DE102022206681A1

DE102022206681A1 - Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks, das zumindest ein biegeschlaffes Element aufweist

Info

Publication number: DE102022206681A1
Application number: DE102022206681.2A
Authority: DE
Inventors: Jan Krieglstein; Daniel Bargmann; Lorenz Halt; Anwar Al Assadi
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2024-01-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks, das zumindest ein biegeschlaffes Element aufweist. Dabei wird das Werkstück mittels einer Greifvorrichtung gegriffen, das biegeschlaffe Element in ein Positionierungselement eingebracht und danach das biegeschlaffe Element mit einer zweiten Greifvorrichtung gegriffen. Zumindest ein Teil des Werkstücks wird dann durch die erste und/oder die zweite Greifvorrichtung in eine vorgegebene Position positioniert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks, das zumindest ein biegeschlaffes Element aufweist. Dabei wird das Werkstück mittels einer Greifvorrichtung gegriffen, das biegeschlaffe Element in ein Positionierungselement eingebracht und danach das biegeschlaffe Element mit einer zweiten Greifvorrichtung gegriffen. Zumindest ein Teil des Werkstücks wird dann durch die erste und/oder die zweite Greifvorrichtung in eine vorgegebene Position positioniert.
Die Handhabung von Werkstücken mit biegeschlaffen Elementen gestaltet sich häufig schwierig, da die Position und/oder der Verlauf der biegeschlaffen Elemente ohne weitere Vorkehrungen unbestimmt ist. Derartige Werkstücke werden daher normalerweise manuell gehandhabt, beispielsweise durch Laborfachkräfte. Gegenüber einer automatisierten Handhabung, wie sie bei Werkstücken ohne biegeschlaffe Elemente möglich ist, erhöht diese manuelle Handhabung die Kosten, gefährdet potentiell die Sterilität, so erforderlich, und ist nur aufwändig zu dokumentieren. Gerade im wichtigen Bereich des „Life Science“ und im Pharmabereich sind dies wichtige Aspekte.
Ein typisches Beispiel ist der Sterilitätstest. Dieser weist zumindest einen Schlauch und zumindest einen Kanister auf, üblicherweise zwei Schläuche und zwei Kanister. Die Schläuche stellen dabei ein biegeschlaffes Element dar. Bei Schläuchen treten häufig zufällige Abweichungen in Position und Orientierung auf. Sterilitätstests sind normalerweise verpackt, jedoch ist die exakte Lage des Schlauchs in der Verpackung nicht bekannt. Zudem können sich Störkonturen am Schlauch befinden, wie z. B. eine Kanüle, Plastik-Clips oder Knoten.
Im Stand der Technik werden derartige Werkstücke normalerweise manuell gehandhabt. Nachteilig ist hierbei, dass die Dokumentation manuell erfolgt und daher fehleranfällig ist. Darüber hinaus ist geschultes Personal erforderlich, das eine anstrengende und eintönige Tätigkeit durchführen muss. Auch ist die Sterilität gefährdet, beispielsweise durch Abrieb durch die Handschuhe.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Probleme zu überwinden und ein Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks mit einem biegeschlaffen Element anzugeben, das die Notwendigkeit manueller Interaktion reduziert oder vorteilhafterweise vollständig ausräumt.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks nach Anspruch 1 und Anspruch 15. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahren an.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks angegeben. Das Werkstück weist zumindest ein biegeschlaffes Element auf. Das biegeschlaffe Element kann vorteilhafterweise ein längliches Element sein, das senkrecht zur Längsrichtung wirkenden Kräften keine oder nur geringe Kräfte bzw. Momente entgegensetzt. Das biegeschlaffe Element kann also mit geringem Kraftaufwand biegbar sein. Typische Beispiele für derartige biegeschlaffe Elemente sind Schläuche, Drähte, Seile und andere beispielsweise voll- oder hohlzylinderförmige Elemente mit dieser Eigenschaft. Besonders vorteilhaft kann das zumindest eine biegeschlaffe Element zumindest ein Schlauch sein.
Erfindungsgemäß wird das Werkstück in einem ersten Greifvorgang mittels einer ersten Greifvorrichtung gegriffen. Unter einer Greifvorrichtung wird hier eine technische Vorrichtung, also beispielsweise ein Greifer verstanden werden, beispielsweise ein Greifer eines Roboters.
Erfindungsgemäß wird das biegeschlaffe Element mittels der ersten Greifvorrichtung in ein Positionierungselement eingebracht, so dass es in dem Positionierungselement in einer vorgegebenen Position vorliegt. Es sei angemerkt, dass die erste Greifvorrichtung das Werkstück nicht zwingend am biegeschlaffen Element greifen muss, auch wenn dies möglich ist. Wird das Werkstück durch die erste Greifvorrichtung gegriffen und bewegt, so steht für das biegeschlaffe Element ein bestimmter Bereich zur Verfügung, in dem es während der Bewegung des Werkstücks durch die Greifvorrichtung vorliegen kann. Das Positionierungselement kann so gestaltet und angeordnet sein, dass es einen Eingangsbereich aufweist, der jenen Bereich vollständig umfasst, in dem das biegeschlaffe Element bei der Bewegung des Werkstücks durch die erste Greifvorrichtung im ersten Greifvorgang vorliegen kann. Das Positionierungselement kann darüber hinaus so gestaltet sein, dass es im weiteren Verlauf des ersten Greifvorgangs das biegeschlaffe Element zu der vorgegebenen Position führt.
Erfindungsgemäß wird dann in einem zweiten Greifvorgang das in der vorgegebenen Position vorliegende biegesteife Element mit einer zweiten Greifvorrichtung gegriffen. Dies wird durch das Positionierungselement ermöglicht, in dem das biegeschlaffe Element einer vorgegebenen Position vorliegt. Dadurch, dass das biegeschlaffe Element in der vorgegebenen Position und vorzugsweise auch Orientierung vorliegt, ist bekannt, wo die zweite Greifvorrichtung das biegeschlaffe Element greifen kann. Die zweite Greifvorrichtung muss dabei nicht zwingend exakt an der vorgegebenen Position greifen. Es ist auch möglich, dass die zweite Greifvorrichtung zunächst einen hinreichend großen Bereich umgreift, den das biegeschlaffe Element, wenn es in der vorgegebenen Position vorliegt, durchläuft. Im zweiten Greifvorgang kann das biegeschlaffe Element dann gegriffen werden. Generell wird es normalerweise so sein, dass, je weiter entfernt von dem Positionierungselement die zweite Greifvorrichtung greift, desto größer der Bereich sein muss, der zu Beginn des Greifvorgangs von der zweiten Greifvorrichtung umfasst wird.
Auch unter der zweiten Greifvorrichtung wird hier eine technische Vorrichtung, also beispielsweise ein Greifer verstanden werden, beispielsweise ein Greifer eines Roboters.
Nach dem zweiten Greifvorgang kann zumindest ein Teil des Werkstücks durch die erste und/oder die zweite Greifvorrichtung in eine vorgegebene Zielposition positioniert werden. Vorteilhafterweise kann dabei das zumindest eine biegeschlaffe Element in eine vorgegebene Zielposition positioniert werden. Dies kann bevorzugt durch zumindest die zweite Greifvorrichtung erfolgen, besonders vorteilhaft jedoch unter Zusammenwirken der ersten und der zweiten Greifvorrichtung, wobei sich beide Greifvorrichtungen bewegen. Dies ist auch vorteilhaft, um ein Verhaken oder Verknoten des biegeschlaffen Elements mit anderen Störkonturen zu verhindern.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Positionierungselement zwei Schenkel aufweisen. Es kann dann das biegeschlaffe Element mittels der ersten Greifvorrichtung zwischen die zwei Schenkel in das Positionierungselement gelegt werden. Vorzugsweise können die zwei Schenkel ausgehend von der vorgegebenen Position auseinanderlaufen. Jene der vorgegebenen Position abgewandten Enden der Schenkel sind vorteilhaft zueinander so positioniert, dass im ersten Greifvorgang das biegeschlaffe Element zwischen diesen beiden Enden hindurchgeführt wird. Die beiden der vorgegebenen Position abgewandten Enden können den besagten Eingangsbereich des Positionierungselementes bilden. Vorteilhafterweise können die zwei Schenkel gerade sein und/oder in einer gemeinsamen Ebene verlaufen. Das Positionierungselement kann hier zum Beispiel die Form eines Y oder V haben.
Durch ein solches Positionierungselement findet das biegeschlaffe Element seine vorgegebene Position durch Zentrieren und Schwerkraft. Dadurch wird die Schlauchposition wird definiert und der Schlauch kann gegriffen werden.
Es ist vorteilhaft, wenn das in der vorgegebenen Position vorliegende biegeschlaffe Element mittels der zweiten Greifvorrichtung an dem Positionierungselement gegriffen wird. Dass das biegeschlaffe Element an dem Positionierungselement gegriffen wird, bedeutet hierbei, dass es in einem solchen Abstand von dem Positionierungselement gegriffen wird, dass sich bei einer gegebenen Greifweite der zweiten Greifvorrichtung, also jener Weite, die die zweite Greifvorrichtung vor Beginn des zweiten Greifvorgangs umfasst, das biegeschlaffe Element noch durch den von der zweiten Greifvorrichtung umgriffenen Bereich läuft. Je weiter entfernt von dem Positionierungselement also die zweite Greifvorrichtung das biegeschlaffe Element greift, desto größer muss seine Griffweite sein. Vorzugsweise greift die zweite Greifvorrichtung das biegeschlaffe Element in einem Abstand von gleich oder weniger als 5 cm, vorzugsweise in einem Abstand von gleich oder weniger als 2 cm, vorzugsweise in einem Abstand von gleich oder weniger als 1 cm vom Positionierungselement. Besonders vorteilhaft kann die zweite Greifvorrichtung das biegeschlaffe Element auch unmittelbar am Positionierungselement und/oder unmittelbar an der vorgegebenen Position greifen.
Verlaufen die optionalen zwei Schenkel des Positionierungselementes wie oben beschrieben in einer gemeinsamen Ebene, so kann sich vorteilhaft die zweite Greifvorrichtung im zweiten Greifvorgang so positionieren, dass zwei Greiferschenkel der zweiten Greifvorrichtung in einer Ebene verlaufen, die parallel ist zu der Ebene, in der die Schenkel des Positionierungselements verlaufen. Vorteilhaft kann sich dann die zweite Greifvorrichtung außerdem so positionieren, dass sich das biegeschlaffe Element zwischen diesen Greiferschenkeln befindet. Im zweiten Greifvorgang können dann die Greiferschenkel in dieser Position geschlossen werden. Dadurch können die zwei Greiferschenkel und damit die zweite Greifvorrichtung das biegeschlaffe Element greifen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das biegeschlaffe Element von zumindest einer der Greifvorrichtungen gestreckt werden, indem diese Greifvorrichtung das biegeschlaffe Element, während sie es gegriffen hält, solange von einem Widerstandspunkt, in dem das biegeschlaffe Element einen Widerstand gegen die Bewegung durch diese Greifvorrichtung erfährt, weg bewegt, bis das biegeschlaffe Element in einem Bereich gerade verläuft, der im Folgenden als gerader Bereich bezeichnet werden soll. Es kann dann eine weitere Greifvorrichtung das biegeschlaffe Element im geraden Bereich greifen. Der Widerstandspunkt kann beispielsweise ein Punkt sein, in dem das biegeschlaffe Element befestigt ist. Weist optional das Werkstück auch ein festes Element auf, so kann zum Beispiel dieses befestigt werden und damit für das mit ihm verbundene biegeschlaffe Element einen solchen Widerstandspunkt bilden. Streckt nun die entsprechende Greifvorrichtung das biegeschlaffe Element, so hat es einen geraden und damit definierten Verlauf, in dem es dann durch die weitere Greifvorrichtung gegriffen werden kann. Auch das Positionierungselement kann als Widerstandspunkt dienen. Hierzu kann die vorgegebene Position des Positionierungselementes so ausgestaltet sein, dass sie dem darin liegenden biegeschlaffen Element bei Bewegungen in dessen Längsrichtung einen Widerstand entgegensetzt.
Der Widerstand kann dadurch gebildet werden, dass das biegeschlaffe Element an dem Widerstandspunkt fixiert ist, es kann aber auch an dem Widerstandspunkt lediglich eine Reibung erfahren, die zu einer Gegenkraft gegen das Ziehen der streckenden Greifvorrichtung führt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Werkstück außerdem zumindest ein Element enthalten, das im kräftefreien Zustand eine definierte Form hat. So kann das Werkstück zumindest ein festes Element enthalten und/oder ein elastisches Element, das aber nicht biegeschlaff ist. Vorteilhafterweise kann im ersten Greifvorgang das Werkstück mittels der ersten Greifvorrichtung an diesem Element gegriffen werden. Dadurch, dass dieses Element eine definierte Form hat, kann es durch die erste Greifvorrichtung ohne weiteres gegriffen werden.
Vorteilhafterweise kann das Werkstück vor dem ersten Greifvorgang dann in einer Ausgangsposition vorliegen, in der das feste Element eine vorgegebene Position hat. Beispielsweise kann das Werkstück in einer Verpackung vorliegen, in der das feste Element eine vorgegebene Position hat, während das biegeschlaffe Element zufällig in der Verpackung liegt. Hierdurch ist es möglich, dass das feste Element im ersten Greifvorgang mittels der ersten Greifvorrichtung ohne weiteres gegriffen werden kann.
Beispielsweise kann das feste Element zumindest zwei zylinderförmige oder konische, d.h. kegelstumpfförmige, Kanister aufweisen. Konische Kanister sollen im folgenden optional ebenfalls als Zylinder angesprochen werden. Es kann dann die erste Greifvorrichtung zumindest drei parallele Greiferplatten aufweisen. Im ersten Greifvorgang können dann die Greiferplatten so an die Kanister bewegt werden, dass sich alle Kanister jeweils zwischen zwei benachbarten der Greiferplatten befinden. Es können dann die Greiferplatten zum Greifen der Kanister im ersten Greifvorgang aufeinander zu bewegt werden. Vorteilhafterweise können die Greiferplatten auf jeweils ihren einem den Kanistern zugewandten Oberflächen eine konkave Ausnehmung aufweisen, in der der entsprechende Kanister im ersten Greifvorgang gehalten wird. Die konkaven Ausnehmungen können dabei vorteilhaft so gestaltet sein, dass ihre Wände zur Oberfläche des entsprechenden Kanisters parallel verlaufen, wenn die Kanister in den konkaven Aufnahmen gehalten werden. Die Aufnahmen können also eine zu der Form der Kanister korrespondierende Form haben.
In einer vorteilhaften Anwendung kann das Werkstück vor dem ersten Greifvorgang in einer Verpackung vorliegen. Es kann dann die Verpackung in einer vorgegebenen Position fixiert werden. Dies kann beispielsweise mittels Vakuums oder Adhäsion erfolgen. Es kann dann die Verpackung durch eine Greifvorrichtung geöffnet werden und danach der erste Greifvorgang ausgeführt werden. Optional kann die Greifvorrichtung zum Öffnen der Verpackung einen Vakuumgreifer oder einen adhäsiven Greifer aufweisen. Weist die Verpackung beispielsweise eine Schale auf, die mittels einer Verschlussfolie nach oben verschlossen ist, so kann ein solcher Vakuumgreifer oder adhäsiver Greifer die Verschlussfolie mittels Vakuum oder Adhäsion aufnehmen und von der Schale abziehen. Besonders vorteilhaft kann die Verpackung vor dem Öffnen mittels einer Schneidevorrichtung, beispielsweise mittels eines Laserschneiders und/oder einer Klinge aufgeschnitten werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann nach dem zweiten Greifvorgang die erste Greifvorrichtung das feste Element in eine Aufnahme für das feste Element bewegen, in der vorteilhafterweise das feste Element gehalten werden kann. Eine solche Aufnahme kann vorteilhafterweise eine konkave Aufnahme aufweisen, in die das feste Element eingesetzt werden kann. Weist beispielsweise das feste Element einen oder mehrere Kanister bzw. Zylinder auf, so kann die Aufnahme für jeden der Kanister eine zylinderförmige Vertiefung aufweisen, in die das feste Element einsetzbar ist. Bevorzugterweise kann das feste Element dann in dieser Aufnahme gehalten werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das biegeschlaffe Element nach dem Einbringen in das Positionierungselement durch das Positionierungselement hindurchgezogen werden. Es kann dann während des Ziehens eine Kraft auf die erste Greifvorrichtung bzw. eine durch die erste Greifvorrichtung zum Ziehen aufgebrachte Kraft gemessen werden. Hierzu kann die erste Greifvorrichtung und/oder das Positionierungselement einen Kraft- und/oder Momentensensor aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass eine zur Bewegung der ersten Greifvorrichtung erforderliche Kraft gemessen wird und mit einer bekannten Kraft verglichen wird, die für die gleiche Bewegung aufzuwenden ist, wenn nicht ein biegeschlaffes Element durch das Positionierungselement gezogen wird bzw. wenn sich die erste Greifvorrichtung in dieser Bewegung frei bewegt. Überschreitet nun die so ermittelte Kraft einen vorgegebenen Wert, so kann festgestellt werden, dass das biegeschlaffe Element einen Knoten oder eine andere Unregelmäßigkeit aufweist. Auch wenn sich die Greifvorrichtung nicht hinreichend weit schließen lässt, kann dies als Vorliegen eines Knoten oder einer anderen Unregelmäßigkeit gewertet werden. Es kann dann beispielsweise eine Abbruchprozedur eingeleitet werden, im einfachsten Fall kann hierfür das Werkstück entsorgt werden oder einem Vorgang zum Entfernen des Knotens bzw. der Unregelmäßigkeit zugeführt werden.
Durch die kraftbasierte Knotenerkennung können Verknotungen des Schlauchs erkannt werden. Bei einer Verknotung kann das System den Schlauch wieder herausnehmen und mit einem neuen Pack erneut beginnen. Es ist kein Benutzereingriff nötig, und es entsteht kein Schaden an der Maschine.
Vorteilhafterweise kann die erste und/oder die zweite Greifvorrichtung während und/oder nach dem entsprechenden ersten und/oder zweiten Greifvorgang eine Schüttelbewegung ausführen. Hierdurch können eventuelle Verwindungen aus dem biegeschlaffen Element entfernt werden, insbesondere solche, die keine Knoten sind. Die Schüttelbewegung kann auch ein Lösen von Verknotungen des Schlauchs bewirken. Der Schlauch kann dadurch zentriert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Werkstück an einem dem festen Element gegenüberliegenden Ende des beigeschlaffen Elementes ein weiteres festes Element aufweisen. Das weitere feste Element kann dann nach dem Positionieren des biegeschlaffen Elementes durch eine Greifvorrichtung gegriffen werden und in eine Aufnahme für das weitere feste Element eingebracht werden.
Ein Beispiel für ein Werkstück, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gehandhabt werden kann, ist ein sog. „Steritest-Pack“, das als festes Element zwei zylinderförmige oder konische, parallel zueinander angeordnete Kanister aufweist und als zweites festes Element eine Kanüle aufweist. Als biegeschlaffes Element kann dieses Steritest-Pack dann zwei parallel zueinander verlaufende Schläuche aufweisen.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks angegeben, das zumindest ein biegeschlaffes Element aufweist, mit dem das biegeschlaffe Element in einer Rinne positioniert werden kann. Es wird dabei das Werkstück in einem ersten Greifvorgang mittels einer ersten Greifvorrichtung am biegeschlaffen Element gegriffen und in einem zweiten Greifvorgang mit einer zweiten Greifvorrichtung am biegeschlaffen Element gegriffen. Es halten in diesem Zustand dann also die erste und die zweite Greifvorrichtung beide das biegeschlaffe Element. Das biegeschlaffe Element kann nun durch die erste und die zweite Greifvorrichtung in eine Rinne positioniert werden, indem die erste und die zweite Greifvorrichtung das biegeschlaffe Element über der Rinne positionieren, es dann in die Rinne absenken und sich dabei während des Absenkens zumindest ab Erreichen einer Oberkante der Rinne parallel zueinander hin und her bewegen. Dabei erfolgt die Hin- und Herbewegung vorzugsweise in jener Richtung, in der das biegeschlaffe Element zwischen der ersten und der zweiten Greifvorrichtung verläuft.
Bevorzugterweise wird das biegeschlaffe Element dabei durch die erste und die zweite Greifvorrichtung gestreckt. Zur Hin- und Herbewegung bewegen sich die erste und die zweite Greifvorrichtung jeweils parallel zueinander hin und her unter Beibehaltung ihres Abstandes zueinander. Vorzugsweise verläuft die Bewegung dabei entlang einer Geraden, auf der das biegeschlaffe Element zwischen der ersten und der zweiten Greifvorrichtung verläuft. Dieses Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks, bei dem das biegeschlaffe Element in einer Rinne positioniert wird, kann wie in dem vorher beschriebenen Verfahren ausgeführt werden. Das Werkstück kann also mit dem biegeschlaffen Element in dem vorher beschriebenen Verfahren in der Rinne positioniert werden.
Die Rinne kann beispielsweise Teil einer Peristaltik-Pumpe sein, so dass in der Rinne Gleitschuhe auf das biegeschlaffe Element, hier vorzugsweise zumindest ein Schlauch, wirken können.
Durch das Einlegen des biegeschlaffen Elementes mit synchroner Roboterbewegung in die Pumpe wird der biegeschlaffer Schlauch gestrafft und in die Verjüngungen der Pumpe eingelegt, Widerstand wird überwunden. Dadurch kann der Schlauch zuverlässig in die Pumpe eingelegt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der hier beschriebenen Verfahren können die erste und/oder die zweite Greifvorrichtung einen Schlauchgreifer als Greifelement aufweisen. Dieser Schlauchgreifer kann zumindest zwei Greifbacken aufweisen. Vorzugsweise können einander zugewandte Kanten dieser Greifbacken jeweils zumindest eine Vertiefung aufweisen, die so in die beiden Kanten eingebracht ist, dass die Vertiefungen zusammen zumindest eine Durchgangsöffnung für das biegeschlaffe Element bilden, wenn die Kanten so dicht beieinander sind, dass sie das biegeschlaffe Element berührten und/oder wenn die beiden Kanten miteinander in Kontakt sind. Es ist dann bevorzugt, wenn der Schlauch durch diese Durchgangsöffnung kraftschlüssig gehalten wird.
Bevorzugterweise werden die Greifvorrichtungen, also die erste und die zweite Greifvorrichtung sowie optionale weitere Greifvorrichtungen, durch einen Computer anhand eines programmierten Algorithmus automatisch zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert. Die Steuerung erfolgt dabei vorzugsweise ohne menschliche Interaktion. Besonders bevorzugt können die Greifvorrichtungen Roboter, insbesondere Knickarmroboter, mit jeweils zumindest einem Greifelement sein.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei gleiche oder entsprechende Merkmale. Die in den Beispielen beschriebenen Merkmale können auch unabhängig vom konkreten Beispiel realisiert sein und zwischen den Beispielen kombiniert werden.
Es zeigt

1 einen Greifvorgang, mit dem ein Werkstück aus einer Verpackung gegriffen wird,
2 ein Positionierungselement,
3 einen Schlauchgreifer,
4 zwei Greifvorrichtungen, die ein Werkstück handhaben,
5 einen ersten Schritt eines Vorgangs zum Positionieren eines biegeschlaffen Elementes in einer Rinne,
6 einen zweiten Schritt des Positionierens des biegeschlaffen Elementes in der Rinne,
7 einen Vorgang des Öffnens einer Verpackung für ein Werkstück durch Abziehen einer Folie,
8 einen weiteren Vorgang zum Öffnen einer Verpackung des Werkstücks mit einem Vakuumgreifer oder einem adhäsiven Greifer und einer Schneidevorrichtung zum Aufschneiden der Verpackung,
9 ein Beispiel einer Aufnahme für ein festes Element des Werkstücks und
10 einen Vorgang des Positionierens eines weiteren festen Elementes in einer Aufnahme für das weitere feste Element.

1 zeigt einen ersten Greifvorgang, in dem ein Werkstück 1 in einem ersten Greifvorgang mittels einer ersten Greifvorrichtung 2 gegriffen wird. Das Werkstück 1 weist ein festes Element 3 sowie ein biegeschlaffes Element 4 auf, die in einer Verpackung 5 angeordnet sind. Im gezeigten Beispiel ist das Werkstück 1 ein Sterilitätstest, wobei das feste Element zwei zylinderförmige oder konische Kanister 3a, 3b (im folgenden auch als Zylinder bezeichnet) aufweist, die mit einem Schlauch 4 als das biegeschlaffe Element 4 verbunden sind. An dem den Kanister 3a, 3b gegenüberliegenden Ende des Schlauches 4 weist der Sterilitätstest eine Kanüle 6 als weiteres festes Element auf. Die Verpackung 5 des Sterilitätstests wird auf einer Haltefläche 7 durch ein Vakuum oder durch Adhäsion gehalten. Erfolgt das Halten durch Vakuum, so kann die Oberfläche 7 eine Vielzahl von Öffnungen aufweisen, durch die Luft abgesaugt werden kann, um dadurch die Verpackung 5 anzusaugen. Im Fall einer adhäsiven Halterung der Verpackung 5 kann diese mit der Oberfläche 7 durch Adhäsion verbunden sein.
Die erste Greifvorrichtung 2 ist im gezeigten Beispiel der Arm eines Knickarmroboters. Er weist hier einen ersten Schenkel 2b auf, der über ein erstes Gelenk 2a an einer Fixierung angebracht ist. Ein zweiter Schenkel 2d ist über ein Zwischengelenk 2c mit jenem dem ersten Gelenk 2a abgewandten Ende des ersten Schenkels 2b verbunden. Mit dem zweiten Schenkel 2d ist über ein weiteres Zwischengelenk 2e ein Greifelement 2f verbunden. Das Greifelement 2f weist hier drei zueinander parallele Greiferplatten 2fa, 2fb, 2fc auf. Im gezeigten ersten Greifvorgang werden die Greiferplatten 2fa, 2fb, 2fc so an die Kanister 3a, 3b des Werkstücks bewegt, dass sich alle Kanister 3a, 3b zwischen zwei benachbarten der Greiferplatten 2fa, 2fb, 2fc befinden. Es kann sich also im gezeigten Beispiel der Kanister 3a zwischen den Greiferplatten 2fa und 2fb befinden und der Kanister 3b zwischen den Greiferplatten 2fb und 2fc.
Die gestrichelte Linie zeigt die Bewegung des Greifelementes zum Zustand, in dem sich die Kanister 3a, 3b zwischen den Greiferplatten 2fa, 2fb und 2fc befinden, sowie die Bewegung des Greifelements 2f bei der Entnahme des Werkstücks 1 aus der Verpackung 5.
Im gezeigten Beispiel sind die Greiferplatten 2fa, 2fb, 2fc so ausgestaltet, dass sie jeweils auf ihren im gegriffenen Zustand einem der Kanister 3a, 3b zugewandten Oberflächen eine konkave Ausnehmung aufweisen, in der der entsprechende Kanister 3a, 3b im ersten Greifvorgang gehalten wird. Die beiden äußeren Greiferplatten 2fa und 2fc weisen also eine solche konkave Ausnehmung in Richtung der mittleren Greiferplatte 2fb auf und die mittlere Greiferplatte 2fb weist auf beiden Seiten eine solche konkave Ausnehmung auf. Die Ausnehmungen können hierbei eine Zylinderteilflächenform haben oder sich einer solchen annähern. Insbesondere können die Ausnehmungen auch eine konische Form haben, normalerweise ganz leicht konisch, insbesondere wenn die Kanister eine (leicht) konische Form haben.
Erfindungsgemäß wird das biegeschlaffe Element mittels der ersten Greifvorrichtung 2 in ein Positionierungselement 8 eingebracht, so dass es in dem Positionierungselement in einer vorgegebenen Position 9 vorliegt. Dieser Vorgang ist in 2 beispielhaft dargestellt. Das Positionierungselement 8 weist dabei zwei Schenkel auf, die hier gerade sind und in einer gemeinsamen Ebene verlaufen. Ausgehend von einem Bereich, in den das biegeschlaffe Element 4 zunächst zwischen die Schenkel eingelegt wird und in dem die Schenkel den maximalen Abstand zueinander haben (Eingangsbereich), nähern sich die Schenkel einander bis zur vorgegebenen Position 9 an, so dass sie das biegeschlaffe Element in die vorgegebene Position 9 führen. Im linken Teilbild von 2 wurde das biegeschlaffe Element 4 gerade in den Eingangsbereich zwischen den Schenkeln des Positionierungselementes 9 eingefügt und im rechten Teilbild liegt es im Wesentlichen in der vorgegebenen Position 9.
Das Positionierungselement 8 kann als Y-förmig oder V-förmig angesehen werden. Wird das biegeschlaffe Element mittels der ersten Greifvorrichtung 2 durch das Positionierungselement 8 gezogen, so kann es sich insbesondere durch die Schwerkraft und Verjüngung in die vorgegebene Position 9 begeben. In der vorgegebenen Position 9 kann das biegeschlaffe Element 4 eine vorgegebene Orientierung haben, da es durch das Positionierungselement 8 geführt werden kann. Das Positionierungselement 8 kann hierzu vorteilhaft eine Ausdehnung in Richtung senkrecht zu jener Ebene haben, in der sich die Schenkel erstrecken, so dass sich um die vorgegebene Position 9 eine Rinne bildet mit einer Durchgangsrichtung, die senkrecht auf der besagten Ebene steht, in der sich die Schenkel erstrecken. In dieser Rinne hat das biegesteife Element eine vorgegebene Orientierung, nämlich jene, in der die Durchgangsrichtung der Rinne verläuft. Dies erleichtert spätere Greifvorgänge, da das biegeschlaffe Element 4 normalerweise einen stetigen Verlauf haben wird. Im Anschluss an die Rinne wird es also den Verlauf innerhalb der Rinne stetig fortsetzen wird und sich erst mit größerer Entfernung von der vorgegebenen Position 9 anders orientieren. Nahe an der vorgegebenen Position 9 ist der Verlauf des biegeschlaffen Elementes also bekannt, so dass eine Greifvorrichtung das biegeschlaffe Element greifen kann.
Vorteilhafterweise kann die erste Greifvorrichtung 2 einen Kraft- und/oder Momenten-Sensor aufweisen. Dieser kann z. B. am Roboterflansch angeordnet sein und die Kraft in der Bewegungsrichtung messen. Zieht nun die erste Greifvorrichtung 2 das biegeschlaffe Element 4 durch das Positionierungselement 8, so kann währenddessen die Zugkraft gemessen werden. Wird, beispielsweise aufgrund einer Verknotung, eine gewisse Zugkraft überschritten, kann die Steuerung des Roboters daraus eine Verknotung erkennen. Es kann dann die erste Greifvorrichtung 2 und/oder eine zweite Greifvorrichtung 12 das biegesteife Element aus dem Positionselement entfernen und geeignete Maßnahmen ergreifen, z. B. den verknoteten Schlauch 4 entsorgen.
Es ist auch möglich, die Öffnungsweite des Greifelementes 12f beim Greifen des biegesteifen Elementes 4 zu messen. Es kann auf diese Weise erkannt werden, ob an der Stelle des Greifens ein Knoten vorliegt, denn dieser ist dicker und resultiert dadurch in einer weiteren Greiferstellung.
3 zeigt ein Beispiel eines Greifelementes 10, wie es beispielsweise an einer zweiten Greifvorrichtung 12 angeordnet sein kann, um das in der vorgegebenen Position 9 vorliegende biegeschlaffe Element 4 in einem zweiten Greifvorgang zu greifen. Das Greifelement 10 weist zwei Greifbacken 10a, 10b auf, die im gezeigten Beispiel einander zugewandte Kanten aufweisen. Die Greifbacken 10a und 10b sind aufeinander zu bewegbar und voneinander entfernbar, wodurch das biegeschlaffe Element 4 gegriffen werden kann. Je weiter die Greifbacken 10a, 10b voneinander entfernbar sind, desto weiter entfernt von der vorgegebenen Position 9 kann das biegeschlaffe Element 4 gegriffen werden, da auch bei größeren Abweichungen vom Verlauf in der vorgegebenen Position 9 das biegeschlaffe Element 4 noch durch die Greifbacken 10a, 10b hindurch verlaufen kann.
Die Greifbacken 10a, 10b weisen in ihren einander zugewandten Kanten jeweils eine Vertiefung 11a, 11b auf, die so ausgestaltet und angeordnet sind, dass sie zusammen eine Durchgangsöffnung für das biegeschlaffe Element 4 bilden, wenn die Kanten das biegeschlaffe Element 4 kontaktieren oder miteinander in Kontakt sind. Sind die Greifbacken 10a, 10b zum Öffnen und Schlie-ßen entlang einer Bewegungsrichtung bewegbar, so liegen die Vertiefungen 11a, 11b in der Bewegungsrichtung hintereinander.
Die Greiferbacken 10a und 10b haben zwei Führungsanschläge 21a und 21b (z-Anschläge), die sich im Wesentlichen senkrecht von der entsprechenden Kante in Richtung der anderen Greiferbacke 10b, 10a erstrecken. Diese ermöglichen es, den Schlauch lose zwischen den Greiferbacken 10a, 10b hindurchzuführen und dabei seine Position in Richtung der Kanten der Greiferbacken 10a, 10b zu definieren. Das biegeschlaffe Element 4 wird in diesem Fall an den Führungsanschlägen 21a, 21b vorbeilaufen. Die Führungsanschläge 21a, 21b gewährleisten außerdem beim Greifen des biegeschlaffen Elementes 4 eine definierte Position in Richtung der Kanten der Greiferbacken 10a, 10b.
Durch die Greiferbacken mit z-Anschlägen kann das biegeschlaffe Element 4 auch bei gewisser Positionsunsicherheit in z-Richtung, also in Richtung der Kanten der Greiferbacken 10a, 10b definiert gegriffen werden. Dadurch steigt die Robustheit gegenüber ungenauer Greifposition.
4 zeigt eine Anordnung mit der ersten Greifvorrichtung 2 und einer zweiten Greifvorrichtung 12. Die zweite Greifvorrichtung 12 ist im gezeigten Beispiel ebenfalls ein Knickarmroboter, der abgesehen vom Greifelement 12f genauso aufgebaut sein kann, wie der Knickarmroboter 2, der die erste Greifvorrichtung 2 stellt. Auch dieser Knickarmroboter 12 kann einen ersten Schenkel 12b aufweisen, der über ein erstes Gelenk 12a an einer Befestigung angeordnet ist. Über ein erstes Zwischengelenk 12c weist dieser Roboter am dem Gelenk 12a abgewandten Ende des Schenkels 12b einen weiteren Schenkel 12d auf, an dem über ein zweites Zwischengelenk 12e ein Greifer 12f angeordnet ist. Die erste Greifvorrichtung 2 ist wie in 1 gezeigt ausgestaltet.
Auf die dortige Beschreibung soll hier verwiesen werden. Das Werkstück 1 ist ebenfalls wie in 1 beschrieben ausgestaltet und weist ein biegeschlaffes Element 4, ein erstes festes Element 3 mit zwei Kanistern 3a, 3b sowie ein weiteres festes Element 6, hier eine Kanüle, auf.
In 4 greift die erste Greifvorrichtung das Werkstück 1 am festen Element 3 und platziert dieses in einer Aufnahme 18 für das feste Element. Die zweite Greifvorrichtung 12 hat mit ihrem Greifer 12f das biegeschlaffe Element gegriffen. In diesem Zustand können die erste Greifvorrichtung 2 und die zweite Greifvorrichtung 12 das biegeschlaffe Element 4 strecken, so dass es zwischen dem Greifelement 2f der ersten Greifvorrichtung 2 und dem Greifelement 12f der zweiten Greifvorrichtung 12 im Wesentlichen gerade verläuft.
5 zeigt beispielhaft ein Verfahren, bei dem das biegeschlaffe Element 4 des Werkstücks 1 in einer Rinne 14 einer Peristaltik-Pumpe 13 positioniert werden soll. Es wurde vorangegangen hier wie in 4 gezeigt das feste Element 3 in der Aufnahme 18 positioniert. Die zweite Greifvorrichtung 12 greift das biegeschlaffe Element mit ihrem Greifer 12f. Indem die zweite Greifvorrichtung 12 das biegeschlaffe Element 4 in Richtung von dem festen Element 3 wegstreckt, hat das biegeschlaffe Element zwischen dem Greifer 12f und dem festen Element 3 einen im Wesentlichen geraden Verlauf. In diesem Bereich ist der Verlauf des biegeschlaffen Elementes 4 also bekannt. Daher kann in diesem Zustand die erste Greifvorrichtung 2 das biegeschlaffe Element 4 mit ihrem Greifer 2f greifen. Es sei angemerkt, dass hier die Greifvorrichtung 2 nicht zwingend die erste Greifvorrichtung sein muss, die das feste Element 3 in der Aufnahme 18 platziert hat. Es kann auch eine andere Greifvorrichtung sein, die hier der Übersichtlichkeit halber mit den Bezugszeichen 2, 2a bis 2f bezeichnet wird.
Die gestrichelten Linien zeigen in 5 die Bewegung jener Punkte an, an denen das biegeschlaffe Element 4 durch die Greifer 12f und 2f erhalten wird.
6 zeigt die in 5 gezeigte Anordnung nach dem Ausführen der in 5 durch die gestrichelten Linien dargestellten Bewegung. Das biegeschlaffe Element 4 des Werkstücks 1 liegt nun in der Rinne 14 der Peristaltik-Pumpe 13 vor.
Auf dem Weg zwischen dem in 5 gezeigten Zustand und dem in 6 gezeigten Zustand haben sich die Greifer 12f und 2f parallel zueinander bewegt und während der Bewegung das biegeschlaffe Element 4 zwischen den Greifern 12f und 2f gestreckt. Es haben während dieser Bewegung außerdem die erste Greifvorrichtung 2f und die zweite Greifvorrichtung 12f das biegeschlaffe Element über der Rinne 14 positioniert, es dann in die Rinne 14 abgesenkt und sich während des Absenkens zumindest ab Erreichen einer Oberkante der Rinne 14 parallel zueinander hin und her bewegt. Durch diese Hin- und Herbewegung wird das Eintreten des biegeschlaffen Elementes 4 in die Rinne 14 begünstigt.
Die Greifvorrichtungen 2 und 12 spannen hier zunächst das biegeschlaffe Element 4 und können dabei vorteilhafterweise mittels eines Kraft- und/oder Momenten-Sensors, beispielsweise am Roboterflansch, die Spannkraft messen, mit der das biegeschlaffe Element 4 gespannt wird.
Die synchrone Bewegung der beiden Greifvorrichtungen 12 und 2 erfolgt dabei z. B. in Schlauchrichtung und kann besonders vorteilhaft sinusförmig moduliert sein, also eine Art Sägebewegung sein.
7 zeigt einen Vorgang zum Öffnen einer Verpackung 5, in der das Werkstück 1 verpackt ist. Es wird hierzu die Verpackung 5 wie in 1 gezeigt mittels Vakuum oder Adhäsion auf einer Oberfläche 7 gehalten. Die Verpackung 5 weist hier zum einen eine Wanne 16b auf sowie eine Folie 16a, die die Wannen 16b nach oben, also hier von der Oberfläche 7 weg, verschließt. Zum Öffnen der Verpackung ist die Folie 16a zu entfernen. Hierzu kann die Greifvorrichtung 2, die die genannte erste Greifvorrichtung 2 oder eine weitere oder andere Greifvorrichtung sein kann, die Folie 16a an einer Ecke greifen. Hierzu kann das Greifelement 2f der Greifvorrichtung 2 zum Beispiel einen Greifer 2f mit zwei Backen aufweisen, die die Folie 16a greifen können. Die Greifvorrichtung 2 bewegt dann die gegriffene Ecke entlang der gestrichelten Linie, wodurch die Folie 16a von der Wanne 16b abgezogen wird. Die Greifvorrichtung 2 kann dann die Folie 16a in einen Abfallbehälter 15 transportieren.
8 zeigt eine weitere Möglichkeit, die Verpackung des Werkstücks 1 zu öffnen. Wiederum ist das Werkstück 1 hier in einer Verpackung 5 verpackt, die eine Wanne 16a aufweist, die nach oben, also von der Oberfläche 7 weg, mit einer Folie 16b verschlossen ist. Wiederum wird die Verpackung 5 mittels Vakuum oder Adhäsion auf der Oberfläche 7 gehalten. Es kann nun eine erste Greifvorrichtung 2, die die oben beschriebene erste Greifvorrichtung 2 oder eine andere Greifvorrichtung 2 sein kann, die Folie 16b entlang ihres Randes mittels eines Schneideelementes 17 aufschneiden. Das Schneideelement 17 kann z. B. eine Klinge oder ein Laserschneider 17 sein. Das Schneideelement 17 bewegt sich dazu entlang der gestrichelten Linie. Nach Beendigung des Aufschneidens kann dann eine zweite Greifvorrichtung 12, die die oben beschriebene Greifvorrichtung 12 oder eine andere Greifvorrichtung 12 sein kann, die Folie 16b entfernen. Hierzu kann die Greifvorrichtung 12 einen Greifer 12f aufweisen, mit dem die Folie 16b gegriffen werden kann. Beispielsweise kann der Greifer 12f hierzu ein Vakuumgreifer oder ein adhäsiver Greifer sein. Die Greifvorrichtung 12 kann dann die Folie 16b wieder zu einem Abfallbehälter 15 bewegen.
9 zeigt ein Beispiel einer Aufnahme 18 für das feste Elemente 3 des Werkstücks 1, wenn das Werkstück 1 ein Sterilitätstest mit zwei Kanistern 3a und 3b wie oben beschrieben ist. Die Aufnahme weist hier für jeden der Kanister 3a, 3b eine ringförmige Vertiefung 19a, 19b auf, in die ein Rand der Kanister 3a, 3b einsetzbar ist. Als Grundplatte kann hier eine Lochplatte eingesetzt werden, auf der sich flexibel Elemente in der Roboterzelle anordnen lassen. Mit Elemente 22 kann die Aufnahme 18 am Tisch befestigt werden.
10 zeigt einen Vorgang, bei dem das weitere feste Element 6, hier eine Kanüle 6, in eine dafür vorgesehene Aufnahme 20 eingesetzt wird. Das Einsetzen kann hierbei durch die oben beschriebene zweite Greifvorrichtung 12 erfolgen, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt ist. Die Kanüle 6 wird hierzu von oben in die dafür vorgesehene Aufnahme 20 eingesetzt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Aufnahme 20 so konstruiert sein, dass man das biegeschlaffe Element hindurchziehen kann und dann die Kanäle 6 so hineinrutscht, dass deren Position fix ist. Auch vorteilhaft möglich ist es, die Position der Kanüle 6 mit einem Sensor, z.B. einem 3D-Sensor zu erkennen. Die Kanüle kann dann durch einen Roboter gegriffen und in eine geeignet gestaltete Halterung eingesetzt werden.
Im Folgenden soll noch ein konkretes Beispiel für die Handhabung von Sterilitätstest-Packs (Steritest-Pack) ausgeführt werden.
Es werden zwei serielle Manipulatoren (Knickarmroboter) als Greifvorrichtungen 2 und 12 eingesetzt, die automatisch das Herausnehmen und Einlegen des Steritest-Packs in eine Pumpe durchführen. Für den Einsatz in sterilen Umgebungen können entsprechend zertifizierte Roboter verwendet werden, wie bspw. Stäubli TX2-60. Des Weiteren können taktile Elemente verwendet werden, d.h. Roboter mit einer Kraft-Sensorik, um während der Ausführung Kräfte zu messen (s. Knotenerkennung) und im Roboterprogramm entsprechend zu reagieren, d.h. Kontaktkräfte zu regeln oder Subroutinen zur Fehlerbewältigung aufzurufen.
Folgende Hardwarekomponenten wurden beispielhaft im Experiment verwendet (Zukauf-Komponenten; Liste der Konstruktionen siehe unten)

- Universal Robots UR3
- Universal Robots UR5e
- Weiss WSG50-210 Parallelgreifer
- Weiss WSG50-110 Parallelgreifer
- Weiss IEG-50 Parallelgreifer
- Weiss KMS40 Kraft-Momenten-Sensor
- Schunk SHS-063 manuelles Werkzeugwechselsystem

- Knickarmroboter 2 mit >900mm Reichweite und >2kg Traglast
- Knickarmroboter 12 mit >400mm Reichweite und >2kg Traglast
- Parallelgreifer für Schlauch 4
- Parallelgreifer für Kanister 3a, 3b
- Parallelgreifer für Schlauch 4 (Greiferbacken für Schlauch mit Z-Anschlag)
- Kraft-Sensorik
- Automatisches Werkzeugwechselsystem

Der Ablauf kann dann wie folgt aussehen (R1: Roboter 12 (UR3); R2: Roboter 2 (UR5)), wobei die Schritte vorteilhaft in der genannten Reihenfolge ausgeführt werden:

1. Aufnahme der Kanister 3a, 3b aus der definiert abgelegten Verpackung 5 mit dem Greifer 2f (WSG50-110) mit Greiferbacken 2fa, 2fb, 2fc.
2. Finden des herunterhängenden Schlauches 4 mit dem Positionierungselement (Y-Stück) 8 durch erste Greifvorrichtung 2, Greifen des Schlauchs mit zweiter Greifvorrichtung 12.
3. Platzieren der Kanister in der Kanisterhalterung 18 durch Greifvorrichtung 2.
4. Werkzeugwechsel und Einfügen der Kanüle 6 an die Halterung an Greifvorrichtung 12 manuell oder automatisch mit automatischem Werkzeugwechsler und Bildverarbeitungssystem zum Finden der Kanüle 6.
5. Der Schlauch kann nun mit einem gewechselten Werkzeug der ersten Greifvorrichtung 2 mit den Greiferbacken 10 gegriffen werden und vorzugsweise vorher durch die zweite Greifvorrichtung 12 gespannt werden.
6. Einfügen des Schlauchs 4 in die Rinne 14 der Pumpe 13 (erste Greifvorrichtung 2 und zweite Greifvorrichtung 12 mit Synchronbewegungen)
7. Greifen der Kanüle an zweite Greifvorrichtung 23 mit erster Greifvorrichtung 2 und Ablage dieser in die vorgefertigte Halterung 20.

Besondere technische Merkmale:

- Vorrichtungen / Konstruktionen Kanistergreiferbacken: 2-Backen-Greifer 2fa, 2fc mit Mittelsteg 2fb zum Greifen der Kanister 3a, 3b aus dem Steritest-Pack. Die Backen erzeugen einen Kraft- und Formschluss mit den Kanistern 3a, 3b. Die an die konische Form der Kanister 3a, 3b angepassten Greiferfinger 2fa, 2fb, 2fc verhindern ein Verdrehen und erzeugen eine größere Kontaktfläche.

Die Kanisterablage 18 kann durch eine Seitenstabilisierung ergänzt werden, da unter Umständen mit dem Roboter 12 von der Seite gezogen wird. Die Kanister 3a, 3b halten für den Prozess vorzugsweise eine Querkraft aus. Dazu wird bevorzugt ein Formschluss mit der an den Kanisterunterseiten vorhandenen ringförmigen Kontur 19a, 19b hergestellt, indem eine Negativform davon verwendet wird, und somit eine Spielpassung vorliegt.
Für die Kanüle 6 kann es zwei Vorrichtungen geben. Zunächst eine Halterung an der zweiten Greifvorrichtung 12, so dass nach dem Abstellen des festen Elementes 3, also der Kanister 3a, 3b, in der Kanisterhalterung 19a, 19b die zweite Greifvorrichtung 12 die Kanüle 6 z. B. durch Einsatz eines Bildverarbeitungssystems finden und greifen kann und dann in die Halterung am Greifer 12f der zweiten Greifvorrichtung 12 einlegen kann. Das Mitführen der Kanüle 6 verhindert ein Schleifen am Boden und damit potentielle Kontaminationen.
Aus dieser Kanülenablage kann die erste Greifvorrichtung 2 dann im oben beschriebenen Schritt 7 die Kanüle 6 sicher greifen und in eine stationäre Halterung 20 ablegen, so dass sie eine definierte Position und Orientierung hat und im späteren Verlauf immer wieder definiert gegriffen werden kann, um sie dann z. B. in die zu testenden Ampullen einzustechen. Hierzu können auch die glatten Greiferbackenflächen unterhalb von 11a und 11b in 3 dienen.

Claims

Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks (1), das zumindest ein biegeschlaffes Element aufweist, wobei das Werkstück (1) in einem ersten Greifvorgang mittels einer ersten Greifvorrichtung (2) gegriffen wird, das biegeschlaffe Element mittels der ersten Greifvorrichtung in ein Positionierungselement eingebracht wird, sodass es in dem Positionierungselement in einer vorgegebenen Position vorliegt, danach das in der vorgegebenen Position (9) vorliegende biegeschlaffe Element (4) in einem zweiten Greifvorgang mit einer zweiten Greifvorrichtung gegriffen wird, und zumindest ein Teil des Werkstücks durch die erste und/oder die zweite Greifvorrichtung in eine Zielposition positioniert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Positionierungselement zwei Schenkel aufweist, und das biegeschlaffe Element mittels der ersten Greifvorrichtung zwischen die zwei Schenkel in das Positionierungselement gelegt wird, wobei vorzugsweise die zwei Schenkel ausgehend von der vorgegebenen Position auseinanderlaufen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in der vorgegebenen Position vorliegende biegeschlaffe Element mittels der zweiten Greifvorrichtung an dem Positionierungselement gegriffen wird, vorzugsweise in einem Abstand von gleich oder weniger als 5 cm, vorzugsweise in einem Abstand von gleich oder weniger als 2 cm, vorzugsweise in einem Abstand von gleich oder weniger als 1 cm vom Positionierungselement.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei Schenkel in einer gemeinsamen Ebene verlaufen, wobei im zweiten Greifvorgang sich die zweite Greifvorrichtung so positioniert, dass zwei Greiferschenkel der zweiten Greifvorrichtung in einer Ebene verlaufen, die parallel ist zur Ebene, in der die Schenkel des Positionierungselementes verlaufen, und dass sich das biegeschlaffe Element zwischen den Greiferschenkeln befindet, und wobei in dieser Position die Greiferschenkel im zweiten Greifvorgang geschlossen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das biegeschlaffe Element von zumindest einer Greifvorrichtung gestreckt wird, indem diese Greifvorrichtung das biegeschlaffe Element, während sie es greift, solange von einem Widerstandspunkt, in dem das biegeschlaffe Element einen Widerstand gegen die Bewegung durch diese Greifvorrichtung erfährt, wegbewegt, bis das biegeschlaffe Element in zumindest einem geraden Bereich gerade verläuft, und wobei dann eine weitere Greifvorrichtung das biegeschlaffe Element im geraden Bereich greift.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkstück außerdem zumindest ein festes Element enthält und das Werkstück im ersten Greifvorgang mittels der ersten Greifvorrichtung am festen Element gegriffen wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Werkstück vor dem ersten Greifvorgang in einer Ausgangsposition vorliegt, in der das feste Element eine vorgegebene Ausgangsposition hat.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das feste Element zumindest zwei zylinderförmige Kanister aufweist, wobei die erste Greifvorrichtung zumindest drei parallele Greiferplatten aufweist, wobei im ersten Greifvorgang die Greiferplatten so an die Kanister bewegt werden, dass sich alle Kanister jeweils zwischen zwei benachbarten der Greiferplatten befinden, und dann die Greiferplatten zum Greifen der Kanister im ersten Greifvorgang aufeinander zu bewegt werden, wobei vorzugsweise die Greiferplatten jeweils auf ihren einem der Kanister zugewandten Oberflächen eine konkave Ausnehmung aufweisen, in der der entsprechende Zylinder im ersten Greifvorgang gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkstück vor dem ersten Greifvorgang in einer Verpackung vorliegt, wobei die Verpackung in einer vorgegebenen Verpackungsposition fixiert wird, vorzugsweise mittels Vakuum oder Adhäsion, dann die Verpackung durch eine Greifvorrichtung geöffnet wird, und dann der erste Greifvorgang ausgeführt wird, wobei vorzugsweise die Greifvorrichtung zum Öffnen der Verpackung einen Vakuumgreifer oder einen adhäsiven Greifer aufweist, wobei bevorzugt die Verpackung vor dem Öffnen mittels eines Laserschneiders und/oder einer Klinge aufgeschnitten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei nach dem zweiten Greifvorgang die erste Greifvorrichtung das feste Element in eine Aufnahme für das feste Element bewegt, in der vorzugsweise das feste Element gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das biegeschlaffe Element nach dem Einbringen in das Positionierungselement durch das Positionierungselement gezogen wird und während des Ziehens eine Kraft auf die erste Greifvorrichtung gemessen wird, wobei, wenn die Kraft einen vorgegebenen Wert überschreitet, festgestellt wird, dass das biegeschlaffe Element einen Knoten aufweist und eine Abbruchprozedur eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder die zweite Greifvorrichtung während und/oder nach dem entsprechenden Greifvorgang eine Schüttelbewegung ausführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei das Werkstück am dem festen Element gegenüberliegenden Ende des biegeschlaffen Elementes ein weiteres festes Element aufweist, wobei das weitere feste Element nach dem Positionieren des biegeschlaffen Elements durch eine Greifvorrichtung gegriffen wird, und in eine Aufnahme für das weitere feste Element eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkstück ein Sterilitätstest ist, der als erstes festes Element zwei zylinderförmige, parallel zueinander angeordnete Kanister aufweist, als zweites festes Element eine Kanüle aufweist und als biegeschlaffes Element zwei parallel zueinander verlaufende Schläuche aufweist.
Verfahren zum Positionieren eines Werkstücks, das zumindest ein biegeschlaffes Element aufweist, wobei das Werkstück in einem ersten Greifvorgang mittels einer ersten Greifvorrichtung am biegeschlaffen Element gegriffen wird, und in einem zweiten Greifvorgang mit einer zweiten Greifvorrichtung am biegeschlaffen Element gegriffen wird, wobei das biegeschlaffe Element durch die erste und die zweite Greifvorrichtung in eine Rinne positioniert wird, indem die erste und die zweite Greifvorrichtung das biegeschlaffe Element über der Rinne positionieren, es dann in die Rinne absenken und sich während des Absenkens zumindest ab Erreichen einer Oberkante der Rinne parallel zueinander hin und her bewegen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Positionieren des biegeschlaffen Elements in der Rinne in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Greifvorrichtung einen Schlauchgreifer als ein Greifelement (10) aufweist, das mindestens zwei Greifbacken (10a, 10b) aufweist, wobei vorzugsweise die Greifbacken einander zugewandte Kanten aufweisen, in die jeweils zumindest eine Vertiefung so eingebracht ist, dass die Vertiefungen zusammen zumindest eine Durchgangsöffnung für das biegeschlaffe Element bilden, wenn die Kanten miteinander in Kontakt sind, so dass der Schlauch kraftschlüssig in der Durchgangsöffnung gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Greifvorrichtungen durch einen Computer anhand eines programmierten Algorithmus automatisch zur Ausführung des Verfahrens gesteuert werden, wobei bevorzugt die Greifvorrichtungen Knickarmroboter mit zumindest einem Greifelement sind.