DE102021203993A1

DE102021203993A1 - Gripper systems for picking up green parts

Info

Publication number: DE102021203993A1
Application number: DE102021203993.6A
Authority: DE
Inventors: Alexander Rütjes; Anwar Shad
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-10-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einerseits ein Greifersystem mit einem Greifer (2), wobei der Greifer (2) zwei sich beabstandet gegenüberliegende Ringstrukturen (3) aufweist, an welchen mehrere längliche und zwischen den Ringstrukturen (3) verlaufende, biegeschlaffe und torsionsweiche Spannelemente (4) ausgeführt sind und die Ringstrukturen (3) zudem gegenüber einander verdrehbar ausgebildet sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Greifersystem mit einem Greifer, wobei der Greifer zumindest zwei aufblasbare, flexible Druckkammern und zudem wenigstens eine Ringstruktur aufweist, an welcher die Druckkammern sich in axialer Richtung des Greifers erstreckend angeordnet sind.

The invention relates, on the one hand, to a gripper system with a gripper (2), the gripper (2) having two spaced-apart ring structures (3) opposite one another, on which a number of elongated, flexible and torsionally flexible clamping elements (4) running between the ring structures (3) are embodied are and the ring structures (3) are also designed to rotate relative to each other. The invention also relates to a gripper system with a gripper, the gripper having at least two inflatable, flexible pressure chambers and also at least one ring structure on which the pressure chambers are arranged so as to extend in the axial direction of the gripper.

Description

Die Erfindung betrifft Greifersysteme mit einem Greifer. Hierbei weist eines der Greifersysteme einen Greifer mit zumindest zwei aufblasbaren, flexiblen Druckkammern auf.The invention relates to gripper systems with a gripper. Here, one of the gripper systems has a gripper with at least two inflatable, flexible pressure chambers.

Bei der Herstellung von Bauteilen, welche über einen 3D-Pulverdruck, hierbei bei dem sogenannten Binder Jetting erzeugt werden, liegen diese nach Beendigung des Druckvorgangs als Grünteile vor, welche zwar gestalt- jedoch noch nicht endfest vorliegen.In the manufacture of components that are produced using 3D powder printing, in this case with so-called binder jetting, these are available as green parts after the printing process has ended, which are shapely but not yet fully solid.

Ihre Endfestigkeit erreichen die Grünteile erst nach einem auf den Druckvorgang folgenden Sinterprozess, wofür die Grünteile aus dem Druckbett entnommen, hierbei vom umliegenden Pulver befreit und anschießend in einen Sinterofen überführt werden.The green parts only achieve their final strength after a sintering process that follows the printing process, for which the green parts are removed from the printing bed, freed from the surrounding powder and then transferred to a sintering oven.

Um eine Beschädigung der noch nicht endfest vorliegenden Grünteile zu vermeiden, erfolgt das Entnehmen dabei in der Regel manuell und wird zudem in einem Handschuhkasten, welcher auch als Glovebox bekannt ist, durchgeführt, um eine Exposition des entnehmenden Arbeiters gegenüber dem potentiell gesundheitsschädlichen Pulver zu vermeiden. Dieses Vorgehen ist jedoch überaus zeitaufwendig und aufgrund der Handhabung der Grünteile im Handschuhkasten für den durchführenden Arbeiter als überaus unergonomisch zu betrachten.In order to avoid damage to the green parts that are not yet fully solid, the removal is usually carried out manually and is also carried out in a glove box, which is also known as a glove box, in order to avoid exposure of the removing worker to the potentially harmful powder. However, this procedure is extremely time-consuming and, due to the handling of the green parts in the glove box, must be regarded as extremely unergonomic for the worker carrying out the work.

Aus vorstehenden Gründen besteht eine Zielstrebung nun darin, die Grünteile über ein Greifersystem aufzunehmen. Ein zumindest teilautomatisiertes Greifen unter Klemmung der Bauteile mittels konventioneller Greifersysteme stellt sich dabei jedoch als unbrauchbar dar, da diese Greifersysteme regelmäßig endfeste Bauteile voraussetzen und beim Greifen eine Formabweichung der Geometrie der Grünteile, mithin gar deren Beschädigung oder Zerstörung, hervorrufen.For the above reasons, one aim now is to pick up the green parts using a gripper system. However, at least partially automated gripping with clamping of the components using conventional gripper systems is unusable, since these gripper systems regularly require end-fixed components and when gripping cause a shape deviation in the geometry of the green parts, and even their damage or destruction.

Um folgerichtig eine Beeinflussung der Geometrie der Grünteile zu vermeiden, ist ein Greifen derer mittels formvariabler Greifer als vorteilhaft zu betrachten. Hierzu sind aus dem Stand der Technik unter anderem auf einem pneumatischen Prinzip basierende, formvariable Vakuumgreifer bekannt, welche sich über ein luftdurchlässiges Greiferkissen an die Oberfläche eines zu greifenden Bauteils anlegen können. Aufgrund der vorliegenden Einbettung der Grünteile in einem Pulver kann das angelegte Vakuum jedoch zu einer Aufnahme des Pulvers in das Greiferkissen, somit zum Verschluss des Greiferkissens und zu einer daraus folgenden Fehlfunktion des Greifersystems führen.In order to consequently avoid influencing the geometry of the green parts, gripping them by means of shape-variable grippers is to be regarded as advantageous. For this purpose, variable-shape vacuum grippers based on a pneumatic principle are known from the prior art, which can be applied to the surface of a component to be gripped via an air-permeable gripper cushion. However, due to the embedding of the green parts in a powder, the applied vacuum can lead to the powder being absorbed by the gripper cushion, thus to the closure of the gripper cushion and to a resulting malfunction of the gripper system.

Ein weiterer auf einem pneumatischen Prinzip beruhender Greifer, welcher sich zur Handhabung empfindlicher Bauteile eignet, ist zudem aus der WO 2007 / 041 887 A1 bekannt. Diese beschreibt hierbei einen pneumatischen Greifer aus einem oder mehreren Aktoren, wobei die Aktoren ihrerseits aus mehreren sich aneinander abstützenden Folienhohlkörpern ausgebildet sind. Die Folienhohlkörper bestehen dabei wiederum aus mehreren miteinander verbundenen Lagen aus Folienzuschnitten einer flexiblen, jedoch wenig dehnbaren gasdichten Folie und führen bei einer Befüllung mit einem Druckgas eine schwenkende Greifbewegung aus. Aufgrund der schwenkenden Greifbewegung ist jedoch auch ein derartiger pneumatischer Greifer relativ ungeeignet, die von Pulver umgebenen Grünteile aus dem Druckbett zu greifen.Another gripper based on a pneumatic principle, which is suitable for handling sensitive components, is also known from WO 2007/041 887 A1. This describes a pneumatic gripper made up of one or more actuators, the actuators in turn being formed from a plurality of hollow film bodies which are supported on one another. The hollow film bodies in turn consist of several interconnected layers of film cuts of a flexible, but not very stretchable, gas-tight film and carry out a pivoting gripping movement when filled with a compressed gas. Due to the pivoting gripping movement, however, such a pneumatic gripper is also relatively unsuitable for gripping the green parts surrounded by powder from the printing bed.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Greifersysteme der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass eine Entnahme eines von Pulver umgebenen Grünteils aus einem Druckbett ermöglicht wird, ohne die Geometrie des Grünteils dabei zu beeinflussen.Against this background, the invention is based on the object of designing the gripper systems of the type mentioned at the outset in such a way that a green part surrounded by powder can be removed from a pressure bed without influencing the geometry of the green part.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Greifersystem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs 4. Die Unteransprüche betreffen jeweils besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with a gripper system according to the features of patent claim 1 and patent claim 4. The subclaims each relate to particularly useful developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also ein Greifersystem vorgesehen, bei welchem ein Greifer des Greifersystems zwei sich - in axialer Richtung - beabstandet gegenüberliegende Ringstrukturen aufweist. Dabei sind an den Ringstrukturen mehrere längliche und - in axialer Richtung - zwischen den Ringstrukturen verlaufende, biegeschlaffe und torsionsweiche Spannelemente ausgeführt. Erfindungsgemäß sind die Ringstrukturen dabei zudem gegenüber einander verdrehbar ausgebildet. Durch die Ausgestaltung des Greifers über die beiden Ringstrukturen sowie die zudem in Umfangsrichtung zueinander bevorzugt gleichmäßig beabstandet angeordneten Spannelemente wird vorteilhaft ein im Wesentlichen offen gestalteter, also ein nicht gedrungener respektive nicht kompakter Greifer bereitgestellt, welcher sich insbesondere aufgrund der offenen Gestaltung sehr gut zum Eintauchen in ein mit Pulver gefülltes Druckbett einer 3D-Pulverdruckmaschine und zur Entnahme eines im Druckbett befindlichen, nicht endfest ausgebildeten Bauteils, also eines Grünteils, eignet. Dabei kann ungebundenes Pulver über die zwischen den Spannelementen vorliegenden Freibereiche und/oder über die Ringöffnungen der Ringstrukturen abfließen, während das Grünteil über die Spannelemente aufgenommen und gehalten wird. Die Spannelemente können hierbei insbesondere faden- und/oder stabartig ausgebildet sein. In bevorzugter Ausführung sind die Spannelemente jedoch als Bänder und bevorzugt als Gummibänder ausgebildet. Bei einer Drehung der Ringstrukturen gegenüber einander, wobei auch lediglich eine der Ringstrukturen drehbar ausgestaltet sein kann, verdrillen sich die Spannelemente und legen sich dadurch in vorteilhafter Weise konturangleichend an das empfindliche, lediglich gestaltfeste Grünteil an, ohne eine Veränderung von dessen Geometrie hervorzurufen.According to the invention, therefore, a gripper system is provided in which a gripper of the gripper system has two annular structures that are spaced apart from one another—in the axial direction. Several elongated and - in the axial direction - running between the ring structures, flexible and torsionally flexible clamping elements are on the ring structures. According to the invention, the ring structures are also designed such that they can be rotated relative to one another. The design of the gripper via the two ring structures and the clamping elements, which are also preferably arranged at equal distances from one another in the circumferential direction, advantageously provides a gripper that is essentially open in design, i.e. not squat or compact, which is very well suited for immersion in, in particular due to the open design a powder-filled print bed of a 3D powder printing machine and for removing a component from the print bed that is not fully formed, i.e. a green part. In this case, unbound powder can flow off via the free areas present between the clamping elements and/or via the ring openings of the ring structures, while the green part is picked up and held via the clamping elements. The tensioning elements can in particular be designed like threads and/or rods. In a preferred embodiment, however, the tensioning elements are in the form of bands and preferably designed as rubber bands. When the ring structures are rotated relative to one another, whereby only one of the ring structures can be designed to be rotatable, the clamping elements twist and thereby advantageously conform to the contours of the sensitive green part, which is merely fixed in shape, without causing a change in its geometry.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eine der Ringstrukturen als ein Antrieb ausgebildet, sodass durch - die Ringstruktur selbst oder - zumindest einen Teil der jeweiligen Ringstruktur, hierbei insbesondere dem Teil, an welchem die Spannelemente angeordnet sind, eine Drehbewegung ausführbar ist. Somit läge die jeweilige Ringstruktur quasi als integrierter Antrieb vor. Durch die Ausführung wenigstens einer der Ringstrukturen als Antrieb, über welchen die Drehbewegung der Ringstrukturen gegenüber einander bereitgestellt werden kann, lässt sich über diese integrierte Antriebslösung gewinnbringend eine wenig ausladende Gestalt des Greifers verwirklichen. Dies führt zu einer einfachen Handhabung des Greifers, wobei aufgrund des durch die Ausgestaltung möglichen Entfalls zusätzlich am Greifer anzuordnender Bauteile, wie beispielsweise eines Elektromotors und/oder eines Getriebes, die einen Widerstand gegen ein Eintauchen in ein pulvergefülltes Druckbett bildende Oberfläche des Greifers weitgehend minimal gehalten werden kann.In a particularly advantageous development of the invention, at least one of the ring structures is designed as a drive, so that the ring structure itself or at least a part of the respective ring structure, in particular the part on which the clamping elements are arranged, can be used to perform a rotary movement. The respective ring structure would thus be present as an integrated drive. By designing at least one of the ring structures as a drive, via which the rotational movement of the ring structures relative to one another can be provided, this integrated drive solution allows the gripper to have a less protruding shape in a profitable manner. This leads to simple handling of the gripper, whereby the surface of the gripper that forms a resistance to immersion in a powder-filled pressure bed is largely kept to a minimum due to the fact that the design makes it possible to eliminate components that have to be additionally arranged on the gripper, such as an electric motor and/or a gear can be.

Eine Ausgestaltungsform der Erfindung stellt sich ebenso dann als gewinnbringend dar, wenn wenigstens eine der Ringstrukturen mit einem separat zur Ringstruktur ausgeführten Antrieb wirkverbundenen ist, sodass durch zumindest einen Teil der Ringstruktur - oder die Ringstruktur an sich - eine Drehbewegung ausführbar ist. Eine derartige Ausgestaltungsform ließe sich dabei in kostengünstiger Weise durch Verwendung von Standardkomponenten, beispielsweise vorgefertigten, am Markt erhältlichen Antrieben wie Elektromotoren, verwirklichen. Eine konstruktiv und/oder fertigungstechnisch aufwendige Lösung, insbesondere unter Ausführung eines in die Ringstruktur integrierten Antriebs respektive der Ausführung einer Ringstruktur als Antrieb, könnte somit entfallen. Dies würde die Herstellungskosten des Greifers deutlich senken.An embodiment of the invention is also advantageous if at least one of the ring structures is operatively connected to a drive that is separate from the ring structure, so that at least part of the ring structure—or the ring structure itself—can be rotated. Such an embodiment could be implemented in a cost-effective manner by using standard components, for example prefabricated drives such as electric motors that are available on the market. A solution that is complex in terms of design and/or manufacturing technology, in particular using a drive integrated into the ring structure or the design of a ring structure as the drive, could thus be omitted. This would significantly reduce the manufacturing costs of the gripper.

Erfindungsgemäß ist ferner ein weiteres Greifersystem vorgesehen, wobei ein Greifer des Greifersystems zumindest zwei aufblasbare, flexible Druckkammern aufweist. Weiterhin weist der Greifer hierbei zudem wenigstens eine Ringstruktur auf, an welcher die Druckkammern sich in axialer Richtung des Greifers erstreckend angeordnet sind. Dabei lässt sich der Greifer des Greifersystems in einem drucklosen und demnach nicht aufgeblasenen Zustand der Druckkammern insbesondere aufgrund der dabei vorliegenden offenen Gestaltung des Greifers vereinfacht in ein mit Pulver gefülltes Druckbett einer 3D-Pulverdruckmaschine eintauchen und das aufzunehmende Bauteil, hierbei insbesondere ein Grünteil, durch eine Druckbeaufschlagung, also dem Aufblasen der Druckkammern im Greifer, haltern und entnehmen. Die Druckkammern legen sich dabei beim Aufblasen überaus vorteilhaft konturangleichend an das empfindliche, lediglich gestaltfeste Grünteil an, ohne eine Veränderung von dessen Geometrie hervorzurufen. In bevorzugter Ausführung ist hierbei lediglich eine Ringstruktur vorgesehen. Denkbar ist in diesem Zusammenhang jedoch auch die Ausführung zweier Ringstrukturen, zwischen welchen die Druckkammern mit den Ringstrukturen verbunden angeordnet sind.According to the invention, a further gripper system is also provided, with a gripper of the gripper system having at least two inflatable, flexible pressure chambers. Furthermore, the gripper also has at least one ring structure on which the pressure chambers are arranged so as to extend in the axial direction of the gripper. The gripper of the gripper system can be immersed in a powder-filled pressure bed of a 3D powder printing machine and the component to be picked up, in particular a green part, by a Pressurization, i.e. the inflation of the pressure chambers in the gripper, hold and remove. During inflation, the pressure chambers rest against the sensitive green part, which is only rigid in shape, in an extremely advantageous manner, conforming to the contours, without causing a change in its geometry. In a preferred embodiment, only one ring structure is provided here. In this context, however, it is also conceivable to design two ring structures, between which the pressure chambers are arranged, connected to the ring structures.

Eine Ausführungsform der Erfindung lässt sich ferner dann als Erfolg versprechend ansehen, wenn sich die Druckkammern bei Beaufschlagung mit einem Druckgas zumindest in radiale Richtung - des Greifers - ausdehnen. So kann ein mittels des Greifers zu greifendes Grünteil im Wesentlichen mittig innerhalb des Greifers gehaltert werden, was die hierfür über die Druckkammern auf das Grünteil aufzubringende Haltekraft im Wesentlichen gleichmäßig auf das Grünteil verteilt. Hierdurch ist eine Gestaltänderung des lediglich gestalt- und somit noch nicht endfest vorliegenden Grünteils gewinnbringend vermeidbar.An embodiment of the invention can also be regarded as promising if the pressure chambers expand at least in the radial direction—of the gripper—when acted upon by a compressed gas. A green part to be gripped by means of the gripper can thus be held essentially centrally within the gripper, which distributes the holding force to be applied to the green part via the pressure chambers essentially evenly over the green part. As a result, a change in shape of the green part, which is merely shape-fixed and therefore not yet fully fixed, can be profitably avoided.

In einer darüber hinausgehenden Ausbildung der Erfindung ist zudem in überaus praxisgerechter Weise angedacht, dass an wenigstens einer Ringstruktur je Druckkammer eine Druckleitung angeordnet ist, welche sich von der Ringstruktur - insbesondere axial - in die Druckkammer erstreckend ausgeformt ist. Einerseits ließe sich damit eine optimale Druckzufuhr zu den Druckkammern gewährleisten. Andererseits bestünde die Möglichkeit, die Druckkammern über die jeweilig zugehörigen Druckleitungen mit sich zumindest teilweise unterscheidenden Drücken zu beaufschlagen, und somit die in den Druckkammern vorherrschenden Drücke und das damit verbundene Volumen der Druckkammern im jeweilig aufgeblasenen Zustand an die Geometrie des zu entnehmenden Grünteils anzupassen. Dadurch ließe sich folgerichtig auch die Verteilung der durch das bei der Entnahme notwendige Haltern auf die Grünteile wirkenden Haltekraft an die Geometrie des Grünteils anpassen.In a further development of the invention, it is also considered in an extremely practical manner that a pressure line is arranged on at least one ring structure per pressure chamber, which is shaped to extend from the ring structure—in particular axially—into the pressure chamber. On the one hand, this would ensure an optimal supply of pressure to the pressure chambers. On the other hand, there would be the possibility of subjecting the pressure chambers to at least partially different pressures via the associated pressure lines, and thus adapting the pressures prevailing in the pressure chambers and the associated volume of the pressure chambers in the respective inflated state to the geometry of the green part to be removed. Consequently, the distribution of the holding force acting on the green parts due to the holders required during removal could also be adapted to the geometry of the green part.

Eine Ausführungsform der Erfindung lässt sich zudem als günstig beschreiben, wenn zwei Ringstrukturen über ein zumindest abschnittsweise in axialer Richtung des Greifers verlaufendes, radial außerhalb der Ringstrukturen angeordnetes Koppelelement verbunden sind. So lassen sich die Ringstrukturen in konstruktiv einfacher Weise zueinander beabstandet anordnen, ohne dass der radial innen zwischen den Ringstrukturen vorhandene Freiraum zur Aufnahme eines Bauteils, hierbei insbesondere eines Grünteils, eingeschränkt würde. Ferner lässt sich das Koppelelement zudem zur Halterung des Greifers nutzen.An embodiment of the invention can also be described as favorable if two ring structures are connected via a coupling element which runs at least in sections in the axial direction of the gripper and is arranged radially outside of the ring structures. The ring structures can thus be arranged at a distance from one another in a structurally simple manner, without the radially inner free space between the ring structures for receiving a component, in particular a green part, would be restricted. Furthermore, the coupling element can also be used to hold the gripper.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an wenigstens einer - hierbei bevorzug lediglich einer - der Ringstrukturen oder zwischen zwei und radial außerhalb der Ringstrukturen zumindest ein Haltemittel angeordnet, über welches der Greifer lagerbar ausgeführt ist. Hierdurch ließe sich der Greifer an einer weiteren Komponente des Greifersystems anordnen und handhaben. Dabei lässt sich aufgrund der möglichen Anordnung des Haltemittels oder der Haltemittel an insbesondere ausschließlich einer Ringstruktur oder zwischen zwei Ringstrukturen die Ausrichtung des Greifers an unterschiedliche Anforderungen vorteilhaft anpassen.In a further particularly advantageous development of the invention, at least one holding means is arranged on at least one—in this case preferably only one—of the ring structures or between two and radially outside the ring structures, via which the gripper can be mounted. In this way, the gripper could be arranged and handled on another component of the gripper system. Due to the possible arrangement of the holding means or the holding means, in particular exclusively on a ring structure or between two ring structures, the orientation of the gripper can be advantageously adapted to different requirements.

Eine überaus vielversprechende Ausgestaltung der Erfindung liegt ferner darin begründet, dass der Greifer über das Koppelelement oder das zumindest eine Haltemittel endseitig eines Roboterarms des Greifersystems angeordnet ist. Dabei ergeben sich je nach Anordnung des Greifers über das Koppelelement oder die Ausführungsformen des Haltemittels sich voneinander unterscheidende Ausrichtungen des Greifers am Roboterarm. Bei einer Anordnung des Greifers über das Koppelelement respektive das zwischen den Ringstrukturen ausgebildete Haltemittel wäre der Greifer mit seiner axialen Richtung quer zu einer Längsachse eines Armglieds oder eines Armgelenks des Roboterarms, an welchem der Greifer angeordnet ist, ausgerichtet. Bei einer solchen Anordnung des Greifers wird insbesondere ein Eintauchen in Richtung der Ebene eines Pulverbetts vereinfacht, wobei das Grünteil über eine Art Schaufelgreifbewegung in den Greifer verbracht würde. Diese Schaufelgreifbewegung folgt teilweise entsprechend einer kreisförmigen oder elliptischen Bewegungskurve. Bei der Anordnung des Greifers über das oder die Haltemittel, welche an einer der Ringstrukturen ausgeführt sind, ist der Greifer mit seiner axialen Richtung vielmehr parallel zu einer Längsachse eines Armglieds oder eines Armgelenks des Roboterarms, an welchem der Greifer angeordnet ist, ausgerichtet. Dies vereinfacht insbesondere ein Eintauchen senkrecht zur Ebene des Pulverbetts, wobei das Grünteil über eine Art Einstechbewegung in den Greifer verbracht würde. Diese Einstechbewegung folgt dabei teilweise einer eher linearen Bewegungskurve.An extremely promising embodiment of the invention is also based on the fact that the gripper is arranged at the end of a robot arm of the gripper system via the coupling element or the at least one holding means. Depending on the arrangement of the gripper via the coupling element or the embodiments of the holding means, different orientations of the gripper on the robot arm result. If the gripper were arranged via the coupling element or the holding means formed between the ring structures, the gripper would be aligned with its axial direction transverse to a longitudinal axis of an arm link or an arm joint of the robot arm on which the gripper is arranged. With such an arrangement of the gripper, immersion in the direction of the plane of a powder bed is simplified in particular, with the green part being brought into the gripper via a kind of shovel gripping movement. This blade gripping motion follows in part according to a circular or elliptical trajectory of motion. When the gripper is arranged via the holding means or means, which are designed on one of the ring structures, the gripper is aligned with its axial direction parallel to a longitudinal axis of an arm link or an arm joint of the robot arm on which the gripper is arranged. In particular, this simplifies immersion perpendicular to the plane of the powder bed, in which case the green part would be brought into the gripper via a type of piercing movement. This piercing movement partially follows a rather linear movement curve.

In gestalterisch vorteilhafter Weise weist der Greifer in einer Ausbildung der Erfindung weiterhin eine - insbesondere in wenigstens einer der Ringstrukturen ausgebildete - Absaugung auf. In an embodiment of the invention, which is advantageous in terms of design, the gripper also has a suction device--particularly designed in at least one of the ring structures.

Dies erleichtert die Aufnahme eines Grünteils durch den Greifer, da es hierdurch ermöglicht wird, in einem Druckbett vorhandenes ungebundenes Pulver vor und/oder während der Aufnahme des Grünteils abzuführen.This makes it easier for the gripper to pick up a green part, since this makes it possible to remove unbound powder present in a pressure bed before and/or during the picking up of the green part.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese Zeichnungen zeigen in

1a, 1b eine Weiterbildung eines ersten Greifers;
2a, 2b eine Weiterbildung eines zweiten Greifers;
3a, 3b Weiterbildungen eines Greifersystems mit einem ersten Greifer;
4 eine Weiterbildung eines Greifersystems mit einem zweiten Greifer;

The invention permits numerous embodiments. To further clarify their basic principle, several of them are shown in the drawings and are described below. These drawings show in

1a , 1b a development of a first gripper;
2a , 2 B a development of a second gripper;
3a , 3b Developments of a gripper system with a first gripper;
4 a development of a gripper system with a second gripper;

1a und 1b zeigen eine Weiterbildung eines ersten Greifers 2, wobei der Greifer 2 hierbei die zwei sich beabstandet gegenüberliegenden Ringstrukturen 3 aufweist, an welchen mehrere längliche und zwischen den Ringstrukturen 3 verlaufende, biegeschlaffe und torsionsweiche Spannelemente 4 ausgeführt sind. Die Spannelemente 4 sind dabei entlang der Ringstrukturen 3, hierbei in Umfangsrichtung, zueinander gleichmäßig beabstandet und die Ringstrukturen 3 zudem gegenüber einander verdrehbar ausgebildet. Die zwei Ringstrukturen 3 des Greifers 2 sind zudem über das abschnittsweise in axialer Richtung, hier in Richtung der Mittellängsachse M des Greifers 2 verlaufende, radial außerhalb der Ringstrukturen 3 angeordnete Koppelelement 9 verbunden. Hierbei zeigt 1a den Greifer 2 in einem nicht verdrehten Ruhe- oder Aufnahmezustand, in welchem das in den 1a und 1b aufgezeigte Grünteil 12 in das Innere des Greifers 2 aufgenommen werden kann. Aus diesem Ruhe- oder Aufnahmezustand lässt sich der Greifer 2 durch eine Drehbewegung D einer der Ringstrukturen 3 oder durch gegenläufige Drehbewegungen D beider Ringstrukturen 3 in einen Haltezustand überführen. Ein solcher Haltezustand ist der 1b zu entnehmen, wobei in diesem Fall eine - hierbei die in der Darstellung untere - der Ringstrukturen 3 zur Überführung in den dargestellten Haltezustand gegenüber der feststehenden - hierbei die in der Darstellung obere - Ringstruktur 3 um die Mittellängsachse M verdreht wurde. Hierfür ist die - in der Darstellung untere - Ringstruktur 3 als ein Antrieb ausgebildet, sodass durch diese die Drehbewegung D ausführbar ist. Bei der Verdrehung der Ringstrukturen 3 um die Mittellängsachse M gegenüber einander verdrillen sich die Spannelemente 4 wie in 1 b aufgezeigt und legen sich dadurch konturangleichend an das empfindliche, lediglich gestaltfeste Grünteil 12 an, ohne eine Veränderung der Geometrie des noch nicht endfest ausgebildeten Grünteils 12 hervorzurufen. Das Grünteil 12 wird somit gestalterhaltend gehaltert. 1a and 1b show a further development of a first gripper 2, wherein the gripper 2 has the two spaced opposite ring structures 3, on which several elongated and between the ring structures 3 running, flexible and torsionally flexible clamping elements 4 are executed. The clamping elements 4 are spaced uniformly from one another along the ring structures 3, in this case in the circumferential direction, and the ring structures 3 are also designed to be rotatable relative to one another. The two ring structures 3 of the gripper 2 are also connected via the coupling element 9 , which runs in sections in the axial direction, here in the direction of the central longitudinal axis M of the gripper 2 , and is arranged radially outside of the ring structures 3 . Here shows 1a the gripper 2 in a non-twisted rest or recording state in which the in the 1a and 1b shown green part 12 can be accommodated in the interior of the gripper 2 . The gripper 2 can be transferred from this rest or pick-up state into a holding state by a rotary movement D of one of the ring structures 3 or by counter-rotating rotary movements D of both ring structures 3 . Such a holding state is the 1b In this case, one of the ring structures 3 - the lower one in the illustration - of the ring structures 3 was rotated about the central longitudinal axis M for the transfer into the holding state shown compared to the fixed ring structure 3 - the upper one in the illustration. For this purpose, the ring structure 3--lower in the illustration--is designed as a drive, so that the rotary movement D can be carried out by it. When the ring structures 3 are twisted about the central longitudinal axis M relative to one another, the clamping elements 4 twist as shown in FIG 1 b pointed out and thereby conforming to the contours of the sensitive, only shape-fixed Green part 12 without causing a change in the geometry of the green part 12, which is not yet fully developed. The green part 12 is thus held in a shape-retaining manner.

Den 2a und 2b ist zudem eine Weiterbildung eines zweiten erfindungsgemäßen Greifers 5 zu entnehmen. Hierbei weist der Greifer 5 mehrere aufblasbare, flexible Druckkammern 6 und zudem die Ringstruktur 7 auf, an welcher die Druckkammern 6 sich in axialer Richtung, hierbei in Richtung der Mittellängsachse M des Greifers 5, erstreckend angeordnet sind. Ferner ist an der Ringstruktur 7 je Druckkammer 6 eine Druckleitung 8 angeordnet, welche sich von der Ringstruktur 7 in die zugehörige Druckkammer 6 erstreckend ausgeformt ist. 2a zeigt den Greifer 5 dabei in seinem Ruhe- oder Aufnahmezustand, in welchem das in den 2a und 2b aufgezeigte Grünteil 12 in das Innere des Greifers 5 aufgenommen werden kann. Das Greifen des Grünteils 12 erfolgt durch Beaufschlagung der Druckkammern 6 mit einem Druckgas P, wodurch sich die Druckkammern 6 einerseits in radiale Richtung R sowie in Richtung der Mittellängsachse M ausdehnen. Bei der Beaufschlagung mit dem Druckgas P, also dem Aufblasen der Druckkammern 6, legen sich die Druckkammern 6 konturangleichend an das empfindliche, lediglich gestaltfeste Grünteil 12 an, ohne eine Veränderung der Geometrie des noch nicht endfest ausgebildeten Grünteils 12 hervorzurufen. Das Grünteil 12 wird somit gestalterhaltend gehaltert. Dies ist hierbei der 2b zu entnehmen, in welcher der in Seitenansicht aufgezeigte Greifer 5 in seinem Haltezustand vorliegt.The 2a and 2 B a further development of a second gripper 5 according to the invention can also be seen. Here, the gripper 5 has several inflatable, flexible pressure chambers 6 and also the ring structure 7, on which the pressure chambers 6 are arranged in the axial direction, here in the direction of the central longitudinal axis M of the gripper 5, extending. Furthermore, a pressure line 8 is arranged on the ring structure 7 for each pressure chamber 6 and is shaped to extend from the ring structure 7 into the associated pressure chamber 6 . 2a shows the gripper 5 in its rest or recording state, in which the in the 2a and 2 B shown green part 12 can be accommodated in the interior of the gripper 5 . The green part 12 is gripped by charging the pressure chambers 6 with a compressed gas P, as a result of which the pressure chambers 6 expand in the radial direction R and in the direction of the central longitudinal axis M on the one hand. When the compressed gas P is applied, i.e. the inflation of the pressure chambers 6, the pressure chambers 6 conform to the contours of the sensitive green part 12, which is only rigid in shape, without causing a change in the geometry of the green part 12, which is not yet fully formed. The green part 12 is thus held in a shape-retaining manner. This is the one here 2 B can be seen in which the gripper 5 shown in a side view is in its holding state.

Aus den weiteren 3a und 3b sowie der 4 lassen sich überdies Ausführungsformen des Greifersystems 1 entnehmen. Die Weiterbildungen der 3a und 3b weisen hierbei einen Greifer 2 auf, welcher über zwei Ringstrukturen 3 und zwischen den Ringstrukturen 3 verlaufenden Spannmitteln 4 ausgebildet ist. Der Greifer 5 der Weiterbildung der 4 verfügt hingegen über eine Ringstruktur 7, von welcher ausgehend sich die Druckkammern 6 erstrecken. Der jeweilige Greifer 2, 5 ist dabei jeweils über das Haltemittel 10 endseitig des Roboterarms 11 des Greifersystems 1 angeordnet. Das jeweilige Haltemittel 10 der Weiterbildungen des Greifersystems 1 der 3a und 4 ist in diesen Fällen einerseits ausschließlich an einer der Ringstrukturen 3 und andererseits ausschließlich an der Ringstruktur 7 angeordnet. Bei dieser Anordnung des jeweiligen Greifers 2, 5 über das Haltemittel 10 ist der jeweilige Greifer 2, 5 somit mit seiner axialen Richtung, hierbei entsprechend in Richtung der Mittellängsachse M, parallel zu der Längsachse L des Armglieds 13 sowie des Armgelenks 14, an welchem die Greifer 2, 5 jeweils angeordnet sind, ausgerichtet. Bei der Weiterbildung der 3b ist das Halteelement 10 hingegen zwischen den zwei Ringstrukturen 3 und zudem radial außerhalb der Ringstrukturen 3 angeordnet, sodass der Greifer 2 mit seiner axialen Richtung, hierbei entsprechend in Richtung der Mittellängsachse M, quer zu der Längsachse L des Armgliedes 13 sowie des Armgelenks 14 ausgerichtet ist.From the others 3a and 3b as well as the 4 Furthermore, embodiments of the gripper system 1 can be inferred. The further training of 3a and 3b in this case have a gripper 2 which is formed over two ring structures 3 and clamping means 4 running between the ring structures 3 . The gripper 5 of the training 4 has a ring structure 7, from which the pressure chambers 6 extend. The respective gripper 2, 5 is arranged in each case via the holding means 10 at the end of the robot arm 11 of the gripper system 1. The respective holding means 10 of the developments of the gripper system 1 of 3a and 4 is arranged on the one hand exclusively on one of the ring structures 3 and on the other hand exclusively on the ring structure 7 in these cases. With this arrangement of the respective gripper 2, 5 via the holding means 10, the respective gripper 2, 5 is thus with its axial direction, here correspondingly in the direction of the central longitudinal axis M, parallel to the longitudinal axis L of the arm link 13 and the arm joint 14, on which the Grippers 2, 5 are each arranged aligned. In the further training of 3b If, on the other hand, the holding element 10 is arranged between the two ring structures 3 and also radially outside of the ring structures 3, so that the gripper 2 is aligned with its axial direction, here correspondingly in the direction of the central longitudinal axis M, transversely to the longitudinal axis L of the arm member 13 and the arm joint 14 .

Bezugszeichenlistereference list

11: Greifersystemgripper system
22: Greifergripper
33: Ringstrukturring structure
44: Spannelementclamping element
55: Greifer gripper
66: Druckkammerpressure chamber
77: Ringstrukturring structure
88th: Druckleitungpressure line
99: Koppelelementcoupling element
1010: Haltemittel holding means
1111: Roboterarmrobotic arm
1212: Grünteilgreen part
1313: Armgliedarm link
1414: Armgelenkarm joint
DD: Drehbewegung rotary motion
MM: Mittellängsachsecentral longitudinal axis
PP: Druckgascompressed gas
RR: radiale Richtungradial direction
LL: Längsachselongitudinal axis

Claims

Gripper system (1) with a gripper (2), characterized in that the gripper (2) has two spaced opposite ring structures (3) on which several elongated and between the ring structures (3) running, flexible and torsionally flexible clamping elements (4) are executed, and the ring structures (3) are also designed to rotate relative to each other.

Gripper system (1) after claim 1 , characterized in that at least one of the ring structures (3) is designed as a drive, so that a rotary movement (D) can be carried out by at least part of the respective ring structure (3).

Gripper system (1) after claim 1 or 2 , characterized in that at least one of the ring structures (3) with a ring separately structure (3) is operatively connected to the drive, so that a rotary movement (D) can be performed by at least part of the ring structure (3).

Gripper system (1) with a gripper (5), the gripper (5) having at least two inflatable, flexible pressure chambers (6), characterized in that the gripper (5) also has at least one ring structure (7) on which the pressure chambers (6) are arranged to extend in the axial direction of the gripper (5).

Gripper system (1) after claim 4 , characterized in that the pressure chambers (6) expand when acted upon by a compressed gas (P) at least in the radial direction (R).

Gripper system (1) after claim 4 or 5 , characterized in that a pressure line (8) is arranged on at least one ring structure (7) per pressure chamber (6), which is shaped to extend from the ring structure (7) into the pressure chamber (6).

Gripper system (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that two ring structures (3, 7) of the gripper (2, 5) via a radially outside of the ring structures ( 3, 7) arranged coupling element (9) are connected.

Gripper system (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one holding means (10) is arranged on at least one ring structure (3, 7) or between two and radially outside the ring structures (3, 7), via which the gripper (2, 5) is designed to be storable.

Gripper system (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gripper (2, 5) is arranged via the coupling element (9) or the at least one holding means (10) at the end of a robot arm (11) of the gripper system (1).

Gripper system (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gripper (2, 5) has a suction device.