WO1993016849A1 - Greifeinheit für handhabungsroboter - Google Patents

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WO1993016849A1
WO1993016849A1 PCT/AT1993/000030 AT9300030W WO9316849A1 WO 1993016849 A1 WO1993016849 A1 WO 1993016849A1 AT 9300030 W AT9300030 W AT 9300030W WO 9316849 A1 WO9316849 A1 WO 9316849A1
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WO
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gripping
holding
needles
gripper
elements
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Application number
PCT/AT1993/000030
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French (fr)
Inventor
Christian Pieler
Franz Ernst Leichtfried
Original Assignee
Robocon Labor- Und Industrieroboter Ges.M.B.H.
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Publication date
Application filed by Robocon Labor- Und Industrieroboter Ges.M.B.H. filed Critical Robocon Labor- Und Industrieroboter Ges.M.B.H.
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Publication of WO1993016849A1 publication Critical patent/WO1993016849A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/0099—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor comprising robots or similar manipulators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/02—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
    • G01N35/028—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations having reaction cells in the form of microtitration plates

Definitions

  • the invention relates to a gripping unit for handling robots, in particular for gripping essentially cuboidal elements made of relatively light material, such as microtiter plates, with at least two gripping fingers which are arranged on a gripper and are controllably movable relative to one another and which have holding elements.
  • a gripping unit for handling robots in particular for gripping essentially cuboidal elements made of relatively light material, such as microtiter plates, with at least two gripping fingers which are arranged on a gripper and are controllably movable relative to one another and which have holding elements.
  • Such gripping units are known in a wide variety of designs and are mostly relatively closely matched to the respective application in order to optimize their function with regard to the design of the gripping fingers or holding elements.
  • arrangements have also become known in which the holding elements cooperate frictionally with the surface of the elements to be handled when the gripping fingers are pressed against this surface .
  • this allows a somewhat greater flexibility with regard to the possible uses, but on the other hand has the disadvantage that, in particular due to the properties of the element to be held, only a relatively low permitted gripping or holding force makes it impossible to hold it securely even under unfavorable circumstances.
  • microtiter plates mentioned are storage and reaction vessels for liquid samples.
  • the width and length (127.7 x 85.4 mm) of the microtiter plates are standardized; however, there are versions of different heights. They can be made from polypropylene, polystyrene, polycarbonate or other plastic materials; can be transparent or opaque be and be used with or without a lid.
  • Some shape details of the microtiter plates can vary between the individual producers, such as the height of the base; some manufacturers oblique two of the four corners of the microtiter plate and the associated lid from r so that these panels can only be used with covers of the same generator. In other microtiter plate manufacturers, the base is raised in the middle of the plate.
  • Sample wells are inserted into the microtiter plates from above, which are arranged in the most common form in a matrix of 8 x 12 wells, that is a total of 96 wells. However, there are also microtiter plates of the same length and width that contain only 48, 24, 12 or 6 cells, whereby the individual cell diameters are correspondingly larger.
  • microtiter plates are used in clinical diagnostics, where they e.g. in the ELISA method (Enzyme-Linked Immuno Assay.) e.g. used in blood banks; in quality control laboratories in the pharmaceutical industry, where they are used to test raw materials and products for the greatest possible purity, e.g. be used in the so-called Li ulus procedure; in pharmaceutical research and development, as well as in biotechnology, where they are used in so-called screening processes in which those with the desired clinical-therapeutic effect can be found from a large number of test substances.
  • ELISA method Enzyme-Linked Immuno Assay.
  • Li ulus procedure e.g. be used in the so-called Li ulus procedure
  • biotechnology e.g. screening processes in which those with the desired clinical-therapeutic effect can be found from a large number of test substances.
  • Microtiter plates are also used in food and environmental chemistry.
  • the object of the present invention is to improve a gripping unit of the type mentioned at the outset in such a way that the disadvantages mentioned of the known units of this type are avoided and that, in particular, rectangular elements made of relatively light material, such as microtiter plates, are safe even with different surface structures can be held.
  • the holding elements have gripping needles, the ends of which lie essentially point-like on the element to be gripped and hold it positively under the effect of the holding force exerted by the gripper. It has been found that this punctiform holding with naturally at least three gripping needles lying essentially in one plane offers excellent gripping or holding security even with relatively small applied forces.
  • a holding element has two gripping needles on a common needle rocker which can be pivoted about an axis arranged on the gripping finger essentially perpendicular to the effect of the holding force and to the direction of an imaginary connecting line between the two gripping needles.
  • unevenness, elevations and depressions on the surface of the element to be gripped can be easily and easily compensated for, and on the other hand it is ensured that the gripping or holding force is distributed as uniformly as possible on the individual gripping needles, so that damage to the element to be gripped is avoided secure gripping and holding are prevented at the same time.
  • the needle rocker and / or the holder for the gripping needles can be designed to be elastic, which results in a further improvement in safety or the uniform distribution of forces.
  • the needle rocker can also be elastically supported with respect to the gripping finger, which guarantees a secure gripping and holding even, for example, in the event of vibrations during operation.
  • the gripping needles and / or the gripping fingers carrying the holding elements can be bent and / or cranked.
  • FIG. 1 shows a gripping unit according to the invention in a perspective view
  • FIG. 1 each show alternative embodiments of gripping fingers or holding areas to FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a top view of an exemplary embodiment of a microtiter plate, for example for holding a gripping unit according to the present invention
  • FIG. 5 shows a side view of the microtiter plate in the direction of arrow V in FIG. 4,
  • FIG. 5 shows a corresponding side view in the direction of arrow VI in FIG. 4
  • 7 shows the interaction of a microtiter plate according to FIGS. 4 to 6 with a gripping finger of a gripping unit according to the invention, which has been folded over into the plane of the drawing for clarification
  • FIG. 8 shows a view of the gripping finger from FIG. 7 alone in the direction of the arrow 8 in FIG. 7, and
  • FIG. 9 shows a view essentially corresponding to FIG. 1 of a similar embodiment according to the present invention.
  • a gripper 1 of a handling robot, not shown, which is used for handling essentially cuboid elements 2 made of relatively light material, such as e.g. Microtiter plates.
  • the gripper 1 can be rotated or swiveled around various axes or adjusted or moved in various directions in a wide variety of ways, which are not of interest here, so that the required handling area can be covered depending on the task.
  • Arranged at the illustrated outer end of the gripper 1 are two gripper fingers 4, 5, which are controllable in the direction of the double arrow 3 and which have 6 holding elements 7 at their outer ends.
  • FIG. 2 differs from FIG. 1 essentially only in that here now on the two cooperating gripping fingers 4, 5, which, as can also be seen in FIG. 1, by means of screws 11 on the not shown here Grippers are interchangeably attached, on the one hand a holding element 7 with a two rocking needles 8 carrying, not shown needle rocker and on the other hand a holding element 7 'with a single fixed gripping needle 8 is arranged.
  • This arrangement is sufficient for many application examples and, according to the principle of three-point mounting, prevents any wobbling in the holder.
  • the gripping needles 8 are bent or cranked at the outer ends 6 of the gripping fingers 4, 5, whereby the gap required between two adjacent elements 2 can be reduced to enable gripping.
  • the gripping needles 8 could also be arranged on needle rockers correspondingly modified compared to FIGS. 1 and 2, but this is not shown here.
  • the gripping fingers 4, 5 are themselves bent or cranked and consist of two separately manufactured and assembled parts, as can be seen in particular in FIG. 9. Together with the design of the outer end of the gripper 1 shown in FIG. 1, individual elements 2 can thus be picked out very easily from a series of elements 2 placed next to or behind one another at a distance.
  • microtiter plates are used as storage and / or reaction vessels for liquid samples and the like.
  • Various parameters such as the width and length of such plates, are standardized - other parameters, such as the height and matrix of the sample cup, vary depending on the manufacturer or application.
  • the plates consist entirely of plastic materials such as polypropylene, polystyrene, polycarbonate or the like, both transparent and opaque designs being known.
  • the microtiter plates are produced or used both with and without a separate cover, such a cover, of course, also having to be removable or replaceable by a handling robot when it is being handled.
  • microtiter plates vary depending on the use or producer, for example the height of the base 12, the susceptible bevel 13 the corners 14, the possible elevation 15 in the middle of the long side edge, etc.
  • the sample cups 16 inserted from above are arranged in the most common form in a matrix of 8 x 12 (as shown), although there are also designs with There are 48, 24, 12 or 6 cells, in which case the individual cell diameters are correspondingly larger.
  • microtiter plates The most common areas of application for such microtiter plates are clinical diagnostics, quality control in the pharmaceutical industry, pharmaceutical research and development, and biotechnology - but there are also other applications, for example, in food and environmental chemistry.
  • FIGS. 7 and 8 show an example of the construction of the needle 9 already mentioned in FIGS. 1 to 3, which carries two gripping needles 8, is arranged in a groove-shaped recess 17 at the outer end 6 of a gripping finger 4, 5 and is pivotable about an axis 18 arranged essentially perpendicular to the effect of the holding force and perpendicular to the direction of an imaginary connecting line between the two gripping needles 8 on the gripping fingers 4, 5.
  • manufacturing tolerances on the gripping unit itself or on the element 2 to be gripped (a microtiter plate according to FIGS. 4 to 6 is again shown in FIG. 7) can be easily compensated for.
  • the distance between the gripping needles 8 is selected so that they grip the microtiter plate or the element 2 laterally next to the elevation 15.
  • the needle rocker 9 and / or the holding of the gripping needles 8 in the needle rocker 9 itself can also be made elastic in a manner not shown here, or the needle rocker 9 can be elastically supported with respect to the gripping fingers 4, 5 or the groove 17, which improves safe holding or gripping.
  • FIG. 9 shows, similarly to FIG. 1, a somewhat different gripping finger 4, the attachment of which to the gripper (not shown) even here via four to be inserted into holes 19 Screws.
  • the connection of the two gripper finger parts is indicated at 20.
  • a needle rocker 9 with two spaced gripping needles 8, which can be pivoted about an axis 18, can again be seen in a groove 17.
  • a microtiter plate is again indicated as the element 2 to be gripped, which here also has a lateral elevation 15, next to which the ends of the two gripping needles 8 engage.
  • the gripper fingers shown and discussed can in principle be mounted on all robots provided with a corresponding gripper; so-called servo grippers are preferred, however, which enable the gripping force to be controlled.
  • all microtiter plates currently available on the market can be gripped or handled.
  • the plates can be attacked correctly with or without a lid.
  • the lid can be removed from the corresponding plate or placed on it.
  • the plates themselves can be gripped or held not only in the vicinity of their axes but also in the vicinity of their edges in a stable and secure manner without fear of tipping.
  • the microtiter plates can be removed from or placed in all common pallet configurations, provided that there is only a certain edge distance (preferably about 9 mm) between the individual plates.

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Abstract

Bei einer Greifeinheit für Handhabungsroboter sind zumindest zwei steuerbar gegeneinander beweglich an einem Greifer (1) angeordnete Greiffinger (4,5) vorgesehen, welche Halteelemente (7) tragen. Die Halteelemente (7) weisen Greifnadeln (8) auf, welche auch auf einer gemeinsamen Nadelwippe (9) angeordnet sein können und mit ihren Enden (10) im wesentlichen punktförmig an dem zu greifenden Element (2) anliegen, womit dieses unter der Wirkung der vom Greifer (1) ausgeübten Haltekraft formschlüssig gehalten wird.

Description

Greifeinheit für Handhabunqsroboter
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Greifeinheit für Handhabungsroboter, ins- besonders zum Greifen von im wesentlichen quaderförmigen Elementen aus relativ leichtem Material, wie Mikrotiterplatten, mit zumindest zwei gegeneinander steuerbar beweglich an einem Greifer angeordneten Greif- fingern, welche Halteelemente aufweisen. Stand der Technik
Derartige Greifeinheiten sind in verschiedenster Ausführung bekannt und zumeist zur Optimierung Ihrer Funktion hinsichtlich der Ausbildung der Greiffinger bzw. Halteelemente relativ eng auf die jeweilige Anwendung abgestimmt. Abgesehen von Greiffingern mit genau auf die konstruktiven Gegebenheiten der zu handhabenden Elemente abgestimmten und mit diesen formschlüssig zusammenarbeitenden Halteelementen sind auch Anordnungen bekannt geworden, bei denen die Halteelemente reibschlüssig mit der Oberfläche der zu handhabenden Elemente zusammenwirken, wenn die Greif- finger an diese Oberfläche gedrückt werden. Dies erlaubt einerseits eine etwas größere Flexibilität hinsichtlich der Einsatzmöglichkeiten, bringt aber andererseits den Nachteil, daß insbesonders bei oft zufolge der Eigenschaften des zu haltenden Elementes nur relativ geringen erlaubten Greif- bzw. Haltekräften kein sicheres Halten auch unter ungünstigen Umständen möglich wird.
Speziell bei den eingangs genannten im wesentlichen quaderförmigen Mikrotiterplatten kann es insbesonders dann zu Greif- bzw. Halte¬ problemen kommen, wenn die äußere Gestaltung der an sich bezüglich der Hauptabmessungen im wesentlichen normierten Platten unvorhergesehene Unterschiede aufweist, was aber auch auf andere zu greifende Elemente in ähnlicher Weise zutrifft.
Die genannten Mikrotiterplatten sind Aufbewahrungs- und Reaktionsgefäße für flüssige Proben. Breite und Länge (127.7 x 85.4 mm) der Mikrotiter¬ platten sind normiert; es gibt jedoch Ausführungen verschiedener Höhe. Sie können aus Polypropylen, Polystyrol, Polycarbonat oder anderen Kunststoffmaterialien gefertigt werden; können transparent oder opaque sein und mit oder ohne Deckel verwendet werden. Einige Formdetails der Mikrotiterplatten können zwischen den einzelnen Erzeugern variieren, wie z.B. die Höhe des Sockels; einige Hersteller schrägen zwei der vier Ecken der Mikrotiterplatte und des dazugehörigen Deckels abr sodaß diese Platten nur mit Deckeln desselben Erzeugers verwendet werden können. Bei anderen Mikrotiterplatten-Fabrikaten ist der Sockel in der Mitte der Platte erhöht. In die Mikrotiterplatten sind von oben Probenäpfchen eingelassen, die in der gebräuchlichsten Form in einer Matrix von 8 x 12 Näpfchen, das sind insgesamt 96 Näpfchen, angeordnet sind. Es gibt allerdings auch Mikrotiterplatten der gleichen Länge und Breite die nur 48, 24, 12 oder 6 Näpfchen enthalten, wobei die einzelnen Näpfchendurch- messer entsprechend größer sind.
Die häufigsten Anwendungsgebiete von Mikrotiterplatten liegen in der klinischen Diagnostik, wo sie z.B. beim ELISA-Verfahren (Enzyme-Linked Immuno Assay.) z.B. in Blutbanken verwendet werden; in Qualitätskon- trollabors in der pharmazeutischen Industrie, wo sie zum Testen von Rohstoffen und Produkten auf größtmögliche Reinheit, z.B. im sogenannten Li ulusverfahren verwendet werden; in der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung, sowie in der Biotechnologie, wo sie in sogenannten Screening-Verfahren zur Anwendung kommen, bei denen aus einer großen Zahl von Testsubstanzen diejenigen mit dem gewünschten klinisch-thera- peutischen-Effekt gefunden werden können. Mikrotiterplatten finden aber auch Verwendung in der Lebensmittel- und Umweltchemie.
Die bis jetzt bekannten Greifeinheiten für Mikrotiterplatten eignen sich nicht zum fehlerfreien Angreifen aller am Markt erhältlichen Mikrotiter¬ platten, da die Halte- bzw. Greifkraft im Hinblick auf den Aufbau der Platten bzw. auch auf die verwendeten Handhabungsroboter nicht so weit erhöht werden kann, daß die Halteelemente die zugeordneten Oberflächen des zu haltenden Elementes reibschlüssig sicher halten. Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Greifeinheit der ein¬ gangs genannten Art so zu verbessern, daß die genannten Nachteile der bekannten derartigen Einheiten vermieden werden und daß insbesonders quaderförmige Elemente aus relativ leichtem Material, wie etwa Mikroti¬ terplatten, auch bei abweichenden Oberflächenstrukturen sicher gehalten werden können. Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß die Halteelemente Greifnadeln aufweisen, welche mit Ihren Enden im wesentli¬ chen punktförmig an dem zu greifenden Element anliegen und dieses unter der Wirkung der vom Greifer ausgeübten Haltekraft formschlüssig halten. Es hat sich herausgestellt, daß dieses punktförmige Halten mit natur¬ gemäß zumindest drei im wesentlichen in einer Ebene liegenden Greif¬ nadeln eine ausgezeichnete Greif- bzw. Haltesicherheit auch bei relativ kleinen aufgebrachten Kräften bietet. Insbesonders können auf diese Weise alle bekannten, zur Zeit am Markt erhältlichen Mikrotiterplatten gegriffen werden, wobei es keinen Unterschied macht, ob die Platten einen Deckel oder nicht aufweisen. Die zu greifenden Elemente können nicht nur in der Nähe der Achsen sondern auch noch in der Nähe der Ränder stabil und sicher angegriffen werden ohne daß ein Kippen be- fürchtet werden muß. Der Hauptvorteil liegt in dem im wesentlichen punktförmigen und dadurch formschlüssigen Angreifen der zu handhabenden Elemente mittels der Greifnadeln, wodurch die Elemente bei gleich eingestellter Greif-bzw. Haltekraft des Greifers wesentlich weniger leicht gegenüber den Greiffingern verschoben werden können als bei den eingangs genannten bekannten Greiffingern, die flächenför ig und reib- schlüssig an den Elementen angreifen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Halteelement zwei Greifnadeln auf einer gemeinsamen Nadelwippe aufweist, welche um eine im wesentlichen senkrecht zur Wirkung der Haltekraft und zur Richtung einer gedachten Verbindungslinie zwischen den beiden Greifnadeln am Greiffinger angeordnete Achse schwenkbar ist. Damit lassen sich einerseits Unebenheiten, Erhebungen und Vertiefungen an der Oberfläche des zu greifenden Elementes leicht und problemlos ausgleichen und ist andererseits sichergestellt, daß die Greif- bzw. Haltekraft möglichst gleichförmig auf die einzelnen Greifnadeln auf¬ geteilt wird, sodaß Beschädigungen des zu greifenden Elementes bei gleichzeitig sicherem Greifen und Halten verhindert sind.
Die Nadelwippe und/oder die Halterung der Greifnadeln kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung elastisch ausgebildet sein, was eine weitere Verbesserung der Sicherheit bzw. der gleichmäßigen Kräfteaufteilung ergibt. Die Nadelwippe kann nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung auch gegenüber dem Greiffinger elastisch abgestützt sein, was ein sicheres Greifen und Halten auch beispielsweise bei Erschütterungen während des Betriebes garantiert.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß an zwei zusammenwirkenden Greiffingern einerseits ein Halteelement mit einer zwei Greifnadeln tragenden Nadelwippe und andererseits ein Halte- element mit einer feststehenden einzelnen Greifnadel angeordnet ist. Damit ist auf einfachste Weise ein sicheres Halten durch die im wesent¬ lichen in einer Ebene wirkenden Greifnadeln gegeben.
Die Greifnadeln und/oder die die Halteelemente tragenden Greiffinger können nach einer bevorzugten weiteren Ausbildung der Erfindung ab¬ gebogen und/oder gekröpft ausgebildet sein. Damit kann bei geringstem Platzbedarf von mehreren nebeneinander liegenden, zu greifenden bzw. zu haltenden Elementen sichergestellt werden, daß auch Elemente mitten aus einer Reihe von nebeneinander bzw. hintereinander liegenden Elementen herausgenommen und gehandhabt werden können. Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der teilweise schematisch ausgeführten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Greifeinheit in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen jeweils zu Fig. 1 alternative Ausführungsformen von Greiffingern bzw. Haltebereichen,
Fig. 4 zeigt die Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer mit einer Greifeinheit nach der vorliegenden Erfindung beispielsweise zur halten¬ den Mikrotiterplatte,
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht der Mikrotiterplatte in Richtung des Pfeiles V in Fig. 4,
Fig. 5 zeigt eine entsprechende Seitenansicht in Richtung des Pfeiles VI in Fig. 4, Fig. 7 zeigt das Zusammenwirken einer Mikrotiterplatte gemäß den Fig. 4 bis 6 mit einem Greiffinger einer erfindungsgemäßen Greifeinheit, welcher zur Verdeutlichung in die Zeichenebene umgeklappt ist,
Fig. 8 zeigt eine Ansicht des Greiffingers aus Fig. 7 alleine in Rich¬ tung des Pfeiles 8 in Fig. 7, und
Fig. 9 zeigt eine im wesentlichen der Fig. 1 entsprechende Ansicht auf eine ähnliche Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt das äußere Ende eines Greifers 1 eines nicht weiter darge¬ stellten Handhabungsroboters, welcher zur Handhabung von im wesentlichen quaderförmigen Elementen 2 aus relativ leichtem Material, wie z.B. Mikrotiterplatten, dient. Der Greifer 1 kann auf verschiedenste, hier nicht näher interessierende Art und Weise um verschiedene Achsen dreh- bzw. schwenkbar bzw. in verschiedensten Richtungen verstell- oder verfahrbar sein, womit sich je nach Aufgabengebiet der erforderliche Handhabungsbereich abdecken läßt. Am dargestellten äußeren Ende des Greifers 1 sind zwei in Richtung des Doppelpfeiles 3 gegeneinander steuerbar bewegliche Greiffinger 4, 5 angeordnet, welche an ihren äußeren Enden 6 Halteelemente 7 aufweisen. Die Halteelemente 7 ihrer¬ seits weisen hier jeweils zwei Greifnadeln 8 auf einer gemeinsamen Nadelwippe 9 auf, welche sich mit ihren Enden 10 unter der über den Greifer 1 ausübbaren Greif- bzw. Haltekraft im wesentlichen punktförmig an das zu greifende Element 2 anlegen und dieses unter der Wirkung der Haltekraft formschlüssig halten. Es ist dabei relativ belanglos, ob die Halteelemente 7 mit den Greifnadeln 8 in der Mitte des Elementes 2 oder aber in der Nähe von dessen Rändern angreifen, da zufolge des sicheren formschlüssigen Haltens kein Kippen auftreten kann.
Prinzip und Wirkungsweise der Nadelwippe 9 sind untenstehend zu den Fig. 7 bis 9 näher erläutert.
Das in Fig. 2 dargestellte Detail eines anderen Ausführungsbeispiels un¬ terscheidet sich von Fig. 1 im wesentlichen lediglich dadurch, daß hier nun an den beiden zusammenwirkenden Greiffingern 4, 5, welche wie auch in Fig. 1 ersichtlich mittels Schrauben 11 am hier nicht dargestellten Greifer auswechselbar befestigt sind, einerseits ein Halteelement 7 mit einer zwei Greifnadeln 8 tragenden, nicht näher dargestellten Nadelwippe und andererseits ein Halteelement 7' mit einer einzelnen feststehenden Greifnadel 8 angeordnet ist. Diese Anordnung ist für viele Anwendungs- beispiele ausreichend und verhindert nach dem Prinzip der Dreipunktla¬ gerung jegliches Wackeln in der Halterung.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Greifnadeln 8 an den äußeren Enden 6 der Greiffinger 4, 5 abgebogen bzw. gekröpft ausgebil- det, womit der zwischen zwei benachbart aufliegenden Elementen 2 benö¬ tigte Spalt zum Ermöglichen des Greifens verkleinert werden kann. Auch bei der Anordnung nach Fig. 3 könnten die Greifnadeln 8 auf entsprechend gegenüber Fig. 1 und 2 abgwandelten Nadelwippen angeordnet sein, was aber hier nicht dargestellt ist.
In allen dargestellten Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 3 sind die Greiffinger 4, 5 selbst abgebogen bzw. gekröpft ausgebildet und bestehen aus zwei separat gefertigten und zusammengebauten Teilen, wie dies insbesonders auch in Fig. 9 ersichtlich ist. Zusammen mit der aus Fig. 1 ersichtlichen Ausführung des äußeren Endes des Greifers 1 können damit sehr einfach einzelne Elemente 2 aus einer Reihe von beabstandet neben- bzw. hintereinander aufgelegten Elementen 2 herausgegriffen werden.
In den Fig. 4 bis 6 ist als Beispiel für ein gemäß den Fig. 1 bis 3 handzuhabendes Element 2 eine sogenannte Mikrotiterplatte dargestellt. Derartige Mikrotiterplatten werden als Aufbewahrungs- und/oder Reak¬ tionsgefäße für flüssige Proben und dergleichen verwendet. Verschiedene Parameter, wie beispielsweise Breite und Länge derartiger Platten sind genormt - andere Parameter, wie etwa Höhe und Matrix der Probennäpfchen variieren je nach Hersteller bzw. Anwendung. Die Platten bestehen durchwegs aus Kunststoffmaterial en wie Polypropylen, Polystyrol, Polycarbonat oder dergleichen, wobei sowohl transparente als auch opaque Ausführungen bekannt sind. Die Mikrotiterplatten werden sowohl mit als auch ohne separaten Deckel hergestellt bzw. verwendet, wobei ein derar- tiger Deckel natürlich ebenfalls bei Handhabung mittels eines Hand¬ habungsroboters durch diesen abnehm- bzw. aufsetzbar sein muß. Einige Formdetails der Mikrotiterplatten variieren je nach Verwendung bzw. Erzeuger, so z.B. die Höhe des Sockels 12, die anfällige Abschrägung 13 der Ecken 14, die allfällige Erhöhung 15 in der Mitte der langen Seiten¬ kante, usw.. Die von oben eingelassenen Probennäpfchen 16 sind in der gebräuchlichsten Form in einer Matrix von 8 x 12 (wie dargestellt) angeordnet, wobei es allerdings auch Ausführungen mit 48, 24, 12 oder 6 Näpfchen gibt, wobei dann die einzelnen Näpfchendurchmesser entsprechend größer sind.
Die häufigsten Anwendungsgebiete derartiger Mikrotiterplatten liegen in der klinischen Diagnostik, bei der Qualitätskontrolle in der pharmazeu- tischen Industrie, in der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung, sowie in der Biotechnologie - weitere Anwendungen gibt es aber auch beispielsweise in der Lebensmittel- und Umweltchemie.
Aus den Fig. 7 und 8 ist eine beispielsweise Ausbildung der bereits zu den Fig. 1 bis 3 erwähnten Nadel ippe 9 ersichtlich, welche zwei Greif¬ nadeln 8 trägt, in einer nutförmigen Ausnehmung 17 am äußeren Ende 6 eines Greiffingers 4, 5 angeordnet und um eine im wesentlichen senkrecht zur Wirkung der Haltekraft und senkrecht zur Richtung einer gedachten Verbindungslinie zwischen den beiden Greifnadeln 8 am Greiffinger 4, 5 angeordnete Achse 18 schwenkbar ist. Auf diese Weise können Her- stellungstoleranzen an der Greifeinheit selbst bzw. am zu greifenden Element 2 (in Fig. 7 ist wiederum eine Mikrotiterplatte gemäß den Fig. 4 bis 6 dargestellt) leicht ausgeglichen werden. In gewissen Grenzen können auch unterschiedliche Oberflächenausbildungen, wie etwa die Erhöhung 15, bei der Anlage der Greifnadeln 8 toleriert werden. Gemäß Fig. 7 ist hier allerdings der Abstand zwischen den Greifnadeln 8 so gewählt, daß diese die Mikrotiterplatte bzw. das Element 2 seitlich neben der Erhöhung 15 greifen.
Die Nadelwippe 9 und/oder die Halterung der Greifnadeln 8 in der Nadel¬ wippe 9 selbst können auf hier nicht dargestellte Weise auch elastisch ausgebildet sein, bzw. kann die Nadelwippe 9 gegenüber dem Greiffinger 4, 5 bzw. der Nut 17 elastisch abgestützt sein, was ein sicheres Halten bzw. Greifen verbessert.
In Fig. 9 ist ähnlich wie in Fig. 1 wiederum ein etwas anders ausgebil¬ deter Greiffinger 4 dargestellt, dessen Befestigung am nicht darge¬ stellten Greifer selbst hier über vier in Löcher 19 einzusetzende Schrauben erfolgt. Mit 20 angedeutet ist die Verbindung der beiden Greiffingerteile. Am äußeren Ende 6 ist auch hier wiederum in einer Nut 17 eine Nadelwippe 9 mit zwei beabstandeten Greifnadeln 8 zu erkennen, welche um eine Achse 18 schwenkbar ist. Als zu greifendes Element 2 ist wiederum eine Mikrotiterplatte angedeutet, die auch hier eine seitliche Erhöhung 15 aufweist, neben der die Enden der beiden Greifnadeln 8 angreifen.
Die dargestellten und besprochenen Greiffinger können im Prinzip an alle mit entsprechendem Greifer versehenen Roboter montiert werden; bevorzugt sind jedoch sogenannte Servogreifer, die eine Kontrolle der Greifkraft ermöglichen. Es können insbesonders alle zur Zeit am Markt erhältlichen Mikrotiterplatten gegriffen bzw. gehandhabt werden. Die Platten können fehlerfrei mit oder ohne Deckel angegriffen werden. Der Deckel kann jeweils einwandfrei von der zugehörigen Platte entfernt bzw. auf diese aufgesetzt werden. Die Platten selbst können nicht nur in der Nähe ihrer Achsen sondern auch in der Nähe ihrer Ränder stabil und sicher gegriffen bzw. gehalten werden, ohne daß ein Kippen zu befürchten ist. Die Mikro¬ titerplatten können aus allen gängigen Palettenkonfigurationen entnommen bzw. in diese abgestellt werden, soferne nur zwischen den einzelnen Platten ein gewisser Randabstand (vorzugsweise etwa 9 mm) besteht.
Der Hauptvorteil dieser neuen Greiffingerausbildung liegt im punktför i- gen und dadurch letztendlich formschlüssigen Angreifen der zu handhaben- den Elemente mittels Greifnadeln, wodurch die zu haltenden Elemente bei gleich eingestellter Greifkraft des Greifermechanismus wesentlich weniger leicht gegenüber den Greiffingern verschoben werden können als bei den bisher bekannten Greiffingern, welche flächenförmig und reib¬ schlüssig an den zu haltenden Elementen angreifen.

Claims

Patentansprüche:
1. Greifeinheit für Handhabungsroboter, insbesonders zum Greifen von im wesentlichen quaderförmigen Elementen aus relativ leichtem Material, wie Mikrotiterplatten, mit zumindest zwei gegeneinander steuerbar beweglich an einem Greifer angeordneten Greiffingern, welche Hal¬ teelemente aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Halteelemente (7,7') Greifnadeln (8) aufweisen, welche mit ihren Enden (10) im wesentlichen punktförmig an dem zu greifenden Element (2) anliegen und dieses unter der Wirkung der vom Greifer (1) ausgeübten Haltekraft formschlüssig halten.
2. Greifeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halte¬ element (7) zwei Greifnadeln (8) auf einer gemeinsamen Nadelwippe (9) aufweist, welche um eine im wesentlichen senkrecht zur Wirkung der Haltekraft und zur Richtung einer gedachten Verbindungslinie zwischen den beiden Greifnadeln (8) am Greiffinger (4,5) angeordnete Achse (18) schwenkbar ist.
3. Greifeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelwippe (9) und/oder die Halterung der Greifnadeln (8) elastisch ausgebildet ist.
4. Greifeinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelwippe (9) gegenüber dem Greiffinger (4,5) elastisch abgestützt ist.
5. Greifeinheit nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei zusammenwirkenden Greiffingern (4,5) einerseits ein Halteelement (7) mit einer zwei Greifnadeln (8) tragenden Nadelwippe (9) und andererseits ein Halteelement (71) mit einer feststehenden einzelnen Greifnadel (8) angeordnet ist.
6. Greifeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Greifnadeln (8) und/oder die die Halteelemente (7,7') tragenden Greiffinger (4,5) abgebogen und/oder gekröpft ausgebildet sind.
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