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Beschreibung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetischen Greifer, der
auf magnetischem ltege Gegenstände zu greifen vermag; derartige Greifer werden beispielsweise
an selbsttätig arbeitenden Bearbeitungseinrichtungen,etwa an Robotern für industrielle
Zwecke verwendet.
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Es sind zahlreiche Anstrengungen unternommen worden, die Vielseitigkeit
der Einsatzmöglichkeiten solcher selbsttätiger Einrichtungen oder Systeme zu erhöhen.
Diese Anstropngen richten sich auch darauf, den Greifabschnitt der Bearbeitungseinrichtung
zu verbessern, so daß dieser auf direktem Wege die zu bearbeitenden Gegenstände
zu greifen bzw. zu fassen vermag. So werden z.B. relativ große Gegenstände mit komplizierten
Flächen, etwa dünne Platten in elektrischen Anlagen, bei der Automobilfertigung,
bei der Herstellung von Stahlmöbeln und dgl. gewöhnlich von selbsttätig arbeitenden
Bearbeitungseinrichtungen gehandhabt, wenn diese zur Bearbeitungsstelle herangeführt
oder weggeführt, sowie verladen werden. In diesem Falle werden zum Halten der Gegenstände
in weitem Umfang Elektromagnete und Saugnäpfe verwendet. Die üblichen Handhabungsvorrichtungen
zur Durchführung dieser Greifvorgänge weisen jedoch verschiedene Nachteile auf.
Ein wesentlicher Nachteil tritt besonders dann auf, wenn ein Gegenstand mit gekrunimter,
nicht-ebener Oberfläche von einem üblichen, feststehenden FIagneten gegriffen werden
soll, wie das
auch mit Fig. 1 (A) dargestellt ist. Hier ist der
Magnet mit 10 bezeichnet und der zu greifende Gegenstand mit 20. Sofern der Gegenstand
20 von dem Magneten 10 angezogen wird, verschiebt sich der Gegenstand 20 aus seiner
ursprünglichen (mit gestrichelten Linien dargestellten Stellung) in der mit einem
Pfeil angezeigten Richtung (vgl. Fig. 1 (B)). Häufig soll jedoch bei der automatischen
Fertigung eine solche verschiebung des Gegenstandes vermieden werden, da ansonsten
nach der Einwirkung eine erneute Ausrichtung des Gegenstandes erforderlich ist.
Um diese Schwierigkeiten zu beheben, ist der mit Fig. 2 dargestellte Magnet 10A
mit verschieblichen Armen zur Handhabung von unebenen Gegenständen 20 entwickelt
worden. Bei diesem Magnet 10A muß einer oder beide Arme des Magneten bei jedem wechsel
des zu handhabenden Gegenstandes sorgfältig an dessen jeweilige Form angepaßt werden.
Darüberhinaus weisen die beiden dargestellten Magneten einen gemeinsamen weiteren
Nachteil auf. Beim Aufprallen des Gegenstandes auf den oder die Magneten besteht
die Gefahr, daß der Gegensnd gegebenenfalls beschädigt wird. Werden andererseits
Saugnäpfe zum Greifen und/ oder Halten des Gegenstandes benutzt, so dürfen diese
nur an solchen Stellen am Gegenstand angesetzt werden, wo der Gegenstand nicht einmal
kleine Öffnungen bzw. Bohrungen aufweist; gegebenenfalls müssen die Saugnäpfe in
ihrer Form hierzu an den Gegenstand angepaßt werden. Die vorliegende 3rfindursg
ist darauf gerichtet, diese Nachteile der bekannten Greifer wesentlich zu vermindern
oder vollständig zu beseitigen.
Dementsprechend besteht die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung darin, einen magnetischen Greifer für Bearbeitungseinrichtungen
bereitzustellen, der auch Gegenstände mit komplizierten Oberflächen sicher zu greifen
vermag.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
magnetischen Greifer für Bearbeitungseinrichtungen bereitzustellen, welcher Gegenstände
zu greifen vermag, ohne daß dabei die ursprüngliche Stellung des Gegenstandes verändert
und/ oder der Gegenstand gegebenenfalls beschädigt wird.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
magnetischen Greifer für Bearbeitungseinrichtungen bereitzustellen, der Gegenstände
auch dann sicher zu greifen vermag, wenn an den Griffstellungen Bohrungen oder kleine
Löcher im Gegenstand vorhanden sind.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
magnetischen Greifer für Bearbeitungseinrichtungen bereitzustellen, mit welchem
die Vielseitigkeit der Einsatzmöglichkeiten von selbsttätig arbeitenden Einrichtungen
und Maschinen erhöht wird.
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Zur Lösung dieser Aufgaben und Ziele ist erfindungsgemäß ein magnetischer
Greifer für Bearbeitungseinrichtungen vorgesehen, welcher zu bearbeitende Gegenstände
zu greifen vermag und diese
an eine gewünschte Stelle zu transportieren
vermag. Die Besonderheit besteht darin, daß der magnetische Greifer an seinem anziehenden
Abschnitt wenigstens einen biegsamen Beutel aufweist, der dort fest angebracht ist.
Der biegsame Beutel ist soweit mit magnetischem Pulver oder magnetischem Granulat
gefüllt, daß der Beutel bei der Berührung des Gegenstandes verformbar ist. Im praktischen
Gebrauch kann eine Anzahl von magnetischen Greifern an einer solchen Bearbeitungseinrichtung
vorgesehen sein, was von der jeweiligen Größe und Form des Gegenstandes abhängt.
Es kann auch eine Anzahl biegsamer Beutel an einem einzigen magnetischen Greifer
angebracht sein. Der biegsame Beutel und seine Füllung aus Pulver oder Granulat
bestehen vorzugsweise aus einem hoch permeablen Material.
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Weitere Aufgaben, Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen. Zur weiteren Erläuterung
der Erfindung dienen auch 3 Blatt Abbildungen mit den Fig. 1 bis 6; im einzelnen
zeigen: Fig. 1 und 2 bekannte magnetische Greifer an automatischen Bearbeitungseinrichtungen
sowie in schematischer Darstellung deren Arbeitsweise; Fig. 3 in schematischer Darstellung
einen erfindungsgemäßen magnetischen Greifer und dessen Zustand, wenn der Greifer
einen Gegenstand mit nicht-ebener Oberfläche greift;
Fig. 4 eine
Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen magnetischen
Greifers; Fig. 5 eine Seitenansicht des magnetischen Greifers nach Fig. 4; und Fig.
6 in Form einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Anziehungsvermögen
und dem Erregerstrom bei den magnetischen Greifern nach den Fig. 4 und 5.
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Mit Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
magnetischen Greifers dargestellt. Zu diesem Greifer gehört ein Eisenkern 30 mit
der Gestalt und der Anordnung eines umgedrehten "U"; am mittleren Abschnitt ist
dieser Eisenkern 30 an einer Haltestange 32 befestigt, die wiederum mit einer (nicht
dargestellten) Hubeinrichtung in Verbindung steht. Beim Betrieb wird der Eisenkern
30 über die Haltestange 32von der Hubeinrichtung vertikal verschoben. Um den Eisenkern
30 ist teilweise eine Spule 34 herumgewickelt, um nach Stromanschluß in dem Eisenkern
30 magnetischen Kraft -Fluß zu induzieren. An den beiden Enden 30A bzw. 30B des
Eisenkerns 30 (die entsprechend der Richtung des magnetischen Kraftflußes auch mit
N bzw. mit S bezeichnet sind) ist jeweils ein Beutel 36A bzw. 36B fest angebracht;
beispielsweise können diese Beutel mittels einer (nicht dargestellten) Schraubverbindung
fest angebracht sein.
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Die Beutel 36A und 36B bestehen aus biegsamem Material und sind mit
magnetischem Pulver 38 gefüllt, das gute Fließfähigkeit aufweist; vorzugsweise besteht
das magnetische Pulver aus einem hoch permeablen Material, wie etwa Eisenpulver
oder Eisengranulat; die beiden Beutel sind soweit gefüllt, daß sie leicht verformt
werden, wenn die Beutel relativ kräftig an einem anderen festen Gegenstand anstoßen.
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Mit der Bezugsziffer 40 ist ein solcher Gegenstand bezeichnet, der
angezogen werden soll. Zum Beispiel ein Gegenstand, der von der Bearbeitungseinrichtung
mit dem magnetischen Greifer einer Presse zugefihrt werden soll. Der Gegenstand
weist gekrümmt, unebene Flächen auf, d. h. im Querschnitt betrachtet, ist der Gegenstand
relativ stark gekrümmt.
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Beim praktischen Betrieb wird der Eisenkern 30 mit den beiden biegsamen
Beuteln 36A und 36B, welche die Magnetpole darstellen, sorgfältig und sanft nach
unten auf den Gegenstand zu bewegt, .o daß sich die biegsamen Magnetpole 36A und
36B entsprechend der Gestalt der nicht-ebenen Oberfläche des Gegenstandes verformen
können und angepaßt in einem möglichst weiten Berührungsbereich an die Oberfläche
des Gegenstandes 40 anschmiegen, wie das mit Fig. 3 dargestellt ist. Nachdem dieser
Zustand erreicht ist, wird der Spule 34 Strom zugeführt, so daß in dem Eisenkern
30, den biegsamen X,agnetpolen 36A und 36R sowie dem Gegenstand 40 ein magnetischer
Kraftfluß erzeugt wird, wie das mit der gestrichelten Linie angedeutet ist. Dadurch
wird das magnetische Pulver 38 in der vorher angenommenen Gestalt verfestigt und
der
Gegenstand 40 wird von den angepaßten Magnetpolen 36A und 36B
fest magnetisch angezogen; im Ergebnis kann dadurch der Gegenstand 40 von dem magnetischen
Greifer, welcher den Eisenkern 30, die Haltestange 32, die Spule 34 und die biegsamen
Magnetpole 36A und 36B umfaßt, zu der gewünschten Stelle transportiert werden. Sofern
der Gegenstand 4O aus dem Eingriff mit dem magnetischen Greifer gelöst werden soll,
wird einfach der, der Spule 34 zugeführte Strom abgeschaltet. Nach dem Abschalten
des Stromes ist das magnetische Pulver 38 nicht länger verfestigt, sondern verfließt
wiederum, wodurch die beiden beutelförmigen Magnetpole 36A und 36B verformbar werden.
Mit obigen Ausführungen ist ein magnetischer Greifer mit zwei Magnetpolen erläutert
worden. Andererseits kann auch ein magnetischer Greifer mit einem einzigen Magnetpol
vorgesehen werden, dessen Anziehungsbereich mit dem erfindungsgemäßen Beutel mit
magnetischem Material versehen ist. Auch ein solcher magnetischer Greifer mit lediglich
einem Magnetpol gehört zur vorliegenden Erfindung.
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Mit den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
magnetischen Greifers dargestellt.
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Bei dieser Ausführungsform weist der zu magnetisierende Körper 30A
die Gestalt einer Scheibe auf; an dieser Scheibe sind zwei individuelle biegsame
Beutel 37A und 37B angebracht (vgl.
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Fig. 5). Hierbei ist der Beutel 37A fest am Umfang der Unterseite
der Scheibe 30A angebracht, während der Beutel 37R fest in der Mitte dieser Scheibe
angebracht ist. Die Beutel 37A und
37B sind analog zu den oben
beschriebenen Beuteln 36A und 36B ausgebildet. Der innere Beutel 37B ist mittels
der Schraube 42 an der Scheibe 30A befestigt; zur Befestigung des oder der äusseren
Beutel 37A sind die Schrauben 44 vorgesehen. ueber die Anschlüsse 46 und 48 wird
der Scheibe elektrischer Strom zugeführt.
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Im praktischen Betrieb können eine Anzahl solcher magnetischer Greifer
verwendet werden, was von der Gestalt und der Größe des zu handhabenden Gegenstandes
abhängt.
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Für eine praktische Durchführung werden 4 magnetische Greifer, wie
sie mit den Fig. 4 und 5 dargestellt sind, verwendet. Bei jedem einzelnen magnetischen
Greifer weist die scheibenförmige Platte angenähert einen Durchmesser (DY) von 140
mm auf; zusammen mit den von der Unterseite der Scheibe herabhängenden Beuteln ergibt
sich ein Gesamtdurchmesser (DB) von angenähert 160 mm; der Abstand (H) von der Oberkante
der Scheibe bis zum Ende der herabhängenden Beutel beträgt angenähert 92 mm; weder
magnetische Greifer wiegt angenähert 6 kg; wird als Erregerstrom Gleichstrom (40
V, 2 A ) verwendet, so wird eine Anziehungskraft von 4 kg erhalten; die Beutel bestehen
aus feinem Tuch, oder Leder, was in jedem Falle die erforderliche Biegsamkeit gewährleistet
und den zu bearbeitenden Gegenstand vor Beschädigungen schützt.
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tlit diesen magnetischen Greifem kann ein Gegenstand mit komplexer
Gestalt mit den angenäherten Abmessungen von 1200 x 700 x
x 0,8
m und einen Gewicht von 5 kg angezogen werden. Ijirn der Gegenstand von diesen magnetischen
Greifern getragen, so können Beschleunigungen von bis zu 3 G worgenomen werden,
ohne daß der Gegenstand von den nagnetischen Greifern herabfällt.
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Mit Fig. 6 ist die Abhängigkeit der Anziehungskraft vom Brregerstrom
dargesteflt, sofern der mit den Fig. 4 und 5 beschriebene magnetische Greifer verwendet
wird. Aus der graphischen Darstellung ist ersichtlich, daß die Anziehungskraft von
den Parametern des Zrregerstroms und von der Dicke des Gegenstandes abhängt; weiterhin
ist dieser graphischen Darstellung zu entnehmen, daß in einen praktischen Bereich
die resultierende Anziehungskraft dem Erregerstrom proportional ist.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der magnetische Kraftfluß
stets auf elektronagnetischem Weg hergestellt worden.
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Anstelle dieser Blektromagnete können jedoch auch Permanentmagnete
verwendet werden.
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L e e r s e i t e