicht. Durch Absaugen des Fluids kann das Füllmaterial wieder verhärtet werden, wodurch es zu einem formschlüssigen Greifen kommt.
Weiter insbesondere kann das Füllmaterial derart in dem Füllbereich angefüllt sein und der Füllbereich durch die Membran so geformt sein, dass sich eine Schwerpunktachse, die insbesondere durch den Roboterarm, insbesondere zu jeder Zeit so im Raum positioniert wird, insbesondere auch bei Verlagerung des Klemmgreifers, dass die Schwerpunktachse immer in einer Horizontalebene verläuft. Dabei kann hier insbesondere „zu jeder Zeit“ so zu verstehen sein, dass nur bei kurzfristigen hohen Beschleunigungen von einer solchen Orientierung abgewichen werden kann, wobei es aber insbesondere nicht zu einer Umlagerung des Füllmaterials kommt, wenn kein Gegenstand gegriffen ist. Insbesondere findet mehr als 90 % des Bewegungsvorgangs (Zeitdomäne), weiter insbesondere mehr als 95 %, noch weiter insbesondere mehr als 99 % des Bewegungsvorgangs in einer entsprechend beschriebenen Horizontalebene statt. Dies ermöglicht einen flüssigen Verlauf der Roboterarmbewegung und verbessert somit das Handling und auch die Sicherheit der Handhabung. Die Schwerpunktachse ist dabei insbesondere die Achse, die die Schwerpunkte des Füllmaterials in den auf diese Schwerpunktgreifachse senkrecht stehenden Ebenen und dem darin angeordneten Füllmaterial trägt. Dabei ist erfindungsgemäß also der Füllbereich insbesondere derart mit Füllmaterial gefüllt, dass es zu einem Zusammenfallen der Greifrichtungsachse, der Flächennormalen auf der Grundfläche der Greiffinger des Klemmgreifers durch einen am weitesten von dieser beabstandeten Punkt der Membran und die beschriebene Schwerpunktachse kommt. Durch die nur teilweise Füllung des Innenvolumens der Greifbacke, trägt also nicht das gesamte Innenvolumen zur Schwerpunktbildung bei. Auch kann die Außenform der Greifbacke entsprechend abgeändert sein, dass die Schwerpunktachse verlagert ist, etwa im Vergleich zu Greifbacken aus dem Stand der Technik. Die Ausbildung der Schwerpunktachse erlaubt das Greifen der Greifobjekte im Schwerpunkt, beispielsweise auch, wenn der Durchmesser der zu greifenden Objekte kleiner ist, als der Durchmesser der Membrane, und/oder verbessert und/oder ermöglicht somit die Handhabung der Robotersteuerung, auch bei kleineren / flacher liegenden zu greifenden Objekten und/oder höheren Beschleunigungen.
Zusätzlich kann insbesondere eine Greifrichtungsachse gebildet sein, durch die Bewegungsfreiheitsgrade der Klemmvorrichtung, bzw. des Klemmgreifers, weiter insbesondere durch die Bewegungsgrade der Greifbacken an den Greiffingern. Insbesondere ergibt sich diese Greifrichtung durch die kinematische Bewegung des Greifvorgangs, wobei insbesondere die mindestens oder maximal bzw. genau zwei Greiffinger und damit die mindestens oder maximal bzw. genau zwei Greifbacken aufeinander zubewegt werden, insbesondere derart, dass sich die Neigung der Greifrichtungsachse nicht verändert. Weiter insbesondere fallen die Greifrichtungsachse und die Schwerpunktachse zu einer hier sogenannten Schwerpunktgreifachse zusammen. Damit ändern sich insbesondere die Schwerpunktachse und die Greifachse auch nicht von einem Start des Greifvorgangs, insbesondere von einem ersten Bewegen der mindestens zwei Greifbacken aufeinander zu, bis insbesondere zum Abschluss des Greifvorgangs, also insbesondere bis zum festen Umgreifen und Anheben des Greifobjektes. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die Greifrichtungsachse, die Schwerpunktachse, bzw. die Schwerpunktgreifachse als eine Flächennormale zur Grundfläche ausgebildet sind. Dies ermöglicht ebenfalls ein tieferes Greifen des Greifobjektes und höhere Formschlüsse.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn die Schwerpunktgreifachse, durch entsprechende Form der Greifbacken und eine entsprechende Fülllung des Füllbereichs, derart ausgebildet ist, dass der Klemmgreifer, insbesondere in Form eines Parallelklemmgreifers, die Aufnahme und das Greifen eines Greifobjektes auf Höhe von dessen Schwerpunkt ermöglicht. Dabei können dann die Schwerpunktachse der Greifbacken, die Greifachse und der Schwerpunkt des Greifobjektes zusammenfallen.
Die Membran ist dabei aus einem insbesondere weichen und/oder elastischen Material ausgebildet, etwa Gummi, Silikon, Latex oder andere Elastomere. Die Membran ist derart gestaltet, dass sich ihre Form und Kontur dem zu greifenden Objekt anpasst, wenn es beim Greifvorgang in einen Kontakt mit diesem kommt. Dabei ist das verwendete Material auch vom jeweiligen Einsatzgebiet abhängig, so können etwa in der Lebensmittelbranche besondere Anforderungen gelten, etwa an Sterilisierbarkeit oder Abwaschbarkeit, aber auch an Materialstabilität und Stressresistenz, im Vergleich zu anderen Einsatzbereichen, in denen etwa keine so hohen Anforderungen an die Verträglichkeit und Gesundheit gestellt werden. Gleiche Anforderungen können an das Füllmaterial gestellt werden, um bei einer etwaigen Beschädigung einer Greifbacke nicht die Lebensmittelware für den Verkauf unbrauchbar zu machen.
insbesondere verlaufen die Greifachse, die Schwerpunktachse, sowie die Schwerpunktgreifachse durch einen von der Grundfläche am weitesten nach vorne kragenden Punkt (Oberflächenfrontpunkt). Dabei kann dieser Punkt auch als ein Erstkontaktpunkt mit dem Greifobjekt fungieren, so dass dieses immer im Schwerpunkt (der Greifbacken) gegriffen werden kann.
Weiter insbesondere ist dabei der mindestens eine Oberflächenfrontpunkt also insbesondere auch der Schwerpunkt, insbesondere der ganzen Greifbacke oder eines gesamten Grundkörpers mit daran angeordneter Greifbacke. Durch diesen Schwerpunkt verläuft auch insbesondere die oben beschriebene Schwerpunktgreifachse. Weiter insbesondere findet der Erstkontakt mit einem Greifobjekt beim Greifen insbesondere mit diesem Oberflächenfrontpunkt statt. Damit werden die Greifobjekte am Schwerpunkt der Greifbacken aufgegriffen, was das Greifen und auch die Bewegungsdynamik des Roboter-Greiffingers und/oder des Roboter-Greifarms verbessert.
Insbesondere fallen auf die Schwerpunktgreifachse die Schwerpunkte mindestens einer der Greifbacken und/oder des Greifobjektes. Weiter insbesondere liegen sich die beiden Greifbacken und/oder die Roboter-Greiffinger einander gegenüber derart, dass die beiden Schwerpunktgreifachsen der beiden Greifbacken zusammenfallen. Dadurch kann ein Parallelgreifer gebildet werden, bei dem sich die beiden Greiffinger parallel gegenüberstehen. Dadurch kann ein ausgeglichenes Greifen erfolgen, wodurch die Handhabung weiter verbessert wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung insbesondere durch einen Klemmgreifer gelöst, wobei mindestens oder maximal bzw. genau zwei Greiffinger ausgebildet sind, die jeweils die mindestens eine Grundfläche aufweisen auf denen die jeweilige mindestens eine Greifbacke angeordnet ist oder wobei genau zwei Greiffinger mit jeweils einer Greifbacke als Parallelgreiffinger ausgebildet sind und/oder wobei die Schwerpunktgreifachse der ersten Greifbacke mit der Schwerpunktgreifachse der zweiten Greifbacke zusammenfällt. Dadurch kann ein ausgeglichenes Greifen erfolgen, wodurch die Handhabung weiter verbessert ist.
insbesondere können in einer Ausführungsform auch erfindungsgemäße Greiffinger mit Greiffingern aus dem Stand der Technik kombiniert vorliegen, wenn dies für den Einsatz sinnvoll ist, oder wenn schnell zwischen verschiedenen Greiffingerarten gewechselt werden soll.
Alternativ wird insbesondere ein Parallelgreifer ausgebildet, bei dem sich die beiden Greifbacken und/oder Roboter-Greiffinger parallel gegenüberstehen. Dabei wird insbesondere die Greifrichtung durch die direkte und kürzeste Verbindung zwischen den beiden Greifbacken definiert. Die Greiffinger können sich dabei symmetrisch zu deren Mittelachse/-ebene koordiniert aufeinander zubewegen. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass sich die Greiffinger unabhängig voneinander bewegen können. Weiter insbesondere sind die Roboter-Greiffinger und dadurch der Klemmgreifer derart ausgebildet, dass es nicht zu einem Abknicken der Greiffinger für ein Greifen kommt. Dadurch ist auch insbesondere nicht vorgesehen, dass die Greifbacken eine Knickbewegung oder eine Rotationsbewegung vollziehen, um eine Greifbewegung auszuführen. Insbesondere ist dabei „parallel“ derart zu verstehen, dass die Ebenen, die die jeweiligen Grundflächen aufspannen einander parallel gegenüberstehen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung insbesondere durch einen Klemmgreifer gelöst, wobei die Grundfläche mindestens teilweise durchbrochen ist, für eine Druckfluidbeaufschlagung des teilweise mit Füllstoff gefüllten Füllbereichs und/oder für ein Zurückhalten des Füllstoffs im Füllbereich und/oder wobei der Durchbrechung der Grundfläche ein separat davon ausgebildetes Filterelement zugeordnet ist, für eine Druckfluidbeaufschlagung des teilweise mit Füllstoff gefüllten Füllbereichs und/oder für ein Zurückhalten des Füllstoffs im Füllbereich. Dadurch wird ein Greifen verbessert und es werden Verunreinigungen in der Druckfluidführung reduziert oder ganz verhindert und damit auch nicht erneut in die Greifbacke eingetragen, etwa bei wiederholter Druckbeaufschlagung für weitere Greifvorgänge. Auch wird die Lebensdauer des Klemmgreifers erhöht, da keine eingetragenen Füllstoffmaterialteile die Druckfluidführung und etwaige Pumpen verstopfen oder anderweitig beschädigen.
Die Greifbacke kann insbesondere mit einem Druckfluid beaufschlagt werden, insbesondere mit einem Druckfluidstoß, um den Füllstoff, das Granulat oder das Sandmaterial zu lockern, um so ein Greifen zu ermöglichen und zu verbessern. Nach dem Umschließen des Greifobjekts durch die Membran, wie an anderer Stelle beschrieben, wird das Druckfluid wieder abgesaugt und ein Unterdruck erzeugt, um das Füllmaterial, das Granulat oder das Sandmaterial zu verhärten. Dadurch wird eine gute Formschlüssigkeit erreicht und der Gegenstand (das Greifobjekt) wird festgehalten. Für das Lockern des Greifens kann wieder ein Druckfluidstoß zum Einsatz kommen, um das Füllmaterial wieder aufzulockern.
Als Druckfluid kommen insbesondere Druckluft zum Einsatz, aber auch andere Gase oder Gasgemische. Alternativ kann auch eine Druckbeaufschlagung mit einer Flüssigkeit oder einem Flüssigkeitsgemisch vorgesehen sein. Die Wahl des Fluids ist dabei insbesondere anwendungsabhängig und/oder -spezifisch.
Die Durchbrechung kann durch ein Aussparen bei einem 3D-Druckverfahren oder durch ein CNC-Fräsverfahren oder durch ein Spritzgussverfahren erreicht werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung insbesondere durch einen Klemmgreifer gelöst, wobei die Greifbacke derart ausgebildet ist, dass eine Oberseitenform der Greifbacke in einer Greifposition und/oder in einer Ruheposition relativ zur Schwerpunktgreifachse oberhalb der Schwerpunktgreifachse ausgebildet ist und dass eine Unterseitenform der Greifbacke in einer Greifposition und/oder in einer Ruheposition relativ zur Schwerpunktgreifachse unterhalb der Schwerpunktgreifachse ausgebildet ist, wobei sich Oberseitenform und Unterseitenform unterscheiden und/oder wobei Oberseitenform und Unterseitenform nicht symmetrisch zueinander sind, und/oder wobei Oberseitenform und Unterseitenform nicht symmetrisch zu einer Ebene durch die Schwerpunktgreifachse sind und/oder wobei Oberseitenform und Unterseitenform nicht punktsymmetrisch zu den Punkten der Schwerpunktachse oder einer Mittelachse sind. Damit kann die Greifbacke tiefer in Höhenrichtung des Greifobjektes an das Greifobjekt gesetzt werden und/oder es findet ein Greifen im Schwerpunkt statt, wodurch auch das formschlüssige Greifen, beispielsweise durch eine tiefere und/oder längere Umformung, verbessert werden kann.
Als Mittelachsen sind hier etwaige mögliche Symmetrieachsen zu verstehen, die sich etwa durch die Mitte der Greifbacke ziehen. Gleiches gilt aber insbesondere auch für eine entsprechende Ebene. Auch eine Symmetrie zu einer Mittelebene, die die Greifbacke (gedanklich) in zwei Teile teilt, liegt nicht (zwingend) vor. Allerdings kann eine Bilateralsymmetrie vorliegen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung insbesondere durch einen Klemmgreifer gelöst, wobei die Oberseitenform gebogen und/oder halbkugelförmig ausgebildet ist und die Unterseitenform abgeflacht ausgebildet ist. Damit kann die Greifbacke tiefer in Höhenrichtung des Greifobjektes an das Greifobjekt gesetzt werden und/oder es findet ein Greifen im Schwerpunkt statt, wodurch auch das formschlüssige Greifen verbessert werden kann.
Dabei kann insbesondere keine Halbkugel durch die Membran ausgebildet sein, sondern diese ist in ihrer Oberseitenform insbesondere einer Halbkugel angenähert und die Unterseitenform ist derart abgeflacht, dass im Vergleich zu einer Halbkugel die Form abgeflacht und verkürzt ist. Dabei führt insbesondere die Abflachung der Greifbacke in der Unterseitenform zu einer Anhebung der Schwerpunktachse, bei einer teilweisen Füllung des Füllbereichs im Vergleich zu einer halbkugelförmigen Greifbacke mit identischer Füllung und bei identischer Oberseitenform, die zu einer Mittelebene gespiegelt ausgebildet ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung insbesondere durch einen Klemmgreifer gelöst, wobei die Grundfläche teil eines Grundkörpers ist, der separat zum restlichen Klemmgreifer und/oder zum Greiffinger ausgebildet ist und/oder wobei in dem Grundkörper eine Druckfluidführung ausgebildet ist. Dadurch kann der Grundkörper getrennt hergestellt werden, für eine einfache und ressourcensparende Nachrüstung, sowie eine entsprechende Formoptimierung, angepasst auf den jeweiligen Bedarf.
Der Grundkörper kann durch CNC-Frästechnik, durch ein Spritzgussverfahren oder durch einen 3D-Druckprozess, also ein additives Verfahren, hergestellt sein. Dabei wird insbesondere der Grundkörper derart ausgebildet, dass er mit einem handelsüblichen, aus dem Stand der Technik bekannten Roboterarm oder Roboter-Greiffinger verbunden werden kann, um die Nachrüstung zu vereinfachen und dabei auch Ressourcen zu sparen. Eine Verbindung kann dabei über normale Verschraubung möglich sein.
Nach einem unabhängigen Aspekt wird die Aufgabe der Erfindung insbesondere gelöst durch einen Nachrüstbausatz einer Greifbacke für einen Klemmgreifer oder für einen erfindungsgemäßen Klemmgreifer, wie an anderer Stelle beschrieben, wobei der Bausatz umfasst, ein Befestigungselement, eine Membran, die ausgebildet ist, um auf einer Grundfläche des Klemmgreifers und/oder eines Greiffingers und/oder eines Grundkörpers derart angeordnet zu werden, um ein Innenvolumen mit der Grundfläche auszubilden und zu begrenzen und so einen Füllbereich zwischen der Membran und der Grundfläche als Füllbereich auszubilden, und ein Füllmaterial, um den Füllbereich teilweise zu füllen, wobei das Befestigungselement derart ausgebildet ist, um über die Membran in einem Abschnittbereich angeordnet zu werden, um die Membran zwischen dem Befestigungselement und der Grundfläche anzuordnen. Dadurch kann eine Nachrüstung vereinfacht werden, die Ressourcenanforderungen werden reduziert und die Reinigung der Greifbacken wird verbessert. Der Nachrüstbausatz kann den Grundkörper und/oder das Filterelement umfassen. Der Grundkörper und/oder Filterelement kann wie vorstehend und/oder nachfolgend beschrieben ausgebildet sein.
Das Befestigungselement und/oder der Grundkörper und/oder ein Filterelement, das auf dem Grundkörper angeordnet werden kann, können durch eine CNC-Frästechnik, durch ein Spritzgussverfahren oder ein additives 3D-Druckverfahren hergestellt sein. Dazu kann die Form an den Bedarf angepasst werden. Das Befestigungselement kann insbesondere durch Verschraubung und/oder durch Stiftelemente mit der Membran und/oder auch mit dem Filterelement und/oder der Grundfläche, insbesondere als Bestandteil eines eigenen Grundkörpers, befestigt sein. Dazu weisen die entsprechenden Elemente Stifte, Schrauben, Steckverbindungen, Ösen, Durchführungen und Durchbrechungen auf, um die Elemente miteinander zu verbinden, insbesondere um sie zusammenzustecken und/oder zusammenzuschrauben.
Als Innenvolumen ist hier und an anderer Stelle insbesondere zu verstehen, dass das Volumen von der Membran und der Grundfläche begrenzt wird und fluiddicht dieser Innenraum abgegrenzt wird, wodurch eine Druckbeaufschlagung möglich wird, ebenfalls wie an anderer Stelle beschrieben. Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass sich in einem Randbereich eines Nachrüstbausatzes (auch als Nachrüstbaukasten bezeichenbar) eine Sandwichbauweise ergibt, bei der die Membran von einem Befestigungselement und einem Grundkörper und/oder einem Filterelement umfasst wird, um es in Position zu halten. Darüber hinaus kann auch noch ein Dichtelement zwischen dem Filterelement und dem Grundkörper und/oder zwischen der Membran und dem Grundkörper vorgesehen sein. Dadurch wird die Dichtheit des Nachrüstbausatzes erhöht, austretendes Fluid in den Lebensmittelbereich verhindert und/oder eine Beschädigungsgefahr reduziert.
Weiter kann zur Spezifizierung und Beschreibung des Nachrüstbaukastens auf die Definitionen in Bezug auf den Klemmgreifer und/oder den Roboter zurückgegriffen werden. Für eine kompakte Beschreibung wird hier auf unnötige Wiederholungen verzichtet.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung insbesondere durch einen Nachrüstbausatz gelöst, wobei die Membran im endmontierten Zustand jeweils derart eine Form und einen Füllbereich ausbildet und wobei der Füllbereich jeweils derart mit Füllmaterial gefüllt ist, dass eine Schwerpunktachse gebildet wird, und wobei die Schwerpunktachse der Greifbacke mit der Greifrichtungsachse zu einer Schwerpunktgreifachse zusammenfällt. Weiter insbesondere kann die Membran jeweils in der Greifrichtung mindestens einen Oberflächenpunkt aufweisen, der weiter von der Grundfläche hervorragt als die übrigen Oberflächenpunkte der Membran und wobei die Schwerpunktgreifachse durch diesen Punkt verläuft. Dadurch ist es möglich auch empfindliche Gegenstände zu greifen, insbesondere auch ohne Druckstellen zu hinterlassen, etwa auf organischen Materialien, wie Obst und Gemüse. Des Weiteren ist es dadurch möglich, dass ein tieferes Greifen ermöglicht wird und höhere Formschlüsse erzielt werden können. Darüber hinaus erleichtert es die Reinigung.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung insbesondere durch einen Nachrüstbausatz gelöst, wobei ein Filterelement zwischen der Grundfläche und der Membran in einem endmontierten Zustand angeordnet ist, für ein Zurückhalten des Füllmaterials von einer Druckfluidführungsdurchbrechung in der Grundfläche. Dies verbessert die Reinheit und Sauberkeit. Darüber hinaus erleichtert es die Reinigung.
Weiter insbesondere kann zwischen der Grundfläche und der Filtereinheit ein Dichtungselement angeordnet sein. Dadurch kann eine Dichtheit erhöht werden, auch bei Beaufschlagung mit einem Druck, insbesondere im Rahmen von größer als 1 bar, weiter insbesondere größer als 2 bar, noch weiter insbesondere größer als 3 bar. Die Beaufschlagung mit Druck kann auch mit niedrigeren Drücken, beispielsweise unter 1 bar, insbesondere unter 0,5 bar, zum Beispiel unter 0,1 bar erfolgen. Der Druck kann auch zwischen 0,01 und 0,1 bar liegen. Der Druck kann in Abhängigkeit der Membran, beispielsweise in Abhängigkeit der Dicke und/oder des Festigkeitsgrades und/oder der Materialeigenschaften der Membran, festgelegt sein und/oder werden, Beispielsweise kann bei dickeren und/oder festeren Membranen der Druck erhöht sein und/oder werden. Diese Druckdefinitionen gelten auch an anderen Stellen für die Erfindung als solches und sind nicht auf die hiesige Ausführungsform beschränkt.
Nach einem unabhängigen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe insbesondere gelöst durch einen Roboter umfassend einen erfindungsgemäßen Klemmgreifer.
Dabei kann der Roboter beweglich ausgebildet sein oder feststehend. Insbesondere weist der Roboter mindestens einen Greifarm mit einem erfindungsgemäßen Klemmgreifer auf. Dabei kann der Roboter insbesondere derart gesteuert und ausgebildet sein, dass die Schwerpunktgreifachse überwiegend oder immer in einer Horizontalebene verläuft. Dabei kann der Klemmgreifer zwar rotiert werden, aber diese Rotation findet vorzugsweise ebenfalls in einer Horizontalebene statt, weshalb die Rotationsachse senkrecht zu einer solchen Horizontalebene verläuft, insbesondere aber nicht parallel dazu. Dadurch wird ein Umlagern des Füllstoffs im teilweise gefüllten Füllbereich verhindert, bzw. minimiert. Durch einen erfindungsgemäßen Roboter ist es möglich, insbesondere bei Verwendung eines Parallelgreifers, dass die Schwerpunktgreifachse mit dem Schwerpunkt des Greifobjektes überlappt und damit die Greifobjekte auf der Höhe ihres Schwerpunktes gegriffen werden können. Damit ist es insbesondere nicht mehr notwendig angelieferte Greifobjekte mühsam zu vereinzeln, sondern sie können direkt auf einem Anlieferungsband gegriffen werden. Dadurch wird auch eine Verwendung und ein Verfahren zum Greifen vereinfacht und neue Anwendungsfelder eröffnet.
Hier können ebenfalls die zuvor gegebenen Definitionen zu einer Spezifizierung herangezogen werden und es wird aus Gründen guter Lesbarkeit und Kompaktheit der Erfindungsdarstellung auf reine Wiederholungen verzichtet.
Nach einem weiteren Aspekt kann der erfindungsgemäße Klemmgreifer stationär angebracht und/oder fixiert sein oder werden, beispielsweise an einer stationären Vorrichtung. Im Gegensatz zur Anbringung des Klemmgreifers an einem Roboter bzw. Roboterarm, wird hier der Klemmgreifer, bis auf seine eigentliche Greifbewegung, nicht selbst bewegt. Der Klemmgreifer kann als, stationäre Festspannung ausgebildet sein. Dadurch kann das Greifobjekt stationär mittels des Klemmgreifers festgehalten und/oder in Position gehalten werden. Beispielsweise kann dadurch ein Mensch oder ein Roboter z.B. einen Apfel festspannen und braune Stellen herausschneiden oder z.B. eine Avocado festspannen, um die Schale zu entfernen. Die Führung muss nicht zwangsweise durch einen Roboter erfolgen.
Nach einem unabhängigen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe insbesondere gelöst durch eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Klemmgreifers, eines erfindungsgemäßen Nachrüstbaukastens oder eines erfindungsgemäßen Roboters.
Hier kann die Verwendung durch die Merkmale des Klemmgreifers, des Nachrüstbausatzes und/oder des Roboters weiter spezifiziert werden. Auf Wiederholungen wird hier aus Gründen der Kompaktheit verzichtet.
Nach einem unabhängigen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe insbesondere durch ein Verfahren zum Greifen eines Greifobjektes gelöst, wobei ein Klemmgreifer derart relativ zu einem Greifobjekt bewegt wird, dass das Greifobjekt so relativ zu den Greiffingern des Klemmgreifers zum Liegen kommt, dass ein Greifen möglich ist, wobei der erfindungsgemäße Klemmgreifer insbesondere aufweist mindestens zwei Grundflächen auf denen mindestens je eine Greifbacke angeordnet ist derart, dass die Greifbacken am Klemmgreifer derart angeordnet sind, dass jede Greifbacke in einer Greifrichtung bewegbar ist, für ein Greifen eines Objektes, wobei die Greifbacken jeweils weiter aufweisen, eine Membran, die ein Innenvolumen der Greifbacke mit der Grundfläche begrenzt und so einen Füllbereich zwischen der Membran und der Grundfläche ausbildet, wobei der Füllbereich teilweise mit einem Füllmaterial gefüllt ist, wobei die Membran jeweils derart eine Form und einen Füllbereich ausbildet und wobei der Füllbereich jeweils derart mit Füllmaterial gefüllt ist, dass eine Schwerpunktachse gebildet wird, und wobei die Schwerpunktachse der Greifbacke mit der Greifrichtungsachse zu einer Schwerpunktgreifachse zusammenfällt und wobei die Membran jeweils in der Greifrichtung mindestens einen Oberflächenpunkt aufweist, der weiter von der Grundfläche hervorragt als die übrigen Oberflächenpunkte der Membran und wobei die Schwerpunktgreifachse durch diesen Punkt verläuft, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bewegen des Klemmgreifers zum Greifobjekt derart, dass das Greifobjekt in Höhe der Schwerpunktgreifachse zum Liegen kommt, zumindest temporäre Druckbeaufschlagung des Füllbereichs, insbesondere zur Auflockerung des Füllmaterials, greifkinematisches Schließen der Greiffinger mit Greifbacken um das Greifobjekt; Druckreduzierung zur Aushärtung des Füllmaterials bei formschlüssigem Greifen des Greifobjekts durch die Greifbacken; und Bewegen des Klemmgreifers. Dadurch wird die Handhabung erleichtert und verbessert. Die temporäre Druckbeaufschlagung des Füllbereichs kann zumindest ein Druckimpuls, beispielsweise mittels Druckluft sein. Die temporäre Druckbeaufschlagung kann das Halten eines definierten Drucks umfassen. Die temporäre Druckbeaufschlagung kann auch ein Entlüften auf den Atmosphärendruck umfassen. Hier können ebenfalls die zuvor gegebenen Definitionen zu einer Spezifizierung herangezogen werden und es wird aus Gründen guter Lesbarkeit und Kompaktheit der Erfindungsdarstellung auf reine Wiederholungen verzichtet. Ein Loslassen des Greifobjektes findet dabei im Wesentlichen in der umgekehrten Reihenfolge statt, wobei etwa ein Auflockerungsschritt nicht als abschließender Schritt notwendig sein muss.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben, dabei zeigen schematisch und beispielhaft:

1A einen Vergleich zwischen einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel einer Greifbacke und einer halbkugelförmigen Greifbacke, dargestellt durch Überlapp;
1B ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Greifbacke;
1C einen Parallelgreifer mit erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen der Greifbacken;
2 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Greifbacke;
3 eine Explosionszeichnung eines Baukastensystems (Nachrüstbausatz) eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Greifbacke.

Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es auch Weiterbildungen und/oder Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zusätzlich oder alternativ das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweisen.
Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmale herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden. Die Reihenfolge und/oder Anzahl der Schritte des Verfahrens kann variiert werden.
1A zeigt einen erfindungsgemäßen Greiffinger 30, mit einer erfindungsgemäßen Greifbacke 10, die einer halbkugelförmigen, schematisch dargestellten Greifbacke 4 durch Überlapp (in 1A durch gestrichelte Kontur angedeutet) gegenübergestellt ist. Dabei wird deutlich, dass die erfindungsgemäße Greifbacke 10 und damit auch der ganze Greiffinger 30 kürzer ausgebildet ist, als der Greiffinger mit Greifbacke 4. Dabei unterscheiden sich die Membranen 7 dahingehend, dass die Oberseitenform noch identisch verläuft bis zum weitesten nach vorne kragenden Punkt, dem Frontpunkt 9, wobei aber die Unterseitenform eine Abflachung, auch als Auflagebereich 6 (Auflagebereich für das Füllmaterial) bezeichnet, aufweist. Dieser Auflagebereich führt zu der schon erwähnten Verkürzung des Greiffingers 30, aber auch zu einer Verlagerung der Schwerpunktachse 13 nach oben, im Vergleich mit der Schwerpunktachse 14 beim Stand der Technik, wenn beide mit der gleichen Menge an Füllmaterial gefüllt sind (nicht gezeigt). Eine vollständige Füllung des Füllbereichs 3 ist dabei allerdings nicht vorgesehen, da sonst keine Verdrängung des Füllmaterials erfolgen kann, wenn ein Objekt gegriffen wird. Damit bildet sich ein Hohlraum 12 (siehe 2), bei Füllung des Füllbereichs 3 mit Füllmaterial. Der Füllbereich ist dabei über eine Druckfluidführung, hier eine Druckluftführung 32 mit einem Druckluftanschluss 31 verbunden, wie der Teilausschnitt des Grundkörpers 34 zeigt. Der Füllbereich 3 ist dabei fluidtechnisch mit dem Druckluftanschluss 31 verbunden, allerdings wird das Granulat 11 (nicht gezeigt) im Füllbereich 3 durch ein Filterelement 35 aus der Druckluftführung 32 ferngehalten, um eine Verunreinigung der Druckluftführung 32 zu verhindern. Dieses Filterelement 35 ist dabei über Schrauben 5' mit dem Greiffinger 30 verbunden. Dieser ist in der hier gezeigten Ausführungsform durch ein 3D-Druckverfahren hergestellt worden und über Schrauben 5'' zu einem Klemmgreifer 20, beispielsweise für einen Robotergreifarm, verbunden (hier nicht gezeigt). Die Membran wird durch ein Befestigungselement 15 auf den Greiffinger 30 aufgeschraubt mittels Schrauben 5. Die 1 B ist zu der 1A identisch, allerdings ist zur besseren Übersicht die Kontur des Greiffingers und der Greifbacke 4 nicht mehr dargestellt. Dennoch ist die Beschreibung identisch und wird daher hier nicht wiederholt.
1C zeigt einen Klemmgreifer 20, der als Parallelgreifer 23 ausgebildet ist. Der Klemmgreifer 20 weist zwei erfindungsgemäße Greiffinger 30 mit Greifbacken 10 auf. Beispielsweise können die Greiffinger 30 und/oder Greifbacken 10 durch einen erfindungsgemäßen Nachrüstbausatz 100, wie er in 3 in Explosionszeichnung dargestellt ist, angebracht werden, beispielsweise an eine Parallel-Greiferkinematikeinrichtung. Wie in 1C dargestellt, stehen sich zwei erfindungsgemäße Greifbacken 10 gegenüber derart, dass sich ihre Frontpunkte 9 gegenüberstehen und die Grundflächen der Greiffinger 30 bzw. der Grundkörper 34 der Greiffinger 30 parallel zueinander angeordnet sind. Das Greifobjekt ist hier in Form einer Birne 40 veranschaulicht. Die beiden Greiffinger 30 werden mit den Greifbacken 10 aufeinander zubewegt, wobei diese parallel angeordnet bleiben, auch bei der Bewegung und wobei sie sich somit entlang der Schwerpunktgreifachse 13 bewegen, um am Frontpunkt 9 mit der Birne 40 in Kontakt zu kommen. Dabei ist der Klemmgreifer 20 der 1C und insbesondere dessen Greifbacken 10 so ausgebildet und entsprechend so mit Granulat 11 gefüllt, dass bei einem Greifen der Birne 40 deren Schwerpunkt auf der Schwerpunktgreifachse 13 zum Liegen kommt. Dabei ist die Relativbewegung der Greifbacken 10 zur Birne 40 hier ausschlaggebend, nicht die Absolutposition im Raum. Damit sind alle Schwerpunkte, sowohl die der Greifbacken 10, als auch der Birne 40 (auch eines jeden anderen Greifobjekts) auf einer Schwerpunktgreifachse angeordnet, wodurch sich die Bewegungsdynamik des Roboters, etc. verbessern kann. Ferner wird das Greifobjekt, wie hier beispielhaft die Birne 40, keinen hohen Drücken durch das Greifen ausgesetzt, um einer Umlagerung zu wiederstehen. Dadurch wird die Gefahr von Beschädigungen am Greifobjekt minimiert. Auch erlaubt der Auflagebereich 6 ein tieferes Greifen, verglichen mit dem Stand der Technik, da die Bilateralform der Greifbacke zu einer Asymmetrie in deren Höhenrichtung führt, weshalb erst auf der Höhe des Schwerpunktes gegriffen werden kann. Damit muss eine vorhergehende Vereinzelung der Greifobjekte, wie hier der Birnen 40 nicht mehr vorgenommen werden. Dies reduziert die Kosten der Verwendung und der Greifverfahren.
Über den Druckluftanschluss 31 kann vor dem Greifen mit einem kurzen Druckluftstoff das Füllmaterial (nicht sichtbar) gelockert werden, wodurch es zu einem einfacheren und formschlüssigen Greifen kommt. Durch ein Absaugen der Druckluft durch die Druckluftführung und den Druckluftanschluss 31 wird das Granulat dann beim Greifen verhärtet, um den Formschluss zu fixieren und die Birne anzuheben. Hier wird auch der Auflagebereich 6 deutlich, der die Schwerpunktachse nach oben schiebt (verglichen mit dem Stand der Technik), so dass sie mit der Greifachse, die als Flächennormale auf der Grundfläche des Greiffingers 30 bzw. Grundkörpers 34 oder alternativ auf der Grundfläche des Filterelements 8 ausgebildet ist, die durch den Frontpunkt 9 läuft, zur Schwerpunktgreifachse 13 zusammenfällt. Die Sandwichbauweise im Randbereich 52 der Membran 7, wobei letztere zwischen dem Befestigungselement 15 und dem Filterelement 8 angeordnet wird und das Filterelement mit einer Dichtung 51 auf dem Grundkörper 34 angeordnet wird, wird nachfolgend noch deutlicher dargestellt.
2 zeigt dabei einen Querschnitt durch einen Grundkörper 34 mit einer erfindungsgemäßen Greifbacke 10, die durch die Membran 7 gebildet ist, die durch ein Befestigungselement 14 durch Schrauben 5 auf das Filterelement 8 und den Grundkörper 34 aufgeschraubt ist. Ein zwischen dem Grundkörper 34 und der Filtereinheit 8 angeordnetes Dichtungselement als Dichtung 15 liegt vor. Dabei wird hier deutlich, wie der Füllbereich 3 fluidtechnisch mit der Druckluftführung 32 und dem Druckluftanschluss 31 verbunden ist, um das Granulat 11 aufzulockern oder zu verhärten durch Erhöhen des Drucks oder durch Absenken des Drucks. Durch die nur teilweise Füllung des Füllbereichs 3 mit Granulat 11 wird über dem Granulat ein Hohlraum 12 gebildet, der ungefüllt ist. Das Granulat 11 liegt auf dem Auflagebereich 6 auf und ist derart portioniert, dass die Schwerpunktgreifachse 13 durch den Frontpunkt 9 verläuft, wie zuvor beschrieben. Die Membran 7 ist in einem Außenbereich als Rand 52 erkennbar, weshalb sich durch den Nachrüstbausatz 100 eine Sandwichbauweise im Randbereich 52, also im Bereich der Schrauben 5 ergibt. Die weiteren Merkmale und Beschreibungen zu der 1 gelten hier entsprechend und werden hier nicht wiederholt.
3 zeigt einen Nachrüstbausatz 100 in Explosionsdarstellung, um den Zusammenbau für ein Nachrüsten oder Umrüsten, beispielsweise eines handelsüblichen Klemmgreifers in einen erfindungsgemäßen Klemmgreifer, zu verdeutlichen. Dabei ist ein Befestigungselement 15, das auf seiner Unterseite (relativ zur späteren Schwerpunktgreifachse 13, wie in den 1 bis 2 erklärt) abgeflacht ist, für die Ausbildung des Auflagebereichs 6 und auf seiner Oberseite bogenförmig, bzw. halbkugelförmig, verläuft. Es weist eine Reihe von Schrauben 5 auf, die durch entsprechende Bohrungen hindurchtreten. Diese passen zu Löchern 17 in der Membran 7. Dabei ist auch hier die Unterseitenform zum Auflagebereich 6 abgeflacht, wie eingehend beschrieben. Das Filterelement 8 mit seinen Aussparungen 35 wird durch Verschrauben von Schrauben 5' in Schraublöcher 18 des Grundkörpers 34 über der Druckluftführung 32, die als ein Durchbruch durch die Grundfläche ausgebildet ist, an dem Grundkörper 34 befestigt. Zwischen der Filtereinheit 8 und dem Grundkörper 34 ist ein Dichtungsring als Dichtung 51 angeordnet, der hier aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigt ist. Die Membran 7 wird durch die Schrauben 5, die durch das Befestigungselement 15 und die Membran 7 durch dafür vorgesehene Löcher hindurchgehen und in die Schraublöcher 16 der Filtereinheit 8 geschraubt werden, an der Filtereinheit 8 befestigt. Damit ergibt sich die zuvor beschriebene Sandwichbauweise (mindestens im Rand 52 der Schrauben 5).
Bezugszeichenliste

3: Füllbereich
4: Form einer halbkugelförmigen Greifbacke
5, 5'; 5'': Schrauben
6: Auflagebereich
7: Außenmembran der Greifbacke
8: Filtereinheit
9: Frontpunkt
10: Greifbacke
11: Granulat
12: Hohlraum
13: Schwerpunktgreifachse
14: Schwerpunktachse gemäß Stand der Technik
15: Membranbefestigung
16: Schraublöcher
17: Schraublöcher
18: Schraublöcher
20: Klemmgreifer
21: Schraublöcher
22: Verbindungsstück zu Roboterarm
23: Parallelgreifer
30: Greiffinger
31: Druckluftanschluss
32: Druckluftführung
34: Grundkörper
35: Filterbereich
40: Birne
51: Dichtung
52: Rand der Membran

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 10661446 B2 [0002]
WO 2014/066753 A1 [0003]
DE 112011101331 T5 [0004]
WO 2019/028242 A1 [0005]
DE 202020000692 U1 [0005]
US 10195746 B2 [0006]
US 10889004 B2 [0007]
US 11090818 B2 [0007]
EP 3479974 A1 [0007]
CA 2981894 A1 [0007]
US 2019/0168398 A1 [0007]

Claims

Klemmgreifer (20), aufweisend mindestens zwei Grundflächen auf denen mindestens je eine Greifbacke (10) angeordnet ist derart, dass die Greifbacken (10) am Klemmgreifer (20) derart angeordnet sind, dass jede Greifbacke (10) in einer Greifrichtung bewegbar ist, für ein Greifen eines Objektes (40), wobei die Greifbacken (10) jeweils weiter aufweisen, eine Membran (7), die ein Innenvolumen der Greifbacke (10) mit der Grundfläche begrenzt und so einen Füllbereich (3) zwischen der Membran (7) und der Grundfläche ausbildet, wobei der Füllbereich (3) teilweise mit einem Füllmaterial (11) gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) jeweils derart eine Form und einen Füllbereich (3) ausbildet und wobei der Füllbereich (3) jeweils derart mit Füllmaterial (11) gefüllt ist, dass eine Schwerpunktachse gebildet wird, und wobei die Schwerpunktachse der Greifbacke (10) mit der Greifrichtungsachse zu einer Schwerpunktgreifachse (13) zusammenfällt und wobei die Membran (7) jeweils in der Greifrichtung mindestens einen Oberflächenfrontpunkt (9) aufweist, der weiter von der Grundfläche hervorragt als die übrigen Oberflächenpunkte der Membran (7) und wobei die Schwerpunktgreifachse (13) durch diesen Oberflächenfrontpunkt (9) verläuft.
Klemmgreifer (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Greiffinger (30) ausgebildet sind, die jeweils die mindestens eine Grundfläche aufweisen, auf denen die jeweilige mindestens eine Greifbacke (10) angeordnet ist, oder wobei genau zwei Greiffinger (30) mit jeweils einer Greifbacke (10) als Parallelgreiffinger (23) ausgebildet sind und/oder wobei die Schwerpunktgreifachse (13) der ersten Greifbacke (10) mit der Schwerpunktgreifachse (13) der zweiten Greifbacke (10) zusammenfällt.
Klemmgreifer (20) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche mindestens teilweise von einer Durchbrechung (35) durchbrochen ist, für eine Druckfluidbeaufschlagung des teilweise mit Füllstoff (11) gefüllten Füllbereichs (3) und/oder für ein Zurückhalten des Füllstoffs (11) im Füllbereich (3), und/oder wobei der Durchbrechung (35) der Grundfläche ein separat davon ausgebildetes Filterelement (8) zugeordnet ist, für eine Druckfluidbeaufschlagung des teilweise mit Füllstoff (11) gefüllten Füllbereichs (3) und/oder für ein Zurückhalten des Füllstoffs (11) im Füllbereich (3).
Klemmgreifer (20) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifbacke (10) derart ausgebildet ist, dass eine Oberseitenform der Greifbacke (10) in einer Greifposition und/oder in einer Ruheposition relativ zur Schwerpunktgreifachse (13) oberhalb der Schwerpunktgreifachse (13) ausgebildet ist und dass eine Unterseitenform (6) der Greifbacke (10) in einer Greifposition und/oder in einer Ruheposition relativ zur Schwerpunktgreifachse (13) unterhalb der Schwerpunktgreifachse (13) ausgebildet ist, wobei sich Oberseitenform und Unterseitenform (6) unterscheiden und/oder wobei Oberseitenform und Unterseitenform (6) nicht symmetrisch zueinander sind, und/oder wobei Oberseitenform und Unterseitenform (6) nicht symmetrisch zu einer Ebene durch die Schwerpunktgreifachse (13) sind und/oder wobei Oberseitenform und Unterseitenform (6) nicht punktsymmetrisch zu den Punkten der Schwerpunktachse oder einer Mittelachse sind.
Klemmgreifer (20) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseitenform gebogen und/oder halbkugelförmig ausgebildet ist und/oder die Unterseitenform (6) abgeflacht ausgebildet ist.
Klemmgreifer (20) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche teil eines Grundkörpers (34) ist, und/oder wobei der Grundkörper (34) separat zum restlichen Klemmgreifer (20) und/oder zum Greiffinger (30) ausgebildet ist, und/oder wobei in dem Grundkörper (34) eine Druckfluidführung (32) ausgebildet ist.
Nachrüstbausatz (100) einer Greifbacke (10) für einen Klemmgreifer (20) oder für einen Klemmgreifer (20) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachrüstbausatz (100) umfasst: ein Befestigungselement (15), eine Membran (7), die ausgebildet ist, um auf einer Grundfläche des Klemmgreifers (20) und/oder eines Greiffingers (30) und/oder eines Grundkörpers (34) derart angeordnet zu werden, um ein Innenvolumen mit der Grundfläche auszubilden und zu begrenzen und so einen Füllbereich (3) zwischen der Membran (7) und der Grundfläche als Füllbereich (3) auszubilden, und ein Füllmaterial (11), um den Füllbereich (3) teilweise zu füllen, wobei das Befestigungselement (15) derart ausgebildet ist, um über die Membran (7) in einem Abschnittbereich (52) angeordnet zu werden, um die Membran (7) zwischen dem Befestigungselement (15) und der Grundfläche anzuordnen.
Nachrüstbausatz (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) in einem endmontierten Zustand jeweils derart eine Form und einen Füllbereich (3) ausbildet und wobei der Füllbereich (3) jeweils derart mit Füllmaterial (11) gefüllt ist, dass eine Schwerpunktachse gebildet wird, und wobei die Schwerpunktachse der Greifbacke (10) mit der Greifrichtungsachse zu einer Schwerpunktgreifachse (13) zusammenfällt und/oder wobei die Membran (7) jeweils in der Greifrichtung mindestens einen Oberflächenfrontpunkt (9) aufweist, der weiter von der Grundfläche hervorragt als die übrigen Oberflächenpunkte der Membran (7) und wobei die Schwerpunktgreifachse (13) durch diesen Oberflächenfrontpunkt (9) verläuft.
Nachrüstbausatz (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filterelement (8) zwischen der Grundfläche und der Membran (7) in dem endmontierten Zustand angeordnet ist, für ein Zurückhalten des Füllmaterials (11) von einer Druckfluidführung (32).
Roboter umfassend einen Klemmgreifer (20) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verwendung eines Klemmgreifers (20) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, eines Nachrüstbausatzes (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9 oder eines Roboters nach Anspruch 10.
Verfahren zum Greifen eines Greifobjektes (40), wobei ein Klemmgreifer (20) derart relativ zu einem Greifobjekt (40) bewegt wird, dass das Greifobjekt (40) so relativ zu den Greiffingern (30) des Klemmgreifers (20) zum Liegen kommt, dass ein Greifen des Greifobjektes (40) möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmgreifer (20) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6 gebildet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bewegen des Klemmgreifers (20) zum Greifobjekt (40) derart, dass das Greifobjekt (40) in Höhe der Schwerpunktgreifachse (13) zum Liegen kommt; zumindest temporäre Druckbeaufschlagung des Füllbereichs (3) zur Auflockerung des Füllmaterials (11); greifkinematisches Schließen der Greiffinger (30) mit Greifbacken (10) um das Greifobjekt (40); Druckreduzierung zur Aushärtung des Füllmaterials (11) bei formschlüssigem Greifen des Greifobjekts (40) durch die Greifbacken (10); und Bewegen des Klemmgreifers (20).