DE102022128993A1

DE102022128993A1 - Greif- oder Spannvorrichtung zum Greifen oder Spannen von Gegenständen in unterschiedlichen Betriebsmodi und Verfahren hierfür

Info

Publication number: DE102022128993A1
Application number: DE102022128993.1A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Neitzel; Denis Carpenco; Steffen Mittendorff
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 2022-11-02
Filing date: 2022-11-02
Publication date: 2024-05-02
Also published as: WO2024094774A1

Abstract

Greif- oder Spannvorrichtung (10) zum Greifen oder Spannen von Gegenständen und zugehöriges Verfahren (200), mit wenigstens einer und vorzugsweise zwei aufeinander zu und voneinander weg verfahrbaren Grundbacken (14, 16), mit einem Antrieb (22) zum Antreiben der wenigstens einen Grundbacke (14, 16), mit einer Steuereinheit (20), umfassend einen Controller (72) zum Erzeugen von den Antrieb (22) ansteuernden Steuersignalen (80, 82, 84), einen Speicher (74), in dem Befehle und Kenngrößen (75) hinterlegt sind und eine Kommunikationsschnittstelle (70) zum Empfangen von vorgebbaren Greifparametern (78),wobei die Steuereinheit (20) derart eingerichtet ist, dass im Speicher (74) Befehle für wenigstens zwei unterschiedliche Betriebsmodi zum Betreiben der Greif- oder Spannvorrichtung (10) gespeichert sind, die dann, wenn sie durch den Controller (72) abgearbeitet werden, den Controller (72) dazu veranlassen Steuersignale (80, 82, 84) für den jeweiligen Betriebsmodus zu erzeugen, wobei die Auswahl für welchen Betriebsmodi Steuersignale (80, 82, 84) erzeugt werden in Abhängigkeit von mindestens einem vorgebbaren Greifparameter (78) und von mindestens einer im Speicher (74) hinterlegten Kenngrößen (75) erfolgt.

Description

Die Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Greif- oder Spannvorrichtung zum Greifen oder Spannen von Gegenständen, mit wenigstens einer und vorzugsweise zwei aufeinander zu und voneinander weg verfahrbaren Grundbacken sowie und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Greif- oder Spannvorrichtung.
Aus der DE 10 013 022 A1 ist eine Greif- oder Spannvorrichtung bekannt, bei der zwei aufeinander zu und voneinander weg verfahrbare Grundbacken vorgesehen sind, wobei die Grundbacken über ein Getriebe, nämlich ein Keilhakengetriebe, und eine Kolbenstange mit einem Arbeitskolben bewegungsgekoppelt sind. Der Arbeitskolben begrenzt zwei Kolbenräume; je nach Beaufschlagung des einen oder des anderen Kolbenraums werden die Grundbacken aufeinander zu oder voneinander wegbewegt.
Aus der EP 1 905 549 A1 ist eine Greifvorrichtung mit einem Rotationsantrieb und zwei mittels eines Synchronzahnrads synchronisierten Schlitten offenbart, wobei an jedem Schlitten eine Verzahnung zum Eingriff mit dem Synchronzahnrad vorgesehen ist.
Aus der EP 3 359 351 B1 ist eine Greif- oder Spannvorrichtung mit einem Antrieb zum Antreiben der wenigstens einen Grundbacke und mit einer Steuereinheit bekannt, wobei die Steuereinheit einen Controller zum Erzeugen von den Antrieb ansteuernden Steuersignalen, einen Speicher, in dem Befehle und Kenngrößen hinterlegt sind, und eine Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen von vorgebbaren Greifparametern umfasst.
Die zu lösende Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Greif- oder Spannvorrichtung bereitzustellen, die vielseitig einsetzbar ist.
Die Aufgabe wird mit einer Greif- oder Spannvorrichtung zum Greifen und Spannen von Gegenständen gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei ist denkbar, dass der Antrieb als ein elektrischer Antrieb mit einem Elektromotor, einer Motorsteuerung und einem Getriebe oder als pneumatischer Antrieb ausgeführt ist. Vorzugsweise umfasst die Greif- oder Spannvorrichtung ein Gehäuse in dem die Steuereinheit angeordnet ist. Es ist denkbar, dass auch der Antrieb im Gehäuse angeordnet ist. Es ist weiter denkbar, dass Kenngrößen aus Kennfeldern abgeleitet werden oder Konfigurationsdaten bei der Fertigung des Greifers, bzw. der Steuereinheit im Speicher hinterlegt werden und/oder eine Parametrierung erfolgt. Vorzugsweise kann die Kommunikationsschnittstelle auch Daten senden.
Die Steuereinheit ist derart eingerichtet, dass im Speicher Befehle für wenigstens zwei unterschiedliche Betriebsmodi zum Betreiben der Greif- oder Spannvorrichtung gespeichert sind, die dann, wenn sie durch den Controller abgearbeitet werden, den Controller dazu veranlassen Steuersignale für den jeweiligen Betriebsmodus zu erzeugen, wobei die Auswahl für welchen Betriebsmodi Steuersignale erzeugt werden in Abhängigkeit von mindestens einem vorgebbaren Greifparameter und von mindestens einer im Speicher hinterlegten Kenngröße erfolgt.
Dies hat den Vorteil, dass die Art und Weise wie die Greif- oder Spannvorrichtung einen Gegenstand greift oder spannt nicht direkt von vielen Parametern abhängig ist, sondern durch die Steuereinheit anhand der übermittelten Greifparameter bestimmt wird. Dadurch könnten beispielsweise gleiche Greif- oder Spannvorrichtungen für verschiedene Greifaufgaben eingesetzt werden oder die Greif- oder Spannvorrichtungen nacheinander verschiedene Greifaufgaben durchführen, ohne dass eine Umrüstung des Greifers nötig ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Greifparameter auf ein Minimum an Daten reduziert werden können und so die Kommunikationsschnittstelle und/oder ein Kommunikationsnetzwerk in einer Maschine, in der die Greif- oder Spannvorrichtung eingesetzt wird, entlastet und somit die gesamte Maschine vereinfacht ist. Ferner ist auch eine Implementierung einer erfindungsgemäßen Greif- oder Spannvorrichtung vereinfacht, da die Komplexität der zu übergebenen Greifparameter deutlich reduziert werden kann. Die im Speicher hinterlegten Kenngrößen können von der Steuerungseinheit auch dazu herangezogen werden, zu prüfen, ob die Greif- oder Spannvorrichtung in der Lage ist einen Greif- oder Spannvorgang anhand der vorgegebenen Greifparameter auszuführen, was zum Schutz der Greif- oder Spannvorrichtung und des zu greifenden Gegenstandes führt.
Die Steuereinheit kann dabei derart eingerichtet sein, dass der Controller zunächst in einer ersten Stufe anhand der Greifparameter die Auswahl des Betriebsmodus vornimmt und in einer zweiten Stufe anhand der im Speicher hinterlegten Kenngrößen überprüft, ob die Greif- oder Spannvorrichtung in der Lage ist einen derartigen Greifvorgang auszuführen. Gegebenenfalls erfolgt darauf ein Senden von Daten über die Kommunikationsschnittstelle betreffend den Greifvorgang.
Es ist denkbar, dass die vorgebbaren Greifparameter eine Soll-Greifkraft repräsentieren. Dadurch kann die Greif- oder Spannvorrichtung eine Vielzahl von verschiedenen Gegenständen greifen und ist vielseitig einsetzbar. Durch das Vorgeben einer Soll-Greifkraft kann die Greifkraft spezifisch auf den zu greifenden Gegenstand eingestellt werden und so ein angepasstes Greifen ohne Beschädigungen oder Verlust des Gegenstandes erreicht werden.
Weiterhin ist denkbar, dass die vorgebbaren Greifparameter eine absolute Soll-Greifkraft oder eine relative Soll-Greifkraft repräsentieren. Eine relative Soll-Greifkraft wird insbesondere als Wert zwischen 0 und 150% einer Normalgreifkraft angegeben. Die Normalgreifkraft bezieht sich auf eine Kraft, welche 100 % der Greifkraft der Greif- oder Spannvorrichtung repräsentiert. Eine relative Soll-Greifkraft hat den Vorteil, dass in einer Maschinensteuerung, die mit der Steuereinheit über die Kommunikationsschnittstelle kommuniziert, die auszutauschen Daten vereinfacht werden und für einen Bediener die Einrichtung des Greifers damit erleichtert wird.
Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit weiter derart eingerichtet, dass in Abhängigkeit den vorgebbaren Greifparametern eine damit korrespondierende Greifgeschwindigkeit der jeweiligen Grundbacke berechnet wird. Weiter werden vorteilhafterweise entsprechende Steuersignale erzeugt, so dass beim Auftreffen der Grundbacke bzw. eines an der Grundbacke angeordneten Greiffingers der Impuls im Vergleich zu einem Greifvorgag mit statischer Greifgeschwindigkeit reduziert wird. Dadurch können mit der erfindungsgemäßen Greif- oder Spannvorrichtung auch empfindliche und weniger empfindliche Gegenstände gegriffen werden, ohne, dass verschiedene Greifer nötig sind oder der Greifer zwischen den unterschiedlichen Greifvorgängen zur Realisierung unterschiedlicher Betriebsmodi umgerüstet werden muss.
Es ist denkbar, dass die Steuereinheit weiter derart eingerichtet ist, dass im Speicher Befehle hinterlegt sind für einen ersten Betriebsmodus, einen zweiten Betriebsmodus und/oder einen dritten Betriebsmodus. Mit dem ersten Betriebsmodus werden Steuersignale erzeugt, die zu einem Greifen mit einer Greifkraft von weniger oder gleich einer Normalgreifkraft führen. Mit dem zweiten Betriebsmodus werden Steuersignale erzeugt, die zu einem Greifen mit einer Greifkraft größer der Normalgreifkraft führen. Mit dem dritten Betriebsmodus werden Steuersignale erzeugt, die zu einem impulsreduzierten Greifen führen. Durch die Bereitstellung der verschiedenen Betriebsmodi können verschiedene Gegenstände vorteilhaft gegriffen oder gespannt werden. Der dritte Betriebsmodus bezieht dabei als vorgegebene Greifparameter neben der vorgegebenen Greifkraft noch die vorgegebene Greifgeschwindigkeit mit ein, falls diese unterhalb der berechneten Greifgeschwindigkeit liegt. Durch langsameres Greifen wird die kinetische Energie in den bewegten Komponenten des Greifers reduziert und somit auch der Impuls beim Auftreffen der Backe auf den Gegenstand. Dies ist insbesondere bei spröden und/oder zerbrechlichen Gegenständen vorteilhaft, welche insbesondere in der Elektronikfertigung Verwendung finden kommen können.
Es ist denkbar, dass die Greif- oder Spannvorrichtung eine Bremseinheit zum Festsetzen der wenigstens einen Grundbacke gegen elastisch nachgiebige Vorspannmittel aufweist, wobei einer der im Speicher hinterlegten Kenngrößen das Vorhandensein der Bremseinheit repräsentiert. Dabei ist denkbar, dass die Vorspannmittel aus zumindest abschnittsweise elastisch nachgiebigem Material sind, wie Elastomerblöcke oder Federelemente. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit weiter derart eingerichtet ist, dass im Speicher Befehle für einen Betriebsmodus hinterlegt sind, mit dem Steuersignale erzeugt werden, mit denen Brems-Steuersignale zur Ansteuerung der Bremseinheit erzeugt werden, sodass ein Greifen mit einer Greifkraft größer der Normalgreifkraft erfolgt. Dabei kann dieser Betriebsmodus insbesondere der zuvor beschriebene zweite Betriebsmodus sein. Zur Erreichung einer Greifkraft größer 100% der Normalgreifkraft wird die wenigstens eine Grundbacke derart verfahren, dass die Vorspannmittel auch aufgrund des Auftreffimpulses der Grundbacken elastisch verformt werden, wobei unmittelbar danach die Grundbacke mittels der Bremseinheit festgesetzt wird. Damit wirken die Vorspannkräfte der Vorspannmittel als zusätzliche Greifkräfte. Durch das Vorsehen einer Bremseinheit in Verbindung mit den Vorspannmitteln kann der Einsatzbereich weiter Vergrößert werden.
Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit weiter derart eingerichtet, dass in Abhängigkeit der vorgebbaren Greifparametern Steuersignale erzeugt werden, die nach einem ersten Kontakt mit dem Gegenstand ein Nachgreifen veranlassen. Das Nachgreifen kann in allen zuvor beschriebenen Betriebsmodi veranlasst werden bzw. sich an diese anschließen. Das Nachgreifen funktioniert wie folgt: Zunächst erzeugt die Steuereinheit Steuersignale entsprechend einem der Betriebsmodi. Sobald die Steuereinheit einen ersten Kontakt der wenigstens einen Backe mit dem zu greifenden Gegenstand ermittelt - dies kann beispielsweise durch eine Rückmeldung des Antriebs aufgrund einer Stromerhöhung des Antriebsstroms für den Elektromotor oder durch Lagesensoren über die Kommunikationsschnittstelle erfolgen - erzeugt sie erneut Steuersignale für ein Nachgreifen. Anschließend gibt es eine erneute Rückmeldung über einen Kontakt mit dem Gegenstand. Dies wird vorteilhafterweise zyklisch für einen vorgebbaren Zeitraum wiederholt. Dadurch kann sichergestellt werden, ob der Gegenstand sicher gegriffen wurde, ohne dass eine externe Maschinensteuerung mit dem Nachgreifen für den Zeitraum belegt wird.
Es ist denkbar, dass die Steuereinheit weiter derart eingerichtet ist, dass nach dem Nachgreifen Signale über die Kommunikationsschnittstelle zurückgemeldet werden, ob das Werkstück gegriffen oder verloren wurde. Dadurch können nachdem der Zeitraum des Nachgreifens abgelaufen ist, entsprechende weitere Maßnahmen von der Maschinensteuerung oder einer Bedienperson eingeleitet werden.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Greif- oder Spannvorrichtung zum Greifen oder Spannen von Gegenständen, insbesondere zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Greif- oder Spannvorrichtung, wobei die Greif- oder Spannvorrichtung umfasst wenigstens eine und vorzugsweise zwei aufeinander zu und voneinander weg verfahrbaren Grundbacken, einen Antrieb zum Antreiben der wenigstens einen Grundbacke, und eine Steuereinheit zum Erzeugen von den Antrieb ansteuernden Steuersignalen, wobei die Steuereinheit einen Speicher umfasst, in dem Befehle und Kenngrößen hinterlegt sind.
Weiter ist vorgesehen, dass die Greif- oder Spannvorrichtung in wenigstens zwei unterschiedliche Betriebsmodi betreibbar ist, wobei der jeweilige Betriebsmodus in Abhängigkeit von mindestens einem vorgebbaren Greifparameter und von mindestens einer im Speicher hinterlegten Kenngröße ausgewählt wird.
Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren kann eine Greif- oder Spannvorrichtung vielseitig eingesetzt werden, indem nur einfache Greifparameter zum Ausführen eines Greifvorgangs vorgegeben werden. Dies vereinfacht die Steuerung eines derartigen Greifers im Betrieb und die Integration eines derartigen Greifers in einer Maschine.
Es ist denkbar, dass die im Speicher hinterlegte Kenngröße bei der Montage und/oder bei einer Parametrierung der Greif- oder Spannvorrichtung im Speicher hinterlegt wird. Dadurch können die Eigenschaften des Greifers einfach durch die Steuereinheit abgefragt werden und die vorgegebenen Greifparameter plausibilisiert werden, insbesondere ob die Greif- oder Spannvorrichtung den gewünschten Greifvorgang ausführen kann oder welcher der wenigstens zwei Betriebsmodi ausgeführt wird.
Vorteilhafterweise umfassen die Betriebsmodi einen ersten Betriebsmodus, der zu einem Greifen mit einer Greifkraft von weniger oder gleich einer Normalgreifkraft führt, einen zweiten Betriebsmodus, der zu einem Greifen mit einer Greifkraft größer der Normalgreifkraft führen führt, und/oder einen dritten Betriebsmodus, der zu einem impulsreduzierten Greifen führt. Die Normalgreifkraft bezieht sich auf eine Kraft, welche 100 % der Greifkraft der Greif- oder Spannvorrichtung repräsentiert. Für den dritten Betriebsmodus wird eine vorgegebene Greifgeschwindigkeit mit einbezogen, insbesondere falls diese unterhalb der anhand der vorgegebenen Greifkraft berechneten Greifgeschwindigkeit liegt.
Es ist denkbar, dass in Abhängigkeit der vorgebbaren Greifparameter Steuersignale erzeugt werden, die nach einem ersten Kontakt mit dem Gegenstand ein Nachgreifen veranlassen. Das Nachgreifen ist ein zeitlich begrenzter Vorgang, bei dem bis zum Ablauf eines vorgebbaren Zeitraums kontinuierlich ab dem Veranlassen eines Greifvorgangs Steuersignale für einen Greifvorgang erzeugt werden und eine Rückmeldung erzeugt wird, ob der Gegenstand gegriffen wurde. Die Rückmeldung kann dabei mittels einer nicht näher beschriebenen Sensorik erfolgen oder beispielsweise über einen Stromanstieg beim Greifen in der Antriebssteuerung detektiert und erzeugt werden.
Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Demnach umfasst das Computerprogramm Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinheit mit einem Controller, einem Speicher und einer Kommunikationsschnittstelle, diese veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahrens auszuführen. Ferner wird die Aufgabe durch eine computerlesbares Speichermedium gelöst, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist. Zudem wird die Aufgabe durch ein Datenträgersignal gelöst, das das Computerprogramm nach Anspruch 13 überträgt.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.
Es zeigen:

1: eine Greifvorrichtung;
2: einen schematischen Aufbau einer Steuerungseinrichtung;
3: eine Anschlussmöglichkeit der Greifvorrichtung mit einer Maschinensteuerung;
4: ein Diagramm verschiedener Greifkraftverläufe der Greifvorrichtung;
5: ein Diagramm der Greifkraftänderung auf einen Gegenstand über die Zeit; und
6: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum betrieben der Greifvorrichtung.

In 1 ist eine Greifvorrichtung 10 mit einem Gehäuse 12, zwei aufeinander zu und voneinander weg verfahrbaren Grundbacken 14, 16 und einem Anschlussbereich 18 für eine Stromversorgung und Kommunikation gezeigt. Im Gehäuse 12 sind eine Steuereinheit 20, ein Antrieb 22, eine Bremseinheit 24 und elastische Vorspannmittel 26 vorgesehen, wobei die Bremseinheit 24 und die Vorspannmittel 26 in einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der Greifvorrichtung 10 nicht vorgesehen sind. Der Anschlussbereich 18 weist Kontrolllampen 28 zur Visualisierung von Zustandsmeldungen, einen Erdungsanschluss 30, einen Anschluss für eine Spannungsversorgung und Datenübertragung 32 sowie eine Service-Schnittstelle 34 auf.
Die Grundbacken 14, 16 sind über den Antrieb 22 antreibbar und bewegen sind parallel zu einer Verfahrachse 36. Weiterhin können Greiffinger oder anderes Zubehör (nicht dargestellt) über die Gewinde 38 und die Zentrierbrohrungen 40 auf den Grundbacken 14, 16 angeordnet werden.
Die Service-Schnittstelle 34 kann insbesondere dazu genutzt werden, um Kenngrößen, Kennfelder und/oder Parameter auf die Greifvorrichtung 10 zu übertragen und in einem Speicher der Steuereinheit 20 zu hinterlegen.
2 zeigt eine schematische Darstellung, in der die Greifvorrichtung 10 über ein Kabel 50 und einen Verteiler 52 an eine in einem Schaltschrank 54 vorhandene Maschinensteuerung 56 angeschlossen ist. Im Schaltschrank 54 sind neben der Maschinensteuerungen 56 eine Klemmleiste 58, ein Netzteil 60 und ein Sicherheitsschaltgerät 62 vorgesehen. Der Schaltschrank 54 kann für eine Maschine vorgesehen sein in der die Greifvorrichtung 10 angeordnet ist, weitere Maschinenbestandteile sind denkbar aber nicht dargestellt.
Das Netzteil 60 stellt eine Spannungsversorgung für die Greifvorrichtung 10 und das Sicherheitsschaltgerät 62 zur Verfügung. Über die Klemmleiste 58 kann die Spannung im Schaltschrank 54 an weitere Verbraucher wie beispielsweise die Maschinensteuerungen 56 verteilt werden. Das Sicherheitsschaltgerät 62 sorgt für weitere Sicherheitsmaßnahmen, insbesondere bei einem Stromausfall.
Der Verteiler 52 bündelt die Signale des Sicherheitsschaltgerät 62 und der Maschinensteuerung 56, sowie die Spannungsversorgung so, dass nur das eine Kabel 50 zur Verbindung der Greifvorrichtung 10 mit dem Schaltschrank 54 nötig ist. Die Kommunikation durch das Kabel 50 zwischen der Maschinensteuerung 56 mit der Greiferrichtung 10 erfolgt insbesondere bidirektional, sodass Greifparameter durch die Maschinensteuerung 56 der der Greifvorrichtung 10 vorgebbar sind und auch eine Rückmeldung seitens der Greifvorrichtung 10 möglich ist. Insbesondere können Positionsdaten oder Fehlermeldungen zurückgemeldet werden, so dass eine bidirektionale Kommunikation stattfindet.
In 3 ist die Steuereinheit 20 mit einer Kommunikationsschnittstelle 70, einem Controller 72 und einem Speicher 74 ist in 3 schematisch gezeigt. Die Steuereinheit 20 weist ein Gehäuse 76 auf. Ein Pfeil symbolisiert die Signale aus der Maschinensteuerung 56, die die vorgebbaren Greifparameter 78 enthalten. Die Signale werden über die Kommunikationsschnittstelle 70 an den Controller 72 übertragen.
Die Kommunikationsschnittstelle 70 kann dabei über analoge Signale und/oder alle gängigen digitalen Datenübertragungsarten wie insbesondere CAN-Bus, Ethernet, Mod-Bus, IO-Link, I/O-BUS, Profinet und weitere Feldbusysteme oder Platinenbussysteme, insbesondere Client-Server Systeme, angesprochen werden, wobei auch drahtlose Datenübertragungsarten denkbar sind.
Im Speicher 74 sind Kenngrößen 75 betreffend der Art und Ausstattung der Greifvorrichtung 10, in dem die Steuereinheit 20 Verwendung findet, hinterlegt. In den Greifparametern 78 können die Greifkraft als relativer Wert in Prozent, die Greifgeschwindigkeit und/oder der Zeitraum für das Nachgreifen enthalten sein. Die Kenngrößen 75 können insbesondere bei der Montage und/oder bei einer Parametrierung der Greif- oder Spannvorrichtung 10 im Speicher 74 hinterlegt werden.
Anhand der vorgegebenen Greifparameter 78 und der hinterlegten Kenngrößen 75 aus dem Speicher 74 wählt der Controller 72 den entsprechenden Betriebsmodus aus und generiert Steuersignale aus im Speicher 74 hinterlegten Befehlen für den entsprechenden Betriebsmodus zum Betreiben der Greifvorrichtung 10. Kommunikationsschnittstelle 70 ist also in der Lage mindestens einen Kommunikationskanal zu bedienen. Die generierten Steuersignale sind durch die Pfeile 80, 82, 84 schematisch dargestellt, wobei die Steuersignale 80 einem ersten Betriebsmodus (BasicGrip), die Steuersignale 82 einem zweiten Betriebsmodus (StrongGrip) und die Steuersignale 82 einem dritten Betriebsmodus (SoftGrip) zugeordnet sind bzw. einen solchen Betriebsmodus repräsentieren. Diese Steuersignale 80, 82, 84 werden in der Greifvorrichtung 10 an den Antrieb 22 weitergegeben.
Weiterhin ist durch den Pfeil 88 repräsentativ die Rückmeldung an die Maschinensteuerung 56 gezeigt. Die Rückmeldung wird auch durch den Controller 72 generiert und von der Kommunikationsschnittstelle 70 weitergeleitet.
4 zeigt ein Diagramm 90, in dem die Greifkraft 92 auf der Y-Achse über die Länge 94 der an Grundbacken 14, 16 der Greifvorrichtung 10 anordenabren Greiffingern auf der X-Achse aufgetragen ist. Im Diagramm 90 sind drei Greifkraft-Kurven dargestellt, wobei die Kurve 96 und die Kurve 98 dem ersten Betriebsmodus BasicGrip zugeordnet werden. Die Kurve 96 repräsentiert die Normalgreifkraft der Greifvorrichtung 10 mit 100 % Greifkraft als relative Soll-Greifkraft. Die Kurve 98 repräsentiert 50 % der relativen Soll-Greifkraft. Die Kurve 100 repräsentiert den maximalen Greifkraftverlauf des zweiten Betriebsmodus StrongGrip mit größer als 100 %, hier beispielsweise 150 %, der relativen Soll-Greifkraft. Der zweite Betriebsmodus StrongGrip wird ausgeführt, wenn durch die Maschinensteuerung 56 eine relative Soll-Greifkraft von mehr als 100 % als Greifparameter 78 vorgegeben wird. In diesem Fall werden die Grundbacken 14, 16, vom Antrieb 22 mit einer maximalen Greifgeschwindigkeit verfahren, sodass die elastisch nachgiebigen Vorspannelemente 26 beim Auftreffen der Grundbacken 14,16 auf den Gegenstand gespannt werden und im vorgespannten Zustand der Controller 72 Steuersignale an die Bremseinheit 24 über die Kommunikationsschnittstelle 70 übermittelt, sodass die Grundbacken 14, 16 unter Vorspannung und mit erhöhter Greifkraft festgesetzt werden.
Die 5 zeigt ein Diagramm 110, in dem der zeitliche Greifkraftverlauf von zwei Greifvorgängen mit den verschiedenen Betriebsmodi StrongGrip und SoftGrip anhand der Kurven 112 und 114 dargestellt ist. Auf der Y-Achse 116 ist die Greifkraft und auf der X-Achse 118 ist die Zeit aufgetragen. Die Kurve 112 zeigt den Greifkraftverlauf eines Greifvorgangs entsprechend des zweiten Betriebsmodus StrongGrip. Die Kurve 114 zeigt den Greifkraftverlauf eines Greifvorgangs entsprechend des dritten Betriebsmodus SoftGrip. Bei beiden Kurven 112 und 114 ist die vorgegebene Greifkraft G gleich und wird zum Zeitpunkt A von Kurve 112 und zum Zeitpunkt B von Kurve 114 stationär erreicht. Der Zeitpunkt K ist der Zeitpunkt des Erstkontakts der Backen 14, 16 mit dem zu greifenden Gegenstand bei beiden Greifvorgängen. Die Steigung der Kurven 112, 114, also die zeitliche Ableitung des Greifkraftverlaufs bzw. die Kraftänderung über die Zeit, ist der auf den zu greifenden Gegenstand wirkende Impuls. Die Kurve 112 des StrongGrips weist eine große Steigung und damit auch einen großen Impuls auf. Zudem weist die StrongGrip Kurve 112 ein Maximum 120 der Greifkraft als Überschwinger über die vorgegebene Soll-Greifkraft G auf. Die SoftGrip Kurve 114 erreicht die Soll-Greifkraft G später als die StrongGrip Kurve 112, weist jedoch eine deutlich geringere Steigung und damit einen geringen Impuls auf. Die SoftGrip Kurve 114 bzw. der der Kurve 114 zugrundeliegende dritte Betriebsmodus SoftGrip weist auch einen wesentlich geringeren Überschwinger 122 auf und ist damit insbesondere für empfindliche und zerbrechliche Gegenstände geeignet.
Die Steuereinheit 20 ist dazu eingerichtet das in 6 schematisch dargestellte Verfahren 200 auszuführen. Zunächst werden Kenngrößen 75 im Speicher 74 der Steuereinheit insbesondere bei der Montage oder der Parametrierung der Greif- oder Spannvorrichtung 10 hinterlegt. Die Kenngrößen 75 werden über die Kommunikationsschnittstelle 70 empfangen und an den Speicher 74 weitergegeben und dort hinterlegt, sodass der Controller 72 im Betrieb auf diese zugreifen kann. Eine spätere Parametrisierung mit veränderten Kenngrößen 75 im Betrieb, beispielsweise bei Wartungsarbeiten, ist denkbar.
Das Verfahren 200 zur Auswahl des Betriebsmodus wird im Betrieb der Greif- oder Spannvorrichtung 10 anhand folgender Schritte ausgeführt. Zunächst werden die vorgegebenen Greifparameter 78, die die Soll-Greifkraft G und optional die Greifgeschwindigkeit 202 und ein Nachgreifparameter 204 beinhalten, über die Kommunikationsschnittstelle 70 sowie die Kenngrößen 75 aus dem Speicher 74 abgerufen. Anhand der durch die Greifparameter 78 vorgegebenen Soll-Greifkraft G und der Kenngrößen 75 wird einem Entscheidungsblock 206 in einer ersten Stufe entweder der erste Betriebsmodus 80 (NormalGrip) oder der zweite Betriebsmodus 82 (StrongGrip) ausgewählt. Ist keine Greifgeschwindigkeit 202 in den Greifparametern 78 vorgegeben und die vorgegebene Greifkraft G ist größer als 100 %, so wird der zweite Betriebsmodus (StrongGrip) ausgewählt. Ist eine Greifgeschwindigkeit 202 und die vorgegebene Greifkraft G ist größer als 100 %, kann kein Betriebsmodus ausgewählt werden und es wird eine Fehlermeldung 208 generiert, die an die Kommunikationsschnittstelle 70 geleitet wird. In dem Fale, in dem die Greif- oder Spannvorrichtung 10 nicht mit den Komponenten für den zweiten Betriebsmodus (StrongGrip) ausgestattet ist und dies in den Kenngrößen 75 hinterlegt ist, wird nach einer solchen Plausibilitätsprüfung eine Fehlermeldung 208 generiert.
Ist in den Greifparametern 78 ein Nachgreifparameter 204 vorgegeben, so werden in einem Block 210 entsprechende Signale zum Nachgreifen im ausgewählten Betriebsmodus generiert und an die Kommunikationsschnittstelle 70 geleitet. Falls keine Nachgreifparameter 204 vorgegeben sind, wird das Signal 80, 82, 84 unverändert durch den Entscheidungsblock 210 durchgereicht und an die Kommunikationsschnittstelle 70 geleitet.
Im Block 206 wird zunächst der erste Betriebsmodus (NormalGrip) ausgewählt, wenn die vorgegebene Soll-Greifkraft G gleich oder unter 100 % liegt. Anschließend wird im Entscheidungsblock 212 in einer zweiten Stufe anhand der vorgegebenen Greifgeschwindigkeit 202 und den Kenngrößen 204 entschieden, ob der erste Betriebsmodus (NormalGrip) weiterhin ausgewählt wird oder in den dritten Betriebsmodus (SoftGrip) gewechselt wird und entsprechende Signale 80 oder 84 generiert werden. Liegt die vorgegebene Greifgeschwindigkeit 202 unterhalb einer in den Kenngrößen 75 für die Soll-Greifkraft G hinterlegten Greifgeschwindigkeit, wird der dritte Betriebsmodus (SoftGrip) ausgewählt. Ist in den Greifparametern 78 ein Nachgreifparameter 204 vorgegeben, dannwerden im Block 210 entsprechende Signale zum Nachgreifen im ausgewählten Betriebsmodus generiert und an die Kommunikationsschnittstelle 70 geleitet. Falls keine Nachgreifparameter 204 vorgegeben sind, wird das Signal 80, 82, 84 unverändert durch den Entscheidungsblock 210 durchgereicht und an die Kommunikationsschnittstelle 70 geleitet.
Mit der Greifvorrichtung 10 können verschiedene Betriebsmodi (BasicGrip StrongGrip, SoftGrip, Nachgreifen) bereitgestellt werden, um Greifaufgaben mit verschiedenen Anforderungen ohne Rüstzeiten nacheinander zu bearbeiten. Weiter wird dies so ermöglicht, dass nur wenige Greifparameter 78 vorgegeben werden müssen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10013022 A1 [0002]
EP 1905549 A1 [0003]
EP 3359351 B1 [0004]

Claims

Greif- oder Spannvorrichtung (10) zum Greifen oder Spannen von Gegenständen, mit wenigstens einer und vorzugsweise zwei aufeinander zu und voneinander weg verfahrbaren Grundbacken (14, 16) , mit einem Antrieb (22) zum Antreiben der wenigstens einen Grundbacke (14, 16), mit einer Steuereinheit (20), umfassend - einen Controller (72) zum Erzeugen von den Antrieb (22) ansteuernden Steuersignalen (80, 82, 84), - einen Speicher (74), in dem Befehle und Kenngrößen (75) hinterlegt sind und -eine Kommunikationsschnittstelle (70) zum Empfangen von vorgebbaren Greifparametern (78), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) derart eingerichtet ist, - dass im Speicher (74) Befehle für wenigstens zwei unterschiedliche Betriebsmodi zum Betreiben der Greif- oder Spannvorrichtung (10) gespeichert sind, die dann, wenn sie durch den Controller (72) abgearbeitet werden, den Controller (72) dazu veranlassen Steuersignale (80, 82, 84) für den jeweiligen Betriebsmodus zu erzeugen, - wobei die Auswahl für welchen Betriebsmodi Steuersignale (80, 82, 84) erzeugt werden in Abhängigkeit von mindestens einem vorgebbaren Greifparameter (78) und von mindestens einer im Speicher (74) hinterlegten Kenngröße (75) erfolgt.
Greif- oder Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die vorgebbaren Greifparameter (78) eine Soll-Greifkraft (G) repräsentieren.
Greif- oder Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorgebbaren Greifparameter (78) eine absolute oder eine relative Soll-Greifkraft (G) repräsentieren.
Greif- oder Spannvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (20) weiter derart eingerichtet ist, dass in Abhängigkeit den vorgebbaren Greifparametern (78) eine damit korrespondierende Greifgeschwindigkeit der jeweiligen Grundbacke (14, 16) berechnet wird.
Greif- oder Spannvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (20) weiter derart eingerichtet ist, dass im Speicher (74) Befehle hinterlegt sind für einen - ersten Betriebsmodus, mit dem Steuersignale (80, 82, 84) erzeugt werden, die zu einem Greifen mit einer Greifkraft von weniger oder gleich einer Normalgreifkraft führen, - zweiten Betriebsmodus, mit dem Steuersignale (80, 82, 84) erzeugt werden, die zu einem Greifen mit einer Greifkraft größer der Normalgreifkraft führen, und/oder - dritten Betriebsmodus, mit dem Steuersignale (80, 82, 84) erzeugt werden, die zu einem impulsreduzierten Greifen führen.
Greif- oder Spannvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Greif- oder Spannvorrichtung (10) eine Bremseinheit (24) zum Festsetzen der wenigstens einen Grundbacke (14, 16) gegen elastisch nachgiebige Vorspannmittel (26) aufweist, wobei einer der im Speicher (74) hinterlegten Kenngrößen (75) das Vorhandensein der Bremseinheit (24) repräsentiert und wobei die Steuereinheit (20) weiter derart eingerichtet ist, dass im Speicher (74) Befehle für einen Betriebsmodus hinterlegt sind, mit dem Steuersignale (80, 82, 84) erzeugt werden, mit denen Brems-Steuersignale zur Ansteuerung der Bremseinheit (24) erzeugt werden, sodass ein Greifen mit einer Greifkraft größer der Normalgreifkraft erfolgt.
Greif- oder Spannvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (20) weiter derart eingerichtet ist, dass in Abhängigkeit der vorgebbaren Greifparameter (78) Steuersignale (80, 82, 84) erzeugt werden, die nach einem ersten Kontakt mit dem Gegenstand ein Nachgreifen veranlassen.
Greif- oder Spannvorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (20) weiter derart eingerichtet ist, dass nach dem Nachgreifen Signale (88) über die Kommunikationsschnittstelle (70) zurückgemeldet werden, ob das Werkstück gegriffen oder verloren wurde.
Verfahren zum Betreiben einer Greif- oder Spannvorrichtung (10) zum Greifen oder Spannen von Gegenständen, insbesondere zum Betreiben einer Greif- oder Spannvorrichtung (10) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Greif- oder Spannvorrichtung (10) umfasst: - wenigstens eine und vorzugsweise zwei aufeinander zu und voneinander weg verfahrbaren Grundbacken (14, 16), - einen Antrieb (22) zum Antreiben der wenigstens einen Grundbacke (14, 16), - eine Steuereinheit (20) zum Erzeugen von den Antrieb (22) ansteuernden Steuersignalen (80, 82, 84), wobei die Steuereinheit (20) einen Speicher (74) umfasst, in dem Kenngrößen (75) hinterlegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Greif- oder Spannvorrichtung (10) in wenigstens zwei unterschiedlichen Betriebsmodi betreibbar ist, wobei der jeweilige Betriebsmodus in Abhängigkeit von mindestens einem vorgebbaren Greifparameter (78) und von mindestens einer im Speicher (74) hinterlegten Kenngröße (75) ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die im Speicher (74) hinterlegte Kenngröße (75) bei der Montage und/oder bei einer Parametrierung der Greif- oder Spannvorrichtung (10) im Speicher (74) hinterlegt wird.
Verfahren (200) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Betriebsmodi umfassen - einen ersten Betriebsmodus, der zu einem Greifen mit einer Greifkraft von weniger oder gleich einer Normalgreifkraft führt, - einen zweiten Betriebsmodus, der zu einem Greifen mit einer Greifkraft größer der Normalgreifkraft führen führt, und/oder - einen dritten Betriebsmodus, der zu einem impulsreduzierten Greifen führt.
Verfahren (200) nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei in Abhängigkeit der vorgebbaren Greifparameter (78) Steuersignale (80, 82, 84) erzeugt werden, die nach einem ersten Kontakt mit dem Gegenstand ein Nachgreifen veranlassen.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinheit mit einem Controller (72), einem Speicher (74) und einer Kommunikationsschnittstelle (70), diese veranlassen, das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 auszuführen.
Computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.
Datenträgersignal, das das Computerprogramm nach Anspruch 13 überträgt.