JP2023553594A - グリッパー装置及びグリッパー装置を有するマニピュレータ - Google Patents

Abstract

本発明は、工作物（２）を把持し、保持し、かつ据えるためのグリッパー装置（１）と、グリッパー装置（１）を有するマニピュレータ（４）に関する。このグリッパー装置（１）は、マニピュレータ（４）に固定するための結合インターフェイス（３）と、２つのペンチアーム（６、７）を備えたペンチグリッパー（５）とを有している。これらのペンチアーム（６、７）は、ペンチドライブ（８）によって互いに対して移動可能であり、かつその閉鎖位置（９）において、ペンチアーム（６、７）の間に延びるクランプ平面（１０）を定める。これらのペンチアーム（６、７）は、その閉鎖位置（９）において、ペンチアーム（６、７）に対して平行かつクランプ平面（１０）内に延びるペンチ長手軸線（１１）を定める。グリッパー装置（１）は、更に、少なくとも１つの負圧グリッパー部材（１３）又は少なくとも１つの磁気グリッパー部材（１４）を備えた付着グリッパー（１２）を有し、付着グリッパー（１２）は工作物（２）を保持するための付着作用平面（１５）を有し、かつ調節ドライブ（１６）によって調節軸線（１７）に沿って、作業領域（１８）と待機領域（１９）の間でペンチグリッパー（５）に対してペンチ長手軸線（１１）の方向に滑り移動可能である。クランプ平面（１０）と付着作用平面（１５）は、互いに対して直角に方向づけされており、かつ付着作用平面（１５）がペンチ長手軸線（１１）に対して直角に延びている。

Description

本発明は、工作物、特に板金工作物を把持し、保持し、かつ据えるためのグリッパー装置及びグリッパー装置を有するマニピュレータに関する。

従来技術によれば、通常、工作物を積み重ねたスタックから、例えば板金工作物のような工作物を把持するために、負圧グリッパー装置を有する、又は吸引グリッパーを有する、マニピュレータが使用される。しかし、負圧グリッパー装置は、把持して持ち上げた後に、曲げ機械などにおいて加工ステップも実施するためには、余り効果的でないことが多く、又は全く不適であるので、操作すべき工作物はしばしば第２のマニピュレータへ引き渡される。第２のマニピュレータにはペンチグリッパーが形成されている。特に小さい工作物又は曲がった工作物のためには、この種のやり方は効果的であり得る。しかし、２台のマニピュレータは、高価であり、広い場所を必要とする。更に、衝突の危険もあり、かつそれらのマニピュレータの移動の自由が制限されることがある。

これらの欠点に対処するために、専門家にはマニピュレータ装置の組合せが知られており、それにおいて個々のマニピュレータは吸引グリッパーによって把持するためにも、ペンチグリッパーによって把持するためにも形成されている。もちろん既知の構成の把持機能と吸引機能は制限されており、したがって申し分のない、満足できる解決ではない。

例えば、特許文献１は、組み合わされたペンチグリッパー及び吸引グリッパーヘッドを有する曲げロボットを紹介している。吸引グリッパーは、摺動可能なフレームに配置されており、吸引グリッパーの付着作用平面はペンチグリッパーのクランプ平面に対して平行に方向づけされている。

特許文献２も、組み合わせて形成されたグリッパー装置を開示しており、ペンチグリッパーの前端部に吸引グリッパーが形成されている。ペンチアームの移動によって同時に強制結合された吸引グリッパーの移動が行われ、その吸引グリッパーはペンチグリッパーのペンチアームの前端部に堅固に取りつけられている。吸引グリッパーの付着作用平面は、ペンチグリッパーのクランプ平面に対して直交して方向づけされている。

特開２０１９－０１４０２７号公報 中国特許出願公開第１０８９２７８２２号明細書

本発明の課題は、従来技術の欠点を克服して、加工機械用の、特に曲げ機械用の工作物を迅速かつ効率的なやり方で操作することができる手段を提供することである。

この課題は、特許請求の範囲に記載のグリッパー装置とマニピュレータによって解決される。

本発明は、工作物、特に板金工作物を把持し、保持し、かつ据えるためのグリッパー装置に関するものであって、グリッパー装置はマニピュレータに固定するための結合インターフェイス及び第１のペンチアームと第２のペンチアームとを備えたペンチグリッパーを有している。これらのペンチアームは、ペンチドライブによって互いに対して移動可能であり、かつその閉鎖位置において、それらのペンチアームの間に延びるクランプ平面を定める。ペンチアームは、その閉鎖位置において、ペンチアームに対して平行かつクランプ平面内に延びるペンチ長手軸線を定める。グリッパー装置は、更に、少なくとも１つの負圧グリッパー部材又は少なくとも１つの磁気グリッパー部材を備えた付着グリッパーを有している。付着グリッパーは、工作物を保持するための付着作用平面を有し、かつ調節ドライブによって調節軸線に沿って、作業領域と待機領域との間でペンチ長手軸線の方向にペンチグリッパーに対して滑り移動可能である。クランプ平面と付着作用平面は、互いに対して直角に方向づけされており、かつ付着作用平面はペンチ長手軸線に対して直角に延びている。

グリッパー装置の本発明に係る形成によって、２つの申し分のないグリッパー、すなわち２つのそれぞれそれ自体完全に機能するグリッパーが、唯一の、構造的に統合された、又は組み合わされたグリッパー装置内に実現される。「申し分のないグリッパー」という概念は、その機能性、安定性及び移動自由度において、唯一の構造的に自立したペンチグリッパー装置又は付着グリッパー装置と少なくともほぼ同一視される、ペンチグリッパー装置又は付着グリッパー装置と考えられる。すなわち本発明に係るグリッパー装置のペンチグリッパーの機能範囲は、付着グリッパーと共通に形成することによって、影響を受けず、受けたとしてもわずかな程度である。同じことが、付着グリッパーについても当てはまる。

ペンチグリッパーも付着グリッパーも、－２つの別々の、又は自立して形成された、それぞれ専用のマニピュレータに固定されている、グリッパー装置に比較して－、その機能は制限されていない。すなわちそれらのグリッパーの相互のブロックは、少なくともほぼ回避されている。２つのグリッパーの本発明に係る配置によって、相互の妨害あるいは特に衝突は、少なくともほぼ防止され、あるいは特に完全に減少されている。その場合に本発明に係る形成は、２つのグリッパーの移動自由度の程度が大きいことによって、魅力的である。

特に、付着グリッパーがその待機領域内へ移動されている場合に、移動を制限されることなく、ペンチグリッパーによって加工することができる。ペンチグリッパーは、負圧グリッパー部材又は磁気グリッパー部材自体によっても、場合によっては設けられる空気圧式導管によっても、阻止されない。更に、再び把持すること、したがって付着グリッパーからペンチグリッパーへ、かつその逆に、工作物を直接ひきわたすことも行うことができる。というのは、付着グリッパーはその調節軸線に沿ってペンチ長手軸線の方向に摺動可能だからであり、かつクランプ平面と付着作用平面は互いに対して直角に方向づけされているからである。すなわちこれらのグリッパーは、必要に応じて同時に利用可能である。したがって、工作物を据えるような中間作業ステップに基づく損失時間は、減少される。

２つのグリッパーが申し分のないグリッパーとして使用可能であることによって、必要な掴み替え工程又は再位置決め工程の数が減少され、それに伴って操作プロセスと加工プロセス全体がより効率的になる。クランプ平面と付着作用平面が互いに対して直角であり、かつ付着作用平面がペンチ長手軸線に対して直角に延びていることによって、必要な作業ステップを実施するために、より少ないマニピュレータ移動しか必要とされず、又はマニピュレータのより少ない再位置決めしか必要とされない。更に、マニピュレータによって実施すべき、グリッパー装置全体のための変位距離も、できるだけ短く抑えることができる。これは特に、実施された加工ステップ又は曲げステップ後であり、そのステップ後に工作物又は板金曲げ部分は、互いに縁を曲げた脚部を有する。したがって工作物加工のサイクル時間が減少され、したがってプロセスの経済性が向上する。

更に２つのグリッパーは、少なくともほぼ同じ程度に負荷をかけることができ、かつ安定しており、したがって同一の工作物重量を操作することができる。したがって過負荷によるマニピュレータの損傷及び事故並びに操作者を危険にさらすことは、少なくともほぼ防止することができる。

調節軸線に沿った付着グリッパーの移動は、無段階に行うことができ、したがって最適又は所望の位置が調節可能である。待機領域又は作業領域は、好ましくはそれぞれ調節軸線に沿った領域とすることができる。好ましくは、付着グリッパーは、待機領域内の位置を占めた場合には、操作できない。好ましくは、付着グリッパーは、作業領域内で多数の好ましい位置をとることができ、かつ軸方向もっとも外側の作業領域と軸方向最も内側のそれとの間で移動することができる。

専門家は、付着グリッパーとペンチグリッパーの多数の形成を知っており、この文書においてはそれらの詳細には触れない。負圧グリッパー部材も、磁気グリッパー部材も空気圧的に能動化可能である。負圧グリッパー部材は少なくともカップ形状の吸引部材を有する吸引グリッパーとして形成することができ、磁気グリッパー部材は永久磁石を有することができ、その永久磁石は圧力能動化可能なピストン又はシリンダによって移動可能とすることができる。

更に、ペンチ長手軸線と調節長手軸線が同軸に位置決めされていると、効果的であり得る。それによってグリッパー装置又はマニピュレータの耐荷重を増大させることができ、かつ場合によってはより重い、又はより大きい工作物も操作することができる。更にグリッパー装置は軸線が同軸に配置されている場合に、構造的によりコンパクトに行うことができ、それによって衝突又は移動ブロックのリスクは付加的に低減することができる。特に同軸の配置は、工作物の回転も可能にし、又は容易にすることができ、それによってグリッパー装置の使用可能性を付加的に拡大することができる。

更に、ペンチ長手軸線と調節軸線は、位置が異なるように位置決めすることができる。この種の展開は、ペンチグリッパーの使用可能性を拡大するために、効果的であり得る。例えばペンチアームのより大きい開放広さを実現可能とすることができる。

更に、少なくとも３つの負圧グリッパー部材又は少なくとも３つの磁気グリッパー部材を形成することができ、それらはペンチグリッパー軸線を中心にリング形状に配置されている。付着グリッパーが作業領域内へ移動されている場合に、負圧グリッパー部材又は磁気グリッパー部材がペンチグリッパーを中心として配置されていると、効果的な場合もある。この種の展開は、特に負荷をかけることができる配置を表すことができる。複数のグリッパー部材がリング形状かつペンチグリッパーを中心にセンタリングして位置決めされていることによって、大きな数のグリッパー部材を実現することができる。したがって申し分のない付着グリッパーを実現することができ、その付着グリッパーは大きい、平らな、又はかさばる工作物を操作するのにも適している。更に、この展開を用いて、ペンチグリッパーから付着グリッパーへ、そしてその逆への掴み替えを容易にすることができる。好ましくはその場合に、負圧グリッパー部材又は磁気グリッパー部材は、調節軸線に対して等間隔で配置することができる。これは特に、ペンチ長手軸線と調節軸線が同軸に位置決めされている場合でも、そうである。

ある形態も効果的であって、それによれば、第２のペンチアームをペンチドライブに対して固定的に配置することができ、かつ第１のペンチアームを第２のペンチアームに対して移動可能に取り付けることができる。

このように形成されたペンチアームによって、ペンチグリッパーと付着グリッパーの間の衝突のリスクを減少させ、又は特に阻止することができる。これは特に、付着グリッパーが、固定的したがって移動しないペンチアームの下方又はその近傍に配置されている場合に、この種の配置が機械的に簡単にコントロール可能であることによるものでもある。ペンチグリッパーと付着グリッパーは、場合によっては互いに対してきわめて近くに、又はぎりぎりに位置決めすることもできる。したがってグリッパー装置のコンパクトな構造を実現することができる。

展開によれば、ペンチ長手軸線とマニピュレータへの結合インターフェイスの中心軸線が同軸に位置決めされることが可能である。したがって、もっとも外側のマニピュレータアームの中心に形成されることによる、グリッパー装置のための高度に負荷をかけることのできる位置、を実現することができる。

更に、第１のペンチアームの揺動軸線がペンチ長手軸線に対して直角かつクランプ平面に対して平行又はクランプ平面内に形成されており、その場合にペンチアームが揺動軸線を中心に揺動可能に形成されていると、効果的であり得る。これは特に、ペンチアームの一方が固定的に、かつ他方が移動可能に形成されている場合でも、効果的であり得る。

更に、第１のペンチアームと第２のペンチアームが互いに対して直線的に移動可能とすることができる。それによって様々な工作物奥行き又は板厚みを有する工作物も確実に把持することができ、かつその場合に一定の圧接力を保証することができる。

更に、付着グリッパーがもっとも外側の作業領域にある場合に、付着作用平面はペンチグリッパーの前端部を越えて調節軸線の方向に張り出すことができる。付着グリッパーがこのように広く外側へ移動することができ、それに伴ってペンチグリッパーの尖端又はその前端部を越えて張り出すことによって、場合によっては工作物をより容易に把持することができる。したがって場合によっては生じるペンチグリッパーによる妨害又は移動制限は、回避することができる。

特別な形態によれば、付着グリッパーが作業領域内へ移動する場合にペンチアームが少なくとも１つのストッパ部材又は阻止部材によって、又は制御装置によって制御されて、部分的又は最大に開放した位置へ移動できないことが可能である。したがって衝突回避又は阻止するための効率的な安全特性を実現することができる。

好ましい展開によれば、ペンチドライブと調節ドライブが互いに独立して、かつ同時に能動化可能とすることができる。したがって掴み替え又はペンチグリッパーから付着グリッパーへの、又はその逆の工作物引き渡しを容易にすることができる。すなわちこの展開によって、グリッパー装置の使用可能性の付加的な柔軟化を得ることができる。

ペンチドライブ及び／又は調節ドライブが圧力駆動されるシリンダを有し、好ましくは空気圧式シリンダを有すると、特に効果的であり得る。

更に、圧力駆動されるシリンダがジョイント圧力導管を用いて圧力供給可能であり、その場合に圧力導管内に少なくとも１つの弁が形成されており、その弁が制御装置によって制御可能であるようにすることができる。特にジョイント圧力導管の形成及び圧力供給によっても、構造的に簡単な構成及びそれに伴ってコンパクトな組み立てを実現することができる。これは、付着グリッパーとペンチグリッパーの移動自由度に更にポジティブに作用することができる。好ましくは弁は切り替え弁として形成されており、その切り替え弁が調節ドライブとペンチドライブの選択的な圧力供給を可能にすることができる。場合によっては、弁又は切り替え弁によって、グリッパー部材も供給可能又は圧力供給可能であると、効果的な場合もある。

更に、弁は、圧力駆動されるシリンダ及び少なくとも１つの負圧グリッパー装置又は少なくとも１つの磁気グリッパー装置に同時に供給するように、形成することもできる。

ある形態も効果的であって、それによれば、調節ドライブの圧力駆動されるシリンダが環状シリンダ空間を有することができ、その環状シリンダ空間がペンチドライブの圧力駆動されるシリンダのまわりに配置されており、その場合に圧力駆動されるシリンダのシリンダ軸線が調節軸線に対して同軸に位置決めされている。それによって構造を更にコンパクトに形成することができ、かつ衝突又は移動制限の危険を低減させることができる。

本発明は更に、工作物、特に板金工作物を把持し、保持し、かつ据えるためのグリッパー装置を有するマニピュレータにも関するものであって、その場合にグリッパー装置が請求項の何れか一つにしたがって形成されている。それに伴う利点は、先行する説明部分から理解することができる。

本発明を更によく理解するために、以下の図を用いて本発明を詳細に説明する。

図は、それぞれ著しく簡略化された、図式的な表示である。

図１は曲げ機械及び作業領域内にある付着グリッパーを備えたグリッパー装置を有するマニピュレータを示す側面図である。 図２は待機領域内にある付着グリッパーを有する、図１に示すマニピュレータと曲げ機械を示す他の側面図である。 図３は磁気グリッパー部材を有するグリッパー装置を斜視図で示している。 図４は負圧グリッパー部材を有する他のグリッパー装置を斜視図で示している。 図５は他のグリッパー装置を第１の位置で示す断面図である。 図６は図５のグリッパー装置を第２の位置で示す断面図である。 図７は図５のグリッパー装置を第３の位置で示す断面図である。 図８は他のグリッパー装置を第１の位置で示す断面図である。 図９は図８のグリッパー装置を第２の位置で示す断面図である。 図１０は図８のグリッパー装置を第３の位置で示す断面図である。

最初に記録しておくが、異なるように記載される実施形態において、同一の部分には同一の参照符号ないし同一の構成部分名称が設けられており、その場合に説明全体に含まれる開示は、同一の参照符号ないし同一の構成部分名称を有する同一の部分へ意味に従って移し替えることができる。また、説明内で選択される、例えば上、下、側方などのような位置記載は、直接説明され、かつ示される図に関するものであって、この位置記載は位置が変化した場合には意味に従って新しい位置へ移し替えられる。

図１と２には、グリッパー装置１を有するマニピュレータ４の２つの把持位置又は作用位置が例として示されている。マニピュレータ４は、工作物２において作業運動又は操作を実施しており、工作物２は加工するために例として示す曲げ機械２９内に配置されている。もちろん、曲げ機械２９の代わりに、それぞれ他の加工機械を設けることもできる。図示される例において、工作物２はＬ字形状に折り曲げられた板金工作物である。

グリッパー装置１は、図示されるマニピュレータ４に固定するための結合インターフェイス３を有している。更にグリッパー装置１にはペンチグリッパー５が形成されており、それが第１のペンチアーム６と第２のペンチアーム７を有している。ペンチアーム６、７は、ペンチドライブ８によって互いに対して移動可能であり、かつその閉鎖位置９において、ペンチアーム６、７間に延びるクランプ平面１０を定める。更にペンチアーム６、７は、その閉鎖位置９において、ペンチアーム６、７に対して平行かつクランプ平面１０内に延びるペンチ長手軸線１１を定める。

グリッパー装置１は、更に、少なくとも１つの負圧グリッパー部材１３又は少なくとも１つの磁気グリッパー部材１４を備えた付着グリッパー１２を有しており、その場合に図１と２における付着グリッパー１２には、負圧グリッパー部材１３が形成されている。付着グリッパー１２は、工作物２を保持するための付着作用平面１５を有しており、かつ調節ドライブ１６によって、作業領域１８と待機領域１９との間で、調節軸線１７に沿ってペンチ長手軸線１１の方向にペンチグリッパー５に対して摺動可能である。図１において、付着グリッパー１２は作業領域１８内の位置へ移動されており、かつ工作物２を例として示す曲げ機械２９内に、又は曲げ機械２９の下側工具３０上に、保持し、又は位置決めしている。その場合に保持は、負圧グリッパー部材１３に負圧を供給することによって行うことができる。図２において、付着グリッパー１２は、待機領域１９内の位置で示されている。その場合にペンチグリッパー５によって、工作物２が曲げ機械２９内に保持される。図１と２には、クランプ平面１０と付着作用平面１５が互いに対して直角に方向づけされていること、及び付着作用平面１５がペンチ長手軸線１１に対して直角に延びていることも、示されている。

ペンチ長手軸線１１と調節軸線１７は、位置が異なるように位置決めすることができる。しかし代替的に、ペンチ長手軸線１１と調節軸線１７が同軸に位置決めされることも考えられる。ペンチ長手軸線１１及びマニピュレータ４への結合インターフェイス３の中心軸線２０は、同軸に位置決めすることができる。

第１のペンチアーム６と第２のペンチアーム７は、互いに対して線形移動可能に形成することができる。その場合にこれらのペンチアームは、同期して、しかしまた互いに独立して、かつ個々にも移動可能とすることができる。好ましくは付着作用平面１５は、付着グリッパー１２が軸方向もっとも外側の作業領域１８にきた場合に、調節軸線１７の軸方向にペンチグリッパー５の前端部２２を越えて張り出し、これが図１に示されている。ペンチドライブ８と調節ドライブ１６は、互いに独立して、かつ同時に能動化可能とすることができる。

図３と４には、グリッパー装置１の２つの考えられる実施形態が、斜視図で示されている。その場合に図３内のグリッパー装置１には、磁気グリッパー部材１４を備えた付着グリッパー１２が形成されており、図４内のグリッパー装置１は、負圧グリッパー部材１３を備えた付着グリッパー１２を有している。不必要な繰り返しを回避するために、先行する図１と２内の詳細な説明を参照するよう指示し、又は参照し、その場合に先行する図１と２におけるのと同一の諸部分には、同一の参照符号又は構成部品名称が使用される。

図３と４内のグリッパー装置１は、マニピュレータ４に固定するための結合インターフェイス３、ペンチグリッパー５および付着グリッパー１２を有している。ペンチグリッパー５には、第１のペンチアーム６と第２のペンチアーム７が形成されており、それらはペンチドライブ８によって互いに対して移動可能であり、かつその閉鎖位置９において、ペンチアーム６、７の間に延びるクランプ平面１０を定める。更にペンチアーム６、７は、それらの閉鎖位置９において、ペンチアーム６、７に対して平行かつクランプ平面１０内に延びるペンチ長手軸線１１を定める。付着グリッパー１２には、図４内の例に示すように少なくとも１つの負圧グリッパー部材１３か、図３の例に示すように少なくとも１つの磁気グリッパー部材１４が形成されている。その場合に付着グリッパー１２は、工作物２を保持するための付着作用平面１５を有しており、その場合に付着グリッパー１２は、調節ドライブ１６によって、作業領域１８と待機領域１９の間で調節軸線１７に沿ってペンチグリッパー５に対してペンチ長手軸線１１の方向に滑り移動可能である。図１と２におけるように、クランプ平面１０と付着作用平面１５は、互いに対して直角に方向づけされており、かつ付着作用平面１５はペンチ長手軸線１１に対して直角に延びている。

図３と４内の２つのグリッパー装置１において、第２のペンチアーム７はペンチドライブ８に対して固定的に配置することができ、かつ第１のペンチアーム６は第２のペンチアーム７に対して移動可能に取り付けられていることが、示されている。その場合に衝突を回避するため、かつ移動の自由を増大させるためにも、付着グリッパー１２は固定の第２のペンチアーム７の下方に配置することができ、それが図３に示されている。２つの図３と４は、第１のペンチアーム６の揺動軸線２１がペンチ長手軸線１１に対して直角かつクランプ平面１０に対して平行に、あるいはクランプ平面１０内に、形成できることも示しており、その場合に第１のペンチアーム６は揺動軸線２１を中心に揺動可能に形成することができる。

図３内のグリッパー装置１においては、ペンチ長手軸線１１と調節軸線１７は位置が異なるように位置決めされているが、図４内のペンチ長手軸線１１と調節軸線１７は、同軸に位置決めして示されている。図４内の実施例によれば、少なくとも３つ－又は例によれば６つも－の負圧グリッパー部材１３を形成することができ、それらはペンチ長手軸線１１を中心にリング形状に配置することができる。その場合にそれらの負圧グリッパー部材１３は、調節軸線１７又はリング形状の付着グリッパー１２の中心軸線から、等間隔で離隔させることができる。

図５、６及び７には、他のグリッパー装置１の断面図が示されており、その場合にグリッパー装置１は図３に示す実施形態と同様に形成されている。その場合に例として、グリッパー装置１の考えられる３つの位置又は作業位置が示されている。図８、９及び１０は、同様に他のグリッパー装置１の断面図を示しており、その場合にこのグリッパー装置１は、図４におけるそれと比較可能である。その場合に図５、６及び７におけるのと同じ作業位置が示されている。ここでは、不必要な繰り返しを避けるために、先行する説明を再度参照するよう指示する。その場合に図５～１０に示す実施例において、クランプ平面１０と付着作用平面１５は、互いに対して直角に方向づけされており、かつ付着作用平面１５はペンチ長手軸線１１に対して直角に延びている。ここで特に指摘しておくが、グリッパー装置１の、例えばそのドライブ及びそのグリッパー部材についての、後続の機能説明は単なる例と考えるべきであって、考えられる各形成も、もちろん可能である。すなわち、例えば、ドライブを駆動するため、及びグリッパー部材を能動化させるためにも、多数の効果的な形態が可能である。

特に図５、６及び７において、ペンチアーム６、７は、付着グリッパー１２が作業領域１８内へ移動される場合に、制御装置２４によって制御されて、部分的又は最大に開放位置２５内へ移動可能ではないことが示されている。それに対して代替的に、図８と９内及び特に図１０内では、ペンチアーム６、７は、付着グリッパー１２が作業領域１８内へ移動される場合に、少なくとも１つのストッパ部材又は阻止部材２３によって部分的又は最大に開放位置２５内へ移動可能ではないことが示されている。その場合にストッパ部材又は阻止部材２３は、図８、９及び１０内では、単に大まかに示されている。すなわちストッパ部材又は阻止部材２３は、付着グリッパー１２が完全に外側へ移動された場合に、ペンチドライブ８又はペンチドライブ８の圧力駆動されるシリンダ２６の移動を阻止し、又はブロックすることができる。しかし代替的かつ図には示されていないが、ストッパ部材又は阻止部材２３は、付着グリッパー１２自体であっても、あるいは付着グリッパー１２が形成された工作物であってもよい。すなわちこれが、例えばリング形状に形成されている場合に、ペンチアーム６、７の望まれない開放を阻止することができる。

好ましくは、ペンチドライブ８と調節ドライブ１６は、それぞれ圧力駆動されるシリンダ２６を有しており、その場合に圧力駆動されるシリンダ２６は、好ましくは空気圧式シリンダである。好ましくは、これらの圧力駆動されるシリンダ２６は、ジョイント圧力導管を用いて圧力供給可能である。その場合に圧力導管内に、少なくとも１つの弁を配置することができ、その弁は制御装置２４を用いて制御可能とすることができる。場合によっては、この弁は、圧力駆動されるシリンダ２６及び少なくとも１つの負圧グリッパー部材１３又は少なくとも１つの磁気グリッパー部材１４に同時に供給するように形成することもできる。しかし、少なくとも１つの負圧グリッパー部材１３又は少なくとも１つの磁気グリッパー部材１４が負圧で駆動される場合も、効果的であり得る。見やすくする理由から、図５～１０は、大まかな図式的表示又は断面図である。この理由から、制御導線も、圧力導管又は弁も図示されていない。

図８、９及び１０には、調節ドライブ１６の圧力駆動されるシリンダ２６が環状シリンダ空間２７を有することができることが示されており、その環状シリンダ空間２７は、ペンチドライブ８の圧力駆動されるシリンダ２６のまわりに配置することができ、その場合に圧力駆動されるシリンダ２６のシリンダ軸線２８は、調節軸線１７に対して同軸に位置決めすることができる。

図５、６及び７において、－著しく図式的かつ単に例として示される－磁気グリッパー部材１４は、中空円筒体３１をもって形成されており、かつ円筒状の永久磁石３２を有し、その永久磁石が圧力作用部材３３と共に中空円筒体３１内に収容される。圧力作用部材３３に圧力供給される場合に、この部材は永久磁石３２と共に付着作用平面１５に、あるいは少なくともその近傍に、移動される。それによって工作物２は磁気的に付着作用平面１５に保持することができる。それに対して代替的に、同様に図８、９及び１０内に著しく図式的に示される負圧グリッパー部材１３には、吸引カップ３４が形成されている。

図５と８は、それぞれ同一の作業位置を示しており、それにおいて付着グリッパー１２はその待機領域１９内へ移動されている。その場合に調節ドライブ１６の圧力駆動されるシリンダ２６は、圧力を供給されていない。ペンチドライブ８の圧力駆動されるシリンダ２６は、この作業位置において圧力を供給されており、その場合にペンチアーム６、７の閉鎖をもたらす。したがってペンチグリッパー５は、その閉鎖位置９内にある。例えば、圧力駆動されるシリンダ２６は、シングル作用するように形成することができ、かつ－図示されない－復帰ばね機構によってこの位置に保持することができる。もちろん、圧力駆動されるシリンダ２６がダブル作用するように形成されることも考えられ、場合によっては効果的であろう。

図６と９において付着グリッパー１２は、図５と８におけるのと同じ位置で示されている。しかしこの場合に、ペンチドライブ８の圧力駆動されるシリンダ２６は、もはや圧力を供給されておらず、したがってその非作動位置で示されている。ペンチドライブ８の圧力駆動されるシリンダ２６がその非作動位置をとっていることによって、第１のペンチアーム６は開放し、その場合にそれはその揺動軸線２１に沿って揺動される。したがってペンチグリッパー５は、その開放位置２５内にある。

図７と１０において、ペンチグリッパー５の圧力駆動されるシリンダ２６は、図５又は８と同様に圧力供給されており、したがって第１のペンチアーム６は閉鎖されており、又はペンチグリッパー５がその閉鎖位置９内にある。付着グリッパー１２の圧力駆動されるシリンダ２６は、そのもっとも外側の位置にあって、したがって付着グリッパー１２は作業領域１８内へ移動している。その場合に付着グリッパー１２は、ペンチグリッパー５の前端部２２を越えて調節軸線１７の方向へ張り出す。

実施例は、可能な実施変形例を示しており、その場合にここに記録しておくが、本発明は具体的に示された実施変形例に限定されるものではなく、むしろ個々の実施変形例を互いに様々に組み合わせることも可能であり、これらの変形可能性はこの発明による技術的に取り扱うための教示に基づいて、この技術分野で活動する当業者の裁量の範囲内にある。

保護領域は、請求項によって定められる。しかし明細書と図面は、請求項を解釈するために利用されるべきである。図示され、かつ説明された様々な実施例からなる個別特徴及び特徴の組合せは、それ自体自立した進歩的解決を表すことができる。自立した進歩的解決の基礎となる課題は、明細書から読み取ることができる。

具体的な説明内の値領域についてのすべての記載は、その任意の部分領域とすべての部分領域を共に含むものであって、例えば記載１～１０は、下限の１と上限の１０から始まるすべての部分領域、すなわち下限の１又はそれ以上で始まり、上限の１０又はそれ以下で終了する、例えば１～１．７、又は３．２～８．１、又は５．５～１０のすべての部分領域、を一緒に含んでいるものとする。

念のために最後に指摘しておくが、構造をよりよく理解するために、諸部材は一部縮尺どおりではなく、かつ／又は拡大かつ／又は縮小して示されている。

１ グリッパー装置
２ 工作物
３ 結合インターフェイス
４ マニピュレータ
５ ペンチグリッパー
６ 第１のペンチアーム
７ 第２のペンチアーム
８ ペンチドライブ
９ 閉鎖位置
１０ クランプ平面
１１ ペンチ長手軸線
１２ 付着グリッパー
１３ 負圧グリッパー部材
１４ 磁気グリッパー部材
１５ 付着作用平面
１６ 調節ドライブ
１７ 調節軸線
１８ 作業領域
１９ 待機領域
２０ 中心軸線
２１ 揺動軸線
２２ 前端部
２３ ストッパ部材又は阻止部材
２４ 制御装置
２５ 開放位置
２６ 圧力駆動シリンダ
２７ 環状シリンダ空間
２８ シリンダ軸線
２９ 曲げ機械
３０ 下側工具
３１ 中空円筒体
３２ 永久磁石
３３ 圧力作用部材
３４ 吸引カップ

本発明は、工作物、特に板金工作物を把持し、保持し、かつ据えるためのグリッパー装置及びグリッパー装置を有するマニピュレータに関する。

従来技術によれば、通常、工作物を積み重ねたスタックから、例えば板金工作物のような工作物を把持するために、負圧グリッパー装置を有する、又は吸引グリッパーを有する、マニピュレータが使用される。しかし、負圧グリッパー装置は、把持して持ち上げた後に、曲げ機械などにおいて加工ステップも実施するためには、余り効果的でないことが多く、又は全く不適であるので、操作すべき工作物はしばしば第２のマニピュレータへ引き渡される。第２のマニピュレータにはペンチグリッパーが形成されている。特に小さい工作物又は曲がった工作物のためには、この種のやり方は効果的であり得る。しかし、２台のマニピュレータは、高価であり、広い場所を必要とする。更に、衝突の危険もあり、かつそれらのマニピュレータの移動の自由が制限されることがある。

これらの欠点に対処するために、専門家にはマニピュレータ装置の組合せが知られており、それにおいて個々のマニピュレータは吸引グリッパーによって把持するためにも、ペンチグリッパーによって把持するためにも形成されている。もちろん既知の構成の把持機能と吸引機能は制限されており、したがって申し分のない、満足できる解決ではない。

例えば、特許文献１は、組み合わされたペンチグリッパー及び吸引グリッパーヘッドを有する曲げロボットを紹介している。吸引グリッパーは、摺動可能なフレームに配置されており、吸引グリッパーの付着作用平面はペンチグリッパーのクランプ平面に対して平行に方向づけされている。

特許文献２も、組み合わせて形成されたグリッパー装置を開示しており、ペンチグリッパーの前端部に吸引グリッパーが形成されている。ペンチアームの移動によって同時に強制結合された吸引グリッパーの移動が行われ、その吸引グリッパーはペンチグリッパーのペンチアームの前端部に堅固に取りつけられている。吸引グリッパーの付着作用平面は、ペンチグリッパーのクランプ平面に対して直交して方向づけされている。

特許文献３は、工作物のための自動的な分類装置を示している。スライドレール上に配置された分類装置は、シェルクランプジョウと真空吸引ヘッドグループとを有し、シェルクランプジョウと真空吸引ヘッドグループは、それぞれ、自動的な分類装置の２つの互いに対向する側に配置されており、シェルクランプジョウも真空吸引ヘッドグループも、それぞれしかるべきリフトドライブ装置を有しており、２つの対称的な爪フックがシェルクランプジョウに配置され、かつ真空吸引ヘッドグループは複数の真空吸引ヘッドを有し、それらが排気装置と接続されている。自動的な分類装置に応じてスライドレールは次のように、すなわち分類装置が自由に移動可能であり、しかるべく空気シリンダを有するシェルクランプジョウと真空吸引ヘッドグループは別々に持ち上げることができ、かつトレイ又は工作物を選択的に移動させることができるように、配置されている。複数の真空吸引ヘッドは、工作物を様々な位置へ持ち上げ、又は吸い付けることができるように配置されている。

特許文献４は、パレットマニピュレータ用のグリッパーを示している。グリッパーは、マニピュレータに固定するための結合箇所及び複数のペンチグリッパーと複数の付着グリッパーを示している。ペンチグリッパーは、それぞれ２つの互いに対して移動可能なペンチアームを有し、それらがその閉鎖位置において、ペンチアームの間に延びるクランプ平面もしくはペンチ長手軸線を定める。付着グリッパーは、ペンチ長手軸線の方向にペンチグリッパーに対して作業ゾーンとスタンバイゾーンとの間で位置決めするために、調節ドライブを有している。クランプ平面は、付着作用平面に対して直角であり、付着作用平面はペンチ長手軸線に対して直角である。

特許文献５は、対象を移動させるためのグリッパーを示している。グリッパーは、マニピュレータに固定するための結合箇所及び２つのペンチアームを有するペンチグリッパーと２つの付着グリッパーを有している。これらの付着グリッパーは、水平のビーム上に水平に摺動可能に配置されている。ペンチアームは、ねじロッドを用いてガイドに垂直に調節可能に配置されており、かつ複数のシリンダを有し、それらのシリンダはペンチアームによって対象をクランプし、又は保持するために用いられる。

特許文献６は、タービンディスク部分を収容するためのロボットグリッパーを示している。タービンディスク部分を収容するためのこのロボットグリッパーは、取りつけベース、クランプシリンダ機構及び吸引ディスク機構を有する。据え付けベースの上方の面上に、ロボット結合ブロックが配置されている。クランプシリンダ機構は、３ジョウ－空気シリンダを有する。据え付けベースの下側には、固定のブロックが配置されている。３ジョウ－空気シリンダは、固定のブロックの下側に固定されている。３ジョウ－空気シリンダ上に、グリッパーが配置されている。吸引ディスク機構は、リング形状の据え付けプレートを有する。据え付けベースの下側には、複数の同期するストローク空気シリンダが配置されている。リング形状の据え付けプレートは、同期するストローク空気シリンダの出力ロッドと結合されている。リング形状の取り付けプレートは、クランプシリンダ機構に対して妨げられずに上方及び下方へ移動することができる。下方へ向けられた複数の吸引ディスク機構は、リング形状の据え付けプレート上に均等に分配されている。グリッパー構造は、吸引ディスク機構によって固定リングを吸引することができ、又はタービンハウジングをクランプシリンダ機構によってクランプすることができ、かつ吸引ディスク機構とクランプシリンダ機構との間の切り替えをもたらすことができ、これは、吸引ディスク機構が周辺において、上方又は下方へ移動できるように制御されることによるものである。このロボットグリッパーは、２種類の工作物をグリップするのに適しているので、製造効率が効率的に改良され、かつ自動的なタービンディスク－組み立て製造ラインのための統合思考が提供される。

特許文献７は、平行四辺形タイプのクリップロッドとロボット制御されるドライブとを有するパケット操作用のグリッパーを示している。それは、クランププレートと長手変位可能なアームとを有する。パケットグリッパー機構は、クランププレートの間に取りつけられており、４つの吸引カップを備えた吸引機構を有し、それらの吸引カップは吸引ボックスを介して２つのガイド（その一方が中空）と接続されており、かつロボットシステムの真空接続端と接続されている。これらのガイドは、滑り軸受によって支持され、ガイドはねじを有し、かつ回転可能な調節ナットを有し、その調節ナットがベルトとモータによって駆動される。

特許文献８は、張り出すことができるフィンガーを含むグリップ機構を有する装置を示しており、かつグリップ機構を使用しながら対象を操作する方法を記述している。例としての装置は、フレーム、フレームと結合され、かつ１つ又は複数の駆動ユニットによって移動可能なペアのキャリッジ、ペアのフィンガー及びロッドのセットを有することができ、それらのロッドがペアのフィンガーをペアのキャリッジと結合する。１つ又は複数の駆動ユニットは、フィンガーを互いに近づけ、かつ互いに離れさせるために、駆動可能である。

特開２０１９－０１４０２７号公報 中国特許出願公開第１０８９２７８２２号明細書 中国特許出願公開第１０４５５５４１９号明細書 中国実用新案登録第２０４０３６４６２号明細書 中国実用新案登録第２０６４２６１０１号明細書 中国特許出願公開第１０８７８９４６４号明細書 蘭国特許出願公開第８６０１３０６号明細書 米国特許第１００５９００７号明細書

本発明の課題は、従来技術の欠点を克服して、加工機械用の、特に曲げ機械用の工作物を迅速かつ効率的なやり方で操作することができる手段を提供することである。

この課題は、特許請求の範囲に記載のグリッパー装置とマニピュレータによって解決される。

本発明は、工作物、特に板金工作物を把持し、保持し、かつ据えるためのグリッパー装置に関するものであって、グリッパー装置はマニピュレータに固定するための結合インターフェイス及び第１のペンチアームと第２のペンチアームとを備えたペンチグリッパーを有している。これらのペンチアームは、ペンチドライブによって互いに対して移動可能であり、かつその閉鎖位置において、それらのペンチアームの間に延びるクランプ平面を定める。ペンチアームは、その閉鎖位置において、ペンチアームに対して平行かつクランプ平面内に延びるペンチ長手軸線を定める。グリッパー装置は、更に、少なくとも１つの負圧グリッパー部材又は少なくとも１つの磁気グリッパー部材を備えた付着グリッパーを有している。付着グリッパーは、工作物を保持するための付着作用平面を有し、かつ調節ドライブによって調節軸線に沿って、作業領域と待機領域との間でペンチ長手軸線の方向にペンチグリッパーに対して滑り移動可能である。クランプ平面と付着作用平面は、互いに対して直角に方向づけされており、かつ付着作用平面はペンチ長手軸線に対して直角に延びている。

グリッパー装置の本発明に係る形成によって、２つの申し分のないグリッパー、すなわち２つのそれぞれそれ自体完全に機能するグリッパーが、唯一の、構造的に統合された、又は組み合わされたグリッパー装置内に実現される。「申し分のないグリッパー」という概念は、その機能性、安定性及び移動自由度において、唯一の構造的に自立したペンチグリッパー装置又は付着グリッパー装置と少なくともほぼ同一視される、ペンチグリッパー装置又は付着グリッパー装置と考えられる。すなわち本発明に係るグリッパー装置のペンチグリッパーの機能範囲は、付着グリッパーと共通に形成することによって、影響を受けず、受けたとしてもわずかな程度である。同じことが、付着グリッパーについても当てはまる。

ペンチグリッパーも付着グリッパーも、－２つの別々の、又は自立して形成された、それぞれ専用のマニピュレータに固定されている、グリッパー装置に比較して－、その機能は制限されていない。すなわちそれらのグリッパーの相互のブロックは、少なくともほぼ回避されている。２つのグリッパーの本発明に係る配置によって、相互の妨害あるいは特に衝突は、少なくともほぼ防止され、あるいは特に完全に減少されている。その場合に本発明に係る形成は、２つのグリッパーの移動自由度の程度が大きいことによって、魅力的である。

特に、付着グリッパーがその待機領域内へ移動されている場合に、移動を制限されることなく、ペンチグリッパーによって加工することができる。ペンチグリッパーは、負圧グリッパー部材又は磁気グリッパー部材自体によっても、場合によっては設けられる空気圧式導管によっても、阻止されない。更に、再び把持すること、したがって付着グリッパーからペンチグリッパーへ、かつその逆に、工作物を直接ひきわたすことも行うことができる。というのは、付着グリッパーはその調節軸線に沿ってペンチ長手軸線の方向に摺動可能だからであり、かつクランプ平面と付着作用平面は互いに対して直角に方向づけされているからである。すなわちこれらのグリッパーは、必要に応じて同時に利用可能である。したがって、工作物を据えるような中間作業ステップに基づく損失時間は、減少される。

２つのグリッパーが申し分のないグリッパーとして使用可能であることによって、必要な掴み替え工程又は再位置決め工程の数が減少され、それに伴って操作プロセスと加工プロセス全体がより効率的になる。クランプ平面と付着作用平面が互いに対して直角であり、かつ付着作用平面がペンチ長手軸線に対して直角に延びていることによって、必要な作業ステップを実施するために、より少ないマニピュレータ移動しか必要とされず、又はマニピュレータのより少ない再位置決めしか必要とされない。更に、マニピュレータによって実施すべき、グリッパー装置全体のための変位距離も、できるだけ短く抑えることができる。これは特に、実施された加工ステップ又は曲げステップ後であり、そのステップ後に工作物もしく板金曲げ部分は、互いに縁を曲げた脚部を有する。したがって工作物加工のクロック時間が減少され、したがってプロセスの経済性が向上する。

更に２つのグリッパーは、少なくともほぼ同じ程度に負荷をかけることができ、かつ安定しており、したがって同一の工作物重量を操作することができる。したがって過負荷によるマニピュレータの損傷及び事故並びに操作者を危険にさらすことは、少なくともほぼ防止することができる。

調節軸線に沿った付着グリッパーの移動は、無段階に行うことができ、したがって最適又は所望の位置が調節可能である。待機領域又は作業領域は、好ましくはそれぞれ調節軸線に沿った領域とすることができる。好ましくは、付着グリッパーは、待機領域内の位置を占めた場合には、操作できない。好ましくは、付着グリッパーは、作業領域内で多数の好ましい位置をとることができ、かつ軸方向もっとも外側の作業領域と軸方向最も内側のそれとの間で移動することができる。

専門家は、付着グリッパーとペンチグリッパーの多数の形成を知っており、この文書においてはそれらの詳細には触れない。負圧グリッパー部材も、磁気グリッパー部材も空気圧的に能動化可能である。負圧グリッパー部材は少なくともカップ形状の吸引部材を有する吸引グリッパーとして形成することができ、磁気グリッパー部材は永久磁石を有することができ、その永久磁石は圧力能動化可能なピストン又はシリンダによって移動可能とすることができる。

ある形態も効果的であって、それによれば、第２のペンチアームをペンチドライブに対して固定的に配置することができ、かつ第１のペンチアームを第２のペンチアームに対して移動可能に取り付けることができる。

このように形成されたペンチアームによって、ペンチグリッパーと付着グリッパーの間の衝突のリスクを減少させ、又は特に阻止することができる。これは特に、付着グリッパーが、固定的したがって移動しないペンチアームの下方もしくはその近傍に配置されている場合に、この種の配置が機械的に簡単にコントロール可能であることによるものでもある。その場合にペンチグリッパーと付着グリッパーは、場合によっては互いに対してきわめて近くに、又はぎりぎりに位置決めすることもできる。したがってグリッパー配置のコンパクトな構造を実現することができる。

更に、第１のペンチアームの揺動軸線がペンチ長手軸線に対して直角かつクランプ平面に対して平行又はクランプ平面内に形成されており、ペンチアームが揺動軸線を中心に揺動可能に形成されていると効果的であり得る。これは特に、ペンチアームの一方が固定的に、かつ他方が移動可能に形成されている場合でも効果的であり得る。

更に、ペンチ長手軸線と調節長手軸線が同軸に位置決めされていると、効果的であり得る。それによってグリッパー装置又はマニピュレータの耐荷重を増大させることができ、かつ場合によってはより重い、あるいはより大きい工作物も操作することができる。更にグリッパー装置は軸線が同軸に配置されている場合に、構造的によりコンパクトに行うことができ、それによって衝突又は移動ブロックのリスクは付加的に低減することができる。特に同軸の配置は、工作物の回転も可能にし、又は容易にすることができ、それによってグリッパー装置の使用可能性を付加的に拡大することができる。

更に、ペンチ長手軸線と調節軸線は、位置が異なるように位置決めすることができる。この種の展開は、ペンチグリッパーの使用可能性を拡大するために、効果的であり得る。例えばペンチアームのより大きい開放広さを実現可能とすることができる。

更に、少なくとも３つの負圧グリッパー部材又は少なくとも３つの磁気グリッパー部材を形成することができ、それらはペンチグリッパー軸線を中心にリング形状に配置されている。付着グリッパーが作業領域内へ移動されている場合に、負圧グリッパー部材又は磁気グリッパー部材がペンチグリッパーを中心として配置されていると、効果的な場合もある。この種の展開は、特に負荷をかけることができる配置を表すことができる。複数のグリッパー部材がリング形状かつペンチグリッパーを中心にセンタリングして位置決めされていることによって、大きな数のグリッパー部材を実現することができる。したがって申し分のない付着グリッパーを実現することができ、その付着グリッパーは大きい、平らな、又はかさばる工作物を操作するのにも適している。更に、この展開を用いて、ペンチグリッパーから付着グリッパーへ、そしてその逆への掴み替えを容易にすることができる。好ましくはその場合に、負圧グリッパー部材又は磁気グリッパー部材は、調節軸線に対して等間隔で配置することができる。これは特に、ペンチ長手軸線と調節軸線が同軸に位置決めされている場合でも、そうである。

展開によれば、ペンチ長手軸線とマニピュレータへの結合インターフェイスの中心軸線が同軸に位置決めされることが可能である。したがって、もっとも外側のマニピュレータアームの中心に形成されることによる、グリッパー装置のための高度に負荷をかけることのできる位置、を実現することができる。

更に、第１のペンチアームと第２のペンチアームが互いに対して直線的に移動可能とすることができる。それによって様々な工作物奥行き又は板厚みを有する工作物も確実に把持することができ、かつその場合に一定の圧接力を保証することができる。

更に、付着グリッパーがもっとも外側の作業領域にある場合に、付着作用平面はペンチグリッパーの前端部を越えて調節軸線の方向に張り出すことができる。付着グリッパーがこのように広く外側へ移動することができ、それに伴ってペンチグリッパーの尖端又はその前端部を越えて張り出すことによって、場合によっては工作物をより容易に把持することができる。したがって場合によっては生じるペンチグリッパーによる妨害又は移動制限は、回避することができる。

特別な形態によれば、付着グリッパーが作業領域内へ移動する場合にペンチアームが少なくとも１つのストッパ部材又は阻止部材によって、又は制御装置によって制御されて、部分的又は最大に開放した位置へ移動できないことが可能である。したがって衝突回避又は阻止するための効率的な安全特性を実現することができる。

好ましい展開によれば、ペンチドライブと調節ドライブが互いに独立して、かつ同時に能動化可能とすることができる。したがって掴み替え又はペンチグリッパーから付着グリッパーへの、又はその逆の工作物引き渡しを容易にすることができる。すなわちこの展開によって、グリッパー装置の使用可能性の付加的な柔軟化を得ることができる。

ペンチドライブ及び／又は調節ドライブが圧力駆動されるシリンダを有し、好ましくは空気圧式シリンダを有すると、特に効果的であり得る。

更に、圧力駆動されるシリンダがジョイント圧力導管を用いて圧力供給可能であり、その場合に圧力導管内に少なくとも１つの弁が形成されており、その弁が制御装置によって制御可能であるようにすることができる。特にジョイント圧力導管の形成及び圧力供給によっても、構造的に簡単な構成及びそれに伴ってコンパクトな組み立てを実現することができる。これは、付着グリッパーとペンチグリッパーの移動自由度に更にポジティブに作用することができる。好ましくは弁は切り替え弁として形成されており、その切り替え弁が調節ドライブとペンチドライブの選択的な圧力供給を可能にすることができる。場合によっては、弁又は切り替え弁によって、グリッパー部材も供給可能又は圧力供給可能であると、効果的な場合もある。

更に、弁は、圧力駆動されるシリンダ及び少なくとも１つの負圧グリッパー装置又は少なくとも１つの磁気グリッパー装置に同時に供給するように、形成することもできる。

ある形態も効果的であって、それによれば、調節ドライブの圧力駆動されるシリンダが環状シリンダ空間を有することができ、その環状シリンダ空間がペンチドライブの圧力駆動されるシリンダのまわりに配置されており、その場合に圧力駆動されるシリンダのシリンダ軸線が調節軸線に対して同軸に位置決めされている。それによって構造を更にコンパクトに形成することができ、かつ衝突又は移動制限の危険を低減させることができる。

本発明は更に、工作物、特に板金工作物を把持し、保持し、かつ据えるためのグリッパー装置を有するマニピュレータにも関するものであって、その場合にグリッパー装置が請求項の何れか一つにしたがって形成されている。それに伴う利点は、先行する説明部分から理解することができる。

本発明を更によく理解するために、以下の図を用いて本発明を詳細に説明する。

図は、それぞれ著しく簡略化された、図式的な表示である。

図１は曲げ機械及び作業領域内にある付着グリッパーを備えたグリッパー装置を有するマニピュレータを示す側面図である。 図２は待機領域内にある付着グリッパーを有する、図１に示すマニピュレータと曲げ機械を示す他の側面図である。 図３は磁気グリッパー部材を有するグリッパー装置を斜視図で示している。 図４は負圧グリッパー部材を有する他のグリッパー装置を斜視図で示している。 図５は他のグリッパー装置を第１の位置で示す断面図である。 図６は図５のグリッパー装置を第２の位置で示す断面図である。 図７は図５のグリッパー装置を第３の位置で示す断面図である。 図８は他のグリッパー装置を第１の位置で示す断面図である。 図９は図８のグリッパー装置を第２の位置で示す断面図である。 図１０は図８のグリッパー装置を第３の位置で示す断面図である。

最初に記録しておくが、異なるように記載される実施形態において、同一の部分には同一の参照符号ないし同一の構成部分名称が設けられており、その場合に説明全体に含まれる開示は、同一の参照符号ないし同一の構成部分名称を有する同一の部分へ意味に従って移し替えることができる。また、説明内で選択される、例えば上、下、側方などのような位置記載は、直接説明され、かつ示される図に関するものであって、この位置記載は位置が変化した場合には意味に従って新しい位置へ移し替えられる。

図１と２には、グリッパー装置１を有するマニピュレータ４の２つの把持位置又は作用位置が例として示されている。マニピュレータ４は、工作物２において作業運動又は操作を実施しており、工作物２は加工するために例として示す曲げ機械２９内に配置されている。もちろん、曲げ機械２９の代わりに、それぞれ他の加工機械を設けることもできる。図示される例において、工作物２はＬ字形状に折り曲げられた板金工作物である。

グリッパー装置１は、図示されるマニピュレータ４に固定するための結合インターフェイス３を有している。更にグリッパー装置１にはペンチグリッパー５が形成されており、それが第１のペンチアーム６と第２のペンチアーム７を有している。ペンチアーム６、７は、ペンチドライブ８によって互いに対して移動可能であり、かつその閉鎖位置９において、ペンチアーム６、７間に延びるクランプ平面１０を定める。更にペンチアーム６、７は、その閉鎖位置９において、ペンチアーム６、７に対して平行かつクランプ平面１０内に延びるペンチ長手軸線１１を定める。

グリッパー装置１は、更に、少なくとも１つの負圧グリッパー部材１３又は少なくとも１つの磁気グリッパー部材１４を備えた付着グリッパー１２を有しており、その場合に図１と２における付着グリッパー１２には、負圧グリッパー部材１３が形成されている。付着グリッパー１２は、工作物２を保持するための付着作用平面１５を有しており、かつ調節ドライブ１６によって、作業領域１８と待機領域１９との間で、調節軸線１７に沿ってペンチ長手軸線１１の方向にペンチグリッパー５に対して摺動可能である。図１において、付着グリッパー１２は作業領域１８内の位置へ移動されており、かつ工作物２を例として示す曲げ機械２９内に、又は曲げ機械２９の下側工具３０上に、保持し、又は位置決めしている。その場合に保持は、負圧グリッパー部材１３に負圧を供給することによって行うことができる。図２において、付着グリッパー１２は、待機領域１９内の位置で示されている。その場合にペンチグリッパー５によって、工作物２が曲げ機械２９内に保持される。図１と２には、クランプ平面１０と付着作用平面１５が互いに対して直角に方向づけされていること、及び付着作用平面１５がペンチ長手軸線１１に対して直角に延びていることも、示されている。

ペンチ長手軸線１１と調節軸線１７は、位置が異なるように位置決めすることができる。しかし代替的に、ペンチ長手軸線１１と調節軸線１７が同軸に位置決めされることも考えられる。ペンチ長手軸線１１及びマニピュレータ４への結合インターフェイス３の中心軸線２０は、同軸に位置決めすることができる。

第１のペンチアーム６と第２のペンチアーム７は、互いに対して線形移動可能に形成することができる。その場合にこれらのペンチアームは、同期して、しかしまた互いに独立して、かつ個々にも移動可能とすることができる。好ましくは付着作用平面１５は、付着グリッパー１２が軸方向もっとも外側の作業領域１８にきた場合に、調節軸線１７の軸方向にペンチグリッパー５の前端部２２を越えて張り出し、これが図１に示されている。ペンチドライブ８と調節ドライブ１６は、互いに独立して、かつ同時に能動化可能とすることができる。

図３と４には、グリッパー装置１の２つの考えられる実施形態が、斜視図で示されている。その場合に図３内のグリッパー装置１には、磁気グリッパー部材１４を備えた付着グリッパー１２が形成されており、図４内のグリッパー装置１は、負圧グリッパー部材１３を備えた付着グリッパー１２を有している。不必要な繰り返しを回避するために、先行する図１と２内の詳細な説明を参照するよう指示し、又は参照し、その場合に先行する図１と２におけるのと同一の諸部分には、同一の参照符号又は構成部品名称が使用される。

図３と４内のグリッパー装置１は、マニピュレータ４に固定するための結合インターフェイス３、ペンチグリッパー５および付着グリッパー１２を有している。ペンチグリッパー５には、第１のペンチアーム６と第２のペンチアーム７が形成されており、それらはペンチドライブ８によって互いに対して移動可能であり、かつその閉鎖位置９において、ペンチアーム６、７の間に延びるクランプ平面１０を定める。更にペンチアーム６、７は、それらの閉鎖位置９において、ペンチアーム６、７に対して平行かつクランプ平面１０内に延びるペンチ長手軸線１１を定める。付着グリッパー１２には、図４内の例に示すように少なくとも１つの負圧グリッパー部材１３か、図３の例に示すように少なくとも１つの磁気グリッパー部材１４が形成されている。その場合に付着グリッパー１２は、工作物２を保持するための付着作用平面１５を有しており、その場合に付着グリッパー１２は、調節ドライブ１６によって、作業領域１８と待機領域１９の間で調節軸線１７に沿ってペンチグリッパー５に対してペンチ長手軸線１１の方向に滑り移動可能である。図１と２におけるように、クランプ平面１０と付着作用平面１５は、互いに対して直角に方向づけされており、かつ付着作用平面１５はペンチ長手軸線１１に対して直角に延びている。

図３と４内の２つのグリッパー装置１において、第２のペンチアーム７はペンチドライブ８に対して固定的に配置することができ、かつ第１のペンチアーム６は第２のペンチアーム７に対して移動可能に取り付けられていることが、示されている。その場合に衝突を回避するため、かつ移動の自由を増大させるためにも、付着グリッパー１２は固定の第２のペンチアーム７の下方に配置することができ、それが図３に示されている。２つの図３と４は、第１のペンチアーム６の揺動軸線２１がペンチ長手軸線１１に対して直角かつクランプ平面１０に対して平行に、あるいはクランプ平面１０内に、形成できることも示しており、その場合に第１のペンチアーム６は揺動軸線２１を中心に揺動可能に形成することができる。

図３内のグリッパー装置１においては、ペンチ長手軸線１１と調節軸線１７は位置が異なるように位置決めされているが、図４内のペンチ長手軸線１１と調節軸線１７は、同軸に位置決めして示されている。図４内の実施例によれば、少なくとも３つ－又は例によれば６つも－の負圧グリッパー部材１３を形成することができ、それらはペンチ長手軸線１１を中心にリング形状に配置することができる。その場合にそれらの負圧グリッパー部材１３は、調節軸線１７又はリング形状の付着グリッパー１２の中心軸線から、等間隔で離隔させることができる。

図５、６及び７には、他のグリッパー装置１の断面図が示されており、その場合にグリッパー装置１は図３に示す実施形態と同様に形成されている。その場合に例として、グリッパー装置１の考えられる３つの位置又は作業位置が示されている。図８、９及び１０は、同様に他のグリッパー装置１の断面図を示しており、その場合にこのグリッパー装置１は、図４におけるそれと比較可能である。その場合に図５、６及び７におけるのと同じ作業位置が示されている。ここでは、不必要な繰り返しを避けるために、先行する説明を再度参照するよう指示する。その場合に図５～１０に示す実施例において、クランプ平面１０と付着作用平面１５は、互いに対して直角に方向づけされており、かつ付着作用平面１５はペンチ長手軸線１１に対して直角に延びている。ここで特に指摘しておくが、グリッパー装置１の、例えばそのドライブ及びそのグリッパー部材についての、後続の機能説明は単なる例と考えるべきであって、考えられる各形成も、もちろん可能である。すなわち、例えば、ドライブを駆動するため、及びグリッパー部材を能動化させるためにも、多数の効果的な形態が可能である。

特に図５、６及び７において、ペンチアーム６、７は、付着グリッパー１２が作業領域１８内へ移動される場合に、制御装置２４によって制御されて、部分的又は最大に開放位置２５内へ移動可能ではないことが示されている。それに対して代替的に、図８と９内及び特に図１０内では、ペンチアーム６、７は、付着グリッパー１２が作業領域１８内へ移動される場合に、少なくとも１つのストッパ部材又は阻止部材２３によって部分的又は最大に開放位置２５内へ移動可能ではないことが示されている。その場合にストッパ部材又は阻止部材２３は、図８、９及び１０内では、単に大まかに示されている。すなわちストッパ部材又は阻止部材２３は、付着グリッパー１２が完全に外側へ移動された場合に、ペンチドライブ８又はペンチドライブ８の圧力駆動されるシリンダ２６の移動を阻止し、又はブロックすることができる。しかし代替的かつ図には示されていないが、ストッパ部材又は阻止部材２３は、付着グリッパー１２自体であっても、あるいは付着グリッパー１２が形成された工作物であってもよい。すなわちこれが、例えばリング形状に形成されている場合に、ペンチアーム６、７の望まれない開放を阻止することができる。

好ましくは、ペンチドライブ８と調節ドライブ１６は、それぞれ圧力駆動されるシリンダ２６を有しており、その場合に圧力駆動されるシリンダ２６は、好ましくは空気圧式シリンダである。好ましくは、これらの圧力駆動されるシリンダ２６は、ジョイント圧力導管を用いて圧力供給可能である。その場合に圧力導管内に、少なくとも１つの弁を配置することができ、その弁は制御装置２４を用いて制御可能とすることができる。場合によっては、この弁は、圧力駆動されるシリンダ２６及び少なくとも１つの負圧グリッパー部材１３又は少なくとも１つの磁気グリッパー部材１４に同時に供給するように形成することもできる。しかし、少なくとも１つの負圧グリッパー部材１３又は少なくとも１つの磁気グリッパー部材１４が負圧で駆動される場合も、効果的であり得る。見やすくする理由から、図５～１０は、大まかな図式的表示又は断面図である。この理由から、制御導線も、圧力導管又は弁も図示されていない。

図８、９及び１０には、調節ドライブ１６の圧力駆動されるシリンダ２６が環状シリンダ空間２７を有することができることが示されており、その環状シリンダ空間２７は、ペンチドライブ８の圧力駆動されるシリンダ２６のまわりに配置することができ、その場合に圧力駆動されるシリンダ２６のシリンダ軸線２８は、調節軸線１７に対して同軸に位置決めすることができる。

図５、６及び７において、－著しく図式的かつ単に例として示される－磁気グリッパー部材１４は、中空円筒体３１をもって形成されており、かつ円筒状の永久磁石３２を有し、その永久磁石が圧力作用部材３３と共に中空円筒体３１内に収容される。圧力作用部材３３に圧力供給される場合に、この部材は永久磁石３２と共に付着作用平面１５に、あるいは少なくともその近傍に、移動される。それによって工作物２は磁気的に付着作用平面１５に保持することができる。それに対して代替的に、同様に図８、９及び１０内に著しく図式的に示される負圧グリッパー部材１３には、吸引カップ３４が形成されている。

図５と８は、それぞれ同一の作業位置を示しており、それにおいて付着グリッパー１２はその待機領域１９内へ移動されている。その場合に調節ドライブ１６の圧力駆動されるシリンダ２６は、圧力を供給されていない。ペンチドライブ８の圧力駆動されるシリンダ２６は、この作業位置において圧力を供給されており、その場合にペンチアーム６、７の閉鎖をもたらす。したがってペンチグリッパー５は、その閉鎖位置９内にある。例えば、圧力駆動されるシリンダ２６は、シングル作用するように形成することができ、かつ－図示されない－復帰ばね機構によってこの位置に保持することができる。もちろん、圧力駆動されるシリンダ２６がダブル作用するように形成されることも考えられ、場合によっては効果的であろう。

図６と９において付着グリッパー１２は、図５と８におけるのと同じ位置で示されている。しかしこの場合に、ペンチドライブ８の圧力駆動されるシリンダ２６は、もはや圧力を供給されておらず、したがってその非作動位置で示されている。ペンチドライブ８の圧力駆動されるシリンダ２６がその非作動位置をとっていることによって、第１のペンチアーム６は開放し、その場合にそれはその揺動軸線２１に沿って揺動される。したがってペンチグリッパー５は、その開放位置２５内にある。

図７と１０において、ペンチグリッパー５の圧力駆動されるシリンダ２６は、図５又は８と同様に圧力供給されており、したがって第１のペンチアーム６は閉鎖されており、又はペンチグリッパー５がその閉鎖位置９内にある。付着グリッパー１２の圧力駆動されるシリンダ２６は、そのもっとも外側の位置にあって、したがって付着グリッパー１２は作業領域１８内へ移動している。その場合に付着グリッパー１２は、ペンチグリッパー５の前端部２２を越えて調節軸線１７の方向へ張り出す。

実施例は、可能な実施変形例を示しており、その場合にここに記録しておくが、本発明は具体的に示された実施変形例に限定されるものではなく、むしろ個々の実施変形例を互いに様々に組み合わせることも可能であり、これらの変形可能性はこの発明による技術的に取り扱うための教示に基づいて、この技術分野で活動する当業者の裁量の範囲内にある。

保護領域は、請求項によって定められる。しかし明細書と図面は、請求項を解釈するために利用されるべきである。図示され、かつ説明された様々な実施例からなる個別特徴及び特徴の組合せは、それ自体自立した進歩的解決を表すことができる。自立した進歩的解決の基礎となる課題は、明細書から読み取ることができる。

具体的な説明内の値領域についてのすべての記載は、その任意の部分領域とすべての部分領域を共に含むものであって、例えば記載１～１０は、下限の１と上限の１０から始まるすべての部分領域、すなわち下限の１又はそれ以上で始まり、上限の１０又はそれ以下で終了する、例えば１～１．７、又は３．２～８．１、又は５．５～１０のすべての部分領域、を一緒に含んでいるものとする。

念のために最後に指摘しておくが、構造をよりよく理解するために、諸部材は一部縮尺どおりではなく、かつ／又は拡大かつ／又は縮小して示されている。

１ グリッパー装置
２ 工作物
３ 結合インターフェイス
４ マニピュレータ
５ ペンチグリッパー
６ 第１のペンチアーム
７ 第２のペンチアーム
８ ペンチドライブ
９ 閉鎖位置
１０ クランプ平面
１１ ペンチ長手軸線
１２ 付着グリッパー
１３ 負圧グリッパー部材
１４ 磁気グリッパー部材
１５ 付着作用平面
１６ 調節ドライブ
１７ 調節軸線
１８ 作業領域
１９ 待機領域
２０ 中心軸線
２１ 揺動軸線
２２ 前端部
２３ ストッパ部材又は阻止部材
２４ 制御装置
２５ 開放位置
２６ 圧力駆動シリンダ
２７ 環状シリンダ空間
２８ シリンダ軸線
２９ 曲げ機械
３０ 下側工具
３１ 中空円筒体
３２ 永久磁石
３３ 圧力作用部材
３４ 吸引カップ

Claims (16)

1. 工作物（２）、特に板金工作物を把持し、保持し、かつ据えるためのグリッパー装置（１）であって、
   マニピュレータ（４）に固定するための結合インターフェイス（３）と、
   第１のペンチアーム（６）と第２のペンチアーム（７）とを備えたペンチグリッパー（５）であって、
   前記第１のペンチアーム（６）及び前記第２のペンチアーム（７）がペンチドライブ（８）によって互いに対して移動可能であり、かつその閉鎖位置（９）において、前記第１のペンチアーム（６）及び前記第２のペンチアーム（７）の間に延びるクランプ平面（１０）を定め、
   前記第１のペンチアーム（６）及び前記第２のペンチアーム（７）がその閉鎖位置（９）において前記第１のペンチアーム（６）及び前記第２のペンチアーム（７）に対して平行かつ前記クランプ平面（１０）内に延びるペンチ長手軸線（１１）を定める、ペンチグリッパー（５）と、
   少なくとも１つの負圧グリッパー部材（１３）又は少なくとも１つの磁気グリッパー部材（１４）を備えた付着グリッパー（１２）であって、
   該付着グリッパー（１２）は、工作物（２）を保持するための付着作用平面（１５）を有し、
   前記付着グリッパー（１２）は、調節ドライブ（１６）によって、作業領域（１８）と待機領域（１９）の間において、調節軸線（１７）に沿って前記ペンチ長手軸線（１１）の方向に、前記ペンチグリッパー（５）に対して滑り移動可能である、グリッパー装置（１）において、
   前記クランプ平面（１０）と前記付着作用平面（１５）とは、互いに対して直角に方向づけされ、かつ
   前記付着作用平面（１５）は前記ペンチ長手軸線（１１）に対して直角に延びている、ことを特徴とするグリッパー装置（１）。
2. 前記ペンチ長手軸線（１１）と前記調節軸線（１７）とは同軸に位置決めされている、ことを特徴とする請求項１に記載のグリッパー装置（１）。
3. 前記ペンチ長手軸線（１１）と前記調節軸線（１７）とは位置が異なるように位置決めされている、ことを特徴とする請求項１に記載のグリッパー装置（１）。
4. 少なくとも３つの負圧グリッパー部材（１３）又は少なくとも３つの磁気グリッパー部材（１４）が形成され、これらは前記ペンチ長手軸線（１１）を中心に環状に配置されている、ことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載のグリッパー装置（１）。
5. 前記第２のペンチアーム（７）は前記ペンチドライブ（８）に対して固定的に配置され、かつ、
   前記第１のペンチアーム（６）は前記第２のペンチアーム（７）に対して移動可能に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載のグリッパー装置（１）。
6. 前記ペンチ長手軸線（１１）と前記結合インターフェイス（３）の中心軸線（２０）とはマニピュレータ（４）に対して同軸に位置決めされている、ことを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載のグリッパー装置（１）。
7. 前記第１のペンチアーム（６）の揺動軸線（２１）は、前記ペンチ長手軸線（１１）に対して直角に、かつ、前記クランプ平面（１０）に対して平行又は前記クランプ平面（１０）内に形成され、前記第１のペンチアーム（６）は前記揺動軸線（２１）を中心に揺動可能に形成されている、ことを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載のグリッパー装置（１）。
8. 前記第１のペンチアーム（６）と前記第２のペンチアーム（７）とは互いに対して直線的に移動可能である、ことを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載のグリッパー装置（１）。
9. 前記付着作用平面（１５）は、前記付着グリッパー（１２）が軸方向もっとも外側の作業領域（１８）にある場合に、前記ペンチグリッパー（５）の前端部（２２）を越えて前記調節軸線（１７）の方向に張り出す、ことを特徴とする請求項１～８の何れか一項に記載のグリッパー装置（１）。
10. 前記第１のペンチアーム（６）及び前記第２のペンチアーム（７）は、前記付着グリッパー（１２）が前記作業領域（１８）内へ移動した場合に、少なくとも１つのストッパ部材又は阻止部材（２３）によって、又は制御装置（２４）によって制御されて、部分的又は最大に開放位置（２５）内へ移動できない、ことを特徴とする請求項１～９の何れか一項に記載のグリッパー装置（１）。
11. 前記ペンチドライブ（８）と前記調節ドライブ（１６）とは、互いに独立して、かつ同時に能動化可能である、ことを特徴とする請求項１～１０の何れか一項に記載のグリッパー装置（１）。
12. 前記ペンチドライブ（８）及び／又は前記調節ドライブ（１６）は、圧力駆動されるシリンダ（２６）を有し、好ましくは空気圧式シリンダを有している、ことを特徴とする請求項１～１１の何れか一項に記載のグリッパー装置（１）。
13. 前記圧力駆動されるシリンダ（２６）は、ジョイント圧力導管を用いて圧力供給可能であり、前記ジョイント圧力導管内に少なくとも１つの弁が形成され、該少なくとも１つの弁は制御装置（２４）によって制御可能である、ことを特徴とする請求項１２に記載のグリッパー装置（１）。
14. 前記少なくとも１つの弁は、次のように、すなわち前記圧力駆動されるシリンダ（２６）と、前記少なくとも１つの負圧グリッパー部材（１３）又は前記少なくとも１つの磁気グリッパー部材（１４）とに同時に提供するように、形成されている、ことを特徴とする請求項１３に記載のグリッパー装置（１）。
15. 前記調節ドライブ（１６）の前記圧力駆動されるシリンダ（２６）は、環状シリンダ空間（２７）を有し、該環状シリンダ空間（２７）は前記ペンチドライブ（８）の前記圧力駆動されるシリンダ（２６）のまわりに配置され、前記圧力駆動されるシリンダ（２６）のシリンダ軸線（２８）は、前記調節軸線（１７）に対して同軸に位置決めされている、ことを特徴とする請求項１２～１４の何れか一項に記載のグリッパー装置（１）。
16. 工作物（２）、特に板金工作物を把持し、保持し、かつ据えるためのグリッパー装置（１）を有するマニピュレータ（４）において、
    前記グリッパー装置（１）が請求項１～１５の何れか一項にしたがって形成されている、ことを特徴とするマニピュレータ（４）。

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