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Die Erfindung bezieht sich auf einen Greiferfinger mit einem Klemmoberflächenbereich, ein Greiferwerkzeug mit mindestens einem derartigen Greiferfinger und ein Verfahren zum Justieren des Greiferwerkzeugs.
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Es ist bekannt, dass Teile wie Werkstücke, Bauteile oder Module in technischen Produktionsprozessen oft zu einem Endprodukt oder einer Einheit zusammengebaut werden müssen. Ein typisches Beispiel dafür ist die Montage von elektrischen Bauteilen auf einer Platte, aber auch der Zusammenbau einer Fahrzeugkarosserie. Derartige Montageprozesse erfolgen üblicherweise automatisch durch Maschinen mit einem Greiferwerkzeug, mit dem beispielsweise ein Teil von einem Förderer oder aus einer Vorratskiste ergriffen und in eine gewünschte Position in Bezug auf ein anderes Teil bewegt wird, um die Teile zusammenzubauen. Natürlich ist es üblich, dass an einem derartigen Montageprozess mehrere Maschinen beteiligt sind oder dass einige der Produktionsschritte manuell erfolgen.
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Ein Greiferwerkzeug umfasst üblicherweise mindestens einen Greiferfinger, der entweder auf einen oder mehrere weitere Greiferfinger oder beispielsweise auf eine Wand oder ein Gelenk des Greiferwerkzeugs zu bewegt werden kann, so dass ein zu ergreifendes Teil oder Werkstück in einen variablen Spalt eingeklemmt werden kann, der beispielsweise durch zwei Greiferfinger gebildet wird. Die Form eines Greiferfingers hängt von der Größe und Form des zu ergreifenden Objekts ab. Ein Greiferfinger kann ähnlich wie der Finger einer Hand ausgebildet sein, beispielsweise als ein einfacher Stab mit einer Länge von wenigen Zentimetern bis 50 cm oder länger, während die zu ergreifenden Teile üblicherweise am Ende eines derartigen Greiferfingers eingeklemmt werden. Üblicherweise ist die Form eines Greiferfingers nicht nur linear, sondern umfasst zu seiner optimalen Auslegung entsprechend der einzelnen Rahmenbedingungen, beispielsweise der Durchschnittsgröße der zu ergreifenden Werkstücke, auch eine oder mehrere Einzelkrümmungen.
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Ein Greiferfinger oder -werkzeug kann für eine spezielle Form eines großen Objekts wie eine Tür eines Pkws optimiert werden. In diesem Fall kann sich der Greiferfinger nur zum Ergreifen dieser einen Spezialform eignen.
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Besonders in Fertigungsanlagen für kleinere Einheiten wie eine Fertigungsstraße für elektrische Bauteile müssen Teile verschiedenster Formen wie beispielsweise Widerstände, integrierte Schaltungen, Kondensatoren unterschiedlicher Form u. a. ergriffen werden. Zur Gewährleistung eines korrekten Fertigungsverfahrens müssen derartige Teile üblicherweise in einer exakt definierten Position vorliegen, wenn sie beispielsweise zwischen zwei Greiferfingern eingeklemmt sind.
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Daher muss am Oberflächenbereich eines Greiferfingers oft ein gussartiger Ansatz zum Einklemmen vorgesehen sein. Das Objekt, das ergriffen und beispielsweise aus einer Vorratskiste genommen wird, ist so in einer exakten Position ohne größere Toleranzen, wenn es zwischen den Gussansätzen an den Oberflächenbereichen der Greiferfinger eingeklemmt ist.
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Die
DE 11 2006 000 238 T5 zeigt eine Spannvorrichtung, umfassend ein Basiselement; weiter zeigt die
DE 11 2006 000 238 T5 ein umkonfigurierbares Anlagestück, das auf dem Basiselement angeordnet ist, wobei das umkonfigurierbare Anlagestück ein Formgedächtnismaterial umfasst, das konfiguriert ist, um sich selektiv an eine Oberflächenkontur eines Werkstückes anzupassen, und eine Aktivierungsvorrichtung in Wirkverbindung mit dem Formgedächtnismaterial.
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Die
DE 198 24 622 A1 zeigt ein stoffschlüssiges Gelenk für Greifmechanismen, bestehend aus einem Polymerschlauch. Die Materialeigenschaften des Schlauches werden durch den Einfluss einer Energiequelle unsymmetrisch beeinflusst, und bei gleichzeitiger Druckerhöhung im Schlauch wird eine Bewegung ausgeführt.
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Die
JP H04-300 189 A zeigt einen Greifer mit zwei Greiffingern, die mit einer Membran aus Formgedächtnismaterial überzogen sind. Weiter gibt es Heizelemente, die die Temperatur in den Greiffingern geregelt einstellen können. In Abhängigkeit von der Temperatur kann die Konfiguration der Formgedächtnis-Membran zwischen einem glasartigen Zustand und einem gummiartigen Zustand wechseln, so dass dadurch die Form und Steifigkeit der Oberfläche der Greiffinger an die Form und Oberfläche eines zu greifenden Gegenstandes anpassbar ist.
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Im Stand der Technik ist es nachteilig, dass sich ein solcher Greiferfinger mit einem Gussoberflächenbereich zum Einklemmen nur für eine begrenzte Zahl von Formen der zu ergreifenden Werkstücke eignet, und schlimmstenfalls nur für eine Form. Daher sind verschiedene Greiferfinger oder Greiferwerkzeuge für verschiedene Arten von zu ergreifenden Werkstücken erforderlich. Einerseits bereitet die Bereitstellung mehrerer Greiferfinger bzw. Greiferwerkzeuge zusätzlichen Aufwand. Andererseits erfordert das Wechseln eines Greiferfingers bzw. eines Greiferwerkzeugs zum Anpassen der Maschine an die Form eines anderen zu ergreifenden Werkstücks im Produktionsprozess zusätzlich Zeit.
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Auf der Grundlage dieses Stands der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines Greiferfingers mit verbesserter Flexibilität hinsichtlich der Form der zu ergreifenden Werkstücke.
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Gelöst wird die Aufgabe durch einen Greiferfinger mit einem Einklemmoberflächenbereich der oben genannten Art, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Bereich mit einer Membran abgedeckt ist, die mindestens einen Abschnitt umfasst, der vorwiegend aus einem Formgedächtniskunststoff (SMP – Shape Memory Polymer) hergestellt ist, wobei die dem Greiferfinger zugewandte Seite der Membran die Formen von mehreren Abstandselementen umfasst, so dass zwischen diesen Abstandselementen äußere Hohlräume gebildet sind.
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Bei Formgedächtniskunststoffen handelt es sich um Materialien, die beim Erhitzen auf eine Abdrucktemperatur zu einer gewünschten Gestalt geformt werden. Im erhitzten Stadium haben Formgedächtniskunststoffe eine flexible Struktur, die dadurch modifiziert werden kann, indem beispielsweise ein Objekt mit einer soliden Struktur hineingepresst werden kann, dass im Formgedächtniskunststoff ein Abdruck des Objekts erzeugt wird. Nach Abkühlen des Formgedächtniskunststoffs auf eine Aushärtungstemperatur kehrt er in den festen Zustand zurück und bleibt in der gewünschten Form.
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Beim Erhitzen eines Formgedächtniskunststoffs auf eine Rückstellungstemperatur kehrt er zu einer ursprünglichen Gestalt zurück, während er eine flexible Struktur hat. Üblicherweise sind die Abdrucktemperatur und die Rückstellungstemperatur ähnlich oder gleich, so dass ein Formgedächtniskunststoff direkt nach der Rückkehr zu seiner ursprünglichen Gestalt zu der gewünschten Gestalt geformt werden kann. Diese Temperatur wird auch Glasübergangstemperatur genannt.
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Ein üblicher Formgedächtniskunststoff ist beispielsweise „Verifex Shape Memory Polymer Resin” von CRG Industries, der durch eine Glasübergangstemperatur von etwa 62°C gekennzeichnet ist. Die Dicke der Membran könnte je nach der Größe und der Art der zu ergreifenden Werkstücke beispielsweise 1 mm, 10 mm oder mehr betragen.
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Eine den Oberflächenbereich zum Einklemmen des Greiferfingers abdeckende Membran enthält üblicherweise mindestens Abschnitte, die mindestens vorwiegend aus einem derartigen Formgedächtniskunststoff hergestellt sind. Andere Abschnitte können beispielsweise aus anderen Materialien, die beim Erhitzen auf die Glasübergangstemperatur des Formgedächtniskunststoffs fest bleiben, hergestellt sein. Diese Materialien verleihen der ganzen Membran eine gewisse Starrheit, selbst wenn sie erhitzt wird. Außerdem wird die erforderliche Formgedächtniskunststoffmenge dadurch verringert. Ein Beispiel für eine Membran wäre ein Metallgeflecht, das mit einer oder mehreren Formgedächtniskunststoffschichten abgedeckt oder mit diesen verbunden ist. Es ist aber natürlich auch möglich, dass die Membran nur aus einem Formgedächtniskunststoff besteht.
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Durch Verwendung einer derartigen Membran zum Abdecken des Oberflächenbereichs des Klemm-Greiferfingers wird es vorteilhafterweise möglich, die Gestalt des Oberflächenbereichs an die Gestalt der zu ergreifenden Objekte anzupassen, indem ein Abdruck von mindestens einem Teil des Objekts in der Membran gemacht wird.
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In einer Variante der Erfindung umfasst die Membran innere Höhlungen. Bei diesen inneren Höhlungen kann es sich entweder um einige blasenförmige Einbettungen aufgrund der porösen Struktur der Membran oder auch um einige geometrische, beispielsweise quader- oder kugelförmige, Hohlräume handeln, die von Ebenen der Membran auf allen Seiten begrenzt sind.
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Derartige innere Höhlungen sind üblicherweise mit Luft oder einem anderen Gas gefüllt und ermöglichen ein Zusammendrücken der Membran, wenn ein Abdruck gemacht wird, ohne dass die Membran an einem anderen Außenrand hervorquillt. Dadurch wird der Umgang mit der Membran und die Verbindung mit dem Greiferfinger verbessert, da sich die dem Greiferfinger zugewandte Seite der Membran nicht verändert, wenn der Abdruck gemacht wird.
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Ein Abstandselement kann beispielsweise noppen-, würfel- oder stabförmig sein. Ein Abstandselement kann aus einem Formgedächtniskunststoff, aber auch aus anderen Materialien hergestellt sein. Vorzugsweise haben diese Abstandselemente dieselbe Höhe. Eine Draufsicht auf eine Membran mit solchen Abstandselementen könnte einer Draufsicht auf ein Labyrinth ähnlich sein. Diese äußeren Hohlräume haben einen ähnlichen Zweck wie die oben genannten inneren Höhlungen.
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In einer bevorzugten Form der Membran wird durch mindestens einige der Abstandselemente eine Fachwerkstruktur gebildet. Eine Fachwerkstruktur könnte beispielsweise eine Art Gitter sein, aber auch eine Stabform entlang einem Abschnitt der Membran. Eine derartige Struktur verleiht der gesamten Membran selbst bei Erhitzung eine gewisse Starrheit.
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In einer Variante der Erfindung umschließt die Membran einen Querschnitt des Greiferfingers in einem Winkel von mindestens 90°. Der Greiferfinger könnte von der Membran beispielsweise in einer U-ähnlichen Form in einem Winkel von 180° oder in einem Winkel von 360° vollkommen umschlossen sein. Der Aufwand in Verbindung mit dem Anbringen der Membran an dem Greiferfinger wird dadurch vorteilhafterweise verringert.
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Der Aufwand in Verbindung mit dem Anbringen der Membran an dem Greiferfinger ist auch dadurch verringerbar, dass die Membran eine Formteilgestalt umfasst, so dass beispielsweise der Querschnitt der Membran T- oder I-förmig ist, was mit einer jeweils entsprechenden Gestalt des Greiferfingers zusammenpasst.
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In einer anderen Variante der Erfindung umfasst die Membran einige Aussparungen, um sie mit entsprechenden Düsenelementen des Greiferfingers zu verbinden, so dass die Membran am Greiferfinger befestigt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine Heizvorrichtung zwischen der Membran und dem Greiferfinger angeordnet. Durch diese Heizvorrichtung kann die Membran oder Teile der Membran auf die Glasübergangstemperatur oder darüber erhitzt werden, so dass die Rückstellung des Formgedächtniskunststoffs zu seiner ursprünglichen Form eingeleitet werden kann, bevor ein neuer Abdruck in der Membran erzeugt wird. Bei der Heizvorrichtung könnte es sich beispielsweise um ein flaches und elektrisch geheiztes Element handeln. Das hat den Vorteil, dass die Membran innerhalb kurzer Zeit, beispielsweise innerhalb von ein paar Sekunden, homogen erhitzt wird. Die elektrische Leistung einer solchen Heizvorrichtung beläuft sich für eine sehr kleine Membran beispielsweise auf ein paar Watt und für größere auf etwa 100 Watt und mehr.
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Der Heizvorgang kann verbessert werden, indem mindestens eine der inneren Höhlungen und/oder äußeren Hohlräume mit einem zusammendrückbaren und wärmeleitfähigen Material gefüllt wird. Dieses Material erhöht die Wärmeübertragung von der Heizvorrichtung an alle Bereiche der Membran und verkürzt den Heizvorgang. Ein geeignetes Material ist beispielsweise „Gap Pad VO Ultra Soft” von The Bergquist Company oder „Thermal Gap Pads” von Dow Corning. Für diesen Zweck eignen sich natürlich auch andere Materialien, einschließlich Fluiden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht mindestens ein Abschnitt des Greiferfingers, der nicht mit der Membran bedeckt ist, vorwiegend aus einem Formgedächtniskunststoff (SMP). Der Greiferfinger hat üblicherweise eine längliche Struktur und ist beispielsweise 20 cm lang. Indem ein Abschnitt dieses Greiferfingers, beispielsweise ein 5 cm bis 10 cm langer Abschnitt, aus einem Formgedächtniskunststoff hergestellt wird, ist es möglich, ein variables Biegen in diesem Abschnitt zu erzeugen. Der Biegevorgang ist mit der oben beschriebenen Anpassung der Membran vergleichbar: Erhitzen des Abschnitts mit dem Formgedächtniskunststoff, automatische Rückstellung zu seiner ursprünglichen Gestalt, Verleihen der gewünschten Form und Abkühlen. Auf vorteilhafte Weise wird die Flexibilität des Greiferfingers weiter erhöht.
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Die Aufgabe wird auch durch ein Greiferwerkzeug gelöst, das mindestens einen Rahmen und einen erfindungsgemäßen Greiferfinger umfasst. Vorzugsweise kann mindestens ein Greiferfinger des Greiferwerkzeugs durch mindestens ein Stellglied gegen einen anderen Greiferfinger des Greiferwerkzeugs bewegt werden. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von unterschiedlich geformten zu ergreifenden Werkstücken oder Objekten leicht zwischen den Greiferfingern eingeklemmt werden.
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Dank der Verwendung des erfindungsgemäßen Greiferfingers ist das Greiferwerkzeug in Bezug auf die Form der zu ergreifenden Objekte äußerst flexibel. Natürlich sind Greiferwerkzeuge mit mehr Greiferfingern, beispielsweise 6, denkbar. Es ist auch denkbar, dass jeder Greiferfinger von einem spezifischen Stellglied bewegt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Greiferwerkzeug an einem Roboter montiert. Ein Roboter ist eine Manipuliervorrichtung mit vorzugsweise sechs oder sieben Bewegungsfreiheitsgraden und je nach Art des Roboters einem Betriebsradius von beispielsweise 0,5 m bis 4 m. Ein Roboter kann das Greiferwerkzeug sehr flexibel und in verschiedenen Orientierungen innerhalb seines Betriebsbereichs bewegen, so dass die Kombination aus erfindungsgemäßem Greiferwerkzeug und Roboter zu einem sehr flexiblen System führt, das als Teil einer technischen Fertigungsanlage, beispielsweise zum Zusammenbau einer Vielzahl von unterschiedlich geformten Teilen verwendet werden kann.
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In einer Variante der Erfindung wird das mindestens eine Stellglied von einer Robotersteuerung gesteuert, die auch die Bewegung des zugehörigen Roboters steuert. Somit kann der Steuergeräteaufwand für ein derartiges flexibles System bedeutend reduziert werden, und die Koordinierung der Roboterbewegung und der Greifbewegung wird verbessert.
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Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Justieren eines Greiferwerkzeugs vor dem erstmaligen Ergreifen einer bestimmten Werkstückart gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein erfindungsgemäßes Greiferwerkzeug verwendet wird, dass mindestens ein Teil der Membran auf eine Rückstellungstemperatur erhitzt wird, so dass mindestens der erhitzte Teil der Membran zu einer ursprünglichen Gestalt zurückkehrt, dass die Temperatur mindestens eines Teils der Membran vorübergehend zu einer Abdrucktemperatur geändert wird, dass ein Objekt mit der Gestalt des zu ergreifenden Werkstücks gegen die erhitzte Membran bewegt wird, so dass ein Abdruck mindestens eines Teils des Objekts in der Membran erzeugt wird, dass die Membran auf eine Aushärtungstemperatur abgekühlt wird, während das Objekt in derselben relativen Position zur Membran bleibt, so dass in der Membran ein dauerhafter Abdruck des Objekts erzeugt wird.
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Der diesbezügliche technische Hintergrund ist bereits beschrieben worden. Die Rückstellungstemperatur und die Abdrucktemperatur sind üblicherweise gleich und entsprechen der Glasübergangstemperatur des Formgedächtniskunststoffs. Natürlich ist es möglich, nur einen Teil der Membran zu erhitzen. Je nach der Membran und der Heizvorrichtung dauert dieser Vorgang beispielsweise etwa 10 s–40 s. Die Membran kann sich entweder auf natürliche Weise abkühlen, so dass kein zusätzlicher Aufwand für das Abkühlen notwendig ist, es sei denn, die Umgebungstemperatur ist niedriger als die Temperatur der erhitzten Membran. Es kann aber auch eine spezielle Kühlvorrichtung vorgesehen werden. Dies hat den Vorteil, dass der gesamte Vorgang des Justierens des Greiferwerkzeugs beschleunigt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Membran mittels einer externen Heizvorrichtung erhitzt, die nicht am Greiferwerkzeug angebracht ist. Wenn ein erfindungsgemäßes Greiferwerkzeug beispielsweise an einem Roboter montiert ist, könnte der Roboter das Greiferwerkzeug in einen Ofen innerhalb seines Arbeitsbereichs bewegen. Bei dem Ofen könnte es sich um einen standardmäßigen Heizofen handeln, aber es ist auch denkbar, dass die Membran beispielsweise einige Metall- oder andere Partikel umfasst, die mit einer externen Vorrichtung auf eine Resonanzfrequenz gebracht werden, so dass die Membran dadurch erhitzt wird.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden mindestens zwei Abdrücke von Objekten mit der Gestalt von verschiedenen Arten von zu ergreifenden Werkstücken zur gleichen Zeit in der Membran gemacht, so dass die zugehörigen Werkstückarten nach dem Abkühlen der Membran ohne erneutes Justieren des Greiferwerkzeugs ergriffen werden können. Auf diese Weise kann die Anzahl der erforderlichen Neujustiervorgänge verringert werden.
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Vorzugsweise wird ein Werkstück der zu ergreifenden Art selbst als Objekt zur Herstellung des Abdrucks in der Membran verwendet.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Abschnitt eines Greiferfingers, der vorwiegend aus Formgedächtniskunststoff besteht und nicht mit der Membran abgedeckt ist, auf eine Modifikationstemperatur erhitzt, die Gestalt des Abschnitts wird vor dem erstmaligen Ergreifen einer bestimmten Werkstückart justiert und der Abschnitt wird auf eine Aushärtungstemperatur abgekühlt, während er in der justierten Position bleibt, so dass der Arbeitsbereich des Greiferfingers justiert wird.
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Üblicherweise ist der Bewegungsbereich des Greiferfingers (beispielsweise +/–2 cm) auf den Bewegungsbereich des Stellglieds, das diesen Finger antreibt, begrenzt. Durch Justieren des Greiferfingers selbst wird es möglich, sowohl größerer als auch kleinere Werkstücke zu ergreifen. So ist es möglich, in einem ersten Justierstadium von zwei Greiferfingern einen Abstand von 10 cm +/– 2 cm dazwischen zu haben und in einem zweiten Justierstadium einen Abstand von 4 cm +/– 2 cm. Dadurch wird der Greifvorgang flexibler.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 eine erste Membran in einer 3D-Ansicht,
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2 eine zweite Membran in einer 3D-Ansicht,
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3 einen Querschnitt eines Greiferfingers mit angebrachter Membran,
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4 ein erstes und zweites Greiferwerkzeug in Draufsicht und
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5 ein Beispiel des Verfahrens zum Justieren eines Greiferwerkzeugs.
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1 zeigt eine erste Membran 10 in einer 3D-Ansicht. Auf der flachen Basis 12 der Membran, die beispielsweise aus einem Formgedächtniskunststoff wie „Verifex Shape Memory Polymer Resin” von CRG Industries hergestellt ist, sind mehrere Noppen wie Abstandselemente 14 angeordnet. In diesem Beispiel sind die Abstandselemente 14 nicht als separate Teile angebracht, da die gesamte Membran 10 in einem Stück aus Formgedächtniskunststoff hergestellt ist. Es ist aber auch denkbar, mindestens einige der Abstandselemente 14 anzubringen, die außerdem aus einem anderen Material hergestellt sein könnten.
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Zwischen den Abstandselementen ist ein äußerer Hohlraum ausgebildet, der mit zusammendrückbarem und wärmeleitfähigem Material wie „Gap Pad VO Ultra Soft” von The Bergquist Company oder einem anderen Material gefüllt sein kann, das beispielsweise die Gestalt einer passenden Matte haben könnte.
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Die Dicke einer solchen Membran hängt von der erforderlichen Tiefe des Abdrucks ab, der für die einzuklemmenden Objekte benötigt wird. Für kleinere elektrische Teile wie integrierte Schaltungen oder Widerstände reicht eine Membrandicke von beispielsweise ein paar Millimetern aus, so dass die Tiefe eines Abdrucks beispielsweise 1 mm beträgt. Für größere Teile ist auch eine wesentlich größere Dicke der Membran denkbar.
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2 zeigt eine zweite Membran 20 in einer 3D-Ansicht. Sie umfasst ähnlich wie die erste Membran 10 eine flache Basis 32 mit zweiten Noppen wie Abstandselementen 24. Außerdem sind eine erste 26 und eine zweite Seite 28 vorgesehen, die die Membran 20 auf gegenüberliegenden Seiten begrenzen, so dass eine U-Form der Membran 20 erzeugt wird. Eine derartige U-förmige Membran lässt sich leicht an einem Greiferfinger mit beispielsweise rechteckigem Querschnitt anbringen. Es sind drei stabförmige Abstandselemente 22 vorgesehen, um der Membran 20 selbst im erhitzten Zustand eine geripptere Struktur zu verleihen. Andere Fachwerkstrukturen wie beispielsweise ein Gitter sind auch denkbar. Somit wird ein Abdruck in der erhitzten Basis 32 der Membran 20 möglich, ohne die parallele Struktur der gegenüberliegenden Seiten 26 und 28 zu verlieren. Es sind Aussparungen 30 vorgesehen, um die Membran 20 an einem Greiferfinger mit entsprechenden Düsenelementen zu befestigen.
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3 zeigt einen Querschnitt 40 eines Greiferfingers 42 mit angebrachter Membran, die folgende Elemente umfasst: eine erste Seite 46, eine zweite Seite 48, eine flache Basis 50 und dritte noppenartige Abstandselemente 54. Es kann davon ausgegangen werden, dass alle diese Elemente aus demselben Block Formgedächtniskunststoff hergestellt sind. Es sind zusätzliche Stabilisierelemente denkbar, die in diesem Querschnitt 40 nicht gezeigt werden. Zwischen den Abstandselementen 54 und den Seiten 46, 48 sind äußere Hohlräume 52 ausgebildet, die zwischen einer flachen Heizvorrichtung 44 und der flachen Basis 50 der Membran angeordnet sind. Vorzugsweise sind diese äußeren Hohlräume 52 mit einem unter Wärmeeinfluss zusammendrückbaren, wärmeleitfähigen Material gefüllt, um die Wärmeübertragung zwischen der Heizvorrichtung 44 und der flachen Basis 50 zu verbessern, um den Anpassungsvorgang der Membran zu beschleunigen. Vorzugsweise sind die Seiten 46 und 48 nicht für einen Abdruck vorgesehen, so dass sie nicht notwendigerweise einen Formgedächtniskunststoff umfassen müssen. Gezeigt wird ein erstes Werkstück 56, das in die Richtung 58 gegen die flache Basis 50 bewegt wird, so dass ein Abdruck des ersten Werkstücks 50 in der erhitzten Membran entsteht. Eine geeignete Tiefe des Abdrucks des Werkstücks beträgt 10%–50% der Gesamtdicke der flachen Basis 50 plus der Dicke der Abstandselemente 54.
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4 zeigt ein erstes 60 und ein zweites 90 Greiferwerkzeug in Draufsicht. Das erste Greiferwerkzeug 60 umfasst einen ersten Greiferfinger 62 und einen zweiten Greiferfinger 64. Die Greiferfinger 62, 64 umfassen einen verwandten Abschnitt 70 bzw. 72, der vorwiegend aus einem Formgedächtniskunststoff hergestellt ist, während die Form des Greiferfingers in den zugehörigen Abschnitten 70 bzw. 72 gebogen ist. Diese Biegungen dienen dazu, den Spalt zwischen beiden Greiferfingern zu definieren. Am Ende jedes Greiferfingers 62, 64 sind die zugehörigen Membranen 66, 68 vorgesehen, die die Oberflächenbereiche für das Einklemmen abdecken. Jeder Greiferfinger ist Teil des Greiferwerkzeugs 60 und kann mittels des Stellglieds 74 in die Richtungen 80 bzw. 82 bewegt werden. Da der Bewegungsbereich des Stellglieds 74 begrenzt ist, ist es normalerweise nicht möglich, die Greiferfinger von ihrem Maximalabstand auf null zu bewegen, sondern nur innerhalb eines gewissen Bereichs 84. Das Greiferwerkzeug 60 umfasst auch ein Rahmenelement 76, beispielsweise ein Gehäuse, und eine Schnittstelle 78, um es mit einem nicht gezeigten Roboter zu verbinden.
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Das zweite Greiferwerkzeug 90 ist dem ersten Greiferwerkzeug 60 sehr ähnlich, aber der erste 92 und der zweite Greiferfinger 94 umfassen einen zugehörigen Abschnitt 96 und 98, die zwar auch aus Formgedächtniskunststoff hergestellt sind, aber eine andere Gestalt als die zugehörigen Abschnitte 70 und 72 des ersten Greiferwerkzeugs 60 haben. Dies führt zu einem größeren Spalt zwischen dem ersten 92 und dem zweiten Greiferfinger 94, so dass mit dem zweiten Greiferwerkzeug 90 größere Objekte ergriffen werden können als mit dem ersten Greiferwerkzeug 60. Der Spalt zwischen den Greiferfingern ist innerhalb des mit den Pfeilen 100 bezeichneten Bereichs justierbar.
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Indem die Abschnitte 70 und 72 des ersten Werkzeugs 60 erhitzt werden, ihnen die Gestalt der Abschnitte 96, 98 des zweiten Greiferwerkzeugs verliehen wird und sie abgekühlt werden, können dem ersten Werkzeug 60 dieselben Merkmale wie dem zweiten Werkzeug 90 verliehen werden. So ist ein Greiferfinger mit zugehörigen Abschnitten 70, 72, 96, 98 aus einem Formgedächtniskunststoff hinsichtlich der Größe der mit diesen zu ergreifenden Objekten sehr flexibel.
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5 zeigt ein Beispiel des Verfahrens zum Justieren eines Greiferwerkzeugs, das den in 4 gezeigten Greiferwerkzeugen 60 und 90 ähnlich ist.
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Stadium A zeigt das Greiferwerkzeug mit zwei Membranen 112, während ihre ersten Formen den Abdruck eines nicht gezeigten Werkstücks umfassen. In Stadium B sind diese Membranen auf die Glasübergangstemperatur, beispielsweise 70°C, erhitzt worden und sind zu ihrer ursprünglichen Gestalt zurückgekehrt. Die Membran ist nun in einer flexiblen Struktur. In Stadium C wird das Greiferwerkzeug über ein zweites Werkstück 116 bewegt werden, das jetzt in dem Spalt zwischen den Membranen der beiden Greiferfinger ist. In Stadium D bewegt nun das Stellglied beide Greiferfinger aufeinander zu, so dass der Spalt kleiner wird. Es ergibt sich ein Abdruck des zweiten Werkstücks 120 in den Membranen. In Stadium E bleiben die Greiferfinger und das zweite Werkstück in derselben Position und kühlen zu einer Aushärtungstemperatur ab, so dass die Struktur der Membranen fest wird. Nun werden die Greiferfinger in Stadium F geöffnet, und in den Membranen wurde ein dauerhafter Abdruck des zweiten Werkstücks erzeugt. Der Greifer ist nun für den Greifvorgang bereit.
