DE102022111527A1

DE102022111527A1 - Greifvorrichtung zum Greifen von ferromagnetischen Gegenständen mit gekrümmter Oberfläche

Info

Publication number: DE102022111527A1
Application number: DE102022111527.5A
Authority: DE
Inventors: Walter Schaaf; Marcello Montemitro; Michael Storz; Harald Kuolt
Original assignee: J Schmalz GmbH
Current assignee: J Schmalz GmbH
Priority date: 2022-05-09
Filing date: 2022-05-09
Publication date: 2023-11-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung (10) zum Greifen von ferromagnetischen Gegenständen (18) mit gekrümmter Oberfläche (20), umfassend eine Mehrzahl von magnetisierbaren Kontaktelementen (22) zur Anlage an einen zu greifenden Gegenstand, wobei die Kontaktelemente relativ zueinander verlagerbar sind, und eine bedarfsweise aktivierbare Magnetisierungseinrichtung (34), welche dazu ausgebildet ist, bei Aktivierung die Kontaktelemente zu magnetisieren. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Greifen eines ferromagnetischen Gegenstands unter Verwendung einer solchen Greifvorrichtung sowie eine Handhabungsanlage (100) umfassend eine solche Greifvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum Greifen von ferromagnetischen Gegenständen. Die Erfindung betrifft auch eine Handhabungsanlage umfassend eine solche Greifvorrichtung sowie ein Verfahren zum Greifen eines Gegenstands mit einer solchen Greifvorrichtung.
Greifvorrichtungen zum Greifen von ferromagnetischen Gegenständen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, z.B. aus der DE 20 2005 004 456 U1 , und finden beispielsweise in der industriellen Fertigung zum Greifen und Handhaben und Metallblechen Verwendung. Bei derartigen Greifvorrichtungen wird eine Greifwirkung dadurch realisiert, dass an einer Anlagefläche der Greifvorrichtung ein Magnetfeld bedarfsweise bereitgestellt wird, durch welches eine magnetische Anziehungskraft auf den Gegenstand ausgeübt wird. Die bekannten Lösungen sind in der Regel jedoch darauf ausgerichtet, Gegenstände mit ebener Oberfläche, bspw. Bleche oder Blöcke, zu greifen, sodass deren Anwendungsbereich beschränkt ist.
Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, ferromagnetische Gegenstände mit unregelmäßig geformter, insbesondere gekrümmter, Oberfläche präzise und zuverlässig greifen zu können.
Diese Aufgabe wird durch eine Greifvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Greifvorrichtung ist zum Greifen und insbesondere auch zum Handhaben von ferromagnetischen Gegenständen mit unregelmäßiger Oberfläche ausgebildet. Insbesondere ist die Greifvorrichtung dazu ausgebildet, ferromagnetische Gegenstände mit unregelmäßig geformter, insbesondere gekrümmter, gewölbter, gebogener und/oder welliger, Oberfläche zu greifen.
Die Greifvorrichtung umfasst eine Mehrzahl, vorzugsweise mehr als zwei, weiter vorzugsweise mehr als fünf, magnetisierbare und insbesondere wieder entmagnetisierbare Kontaktelemente zur Anlage an einen zu greifenden Gegenstand. Vorzugsweise umfasst die Greifvorrichtung eine Mehrzahl von ferromagnetischen Kontaktelementen. Insofern können die Kontaktelemente jeweils ein magnetisierbares, vorzugsweise ferromagnetisches, Material umfassen, insbesondere daraus hergestellt sein. Die Kontaktelemente sind vorzugsweise wiederholbar magnetisierbar und wieder entmagnetisierbar ausgebildet. Insbesondere weisen die Kontaktelemente jeweils einen Kontaktabschnitt mit einer Kontaktfläche zur Anlage an den zu greifenden Gegenstand auf.
Die Kontaktelemente sind relativ zueinander verlagerbar, insbesondere relativ zueinander translatorisch verschiebbar. Insofern sind die Kontaktelemente insbesondere derart an der Greifvorrichtung vorgesehen, dass diese relativ zueinander, insbesondere entlang jeweiliger Verlagerungsachsen, verlagerbar sind.
Die Greifvorrichtung umfasst außerdem eine bedarfsweise aktivierbare und insbesondere wieder deaktivierbare Magnetisierungseinrichtung. Die Magnetisierungseinrichtung ist dazu ausgebildet, bei Aktivierung die Kontaktelemente zu magnetisieren, insbesondere derart, dass an den Kontaktelementen, vorzugsweise an einem jeweiligen Kontaktabschnitt oder Kontaktfläche der Kontaktelemente, eine Magnetwirkung zum Greifen des Gegenstands bereitgestellt ist.
Eine solche Greifvorrichtung ermöglicht es, Gegenstände mit unregelmäßig geformter Oberfläche zuverlässig zu greifen. Dadurch, dass die Kontaktelemente relativ zueinander verlagerbar sind, können diese beim Aufsetzen der Greifvorrichtung auf den Gegenstand einer Oberflächentopografie, beispielsweise einer Oberflächenkrümmung, folgen und somit zumindest grob eine äußere Form (Außenkontur) des Gegenstandes nachbilden. Insbesondere ist es möglich, Höhenunterschiede an einer Oberfläche des zu greifenden Gegenstandes auszugleichen. Auf diese Weise kann eine Gesamtkontaktfläche zwischen Greifvorrichtung und zu greifendem Gegenstand maximiert werden, was eine Magnetwirkung auf den Gegenstand und somit eine effektive Haltekraft erhöht. Im vorliegenden Zusammenhang meint Magnetwirkung insbesondere eine Wirkung eines von der Greifvorrichtung, insbesondere an einer jeweiligen Kontaktfläche der Kontaktelemente, bereitgestellten magnetischen Feldes, weiter insbesondere eine durch das Magnetfeld auf einen ferromagnetischen Gegenstand wirkende Magnetkraft.
Die Magnetisierungseinrichtung kann insbesondere eine Aktivkonfiguration zum Greifen des Gegenstands (Magnetisierungskonfiguration) und eine Passivkonfiguration zum Loslassen des Gegenstandes (insbesondere Entmagnetisierungskonfiguration) einnehmen, wobei in der Passivkonfiguration eine Magnetisierungswirkung auf die Kontaktelemente geringer ist als in der Aktivkonfiguration, insbesondere im Wesentlichen null ist. Vorzugsweise umfasst die Magnetisierungseinrichtung wenigstens einen Magnet, insbesondere Permanentmagnet und/oder Elektromagnet. Insbesondere wird die Magnetisierungseinrichtung erst nach einem Aufsetzen der Kontaktelemente auf einen zu greifenden Gegenstand aktiviert, also insbesondere erst nachdem die Kontaktelemente optional relativ zueinander verlagert wurden (siehe unten).
Die Kontaktelemente weisen insbesondere jeweils einen Kontaktabschnitt mit einer Kontaktfläche zur Anlage an einen zu greifenden Gegenstand auf. Die einzelnen Kontaktabschnitte bzw. Kontaktflächen der Kontaktelemente stellen dann in ihrer Gesamtheit eine Gesamtanlagefläche für den Gegenstand bereit. In Abhängigkeit der Oberflächentopografie des Gegenstandes können die Kontaktelemente mit unterschiedlichen Abschnitten ihrer Oberfläche bzw. Kontaktfläche an dem Gegenstand anliegen. Der Kontaktabschnitt kann eben (flach) oder aber kugelabschnittsförmig, ballig, quaderförmig, oder rund ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass die Kontaktelemente einen Vorsprung aufweisen, bspw. eine Nase, einen Konus oder einen Haken.
Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung können die Kontaktelemente länglich ausgebildet sein. Insbesondere können die Kontaktelemente als Kontaktstifte, Kontaktstäbe, Kontaktnadeln oder dergleichen ausgebildet sein. Insofern können die Kontaktelemente stiftförmig, stabförmig oder nadelförmig ausgebildet sein. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine besonders detaillierte Abbildung einer Außenform des Gegenstands, insbesondere auch bei lokal großen Höhenunterschieden in der Oberflächentopografie. Vorzugsweise sind die Kontaktelemente dann derart angeordnet, dass die jeweiligen Längsachsen zueinander parallel verlaufen, was zum einen eine besonders kompakte Anordnung der Kontaktelemente ermöglicht und zum anderen eine Magnetisierung der Kontaktelemente begünstigt.
Es ist möglich, dass alle Kontaktelemente verlagerbar an der Greifvorrichtung angeordnet sind. Es ist auch möglich, dass nur eine Teilmenge der Kontaktelemente verlagerbar an der Greifvorrichtung angeordnet ist und die übrigen Kontaktelemente ortsfest an der Greifvorrichtung angeordnet sind. Vorzugsweise ist zumindest eine Teilmenge der Kontaktelemente, insbesondere alle, an der Greifvorrichtung entlang jeweiliger Verlagerungsachsen verlagerbar gehaltert, insbesondere gelagert. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Greifvorrichtung zu diesem Zweck grundsätzlich bekannte Linearführungen und/oder Führungsaufnahmen zur Führung der Kontaktelemente entlang der jeweiligen Verlagerungsachse umfasst. Insbesondere können die Kontaktelemente voneinander unabhängig verlagerbar an der Greifvorrichtung gehaltert sein. Vorzugsweise sind die Kontaktelemente derart an der Greifvorrichtung gehaltert, dass die Kontaktelemente durch Andrücken an einen zu greifenden Gegenstand relativ zueinander verlagerbar sind.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Greifvorrichtung einen Greifergrundkörper, insbesondere umfassend ein Greifergehäuse, aufweisen. Dann kann zumindest eine Teilmenge der Kontaktelemente, insbesondere alle, an dem Greifergrundkörper entlang jeweiliger Verlagerungsachsen verlagerbar gehaltert, insbesondere gelagert, sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Kontaktelemente in entsprechenden Führungsaufnahmen des Greifergrundkörpers verlagerbar und insbesondere verliersicher geführt sind. Der Greifergrundkörper kann eine Verbindungseinrichtung zur Anbindung der Greifvorrichtung an einen Manipulator, z.B. an einen Roboterflansch, aufweisen. Der Greifergrundkörper kann außerdem Versorgungsanschlüsse zum Anschluss an externe Versorgungsleitungen, z.B. elektrische oder pneumatische Versorgungsleitungen, umfassen.
In vorteilhafter Weise können die Verlagerungsachsen der Kontaktelemente zueinander parallel verlaufen. Insofern können die Kontaktelemente derart angeordnet sein, dass die Kontaktelemente entlang paralleler Richtungen verlagerbar sind. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht zum einen eine besonders kompakte Anordnung der Kontaktelemente. Zum anderen wird eine Anpassung der Kontaktelemente an den zu greifenden Gegenstand vereinfacht. Denn dadurch, dass die Kontaktelemente entlang paralleler Verlagerungsachsen verlagerbar sind, kann die Greifvorrichtung in einfacher Weise in einer zu diesen Verlagerungsachsen parallelen Greifrichtung an den Gegenstand angedrückt werden, was ein Handling der Greifvorrichtung erleichtert.
Vorzugsweise kann zumindest eine Teilmenge der Kontaktelemente, insbesondere alle, jeweils zwischen einer relativ zu einem Greifergrundkörper ausgefahrenen Ausgangskonfiguration und einer relativ zu dem Greifergrundkörper eingefahrenen Greifkonfiguration verlagerbar sein, insbesondere an dem Greifergrundkörper gehaltert sein.
Vorzugsweise befinden sich die Kontaktelemente dann, wenn die Greifvorrichtung nicht an dem Gegenstand angelegt ist, in der Ausgangskonfiguration. Zu diesem Zweck kann es vorteilhaft sein, wenn die Kontaktelemente in Richtung der jeweiligen Ausgangskonfiguration beaufschlagt, insbesondere federbeaufschlagt, sind. Bei einer solchen Ausgestaltung werden die Kontaktelemente durch die Beaufschlagung wieder in die Ausgangskonfiguration zurückgestellt, wenn die Greifvorrichtung von dem Gegenstand gelöst ist, sodass sich die Greifvorrichtung bei einem nachfolgenden Greifvorgang an einen neuen Gegenstand anpassen kann. Im Konkreten kann zumindest eine Teilmenge der Kontaktelemente federnd an der Greifvorrichtung, insbesondere an einem Greifergrundkörper, gehaltert, insbesondere gelagert, sein. Vorzugsweise sind die Kontaktelemente derart ausgebildet, dass diese durch Andrücken an einen zu greifenden Gegenstand entgegen der Beaufschlagung aus der Ausgangskonfiguration relativ zum Greifergrundkörper einfahrbar bzw. eindrückbar sind. Mit anderen Worten können die Kontaktelemente derart in die Ausgangskonfiguration beaufschlagt sein, dass die Kontaktelemente entgegen der Beaufschlagung relativ zu dem Greifergrundkörper einschiebbar sind. Es ist möglich, dass die Kontaktelemente derart ausgebildet sind, dass die Kontaktflächen der Kontaktelemente in der Ausgangskonfiguration in einer Ebene liegen, also eine ebene Gesamtkontaktfläche zur Anlage an einen Gegenstand bereitstellen. Dies ermöglicht es, auch Gegenstände mit ebener Oberfläche, z.B. Metallblecke, mit der vorgeschlagenen Greifvorrichtung zuverlässig zu greifen. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass die Kontaktelemente eine unterschiedliche Ausgangskonfiguration aufweisen. Wie vorstehend erwähnt, ist es zudem denkbar, dass zumindest ein Kontaktelement ortsfest am Greifergrundkörper gehaltert ist. Dieses Kontaktelement kann dann einen „hard stop“ bei der Anlage der Greifvorrichtung an den Gegenstand bilden.
Die Kontaktelemente und die Magnetisierungseinrichtung können derart ausgebildet sein, dass die Kontaktelemente in einem magnetisierten Zustand (also bei aktivierter Magnetisierungseinrichtung) durch die magnetische Wechselwirkung relativ zueinander fixiert sind. Dies ermöglicht es, die Kontaktelemente auf besonders einfache Weise nach Anpassung an eine Oberflächengeometrie des Gegenstandes zu arretieren, z.B. für einen darauffolgenden Handhabungsvorgang. Alternativ oder zusätzlich kann die Greifvorrichtung eine Feststelleinrichtung, insbesondere Klemmeinrichtung, für die Kontaktelemente umfassen. Die Feststelleinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, bei Aktivierung eine Verlagerungsbewegung der Kontaktelemente relativ zueinander zu blockieren, also die Kontaktelemente in fester Position relativ zueinander zu fixieren. Die Feststelleinrichtung kann beispielsweise mechanisch, fluidisch und/oder hydraulisch aktivierbar, insbesondere betreibbar, sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Feststelleinrichtung eine Klemmeinrichtung umfasst, welche dazu ausgebildet ist, die Kontaktelemente gegeneinander zu verspannen. Bei Ausgestaltungen mit Linearführungen ist es auch möglich, dass die Feststelleinrichtung in die Linearführung integriert ist.
Im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Kontaktelemente kranzartig oder schalenartig um ein Zentralelement angeordnet sein, insbesondere einlagig oder mehrlagig. Insbesondere können die Kontaktelemente um einen Umfang um das Zentralelement verteilt angeordnet sein. Bei dem Zentralelement kann es sich insbesondere um einen bzw. dem Magnet der Magnetisierungseinrichtung handeln. Es ist auch denkbar, dass das Zentralelement durch einen Polschuh gebildet ist, welcher von der Magnetisierungseinrichtung bei deren Aktivierung magnetisiert wird.
Die Magnetisierungseinrichtung weist vorzugsweise wenigstens einen Magnet auf. Der wenigstens eine Magnet ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er eine Aktivkonfiguration zum Greifen des Gegenstands (Magnetisierungskonfiguration) und eine Passivkonfiguration zum Loslassen des Gegenstandes (insbesondere Entmagnetisierungskonfiguration) einnehmen kann. Insbesondere ist eine Magnetisierungswirkung des wenigstens einen Magneten auf die Kontaktelemente in der Passivkonfiguration geringer als in der Aktivkonfiguration, insbesondere null. Im Konkreten kann der Magnet in der Aktivkonfiguration mit den Kontaktelementen derart zusammenwirken, dass ein von dem Magnet bereitgestellter magnetischer Fluss durch die Kontaktelemente bis zu einem jeweiligen Kontaktabschnitt bzw. Kontaktfläche der Kontaktelemente derart fortgesetzt wird, dass ein dort anliegender ferromagnetischer Gegenstand gegriffen werden kann. Insofern kann in der Aktivkonfiguration also eine durch das Magnetfeld auf den ferromagnetischen Gegenstand wirkende Magnetkraft so groß sein, dass dieser zuverlässig gegriffen werden kann. In der Passivkonfiguration kann dann ein von dem Magnet bereitgestellte magnetischer Fluss nicht oder nur in verringertem Maße an die Kontaktelemente weitergeleitet werden. Insbesondere kann in der Passivkonfiguration eine durch das Magnetfeld auf einen ferromagnetischen Gegenstand wirkende Magnetkraft so gering sein, dass ein gegriffener Gegenstand wieder abgelegt werden kann.
Der Magnet kann ein Permanentmagnet sein. Insbesondere kann der Magnet aus Weicheisen bestehen. Der Permanentmagnet kann beispielsweise scheibenförmig, kugelförmig, quaderförmig oder zylinderförmig ausgebildet sein. Wie vorstehend erwähnt, können die Kontaktelemente kranzartig oder schalenartig entlang eines Umfangs um den Magnet verteilt angeordnet sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Magnet zylinderförmig oder quaderförmig ausgebildet ist und die Kontaktelemente stab-, stift- oder nadelförmig ausgebildet sind, wobei die Längsachsen des Magneten und der Kontaktelemente vorzugsweise zueinander parallel verlaufen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann die vorstehend erwähnte optionale Feststelleinrichtung dazu ausgebildet sein, die Kontaktelemente - zum Fixieren einer Relativposition - gegen den Magneten zu verspannen.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Feststelleinrichtung zwei Klemmelemente umfasst, welche dazu ausgebildet sind, die Kontaktelemente und den Magnet zwischen sich einzuklemmen.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann der wenigstens eine Magnet, vorzugsweise Permanentmagnet, relativ zu den Kontaktelementen translatorisch und/oder rotatorisch verlagerbar sein, insbesondere unabhängig von einer Verlagerungsbewegung der Kontaktelemente relativ zueinander. Insbesondere kann der Magnet von den Kontaktelementen weg und wieder hin verlagerbar sein. Vorzugsweise ist der Magnet zwischen einer Passivkonfiguration und einer Aktivkonfiguration translatorisch verlagerbar, wobei ein Abstand zwischen Magnet und Kontaktelementen in der Aktivkonfiguration geringer ist als in der Passivkonfiguration (und somit in der Aktivkonfiguration eine Magnetisierungswirkung auf die Kontaktelemente größer ist). Insbesondere kann der Magnet in der Aktivkonfiguration in direktem Kontakt mit einem, mehreren oder allen Kontaktelementen sein. Beispielsweise ist es möglich, dass der Magnet in der Aktivkonfiguration nur mit einer Teilmenge der Kontaktelemente unmittelbar zusammenwirkt, insbesondere in unmittelbarem Kontakt mit diesen Kontaktelementen ist, und dass ein von dem Magnet bereitgestellter magnetischer Fluss über diese Kontaktelemente an die weiteren Kontaktelemente weitergeleitet wird. Es ist auch möglich, dass der Magnet in der Aktivkonfiguration mit allen Kontaktelementen in unmittelbarem Kontakt ist, sodass sich ein von dem Magnet bereitgestellte magnetischer Fluss durch die Kontaktelemente fortsetzt. Es ist grundsätzlich auch denkbar, dass die Magnetisierungseinrichtung ein Abschirmelement umfasst, welches dazu ausgebildet ist, ein von dem Magnet bereitgestelltes magnetisches Feld abzuschirmen oder abzuschwächen. Dann kann es möglich sein, dass das Abschirmelement bedarfsweise zwischen dem Magnet und den Kontaktelementen einschiebbar ist.
In vorteilhafter Weise kann der wenigstens eine Magnet an der Greifvorrichtung, insbesondere an einem Greifergrundkörper der Greifvorrichtung, verlagerbar gehaltert sein, bspw. über grundsätzlich bekannte Linearführungen oder Drehführungen. Im Konkreten kann der Magnet translatorisch entlang einer Magnet-Verlagerungsachse verlagerbar sein, wobei die Magnet-Verlagerungsachse parallel oder winklig, insbesondere orthogonal, zu den Verlagerungsachsen der Kontaktelemente orientiert ist.
Im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Magnetisierungseinrichtung einen Magnet, insbesondere Permanentmagnet, umfassen, welcher einen magnetischen Südpol und einen magnetischen Nordpol aufweist. Insofern kann der Magnet eine Magnetisierungsrichtung von einem Nordpol zu einem Südpol aufweisen. Unter Magnetisierungsrichtung wird insbesondere eine Vorzugsrichtung verstanden, entlang welcher im räumlichen Mittel die Feldlinien die magnetischen Feldlinien von Nordpol nach Südpol verlaufen. Beispielsweise kann der Magnet durch einen Magnetkörper, insbesondere aus einem permanentmagnetischen Material, bereitgestellt sein, welcher einen magnetischen Nordpol und einen gegenüberliegenden magnetischen Südpol aufweist. Die Magnetisierungseinrichtung kann dann insbesondere derart ausgebildet sein, dass der Magnet in der Aktivkonfiguration mit den Kontaktelementen derart zusammenwirkt, dass eine Teilmenge der Kontaktelemente mit dem magnetischen Südpol zusammenwirken und somit, insbesondere an ihrer jeweiligen Kontaktfläche bzw. Kontaktabschnitt, einen magnetischen Südpol bereitstellen, und eine weitere Teilmenge der Kontaktelemente mit dem magnetischen Nordpol zusammenwirken und somit, insbesondere an ihrer jeweiligen Kontaktfläche bzw. Kontaktabschnitt, einen magnetischen Nordpol bereitstellen. Die Magnetpole werden dann, wenn ein ferromagnetischer Gegenstand an den Kontaktelementen anliegt, durch den Gegenstand miteinander gekoppelt, sodass durch den Gegenstand ein geschlossener Pfad für den magnetischen Fluss (magnetischer Kreis) gebildet ist. Auf diese Weise kann eine besonders starke magnetische Anziehungskraft auf den Gegenstand ausgeübt werden.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Magnetisierungseinrichtung außerdem einen Entmagnetisierungsmagnet zur Unterstützung einer Entmagnetisierung der Kontaktelemente oder zur Entmagnetisierung der Kontaktelemente aufweisen. Der Entmagnetisierungsmagnet kann dann vorzugsweise einen magnetischen Südpol und einen magnetischen Südpol aufweisen. Der Entmagnetisierungsmagnet ist zur Unterstützung einer Entmagnetisierung der Kontaktelemente vorzugsweise derart relativ zu dem vorstehend beschriebenen Magnet positionierbar, dass der magnetische Südpol des Entmagnetisierungsmagneten mit dem magnetischen Nordpol des Magneten und der magnetische Nordpol des Entmagnetisierungsmagneten mit dem magnetischen Südpol des Magneten zusammenwirkt. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Entmagnetisierungsmagnet relativ zu dem Magneten translatorisch und/oder rotatorisch verlagerbar ist. Insbesondere kann der Entmagnetisierungsmagnet zwischen einer Entmagnetisierungskonfiguration (insbesondere Passivkonfiguration der Magnetisierungseinrichtung) und einer Magnetisierungskonfiguration (insbesondere Aktivkonfiguration der Magnetisierungseinrichtung) verlagerbar sein. In der Entmagnetisierungskonfiguration ist der Entmagnetisierungsmagnet insbesondere derart angeordnet, dass der magnetische Südpol des Entmagnetisierungsmagneten mit dem magnetischen Nordpol des vorstehend beschriebenen Magneten und der magnetische Nordpol des Entmagnetisierungsmagneten mit dem magnetischen Südpol des Magneten zusammenwirkt, insbesondere der Entmagnetisierungsmagnet in direktem Kontakt mit dem Magnet ist. In der Magnetisierungskonfiguration ist der Entmagnetisierungsmagnet vorzugsweise entweder von dem Magnet beabstandet angeordnet oder derart angeordnet, dass - zur Verstärkung einer Magnetisierungswirkung - der magnetische Südpol des Entmagnetisierungsmagneten mit dem magnetischen Südpol des Magneten und der magnetische Nordpol des Entmagnetisierungsmagneten mit dem magnetischen Nordpol des Magneten zusammenwirkt. Bei einer solchen Ausgestaltung ist es dann auch möglich, dass der Magnet ortsfest relativ zu den Kontaktelementen angeordnet ist. Ein Wechsel zwischen Aktivkonfiguration und Passivkonfiguration der Magnetisierungseinrichtung kann insofern durch Verlagerung des Entmagnetisierungsmagneten zwischen Magnetisierungskonfiguration und Entmagnetisierungskonfiguration erfolgen. Der Entmagnetisierungsmagnet kann die gleiche oder eine geringfügig größere Magnetkraft aufweisen.
Es ist auch denkbar, dass die Greifvorrichtung alternativ oder zusätzlich eine Entmagnetisierungseinrichtung umfasst, welche dazu ausgebildet ist, eine Entmagnetisierung der Kontaktelemente zu unterstützen, insbesondere magnetisierte Kontaktelemente wieder zu entmagnetisieren. Beispielsweise kann die Greifvorrichtung einen Entmagnetisierungskörper, insbesondere einen Stahlkörper bzw. Stahlblock, umfassen, welcher dazu ausgebildet ist, einen magnetischen Kurzschluss zwischen den Kontaktelementen herzustellen. Der Entmagnetisierungskörper kann relativ zu den Kontaktelementen verlagerbar sein. Insbesondere kann der Entmagnetisierungskörper dann, wenn sich der Magnet in der Passivkonfiguration befindet (insbesondere von den Kontaktelementen beabstandet angeordnet ist), derart in Kontakt mit den Kontaktelementen bringbar sein, dass ein magnetischer Kurzschluss zwischen den Kontaktelementen gebildet ist. Es ist auch möglich, dass es sich bei dem Entmagnetisierungskörper um einen im Vergleich zu dem vorstehend beschriebenen Magneten schwächeren Magnetkörper mit gegenläufigem Magnetfeld handelt.
Vorzugsweise umfasst die Magnetisierungseinrichtung außerdem eine Antriebseinrichtung zur Verlagerung des wenigstens einen Magneten und/oder des Entmagnetisierungsmagneten relativ zu den Kontaktelementen, insbesondere zwischen der Aktivkonfiguration und der Passivkonfiguration bzw. zwischen der Entmagnetisierungskonfiguration und der Magnetisierungskonfiguration. Dies ermöglicht es, den Magnet oder Entmagnetisierungsmagnet aktiv, insbesondere automatisiert, zu verlagern. Insbesondere kann die Greifvorrichtung eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung umfassen. Es ist auch möglich, dass die Antriebseinrichtung durch eine Steuereinrichtung einer übergeordneten Handhabungsanlage (siehe unten) ansteuerbar ist. Die Antriebseinrichtung kann beispielsweise pneumatisch, hydraulisch, elektrisch und/oder mechanisch betrieben sein. Es ist z.B. denkbar, dass der Magnet und/oder der Entmagnetisierungsmagnet auf einem Schlitten angeordnet ist, welcher über einen Spindelantrieb relativ zu den Kontaktelementen verlagerbar ist.
Die Magnetisierungseinrichtung kann auch einen Elektromagnet umfassen. Es ist auch denkbar, dass die Magnetisierungseinrichtung eine elektromagnetische Spule umfasst, welche zusammen mit einem, mehreren oder allen Kontaktelementen einen Elektromagnet bildet. Die elektromagnetische Spule kann beispielsweise derart angeordnet sein, dass sie ein, mehrere oder alle Kontaktelemente einschließt. Insbesondere kann die elektromagnetische Spule ortsfest an der Greifvorrichtung, insbesondere an einem Greifergrundkörper, gehaltert sein.
Die Greifvorrichtung kann optional außerdem eine Reinigungseinrichtung umfassen, welche dazu ausgebildet ist, die Kontaktelemente zu reinigen, bspw. um nach einem Greifvorgang anhaftende Metallspäne zu entfernen.
Die Greifvorrichtung kann optional außerdem eine Sensoreinrichtung umfassen. Beispielsweise kann die Sensoreinrichtung einen oder mehrere Anwesenheitssensoren umfassen, mittels denen erfassbar ist, ob sich ein Gegenstand an den Kontaktelementen befindet. Die Sensoreinrichtung kann auch einen Temperatursensor umfassen.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Greifen, insbesondere Handhaben, eines ferromagnetischen Gegenstands unter Verwendung einer vorstehend beschriebenen Greifvorrichtung gelöst. Die vorstehend in Bezug auf die Greifvorrichtung als solche beschriebenen Merkmale und Vorteile können auch zur Ausgestaltung des Verfahrens dienen. Gemäß dem Verfahren wird zunächst eine Greifvorrichtung bereitgestellt. Die Greifvorrichtung wird sodann mit den Kontaktelementen an einen zu greifenden Gegenstand derart angesetzt, dass zumindest eine Teilmenge der Kontaktelemente aus einer jeweiligen Ausgangskonfiguration (siehe oben) heraus verlagert werden, insbesondere relativ zu einem Greifergrundkörper der Greifvorrichtung eingefahren werden. Insofern werden die Kontaktelemente insbesondere derart gegen eine Oberfläche des Gegenstands gedrückt, dass die Kontaktelemente - entsprechend einer Außenkontur des Gegenstandes - aus ihrer Ausgangskonfiguration verlagert werden. Das Ansetzen der Greifvorrichtung kann grundsätzlich händisch oder maschinengestützt erfolgen, beispielsweise mittels eines Manipulators (z.B. Roboter).
In einem weiteren Schritt werden die Kontaktelemente dann mittels der Magnetisierungseinrichtung magnetisiert, sodass eine Magnetwirkung zum Greifen des Gegenstands auf den Gegenstand bereitgestellt wird.
Die Greifvorrichtung kann sodann mit dem magnetisch „gegriffenen“ Gegenstand zu einem Zielort verlagert werden.
Zum Ablegen des Gegenstands werden die Kontaktelemente dann vorzugsweise wieder entmagnetisiert. Insofern kann das vorgeschlagene Verfahren das Entmagnetisieren der Kontaktelemente umfassen. Zu diesem Zweck kann die Magnetisierungseinrichtung deaktiviert werden. Im Konkreten kann der wenigstens eine Magnet aus der Aktivkonfiguration in die Passivkonfiguration überführt werden. Bei Ausgestaltungen mit verlagerbaren Magnet kann der Magnet insbesondere aus seiner Aktivkonfiguration in Kontakt oder unmittelbarer Nähe mit den Kontaktelementen in seine von den Kontaktelementen beabstandete Passivkonfiguration überführt werden. Mit anderen Worten kann der Magnet von den Kontaktelementen weg verlagert werden. Bei Ausgestaltungen mit Elektromagnet oder elektromagnetischer Spule können diese insbesondere deaktiviert werden, z.B. indem eine Stromzufuhr unterbrochen wird. Zusätzlich zur Deaktivierung der Magnetisierungseinrichtung kann eine Entmagnetisierung der Kontaktelemente erfolgen. Wie vorstehend erwähnt, ist es beispielsweise denkbar, dass nach Überführen des Magneten in die Passivkonfiguration ein Entmagnetisierungskörper, insbesondere Stahlkörper, zur Erzeugung eines magnetischen Kurzschlusses in Kontakt mit den Kontaktelementen gebracht wird.
Wie vorstehend erwähnt, kann zumindest eine Teilmenge der Kontaktelemente, insbesondere alle, entlang zueinander parallel verlaufender Verlagerungsachsen translatorisch verlagerbar sein. Dann kann die Greifvorrichtung insbesondere entlang einer zu den Verlagerungsachsen der Kontaktelemente parallelen Greifrichtung an den Gegenstand angesetzt werden.
Dies ermöglicht eine besonders einfache Handhabung der Greifvorrichtung.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch eine Handhabungsanlage umfassend einen Manipulator und eine vorstehend beschriebene Greifvorrichtung gelöst. Die vorstehend in Bezug auf die Greifvorrichtung als solche beschriebenen Vorteile und Merkmale können auch zur Ausgestaltung der Handhabungsanlage dienen. Bei dem Manipulator kann es sich beispielsweise um einen Roboter, eine Portalmaschine, oder dgl. handeln.
Die Handhabungsanlage umfasst vorzugsweise außerdem eine Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, den Manipulator und die Greifvorrichtung anzusteuern. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Handhabungsanlage umfassend eine Greifvorrichtung;
2a-e vereinfachte schematische Darstellungen zur Erläuterung einer Funktionsweise der Greifvorrichtung;
3a-c vereinfachte schematische Darstellungen verschiedener beispielhafter Anordnungen der Kontaktelemente, jeweils in einer Draufsicht;
4 vereinfachte schematische Darstellung zur Erläuterung einer Relativbewegung von Magnet und Kontaktelementen;
5 vereinfachte schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung in einer Draufsicht;
6 vereinfachte schematische Darstellung zur Erläuterung einer beispielhaften Feststelleinrichtung; und
7 vereinfachte schematische Darstellung einer Greifereinrichtung in einer Draufsicht.

In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren sind für identische oder einander entsprechende Merkmale jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die 1 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung eine Handhabungsanlage, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet ist. Die Handhabungsanlage 100 umfasst eine Greifvorrichtung 10 und einen Manipulator 12 zum Verlagern der Greifvorrichtung 10. Bei dem Manipulator 12 kann es sich insbesondere um einen Roboter handeln. Die Handhabungsanlage 100 umfasst außerdem eine Steuereinrichtung 14, welche dazu eingerichtet ist, die Greifvorrichtung 10 und den Manipulator 12 anzusteuern.
Die Greifvorrichtung 10 umfasst in dem dargestellten Beispiel einen Greifergrundkörper 16 mit einem Verbindungsabschnitt 18 (in 1 nur angedeutet) zur Anbindung der Greifvorrichtung 10 an den Manipulator 12, z.B. an einen Roboterflansch.
Die Greifvorrichtung 10 ist dazu ausgebildet, ferromagnetische Gegenstände 18 mit unregelmäßig geformter Oberfläche 20 (in 1 schematisch angedeutet) mittels Magnetkraft zu greifen. Zu diesem Zweck umfasst die Greifvorrichtung 10 eine Mehrzahl, im Beispiel gemäß 1 fünf, Kontaktelemente 22, welche beispielhaft und bevorzugt länglich in Form von Kontaktstiften 24 ausgebildet sind. Die Kontaktelemente 22 sind aus einem magnetisierbaren und wieder entmagnetisierbaren, insbesondere ferromagnetischen, Material hergestellt oder umfassen zumindest ein solches.
Die Kontaktelemente 22 weisen jeweils an einem freien Ende einen Kontaktabschnitt 26 zur Anlage an die Oberfläche 20 des zu greifenden Gegenstands 18. Wie aus 1 ersichtlich, liegen die Kontaktelemente 22 je nach Oberflächentopographie des Gegenstands 18 mit unterschiedlichen Flächenabschnitten einer Kontaktfläche 28 des Kontaktabschnitt 26 an dem Gegenstand 18 an.
Um Krümmungen oder lokale Höhenunterschiede in der Oberfläche 20 des Gegenstands 18 ausgleichen zu können, sind die Kontaktelemente 22 relativ zueinander verlagerbar ausgebildet, sodass die Kontaktelemente 22 eine äußere Form des Gegenstandes 18 nachformen können.
Im Konkreten sind die Kontaktelemente 22 entlang jeweiliger Verlagerungsachsen 30 an dem Greifergrundkörper 16 verlagerbar gehaltert, beispielsweise über grundsätzlich bekannte Linearführungen. Beispielhaft und bevorzugt sind die Verlagerungsachsen 30 zueinander parallel orientiert (vgl. 1). Dies ermöglicht es, die Greifvorrichtung 10 in einer Greifrichtung 32 (vgl. 2a) an den Gegenstand 18 anzusetzen (nachfolgend noch näher in Bezug auf 2 beschrieben).
In vorteilhafter Weise sind die Kontaktelemente 22 entlang ihrer jeweiligen Verlagerungsachse 30 zwischen einer relativ zu dem Greifergrundkörper 16 ausgefahrenen Ausgangskonfiguration und einer relativ zu dem Greifergrundkörper 16 eingefahrenen Greifkonfiguration verlagerbar. Insbesondere sind die Kontaktelemente 22 in den Greifergrundkörper 16 einschiebbar.
Die Kontaktelemente 22 sind vorzugsweise in Richtung ihrer jeweiligen Ausgangskonfiguration, also in Richtung der ausgefahrenen Konfiguration, beaufschlagt, sodass sich die Kontaktelemente dann, wenn die Greifvorrichtung 10 nicht an dem Gegenstand 18 anliegt, in ihrer Ausgangskonfiguration befinden (vgl. 2a). Beispielhaft können die Kontaktelemente 22 federnd an dem Greifergrundkörper 16 gehaltert sein.
Um den Gegenstand 18 letztendlich greifen zu können, umfasst die Greifvorrichtung 10 eine Magnetisierungseinrichtung 34, welche dazu ausgebildet ist, die Kontaktelemente 22 bedarfsweise zu magnetisieren.
Die Magnetisierungseinrichtung 34 umfasst einen Magneten 36, welcher im Beispiel als Permanentmagnet 38 ausgebildet ist. Der Magnet 36 ist entlang einer Magnet-Verlagerungsachse 40 relativ zu den Kontaktelementen 22 derart verlagerbar, dass er eine Aktivkonfiguration (Magnetisierungskonfiguration) zum Greifen des Gegenstands 18 (in 1 mit Strichlinien dargestellt) und eine Passivkonfiguration zum Loslassen des Gegenstands 18 (in 1 mit durchgezogenen Linien dargestellt) einnehmen kann. Zu diesem Zweck kann die Magnetisierungseinrichtung 34 eine entsprechende Antriebseinrichtung 42 zur Verlagerung des Magneten 36 aufweisen. Im dargestellten Beispiel umfasst die Antriebseinrichtung 42 einen Spindelantrieb 44. Es ist bspw. auch denkbar, dass die Antriebseinrichtung 42 pneumatisch betrieben ist.
Bei dem in 1 dargestellten Beispiel ist die Magnet-Verlagerungsachse 40 beispielhaft orthogonal zu den Verlagerungsachsen 30 der Kontaktelemente 22 angeordnet. Es ist aber auch möglich, dass die Magnet-Verlagerungsachse 40 parallel zu den Verlagerungsachsen 30 der Kontaktelemente 22 ausgerichtet ist (vgl. 3 bis 5, nachfolgend noch im Detail erläutert).
In der Aktivkonfiguration ist der Magnet 36 derart relativ zu den Kontaktelementen 22 angeordnet, dass ein von dem Magnet 22 bereitgestellter magnetischer Fluss durch die Kontaktelemente 22 zu den jeweiligen Kontaktabschnitten 26 bzw. Kontaktflächen 28 fortgesetzt wird, um den Gegenstand 18 zu greifen.
Insbesondere ist der Magnet 36 in der Aktivkonfiguration in direktem Kontakt mit wenigstens einem der Kontaktelemente 22. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel wirkt der Magnet 36 in der Aktivkonfiguration nur mit einem der Kontaktelemente 22 unmittelbar zusammen, wobei der von dem Magnet 36 bereitgestellte magnetische Fluss dann über dieses Kontaktelement 22 an die weiteren Kontaktelemente 32 weitergeleitet wird. Es ist aber auch möglich, dass der Magnet 36 in der Aktivkonfiguration mit mehreren, insbesondere allen, Kontaktelementen 22 unmittelbar zusammenwirkt, insbesondere in direkten Kontakt ist (vgl. 3 und 5, siehe unten).
Vorzugsweise sind die Kontaktelemente 22 und die Magnetisierungseinrichtung 34 derart ausgebildet, dass die Kontaktelemente 22 im magnetisierten Zustand aufgrund der magnetischen Wechselwirkung relativ zueinander und insbesondere auch relativ zu dem Greifergrundkörper 16 fixiert sind. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Greifvorrichtung 10 eine Feststelleinrichtung 46 zur Fixierung einer Relativposition der Kontaktelemente 22 umfasst (ein Beispiel hierfür wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 5 erläutert).
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausgestaltung eines Verfahrens zum Greifen eines Gegenstands 18 mit einer solchen Greifvorrichtung 10 unter Bezugnahme auf die 2a bis 2e erläutert.
In den 2a bis 2e ist die Greifvorrichtung 10 lediglich in vereinfachter schematischer Darstellung gezeigt, um die Funktionsweise der Greifvorrichtung 10 besser darstellen zu können.
In einem ersten Schritt wird eine vorstehend erläuterte Greifvorrichtung 10 bereitgestellt, wobei sich die Kontaktelemente 22 zunächst in ihrer Ausgangskonfiguration befinden (vgl. 2a). Im Beispiel ist die Greifvorrichtung 10 derart ausgebildet, dass die Kontaktelemente 22 in der Ausgangskonfiguration gemeinsam eine ebene Gesamtanlagefläche 48 für den Gegenstand 18 bereitstellen.
Die Greifvorrichtung 10 wird sodann entlang einer Greifrichtung 32 mit den Kontaktelementen 22 an den Gegenstand 18 angedrückt, sodass in Abhängigkeit der Oberflächentopografie des Gegenstands 18 zumindest eine Teilmenge der Kontaktelemente 22 aus der Ausgangskonfiguration entlang der jeweiligen Verlagerungsachse 30 verlagert wird, insbesondere in den Greifergrundkörper 16 eingeschoben wird. Im dargestellten Beispiel wird aufgrund der ovalen Außenform des Gegenstands 18 das mittige Kontaktelementen 22 stärker verschoben als die beiden äußeren Kontaktelemente 22 (vgl. 2b).
Nachdem die Greifvorrichtung 10 an den Gegenstand 18 angesetzt ist, wird die Magnetisierungseinrichtung 34 aktiviert, um die Kontaktelemente 22 zu magnetisieren und somit, wie vorstehend erläutert, eine magnetische Anziehungskraft auf den ferromagnetischen Gegenstand 18 auszuüben. Im konkreten Beispiel wird der Magnet 36 aus seiner von den Kontaktelementen 22 beabstandeten Passivkonfiguration in die Aktivkonfiguration verlagert (in 2b durch den Pfeil 50 veranschaulicht), insbesondere durch die vorstehend beschriebene Antriebseinrichtung 42 (in 2 nicht dargestellt). Wie in 2c dargestellt, ist der Magnet 36 in der Aktivkonfiguration beispielhaft in direktem Kontakt mit zumindest einem der Kontaktelement 22, welches dann den von dem Magnet 36 bereitgestellten magnetischen Fluss an die weiteren Kontaktelemente 22 weiterleitet.
Es ist möglich, dass die Kontaktelemente 22 bereits aufgrund der magnetischen Wechselwirkung relativ zueinander fixiert sind. Es ist auch möglich, dass zusätzlich nach dem Ansetzen der Greifvorrichtung 10 an den Gegenstand 18 und vor oder nach der Magnetisierung die vorstehend erwähnte Feststelleinrichtung 46 aktiviert wird (siehe unten).
In einem weiteren Schritt kann dann die Greifvorrichtung 10 mit dem (magnetisch) gegriffenen Gegenstand 18 zu einem Zielort verlagert werden (in 2c durch den Pfeil 52 angedeutet), bspw. mittels des vorstehend erwähnten Manipulators 12 der Handhabungsanlage 100.
Zum Ablegen des Gegenstandes 18 wird die Magnetisierungseinrichtung 34 wieder deaktiviert. Insbesondere wird der Magnet 36 wieder aus der Aktivkonfiguration die Passivkonfiguration überführt. Der Magnet 36 wird also insbesondere wieder von den Kontaktelementen 22 weg verlagert (in 2d durch den Pfeil 54 angedeutet). Zusätzlich ist es möglich, dass weitere Entmagnetisierungsmaßnahmen durchgeführt werden, bspw. ein vorstehend erwähnter Entmagnetisierungskörper in Kontakt mit den Kontaktelementen 22 gebracht wird oder die Kontaktelemente 22 durch Wärmeeinwirkung entmagnetisiert werden.
Nach erfolgter Entmagnetisierung können Greifvorrichtung 10 und Gegenstand 18 voneinander getrennt werden, bspw. indem die Greifvorrichtung 10 entgegen der Greifrichtung 32 weg verlagert wird (vgl. 2e). Wie aus 2e ersichtlich, werden die Kontaktelemente 22 hierbei durch die Beaufschlagung wieder in ihrer Ausgangskonfiguration gemäß 2a überführt, sodass ein erneuter Greifvorgang ermöglicht ist.
Die in 1 schematisch dargestellte Steuereinrichtung 14 der Handhabungsanlage 100 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen.
Die 3a bis 3b zeigen weitere beispielhafte Ausgestaltungen einer Anordnung der Kontaktelemente 22, bei Betrachtung entlang der Verlagerungsachsen 30 (diese sind insofern orthogonal zur Zeichenebene orientiert).
Bei der in 3a gezeigten Ausgestaltung sind die Kontaktelemente 22 kranzartig um ein Zentralelement 56 angeordnet. Vorzugsweise sind die Kontaktelemente 22 als Kontaktstab oder Kontaktstift ausbildet, welche sich im Beispiels länglich in einer Richtung orthogonal zur Zeichenebene erstrecken. Bei dem Zentralelement 56 kann es sich insbesondere um den Magnet 36 der Magnetisierungseinrichtung 34 handeln. Insofern kann der Magnet 36 entlang einer Magnet-Verlagerungsachse 40 verlagerbar sein, welche parallel zu den Verlagerungsachsen 30 der Kontaktelemente 22 orientiert ist (in 4 gesondert dargestellt). Die 3a zeigt dann insbesondere den Magnet 36 in Aktivkonfiguration. Es ist auch denkbar, dass es sich bei dem Zentralelement 56 um einen Polschuh handelt, welcher von der Magnetisierungseinrichtung 34 magnetisierbar ist.
Die 3b zeigt eine weitere Ausgestaltung, die sich von der Ausgestaltung gemäß 3a lediglich darin unterscheidet, dass die Kontaktelemente 22 zweilagig um das Zentralelement 56 angeordnet sind.
Die 3c zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung, bei der die Kontaktelemente 22 schalenartig um das Zentralelement 56 (Magnet 36) angeordnet sind.
Die 5 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung, bei der das Zentralelement 56 als Magnet 36 ausgebildet ist, wobei der Magnet 36 einen magnetischen Nordpol N und einen magnetischen Südpol S aufweist. Wie in 5 angedeutet, ist der Magnet 36 in der Aktivkonfiguration derart ausgerichtet, dass eine Teilmenge der Kontaktelemente 22 mit dem magnetischen Nordpol N zusammenwirkt somit an ihren Kontaktflächen 28 einen magnetischen Nordpol bereitstellen und eine weitere Teilmenge der Kontaktelemente 22 mit dem magnetischen Südpol S zusammenwirkt und somit an ihren Kontaktflächen 28 jeweils einen magnetischen Südpol bereitstellen. Bei einer solchen Ausgestaltung werden die Magnetpole dann durch einen anliegenden ferromagnetischen Gegenstand 18 miteinander verbunden, sodass ein magnetischer Kreis gebildet ist.
Die 6 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausgestaltung einer Feststelleinrichtung 46 für eine Ausgestaltung gemäß 3 oder 5. Die Feststelleinrichtung 46 umfasst zwei, im Beispiel schalenförmige, Klemmelemente 58-1, 58-2, welche die Kontaktelemente 22 und das Zentralelement 56, insbesondere den Magnet 36, zwischen sich einschließen. Durch Beaufschlagung der Klemmelemente 58-1, 58-2 gegeneinander (in 6 durch die Pfeile angedeutet) werden die Kontaktelemente 22 und das Zentralelement 56 gegeneinander verpresst, sodass eine Relativbewegung der Kontaktelemente 22 zueinander und zu dem Zentralelement 56 blockiert ist.
Die 7 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung eine Ausgestaltung einer Greifereinrichtung 200, umfassend eine Mehrzahl, im Beispiel vier, der vorstehend beschriebenen Greifvorrichtungen 10. Es ist insbesondere möglich, dass die Greifvorrichtung 10 modulartig ausgebildet ist, sodass mehrere Greifvorrichtungen 10 modular zu einer Greifereinrichtung 200 zusammensetzbar sind. Die Greifereinrichtung 200 kann dann insbesondere in ihrer Gesamtheit von dem Manipulator 12 verlagerbar sein. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 14 der Handhabungsanlage 100 dann dazu eingerichtet sein, die einzelnen Greifvorrichtung 10 der Greifereinrichtung 200 separat anzusteuern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202005004456 U1 [0002]

Claims

Greifvorrichtung (10) zum Greifen von ferromagnetischen Gegenständen (18) mit gekrümmter Oberfläche (20), umfassend: - eine Mehrzahl von magnetisierbaren, insbesondere ferromagnetischen, Kontaktelementen (22) zur Anlage an einen zu greifenden Gegenstand (18), wobei die Kontaktelemente (22) relativ zueinander verlagerbar sind; - eine bedarfsweise aktivierbare Magnetisierungseinrichtung (34), welche dazu ausgebildet ist, bei Aktivierung die Kontaktelemente (22) zu magnetisieren.
Greifvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Kontaktelemente (22) länglich ausgebildet sind, insbesondere in Form von Kontaktstiften (24), Kontaktstäben, Kontaktnadeln oder dergleichen.
Greifvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest eine Teilmenge der Kontaktelemente (22), vorzugsweise alle, an der Greifvorrichtung (10) entlang jeweiliger Verlagerungsachsen (30) verlagerbar gehaltert sind, insbesondere voneinander unabhängig.
Greifvorrichtung (10) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Verlagerungsachsen (30) zueinander parallel verlaufen.
Greifvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, außerdem umfassend einen Greifergrundkörper (16), wobei zumindest eine Teilmenge der Kontaktelemente (22) jeweils zwischen einer relativ zu dem Greifergrundkörper (16) ausgefahrenen Ausgangskonfiguration und einer relativ zu dem Greifergrundkörper (16) eingefahrenen Greifkonfiguration verlagerbar ist, wobei die Kontaktelemente (22) in Richtung der Ausgangskonfiguration beaufschlagt, insbesondere federbeaufschlagt, sind.
Greifvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, außerdem umfassend eine, insbesondere mechanisch, fluidisch und/oder hydraulisch aktivierbare, Feststelleinrichtung (46), welche dazu ausgebildet ist, eine Verlagerungsbewegung der Kontaktelemente (22) relativ zueinander zu blockieren.
Greifvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kontaktelemente (22) kranzartig oder schalenartig um ein Zentralelement (56), insbesondere um einen Magneten (36) oder einen Polschuh der Magnetisierungseinrichtung (34), angeordnet sind.
Greifvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Magnetisierungseinrichtung (34) wenigstens einen Magnet (36), insbesondere Permanentmagnet (38), umfasst, wobei die Magnetisierungseinrichtung (34), insbesondere der wenigstens eine Magnet (36) eine Aktivkonfiguration und eine Passivkonfiguration einnehmen kann, wobei eine Magnetisierungswirkung des Magneten (36) auf die Kontaktelemente (22) in der Passivkonfiguration geringer ist als in der Aktivkonfiguration.
Greifvorrichtung (10) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Magnet (36), insbesondere zwischen der Aktivkonfiguration und der Passivkonfiguration, relativ zu den Kontaktelementen (22) translatorisch und/oder rotatorisch verlagerbar ist, insbesondere mittels einer entsprechenden Antriebseinrichtung (42).
Greifvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der Magnet (36) einen magnetischen Südpol (S) und einen magnetischen Nordpol (N) aufweist, wobei der Magnet (36) in der Aktivkonfiguration derart mit den Kontaktelementen (22) zusammenwirkt, dass eine Teilmenge der Kontaktelemente (22) einen magnetischen Südpol bereitstellen und eine weitere Teilmenge der Kontaktelemente (22) einen magnetischen Nordpol bereitstellen.
Greifvorrichtung (10) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Magnetisierungseinrichtung außerdem einen Entmagnetisierungsmagnet zur Unterstützung einer Entmagnetisierung der Kontaktelemente (22) aufweist, wobei der Entmagnetisierungsmagnet einen magnetischen Südpol und einen magnetischen Nordpol aufweist, wobei der Entmagnetisierungsmagnet derart relativ zu dem Magnet (36) translatorisch und/oder rotatorisch verlagerbar ist, dass der Entmagnetisierungsmagnet eine Entmagnetisierungskonfiguration und eine Magnetisierungskonfiguration einnehmen kann, wobei der Entmagnetisierungsmagnet in der Entmagnetisierungskonfiguration relativ zu dem Magnet (36) derart positioniert ist, dass der magnetische Südpol des Entmagnetisierungsmagneten mit dem magnetischen Nordpol (N) des Magneten (36) und der magnetische Nordpol des Entmagnetisierungsmagnet mit dem magnetischen Südpol (S) des Magneten (36) zusammenwirkt, und/oder wobei der Entmagnetisierungsmagnet in der Magnetisierungskonfiguration von dem Magnet (36) beabstandet angeordnet ist oder relativ zu dem Magnet (36) derart positioniert ist , dass der magnetische Südpol des Entmagnetisierungsmagneten mit dem magnetischen Südpol (S) des Magneten (36) und der magnetische Nordpol des Entmagnetisierungsmagneten mit dem magnetischen Nordpol (N) des Magneten (36) zusammenwirkt.
Greifvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Magnetisierungseinrichtung (34) einen Elektromagnet umfasst oder wobei die Magnetisierungseinrichtung (34) eine elektromagnetische Spule umfasst, welche zusammen mit einem oder mehreren der Kontaktelemente (22) einen Elektromagnet bildet.
Verfahren zum Greifen eines ferromagnetischen Gegenstands (18) mit gekrümmter Oberfläche (20) unter Verwendung einer Greifvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend: a) Ansetzen der Greifvorrichtung (10) an den Gegenstand (18), sodass zumindest eine Teilmenge der Kontaktelemente (22) aus einer jeweiligen Ausgangskonfiguration heraus verlagert wird; b) Magnetisieren der Kontaktelemente (22) mittels der Magnetisierungseinrichtung (34), um den Gegenstand (18) zu greifen.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei zumindest eine Teilmenge der Kontaktelemente (22) entlang zueinander parallel verlaufender Verlagerungsachsen (30) translatorisch verlagerbar ist, wobei die Greifvorrichtung (10) entlang einer Greifrichtung (32) an den Gegenstand (18) angesetzt wird, wobei die Greifrichtung (32) parallel zu den Verlagerungsachsen (30) der Kontaktelemente (22) orientiert ist.
Handhabungsanlage (100), umfassend einen Manipulator (12) und eine Greifvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Handhabungsanlage (100) nach dem vorherigen Anspruch, außerdem umfassend eine Steuereinrichtung (14) zur Ansteuerung des Manipulators (12) und der Greifvorrichtung (10), wobei die Steuereinrichtung (14) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14 auszuführen.