Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung mit mindestens einem ansteuerbar verformbaren elastischen Element.

Handhabungsvorrichtungen mit im Wesentlichen zylindrischer Ausdehnung, die dazu ausgelegt sind, in Öffnungen von Hohlkörpern wie beispielsweise Flaschen oder dergleichen eingefügt zu werden und durch angesteuertes Verformen eines vorzugsweise endseitig an der Handhabungsvorrichtung angeordneten elastischen Elementes einen Kontakt mit der Innenwand des Hohlkörpers herzustellen, sind dem Grunde nach aus der Technik bekannt.

So ist beispielsweise aus der DE-Offenlegungsschrift 10 2007 017 662 AI eine Handhabungsvorrichtung bekannt, die einen durch Druckbeaufschlagung einer Fluidkammer betätigbaren Schubkolben aufweist, welcher ein endseitig an der Handhabungsvorrichtung angeordnetes verformbares Element aus einem Elasto- mer ansteuerbar verschieben kann, wobei dieses elastische Element unter Bildung einer Ausbauchung dann bezogen auf die zylindrische Hauptausdehnungsrichtung der Handhabungsvorrichtung unter Veränderung des Abstandes von einer Mittenachse beispielsweise mit der Innenwand eines Hohlkörpers wie einer Flasche, in welche die Handhabungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik eingeführt wurde, in Verbindung bringbar ist. Derartige herkömmliche Handhabungsvorrichtungen weisen nun den Nachteil auf, dass sie bezogen auf die Position, an welcher diese Ausbauchung des elastischen Elementes ausgebildet wird, nur eine unzureichende Feinjustage ermöglichen. So ist dann, wenn empfindliche Gegenstände wie beispielsweise Halbleiterbauteile oder dergleichen bewegt werden sollen, die Einführtiefe der Handhabungsvorrichtung in den entsprechenden Hohlraum oftmals begrenzt; gleichzeitig soll aber aus Stabilitätsgründen oftmals auch eine gewisse Mindesteinführtiefe der Handhabungsvorrichtu ng nicht unterschritten werden, um eine Handhabungssicherheit nicht zu beeinträchtigen. Die oben beschriebenen herkömmlichen Handhabungs- Vorrichtungen mit mindestens einem ansteuerbar verformbaren elastischen Element ermöglichen nun lediglich ein ansteuerbares Herstellen der Ausbauchung des elastischen Elementes, ohne Einfluss auf deren relative Position bezogen auf die Ausdehnungsrichtung der Handhabungsvorrichtung nehmen zu können. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Handhabungsvorrichtung der obengenannten Art derart weiterzubilden, dass die Handhabungseigenschaften und die Positionierbarkeit verbessert werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Handhabungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1.

Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine Handhabungsvorrichtung mit mindestens einem ansteuerbar verformbaren elastischen Element, wobei die Vorrichtung entlang einer Längsachse eine Hauptausdehnungsrichtung aufweist und wobei das ansteuerbar verformbare elastische Element in einen Wirkbereich der Vorrichtung angeordnet und dazu ausgelegt ist, durch entsprechendes Ansteuern wahlweise eine Grundstellung oder mindestens eine Verformungsstellung anzunehmen. Die Position in Hauptausdehnungsrichtung eines Mittenbereiches des elastischen Elementes, der sich in der Grundstellung im Wesentlichen entlang der Längsachse erstreckt und der in der mindestens einen Verformungsstellung im Wesentlichen querab zur Längsachse hervorsteht, ist durch das Ansteuern unter Veränderung des Abstandes dieses Mittenbereiches von der Längsachse innerhalb des Wirkbereiches festlegbar. Unter dem Mittenbereich des elastischen Elementes ist hierbei ein begrenzter Bereich zu verstehen, welcher sich bezogen auf die Hauptausdehnungsrichtung, also auch bezogen auf die Längsachse der Handhabungsvorrichtung, im Bereich einer Ebene erstreckt, die im Wesentlichen senkrecht von der Längsachse durchstoßen wird und die im Längsschnitt durch den Mittelpunkt des elastischen Elementes verläuft. Auch bei Veränderung des Abstandes dieses Mittenbereiches von der Längsachse bei Übergang von der Grundstellung in die Verformungsstellung, also bei Ausbildung einer oben beschriebenen Ausbauchung, ist die Position des Mittenbereiches durch eine (beispielsweise orthogonale) Projektion auf die Längsachse festlegbar, wobei dann verformungsbedingt beim Übergang von der Grundstell ung in die Ver- formungsstellung zwar eine geringfügige Veränderung der Ausdehnung dieses Mittenbereiches projiziert auf die Längsachse erfolgt, aber der Mittelpunkt dieses Mittenbereiches projiziert auf die Längsachse innerhalb des Wirkbereiches im Wesentlichen festlegbar ist. Durch die ansteuerbar festlegbare Positionierung des Mittenbereiches in der Verformungsstellung, also durch die ansteuerbar festlegbare Positionierung der Ausbauchung des elastischen Elementes, die mit der Innenwand des zu handhabenden Hohlkörpers in Kontakt kommen soll, ergibt sich der besondere Vorteil, dass auch zu bewegende Hohlkörper wie beispielsweise Gehäuse von elektronischen Halbleiterbauelementen oder dergleichen selbst dann stabil und sicher bewegt werden können, wenn insbesondere aus Stabilitätsgründen eine Mindesteinbring- tiefe der Handhabungsvorrichtung in die Öffnung des Höhlkörpers hinein erforderlich ist. Die Kontaktfläche zwischen der gebildeten Ausbauchung des elastischen Elementes in Verformungsstellung und der Innenwand des zu bewegenden Hohlkörpers kann dann innerhalb des Wirkbereiches im Wesentlichen frei gewählt werden.

Insbesondere in der Automatisierungstechnik ergibt sich der weitere Vorteil, dass unterschiedliche Hohlkörper mit auf die Höhe bezogen unterschiedlich angeordne- ten vorteilhaften Kontaktflächen bei gleichbleibender Einführtiefe der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung lediglich durch Variation der Ansteuerung des elastischen Elementes jeweils auch im optimalen Kontaktbereich von der Ausbauchung erfasst werden können. Mit anderen Worten, es kann beispielsweise ein mit der erfindungsgemäßen

Handhabungsvorrichtung ausgestatteter Roboterarm auch bei unterschiedlichen zu bewegenden Hohlkörpern immer mit der gleichen Einfü hrtiefe in Grundstellung in diese unterschiedlich ausgebildeten Hohlkörper eingeführt werden, wobei die anschließende Ansteuerung des elastischen Elementes, um es von der Grundstellung in seine mindestens eine Verformungsstellung zu bringen, dann in Abhängigkeit von der Lage der vorteilhaften Kontaktfläche mit der Ausbauchung angesteu- ert wird. Hierdurch können insbesondere der Automatisierungsaufwand und damit die Kosten beträchtlich reduziert werden.

Selbstverständlich ist es auch möglich, mit der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung einen Hohlkörper nicht aktiv zu bewegen, sondern gegen versehentli- ches Bewegen zu sichern und an Ort und Stelle zu fixieren.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. So ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Position in Hauptausdehnungsrichtung des Mittenbereiches beim Ansteuern unter Veränderung des Abstandes von der Längsachse im Wesentlichen gleich bleibt.

Mit anderen Worten, es kann auch vorgesehen sein, dass sich die Position in Hauptausdehnungsrichtung des Mittenbereiches beim Ausbilden der Ausbauchung, d . h. beim Übergang von der Grundstellung in die mindestens eine Verformungsstellung nicht verändert. Eine senkrecht auf der Längsachse durch den Mittelpunkt des Mittenbereiches verlaufende Querachse verschiebt sich demnach relativ zu einem Befestigungspunkt bzw. Befestigungsbereich der Handhabungs- Vorrichtung nicht, wenn das elastische Element durch Ansteuerung von seiner Grundstellung in die mindestens eine Verformungsstellung überführt wird .

Die Ausbauchung wird also daran gehindert, beim Übergang von der Grundstellung in die mindestens eine Verformungsstellung bezogen auf einen Befesti- gungsbereich der Handhabungsvorrichtung entlang der Längsachse zu„wandern" was insbesondere vorteilhaft ist, wenn der gewünschte Kontaktbereich der sich ausbildenden Ausbauchung mit der Innenwand des zu bewegenden Hohlkörpers räumlich eng begrenzt ist und beispielsweise aufgrund einer materialbedingten Empfindlichkeit des zu bewegenden Hohlkörpers nicht verlassen werden sollte. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die mindestens eine Verformungsstellung eine Vielzahl von vorzugsweise stufenlos ineinander übergehenden und durch entsprechendes Ansteuern festlegbaren Verformungsgraden aufweist. Hierdurch ist der Anpressdruck der ausgebildeten Ausbauchung des elastischen Elementes flexibel variierbar, ohne auf die erfindungsgemäß vorteilhafte Wirkung der ansteuerbar festlegbaren Position der sich ausbildenden Ausbauchung in dem Wirkbereich zu verzichten. Somit können Bauteile oder dergleichen mit unterschiedlicher Masse, welche unterschiedliche Anpressdrücke erfordern, unter gleichzeitiger Berücksichtigung beispielsweise durch die Wandstärken der Hohlräume vorgegebenen maximalen Anpressdrücke oder dergleichen sicher fixiert bzw. bewegt werden.

Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass das elastische Element jeweils endseitig zumindest teilweise an jeweils einem entlang der Längsachse bewegbaren Anschlag der Vorrichtung anliegt und dass die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, zum Ansteuern des elastischen Elementes die Anschläge innerhalb des Wirkbereiches zu verschieben. Durch einen derartigen Aufbau der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung ist ein besonderes einfaches und wirksames Manipulieren des elastischen Elementes zum ansteuerbaren Verformen gegeben.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Verschieben der Anschläge eine mit dem einen Anschlag in Wirkverbindung stehende Zugverbindung und eine mit dem anderen Anschlag in Wirkverbindung stehende Schubeinrichtung aufweist. Die Zugeinrichtung ist hierbei durch hydraulische oder pneumatische Druckbeaufschlagu ng einer ersten Fluidkammer der Vorrichtung wahlweise bewegbar; entsprechend ist die Schubeinrichtung durch hydraulische oder pneumatische Druckbeaufschlagung einer zweiten Fluidkammer der Vorrichtung nicht wahlweise bewegbar, und zwar jeweils mittels Variation des entsprechenden Druckes.

Es ist hierbei zu beachten, dass es möglich ist, die beiden Fluidkammern unab- hängig voneinander ansteuerbar auszubilden, d . h. mit unabhängig voneinander wählbaren Drücken zu beaufschlagen, um die Positionen der Anschläge innerhalb des Wirkbereiches und damit auch die Position der Ausbauchung innerhalb des Wirkbereiches im Wesentlichen bei gleichzeitiger gesteuerter Variation des Anpressdruckes frei wählen zu können.

Selbstverständlich ist eine Variation des entsprechenden Druckes nicht nur in eine Richtung, d. h. beispielsweise in Richtung Druckerhöhung möglich, sondern es ist auch vorgesehen, das in die erste bzw. in die zweite Kammer eingebrachte Fluid ansteuerbar wieder entfernen zu können, um somit eine Rückbeweg ung zu ermöglichen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste und die zweite Fluidkammer in druckbezogener Verbindung stehen. Vorteilhafterweise können die erste und die zweite Fluidkammer auch durch eine einzige Kammer gebildet sein, wobei in diesem Fall selbstverständlich die Zugbewegung mittels der Zugeinrichtung und die Schubbewegung mittels der Druckeinrichtung nicht länger unabhängig voneinander ansteuerbar sind . Gleichwohl ist durch diesen vereinfachten Aufbau eine Aufwands- und Kostenersparnis gegeben.

Bei einem in der Regel symmetrisch ausgebildeten elastischen Element wird in diesem Fall bei Ansteuern des elastischen Elementes, d . h. beim Überführen des elastischen Elementes von seiner Grundstellung in die mindestens eine Verformungsstellung, die Position in Hauptausdehnungsrichtung des Mittenbereiches, also die Position der Ausbauchung, unter Veränderung des Abstandes von der Längsachse im Wesentlichen gleich bleiben, d . h. die Mittenlage der Ausbauchung wird auch bei progressiv zunehmenden Druck der druckbeaufschlagten Fluidkam- mer im Wesentlichen nicht verändert. Somit ist ein im Wesentlichen stufenloses Verändern des Anpressdruckes der Ausbauchung an die Innenwand des Hohlkörpers, in welchem die Handhabungsvorrichtung eingeführt wird, ermöglicht, ohne dass sich dieser Kontaktbereich zwischen der Ausbauchung und der Innenwand nennenswert verschiebt.

Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass das mindestens eine elastische Element bezogen auf die Längsachse dezentral und vorzugsweise endseitig an der Handhabungsvorrichtung angeordnet ist. Hierdurch ist ein vorteilhafter platzsparender Aufbau der Handhabungsvorrichtung gegeben.

Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass das mindestens eine elastische Element im Wesentlichen schlauch- bzw. ringförmig aufgebaut ist und zumindest teilweise aus einem Elastomer, vorzugsweise aus Gummi, Polyurethan oder Silikon gebildet ist.

Die genannten Materialien weisen eine besonders hohe Kontaktfähigkeit bei gleichzeitig langer Lebensdauer und geringem Abnutzungsgrad auf.

Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung um die Längsachse im Wesentlichen symmetrisch aufgebaut ist. Durch einen derartigen, der idealen Zylinderform angenäherten Aufbau ist die Positionieru ng der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung unabhängig von einer Rotation um die Längsachse in Bezug auf die Lage des zu fixierenden oder zu bewegenden Hohlkörpers möglich.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen :

Fig . la : eine Handhabungsvorrichtung mit einem endseitig angeordneten elastischen Element in Grundstellung gemäß einem Ausführungs- beispiel der Erfindung; und

Fig . lb : die Handhabungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel aus

Fig . la, mit dem elastischen Element in einer Verformungsstellung .

Fig . la und lb zeigen in schematischer Schnittansicht eine erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei in Fig . la ein endseitig an der Handhabungsvorrichtung 100 angeordnetes elastisches Element 10 in seiner Grundstell ung gezeigt ist; entsprechend ist in Fig . lb dieses elastische Element 10 in einer Verformungsstellung unter Bildung als Ausbauchung dargestellt.

Die Handhabungsvorrichtung 100 gemäß dem dargestellten Ausfü hrungsbeispiel weist innerhalb eines Kolbens eine erste Fluidkammer 20 und eine zweite Flu id- kammer 30 auf, welche jeweils hydraulisch oder pneumatisch mit Druck beaufschlagbar sind . Die Handhabungsvorrichtung 100 ist im Wesentlichen symmetrisch um eine Längsachse 60 ausgebildet, welche sich in einer Hauptausdeh- nungsrichtung R der Handhabungsvorrichtung 100 erstreckt. In der in Fig. la gezeigten Grundstellung ist die äußere Umfangsfläche der Handhabungsvorrichtung 100 demgemäß einer Zylinderform angenähert. Das elastische Element 10 weist eine im Wesentlichen schlauchförmige Struktur mit auf die Hauptausdehnungsrichtung R bezogen verstärkten Enden und einen diese Enden verbindenden relativ dünneren Mittenbereich auf und ist aus einem geeigneten Elastomer wie beispielsweise Gummi gebildet. Ein erster Anlagebereich 11 am äußeren Ende des elastischen Elementes 10 liegt an einem ersten Anschlag 23 der Handhabungsvorrichtung 100 an; entsprechend liegt ein zweiter Anlagebereich 12 an einem zweiten Anschlag 33 der Handhabungsvorrichtung 100 an.

Bezogen auf einen relativen Bezugspunkt der die Fluidkammer begrenzenden Wandung der Handhabungsvorrichtung 100 sind die Anschläge 23, 33 innerhalb eines gleichbleibenden Wirkbereiches 40 in Richtung auf einen Mittenbereich 15 des elastischen Elementes 10 verschiebbar ausgebildet, wobei während eines derartigen Verschiebvorganges das elastische Element 10 von seiner in Fig . la dargestellten Grundstellung in eine in Fig . lb dargestellte Verformungsstellung überführt wird und unter Vergrößerung des Abstandes A dieses Mittenbereiches 15 von der Längsachse 60 eine Ausbauchung ausbildet, welche beispielsweise mit einem (in den Figuren la und lb nicht dargestellten) Innenwand eines Hohlkörpers in Anlage gebracht werden kann. Der erste Anschlag 33 ist hierbei an einem endseitigen Teller 22 ausgebildet, wobei der endseitige Teller 22 seinerseits mit einer Zugstange 21 derart in Wirkverbindung steht, dass bei Druckbeaufschlagung der zweiten Fluidkammer 30 eine den ersten Anschlag 23 in Richtung auf den Mittenbereich 15 des elastischen Elementes 10 hinzubewegende Kraft ausgeübt wird. Der zweite Anschlag 33 ist entsprechend an einem Schubkolben 31 ausgebildet, welcher durch Druckbeaufschlagung der ersten Fluidkammer 20 von der gegenüberliegenden Seite ebenfalls auf den Mittenbereich 15 des elastischen Elementes 10 eine verschiebende Kraft ausübt. Auf diese Weise ist es möglich, die durch die Ansteuerung der Fluidkammern 20, 30 zu bildende Ausbauchung des elastischen Elementes 10 innerhalb des Wirkbereiches 40 nahezu beliebig zu positionieren. Gleichzeitig kann durch Variation der Drücke in der ersten Fluidkammer 20 und der zweiten Fluidkammer 30 der Abstand A des Mittenbereiches von der Längsachse 60 variiert werden bzw. dann, wenn die Handhabungsvorrichtung 100 in einen Hohlkörper eingeführt ist, der Anpressdruck der gebildeten Ausbauchung des elastischen Elementes 10 an die Innenwand des Hohlkörpers verändert werden.

In dem in den Figuren la und lb dargestellten Ausführungsbeispiel ist die gemeinsame Querachse 16 des Mittenbereiches 15, die senkrecht auf der Längsachse 60 steht, beim Übergang von der Grundstellung in die Verformu ngsstellung (d . h. beim Übergang von der Darstellung aus Fig. la in die Darstellung aus

Fig lb) nicht verschoben. Die relative Position P des Mittenbereiches 15 innerhalb des Wirkbereiches 50 bleibt also in dem dargestellten Ausführungsbeispiel unverändert. Beim Einführen der Handhabungsvorrichtung 100 aus dem Ausführungsbeispiel in einen (nicht dargestellten) Hohlkörper oder dergleichen ist daher der Anpressdruck des elastischen Elementes 10 an eine (ebenfalls nicht dargestellte) Innenwand des Hohlkörpers variierbar, ohne dass sich die relative Position des Mittenbereiches 15, also die Querachse 16 des Mittenbereiches 15 in ihrer Position ver- ändert. Hierdurch ist ein gleichmäßiges und sicheres Handhaben des Hohlkörpers gewährleistet.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass alle obenbeschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnun- gen dargestellten Details als zur Erfindung gehörig beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.

Bezugszeichenliste

10 elastisches Element

11 erster Anlagebereich

12 zweiter Anlagebereich

15 Mittenbereich

16 Querachse des Mittenbereiches

20 erste Fluidkammer

21 Zugstange

22 endseitiger Teller

23 erster Anschlag

30 zweite Fluidkammer

31 Schubkolben

33 zweiter Anschlag

35 Sicherungsring

40 Wirkbereich

60 Längsachse

100 Handhabungsvorrichtung

A Abstand des Mittenbereiches

P Position des Mittenbereiches

R Hauptausdehnungsrichtung