DE102019216540A1

DE102019216540A1 - Adaptive gripping device and method for its actuation

Info

Publication number: DE102019216540A1
Application number: DE102019216540.0A
Authority: DE
Inventors: Marcus Wegner; Andreas Neumann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2021-04-29

Abstract

Eine Greifeinrichtung (1) zum Greifen on Objekten (10) mit einem Träger (2), an dem eine Vielzahl von Kontaktelementen (22, 24, 26) angeordnet ist, die jeweils eine Kontaktoberfläche (18) aufweisen, die zum wenigstens mittelbaren Kontaktieren des zu greifenden Werkstücks geeignet ist. Erfindungsgemäß weisen die Kontaktelemente (22, 24, 26) jeweils eine elektromagnetische Aktuatoreinrichtung (12) auf, welche dazu geeignet und bestimmt ist, eine Position der Kontaktoberfläche gegenüber dem Träger (2) zu verändern, um so eine Anpassung der Greifvorrichtung (1) an das zu greifende Objekt (10) zu ermöglichen.A gripping device (1) for gripping objects (10) with a carrier (2) on which a plurality of contact elements (22, 24, 26) are arranged, each having a contact surface (18) which is used for at least indirect contact with the to be gripped workpiece is suitable. According to the invention, the contact elements (22, 24, 26) each have an electromagnetic actuator device (12) which is suitable and intended to change a position of the contact surface relative to the carrier (2) in order to adapt the gripping device (1) to enable the object (10) to be gripped.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Greifvorrichtung, insbesondere zur Anwendung mit Robotern. Roboter übernehmen immer mehr Aufgaben in industriellen Fertigungsprozessen. Dabei werden die zu erledigenden Aufgaben immer komplexer. Robotersysteme sollen zukünftig auch in unstrukturierten und nicht genau definierten Umgebungen eingesetzt werden. Dabei spielen die Greifvorrichtungen bzw. Greifer dieser Roboter eine zentrale Rolle, da diese Greifvorrichtungen mit den zu greifenden Werkstücken interagieren.The present invention relates to a gripping device, in particular for use with robots. Robots are taking on more and more tasks in industrial manufacturing processes. The tasks to be done are becoming more and more complex. In the future, robot systems should also be used in unstructured and not precisely defined environments. The gripping devices or grippers of these robots play a central role, since these gripping devices interact with the workpieces to be gripped.

Üblicherweise sollen Roboter möglichst viele unterschiedliche Werkstücke handhaben können und insbesondere möglichst flexibel einsetzbar sein. Allerdings ist die Herstellung von Universalgreifern, die bevorzugt auch Objekte unterschiedlicher Form und Größe greifen können, noch sehr herausfordernd. Die aus dem Stand der Technik bekannten Greifer sind für jede Anwendung einzeln angepasst und maßgeschneidert. Bei wechselnden Werkstücken und Bedingungen müssen üblicherweise auch die Greifvorrichtungen ausgetauscht werden.Typically, robots should be able to handle as many different workpieces as possible and, in particular, should be able to be used as flexibly as possible. However, the production of universal grippers, which can also preferably grip objects of different shapes and sizes, is still very challenging. The grippers known from the prior art are individually adapted and tailor-made for each application. When the workpieces and conditions change, the gripping devices usually also have to be replaced.

Mit anderen Worten sind aus dem Stand der Technik bekannte Greifer nur für spezifische Anwendungen ausgelegt. Ihre Flexibilität ist sehr eingeschränkt. Normalerweise bestehen die Greifeinheiten aus steifen Materialien. Wechselt das Werkstück, muss in der Regel auch die Greifvorrichtung ausgetauscht werden.In other words, grippers known from the prior art are designed only for specific applications. Your flexibility is very limited. Usually the gripping units are made of rigid materials. If the workpiece changes, the gripping device usually also has to be replaced.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Robotersystemen eine flexiblere Greifeinrichtung bzw. Greifervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche auch unterschiedliche Werkstücke bzw. Werkstücke unterschiedlicher Form und Größe handhaben kann.The present invention is therefore based on the object of providing a more flexible gripping device or gripping device in robot systems which can also handle different workpieces or workpieces of different shapes and sizes.

Dies wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. This is achieved according to the invention by the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments and developments are the subject of the subclaims.

Eine erfindungsgemäße Greifeinrichtung zum Greifen von Objekten weist einen (ersten) Träger auf, an dem eine Vielzahl von Kontaktelementen angeordnet ist, die jeweils eine Kontaktoberfläche aufweisen, die zum wenigstens mittelbaren Kontaktieren des zu greifenden Werkstücks geeignet und bestimmt sind.A gripping device according to the invention for gripping objects has a (first) carrier on which a plurality of contact elements are arranged, each having a contact surface that is suitable and intended for at least indirect contact with the workpiece to be gripped.

Erfindungsgemäß weisen die Kontaktelemente jeweils eine elektromagnetische Aktuatoreinrichtung auf, welche dazu geeignet und bestimmt ist, eine Position der Kontaktoberfläche gegenüber dem Träger zu verändern, um so eine Anpassung der Greifeinrichtung an das zu greifende Objekt zu ermöglichen.According to the invention, the contact elements each have an electromagnetic actuator device which is suitable and intended to change a position of the contact surface relative to the carrier in order to enable the gripping device to be adapted to the object to be gripped.

Über die Kraft der einzelnen Magneten bzw. des magnetischen Feldes kann so eine Struktur dieser Kontaktelemente bzw. Vorsprünge verändert werden und die Anpassung an das zu greifende Werkstück erfolgen.A structure of these contact elements or projections can thus be changed via the force of the individual magnets or the magnetic field and the adaptation to the workpiece to be gripped can take place.

Bevorzugt weist die Greifeinrichtung weitere Bestandteile auf, welche zum Greifen eines Werkstücks dienen. So könnte etwa ein weiteres Greifelement z. B. eine Greifbacke vorgesehen sein, die zum Greifen eines Werkstücks mit der oben erwähnten Einrichtung zusammenwirkt. Dabei kann das Werkstück bevorzugt zwischen der oben beschriebenen Einrichtung und dem weiteren Greifelement aufgenommen werden. Dabei ist es auch möglich, dass diese beiden Greifelemente bezüglich einander beweglich, beispielsweise schwenkbar sind, um ein Greifen des Werkstücks zu erleichtern. So kann beispielsweise ein zweiter Träger und insbesondere ein zweiter Träger der oben beschriebenen Art vorgesehen sein, insbesondere ein weiterer Träger, an dem ebenfalls die oben erwähnten Kontaktelemente angeordnet sind.The gripping device preferably has further components which are used to grip a workpiece. For example, another gripping element could e.g. B. be provided a gripping jaw which cooperates for gripping a workpiece with the above-mentioned device. In this case, the workpiece can preferably be held between the device described above and the further gripping element. It is also possible for these two gripping elements to be movable with respect to one another, for example pivotable, in order to facilitate gripping of the workpiece. For example, a second carrier and in particular a second carrier of the type described above can be provided, in particular a further carrier on which the contact elements mentioned above are also arranged.

Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Greifeinrichtung keine weiteren Greifelemente der oben beschriebenen Art aufweist, etwa wenn der oben erwähnte Träger eine U-förmige Gestalt aufweist.However, it would also be conceivable that the gripping device does not have any further gripping elements of the type described above, for example if the above-mentioned carrier has a U-shaped shape.

Die hier beschriebene Greifeinrichtung eignet sich insbesondere zum Greifen nicht magnetischer Objekte bzw. Werkstücke.The gripping device described here is particularly suitable for gripping non-magnetic objects or workpieces.

Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die hier als Greifeinrichtung beschriebene Einrichtung auch dazu verwendet werden kann, um lediglich die Oberfläche von Objekten zu erfassen bzw. die Oberflächenstruktur. Die Anmelderin behält sich daher vor, Schutz zu beanspruchen für eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Oberflächenstruktur von Objekten mit den oben beschriebenen Merkmalen.It is pointed out, however, that the device described here as a gripping device can also be used to merely grasp the surface of objects or the surface structure. The applicant therefore reserves the right to claim protection for a detection device for detecting a surface structure of objects with the features described above.

Bevorzugt sind die einzelnen Kontaktelemente beabstandet zueinander angeordnet. Dabei können diese entlang einer Linie angeordnet sein oder auch in Form eines Arrays, das heißt einer flächigen Ausgestaltung von einer Vielzahl von Kontaktelementen.The individual contact elements are preferably arranged at a distance from one another. In this case, these can be arranged along a line or also in the form of an array, that is to say a flat configuration of a large number of contact elements.

Bevorzugt bilden die Kontaktelemente in einem nicht magnetisierten Zustand eine Ebene, insbesondere eine ebene Fläche. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Kontaktelemente bereits in einem nicht magnetischen Zustand eine gekrümmte Ebene beschreiben oder ausbilden.In a non-magnetized state, the contact elements preferably form a plane, in particular a flat surface. However, it would also be conceivable that the contact elements describe or form a curved plane even in a non-magnetic state.

Dabei können diese Kontaktelemente als Noppen ausgebildet sein und insbesondere als flexible Noppen. Über die elektromagnetischen Aktuatoreinrichtungen kann ein Stauchen oder Strecken dieser Noppen und insbesondere ein Stauchen der Noppen und damit auch eine Anpassung an das zu greifende Objekt erreicht werden.These contact elements can be designed as knobs and in particular as flexible knobs. The electromagnetic actuator devices can compress or stretch these knobs and in particular compress the knobs and thus also adapt them to the object to be gripped.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kontaktelemente jeweils als Kontaktvorsprünge ausgebildet. Dabei können diese Kontaktvorsprünge jeweils an dem Grundträger angeordnet sein. Bevorzugt sind diese Kontaktelemente flexibel ausgebildet, das heißt sie sind bevorzugt insbesondere in ihrer Längsrichtung flexibel, das heißt stauchbar und/oder dehnbar. Daneben können diese Kontaktelemente jedoch auch in anderen Richtungen, das heißt in Richtungen senkrecht zu ihrer Längsrichtung biegbar sein.In a preferred embodiment, the contact elements are each designed as contact projections. In this case, these contact projections can each be arranged on the base support. These contact elements are preferably designed to be flexible, that is to say they are preferably flexible, in particular in their longitudinal direction, that is to say compressible and / or expandable. In addition, however, these contact elements can also be bendable in other directions, that is to say in directions perpendicular to their longitudinal direction.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kontaktelemente durch die Magnetkraft und/oder einen Formschluss an das jeweilige zu greifende Objekt anpassbar.In a preferred embodiment, the contact elements can be adapted to the respective object to be gripped by the magnetic force and / or a form fit.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Greifern, die aus steifen und festen Materialien bestehen, die sich weder biegen noch zusammendrücken lassen, wird hier also vorgeschlagen, dass eine Greifeinrichtung zur Verfügung gestellt wird, welche aus weichen Materialien besteht. Die Greifeinrichtung kann sich auf diese Weise an Objekte unterschiedlicher Form und Härte anpassen. Gleichwohl kann bevorzugt die Greifeinrichtung genügend Kraft aufbringen, um auch schwerere Objekte anzuheben. Dieses Aufbringen der Kraft kann dabei insbesondere auch im Zusammenspiel mit einem weiteren Element, beispielsweise einem Gegenelement, wie oben erläutert, erfolgen.In contrast to conventional grippers, which consist of stiff and solid materials that can neither be bent nor compressed, it is proposed here that a gripping device be made available which consists of soft materials. In this way, the gripping device can adapt to objects of different shapes and hardnesses. Nevertheless, the gripping device can preferably apply sufficient force to also lift heavier objects. This application of the force can in particular also take place in interaction with a further element, for example a counter-element, as explained above.

Bevorzugt ist die Greifeinrichtung hierdurch vielseitig einsetzbar. Daneben weist die Greifeinrichtung die Fähigkeit auf, die Form von unbekannten und insbesondere von nicht magnetischen Objekten zu ermitteln.The gripping device can thereby be used in a variety of ways. In addition, the gripping device has the ability to determine the shape of unknown and, in particular, non-magnetic objects.

So könnte beispielsweise eine Prozessoreinrichtung vorgesehen sein, welche für jedes Kontaktelement einerseits den jeweiligen durch das Werkstück (lokal) ausgeübten Druck ermittelt sowie auch die Magnetisierung, mit welcher der diesem Kontaktelement zugeordnete Elektromagnet betrieben wird. Auf diese Weise kann aus der Gesamtheit der entsprechenden Werte für alle Kontaktelemente auf eine Oberflächengestalt des Werkstücks bzw. Objekts geschlossen werden.For example, a processor device could be provided which, for each contact element, determines on the one hand the respective pressure exerted (locally) by the workpiece and also the magnetization with which the electromagnet assigned to this contact element is operated. In this way, conclusions can be drawn about a surface shape of the workpiece or object from the totality of the corresponding values for all contact elements.

Bevorzugt weisen die Kontaktelemente eine Höhe bzw. eine Länge auf, die größer ist als 2 mm, bevorzugt größer als 4 mm, bevorzugt größer als 6 mm.The contact elements preferably have a height or a length that is greater than 2 mm, preferably greater than 4 mm, preferably greater than 6 mm.

Besonders bevorzugt weisen die Kontaktelemente eine Höhe auf, die geringer ist als 30 mm, bevorzugt geringer als 25 mm, bevorzugt geringer als 20 mm.The contact elements particularly preferably have a height which is less than 30 mm, preferably less than 25 mm, preferably less than 20 mm.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Kontaktelemente einen Querschnitt auf, der aus einer Gruppe von Querschnitten ausgewählt ist, welche kreisförmige Querschnitte, ovale Querschnitte, polygonale Querschnitte, insbesondere quadratische oder rechteckige Querschnitte und dergleichen enthält.In a further preferred embodiment, the contact elements have a cross section which is selected from a group of cross sections which contains circular cross sections, oval cross sections, polygonal cross sections, in particular square or rectangular cross sections and the like.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Querschnitte der Kontaktelemente in einem nicht magnetisierten Zustand im Wesentlichen in der Längsrichtung der Kontaktelemente konstant.In a further preferred embodiment, the cross sections of the contact elements in a non-magnetized state are essentially constant in the longitudinal direction of the contact elements.

Es wird damit bevorzugt eine Greifeinrichtung mit einer noppenartigen und/oder flexiblen Struktur vorgeschlagen, die insbesondere aus einem elastomeren Material, wie beispielsweise einem Poly(organo)siloxan (oder einem Poly(organo)siloxan enthaltenden Material) besteht. Daneben können auch synthetische Kautschuke verwendet werden wie beispielsweise Styrol-Butadien-Kautschuke oder Nitrilkautschuke. Auch können Naturkautschuke oder thermoplastische Elastomere zum Einsatz kommen. Bevorzugt weisen daher die Kontaktelemente jeweils ein flexibles Grundmaterial auf. Dabei kann es sich beispielsweise um ein elastomeres Material, wie insbesondere aber nicht ausschließlich um ein Poly(organo)siloxan handeln.A gripping device with a knob-like and / or flexible structure is thus preferably proposed, which consists in particular of an elastomeric material such as a poly (organo) siloxane (or a material containing poly (organo) siloxane). In addition, synthetic rubbers can also be used, such as, for example, styrene-butadiene rubbers or nitrile rubbers. Natural rubbers or thermoplastic elastomers can also be used. The contact elements therefore preferably each have a flexible base material. This can be, for example, an elastomeric material, such as in particular, but not exclusively, a poly (organo) siloxane.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die elektromagnetischen Aktuatoreinrichtungen in das flexible Grundmaterial eingebettet bzw. eingelegt. Dabei sind besonders bevorzugt diese magnetischen Aktuatoreinrichtungen und insbesondere die Elektromagneten in einem Bereich der Kontaktelemente angeordnet, der nahe an dem besagten Träger angeordnet ist.In a further preferred embodiment, the electromagnetic actuator devices are embedded or inserted into the flexible base material. In this case, these magnetic actuator devices and in particular the electromagnets are particularly preferably arranged in a region of the contact elements which is arranged close to the said carrier.

Bevorzugt handelt es sich bei den Elektromagneten dabei um elektromagnetische Spulen, welche bevorzugt auf jede einzelne Noppe oder eine Gruppe von Noppen anziehend oder abstoßend auf die Metallplättchen/ -partikel wirken. Durch Regulierung und Polung der elektromagnetischen Feldstärke der Spulen kann vorteilhaft die Kraft der Anziehung bzw. Abstoßung bestimmt werden.The electromagnets are preferably electromagnetic coils, which preferably act on each individual knob or a group of knobs in an attractive or repulsive manner on the metal platelets / particles. By regulating and polarizing the electromagnetic field strength of the coils, the force of attraction or repulsion can advantageously be determined.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Greifeinrichtung wenigstens eine Druckerfassungseinrichtung auf. Insbesondere weisen die Kontaktelemente jeweils eine Druckerfassungseinrichtung auf, wie insbesondere einen Drucksensor. Über derartige Druckerfassungseinrichtungen bzw. Drucksensoren, die insbesondere, wie oben erwähnt, in den Spitzen der Kontaktelemente bzw. in den Noppenspitzen angeordnet sind und auch über die Stärke der einzelnen erzeugten Magnetfelder können außerdem Rückschlüsse über die Oberflächenstruktur des Werkstücks erreicht werden.In a further preferred embodiment, the gripping device has at least one pressure detection device. In particular, the contact elements each have a pressure detection device, such as in particular a pressure sensor. Via such pressure detection devices or pressure sensors, which in particular, as mentioned above, are located in the tips of the contact elements or are arranged in the nub tips and conclusions can also be drawn about the surface structure of the workpiece via the strength of the individual magnetic fields generated.

Als Druckerfassungseinrichtungen bzw. Drucksensoren können unterschiedliche Sensortypen eingesetzt werden. So können beispielsweise piezoelektrische oder kapazitive Drucksensoren eingesetzt werden. Falls piezoelektrische Sensoren eingesetzt werden, kann beispielsweise für den piezoelektrischen Drucksensor ein Kunststoff Polyvinylidenfluorid (PVDF) eingesetzt werden. Bei diesem Kunststoff (PVDF) handelt es sich um einen opaken, teilkristallinen und thermoplastischen Fluorkunststoff. Wegen seiner guten thermischen und chemischen Beständigkeit wird dieser Kunststoff vielseitig eingesetzt. Dabei kann dieser Stoff auch Anwendung in der Messtechnik finden, zum Beispiel beim Beschichten von Messsonden.Different types of sensors can be used as pressure detection devices or pressure sensors. For example, piezoelectric or capacitive pressure sensors can be used. If piezoelectric sensors are used, a plastic polyvinylidene fluoride (PVDF) can be used, for example, for the piezoelectric pressure sensor. This plastic (PVDF) is an opaque, partially crystalline and thermoplastic fluoroplastic. Because of its good thermal and chemical resistance, this plastic is used in a variety of ways. This substance can also be used in measurement technology, for example in the coating of measuring probes.

Besonders bevorzugt sind die Druckerfassungseinrichtungen an der Spitze der Noppen eingesetzt, insbesondere also in einem Endabschnitt. Damit sind die Drucksensoren besonders bevorzugt möglichst nah an dem zu greifenden Objekt angeordnet und können damit die entsprechenden beim Greifen auftretenden Kräfte sehr genau erfassen, ohne dass diese Erfassung durch das elastische Material der Kontaktelemente verfälscht wird.The pressure detection devices are particularly preferably used at the tip of the knobs, that is to say in particular in an end section. Thus, the pressure sensors are particularly preferably arranged as close as possible to the object to be gripped and can thus detect the corresponding forces occurring during gripping very precisely without this detection being falsified by the elastic material of the contact elements.

Bevorzugt ist die Druckerfassungseinrichtung in das Material der Kontaktelemente eingebettet und/oder vollständig von diesem Material umgeben. Auf diese Weise können Beschädigungen der Druckerfassungseinrichtung durch Umwelteinflüsse wie beispielsweise Feuchtigkeit vermieden werden.The pressure detection device is preferably embedded in the material of the contact elements and / or completely surrounded by this material. In this way, damage to the pressure detection device due to environmental influences such as moisture, for example, can be avoided.

Die Elektromagneten sind bevorzugt bezüglich der Kontaktelemente an dem gegenüberliegenden Ende derselben angeordnet.The electromagnets are preferably arranged with respect to the contact elements at the opposite end thereof.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Kontaktelemente jeweils metallische Elemente auf. Diese metallischen und insbesondere magnetischen Elemente dienen zum Zusammenwirken mit den Elektromagneten. Dabei können insbesondere metallische Elemente vorgesehen sein wie Metallplättchen, die in die Noppenstruktur eingearbeitet sind. Allgemein können in den oben erwähnten Kontaktelementen bzw. den noppenartigen Erhebungen magnetische Metallplättchen oder Metallpartikel angeordnet sein. Wie erwähnt sind bevorzugt an der Spitze der Kontaktelemente Drucksensoren angeordnet.In a further preferred embodiment, the contact elements each have metallic elements. These metallic and in particular magnetic elements are used to interact with the electromagnets. In particular, metallic elements such as metal plates that are incorporated into the knobbed structure can be provided. In general, magnetic metal plates or metal particles can be arranged in the above-mentioned contact elements or the knob-like elevations. As mentioned, pressure sensors are preferably arranged at the tip of the contact elements.

Neben oder anstelle von metallischen Elementen und insbesondere magnetischen Elementen könnten auch Permanentmagneten in die Kontaktelemente integriert sein, welche mit den Elektromagneten zusammenwirken. Auf diese Weise könnte bei entsprechender Magnetisierung auch eine Verlängerung der Kontaktelemente erreicht werden.In addition to or instead of metallic elements and in particular magnetic elements, permanent magnets could also be integrated into the contact elements, which interact with the electromagnets. In this way, with a corresponding magnetization, an extension of the contact elements could also be achieved.

Auf der Unterseite der Kontaktelemente (d. h. insbesondere der dem Träger zugewandten Seite) befinden sich bevorzugt kleine Elektromagnete. Über die Kraft der jeweiligen magnetischen Felder kann man die Noppen zusammendrücken oder strecken. Dadurch ist es möglich, unterschiedlich große Gegenstände mit unterschiedlicher Kraft zu greifen.Small electromagnets are preferably located on the underside of the contact elements (i.e. in particular the side facing the carrier). The knobs can be compressed or stretched using the force of the respective magnetic fields. This makes it possible to grip objects of different sizes with different forces.

Bevorzugt ist durch die Magnete bzw. durch die magnetischen Kräfte eine Stauchung der Kontaktelement auf bis zu 80 % der Ausgangslänge, bevorzugt auf bis zu 70 % der Ausgangslänge, bevorzugt bis zu 60 % der Ausgangslänge und besonders bevorzugt auf bis zu 50 % der Ausgangslänge und besonders bevorzugt auf bis zu 40 % der Ausgangslänge erreichbar.Preference is given to compressing the contact element to up to 80% of the initial length, preferably to up to 70% of the initial length, preferably up to 60% of the initial length and particularly preferably to up to 50% of the initial length, by the magnets or the magnetic forces particularly preferably attainable on up to 40% of the initial length.

Dabei kann eine gewünschte Stauchung bzw. maximale Stauchung bevorzugt einstellbar sein.A desired compression or maximum compression can preferably be set.

Die Noppenstruktur sorgt dabei bevorzugt für einen guten Formschluss.The nub structure preferably ensures a good form fit.

Auch können wie oben erwähnt präzisere Fügevorgänge realisiert werden, da die Greifeinrichtung in ihrer Nachgiebigkeit kleine Abweichungen ausgleichen kann. Die Druckerfassungseinrichtungen in den Spitzen der Kontaktelemente und die Stärke der einzeln erzeugten Magnetfelder erlauben wie oben erwähnt Rückschlüsse über die Oberflächenstruktur des Werkstücks.As mentioned above, more precise joining processes can also be implemented, since the gripping device can compensate for small deviations in its flexibility. As mentioned above, the pressure detection devices in the tips of the contact elements and the strength of the individually generated magnetic fields allow conclusions to be drawn about the surface structure of the workpiece.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind auch die metallischen Elemente in die Noppenstruktur und insbesondere in ein Grundmaterial der Kontaktelemente eingearbeitet.In a further preferred embodiment, the metallic elements are also incorporated into the knob structure and in particular into a base material of the contact elements.

Weiterhin wäre es auch möglich, dass die Kontaktelemente einteilig mit dem Träger ausgebildet sind. Es wäre jedoch auch eine andersartige Befestigung der Kontaktelemente an dem Träger möglich. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger flexibel ausgebildet.Furthermore, it would also be possible for the contact elements to be formed in one piece with the carrier. However, a different type of attachment of the contact elements to the carrier would also be possible. In a preferred embodiment, the carrier is designed to be flexible.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die metallischen Elemente in die Kontaktelemente integrierte metallische Plättchen oder Elemente.In a further preferred embodiment, the metallic elements are metallic platelets or elements integrated into the contact elements.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Greifeinrichtung ein Polymer und insbesondere ein thermoplastisches Polymer auf.In a further preferred embodiment, the gripping device has a polymer and in particular a thermoplastic polymer.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Greifeinrichtung einen Greifkörper aus einem Polymermaterial auf und an diesem Greifkörper ist bevorzugt eine Hülle angeordnet. Es wäre also möglich, dass über die Kontaktelemente hinweg noch eine flexible Hülle angeordnet ist.In a further advantageous embodiment, the gripping device has a gripping body made of a polymer material and on this Gripping body is preferably arranged in a sheath. It would therefore be possible for a flexible sleeve to be arranged over the contact elements.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Handhabungsvorrichtung mit einer Greifeinrichtung der oben beschriebenen Art und einer Bewegungseinrichtung zum Bewegen eines Hauptträgers, an dem diese Greifeinrichtung angeordnet ist. Dabei erlaubt bevorzugt diese Bewegungseinrichtung eine Bewegung dieses Hauptträgers in wenigstens zwei und bevorzugt in drei zueinander senkrechten Richtungen.The present invention further relates to a handling device with a gripping device of the type described above and a moving device for moving a main carrier on which this gripping device is arranged. In this case, this movement device preferably allows this main support to be moved in at least two and preferably in three mutually perpendicular directions.

Daneben ist es auch möglich, dass eine Drehung der Greifeinrichtung um eine oder mehrere Achsen ermöglicht ist.In addition, it is also possible for the gripping device to be rotated about one or more axes.

Besonders bevorzugt weist die Handhabungseinrichtung neben den oben beschriebenen Bestandteilen der Greifeinrichtung wenigstens ein Gegenelement auf, wobei das Werkstück zwischen diesem Gegenelement und den oben beschriebenen Bestandteilen der Greifeinrichtung aufnehmbar ist. Auf diese Weise kann ein Werkstück von zwei Seiten her gegriffen werden.In addition to the above-described components of the gripping device, the handling device particularly preferably has at least one counter-element, the workpiece being able to be received between this counter-element and the above-described components of the gripping device. In this way, a workpiece can be gripped from two sides.

Je nach Anwendungsfall wäre es jedoch möglich, dass die Handhabungseinrichtung lediglich eine Greifeinrichtung oder mehrere Greifeinrichtungen der oben beschriebenen Art aufweist.Depending on the application, however, it would be possible for the handling device to have only one gripping device or several gripping devices of the type described above.

Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Handhaben von Werkstücken gerichtet, wobei zunächst eine Greifeinrichtung auf ein zu greifendes Werkstück bzw. Objekt zugestellt wird, wobei die Greifeinrichtung eine Vielzahl von Kontaktelementen aufweist, die jeweils eine Kontaktoberfläche aufweisen, welche das zu greifende Werkstück kontaktieren.The present invention is further directed to a method for handling workpieces, wherein a gripping device is initially delivered to a workpiece or object to be gripped, the gripping device having a plurality of contact elements each having a contact surface which contact the workpiece to be gripped .

Besonders bevorzugt wird eine geometrische Gestalt wenigstens eines dieser Kontaktelemente und insbesondere eine Länge dieser Kontaktelemente mittels einer magnetischen Aktoreinrichtung verändert und/oder angepasst. Auf diese Weise wird insbesondere eine Anpassung an eine Oberflächenstruktur des Werkstücks erreicht.Particularly preferably, a geometric shape of at least one of these contact elements and in particular a length of these contact elements is changed and / or adapted by means of a magnetic actuator device. In this way, an adaptation to a surface structure of the workpiece is achieved in particular.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Greifeinrichtung eine Steuerungseinrichtung auf, um wenigstens eine magnetische Aktuatoreinrichtung und bevorzugt eine Vielzahl von Aktuatoreinrichtungen zu steuern.In a further preferred embodiment, the gripping device has a control device in order to control at least one magnetic actuator device and preferably a plurality of actuator devices.

Diese Steuerungseinrichtung kann dabei beim Steuern insbesondere auch die Signale eines oder mehrerer Drucksensoren berücksichtigen.This control device can in particular also take into account the signals of one or more pressure sensors when controlling.

Besonders bevorzugt steuert die Steuerungseinrichtung die Aktuatoreinrichtung in Abhängigkeit von Werten, die von wenigstens einer Druckerfassungseinrichtung erfasst werden. Dabei ist es besonders bevorzugt möglich, dass jeder magnetischen Aktuatoreinrichtung eine Drucksensoreinrichtung zugeordnet ist. Auf diese Weise ist eine individuelle Ansteuerung der einzelnen magnetischen Aktuatoren und insbesondere eine unabhängige Steuerung möglich.The control device particularly preferably controls the actuator device as a function of values that are detected by at least one pressure detection device. It is particularly preferably possible here for a pressure sensor device to be assigned to each magnetic actuator device. In this way, individual control of the individual magnetic actuators and, in particular, independent control is possible.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:

Darin zeigen:
- 1 Eine erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung; und
- 2 Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Greifeinrichtung.

Further advantages and embodiments emerge from the attached drawings:

Show in it:
- 1 A handling device according to the invention; and
- 2 A schematic representation of a gripping device according to the invention.

1 zeigt eine Handhabungseinrichtung 40, wie insbesondere einen Greifroboter. Dieser weist hier drei Segmente 42, 44 und 46 auf, die bevorzugt bezüglich einander bewegbar, beispielsweise schwenkbar und/oder drehbar sind, um auf diese Weise eine Bewegung der Greifeinrichtung 1 in verschiedene Richtungen zu erreichen. 1 shows a handling device 40 , such as a gripping robot in particular. This has three segments here 42 , 44 and 46 which are preferably movable with respect to one another, for example pivotable and / or rotatable, in order to move the gripping device in this way 1 in different directions.

Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet einen Hauptträger, an dem hier zwei Träger 2, 2a als Bestandteile der Greifeinrichtung 1 angeordnet sind, sodass es sich bei der in 1 gezeigten Handhabungsvorrichtung um einen Zweigreifer-Greifarm handelt.The reference number 50 identifies a main girder, on which here two girders 2 , 2a as part of the gripping device 1 are arranged so that the in 1 The handling device shown is a two-gripper gripper arm.

Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet grob schematisch ein Werkstück, welches von der Greifeinrichtungen 1 gegriffen werden kann. Wie erwähnt, ist bevorzugt der Hauptträger 50 mit der daran angeordneten Greifeinrichtung 1 in drei zueinander senkrechten Richtungen x, y und z beweglich.The reference number 10 roughly schematically identifies a workpiece which is taken from the gripping device 1 can be grasped. As mentioned, the main support is preferred 50 with the gripping device arranged thereon 1 movable in three mutually perpendicular directions x, y and z.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Bestandteils einer erfindungsgemäßen Greifeinrichtung 1. Es wird darauf hingewiesen, dass dieser Bestandteil bevorzugt gemeinsam mit einem weiteren Bestandteil, etwa einer zweiten Greifbacke zum Greifen von Objekten dient. Im einfachsten Fall können zwei derartige Bestandteile ein Werkstück zwischen sich aufnehmen. 2 shows a schematic representation of a component of a gripping device according to the invention 1 . It should be noted that this component is preferably used together with a further component, for example a second gripping jaw, for gripping objects. In the simplest case, two such components can accommodate a workpiece between them.

Die Greifeinrichtung 1 weist dabei einen Träger 2 auf, an dem eine Vielzahl von Kontaktelementen 22, 24, 26 angeordnet ist. Jedes dieser Kontaktelemente weist dabei jeweils einen magnetischen Aktuator 12 in der Form eines Elektromagneten auf.The gripping device 1 has a carrier 2 on which a large number of contact elements 22nd , 24 , 26th is arranged. Each of these contact elements has a magnetic actuator 12th in the form of an electromagnet.

Das Bezugszeichen 14 kennzeichnet ein metallisches Element, wie etwa ein magnetisches Plättchen, welches ebenfalls in das Kontaktelement integriert ist. Je nach Kraft, die durch den Elektromagneten 12 aufgebracht wird, kann eine Bewegung dieses Metallplättchens 14 erreicht werden und damit auch eine Verlängerung oder Verkürzung der einzelnen Kontaktelemente entlang deren Längsrichtung L. Auf diese Weise sind die einzelnen Kontaktelemente jeweils in deren Längsrichtung verkürzbar oder verlängerbar.The reference number 14th Identifies a metallic element, such as a magnetic plate, which is also integrated into the contact element. Depending on the force exerted by the electromagnet 12th is applied, a movement of this metal plate 14th can be achieved and thus also an extension or shortening of the individual contact elements along their longitudinal direction L. In this way, the individual contact elements can each be shortened or lengthened in their longitudinal direction.

Das Bezugszeichen 20 kennzeichnet ein flexibles Grundmaterial der Kontaktelemente, in welches sowohl der magnetische Aktuator als auch das Metallplättchen 14 integriert ist.The reference number 20th indicates a flexible base material of the contact elements, in which both the magnetic actuator and the metal plate 14th is integrated.

Das Bezugszeichen 32, 34 und 36 kennzeichnet jeweils Druckerfassungseinrichtungen, wie beispielsweise Drucksensoren, die insbesondere auch einen Druck ermitteln können, den das Kontaktelement auf ein Werkstück (bzw. umgekehrt das Werkstück auf das Kontaktelement) ausübt. In Abhängigkeit von diesem Druck kann wiederum der magnetische Aktuator 12 aktiviert werden, um das entsprechende Kontaktelement geringfügig zu verlängern oder zu verkürzen und insbesondere zu verkürzen. Auch kann aus einer Vielzahl dieser ermittelten Drücke der einzelnen Kontaktelemente auf ein Oberflächenprofil des zu greifenden Objekts geschlossen werden.The reference number 32 , 34 and 36 each characterizes pressure detection devices, such as pressure sensors, which can in particular also determine a pressure that the contact element exerts on a workpiece (or, conversely, the workpiece on the contact element). Depending on this pressure, the magnetic actuator can in turn 12th be activated in order to slightly lengthen or shorten the corresponding contact element and in particular to shorten it. A surface profile of the object to be gripped can also be deduced from a large number of these determined pressures of the individual contact elements.

Es wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass die hier beschriebene Greifeinrichtung damit auch nicht nur zum Greifen verwendet werden kann sondern auch zum Erfassen einer geometrischen Oberflächenbeschaffenheit von Objekten.In this context, it is pointed out that the gripping device described here can therefore not only be used for gripping but also for detecting a geometric surface quality of objects.

Das Bezugszeichen 18 kennzeichnet eine Kontaktoberfläche, die beim Greifen und/oder Kontaktieren des Werkstücks in Kontakt mit dem Werkstück steht. Es wird dabei darauf hingewiesen, dass bei der in 2 gezeigten Ausführungsform diese Kontaktoberfläche 18 aus dem gleichen Material hergestellt ist wie der Grundkörper 20. Insbesondere sind in den Grundkörper 20 wie oben erwähnt sowohl die magnetischen Aktuatoren 12 als auch die Metallplättchen 14 als auch die Druckerfassungseinrichtungen 32, 34, 36 integriert.The reference number 18th identifies a contact surface that is in contact with the workpiece when the workpiece is gripped and / or contacted. It should be noted that the in 2 embodiment shown this contact surface 18th is made of the same material as the base body 20th . In particular, are in the main body 20th as mentioned above both the magnetic actuators 12th as well as the metal plates 14th as well as the pressure sensing devices 32 , 34 , 36 integrated.

Zusätzlich kann anders als in 1 gezeigt eine Vielzahl von derartigen Kontaktelemente in einer Reihe angeordnet sein und auch in einer zu der Erstreckung der Reihe senkrechten stehenden Richtung, sodass die Greifeinrichtung insgesamt ein Array beispielsweise aus 16, 24, 32 oder 40 Kontaktelementen bilden kann. Bevorzugt sind dabei die einzelnen Kontaktelemente jeweils unabhängig voneinander steuerbar bzw. in ihrer Längserstreckung veränderbar.In addition, unlike in 1 a plurality of such contact elements can be arranged in a row and also in a direction perpendicular to the extension of the row, so that the gripping device as a whole comprises an array, for example 16 , 24 , 32 or 40 Can form contact elements. Preferably, the individual contact elements can each be controlled independently of one another or their longitudinal extension can be changed.

Daneben sind die Kontaktelemente 22, 24, 26 auch flexibel, das heißt sie können auch in verschiedenen Richtungen gebogen werden.Next to it are the contact elements 22nd , 24 , 26th also flexible, i.e. they can also be bent in different directions.

Bevorzugt sind die einzelnen Kontaktelemente 22, 24, 26 bezüglich einander zumindest geringfügig beabstandet, um auf diese Weise die Flexibilität der einzelnen Kontaktelemente zu erhöhen.The individual contact elements are preferred 22nd , 24 , 26th at least slightly spaced from one another in order to increase the flexibility of the individual contact elements in this way.

Bevorzugt ist ein seitlicher Abstand der Kontaktelemente zueinander derart gewählt, dass es auch im Falle einer Kontraktion der Kontaktelemente nicht zu einer gegenseitigen Berührung zwischen den Kontaktelementen kommt. Bevorzugt ist ein Abstand der Kontaktelemente zueinander zumindest so groß wie die Vergrößerung des Durchmessers im Falle einer Stauchung. Besonders bevorzugt vergrößert sich der Durchmesser im Falle einer Stauchung der Kontaktelemente um höchstens 100%, bevorzugt um höchstens 80%. Bevorzugt vergrößert sich der Durchmesser um wenigstens 20%.A lateral spacing of the contact elements from one another is preferably selected in such a way that, even in the event of a contraction of the contact elements, there is no mutual contact between the contact elements. A distance between the contact elements is preferably at least as great as the increase in diameter in the case of compression. In the event of a compression of the contact elements, the diameter is particularly preferably enlarged by at most 100%, preferably by at most 80%. The diameter is preferably increased by at least 20%.

Die einzelnen Kontaktelemente können dabei beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt haben oder auch einen quaderförmigen Querschnitt oder andere Querschnitte.The individual contact elements can have a circular cross-section, for example, or a cuboid cross-section or other cross-sections.

Besonders bevorzugt weisen die einzelnen Kontaktelemente jeweils eine gleiche Höhe bzw. Länge in einem Grundzustand auf.Particularly preferably, the individual contact elements each have the same height or length in a basic state.

In den Träger 2 kann weiterhin eine Steuerungseinheit 15 integriert sein, welche zum Ansteuern der einzelnen magnetischen Aktuatoren 12 dient. Diese Steuerungseinrichtung kann dabei Signale berücksichtigen, die von den jeweiligen Drucksensoren 32, 34, 36 aufgenommen werden, um auf diese Weise auch eine Regelung der Anpassung der Greifeinrichtung zu ermöglichen.In the carrier 2 can still have a control unit 15th be integrated, which to control the individual magnetic actuators 12th serves. This control device can take into account signals from the respective pressure sensors 32 , 34 , 36 are recorded in order to enable adjustment of the adjustment of the gripping device in this way.

Claims

Gripping device (1) for gripping objects (10) with a carrier (2) on which a plurality of contact elements (22, 24, 26) are arranged, each of which has a contact surface (18) which is used for at least indirect contact with the gripping workpiece is suitable, characterized in that the contact elements (22, 24, 26) each have an electromagnetic actuator device (12) which is suitable and intended to change a position of the contact surface relative to the carrier (2) so as to To enable adaptation of the gripping device (1) to the object (10) to be gripped.

Gripping device (1) Claim 1 , characterized in that the contact elements (22, 24, 26) are each designed as contact projections (22, 24, 26).

Gripping device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gripping device (1) has a second carrier (2a) and the object (10) to be gripped can be picked up between the carrier (2) and the second carrier.

Gripping device (1) Claim 1 , characterized in that the contact elements (22, 24, 26) each have a flexible base material.

Gripping device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the contact elements (22, 24, 26) each have a pressure detection device (32, 34, 36).

Gripping device (1) according to the preceding claim, characterized in that the pressure detection device is arranged adjacent to the contact surface (18).

Gripping device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the contact elements each have metallic elements (14).

Gripping device (1) according to the preceding claim, characterized in that the metallic elements are metallic plates or elements integrated into the contact elements.

Handling device (20) with a gripping device (1) according to at least one of the preceding claims and a moving device (42, 44, 46) for moving the carrier (2) of the gripping device (1).

Method for handling workpieces with the following steps: - Infeed of a gripping device (1) to a workpiece (10) to be gripped - Infeeding of at least one gripping device (1) of this gripping device (1) to the object (10) to be gripped, the gripping device being a Having a plurality of contact elements (22, 24, 26) each having a contact surface (24) which contact the workpiece to be gripped, characterized in that a geometric shape of at least one of these contact elements (22, 24, 26) by means of a magnetic actuator device is adjusted.