DE102021125421A1 - Gripping device and method for removing a component from a container - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung (10) zum Entnehmen eines Bauteils (14, 16) aus einem Behältnis (12). Mittels einer Manipulationseinrichtung (18) ist ein zum Halten des Bauteils (14, 16) ausgebildetes Greifelement (20) der Greifvorrichtung (10) oberhalb des aus dem Behältnis (12) zu entnehmenden Bauteils (14, 16) positionierbar. Mit der Manipulationseinrichtung (18) ist eine Hubeinheit (24) gekoppelt, an welcher das Greifelement (20) angeordnet ist. Eine Länge (30) der Hubeinheit (24) ist aufgrund eines Kontaktierens des Bauteils (14, 16) mit dem Greifelement (20) veränderbar, wobei die Hubeinheit (24) in ihrer beim Halten des Bauteils (14, 16) mittels des Greifelements (20) vorliegenden Länge (30) fixierbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entnehmen eines Bauteils (14, 16) aus einem Behältnis (12) mittels einer solchen Greifvorrichtung (10). The invention relates to a gripping device (10) for removing a component (14, 16) from a container (12). A gripping element (20) of the gripping device (10) designed to hold the component (14, 16) can be positioned above the component (14, 16) to be removed from the container (12) by means of a manipulation device (18). A lifting unit (24), on which the gripping element (20) is arranged, is coupled to the manipulation device (18). A length (30) of the lifting unit (24) can be changed due to the component (14, 16) coming into contact with the gripping element (20), the lifting unit (24) in its position when holding the component (14, 16) by means of the gripping element ( 20) present length (30) can be fixed. The invention also relates to a method for removing a component (14, 16) from a container (12) using such a gripping device (10).
Description
Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum Entnehmen eines Bauteils aus einem Behältnis, mit einer Manipulationseinrichtung, mittels welcher ein zum Halten des Bauteils ausgebildetes Greifelement der Vorrichtung oberhalb des aus dem Behältnis zu entnehmenden Bauteils positionierbar ist. Mit der Manipulationseinrichtung ist eine Hubeinheit gekoppelt, an welcher das Greifelement angeordnet ist. Hierbei ist eine Länge der Hubeinheit veränderbar. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entnehmen eines Bauteils aus einem Behältnis mittels einer solchen Greifvorrichtung.The invention relates to a gripping device for removing a component from a container, with a manipulation device by means of which a gripping element of the device designed to hold the component can be positioned above the component to be removed from the container. A lifting unit, on which the gripping element is arranged, is coupled to the manipulation device. A length of the lifting unit can be changed here. Furthermore, the invention relates to a method for removing a component from a container using such a gripping device.
Die
Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass das Ausfahren des Teleskoparms zum Bewegen des Greifelements hin zu dem zu ergreifenden Bauteil eine vorherige, aufwendige Positionsbestimmung des Bauteils und eine entsprechende Ansteuerung des Robotergreifers erforderlich macht.A disadvantage here is the fact that the extension of the telescopic arm to move the gripping element towards the component to be gripped requires a prior, complex position determination of the component and a corresponding control of the robot gripper.
Insbesondere, wenn zum Erfassen der jeweiligen Position von aus einem Behältnis zu entnehmenden Bauteilen aufwendige und teure Kamerasysteme eingesetzt werden, ist dies mit unerwünscht hohen Kosten und mit einem hohen Aufwand für eine entsprechende Bildverarbeitung verbunden. Auch dies ist nachteilig.In particular, if complex and expensive camera systems are used to record the respective position of components to be removed from a container, this is associated with undesirably high costs and with a high level of complexity for corresponding image processing. This is also disadvantageous.
Weitere Greifvorrichtungen sind in der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Greifvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine vereinfachte Entnahme eines Bauteils aus einem Behältnis ermöglicht, und ein entsprechendes Verfahren anzugeben.The object of the present invention is to provide a gripping device of the type mentioned at the outset, which enables simplified removal of a component from a container, and to specify a corresponding method.
Diese Aufgabe wird durch eine Greifvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben.This object is achieved by a gripping device having the features of patent claim 1 and by a method having the features of
Die erfindungsgemäße Greifvorrichtung zum Entnehmen eines Bauteils aus einem Behältnis umfasst eine Manipulationseinrichtung, mittels welcher ein zum Halten des Bauteils ausgebildetes Greifelement der Greifvorrichtung oberhalb des aus dem Behältnis zu entnehmenden Bauteils positionierbar ist. Die Greifvorrichtung umfasst weiter eine mit der Manipulationseinrichtung gekoppelte Hubeinheit, an welcher das Greifelement angeordnet ist, wobei eine Länge der Hubeinheit veränderbar ist. Bei der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung ist die Länge der Hubeinheit aufgrund eines Kontaktierens des Bauteils mit dem Greifelement veränderbar. Hierbei ist die Hubeinheit in ihrer beim Halten des Bauteils mittels des Greifelements vorliegenden Länge fixierbar.The gripping device according to the invention for removing a component from a container comprises a manipulation device, by means of which a gripping element of the gripping device designed to hold the component can be positioned above the component to be removed from the container. The gripping device also includes a lifting unit which is coupled to the manipulation device and on which the gripping element is arranged, the length of the lifting unit being variable. In the gripping device according to the invention, the length of the lifting unit can be changed due to the component coming into contact with the gripping element. In this case, the lifting unit can be fixed in its length when the component is held by means of the gripping element.
Die Länge der Hubeinheit wird also vorliegend im Betrieb der Greifvorrichtung nicht verändert, um eine bestimmte Position in dem Behältnis anzufahren, an welcher sich das Bauteil befindet. Vielmehr sorgt das Kontaktieren des Bauteils mit dem Greifelement beziehungsweise das Herstellen eines Kontakts mit dem Bauteil, wenn das Greifelement an dem Bauteil anlangt, für das Verändern der Länge der Hubeinheit, sofern die Länge überhaupt verändert wird. Dementsprechend erfolgt die Veränderung, insbesondere Verringerung, der Länge der Hubeinheit allenfalls passiv, nämlich bei dem Aufsetzen des Greifelements auf das zu entnehmende Bauteil. Dadurch kann eine aufwendige Ansteuerung zum Erreichen einer vorzubestimmenden Position des Bauteils in Hochrichtung des Behältnisses entfallen. Vielmehr ist es im Betrieb der Greifvorrichtung ausreichend, das sich in dem Behältnis befindende Bauteil mit dem Greifelement quasi zu ertasten und hierbei das Bauteil zu kontaktieren beziehungsweise den Kontakt zwischen dem Bauteil und dem Greifelement herzustellen. Folglich ermöglicht die Greifvorrichtung eine vereinfachte Entnahme des Bauteils aus dem Behältnis.The length of the lifting unit is therefore not changed in the present case during operation of the gripping device in order to move to a specific position in the container at which the component is located. Rather, the contacting of the component with the gripping element or the establishment of contact with the component when the gripping element reaches the component ensures that the length of the lifting unit is changed, if the length is changed at all. Accordingly, the change, in particular reduction, of the length of the lifting unit takes place passively at best, namely when the gripping element is placed on the component to be removed. As a result, there is no need for a complex control to reach a position of the component that is to be predetermined in the vertical direction of the container. Rather, it is sufficient during operation of the gripping device to quasi feel the component located in the container with the gripping element and thereby to contact the component or to establish contact between the component and the gripping element. Consequently, the gripping device enables simplified removal of the component from the container.
Die Hubeinheit ist vorliegend zum Durchführen eines Hubs, also einer im Wesentlichen linearen Bewegung in Form eines Ausfahrens zum Vergrößern der Länge und in Form eines Einfahrens zum Verringern der Länge ausgebildet. Indem nach dem Ergreifen des Bauteils mittels des Greifelements und somit beim Halten des Bauteils mittels des Greifelements die dann vorliegende Länge der Hubeinheit fixiert werden kann, kann mittels der Manipulationseinrichtung ein präzises Handhaben des mittels des Greifelements gehaltenen Bauteils erreicht werden. Die ist einer verbesserten weiteren Verwendung des aus dem Behältnis zu entnehmenden Bauteils zuträglich.In the present case, the lifting unit is designed to carry out a stroke, that is to say a substantially linear movement in the form of an extension to increase the length and in the form of a retraction to reduce the length. After gripping the component with the gripping element and thus when holding the component with the gripping element, the then existing length of the lifting unit can be fixed, precise handling of the component held by the gripping element can be achieved with the manipulation device. This is conducive to improved further use of the component to be removed from the container.
Die Hubeinheit verbleibt vorliegend im Hinblick auf das Verändern ihrer Länge bis zum Kontaktieren des Bauteils mit dem Greifelement, also bis zum Herstellen eines Kontakts zwischen dem Greifelement und dem Bauteil, etwa in Form des Aufsetzens des Greifelements auf dem Bauteil, im Betrieb der Greifvorrichtung passiv. Daher gestaltet sich das Kontaktieren des Bauteils und das anschließende Greifen und Halten des Bauteils mittels des Greifelements besonders einfach. Denn das Bauteil braucht nicht im Hinblick auf dessen Höhenlage in dem Behältnis gezielt angesteuert zu werden. With regard to changing its length, the lifting unit remains in operation until the component comes into contact with the gripping element, i.e. until contact is established between the gripping element and the component, for example in the form of the gripping element being placed on the component the gripping device passively. Therefore, the contacting of the component and the subsequent gripping and holding of the component by means of the gripping element is particularly simple. This is because the component does not need to be controlled in a targeted manner with regard to its height in the container.
Vorzugsweise ist eine Steuerungseinrichtung der Greifvorrichtung dazu ausgebildet, eine zum Verändern der Länge der Hubeinheit ausgebildete Antriebseinrichtung der Greifvorrichtung bis zum Kontaktieren des Bauteils mit dem Greifelement zu deaktivieren. So kann die Steuerungseinrichtung dafür sorgen, dass die Antriebseinrichtung deaktiviert beziehungsweise passiv verbleibt, bis es zum Kontakt des Greifelements mit dem Bauteil beziehungsweise zum Kontaktieren des Bauteils mit dem Greifelement kommt. Dadurch entfällt der Aufwand zum aktiven Verändern der Länge der Hubeinheit. Dies ist im Hinblick auf die aufwandsarme Entnahme des Bauteils aus dem Behältnis vorteilhaft.A control device of the gripping device is preferably designed to deactivate a drive device of the gripping device, which is designed to change the length of the lifting unit, until the component comes into contact with the gripping element. The control device can ensure that the drive device remains deactivated or remains passive until the gripping element comes into contact with the component or the component comes into contact with the gripping element. This eliminates the effort involved in actively changing the length of the lifting unit. This is advantageous with regard to the low-effort removal of the component from the container.
Wenn die Antriebseinrichtung pneumatisch und/oder hydraulisch ausgebildet ist, so kann das Deaktivieren der Antriebseinrichtung darin bestehen, dass ein Beaufschlagen wenigstens eines pneumatisch und/oder hydraulisch verschiebbaren Zylinders der Hubeinheit mit einem pneumatischen Fluid und/oder mit einer Hydraulikflüssigkeit unterbleibt und somit der wenigstens eine Zylinder in Bezug auf das pneumatische Fluid und/oder die Hydraulikflüssigkeit drucklos verbleibt, bis das Greifelement das Bauteil kontaktiert.If the drive device is configured pneumatically and/or hydraulically, the deactivation of the drive device can consist in the fact that at least one pneumatically and/or hydraulically displaceable cylinder of the lifting unit is not acted upon by a pneumatic fluid and/or a hydraulic fluid and thus the at least one Cylinder with respect to the pneumatic fluid and / or the hydraulic fluid remains depressurized until the gripping element contacts the component.
Insbesondere können eine Mehrzahl von pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbaren Zylindern nach Art von Teleskopelementen oder Teleskopabschnitten mittels der pneumatischen oder hydraulischen Antriebseinrichtung ausfahrbar sein, um die Länge der Hubeinheit zu vergrößern, beziehungsweise einfahrbar sein, um die Länge der Hubeinheit zu verringern. Bei einer derartigen pneumatischen und/oder hydraulischen Antriebseinrichtung kann das Fixieren der Hubeinheit in ihrer Länge durch das Beaufschlagen des wenigstens einen Zylinders mit einem von dem pneumatischen und/oder hydraulischen Medium bewirkten Druck erfolgen.In particular, a plurality of pneumatically and/or hydraulically actuable cylinders in the form of telescopic elements or telescopic sections can be extended by means of the pneumatic or hydraulic drive device in order to increase the length of the lifting unit, or retracted in order to reduce the length of the lifting unit. With such a pneumatic and/or hydraulic drive device, the length of the lifting unit can be fixed by applying a pressure caused by the pneumatic and/or hydraulic medium to the at least one cylinder.
Wenn die Antriebseinrichtung als Elektromotor ausgebildet ist und/oder wenigstens einen Elektromotor umfasst, so kann zum Deaktivieren der Antriebseinrichtung ein Beaufschlagen des Elektromotors mit elektrischer Energie unterbleiben. Auch dies lässt sich besonders aufwandsarm durch die Steuerungseinrichtung der Greifvorrichtung realisieren.If the drive device is embodied as an electric motor and/or comprises at least one electric motor, there is no need to apply electrical energy to the electric motor in order to deactivate the drive device. This can also be implemented with particularly little effort by the control device of the gripping device.
Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet, zum Fixieren der Hubeinheit in ihrer beim Halten des Bauteils mittels des Greifelements vorliegenden Länge ein Verbringen der Antriebseinrichtung in einen verriegelten Zustand zu bewirken. So lässt sich das Fixieren der Hubeinheit in ihrer Länge besonders einfach realisieren.The control device is preferably designed to cause the drive device to be brought into a locked state in order to fix the lifting unit in its length when the component is held by the gripping element. In this way, the length of the lifting unit can be fixed in a particularly simple manner.
Bei einer pneumatischen und/oder hydraulischen Antriebseinrichtung kann das Verbringen der Antriebseinrichtung in den verriegelten Zustand durch Beaufschlagen eines Verriegelungselements mit einem pneumatischen und/oder hydraulischen Druck erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann, insbesondere mittels der Manipulationseinrichtung, ein mechanisches Verriegelungselement betätigt werden, um die Antriebsvorrichtung in den verriegelten Zustand zu verbringen.In the case of a pneumatic and/or hydraulic drive device, the drive device can be brought into the locked state by applying a pneumatic and/or hydraulic pressure to a locking element. Additionally or alternatively, a mechanical locking element can be actuated, in particular by means of the manipulation device, in order to bring the drive device into the locked state.
Wenn die Antriebseinrichtung als Elektromotor ausgebildet ist oder wenigstens einen Elektromotor umfasst, so kann das Verriegeln der elektrischen Antriebseinrichtung etwa durch Betätigen wenigstens einen Elektromagneten und/oder durch Betätigen einer Bremseinrichtung der Antriebseinrichtung bewirkt werden. Auch dies lässt sich technisch sehr einfach und aufwandsarm umsetzen.If the drive device is designed as an electric motor or comprises at least one electric motor, the electric drive device can be locked by actuating at least one electromagnet and/or by actuating a braking device of the drive device. This can also be implemented technically very easily and with little effort.
Vorzugsweise weist die Greifvorrichtung wenigstens ein Sensorelement auf, mittels welchem das Kontaktieren des Bauteils mit dem Greifelement erfassbar ist. Auf diese Weise kann sehr zielgenau das Fixieren der Hubeinheit in ihrer Länge bewirkt werden, sobald das Sensorelement das Herstellen des Kontakts zwischen dem Greifelement und dem Bauteil erfasst.The gripping device preferably has at least one sensor element, by means of which the contacting of the component with the gripping element can be detected. In this way, the length of the lifting unit can be fixed very precisely as soon as the sensor element detects the establishment of contact between the gripping element and the component.
Das wenigstens eine Sensorelement kann als, insbesondere induktiver, Näherungssensor ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann das wenigstens eine Sensorelement als Lichttaster ausgebildet sein, bei welchem von dem Lichttaster abgegebenes und an dem Bauteil reflektiertes Licht erfasst wird, um das Kontaktieren des Bauteils mit dem Greifelement festzustellen. Es sind jedoch auch andere als die vorliegend beispielhaft genannten Sensorelemente verwendbar, um das Herstellen des Kontakts zwischen dem Greifelement und dem Bauteil zu erfassen.The at least one sensor element can be in the form of a proximity sensor, in particular an inductive one. Additionally or alternatively, the at least one sensor element can be designed as a light sensor, in which light emitted by the light sensor and reflected on the component is detected in order to determine the contact of the component with the gripping element. However, sensor elements other than those mentioned as examples can also be used in order to detect the establishment of contact between the gripping element and the component.
Insbesondere wenn das zu entnehmende Bauteil aus einem ferromagnetischen Werkstoff gebildet ist oder einen ferromagnetischen Werkstoff enthält, kann das Greifelement als Magnet ausgebildet sein. Hierdurch gestaltet sich auch das Erfassen des Kontaktierens des Bauteils mit dem Greifelement, nämlich das Aufsetzen des Magneten auf das Bauteil, besonders einfach. Insbesondere kann ein solches Aufsetzen oder Kontaktieren akustisch erfasst werden, etwa indem das wenigstens eine Sensorelement zum Erfassen von Schall, insbesondere von Körperschall, ausgebildet ist.In particular, if the component to be removed is made of a ferromagnetic material or contains a ferromagnetic material, the gripping element can be designed as a magnet. This also makes it particularly easy to detect the contacting of the component with the gripping element, namely the placement of the magnet on the component. In particular, such touching down or contact can be detected acoustically, for example by the at least one sensor element being designed to detect sound, in particular structure-borne noise.
Analoges gilt, wenn das Greifelement zum mechanischen Greifen des Bauteils ausgebildet ist. Auch hier kann ein Kontaktieren des Bauteils mit beispielsweise zangenartigen Greiffingern oder Greifarmen des Greifelements einfach mittels des wenigstens einen Sensorelements erfasst werden.The same applies if the gripping element is designed to mechanically grip the component. Here, too, contacting of the component with, for example, pincer-like gripping fingers or gripping arms of the gripping element can be detected simply by means of the at least one sensor element.
Insbesondere wenn die Länge der Hubeinheit pneumatisch und/oder hydraulisch veränderbar ist, kann das Greifelement nach Art eines Sauggreifers ausgebildet sein, bei welchem das Bauteil durch Aufbringen eines Unterdrucks an dem Greifelement gehalten ist. Insbesondere bei einer solchen Ausgestaltung lässt sich das Kontaktieren des Bauteils mit dem Greifelement einfach feststellen. Denn wenn der Sauggreifer an dem Bauteil anliegt, kann der Unterdruck vergleichsweise einfach aufrechterhalten werden. Dies lässt sich einfach erfassen.In particular if the length of the lifting unit can be changed pneumatically and/or hydraulically, the gripping element can be designed in the manner of a suction gripper, in which the component is held on the gripping element by applying a vacuum. In particular with such a configuration, the contacting of the component with the gripping element can be easily determined. Because when the suction gripper is in contact with the component, the negative pressure can be maintained comparatively easily. This is easy to grasp.
Vorzugsweise weist die Greifvorrichtung wenigstens eine Erfassungseinrichtung auf, mittels welcher ein Erreichen einer Entnahmeposition der Hubeinheit erfassbar ist. In der Entnahmeposition ist die Hubeinheit oberhalb des aus dem Behältnis zu entnehmenden Bauteils angeordnet, und in der Entnahmeposition fluchtet eine Längsachse der Hubeinheit mit dem zu entnehmenden Bauteil. Durch das Vorsehen einer derartigen Erfassungseinrichtung gestaltet sich das Verbringen der Hubeinheit in die Entnahmeposition besonders einfach. Dennoch braucht die Hubeinheit nicht sehr präzise oberhalb des aus dem Behältnis zu entnehmenden Bauteils positioniert zu werden. Vielmehr ist es ausreichend, wenn die Längsachse der Hubeinheit sich an irgendeiner Stelle des Bauteils in fluchtender Ausrichtung mit dem Bauteil befindet. Auch dies vereinfacht die Entnahme des Bauteils aus dem Behältnis, da zum Erreichen der Entnahmeposition keine sehr große Präzision erforderlich ist.The gripping device preferably has at least one detection device, by means of which it is possible to detect when the lifting unit has reached a removal position. In the removal position, the lifting unit is arranged above the component to be removed from the container, and in the removal position, a longitudinal axis of the lifting unit is aligned with the component to be removed. The provision of such a detection device makes it particularly easy to bring the lifting unit into the removal position. Nevertheless, the lifting unit does not have to be positioned very precisely above the component to be removed from the container. Rather, it is sufficient if the longitudinal axis of the lifting unit is in alignment with the component at any point on the component. This also simplifies the removal of the component from the container, since very great precision is not required to reach the removal position.
Insbesondere kann mittels einer als einfache 2D-Kamera oder dergleichen ausgebildeten Erfassungseinrichtung das Erreichen der Entnahmeposition der Hubeinheit festgestellt werden.In particular, it can be determined by means of a detection device designed as a simple 2D camera or the like that the lifting unit has reached the removal position.
Vorzugsweise weist die Greifvorrichtung wenigstens eine Erfassungseinrichtung auf, mittels welcher eine Position des zu entnehmenden Bauteils innerhalb einer Projektionsfläche erfassbar ist, wobei die Projektionsfläche durch einen Rand einer Zugangsöffnung des Behältnisses begrenzt ist. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es zum Positionieren des an der Hubeinheit angeordneten Greifelements oberhalb des zu entnehmenden Bauteils ausreichend ist, wenn die Position des aus dem Behältnis zu entnehmenden Bauteils innerhalb der Projektionsfläche vergleichsweise grob erfasst wird.The gripping device preferably has at least one detection device, by means of which a position of the component to be removed can be detected within a projection surface, the projection surface being delimited by an edge of an access opening of the container. This is based on the finding that it is sufficient for positioning the gripping element arranged on the lifting unit above the component to be removed if the position of the component to be removed from the container is recorded comparatively roughly within the projection area.
Denn selbst wenn eine Stelle, an welcher das Greifelement das Bauteil kontaktiert etwa im Bereich von Zentimetern von einer optimalen Greifposition abweicht, lässt sich dennoch mittels des Greifelements das Bauteil sicher greifen und halten.Because even if a point at which the gripping element contacts the component deviates from an optimal gripping position in the range of centimeters, the component can still be gripped and held securely by means of the gripping element.
Zudem ist es nicht erforderlich, mittels der zum Erfassen der Position des Bauteils innerhalb der Projektionsfläche ausgebildeten Erfassungseinrichtung eine Höhe des Greifelements über dem Bauteil oder oberhalb des Bauteils vor dem Kontaktieren des Bauteils mit dem Greifelement zu erfassen. Vielmehr ist es für diesen Zweck ausreichend, wenn die Erfassungseinrichtung lediglich dazu ausgebildet ist, die zweidimensionale Position des zu entnehmenden Bauteils innerhalb der Projektionsfläche zu erfassen.In addition, it is not necessary to use the detection device designed to detect the position of the component within the projection area to detect a height of the gripping element above the component or above the component before the component comes into contact with the gripping element. Rather, it is sufficient for this purpose if the detection device is only designed to detect the two-dimensional position of the component to be removed within the projection area.
Dies ist im Hinblick auf das einfache Entnehmen des Bauteils aus dem Behältnis mittels des Greifelements besonders vorteilhaft. Denn es braucht lediglich das Greifelement auf das innerhalb der Projektionsfläche erfasste Bauteil zu bewegt zu werden, ohne dass eine Länge eines hierbei zurückzulegenden Wegs einer Steuerungseinrichtung der Greifvorrichtung vorab bekannt zu sein braucht. Vielmehr kann zunächst das Kontaktieren des Bauteils mit dem Greifelement erfasst und daraufhin die Hubeinheit in ihrer Länge fixiert werden.This is particularly advantageous with regard to the simple removal of the component from the container by means of the gripping element. This is because the gripping element only needs to be moved towards the component gripped within the projection area, without the length of a path to be covered in this way having to be known in advance to a control device of the gripping device. Rather, the contacting of the component with the gripping element can first be detected and then the length of the lifting unit can be fixed.
Vorzugsweise ist die Greifvorrichtung frei von einem Kamerasystem zum Erfassen einer dreidimensionalen Position des zu entnehmenden Bauteils in dem Behältnis. Mit anderen Worten ist bei der Greifvorrichtung vorzugsweise auf ein solches, aufwendiges 3D-Kamerasystem verzichtet. Dadurch entfallen in vorteilhafter Weise die mit dem Vorsehen eines solchen 3D-Kamerasystems einhergehenden Kosten und der zugehörige Aufwand.The gripping device is preferably free of a camera system for detecting a three-dimensional position of the component to be removed in the container. In other words, such a complex 3D camera system is preferably dispensed with in the gripping device. As a result, the costs associated with the provision of such a 3D camera system and the associated effort are eliminated in an advantageous manner.
Vorzugsweise weist die Greifvorrichtung wenigstens eine Erfassungseinrichtung auf, mittels welche eine Lage eines Haltebereichs des Bauteils relativ zu einem Grundkörper des Bauteils erfassbar ist. Hierbei hält das Greifelement beim Halten des Bauteils das Bauteil in dem Haltebereich. Durch das Erfassen der Lage des Haltebereichs kann festgestellt werden, wo beziehungsweise an welcher Stelle das Greifelement das Bauteil ergriffen hat. Dies ist insbesondere im Hinblick darauf vorteilhaft, dass auf der Grundlage einer derartigen Erkenntnis das Bauteil etwa im Rahmen einer Fertigung beziehungsweise Produktion sehr präzise gehandhabt werden kann. Insbesondere können so Kollisionen mit Gegenständen in einem Bewegungsbereich der Greifvorrichtung vermieden werden, und es kann das mittels des Greifelements gehaltene Bauteil präzise einer weiteren Verwendung, insbesondere einer weiteren Bearbeitung und/oder einer Montage zugeführt werden.The gripping device preferably has at least one detection device, by means of which a position of a holding area of the component relative to a base body of the component can be detected. When holding the component, the gripping element holds the component in the holding area. By detecting the position of the holding area, it can be determined where or at what point the gripping element has gripped the component. This is advantageous in particular with regard to the fact that on the basis of such a finding, the component can be handled very precisely, for example during manufacture or production. In particular, collisions with objects in a movement range of the gripping device can be avoided in this way, and the component held by the gripping element can be precisely supplied for further use, in particular further processing and/or assembly.
Es braucht jedoch der Haltebereich des Bauteils nicht vorab bestimmt zu werden. Vielmehr kann das an irgendeiner Stelle mittels des Greifelements gegriffene beziehungsweise gehaltene Bauteil mittels der wenigstens einen Erfassungseinrichtung darauf hin untersucht werden, wo sich der Haltebereich relativ zu dem Grundkörper des Bauteils befindet. Auch dies ist im Hinblick auf die vereinfachte Entnahme des Bauteils aus dem Behältnis vortei lhaft.However, the holding area of the component need not be determined in advance. Rather, the component gripped or held at any point by the gripping element can be examined by means of the at least one detection device to determine where the holding area is located relative to the base body of the component. This is also advantageous with regard to the simplified removal of the component from the container.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Greifvorrichtung wenigstens eine Erfassungseinrichtung aufweist, mittels welcher die beim Halten des Bauteils mittels des Greifelements vorliegende Länge der Hubeinheit erfassbar ist. Denn dann kann sehr genau bestimmt werden, wo sich das Bauteil bezogen auf die Manipulationseinrichtung befindet. Auch dies ist im Hinblick auf eine kollisionsfreie und präzise Handhabung des mittels des Greifelements gehaltenen Bauteils durch die Manipulationseinrichtung für eine weitere Verwendung des Bauteils vortei lhaft.It has also been shown to be advantageous if the gripping device has at least one detection device, by means of which the length of the lifting unit present when the component is held by the gripping element can be detected. Because then it can be determined very precisely where the component is located in relation to the manipulation device. This is also advantageous with regard to collision-free and precise handling of the component held by the gripping element by the manipulation device for further use of the component.
Beispielsweise kann die Erfassungseinrichtung als Entfernungsmesser ausgebildet sein, mittels welchem ein Abstand von Endbereichen der Hubeinheit voneinander bestimmbar ist.For example, the detection device can be designed as a range finder, by means of which a distance between end regions of the lifting unit can be determined.
Vorzugsweise ist die Greifvorrichtung dazu ausgebildet, das mittels des Greifelements gehaltene Bauteil positionsgenau an einem Zielort zu platzieren. Dadurch gestaltet sich die weitere Nutzung des Bauteils etwa im Rahmen eines Produktionsverfahrens und/oder Montageverfahrens besonders einfach. Zudem lässt sich mittels der beispielsweise als Roboter, insbesondere Industrieroboter, ausgebildeten Manipulationseinrichtung sehr einfach das präzise Platzieren des mittels des Greifelements gehaltenen Bauteils an dem Zielort erreichen.The gripping device is preferably designed to place the component held by the gripping element in a precise position at a target location. This makes the further use of the component particularly simple, for example in the context of a production process and/or assembly process. In addition, the precise positioning of the component held by the gripping element at the target location can be achieved very easily by means of the manipulation device designed, for example, as a robot, in particular an industrial robot.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Greifvorrichtung dazu ausgebildet ist, als das Bauteil ein Karosseriebauteil für eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs aus dem Behältnis zu entnehmen. Insbesondere bei einer vergleichsweise weitgehend automatisierten Fertigung der Karosserie von Kraftfahrzeugen ist es nämlich vorteilhaft, wenn mittels der Greifvorrichtung ein Karosseriebauteil wie etwa ein Abdeckungsteil, ein Wagendach, eine Motorhaube oder dergleichen mittels des Greifelements der Greifvorrichtung gegriffen und gehalten und für den Karosseriebau verwendet werden kann.Finally, it has proven to be advantageous if the gripping device is designed to remove a body part for a body of a motor vehicle from the container as the component. In particular, in the case of a comparatively largely automated production of the body of motor vehicles, it is advantageous if a body component such as a cover part, a car roof, a hood or the like can be gripped and held by means of the gripping element of the gripping device and used for body construction.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Entnehmen eines Bauteils aus einem Behältnis mittels einer Greifvorrichtung positioniert eine Manipulationseinrichtung der Greifvorrichtung ein zum Halten des Bauteils ausgebildetes Greifelement der Greifvorrichtung oberhalb des aus dem Behältnis zu entnehmenden Bauteils. Eine Länge einer mit der Manipulationseinrichtung gekoppelten Hubeinheit wird verändert, wobei das Greifelement an der Hubeinheit angeordnet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst die Länge der Hubeinheit aufgrund eines Kontaktierens des Bauteils mit dem Greifelement verändert. Anschließend wird die Hubeinheit in ihrer beim Halten des Bauteils mittels des Greifelements vorliegenden Länge fixiert. Dementsprechend ermöglicht das Verfahren eine vereinfachte Entnahme des Bauteils aus dem Behältnis.In the method according to the invention for removing a component from a container using a gripping device, a manipulation device of the gripping device positions a gripping element of the gripping device designed to hold the component above the component to be removed from the container. A length of a lifting unit coupled to the manipulation device is changed, with the gripping element being arranged on the lifting unit. In the method according to the invention, the length of the lifting unit is first changed due to the component coming into contact with the gripping element. The lifting unit is then fixed in its length when holding the component by means of the gripping element. Accordingly, the method enables simplified removal of the component from the container.
Die für die erfindungsgemäße Greifvorrichtung beschriebenen Vorteil und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.The advantages and preferred embodiments described for the gripping device according to the invention also apply to the method according to the invention and vice versa.
Zu der Erfindung gehören demnach auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention therefore also includes developments of the method according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the gripping device according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes the combinations of features of the described embodiments. The invention also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, unless the embodiments were described as mutually exclusive.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
-
1 schematisch das Entnehmen eines Bauteils aus einem Behältnis mittels einer Greifvorrichtung, wobei das Bauteil in dem Behältnis vergleichsweise weit von einem Boden des Behältnisses beabstandet ist; und -
2 schematisch das Entnehmen eines weiteren Bauteils aus dem Behältnis, wobei das weitere Bauteil dem Boden des Behältnisses näher ist als das gemäß1 entnommene Bauteil.
-
1 schematically shows the removal of a component from a container by means of a gripping device, the component in the container being spaced comparatively far from a bottom of the container; and -
2 schematically shows the removal of a further component from the container, the further component being closer to the bottom of the container than according to FIG1 removed component.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that each also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is also intended to encompass combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments are also due to further already described features of the invention can be supplemented.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.
In
Zudem sind in
Wenn der Industrieroboter 18 mittels eines Greifelements 20 gezielt eines der in dem Behältnis 12 angeordneten Bauteile 14, 16 entnehmen soll, so kann ein Kamerasystem zum Einsatz kommen, mittels welchem sich die dreidimensionale Position des Bauteils 14, 16 innerhalb eines Aufnahmeraums 22 des Behältnisses 12 erfassen lässt. Dann kann der Industrieroboter 18 das Greifelement 20 gezielt an diese Position bewegen. Eine derartige Vorgehensweise ist jedoch sehr aufwendig und teuer und zudem unflexibel.If the
Vorliegend kommt daher die in
Zudem umfasst die Greifvorrichtung 10 eine mit dem Industrieroboter 18 gekoppelte Hubeinheit 24, an welcher das Greifelement 20 angeordnet ist. Beispielsweise kann die Hubeinheit 24 in einem ersten Endbereich 26 mit dem Industrieroboter 18 gekoppelt beziehungsweise verbunden sein, während das Greifelement 20 an einem zweiten Endbereich 28 der Hubeinheit 24 angeordnet oder befestigt sein kann.In addition, the gripping
Wie insbesondere aus einer Zusammenschau von
Demgegenüber weist gemäß
Die Hubeinheit 24 weist also eine flexible Längenanpassung auf, beziehungsweise ist die Länge 30 der Hubeinheit 24 flexibel anpassbar. Jedoch braucht eine Position des jeweiligen Bauteils 14, 16 in Hochrichtung z des Behältnisses 12 oder der Greifvorrichtung 10 nicht gezielt mittels einer Antriebseinrichtung 32 der Greifvorrichtung 10 angesteuert zu werden, welche in
Das Deaktivieren der Antriebseinrichtung 32 kann durch eine Steuerungseinrichtung 34 der Greifvorrichtung 10 bewirkt werden, welche in
Insbesondere kann, wenn der Industrieroboter 18 die Hubeinheit 24 und somit auch das Greifelement 20 in Hochrichtung z oberhalb des zu entnehmenden Bauteils 14, 16 positioniert, die Länge 30 der Hubeinheit 24 maximal sein, so dass das Greifelement 20 in Richtung der Längsachse 36 der Hubeinheit 24 vergleichsweise weit von dem Industrieroboter 18 beabstandet ist. Dann kann durch Herabbewegen des Greifelements 20 dafür gesorgt werden, dass das Greifelement 20 das zu entnehmende Bauteil 14, 16 kontaktiert. Bei diesem Aufsetzen des Greifelements 20 auf das zu entnehmende Bauteil 14, 16 kann sich die Länge 30 der Hubeinheit 24 aufgrund dieses Kontaktierens des Bauteils 14, 16 mit dem Greifelement 20 verändern.In particular, if the
Die in Hochrichtung z adaptive Greifvorrichtung 10 passt sich somit quasi antriebslos an die Höhenlage des zu entnehmenden Bauteils 14, 16 an, also an die Position des Bauteils 14, 16 in Hochrichtung z, indem das Greifelement 20 das zu entnehmende Bauteil 14, 16 kontaktiert. Dann kann die bislang deaktivierte Antriebseinrichtung 32 aktiviert und in einen verriegelten Zustand verbracht werden. Das Verbringen der Antriebseinrichtung 32 in den verriegelten Zustand kann insbesondere durch die Steuerungseinrichtung 34 der Greifvorrichtung 10 bewirkt werden.The
Wenn die Antriebseinrichtung 32 als Elektromotor ausgebildet ist oder wenigstens einen Elektromotor umfasst, so kann die Antriebseinrichtung 32 durch Betätigen einer Bremseinrichtung in den verriegelten Zustand verbracht werden. Die Hubeinheit 24 kann eine Mehrzahl von mittels der Antriebseinrichtung 32 ausfahrbaren und/oder einfahrbaren Teleskopabschnitten 38 aufweisen, von welchen in
Bis zum Aufsetzen des Greifelements 20 auf das zu entnehmende Bauteil 14, 16, also bis zum Kontaktieren des zu entnehmenden Bauteils 14, 16 mit dem Greifelement 20 bleibt vorzugsweise auch eine derartige, pneumatische und/oder hydraulische und/oder elektromotorische Antriebseinrichtung 32 drucklos beziehungsweise inaktiv. Wenn dann das Greifelement 20 das zu entnehmende Bauteil 14, 16 hält, wird die Hubeinheit 24 in ihrer Länge 30 fixiert. Dies kann durch das Verbringen der Antriebseinrichtung 32 in den verriegelten Zustand bewirkt werden.Until the
Beispielsweise kann durch Beaufschlagen der Teleskopabschnitte 38 mit dem pneumatischen und/oder hydraulischen Medium das Verriegeln der Teleskopabschnitte 38 gegenüber einander bewirkt werden. Zusätzlich oder alternativ kann mittels eines separaten, vorliegend nicht gezeigten Aktors, welcher insbesondere mittels des Industrieroboters 18 betätigt werden kann, das Verriegeln der Hubeinheit 24 und somit das Fixieren der Hubeinheit 24 in ihrer Länge 30 bewirkt werden.For example, by applying the pneumatic and/or hydraulic medium to the
Um das Kontaktieren des aus dem Behältnis 12 zu entnehmenden Bauteils 14, 16 mit dem Greifelement 20 zu erfassen, kann die Greifvorrichtung 10 wenigstens ein Sensorelement 40 aufweisen, welches in
Wenn etwa mittels des Sensorelements 40 das Kontaktieren des Bauteils 14, 16 mit dem Greifelement 20 erfasst wird, so wird die Hubeinheit 24 in ihrer dann vorliegenden Länge 30 fixiert. Es braucht jedoch die Greifhöhe, also die Lage des jeweils zu entnehmenden Bauteils 14, 16 in Hochrichtung z nicht mittels der Antriebseinrichtung 32, also insbesondere motorisch oder dergleichen, angefahren zu werden. Vielmehr wird die Greifhöhe beziehungsweise Lage des zu entnehmenden Bauteils 14, 16 in Hochrichtung z bei deaktivierter Antriebseinrichtung 32 quasi ertastet.If, for example, the contact of the
Erst dann, wenn sich die in Hochrichtung z adaptive Greifvorrichtung 10 auf die Höhe, also auf die Lage des zu entnehmenden Bauteils 14, 16 in Hochrichtung z, angepasst hat, wird die Hubeinheit 24 in ihrer dann vorliegenden Länge 30 fixiert. Dies macht das Entnehmen des jeweiligen Bauteils 14, 16 aus dem Behältnis 12 besonders einfach und aufwandsarm.Only when the
Das Greifelement 20 kann beispielsweise als Saugelement und/oder als Magnet und/oder als Spannelement ausgebildet sein, welches mittels (nicht gezeigter) Greifarme oder dergleichen das jeweils zu entnehmende Bauteil 14, 16 ergreift. Da mittels des Greifelements 20 das Ergreifen und das Halten des Bauteils 14, 16 bewirkbar ist, kann das Greifelement 20 auch als Endeffektor bezeichnet werden. Dies gilt insbesondere, wenn das Greifelement 20 an einem freien Ende der Hubeinheit 24 angeordnet ist.The gripping
Vorzugsweise umfasst die Greifvorrichtung 10 wenigstens eine Erfassungseinrichtung 42, welche in
Durch Vorsehen einer derartigen Erfassungseinrichtung 42 kann sehr einfach eine entsprechende Positionierung des Industrieroboters 18 erreicht werden, in welcher auch das Greifelement 20 in Hochrichtung z oberhalb des zu entnehmenden Bauteils 14, 16 positioniert ist. Jedoch braucht diese Positionierung des Roboters, insbesondere Industrieroboters 18, und dementsprechend der Hubeinheit 24 mit dem an der Hubeinheit 24 angeordneten Greifelement 20 in einer sich senkrecht zu der Hochrichtung z erstreckenden Ebene nicht sonderlich genau zu sein. Vielmehr ist bereits eine grobe Positionierung des Greifelements 20 oberhalb des zu entnehmenden Bauteils 14, 16 ausreichend, bei welcher die Längsachse 36 der Hubeinheit 24 mit dem Bauteil 14, 16 fluchtet.By providing such a
Vorzugsweise ist des Weiteren vorgesehen, dass die wenigstens eine Erfassungseinrichtung 42 dazu ausgebildet ist, eine Position des zu entnehmenden Bauteils 14, 16 in einer sich senkrecht zu der Hochrichtung z erstreckenden Ebene zu erfassen. Eine solche, sich senkrecht zu der Hochrichtung z erstreckende Ebene ist in
Vorliegend ist es für die im Hinblick auf die Positionierung des Greifelements 20 oberhalb des zu entnehmenden Bauteils 14, 16 ausreichend, wenn die Erfassungseinrichtung 42 die Position des zu entnehmenden Bauteils 14, 16 innerhalb einer Projektionsfläche erfasst, welche durch einen Rand einer Zugangsöffnung 44 des Behältnisses 12 begrenzt ist. Die Projektionsfläche kann hierbei zu der durch die erste Achse x und die zweite Achse y aufgespannten Ebene parallel sein.In the present case, with regard to the positioning of the
Mit anderen Worten ist das Erfassen einer zweidimensionalen Position des Bauteils 14, 16 in einer sich senkrecht zu der Hochrichtung z erstreckenden Ebene ausreichend, um das Greifelement 20 einfach und zuverlässig oberhalb des jeweils zu entnehmenden Bauteils 14, 16 zu positionieren. Jedoch ist bei der Greifvorrichtung 10 vorzugsweise auf ein aufwendiges Kamerasystem verzichtet, welches zum Erfassen einer dreidimensionalen Position des zu entnehmenden Bauteils 14, 16 ausgebildet ist. Dadurch entfällt auch der Aufwand, welcher mit der Nutzung eines solchen 3D-Kamerasystems einhergeht.In other words, detecting a two-dimensional position of the
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Erfassungseinrichtung 42 der Greifvorrichtung 10 weiter dazu ausgebildet, die Lage eines Haltebereichs des Bauteils 14, 16 relativ zu einem Grundkörper des Bauteils 14, 16 zu erfassen. In dem Haltebereich hält das Greifelement 20 das Bauteil 14, 16, wenn das Greifelement 20 das jeweilige Bauteil 14, 16 ergriffen hat. Mit anderen Worten kann durch die Erfassungseinrichtung 42 vorzugsweise erfasst werden, wo das Greifelement 20 das jeweilige Bauteil 14, 16 ergriffen hat.The at least one
Des Weiteren ist die wenigstens eine Erfassungseinrichtung 42 vorzugsweise dazu ausgebildet, die Länge 30 der Hubeinheit 24 zu erfassen, welche die Hubeinheit 24 dann aufweist, wenn das Bauteil 14, 16 mittels des Greifelements 20 gehalten ist.Furthermore, the at least one
Wenn einerseits die beim Halten des Bauteils 14, 16 mittels des Greifelements 20 vorliegende Länge 30 der Hubeinheit 24 und andererseits die Lage des Haltebereichs des Bauteils 14, 16 mittels der Erfassungseinrichtung 42 erfasst werden und entsprechende Angaben dann dem Industrieroboter 18 bekannt sind, so kann der Industrieroboter 18 das mittels des Greifelements 20 gehaltene Bauteil 14, 16 positionsgenau an einem jeweiligen Zielort platzieren. Beispielsweise kann so ein sehr präzises Ablegen des Bauteils 14, 16 in dem Produktionsprozess, etwa im Rahmen der Fertigung der Karosserie des Kraftfahrzeugs, erreicht werden.If, on the one hand, the
In
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie ein in die Hochrichtung z adaptiver Endeffektor zur flexiblen Entnahme von Bauteilen 14, 16 bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how an end effector that is adaptive in the vertical direction z can be provided for the flexible removal of
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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