DE112018006063T5

DE112018006063T5 - Mechanismus zum Austauschen von konzentrischen Saugnäpfen

Info

Publication number: DE112018006063T5
Application number: DE112018006063.2T
Authority: DE
Inventors: Michael James O'Connor; Ennio Claretti; Ryan Frederick Anderson
Original assignee: Amazon Technologies Inc
Current assignee: Amazon Technologies Inc
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2020-08-13
Anticipated expiration: 2038-11-29
Also published as: WO2019108672A1; US20200189123A1; GB2583285B; GB2583285A; US20190160691A1; DE112018006063B4; US10500738B2; GB202009802D0; US11383393B2

Abstract

Eine Multi-Saugnapf-Vorrichtung zum Anheben eines Objekts hat die Fähigkeit zum Wechseln eines großen und eines kleinen Saugnapfes. Mindestens eine Verriegelung ermöglicht ein Ansetzen eines großen und eines kleinen Saugnapfes. Die Verriegelungen schließen passive Verriegelungen ein, wie etwa Kugelrastungen und herkömmliche Magnete, wie etwa einen Drehriegel und elektronisch betätigte Magnete.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 28. November 2017 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 15/824,308, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in diese Patentanmeldung aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft die Robotik, und genauer einen Robotermechanismus zum Anheben von Objekten unter Verwendung von Saugnäpfen.
Eine Automatisierung zum Anheben von Objekten, wie etwa solchen von der Art, die Saugnäpfe zum Anheben von Objekten unter einem Vakuum verwenden, wird in vielen Einrichtungen verwendet. Die Hubkapazität eines Saugnapfs steht mit Unterdruck und einer effektiven Fläche des Saugnapfs in Beziehung. In Einrichtungen, in denen wiederholt Saugnäpfe an Objekten gleicher Größe angesetzt werden, können der Saugnapf, ein Endeffektor und andere Komponenten gemäß einfachen Grundsätzen gestaltet sein.
In Einrichtungen, in denen Objekte mit unterschiedlichen Größen und Gewichten angehoben werden, kann es sein, dass Saugnäpfe kleinerer Größe nicht in der Lage sind, größere oder schwerere Objekte anzuheben. Und Saugnäpfe von geringerer Größe können einen Durchmesser aufweisen, der zu groß ist, um kleinere Objekte ringsum abzudichten.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Mechanismus einer ersten Ausführungsform zum Wechseln und Instellungbringen von Saugnäpfen und stellt einen kleinen, in Stellung gebrachten bzw. einsatzbereiten Saugnapf und einen großen Saugnapf dar, der vom kleinen Saugnapf beabstandet ist und durch Magnete an einem Gehäuse befestigt ist.
2 ist eine perspektivische Ansicht des Mechanismus von 1 und stellt den großen Saugnapf in einer Position dar, in der er einsatzbereit ist;
3 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Mechanismus von 2;
4 ist eine Querschnittsansicht eines vergrößerten Abschnitts des in 3 gezeigten Mechanismus;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Mechanismus einer zweiten Ausführungsform zum Wechseln und Instellungbringen von Saugnäpfen und stellt einen großen Saugnapf dar, der durch einen Drehriegel an einem Gehäuse befestigt ist, wobei die Komponenten transparent dargestellt sind;
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts der Baugruppe von 5.
7 ist eine Explosionsansicht mancher Komponenten der Ausführungsform von 5 einschließlich des äußeren Saugnapfs, eines inneren Rohrs und von Kugelrastungen;
8 ist eine perspektivische Ansicht des äußeren Saugnapfs, der von der Baugruppe gelöst ist;
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Mechanismus einer dritten Ausführungsform zum Wechseln und Instellungbringen von Saugnäpfen und stellt einen großen Saugnapf dar, der durch einen Drehriegel am inneren Rohr befestigt ist, wobei die Komponenten transparent dargestellt sind;
10 ist eine perspektivische Draufsicht auf einen Mechanismus einer vierten Ausführungsform zum Wechseln und Instellungbringen von Saugnäpfen, wobei der innere Saugnapf der Übersichtlichkeit wegen entfernt worden ist;
11 ist eine perspektivische Ansicht von unten auf die Ausführungsform von 10;
12 ist eine Querschnittsansicht der Ausführungsform von 10 und zeigt die Baugruppe in einer Position, in der sie bereit ist, den äußeren Saugnapf in Stellung zu bringen;
13 ist die Baugruppe von 13, wenn der äußere Saugnapf in Stellung gebracht worden ist;
14 ist die Baugruppe von 10 und zeigt die Baugruppe in einer Position, in der sie bereit ist, den inneren Saugnapf in Stellung zu bringen; und
15 ist die Baugruppe von 13, wenn der innere Saugnapf in Stellung gebracht worden ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG ERLÄUTERNDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Allgemeinen verwendet ein Mechanismus zum Wechseln von konzentrischen Saugnäpfen ein einzelnes lineares teleskopisches Stellglied, um zwei (oder mehr) unterschiedliche Größen von Saugnäpfen zu wechseln und in Stellung zu bringen. Was dies betrifft, so ermöglichen die Mechanismen die Anbringung eines größeren äußeren Saugnapfs an einem teleskopischen Mechanismus, der dann zu verwenden ist, um ein Objekt, wie etwa einen Gegenstand in einem Fulfillment-Zentrum, aufzunehmen, und sie ermöglichen außerdem die Option, einen Saugnapf mit einem kleineren Durchmesser in Stellung zu bringen, um ihn am Objekt anzubringen und dieses aufzunehmen. Der große Saugnapf kann für relativ große und der kleine Saugnapf kann für relativ kleine Objekte verwendet werden.
Die hierin offenbarten Mechanismen sichern vorzugsweise den äußeren Saugnapf an einem teleskopischen Mechanismus oder alternativ dazu an einem Gehäuse, das in einem festen Abstand zur Gehäusehalterung gehalten wird. Der teleskopische Mechanismus weist außerdem einen festliegenden kleineren Saugnapf auf, der verwendet wird, um Gegenstände aufzunehmen, wenn der größere Saugnapf am äußeren Gehäuse gesichert ist. Das Gehäuse kann an einem automatisierten System montiert sein, wie unter anderem an einem Endeffektor irgendeiner Art, einem Roboterarm, einem Montageturm, einer Halterung, die räumlich fixiert ist, oder irgendeiner anderen Struktur.
1 bis 4 stellen eine erste Ausführungsform einer Baugruppe oder eines Mechanismus 110 zum Wechseln von zwei Saugnäpfen dar, sodass je nach Bedarf entweder ein großer oder ein kleiner Saugnapf in Stellung gebracht werden kann. Die Baugruppe 110 weist ein röhrenförmiges Gehäuse 120 mit einem Montageende 122 an seinem proximalen Ende auf, das dem distalen Ende, an dem sich die Saugnäpfe befinden, entgegengesetzt ist. Das Montageende 122 ist dafür ausgelegt, gemäß den jeweiligen Parametern der Anwendung vorzugsweise an einem Endeffektor (nicht gezeigt) oder irgendeiner anderen Struktur angebracht zu werden. Eine innere Teleskoprohrbaugruppe 130 weist mindestens ein inneres Rohr 132 auf. In der Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, ist das innere Rohr 132 das am weitesten distal liegende der Teleskoprohre, die außerdem einschließen: ein mittleres Rohr 134, das mit dem inneren Teleskoprohr 132 konzentrisch und das äußere von diesen beiden ist, und ein proximales Rohr 136, das mit dem mittleren Rohr 134 konzentrisch und das äußere von diesen beiden ist. In der Ausführungsform der Figuren ist das proximale Rohr 136 in Bezug auf das Gehäuse 120 festgelegt und kann den nachstehend beschriebenen (mindestens einen) Stellantrieb beherbergen.
Vorzugsweise weist ein linearer Stellantrieb, der in 3 schematisch durch die Bezugszahl 190 angegeben wird, ein in Bezug auf das Gehäuse 120 fixiertes proximales Ende und ein distales Ende auf, das betriebsmäßig mit dem inneren Rohr 132 gekoppelt ist, sodass der Stellantrieb 190 die Saugnäpfe am distalen Ende des inneren Rohrs 132 ausfahren und dann einfahren kann. Der Stellantrieb 190 kann ohne Beschränkung ein pneumatischer Stellantrieb (bevorzugt), ein hydraulischer Stellantrieb, ein mechanischer Stellantrieb, wie etwa eine ACME-Schraube, oder irgendein anderer Mechanismus sein, der in der Lage ist, aus- und einzufahren, wenn ihm Energie zugeführt wird.
Die Baugruppe 110 weist einen äußeren Saugnapf 140 und einen inneren Saugnapf 150 auf. Der innere Saugnapf 150 weist einen kleineren Durchmesser auf als der äußere Saugnapf 140 und kann in den äußeren Saugnapf 140 geschachtelt oder eingefahren werden. In der Ausführungsform, die in den Figuren gezeigt ist, ähnelt der äußere Saugnapf 140 einem Becher und weist einen elastischen Kontaktring 142, eine zylindrische oder etwas konische Seitenwand 144, eine Endwand 146 und einen Ring 148 auf (4). Der innere Saugnapf 150 ist vorzugsweise an einem distalen Ende des distalen Rohrs 132 fixiert, wie etwa durch Schraubgewinde oder ähnliche Einrichtungen. Der innere Saugnapf 150 weist einen Kontaktring 152, eine faltenbalgartige Seitenwand 154 und Gewindegänge 156 oder andere Befestigungseinrichtungen auf.
Die Baugruppe 110 weist ein Paar Verriegelungen 160 und 170 auf, um die Saugnäpfe durch Koppeln oder Ansetzen des äußeren Saugnapfs 140 am distalen Ende des inneren Rohrs 132 und alternativ am Gehäuse 120 zu wechseln oder zu steuern. Was dies betrifft, so bedeutet der Ausdruck „am Gehäuse angesetzt“, wie hierin verwendet, die Verbindung des äußeren Saugnapfs 140 mit einer festliegenden Struktur. Darüber hinaus soll der Begriff „Gehäuse“ breit ausgelegt werden und eine Struktur bezeichnen, die in Bezug auf einen Endeffektor oder dergleichen festliegt.
Eine Verriegelung 160 zwischen dem äußeren Saugnapf 140 und dem distalen inneren Rohr 132 weist vorzugsweise Kugelrastungen auf. Wie in 4 dargestellt ist, weist jede Kugelrastverriegelung 160 ein Gehäuse 162, das in Löcher im Ring 148 des äußeren Napfes geschraubt ist, eine Spiralfeder 164, eine Kugel 166 und eine Aussparung 168 in der äußeren Oberfläche des inneren Rohrs 132 auf. Vorzugsweise sind mehrere (etwa sechs oder acht) Rastungen um den Umfang des äußeren Saugnapfs 140 herum angeordnet. Die Feder 164 wird komprimiert, sodass sie eine einwärts gerichtete, radiale Kraft auf die Kugel 166 ausübt und auf diese Weise die Kugel 166 in die Aussparung 168 drückt. Vorzugsweise hat die Aussparung 168 die Form einer Teilkugel, sodass sie zur Oberfläche der Kugel 166 passt.
Eine Verriegelung 170 zwischen dem äußeren Saugnapf 140 und dem Gehäuse 120 schließt vorzugsweise einander gegenüberliegende Elektromagneten ein, die Magnete 171 am Saugnapf 140 und diesen gegenüberliegende Magnete 172 am Gehäuse 120 umfassen. Wie in den Figuren dargestellt ist, sind Gehäusemagnete 172 an einem Außenrand des Gehäuses 120 angeordnet; Außensaugnapfmagnete 171 befinden sich auf einer Rückseite der Endwand 146 des äußeren Saugnapfs 140. Da die Elektromagnete 171, 172 mit Energie versorgt werden können, um den Saugnapf 140 am Gehäuse 120 anzubringen oder diese von ihm zu lösen, wird die Verriegelung 170 hierin als aktive Verriegelung bezeichnet. Man beachte, dass die aktive Verriegelung nicht auf elektronisch betätigte Magnete beschränkt ist, sondern vielmehr ohne Beschränkung jede Art von elektrischer, elektro-mechanischer oder mechanischer Verriegelung einschließt.
1 stellt dar, dass Magnete 171 an Magnete 172 angesetzt sind, um den äußeren Saugnapf 140 am Gehäuse 120 zu halten, während das Rohr 132 ausgefahren ist. 2 stellt dar, dass die Magnete 171 von den Magneten 172 gelöst sind und eine Kugelrastung 160 des äußeren Saugnapfs 140 in die Aussparung 168 des inneren Rohrs 132 angesetzt ist. Im Betrieb bestimmt eine Steuerung (nicht gezeigt) nach der Positionierung der Baugruppe 110 in Bezug auf ein Objekt, ob entweder der größere, äußere Saugnapf 140 oder der kleinere, innere Saugnapf 150 in Stellung gebracht werden soll. Die Steuerung gründet die Entscheidung vorzugsweise auf Informationen über das Objekt, die dem Steuersystem bereits bekannt sind, gemäß Umgebungsprinzipien, die ein Fachmann versteht, der Kenntnisse auf dem Gebiet des automatisierten Anhebens von Objekten, wie etwa in einem Fulfillment-Zentrum, hat.
Alternativ dazu können Magnete 171 und 172 herkömmliche Magnete sein, die nicht elektrisch betätigt werden, sodass Nähe, wie etwa dann, wenn der äußere Saugnapf 140 in Kontakt mit dem Gehäuse 120 angeordnet ist, eine Anziehungskraft erzeugt, die den äußeren Saugnapf 140 am Gehäuse 120 hält. Der Betrieb des Mechanismus zum Wechseln der Saugnäpfe, für den ein Paar passiver Verriegelungen verwendet wird, wird nachstehend ausführlicher erläutert.
Falls von einem Steuersystem bestimmt wird, dass das Objekt klein ist, sodass es erwünscht ist, den inneren Saugnapf 150 in Stellung zu bringen, wird die elektromagnetische Verriegelung 170 angesetzt, um den äußeren Saugnapf 140 am Gehäuse 120 zu halten. Da die Kraft, die notwendig ist, um die Kugelrastungen 160 zu überwinden, geringer ist als die Kraft, die notwendig ist, um die magnetische Verriegelung 170 zu überwinden, lösen sich die Kugeln 166 aus den Aussparungen 168, wenn der Stellantrieb 190 aus seiner vollständig zurückgezogenen Position ausfährt. Somit fahren das innere Rohr 132 und das teleskopische Rohr 134 distal vom festliegenden Rohr 136 und vom Gehäuse 120 aus, während der äußere Saugnapf 140 am Gehäuse 120 festgelegt bleibt, um nur den inneren Saugnapf 150 in Stellung zu bringen, der dann an einem Objekt angesetzt wird.
Ein Unterdruck, der über Rohre 132, 134, 136 angelegt wird und der zumindest zum Teil durch den Saugnapfring 152 abgedichtet ist, ermöglicht ein Anheben des Objekts durch Ansetzen des Saugnapfs. Eine Steuerung des inneren Saugnapfs 150 und der Teleskoprohre 132, 134 geschieht vorzugsweise durch herkömmliche Steuereinrichtungen, wie der Fachmann auf dem Gebiet der Verwendung automatisierter Saugnäpfe zum Anheben von Objekten verstehen wird.
Falls von einem Steuersystem bestimmt wird, dass das Objekt groß ist, sodass es erwünscht ist, den äußeren Saugnapf 140 in Stellung zu bringen, wird die elektromagnetische Verriegelung 170 gelöst, um den äußeren Saugnapf 140 vom Gehäuse 120 zu befreien. Kugelrastungen 160 halten den äußeren Saugnapf 140 am distalen Ende des Rohres 132 fest, um den äußeren Saugnapf 140 zu tragen, wenn der Stellantrieb 190 aus seiner vollständig eingefahrenen Position ausfährt. Somit fährt der äußere Saugnapf 140 mit dem inneren Rohr 132 und dem Teleskoprohr 134 distal zum festliegenden Rohr 136 aus, um den äußeren Saugnapf 140 in Stellung zu bringen, der dann an einem Objekt angesetzt wird. Wie in den Figuren dargestellt ist, wird der innere Saugnapf 150 auch in Stellung gebracht, wenn der äußere Saugnapf 140 in Stellung gebracht wird. Da der innere Saugnapf 150 entweder in Bezug auf den äußeren Saugnapf 140 zurückgesetzt (oder mit diesem bündig) ist, ermöglicht ein Unterdruck, der über Rohre 132, 134, 136 angelegt wird, der zumindest zum Teil vom Saugnapfring 142 abgedichtet wird, ein Anheben des Objekts durch Ansetzen des Saugnapfs 140. Was dies betrifft, so kann ein Unterdruck über nur den äußeren Saugnapf 140 angelegt werden oder kann über sowohl den äußeren Saugnapf 140 als auch den inneren Saugnapf 150 angelegt werden, wenn der äußere Saugnapf 140 in Stellung gebracht ist. Wenn erwartet wird, dass unregelmäßig geformte Objekte gegriffen werden sollen, ist es bevorzugt, dass der innere Saugnapf 150 in Bezug auf den Kontaktring 142 zurückgesetzt wird. Eine Steuerung des inneren Saugnapfs 140 und der Teleskoprohre 132, 134 geschieht vorzugsweise durch herkömmliche Steuereinrichtungen, wie der Fachmann auf dem Gebiet der Verwendung automatisierter Saugnäpfe zum Anheben von Objekten verstehen wird.
5 stellt eine Baugruppe 210 einer zweiten Ausführungsform dar, die ein rohrförmiges Gehäuse 220 mit einem Montageende 222 an seinem proximalen Ende aufweist, das den Saugnäpfen entgegengesetzt ist und das dafür ausgelegt ist, gemäß den jeweiligen Parametern der Anwendung vorzugsweise an einem Endeffektor (nicht gezeigt) oder irgendeiner anderen Struktur montiert zu werden. Eine innere Teleskoprohrbaugruppe 230 weist mindestens ein inneres Rohr 232 auf. In der in 5 gezeigten Ausführungsform ist das innere Rohr 232 das am weitesten distal angeordnete Rohr. Zusätzliche Teleskoprohre, wie für die Baugruppe 110 der ersten Ausführungsform beschrieben, können verwendet werden. In der Ausführungsform der Figuren ist ein proximales Rohr 236 in Bezug auf das Gehäuse 220 festgelegt.
Vorzugsweise weist ein linearer Stellantrieb, der in 5 schematisch durch eine Bezugszahl 290 dargestellt ist, ein proximales Ende auf, das in Bezug auf das Gehäuse 220 festgelegt ist, sowie ein distales Ende, das betriebsmäßig mit dem inneren Rohr 232 gekoppelt ist, sodass der Stellantrieb 290 die Saugnäpfe am distalen Ende des inneren Rohrs 232 aus- und dann einfahren kann. Der Stellantrieb 290 kann so sein wie für den Stellantrieb 190 der ersten Ausführungsform beschrieben. Vorzugsweise weist die Baugruppe 210 auch einen rotierenden Stellantrieb 292 auf, der zusammen mit dem linearen Stellantrieb 290 durch eine gestrichelte Linie in 5 gezeigt und nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
Die Baugruppe 210 weist einen äußeren Saugnapf 240 und einen inneren Saugnapf 250 auf. Der innere Saugnapf 250 weist einen kleineren Durchmesser auf als der äußere Saugnapf 240 und kann in den äußeren Saugnapf 240 geschachtelt oder eingefahren werden. In der Ausführungsform, die in den Figuren gezeigt ist, ähnelt der äußere Saugnapf 240 einem Becher und weist einen elastischen Kontaktring 242, eine zylindrische oder etwas konische Seitenwand 244, eine Endwand 246 und einen Ring 248 auf (4). Der innere Saugnapf 250 wird vorzugsweise an einem distalen Ende des distalen Rohrs 232 fixiert, wie etwa durch Schraubgewinde oder ähnliche Einrichtungen. Der innere Saugnapf 250 weist einen Kontaktring 252, eine faltenbalgartige Seitenwand 254 und Gewindegänge 256 oder andere Befestigungseinrichtungen auf.
Die Baugruppe 210 weist ein Paar Verriegelungen 260 und 270 auf, um die Saugnäpfe durch Koppeln oder Ansetzen des äußeren Saugnapfs 240 am distalen Ende des inneren Rohrs 232 und alternativ am Gehäuse 220 zu wechseln oder zu steuern. Eine Verriegelung 260 zwischen dem äußeren Saugnapf 240 und dem Gehäuse 220 weist vorzugsweise Kugelrastungen auf. Wie in 6 und 8 dargestellt ist, weist jede Kugelrastverriegelung 260 auf: ein Gehäuse 262, das in Löcher im Außennapfring 248 geschraubt ist, eine Spiralfeder 264, eine Kugel 266 und eine Aussparung 268 in der einwärts liegenden Oberfläche des äußeren Rohrs 220. Vorzugsweise sind mehrere Rastungen (acht, wie in den Figuren gezeigt) um den Umfang des äußeren Saugnapfs 240 herum angeordnet. Die Feder 264 wird komprimiert, sodass sie eine auswärts gerichtete, radiale Kraft auf die Kugel 266 ausübt und auf diese Weise die Kugel 266 in die Aussparung 268 drückt. Vorzugsweise hat die Aussparung 268 die Form einer Teilkugel, so dass sie zur Oberfläche der Kugel 266 passt.
Eine Verriegelung 270, die als Drehriegel bezeichnet wird, zwischen dem äußeren Saugnapf 240 und dem inneren Rohr 232 weist vorzugsweise Ösen oder Laschen 272 auf, die sich von einer außenliegenden Oberfläche des inneren Rohrs 232 radial auswärts erstrecken, wie am besten in 7 gezeigt ist. Die Laschen 272 sind dafür ausgelegt, in entsprechende spiralförmige oder schräge Gewindegänge oder Nuten 274, die in einem Ring 242 des äußeren Saugnapfs 240 ausgebildet sind, einzugreifen oder zu laufen, wie am besten in 8 gezeigt ist. Somit kann der rotierende Stellantrieb 292 das innere Rohr 232 drehen, wenn der äußere Saugnapf 240 nahe am Gehäuse 220 liegt, sodass der äußere Saugnapf 240 durch die Schraubwirkung von Laschen 272 in Nuten 274 nach oben (das heißt in Richtung Gehäuse 220) gezogen wird. Wenn der Drehriegel 270 angesetzt wird, wird der äußere Saugnapf 240 mit dem inneren Rohr 232 gekoppelt. Wenn der Drehriegel 270 gelöst wird (das heißt, wenn die Laschen 272 nicht in den Nuten 274 liegen), bleibt der äußere Saugnapf 240 durch die Wirkung der Kugelrastverriegelung 260 mit dem Gehäuse 220 gekoppelt, auch wenn das Rohr 232 ausgefahren wird.
Somit bestimmt eine Steuerung (nicht gezeigt) im Betrieb, nach der Positionierung der Baugruppe 210 in Bezug auf ein Objekt, ob entweder der größere, äußere Saugnapf 240 oder der kleinere, innere Saugnapf 250 in Stellung gebracht werden soll. Die Steuerung gründet die Entscheidung vorzugsweise auf Informationen über das Objekt, die dem Steuersystem bereits bekannt sind, gemäß Umgebungsprinzipien, die ein Fachmann versteht, der Kenntnisse auf dem Gebiet des automatisierten Anhebens von Objekten, wie etwa in einem Fulfillment-Zentrum, hat.
Falls von einem Steuersystem bestimmt wird, dass das Objekt klein ist, sodass gewünscht wird, dass der innere Saugnapf 250 in Stellung gebracht wird, um am Objekt angesetzt zu werden, dreht der rotierende Stellantrieb 292 das Rohr 232, um Laschen 250 aus dem Eingriff mit Nuten 254 zu winden (in der Ausführungsform, die in den Figuren gezeigt ist, entgegen dem Uhrzeigersinn). Was dies betrifft, so wird der äußere Saugnapf 240 durch Rastungen 260 (oder andere Einrichtungen) während der Betätigung des rotierenden Stellantriebs 292 am Drehen gehindert. Kugeln 266 werden in Aussparungen 268 eingesetzt, um den äußeren Saugnapf 240 am Gehäuse 220 zu halten, während der lineare Stellantrieb 290 aus seiner vollständig eingefahrenen Position ausfährt. Somit fährt das innere Rohr 232 distal vom Gehäuse 220 aus, um den inneren Saugnapf 250 in Stellung zu bringen, der dann an einem Objekt angesetzt wird. Der Unterdruck und die Steuerungen sind wie für die Baugruppe 110 der ersten Ausführungsform beschrieben.
Falls von einem Steuersystem bestimmt wird, dass das Objekt groß ist, sodass gewünscht wird, dass der äußere Saugnapf 240 in Stellung gebracht wird, um am Objekt angesetzt zu werden, dreht der rotierende Stellantrieb 292 das Rohr 232, um Laschen 250 in Eingriff mit Nuten 254 zu winden (in der Ausführungsform, die in den Figuren gezeigt ist, im Uhrzeigersinn). Nachdem das innere Rohr 232 vom linearen Stellantrieb 290 ausgefahren worden ist, wird der äußere Saugnapf 240 in Stellung gebracht, da er auf das Rohr 232 geschraubt wird, und von der Kugelrastverriegelung 260 gelöst wird. Der Unterdruck und die Steuerungen sind wie für die Baugruppe 110 der ersten Ausführungsform beschrieben.
9 stellt eine Baugruppe 310 einer dritten Ausführungsform dar, die ein rohrförmiges Gehäuse 320 mit einem Montageende 322 an seinem proximalen Ende aufweist, das den Saugnäpfen entgegengesetzt ist und das dafür ausgelegt ist, gemäß den jeweiligen Parametern der Anwendung vorzugsweise an einem Endeffektor (nicht gezeigt) oder irgendeiner anderen Struktur montiert zu werden. Eine innere Teleskoprohrbaugruppe 330 weist mindestens ein inneres Rohr 332 auf. In der in 9 gezeigten Ausführungsform ist das innere Rohr 332 das am weitesten distal angeordnete Rohr. Vorzugsweise sind ein linearer Stellantrieb 390, ein rotierender Stellantrieb 393, ein äußerer Saugnapf 340, ein innerer Saugnapf 350 und ein Drehriegel 370 (einschließlich von Laschen 372 und Nuten 374) wie für den linearen Stellantrieb 290, den rotierenden Stellantrieb 293, den äußeren Saugnapf 240, den inneren Saugnapf 250 und den Drehriegel 270 (einschließlich der Laschen 272 und der Nuten 274) beschrieben.
Die Baugruppe 310 weist eine Verriegelung 360 zwischen dem äußeren Saugnapf 340 und dem Gehäuse 320 auf. Die Verriegelung 360 schließt vorzugsweise einander gegenüberliegende Elektromagnete ein, die Magnete 361 am Saugnapf 340 und diesen gegenüberliegende Magnete 362 am Gehäuse 320 einschießen. Wie in 9 dargestellt ist, sind Gehäusemagnete 362 an einem Außenrand des Gehäuses 320 angeordnet, sind Außensaugnapfmagnete 361 an einer hinteren oder proximalen Seite des Endwand-Außensaugnapfs 340 angeordnet. Da die Elektromagnete 361, 362 mit Energie versorgt werden können, um den Saugnapf 340 am Gehäuse 320 anzubringen oder von diesem zu lösen (wie für die erste Ausführungsform 110 beschrieben), wird die Verriegelung 360 hierin als aktive Verriegelung bezeichnet. Man beachte, dass die aktive Verriegelung nicht auf elektronisch betätigte Magnete beschränkt ist, sondern vielmehr ohne Beschränkung jede Art von elektrischer, elektro-mechanischer oder mechanischer Verriegelung einschließt.
Im Betrieb bestimmt eine Steuerung (nicht gezeigt) nach der Positionierung der Baugruppe 310 in Bezug auf ein Objekt, ob entweder der größere, äußere Saugnapf 340 oder der kleinere, innere Saugnapf 350 in Stellung gebracht werden soll. Die Steuerung gründet die Entscheidung vorzugsweise auf Informationen über das Objekt, die dem Steuersystem bereits bekannt sind, gemäß Umgebungsprinzipien, die ein Fachmann versteht, der Kenntnisse auf dem Gebiet des automatisierten Anhebens von Objekten, wie etwa in einem Fulfillment-Zentrum, hat.
Falls vom Steuersystem bestimmt wird, dass das Objekt klein ist, sodass gewünscht wird, dass der innere Saugnapf 350 in Stellung gebracht wird, um am Objekt angesetzt zu werden, dreht der rotierende Stellantrieb 392 das Rohr 332, um Laschen 350 aus dem Eingriff mit Nuten 374 zu winden. Was dies betrifft, so wird der äußere Saugnapf 340 durch die Wirkung der Magnete 370 an einer Drehung gehindert, während die Magnete 371, 372 zusammengebracht werden, um den äußeren Saugnapf 340 am Gehäuse 320 zu halten. Wenn der Stellantrieb 390 aus seiner vollständig eingefahrenen Position ausfährt, fährt das innere Rohr 332 distal vom Gehäuse 320 aus, um den inneren Saugnapf 350 in Stellung zu bringen, der dann an einem Objekt angesetzt wird. Der Unterdruck und die Steuerungen sind wie für die Baugruppe 210 der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Falls vom Steuersystem bestimmt wird, dass das Objekt groß ist, sodass gewünscht wird, den äußeren Saugnapf 340 in Stellung zu bringen, verkoppelt der Drehriegel 370 den äußeren Saugnapf 340 durch die Drehbewegung des Stellantriebs 392 (in einer Drehrichtung, die der Löserichtung entgegengesetzt ist) mit dem inneren Rohr 332. Dann werden Magnete 371, 372 abgeregt, sodass das Ausfahren des Rohres 332 durch den linearen Stellantrieb 390 den äußeren Saugnapf 340 in Bezug auf das Gehäuse 320 ausfährt. Somit fährt der äußere Saugnapf 340 mit dem inneren Rohr 332 distal zum Gehäuse 320 aus, um den äußeren Saugnapf 340 in Stellung zu bringen, der dann an einem Objekt angesetzt wird. Der innere Saugnapf 350 kann in Bezug auf den äußeren Saugnapf 340 zurückgesetzt sein, wie für die zweite Ausführungsform 210 beschrieben.
Alternativ dazu können Magnete 371 und 372 herkömmliche Magnete sein, die nicht elektrisch betätigt werden, sodass Nähe, wie etwa dann, wenn der äußere Saugnapf 340 in Kontakt mit dem Gehäuse 320 angeordnet ist, eine Anziehungskraft erzeugt, die den äußeren Saugnapf 340 am Gehäuse 340 hält. Was dies betrifft, so hätte die Baugruppe ein Paar passive Verriegelungen. Je nach Bedarf wird die Anziehungskraft durchbrochen, wenn die Lasche-und-Nut-Struktur der Verriegelung 360 am äußeren Saugnapf 340 angesetzt wird, und die Anziehungskraft wird wieder aktiviert und der Drehriegel 360 wird gelöst, damit das innere Rohr 332 in Stellung gebracht werden kann.
10 bis 15 stellen eine vierte Ausführungsform einer Baugruppe oder eines Mechanismus 410 zum Wechseln von zwei Saugnäpfen dar, sodass je nach Bedarf entweder ein großer Saugnapf oder ein kleiner Saugnapf in Stellung gebracht werden kann. Die Baugruppe 440 weist ein rohrförmiges Gehäuse 420 mit einem Montageende (in den Figuren nicht gezeigt) an seinem proximalen Ende auf, das den Saugnäpfen entgegengesetzt ist und das dafür ausgelegt ist, gemäß den jeweiligen Parametern der Anwendung vorzugsweise an einem Endeffektor (nicht gezeigt) oder irgendeiner anderen Struktur montiert zu werden. In der Ausführungsform, die in den Figuren gezeigt ist, ist ein inneres Rohr 432 das am weitesten distal gelegene Teleskoprohr, und ein mittleres Rohr 434 ist konzentrisch mit und liegt auswärts vom inneren Teleskoprohr 432 und ist konzentrisch mit und liegt einwärts vom äußeren Gehäuse 420.
Vorzugsweise weist ein linearer Stellantrieb, der schematisch von der Bezugszahl 490 in 10 gezeigt wird, auf: ein proximales Ende, das in Bezug auf das Gehäuse 420 fixiert ist, und ein distales Ende, das betriebsmäßig mit dem inneren Rohr 432 gekoppelt ist, sodass der Stellantrieb 490 die Saugnäpfe am distalen Ende des inneren Rohrs 432 ausfahren und dann einfahren kann. Ein zweiter Stellantrieb, der in 10 schematisch durch die Bezugszahl 492 dargestellt wird, weist ein festliegendes proximales Ende auf und ist betriebsmäßig mit dem Gehäuse 420 gekoppelt, sodass der Stellantrieb 492 das Gehäuse 420 in Bezug auf das innere Rohr 432 aus- und dann einfahren kann, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird. Der Stellantrieb 490 und/oder der Stellantrieb 492 kann/können ohne Beschränkung ein pneumatischer Stellantrieb (bevorzugt), ein hydraulischer Stellantrieb, ein mechanischer Stellantrieb, wie etwa eine ACME-Schraube, oder irgendein anderer Mechanismus sein, der in der Lage ist, aus- und einzufahren, wenn ihm Energie zugeführt wird. Die Baugruppe 410 weist einen äußeren Saugnapf 440 und einen inneren Saugnapf 450 auf. Der innere Saugnapf 450 weist einen kleineren Durchmesser auf als der äußere Saugnapf 440 und kann in den äußeren Saugnapf 440 geschachtelt oder eingefahren werden. In der Ausführungsform, die in den Figuren gezeigt ist, ist der äußere Saugnapf 440 konisch und weist auf: einen elastischen Kontaktring 442, eine konische Seitenwand 444, eine Endwand 446 und einen Ring 448 ( 4), der auf das mittlere Rohr 434 geschraubt ist. Der innere Saugnapf 450, der der Übersichtlichkeit wegen in den Figuren weggelassen wurde, wird vorzugsweise an einem distalen Ende des distalen Rohrs 432 fixiert, wie etwa durch Schraubgewinde oder ähnliche Einrichtungen. Der innere Saugnapf 450 kann sein wie für den ersten inneren Saugnapf 150 besch rieben.
Eine Feder 494 um das innere Rohr 432 weist ein unteres Ende auf, das auf eine obere Oberfläche des äußeren Saugnapfs 440 wirkt, und ein oberes Ende, das auf ein Gehäuse 496 wirkt.
Die Baugruppe 410 weist ein Paar passive Verriegelungen 160 und 170 auf, um die Saugnäpfe durch Koppeln oder Ansetzen des äußeren Saugnapfs 440 am distalen Ende des inneren Rohrs 432 und alternativ am Gehäuse 420 zu wechseln oder zu steuern. Die Verriegelungen 160 und 170 werden durch eine einzelne Kugelrastung bereitgestellt, die eine Aussparung in der außenliegenden Oberfläche des inneren Rohrs 432 und eine Aussparung in einer innenliegenden Oberfläche des Gehäuses 420 verwendet.
Die Verriegelung 460 zwischen dem mittleren Rohr 434 und dem distalen inneren Rohr 432 weist vorzugsweise eine Kugel 466 und einen Aussparungsring 468 in der außenliegenden Oberfläche des inneren Rohrs 432 auf. Vorzugsweise sind mehrere (etwa sechs oder acht) Kugeln 466 um den Umfang des inneren Rohres 432 herum angeordnet. Die Verriegelung 470 zwischen dem mittleren Rohr 434 und dem Gehäuse 420 weist vorzugsweise eine Kugel 466 und einen Aussparungsring 478 in der innenliegenden Oberfläche des inneren Rohrs 420 auf. In der gezeigten Ausführungsform ist die Kraft, die nötig ist, um die innere Verriegelung 460 zu überwinden, größer als die Kraft, die nötig ist, um die äußere Verriegelung 470 zu überwinden.
Wie in 12 dargestellt ist, wird die Kugel 466 in der Verriegelung 460 gegriffen, um das mittlere Rohr 434 am inneren Rohr 432 zu halten. 12 stellt den äußeren Saugnapf 140 dar, der vom Stellantrieb 490 zum Teil in Stellung gebracht wurde, während das Gehäuse 420 festgehalten wird, sodass die Kugelrastung 170 gelöst wird und die Kugelrastung 460 gegriffen ist (das heißt die Kugel 466 befindet sich in der Nut 468 und außerhalb der Nut 478). Wie am besten in 13 zu sehen ist, ist der äußere Saugnapf 140 in Stellung gebracht, und daher hält die Federkraft der Feder 494 am Gehäuse 496 das Gehäuse 496 über der Kugel 466 in Position, um die Kugel 466 zu halten,
Um mit dem Instellungbringen des inneren Rohrs 432 zu beginnen, treibt der Stellantrieb 492 das äußere Rohr 420 in Bezug auf das innere Rohr 432 und das mittlere Rohr 434 nach unten, bis der Aussparungsring 478 die Kugel 466 greift, wodurch das Gehäuse 494 aus dem Eingriff mit der Kugel 466 bewegt wird. Dann wird das Gehäuse 420 festgehalten, während der Stellantrieb 490 das innere Rohr 432 ausführt, um den inneren Saugnapf 550 auszufahren, wie in 14 und 15 dargestellt ist.
Falls vom Steuersystem bestimmt wird, dass das Objekt klein ist, sodass gewünscht wird, den inneren Saugnapf 450 auszufahren, bewegt der zweite Stellantrieb 492 das Gehäuse 420 in Bezug auf das mittlere Rohr 434, um die äußere Rastung 470 zu greifen (das heißt so, dass die Kugel 466 im Gehäusering 478 liegt), um den äußeren Saugnapf 440 im Gehäuse 420 zu halten. Dann übt der lineare Stellantrieb 490 eine abwärts gerichtete Kraft aus, um das innere Rohr 432 und den inneren Saugnapf 450 auszufahren, während der äußere Saugnapf 440 von der äußeren Verriegelung 470 gehalten wird und die Kugel 466 vom Gehäuse 496 gehalten wird. Was dies betrifft, so ist in dem Fall, dass das innere Rohr 432 und das Gehäuse 420 so positioniert sind, dass Ringe 468 und 478 aneinander ausgerichtet sind und gleichzeitig die Kugel 466 gleichzeitig zumindest zum Teil in einem von den Ringen 468 und 478 liegen kann, das innere Rohr 432 frei oder nur von einer sehr kleinen Rastkraft der Verriegelung 470 gehalten wird, da sich die Kugel 466 mühelos auswärts in den Gehäusering 478 bewegen kann, wodurch das Lösen und das Ausfahren des inneren Rohrs 432 erleichtert wird.
Falls von einem Steuersystem bestimmt wird, dass das Objekt groß ist, sodass gewünscht wird, den äußeren Saugnapf 440 auszufahren, bewegen ein oder beide Stellantriebe das Gehäuse 420 in Bezug auf das mittlere Rohr 434 nach oben (oder das mittlere Rohr 434 in Bezug auf das Gehäuse 420 nach unten), um die Kugel 466 vom Ring 478 zu lösen, wie etwa (ohne Beschränkung) durch Ausrichten der Ringe 468 und 478, dann kommt es zu einem relativen Aufwärtsbewegen des Gehäuses 420, um die äußere Verriegelung 470 zu lösen (das heißt die Kugel 466 wird im Ring des inneren Rohrs 468 gehalten und ist frei vom Ring des äußeren Rohrs 478, wie in 12 dargestellt ist). Das Gehäuse 496 ist vorzugsweise zylindrisch und so bemessen, dass es die Kugel 466 im Ring 468 des inneren Rohrs hält. Da die innere Kugelrastung 460 das innere Rohr 432 mit dem mittleren Rohr 434 hält, wird durch das Ausfahren des inneren Rohrs 432 durch die Wirkung des linearen Stellantriebs 490 das äußere Unterdruckrohr 450 ausgefahren. Der Unterdruck und die Steuerung sind wie für die Baugruppe 110 der ersten Ausführungsform beschrieben.
Die folgenden nummerierten Sätze werden als Aspekte oder Beispielsdefinitionen der Erfindung bereitgestellt. Die nummerierten Sätze 1, 2 und 18 stehen allein als unabhängige Beispiele, und andere nummerierte Sätze beinhalten die Merkmale oder Elemente, die in dem (mindestens einen) nummerierten Satz beschrieben werden, auf den Bezug genommen wird.
Satz 1. Eine konzentrische, Multi-Saugnapf-Baugruppe zum Ausfahren und Wechseln der Saugnäpfe, wobei die Baugruppe umfassend:

einen äußeren Saugnapf zum Anheben relativ großer Objekte;
einen inneren Saugnapf, der in den äußeren Saugnapf verschachtelbar ist, zum Anheben relativ kleiner Objekte;
ein röhrenförmiges Gehäuse zum Montieren eines Endeffektors;
ein inneres Rohr, das konzentrisch ist mit dem Gehäuse und das in Bezug auf das Gehäuse ausfahrbar und einfahrbar ist,
wobei der innere Saugnapf dauerhaft an einem distalen Ende des inneren Rohrs fixiert ist;
wobei der äußere Saugnapf selektiv am distalen Ende des Gehäuses ansetzbar ist;
wobei dann, wenn der äußere Saugnapf in das innere Rohr eingreift: (i) der innere Saugnapf innerhalb des äußeren Saugnapfs zurückgesetzt ist und (ii) der äußere Saugnapf mit dem inneren Rohr aus dem Gehäuse ausfahrbar ist, wodurch der äußere Saugnapf am Objekt angesetzt werden kann; und
wobei dann, wenn der äußere Saugnapf mit dem Gehäuse in Eingriff steht, der innere Saugnapf aus dem Gehäuse und aus dem äußeren Saugnapf ausfahrbar ist, wodurch der innere Saugnapf am Objekt angesetzt werden kann.

Satz 2. Multi-Saugnapf-Baugruppe, die für die Montage an einem Endeffektor konfiguriert ist, wobei die Baugruppe umfasst:

ein Gehäuse, das eine Längsachse definiert, wobei das Gehäuse dafür ausgelegt ist, betriebsmäßig an einem Endeffektor montiert zu werden;
ein inneres Rohr innerhalb des Gehäuses;
einen äußeren Saugnapf, der lösbar mit dem Gehäuse in Eingriff steht und lösbar mit dem inneren Rohr in Eingriff steht;
einen inneren Saugnapf, der an einem distalen Ende des inneren Rohrs montiert und mit dem äußeren Saugnapf konzentrische ist, und einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Durchmesser des äußeren Saugnapfs;
einen linearen Stellantrieb, der dafür ausgelegt ist, das innere Rohr in Bezug auf das Gehäuse aus- und einzufahren;
eine Unterdruckquelle, die mit sowohl dem inneren Saugnapf als auch dem äußeren Saugnapf in Verbindung steht;
wodurch der äußere Saugnapf dafür ausgelegt ist, in einem Modus, in dem mit großen Objekten umgegangen wird, in dem der innere Saugnapf in Bezug auf den äußeren Saugnapf zurückgesetzt ist und der äußere Saugnapf mit dem inneren in Eingriff steht, an relativ großen Objekten angesetzt zu werden und diese anzuheben, und
wodurch der innere Saugnapf dafür ausgelegt ist, in einem Modus, in dem mit kleinen Objekten umgegangen wird, in dem der innere Saugnapf in Bezug auf den äußeren Saugnapf ausgefahren ist und der äußere Saugnapf mit dem Gehäuse in Eingriff steht, an relativ kleinen Objekten angesetzt zu werden und diese anzuheben.

Satz 3. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Baugruppe eine Gehäuseverriegelung einschließt, die lösbar den äußeren Saugnapf am Gehäuse in Eingriff bringt und eine Innenrohrverriegelung, die den äußeren Saugnapf lösbar mit dem inneren Rohr in Eingriff bringt.
Satz 4. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Gehäuseverriegelung oder die Innenrohrverriegelung eine passive Verriegelung und die andere von der Gehäuseverriegelung und der Innenrohrverriegelung eine aktive Verriegelung ist.
Satz 5. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 3, wobei die Gehäuseverriegelung einen Elektromagneten einschließt und die Innenrohrverriegelung eine Rastung einschließt; und wobei eine Gehäuseverriegelungskraft, die nötig ist, um die Elektromagnete zu überwinden, größer ist als eine Innenrohrverriegelungskraft, die nötig ist, um die passiven Rastungen zu überwinden.
Satz 6. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 5, wobei die passive Rastung mehrere federbelastete Kugelrastungen einschließt.
Satz 7. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 5, wobei die Elektromagnete, wenn sie angeregt werden, die Gehäuseverriegelungskraft erzeugen und die Elektromagnete, wenn sie abgeregt werden, eine Lösung des äußeren Saugnapfs vom Gehäuse ermöglichen.
Satz 8. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 3, wobei die Gehäuseverriegelung eine Rastung und die Innenrohrverriegelung einen Drehriegel einschließt, der dafür ausgelegt ist, lösbar mit dem äußeren Saugnapf in Eingriff zu kommen, wenn der äußere Saugnapf eine vollständig verriegelte Position einnimmt; und wobei eine Kraft, die nötig ist, um den Drehriegel zu überwinden, größer ist als eine Kraft, die nötig ist, um die Rastung zu überwinden.
Satz 9. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 7, wobei die Rastung mehrere federbelastete Kugelrastungen einschließt.
Satz 10. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 7, wobei der Drehriegel Laschen einschließt, die in entsprechende Nuten eingreifen.
Satz 11. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 8, wobei die Laschen am inneren Rohr und die Nuten am äußeren Saugnapf angeordnet sind.
Satz 12. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 7, ferner einen Saugnapfstellantrieb umfassend, um den Saugnapf zu drehen, um die Laschen in den Nuten selektiv zu greifen oder loszulassen.
Satz 13. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 7, wobei es sich bei der Rastung um Magnete handelt, die sich verbinden, wenn der äußere Saugnapf eine vollständig verriegelte Position einnimmt.
Satz 14. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 10, wobei die Rastung erste Magnete, die am äußeren Saugnapf angeordnet sind, und zweite Magnete, die am inneren Rohr angeordnet sind, einschließen, wobei die ersten und zweiten Magnete aneinander ausgerichtet sind, wenn der Saugnapf die vollständig verriegelte Position einnimmt.
Satz 15. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 3, wobei die Gehäuseverriegelung ein äußerer Abschnitt und die Innenrohrverriegelung ein innerer Abschnitt der Kugelrastung ist.
Satz 16. Multi-Saugnapf-Baugruppe gemäß dem Satz 15, ferner ein mittleres Rohr umfassend, wobei das mittlere Rohr zwischen dem inneren Rohr und dem Gehäuse konzentrisch ist, wobei das innere Rohr einen Innenrohrring aufweist, der einen Abschnitt der Innenkugelrastung bildet, wobei das Gehäuse einen Gehäusering aufweist, um einen Abschnitt der Außenkugelrastung zu bilden.
Satz 17. Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 16, ferner ein Kugelgehäuse umfassend, um eine Kugel der Kugelrastung zu halten, wenn die Kugelrastung mit dem Innenrohrring in Eingriff steht und vom Gehäusering gelöst ist.
Satz 18. Verfahren zum Anheben eines Objekts mit einer Multi-Saugnapf-Vorrichtung, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse, ein inneres Rohr, das mit dem Gehäuse konzentrisch ist, und einen äußeren und einen inneren Saugnapf umfasst, der mit dem äußeren Saugnapf konzentrisch ist und an einem distalen Ende des inneren Rohrs montiert ist; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(i) Ansetzen des äußeren Saugnapfs an das Objekt unter einem Unterdruck, einschließlich des Positionierens des Gehäuses, während der äußere Saugnapf durch eine Gehäuseverriegelung mit dem Gehäuse in Eingriff steht;
(ii) Ansetzen des inneren Saugnapfs an das Objekt unter einem Unterdruck, einschließlich des Ausfahrens des inneren Rohrs aus dem Gehäuse, während die Innenrohrverriegelung eingerückt und die Gehäuseverriegelung gelöst ist, sodass das Innenrohr in Bezug auf den äußeren Saugnapf nach außen ausfährt;

Satz 19. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Gehäuseverriegelung oder die Innenrohrverriegelung eine aktive Verriegelung ist und die andere von der Gehäuseverriegelung und der Innenrohrverriegelung eine passive Verriegelung ist.
Satz 20. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Gehäuseverriegelung und die Innenrohrverriegelung von ein und derselben Kugelrastung gebildet werden.
In der gesamten Beschreibung werden Objekte als klein und groß bezeichnet. Die Offenbarung soll nicht auf Objekte irgendeiner Größe beschränkt werden. Vielmehr werden die Begriffe „klein“ und „groß“ nur für einen relativen Vergleich der Objekte und gegebenenfalls auf die Größe oder den Durchmesser des Saugnapfs verwendet. Demgemäß kann ein „kleines“ Objekt objektiv groß sein, oder ein „großes“ Objekt kann objektiv klein sein, solange die relative Beziehung zwischen den Größen konsistent ist. Ferner wird für die dargestellte Erfindung ein Paar Saugnäpfe verwendet, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf zwei Saugnäpfe beschränkt, da die Grundlagen der Erfindung mit Verriegelungen verwendet werden können, um mehr als zwei Saugnäpfe zu wechseln.
Die konkreten dargestellten Ausführungsformen werden verwendet, um Aspekte der vorliegenden Erfindung darzustellen. Die vorliegende Erfindung soll nicht auf die konkrete Struktur und/oder Funktion der Ausführungsformen beschränkt werden. Vielmehr sollen die Struktur und die Funktion von beliebigen von den Ausführungsformen mit anderen von den offenbarten Ausführungsformen geteilt werden. Ferner soll der Bereich der Ansprüche das Maß für die Erfindung sein, da die offenbarte Struktur und Funktion nur als konkrete Beispiele der allgemeinen beanspruchten Prinzipien gedacht sind.

Claims

Eine konzentrische Multi-Saugnapf-Baugruppe zum Instellungbringen und Wechseln der Saugnäpfe, die Baugruppe umfassend: einen äußeren Saugnapf zum Anheben relativ großer Objekte; einen inneren Saugnapf, der in den äußeren Saugnapf verschachtelbar ist, zum Anheben relativ kleiner Objekte; ein röhrenförmiges Gehäuse zum Montieren eines Endeffektors; ein inneres Rohr, das mit dem Gehäuse konzentrisch und das in Bezug auf das Gehäuse ausfahrbar und einfahrbar ist, wobei der innere Saugnapf dauerhaft an einem distalen Ende des inneren Rohrs fixiert ist; wobei der äußere Saugnapf selektiv am distalen Ende des Gehäuses ansetzbar ist; wobei dann, wenn der äußere Saugnapf in das innere Rohr eingreift: (i) der innere Saugnapf innerhalb des äußeren Saugnapfs zurückgesetzt ist und (ii) der äußere Saugnapf mit dem inneren Rohr aus dem Gehäuse ausfahrbar ist, wodurch der äußere Saugnapf am Objekt angesetzt werden kann; und wobei dann, wenn der äußere Saugnapf mit dem Gehäuse in Eingriff steht, der innere Saugnapf aus dem Gehäuse und aus dem äußeren Saugnapf ausfahrbar ist, wodurch der innere Saugnapf am Objekt angesetzt werden kann.
Eine Multi-Saugnapf-Baugruppe, die für die Montage an einem Endeffektor konfiguriert ist, die Baugruppe umfasstend: ein Gehäuse, das eine Längsachse definiert, wobei das Gehäuse dafür ausgelegt ist, betriebsmäßig an einem Endeffektor montiert zu werden; ein inneres Rohr innerhalb des Gehäuses; einen äußeren Saugnapf, der lösbar mit dem Gehäuse in Eingriff und lösbar mit dem inneren Rohr in Eingriff steht; einen inneren Saugnapf, der an einem distalen Ende des inneren Rohrs montiert und mit dem äußeren Saugnapf konzentrisch ist, und einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Durchmesser des äußeren Saugnapfs; einen linearen Stellantrieb, der dafür ausgelegt ist, das innere Rohr in Bezug auf das Gehäuse aus- und einzufahren; und eine Unterdruckquelle, die mit sowohl dem äußeren Saugnapf als auch dem inneren Saugnapf in Verbindung steht; wodurch der äußere Saugnapf dafür ausgelegt ist, in einem Modus, in dem mit großen Objekten umgegangen wird, in dem der innere Saugnapf in Bezug auf den äußeren Saugnapf zurückgesetzt ist und der äußere Saugnapf mit dem inneren in Eingriff steht, an relativ großen Objekten angesetzt zu werden und diese anzuheben, und wobei der innere Saugnapf dafür ausgelegt ist, in einem Modus, in dem mit kleinen Objekten umgegangen wird, in dem der innere Saugnapf in Bezug auf den äußeren Saugnapf ausgefahren ist und der äußere Saugnapf mit dem Gehäuse in Eingriff steht, an relativ kleinen Objekten angesetzt zu werden und diese anzuheben.
Die Multi-Saugnapf-Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Baugruppe eine Gehäuseverriegelung einschließt, die lösbar den äußeren Saugnapf am Gehäuse in Eingriff bringt und eine Innenrohrverriegelung, die den äußeren Saugnapf lösbar mit dem inneren Rohr in Eingriff bringt.
Die Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 3, wobei die Gehäuseverriegelung oder die Innenrohrverriegelung eine passive und die andere von der Gehäuseverriegelung und der Innenrohrverriegelung eine aktive Verriegelung ist.
Die Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 3, wobei die Gehäuseverriegelung einen Elektromagneten einschließt und die Innenrohrverriegelung eine Rastung einschließt; und wobei eine Gehäuseverriegelungskraft, die nötig ist, um die Elektromagnete zu überwinden, größer ist als eine Innenrohrverriegelungskraft, die nötig ist, um die Rastung zu überwinden.
Die Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 5, wobei es sich bei der Rastung um mehrere federbelastete Kugelrastungen handelt, und wobei die Elektromagnete, wenn sie angeregt werden, die Gehäuseverriegelungskraft erzeugen und die Elektromagnete, wenn sie abgeregt werden, eine Lösung des äußeren Saugnapfs vom Gehäuse ermöglichen.
Die Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 3, wobei die Gehäuseverriegelung eine Rastung und die Innenrohrverriegelung einen Drehriegel einschließt, der dafür ausgelegt ist, lösbar mit dem äußeren Saugnapf in Eingriff zu kommen, wenn der äußere Saugnapf eine vollständig verriegelte Position einnimmt; und wobei eine Kraft, die nötig ist, um den Drehriegel zu überwinden, größer ist als eine Kraft, die nötig ist, um die Rastung zu überwinden.
Die Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 7, wobei die Rastung mehrere federbelastete Kugelrastungen einschließt und wobei der Drehriegel Laschen einschließt, die in entsprechende Nuten eingreifen.
Die Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 7, ferner einen Saugnapfstellantrieb umfassend, um den Saugnapf zu drehen, um die Laschen in den Nuten selektiv zu greifen oder loszulassen.
Die Multi-Saugnapf-Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei es sich bei der Rastung um Magnete handelt, die sich verbinden, wenn der äußere Saugnapf eine vollständig verriegelte Position einnimmt.
Die Multi-Saugnapf-Baugruppe nach Anspruch 10, wobei die Rastung erste Magnete, die am äußeren Saugnapf angeordnet sind, und zweite Magnete, die am inneren Rohr angeordnet sind, einschließen, wobei die ersten Magnete und die zweiten Magnete aneinander ausgerichtet sind, wenn der Saugnapf die vollständig verriegelte Position einnimmt.
Die Multi-Saugnapf-Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner ein mittleres Rohr umfassend, wobei das mittlere Rohr zwischen dem inneren Rohr und dem Gehäuse konzentrisch ist, wobei das innere Rohr einen Innenrohrring aufweist, der einen Abschnitt der Innenkugelrastung bildet, wobei das Gehäuse einen Gehäusering aufweist, um einen Abschnitt der Außenkugelrastung zu bilden.
Ein Verfahren zum Anheben eines Objekts mit einer Multi-Saugnapf-Vorrichtung, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse, ein inneres Rohr, das mit dem Gehäuse konzentrisch ist, und einen äußeren Saugnapf und einen inneren Saugnapf, der mit dem äußeren Saugnapf konzentrisch und an einem distalen Ende des inneren Rohrs montiert ist; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (i) Ansetzen des äußeren Saugnapfs an das Objekt unter einem Unterdruck, einschließlich des Positionierens des Gehäuses, während der äußere Saugnapf durch eine Gehäuseverriegelung mit dem Gehäuse in Eingriff steht; (ii) Ansetzen des inneren Saugnapfs an das Objekt unter einem Unterdruck, einschließlich des Ausfahrens des inneren Rohrs aus dem Gehäuse, während die Innenrohrverriegelung eingerückt und die Gehäuseverriegelung gelöst ist, sodass das Innenrohr in Bezug auf den äußeren Saugnapf nach außen ausfährt; wobei der Schritt des Ansetzens des äußeren Saugnapfs und der Schritt des Ansetzens des inneren Saugnapfs nacheinander stattfinden.
Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Gehäuseverriegelung oder die Innenrohrverriegelung eine aktive Verriegelung ist und die andere von der Gehäuseverriegelung und der Innenrohrverriegelung eine passive Verriegelung ist.
Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Gehäuseverriegelung und die Innenrohrverriegelung von ein und derselben Kugelrastung gebildet werden.