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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Handhaben eines Werkstücks und ein Verfahren zum Handhaben eines Werkstücks.
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Im Karosseriebau werden Werkstücke zur Montage an die Fertigungslinien geliefert, entnommen, für die Montage vorbereitet und schließlich zur Karosserie oder zu Baugruppen zusammengefügt. Zunehmend erfolgt eine Automatisierung der Handhabung von geordneten Werkstücken, z.B. in speziellen Etagenwagen oder Taktbändern. Den größten Anteil an manuellen Tätigkeiten im Karosseriebau macht bisher die Zuführung von ungeordneten Werkstücken in den Produktionsprozess aus. Aus diesem Grund wird die Automatisierung der ungeordneten Werkstückzuführung durch direkte Entnahme, insbesondere „Greifen“, aus Standard-Ladungsträgern mittels eines Handhabungsgeräts, wie zum Beispiel eines Industrieroboters, und Effektors, wie zum Beispiel eines Greifers, vorangetrieben. Zuvor wird der Standard-Ladungsträger samt Inhalt mit einem 3D-Scanner erfasst. Die mittels eines 3D-Scanners ermittelten Werkstückkoordinaten, z.B. die Position und Orientierung, und die dazu passende Bahnplanung für das Handhabungsgerät, werden an dessen Steuerung weitergegeben.
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Weiterhin ist für die automatisierte Handhabung ein hoher Engineering-Aufwand erforderlich, insbesondere für die Planung, Konfiguration und Optimierung der Bahnplanung und der Greiftechnik selbst. Damit ist eine solche Greiftechnik sowohl kostenintensiv als auch physikalisch begrenzt, wenn sie mit den Anforderungen des Karosseriebaus konfrontiert wird.
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Bislang sind jedoch keine industrietauglichen Konzepte bekannt; es werden üblicherweise einfache starre Magnet- und Vakuumgreifer genutzt.
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Für Magnetgreifer ist ein geschlossenes Magnetfeld erforderlich. Zu diesem Zweck werden die Kontaktflächen zwischen Magnetgreifer und Werkstück meist mit Polschuhen realisiert. Die Polschuhe weisen ebene Oberflächen auf. Karosseriebauteile sind oftmals gewölbt, um die Steifigkeit des Werkstücks zu erhöhen.
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Somit handelt es sich bei den meisten Karosserieteilen um Blechteile ohne ausreichend große ebene Flächen, so dass mit Polschuhen nur Linienkontakte an Oberflächenbereichen des Werkstücks hergestellt werden können.
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Zudem sind der Handhabung von Blechbauteilen durch magnetische Greifer physikalische Grenzen gesetzt, nämlich durch die Luftspaltbildung am Bauteil und durch die Materialdicke des Bauteils. Erstens würde eine Luftspaltbildung, z.B. 0,1 mm bei einem 6 kg-Magneten oder 0,2 mm bei einem 40 kg-Magneten, zwischen Werkstück und Polschuh zu einer Verringerung der Magnetkraft um mehr als 50% führen. Um die Verringerung der Magnetkraft durch die oben erwähnten Luftspalte auszugleichen, werden daher stärkere Magnete verwendet. Solche Magnete führen wiederum zu höheren Kosten.
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Zweitens benötigt ein stärkerer Magnet mehr ferromagnetisches Material des Bauteils, um die volle Magnetkraft zu entwickeln, bis zur magnetischen Sättigung. Entsprechend kann es notwendig sein, die Materialdicke zu erhöhen, was jedoch bei Karosserie-Blechbauteilen unerwünscht ist.
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Diese beiden Aspekte wirken in entgegengesetzter Richtung. Mit anderen Worten sind starre Polschuhe unflexibel und bilden nur eine kleine Kontaktfläche oder -linie. Dies kann zu magnetischer Sättigung führen. Dementsprechend ist eine große Kontaktfläche erwünscht. Eine große Kontaktfläche kann aber wegen der starren Polschuhe selten erreicht werden, wenn das Werkstück stark profiliert ist. Die magnetische Sättigung verlangt nach möglichst großen Polschuhen, also großen Kontaktflächen, während die Werkstücke dies nicht zulassen, ohne dass sich durch geformte Oberflächen Lücken bilden.
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Die verringerte Magnetkraft führt zu einer verringerten Haltekraft, die wiederum zu einer geringeren Reibung zwischen dem Werkstück und der Polschuhoberfläche führt. Daraus resultieren reduzierte technisch nutzbare Beschleunigungsrampen für den Handhabungsvorgang am Effektor oder Greifer sowie reduzierte technisch nutzbare Maximalgeschwindigkeiten für die Bewegung des gegriffenen Bauteils. Dies hat entsprechende Auswirkungen auf die realisierbare Taktzeit und/oder auf die Prozesssicherheit.
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Neben den physikalisch-technischen Grenzen werden auch hohe Anforderungen an die mechanische Konstruktion derartiger Greifer gestellt. Die komplexen Magnetgreifer werden beim Greifen senkrecht zu einer Ebene ungeordnet vorliegender Werkstücke bewegt. Durch die ungeordnete Anordnung sind alle sechs Freiheitsgrade des Werkstücks, drei rotatorische und drei translatorische, frei. Das hat zur Folge, dass die Werkstücke im ungeordneten Zustand eine unendliche Anzahl von Ordnungszuständen annehmen können. Bei der Positionierung des Greifers am zu greifenden Werkstück muss bei der Bahnplanung die Kollisionsvermeidung berücksichtigt werden, unter der Prämisse, dass nach dem Greifen bzw. Bewegen eines Werkstücks noch genügend weitere Werkstücke angefahren werden können. Das bedeutet, dass bei der Annäherung eines konventionellen Greifers, insbesondere mit starren Polschuhen, an ein Werkstück berücksichtigt werden muss, dass dieses Werkstück auch schräg liegen oder von anderen Werkstücken überlagert sein kann, um zu verhindern, dass Kollisionen mit anderen Werkstücken oder auch mit dem Behälter erfolgen.
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Diese Erreichbarkeit bestimmter Aufnahmeposen wird durch die Blockade von wenigstens einem Freiheitsgrad des Manipulators sowie die Kollisionsvermeidung im Ladungsträger begrenzt, wobei ein jeweilige Aufnahmepose bzw. Greifpose die Ausrichtung des Greifers in Bezug zum Werkstück bezeichnet. Die Geometrie der Polschuhe ist werkstückabhängig, was zu einer Inflexibilität für ein wachsendes Spektrum an Werkstücken führt. Hinzu kommt eine finanzielle Belastung durch den erforderlichen Engineering-Aufwand, insbesondere für Entwicklung, Erprobung und Optimierung. Darüber hinaus ist die Konstruktion von Polschuhen immer mit Kompromissen behaftet, da Prozessungenauigkeiten und unterschiedliche Greifhaltungen abgedeckt werden müssen. Wenn Polschuhe aus Kosten- und Festigkeitsgründen nicht aus reinem Eisen, sondern aus Baustahl, z.B. S235, gefertigt sind, ist die Magnetfeldstärke begrenzt.
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Die Entnahme ungeordneter Werkstücke im Karosseriebau ist aufgrund der bekannten technischen Herausforderungen bisher nicht realisiert worden. In einigen Fällen wurden günstige Entnahmesituationen durch manuelle Eingriffe in komplexe Vorschubgestelle geschaffen. Dies ist jedoch mit einem erhöhten Kostenaufwand und einer verbleibenden Prozessunsicherheit verbunden.
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Die Druckschrift
DE 10 2007 020 898 A1 offenbart eine Greif- und Haltevorrichtung für Werkstücke mit dreidimensionaler Kontur, mit einem Gehäuse und einem oder mehreren aus dem Gehäuse herausragenden Stößeln, wobei die Stößel verschieblich geführt sind und an ihren aus dem Gehäuse herausragenden Enden Saugstellen aufweisen, die mit einer Unterdruckquelle verbunden sind.
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Die Druckschrift
US 9 130 485 B2 offenbart eine elektroadhäsive Oberfläche mit Elektroden, die derart konfiguriert sind, um bei Anlegen einer Spannung an die Elektroden eine elektrostatische Anziehung mit nahegelegenen Objekten zu induzieren. Des Weiteren offenbart die Druckschrift ein System, das einen tragenden Rahmen verwendet, der über eine Anordnung höhenverstellbarer Stifte mit einer elektroadhäsiven Greiffläche gekoppelt ist. Das Einstellen der Stifte ändert die Form der Greiffläche und kann verwendet werden, um sich an gegen die Greiffläche gedrückte Gegenstände anzupassen. Gegen die Greiffläche gedrückte Gegenstände können bewirken, dass sich einer oder mehrere der Stifte zurückziehen, indem sie innerhalb der jeweiligen Kanäle gleiten, um zu bewirken, dass sich die Greiffläche an den Gegenstand anpasst.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung sowie ein Verfahren zum Handhaben eines Werkstücks bereitzustellen, die das Handhaben eines Werkstücks mit einem dreidimensionalen Profil einfach und effizient realisieren.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zum Handhaben eines Werkstücks gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Handhaben eines Werkstücks gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Einrichtung sind in den Unteransprüchen 2-8 aufgezeigt. Eine Ausführungsform des Verfahrens ist in Unteranspruch 10 aufgezeigt.
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Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine Einrichtung zum Handhaben eines Werkstücks, umfassend mehrere entlang einer Verschieberichtung verschiebbare Kontaktelemente, die in einer Matrix angeordnet sind und magnetisierbar sind, so dass mit ihnen eine magnetische Anziehungskraft auf ein eisenhaltiges Werkstück realisierbar ist.
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Die verschiebbaren Kontaktelemente können derart ausgebildet sein, dass ihre Positionen der Kontur beziehungsweise dem Profil eines Werkstückes angepasst werden können. Die Kontaktelemente sind matrixartig, in Zeilen und Spalten angeordnet. Dabei können die im wesentlichen stiftförmig ausgeführten Kontaktelemente unterschiedliche Durchmesser haben, bzw. die Querschnittsform der Kontaktelemente kann variieren und z.B. rechteckig, insbesondere quadratisch, kreisförmig oder elliptisch, dreieckig oder wabenartig sein. Durch die matrixartig angeordneten Kontaktelemente kann das Werkstück optimal und gleichmäßig abgestützt bzw. kontaktiert werden. Vorzugsweise sind die Kontaktelemente parallel zueinander ausgerichtet, so dass sie möglichst dicht aneinander angeordnet werden können, zum Beispiel in einem Gehäuse der Einrichtung. Es ist aber auch möglich, dass die Kontaktelemente schräg zueinander angeordnet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform der Einrichtung kann die Einrichtung einen Grundkörper aufweisen, in dem mehrere Führungselemente ausgebildet sind, die zur translatorischen Führung der Kontaktelemente entlang der Verschieberichtung dienen. Dies hat den Vorteil, dass sich die Kontaktelemente exakt entlang einer definierten Verschieberichtung durch die jeweiligen Führungselemente bewegen können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Einrichtung kann ein jeweiliges Kontaktelement in einem jeweiligen Führungselement jeweils mittels wenigstens einer Federeinheit entlang der Verschieberichtung federnd gelagert sein, wobei die Kontaktelemente in einer Grundstellung aus dem jeweiligen Führungselement herausragen, und entgegen einer Federkraft der Federeinheiten in den Grundkörper einschiebbar sind, so dass sich Positionen von mit Kontaktelementenden der Kontaktelemente an ein Profil eines handzuhabenden Gegenstandes anpassen lassen.
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Eine Federeinheit kann dabei durch eine einzelne Feder, wie zum Beispiel eine Druckfeder, oder auch durch ein Federpaket ausgebildet sein.
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Mit anderen Worten sind die Kontaktelemente derart ausgestaltet, dass sie mittels einer jeweiligen Federeinheit federnd in eine Grundstellung in dem jeweiligen Führungselement zurückgeführt werden, so dass sich die Kontaktelemente aus ihrer jeweiligen Grundstellung in eine jeweilige Profilstellung bewegen, wenn das sich annähernde Werkstück aufgrund der durch die Berührung hervorgerufenen Kraft mit dem Kontaktelementende des Kontaktelements in Kontakt kommt, so dass sich die Positionen von Kontaktelementenden an ein Profil des Werkstücks anpassen lassen. Die Federeinheit bewirkt eine Federkraft in der Richtung, die der durch das Werkstück verursachten Druckkraft entgegengesetzt ist. Diese entgegengesetzte Federkraft begünstigt die Anlage des Kontaktelementendes an der Oberfläche des entsprechenden Werkstücks.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Einrichtung kann das Kontaktelement einen radial vorstehenden Abschnitt aufweisen, an dem sich die Federeinheit entlang der Verschieberichtung abstützt. Die radiale Richtung des vorstehenden Abschnitts ist auf die Längsachse des Kontaktelements bezogen. Insbesondere an ihrem entgegengesetzten Endbereich stützt sich die jeweilige Federeinheit am Grundkörper ab. Insbesondere kann das jeweilige Kontaktelement einen radial vorstehenden Abschnitt aufweisen, der zwischen einem ersten Längs-Abschnitt und einem zweiten Längs-Abschnitt des Kontaktelements angeordnet ist, wobei der Durchmesser des vorstehenden Abschnitts größer ist als die Durchmesser des ersten Längs-Abschnitts, des zweiten Längs-Abschnitts und der jeweiligen Federeinheit, so dass der zweite Längs-Abschnitt, wenn er in dem jeweiligen Führungselement angeordnet ist, durch die jeweilige Federeinheit hindurch führt. Das Kontaktelement kann sich mit dem vorstehenden Abschnitt an der Federeinheit abstützen, wobei der erste Längs-Abschnitt über das Führungselement hinausragt.
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Ferner kann das jeweilige Führungselement einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich umfassen, so dass ein Durchmesser des ersten Bereichs größer ist als der Durchmesser des zweiten Bereichs. Am Übergang vom ersten Bereich zum zweiten Bereich ist ein Absatz gebildet. Die jeweilige Federeinheit stützt sich mit einem Endbereich in dem jeweiligen Führungselement an dem Absatz ab. Wenn auf die jeweilige Kontaktelemente durch Kontakt mit einem Werkstück ein Druck ausgeübt wird, wird das jeweilige Kontaktelement in das zugeordnete Führungselement hineingeschoben. Dadurch wird die Federeinheit komprimiert. Wenn der Druck auf das jeweilige Kontaktelement wegfällt, dann wird das jeweilige Kontaktelement durch die in der jeweiligen komprimierten Federeinheit gespeicherten Spannung in seine Grundposition zurückbewegt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Einrichtung kann der Grundkörper aus ferromagnetischem Material für Magnetanwendungen gebildet sein, wobei der Grundkörper zumindest eine Aufnahmeeinrichtung aufweist, die zur Aufnahme von zwei Magneten ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die beiden Magnete zur Magnetisierung der Kontaktelemente einfach in der Aufnahmeeinrichtung angeordnet werden können und den Grundkörper magnetisieren können. Insbesondere kann die Einrichtung je Magnet eine jeweilige Aufnahmeeinrichtung aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Einrichtung kann der Grundkörper zwei Aufnahmeeinrichtungen aufweisen, wobei in einer ersten Aufnahmeeinrichtung ein erster Magnet mit einer ersten Polarität an einer den Kontaktelementen entlang der Verschieberichtung gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers anliegt, und in einer zweiten Aufnahmeeinrichtung ein zweiter Magnet mit einer zweiten Polarität an der den Kontaktelementen entlang der Verschieberichtung gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers anliegt. Dadurch kann der Grundkörper an der den Kontaktelementen entlang der Verschieberichtung gegenüberliegenden Seite in unterschiedlichen Bereichen unterschiedlich gepolt bzw. magnetisiert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Einrichtung kann der Grundkörper dazu eingerichtet sein, die in seinen Führungselementen anliegenden Kontaktelemente zu polarisieren. Der Grundkörper kann aus einem ferromagnetischen Material gebildet sein und zwei Aufnahmeeinrichtungen aufweisen, die zur Aufnahme eines jeweiligen Magneten dienen. Der jeweilige Magnet kann den Grundkörper magnetisieren, der wiederum die Kontaktelemente magnetisiert.
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Zum Beispiel kann in der ersten Aufnahmeeinrichtung ein erster Magnet mit einer ersten Polarität, zum Beispiel einer Nordpolarität, an einer den Kontaktelementen entlang der Verschieberichtung gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers anliegen. Dieser erste Magnet bewirkt, dass der Grundkörper an der in Verschieberichtung gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers auf Süd polarisiert wird. Dadurch werden auch die entsprechenden Kontaktelemente an der in Verschieberichtung gegenüberliegenden Seite auf Süd polarisiert. Der Grundkörper ist dann an der in Verschieberichtung anderen Seite des Grundkörpers auf Nord polarisiert. Entsprechend sind auch die Kontaktelemente auf der in Verschieberichtung liegenden anderen Seite des Grundkörpers auf Nord polarisiert. Dadurch wird das Werkstück bei Anlage an diesen Kontaktelementen auf Süd polarisiert. So können die Kontaktelemente eine Anziehungskraft auf das Werkstück ausüben, das auf seiner entsprechenden Seite auf Süd polarisiert ist, da die zweite, dem Werkstück zugewandte Seite eines jeweiligen Kontaktelements ein Nordpol ist.
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Dementsprechend kann in der zweiten Aufnahmeeinrichtung ein zweiter Magnet mit einer zweiten Polarität, d.h. einer Südpolarität, an einer den Kontaktelementen entlang der Verschieberichtung gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers anliegen. Dieser zweite Magnet bewirkt, dass der Grundkörper an der in Verschieberichtung gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers auf Nord polarisiert wird. Dadurch werden auch die entsprechenden Kontaktelemente an der in Verschieberichtung gegenüberliegenden Seite auf Nord polarisiert. Der Grundkörper ist dann an der in Verschieberichtung anderen Seite des Grundkörpers auf Süd polarisiert. Entsprechend sind auch die Kontaktelemente auf der in Verschieberichtung liegenden anderen Seite des Grundkörpers auf Süd polarisiert. Dadurch wird das Werkstück bei Anlage an diesen Kontaktelementen auf Nord polarisiert. So können die entsprechenden Kontaktelemente eine anziehende Kraft auf das Werkstück ausüben, das auf seiner entsprechenden Seite auf Norden polarisiert ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Einrichtung kann die Einrichtung einen Deckel umfassen, wobei der Deckel eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, durch die sich die Kontaktelemente erstrecken. Die Öffnungen sind jeweiligen Führungselementen zugeordnet, wobei die Kontaktelemente aus den jeweiligen Führungselementen durch die jeweiligen Öffnungen herausragen. Wenn der Deckel auf eine Oberseite des Grundkörpers aufgesetzt wird, überlagert jede der Öffnungen des Deckels jeweils eine entsprechende Öffnung des Grundkörpers. Der Durchmesser jeder der Öffnungen des Deckels kann kleiner als der Durchmesser der den Führungselementen zugeordneten Öffnungen sein. Wenn der Deckel auf der Oberseite des Grundkörpers aufgelegt ist, überlagert jede der Öffnungen des Deckels jeweils eine einem jeweiligen Führungselement zugeordnete Öffnung des Grundkörpers, so dass die Kontaktelemente aus dem jeweiligen Führungselement und aus der jeweiligen Öffnung des Deckels herausragen. Ferner ist der Durchmesser der Öffnung des Deckels größer als der Durchmesser des ersten Längs-Abschnitts des Kontaktelements, aber kleiner als der Durchmesser des vorstehenden Abschnitts des entsprechenden Kontaktelements. Dadurch kann der erste Längs-Abschnitt des Kontaktelements durch die Öffnung des Deckels herausragen, während der Deckel den vorstehenden Abschnitt des entsprechenden Kontaktelements blockiert. Somit sorgt der Deckel vorteilhaft dafür, dass das Kontaktelement innerhalb des entsprechenden Führungselements des Grundkörpers gehalten wird. Der Deckel kann die Montage der Kontaktelemente, insbesondere der Kontaktelemente einschließlich der Federeinheit, ermöglichen. Eine Montagereihenfolge kann beinhalten, dass zunächst die Federeinheiten in den Grundkörper eingesetzt werden, gefolgt von den Kontaktelementen, die dann durch die entsprechenden Öffnungen des Deckels gesteckt werden. Abschließend kann der Grundkörper mit dem Deckel verschraubt werden.
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Die Einrichtung kann mittels der verschiebbaren Kontaktelemente die Kontur oder das Profil des Werkstücks nachbilden. Damit ist die Einrichtung darauf ausgelegt, ungeordnete, teilgeordnete und geordnete Werkstücke ohne zeitaufwendige und hochgenaue Bahnplanung und Konstruktionsaufwand zu handhaben. Für die Entnahme von ungeordneten Werkstücken aus Standardbehältern ist entsprechend einer Simulation beliebiger Werkstückgeometrien, Greiferpositionen oder Greiferorientierungen nicht unbedingt erforderlich. Außerdem wird durch die Nachbildung der Werkstückkontur die Kontaktfläche an profilierten Werkstücken zuverlässig vergrößert und/ oder ein dem Magnetismus entgegenwirkender Spalt zwischen Polschuh und Werkstück vermieden bzw. verringert. Ungenauigkeiten bei der Bilderfassung und der Bildverarbeitung, die zu Positionierungsfehlern des Roboters führen, können durch die Matrix aus mehreren beweglichen Kontaktelementen kompensiert werden. Unabhängig von der Werkstückgeometrie und -orientierung kann das Werkstück sicher aus dem Ladungsträger entnommen werden. Eine derartige Einrichtung kann leicht in einen 3-Achsen-Portalroboter integriert werden, was von Vorteil ist, da derartige Roboter weniger Platz benötigen, um betrieben zu werden. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung ermöglicht es, die Kontaktfläche zwischen Werkstück und Einrichtung zu maximieren und damit die physikalischen Kräfte, d.h. die Magnetkräfte, bestmöglich zu nutzen. Dies führt zu einer Verringerung der Taktzeit durch kalkulierbare Handhabungswege und eine sichere Handhabung der Werkstücke. was höhere Beschleunigungen ermöglicht. Höhere Beschleunigungen stehen in direktem Verhältnis zu kürzeren Taktzeiten.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Handhaben eines Werkstücks, bei dem eine Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Handhaben eines Werkstücks, eine Bereitstellung eines handzuhabenden Werkstücks, eine Polarisierung der Kontaktelemente mittels Magnete, und eine Ausführung einer Relativbewegung zwischen der Einrichtung und dem Werkstück erfolgen, so dass das Werkstück mit mehreren Kontaktelementenden am Werkstück zur Anlage gelangt und an den Kontaktelementenden mittels magnetischer Anziehungskraft fixiert wird. Entsprechend kann die Einrichtung zusammen mit dem daran fixierten Werkstück bewegt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass von dem Werkstück eine Kraft auf wenigstens eines der Kontaktelemente ausgeübt wird und dieses dadurch entgegen einer von der Federeinheit des Kontaktelements bewirkten Federkraft entlang der Verschieberichtung verschoben wird, um die Position eines Kontaktelementendes einem Profil des handzuhabenden Bauteils bzw. Werkstücks anzupassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das in der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
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Es zeigt
- 1: eine perspektivische Schnittansicht einer Einrichtung zum Handhaben eines Werkstücks, umfassend einen Grundkörper, mehrere Kontaktelemente, mehrere Federeinheiten und einen Deckel;
- 2: eine perspektivische Ansicht des Kontaktelements;
- 3: eine perspektivische Schnittansicht des Grundkörpers;
- 4: eine perspektivische Ansicht des Deckels; und
- 5: eine perspektivische Schnittansicht der Einrichtung.
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1 zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer Einrichtung 1 zum Handhaben eines Werkstücks. Die Einrichtung 1 umfasst einen Grundkörper 2, in dem mehrere Führungselemente 3 ausgebildet sind. 3 zeigt perspektivische Schnittansicht des Grundkörpers 2. Der Grundkörper 2 ist aus ferromagnetischem Material für magnetische Anwendungen gebildet. Die mehreren Führungselemente 3 sind als Matrix im Grundkörper 2 ausgebildet, d.h. die mehreren Führungselemente 3 sind in Zeilen 4 und Spalten 5 in Form einer Matrix angeordnet. Das jeweilige Führungselement 3 hat einen ersten Bereich 6 und einen zweiten Bereich 7, wobei ein freier Durchmesser des ersten Bereichs 6 größer ist als der freie Durchmesser des zweiten Bereichs 7. Ein erster Endbereich 8 des jeweiligen Führungselements 3, das einen jeweiligen zweiten Bereich 7 abschließt, ist geschlossen, während ein zweiter Endbereich 9 des jeweiligen Führungselements 3, der den ersten Bereich 6 begrenzt, offen ist. Mit anderen Worten weist jedes Führungselement 3 am zweiten Endbereich 9 eine Öffnung 10 auf.
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Der Grundkörper 2 weist eine erste Aufnahmeeinrichtung 11 und eine zweite Aufnahmeeinrichtung 12 auf. Die erste Aufnahmeeinrichtung 11 ist zur Aufnahme eines ersten Magneten ausgebildet und die zweite Aufnahmeeinrichtung 12 ist zur Aufnahme eines zweiten Magneten ausgebildet, wobei der erste Magnet und der zweite Magnet in den Figuren nicht dargestellt sind.
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Die Einrichtung 1 umfasst mehrere entlang einer Verschieberichtung, welche durch den doppelten Pfeil 13 veranschaulicht ist, verschiebbare Kontaktelemente 14. Das jeweilige Kontaktelement 14 ist aus ferromagnetischem Material für magnetische Anwendungen gebildet. Die mehreren Kontaktelemente 14 sind in einer Matrix angeordnet und magnetisierbar, so dass mit ihnen eine magnetische Anziehungskraft auf ein eisenhaltiges Werkstück realisierbar ist. Ein jeweiliges Kontaktelement 14 ist mittels mindestens einer Federeinheit 15 entlang der Verschieberichtung in einem jeweiligen Führungselement 3 federnd gelagert, wie unter anderem aus 5 ersichtlich ist. In einer Grundstellung 16 ragen die Kontaktelemente 14 aus den jeweiligen Führungselementen 3 heraus und können gegen eine Federkraft der Federeinheiten 15 in den Grundkörper 2 eingeschoben werden, so dass Positionen von Kontaktelementenden 17 der Kontaktelemente 14 an ein Profil eines zu handhabenden Objekts oder Werkstücks angepasst werden können. Mit anderen Worten dienen die jeweiligen Führungselemente 3 zur translatorischen Führung der Kontaktelemente 14 entlang der Verschieberichtung.
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2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Kontaktelements 14. Das Kontaktelement 14 wiest einen radial, bezogen auf die Längsachse des Kontaktelements 14, vorstehenden Abschnitt 18 auf, an dem sich die Federeinheit 15 entlang der Verschieberichtung abstützt, wie unter anderem aus 1 sowie 5 ersichtlich ist.
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1 und 5 zeigen, dass der radial vorstehende Abschnitt 18 ist zwischen einem ersten Längs-Abschnitt 20 und einem zweiten Längs-Abschnitt 21 des Kontaktelements 14 angeordnet ist, wobei ein Durchmesser des vorstehenden Abschnitts 18 größer ist als die Durchmesser des ersten Längs-Abschnitts 20, des zweiten Längs-Abschnitts 21 und der Innendurchmesser der jeweiligen Federeinheit 15, so dass der zweite Längs-Abschnitt 21, wenn er in dem jeweiligen Führungselement 3 angeordnet ist, durch die jeweilige Federeinheit 15 hindurchführt. Das Kontaktelement 14 stützt sich mit dem vorstehenden Abschnitt 18 an der Federeinheit 15 ab, wobei der erste Längs-Abschnitt 20 über das Führungselement 3 hinausragt.
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Am Übergang vom ersten Bereich 6 zum zweiten Bereich 7 ist ein Absatz 22 gebildet. Die jeweilige Federeinheit 15 stützt sich mit einem Endbereich 19 in dem jeweiligen Führungselement 3 an dem Absatz 22 ab.
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1 zeigt, dass die Einrichtung 1 einen Deckel 23 umfasst, der auch in 4 veranschaulicht ist. Wie in 1 gezeigt ist, weist der Deckel 23 eine Mehrzahl von Öffnungen 24 auf, durch die sich die Kontaktelemente 14, insbesondere die jeweiligen ersten Längs-Abschnitte 20 der jeweiligen Kontaktelemente 14, erstrecken. Die Öffnungen 24 sind den jeweiligen Führungselementen 3 zugeordnet. Wenn der Deckel 23 auf der Oberseite 25 des Grundkörpers 2 aufgelegt wird, überlagert jede der Öffnungen 24 des Deckels 23 jeweils eine entsprechende dem Führungselement 3 zugeordneten Öffnung, so dass die Kontaktelemente 14 aus dem jeweiligen Führungselement 3 durch die jeweilige dem Führungselement 3 zugeordneten Öffnung sowie aus der jeweiligen Öffnung 24 des Deckels 23 herausragen.
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Wie in 5 ersichtlich ist, ist der Durchmesser jeder der Öffnungen 24 des Deckels 23 kleiner als der Durchmesser der dem Führungselement 3 zugeordneten Öffnung 10 des Grundkörpers 2. Ferner ist der Durchmesser der Öffnung 24 des Deckels 23 größer als der Durchmesser des ersten Längs-Abschnitts 20, aber kleiner als der Durchmesser des vorstehenden Abschnitts 18 des entsprechenden Kontaktelements 14. Dadurch kann der erste Abschnitt Längs-20 durch die Öffnung 24 des Deckels 23 hindurchtreten, während der Deckel 23 den vorstehenden Abschnitt 18 des entsprechenden Kontaktelements 14 in der Verschiebebewegung blockiert. Somit sorgt der Deckel 23 vorteilhaft dafür, dass ein jeweiliges Kontaktelement 14 innerhalb des entsprechenden Führungselements 3 des Grundkörpers 2 gehalten bleibt.
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Ein Kontaktelement 14 in einem jeweiligen Führungselement 3 ist mittels mindestens einer Federeinheit 15 entlang der Verschieberichtung federnd gelagert. Eines der hier dargestellten Kontaktelemente 14 ragt in einer Grundposition 16 aus dem jeweiligen Führungselement 3 heraus und ist gegen eine Federkraft der Federeinheit 15 in den Grundkörper 2 einschiebbar, so dass die Lage des Kontaktelementendes 17 des Kontaktelements 14 an ein Profil eines zu handhabenden Gegenstandes angepasst werden kann.
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Die Kontaktelemente 14 sind so ausgebildet, dass sie mittels einer jeweiligen Federeinheit 15 federnd in eine Grundposition 16 in dem jeweiligen Führungselement 3 zurückgeführt werden, so dass sich die Kontaktelemente 14 bei Berührung des sich nähernden Werkstücks mit dem Kontaktelementende 17 des Kontaktelements 14 aufgrund der durch die Berührung hervorgerufenen Kraft aus ihrer jeweiligen Grundposition 16 in eine jeweilige Profilposition 26, hier auf der rechten Seite angedeutet, bewegen können und entsprechend, so dass sich die Positionen der Kontaktelementenden 17 an ein Profil des Werkstücks anpassen können,
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einrichtung
- 2
- Grundkörper
- 3
- Führungselement
- 4
- Zeilen
- 5
- Spalten
- 6
- Erster Bereich des Führungselements
- 7
- Zweiter Bereich des Führungselements
- 8
- Erster Endbereich des Führungselements
- 9
- Zweiter Endbereich des Führungselements
- 10
- Öffnung
- 11
- Erste Aufnahmeeinrichtung
- 12
- Zweite Aufnahmeeinrichtung
- 13
- Doppelter Pfeil
- 14
- Kontaktelement
- 15
- Federeinheit
- 16
- Grundposition
- 17
- Kontaktelementenden
- 18
- Vorstehender Abschnitt
- 19
- Endbereich der Federeinheit
- 20
- Erster Längs-Abschnitt
- 21
- Zweiter Längs-Abschnitt
- 22
- Absatz
- 23
- Deckel
- 24
- Öffnung des Deckels
- 25
- Oberseite des Grundkörpers
- 26
- Profilposition
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007020898 A1 [0014]
- US 9130485 B2 [0015]