Robotergreifer , Industrieroboter, HandhabungsSystem und Verfahren zur Entnahme plattenförmiger Werkstücke von einem

Stapel

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Robotergreifer, der dazu

ausgebildet ist, mit einem Industrieroboter verbunden zu werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen

Industrieroboter mit diesem Greifer, und ein

Handhabungssystem, das diesen Industrieroboter aufweist.

Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Entnahme plattenförmiger Werkstücke, die bevorzugt zumindest

abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff,

Aluminium oder dergleichen bestehen, von einem Stapel.

Stand der Technik

In der Möbel- und Bauelementeindustrie ist gegenwärtig ein Anstieg der Nachfrage nach individualisierten Produkten erkennbar. So kaufen Endverbraucher beispielsweise vermehrt Einrichtungsgegenstände, die individuell an die Abmaße eines konkreten Raums angepasst sind, oder die eine bestimmte Farb- und/oder Werkstoffkombination aufweisen. Trotz eines hohen Individualisierungsgrads und der damit verbundenen geringen Losgröße können derartige Produkte im industriellen Maßstab gefertigt werden.

Im beispielhaften Fall eines Möbelstücks ist es denkbar, zunächst alle benötigten Platten zu konfektionieren, und diese sodann auf einer Lagereinrichtung zu stapeln. Da ein Möbelstück meist aus einer Vielzahl verschiedenartiger Platten besteht, bilden die auf der Lagereinrichtung

gestapelten, konfektionierten Platten meist einen

ungleichmäßigen Stapel. Ein ungleichmäßiger Stapel, auch chaotischer Stapel genannt, weist einzelne Lagen auf, deren Zusammensetzung und/oder Anordnung sich unterscheidet. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann ein chaotischer Stapel 210 auf einer Lagereinrichtung 200 Werkstücke 220b aufweisen, die in einem Randabschnitt des chaotischen Stapels 210 liegen. Zudem kann ein chaotischer Stapel 210 Werkstücke 220a aufweisen, die in einem mittigen Abschnitt des chaotischen Stapels 210 liegen. Zudem wird deutlich, dass die Werkstücke 220 des chaotischen Stapels 210 verschiedene Abmaße aufweisen können.

Um automatisiert Teile von einem chaotischen Stapel zu entnehmen (d.h. zur Plattenvereinzelung), können

Industrieroboter, beispielsweise Portalroboter oder

Sechsachsroboter, mit Sauggreifern eingesetzt werden. Ein Sauggreifer ist dazu ausgebildet, Gegenstände durch

Unterdrück aufzunehmen und zu halten. Es hat sich jedoch gezeigt, dass einzelne, insbesondere einzelne

übereinanderliegende Platten aufgrund von Adhäsionseffekten oder anderen Oberflächenhaftungseffekten schwierig zu

vereinzeln sind. Konkret besteht die Gefahr, zusammen mit einer Platte auch die darunterliegende Platte anzuheben.

Dieser Effekt wird verstärkt, wenn die anzusaugenden

Werkstücke eine gewisse Porosität aufweisen, den Unterdrück des Greifers also zumindest teilweise an darunterliegende Platten weitergeben.

Um dennoch eine einzelne Platte von einem chaotischen Stapel entnehmen zu können, hat es sich bewährt, die zu entnehmende Platte unter Verwendung eines Sauggreifers von der

darunterliegenden Platte herunterzuschieben. Die Verschiebung der zu entnehmenden Platte erfolgt dabei meist parallel zur Deckfläche der darunterliegenden Platte. Jedoch müssen bei diesem Verfahren zuerst diejenigen Platten entnommen werden, die in einem Randabschnitt des chaotischen Stapels liegen. Erst nach der Entnahme dieser außenliegenden Platten steht genügend Platz zur Verfügung, um auch die innenliegenden Platten durch Verschieben zu entnehmen. Somit ist eine

Entnahmereihenfolge vorgegeben, die nicht zwangsweise der optimalen Reihenfolge entspricht.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und effiziente Möglichkeit zur Entnahme plattenförmiger Werkstücke von einem Stapel bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Robotergreifer nach Anspruch 1, einen Industrieroboter nach Anspruch 14, ein Verfahren nach Anspruch 15 und ein Handhabungssystem nach Anspruch 21 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein erfindungsgemäßer Robotergreifer weist eine Aufnahme auf, die dazu ausgebildet ist, mit einem Industrieroboter

verbunden zu werden. Zudem weist der Robotergreifer

mindestens eine Saugeinheit auf, die dazu ausgebildet ist, mit einer Vakuumquelle verbunden zu werden. Die Saugeinheit weist eine Saugfläche auf, an der ein bevorzugt

plattenförmiges Werkstück, das vorzugsweise zumindest

abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff,

Aluminium oder dergleichen besteht, durch Unterdrück gehalten werden kann. Zudem weist der Robotergreifer in einem

Randabschnitt eine im Wesentlichen gerade Anpresskannte auf. ein erfindungsgemäßer Robotergreifer weist ferner einen Aktor auf, der dazu ausgebildet ist, die Saugeinheit gegenüber der Aufnahme um eine erste Kippachse zu verkippen.

Ein Industrieroboter ist im vorliegenden Kontext eine

Einrichtung, die geeignet ist, ein Werkstück aufzunehmen, dessen Position zu verändern, und das Werkstück abzulegen.

Ein Industrieroboter kann beispielsweise ein

Sechsachsroboter, ein Linearroboter, ein Portalroboter, ein Roboter mit Parallelkinematik, oder eine vergleichbare

Einrichtung sein.

Eine Saugeinheit kann beispielsweise als Saugkasten oder als Mehrzahl von Saugnäpfen ausgebildet sein. Ein Saugkasten kann beispielsweise im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sein. Eine Saugfläche kann beispielsweise eine Fläche eines

Saugkastens sein, die Öffnungen aufweist. Jedoch kann eine Saugfläche auch eine virtuelle Fläche sein, die durch eine Mehrzahl an Saugnäpfen definiert wird.

Ein Aktor kann beispielsweise ein Linearmotor, ein

Spindeltrieb, ein hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Zylinder, oder ein magnetisch betätigbarer Aktor sein;

Ein erfindungsgemäßer Robotergreifer ermöglicht es in

vorteilhafter Art und Weise, ein Verfahren anzuwenden, bei dem auch mittig angeordnete Platten eines chaotischen Stapels vom chaotischen Stapel entnommen werden können, ohne dass zuvor Platten, die an Randabschnitten des chaotischen Stapels angeordnet sind, entnommen werden müssen. Hierzu kann der erfindungsgemäße Greifer zunächst von einem Industrieroboter in die Nähe eines zu entnehmenden Werkstücks auf einem chaotischen Stapel bewegt werden. Das zu entnehmende

Werkstück kann beispielsweise ein plattenförmiges Werkstück sein, das in der obersten Stapellage eines chaotischen

Stapels in einem mittigen Abschnitt des chaotischen Stapels liegt. Die Saugeinheit kann dann verkippt werden, sodass die Saugfläche gegenüber dem zu entnehmenden Werkstück einen Winkel, beispielsweise einen Winkel zwischen jeweils

einschließlich 1° und 2° einnimmt. Der Robotergreifer kann ferner derart verfahren werden, dass die Anpresskante des Robotergreifers im Wesentlichen auf einer Kante des zu entnehmenden Werkstücks liegt. Die Saugeinheit und das zu entnehmende Werkstück können in diesem Zustand eine im

Wesentlichen Keilförmige Lücke einschließen. Wenn die

Saugeinheit nun in diesem Zustand mit Unterdrück beaufschlagt wird, kann das unter dem Robotergreifer liegende Werkstück an die Saugfläche der Saugeinheit herangezogen werden, ohne dass ein weiteres darunterliegendes Werkstück an dem

herangezogenen Werkstück haftet. Während des Heranziehens beschreibt das Werkstück im Wesentlichen eine Kippbewegung in Richtung der Saugfläche. Die Anpresskante des Robotergreifers kann bezüglich der Kippbewegung des Werkstücks als Kippachse angesehen werden.

Ein erfindungsgemäßer Robotergreifer kann eine Mehrzahl an Saugeinheiten, beispielsweise zwei Saugeinheiten aufweisen. Eine erste Saugeinheit kann Bezüglich einer ersten Richtung länger sein als eine zweite Saugeinheit. Die Saugfläche der ersten Saugeinheit und die Saugfläche der zweiten Saugeinheit liegen bevorzugt in derselben Ebene. Die erste und die zweite Saugeinheit sind bevorzugt bezüglich der ersten Richtung nebeneinander angeordnet.

Wenn ein Robotergreifer wie oben beschrieben eine erste und eine zweite Saugeinheit aufweist, kann die Mehrzahl an

Saugeinheiten eine Saugeinheitengruppe festlegen. Ein

erfindungsgemäßer Robotergreifer kann eine Mehrzahl,

bevorzugt jedoch zwei dieser Saugeinheitengruppen aufweisen. Bevorzugt liegen die Saugflächen der Saugeinheiten der

Mehrzahl von Saugeinheitengruppen in derselben Ebene.

Bevorzugt sind die Saugeinheitengruppen bezüglich einer zweiten Richtung, die von der ersten Richtung verschieden ist, nebeneinander angeordnet sind. Die zweite Richtung kann senkrecht auf der ersten Richtung stehen.

Wenn ein Robotergreifer eine Mehrzahl an Saugeinheiten aufweist, ist der Robotergreifer vorzugsweise derart

ausgebildet, dass einzelne Saugeinheiten oder jede einzelne Saugeinheit selektiv mit Unterdrück versorgt werden kann.

Eine Mehrzahl von Saugeinheiten kann mit einer erhöhten

Flexibilität des Robotergreifers assoziiert werden. Insbesondere, wenn die Saugeinheiten selektiv mit Unterdrück versorgt werden können, eignet sich ein derartiger

Robotergreifer zur Entnahme von Platten verschiedener

Abmessungen. So kann beispielsweise nur eine der

Saugeinheiten des Robotergreifers, nämlich eine Saugeinheit mit einer kleinen Saugfläche, mit Unterdrück versorgt werden, um ein kleines Werkstück von einem Stapel zu entnehmen. Es kann jedoch auch eine andere Saugeinheit des Robotergreifers, nämlich eine Saugeinheit mit einer größeren Saugfläche, mit Unterdrück versorgt werden, um ein größeres Werkstück von einem Stapel zu entnehmen. Darüber hinaus können auch mehrere Saugeinheiten eines Robotergreifers gleichzeitig mit

Unterdrück versorgt werden, um ein sehr großes Werkstück von einem Stapel zu entnehmen.

Ein erfindungsgemäßer Robotergreifer kann dazu ausgebildet sein, die Saugeinheit gegenüber der Aufnahme um einen Winkel zwischen jeweils einschließlich 0,1° und 35° zu verkippen. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Robotergreifer dazu ausgebildet, die Saugeinheit gegenüber der Aufnahme um einen Winkel zwischen jeweils einschließlich 0,5° und 10° zu verkippen. Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Robotergreifer dazu ausgebildet, die Saugeinheit gegenüber der Aufnahme um einen Winkel zwischen jeweils einschließlich 1° und 2° zu verkippen.

Es hat sich gezeigt, dass sich die genannten Intervalle besonders eignen, um ein plattenförmiges Werkstück

prozesssicher aufzunehmen und gleichzeitig zu verhindern, dass ein darunterliegendes Werkstück am zu entnehmenden

Werkstück haftet.

Bei einem erfindungsgemäßen Robotergreifer kann die

Anpresskante eine Kante sein, die im Wesentlichen parallel zur ersten Kippachse verläuft. Beispielsweise kann die

Anpresskante eine Kante sein, die zwischen der Saugfläche und einer seitlichen Fläche der Saugeinheit ausgebildet ist, und die im Wesentlichen parallel zur ersten Kippachse verläuft. Bevorzugt ist die Anpresskante mit einem Radius kleiner oder gleich 10 mm, und besonders bevorzugt mit einem Radius kleiner oder gleich 1 mm versehen. Beispielsweise liegt der Radius in einem Bereich zwischen jeweils einschließlich

0, 2 mm und 1 mm.

Wenn eine Anpresskante mit einem Radius versehen ist, kann sich diese vorteilhaft auf mögliche Wechselwirkungen mit dem zu entnehmenden Werkstück auswirken. Konkret fördert ein Radius eine beschädigungsfreie Entnahme des Werkstücks.

Die Anpresskante kann jedoch auch ein Element sein, das nicht direkt mit der Saugfläche einer Saugeinheit in Verbindung steht. So kann eine Anpresskante beispielsweise ein Element sein, das an der Aufnahme des Robotergreifers oder an einem anderen strukturellen Element desselben befestigt ist. Ein Robotergreifer kann zudem mehrere Anpresskanten aufweisen.

Ein erfindungsgemäßer Robotergreifer kann ferner ein

Identifikationssystem aufweisen, das dazu ausgebildet ist, Daten aus einem Identifikationsmittel eines Werkstücks zu lesen. Ein Identifikationsmittel kann beispielweise ein

Barcode, ein QR-Code, ein RFID-Tag oder ein vergleichbares Identifikationsmittel sein. Auf diese Weise kann es einem Produktionsleitsystem, beispielsweise einem MES-System, ermöglicht werden, anstehende Fertigungsschritte zu planen, und/oder den Fertigungsprozess zu überwachen.

Ein erfindungsgemäßer Robotergreifer kann ein

Erkennungssystem aufweisen, das dazu ausgebildet ist, die Größe und/oder Position von Werkstücken und/oder

Werkstückkanten zu erkennen. Beispielsweise kann der

Robotergreifer dazu ausgebildet sein, die Größe und/oder Position von Werkstücken und/oder Werkstückkanten mithilfe eines optischen Bilderkennungssystems zu erkennen. Alternativ oder zusätzlich kann der Robotergreifer dazu ausgebildet sein, die Größe und/oder Position von Werkstücken und/oder Werkstückkanten mithilfe des Identifikationsmittels und/oder mithilfe von Daten zu ermitteln, die von einer zentralen Einrichtung zur Verfügung gestellt werden.

Mit einem derartigen Erkennungssystem kann die Lage von

Werkstückkanten mit einer relativ hohen Genauigkeit erfasst werden, wodurch der die Anpresskante des Robotergreifers relativ genau auf einer Werkstückkante platziert werden kann. Eine relativ genaue Platzierung der Anpresskante des

Robotergreifers auf einer Werkstückkante fördert wiederum eine prozesssichere Entnahme des zu entnehmenden Werkstücks aus dem Stapel.

Ein erfindungsgemäßer Robotergreifer kann dazu ausgebildet sein, zu erkennen, ob die Anpresskante mit einem Gegenstand in Kontakt steht. Bevorzugt ist der Robotergreifer zudem dazu ausgebildet, Informationen über die aus dem Kontakt

resultierende Anpresskraft zu erlangen. Auf diese Weise kann zum einen ein gewisser, für die Entnahme des Werkstücks notwendiger Druck an der Werkstückkante erzeugt werden. Zum anderen kann das Werkstück dadurch vor Beschädigungen, beispielsweise durch eine erhöhte Anpresskraft, geschützt werden .

Bei einem erfindungsgemäßen Robotergreifer kann der Aktor mit einem Federelement in eine erste Nulllage vorgespannt sein, und der Aktor kann dazu ausgebildet sein, bei

Druckbeaufschlagung einen der Vorspannung entgegengesetzten, diskreten Hub auszuführen. Auf diese Weise können ein

einfacher Aufbau und eine einfache Ansteuerung des

Robotergreifers ermöglicht werden. Konkret ist bei diesem Robotergreifer keine zweite Druckbeaufschlagung notwendig, um den Aktor von einem Hubzustand in seine Nulllage zu

versetzen. Vielmehr reicht es, die Druckbeaufschlagung, mit der der Aktor einen der Vorspannung entgegengesetzten Hub ausführt, wegzunehmen. Das oben genannte Federelement kann beispielsweise eine Torsionsfeder, eine Spiralfeder, eine Biegefeder oder eine Gasdruckfeder sein.

Der vorstehend beschriebene Robotergreifer kann zumindest zwei seriell verbundene Aktoren aufweisen, wobei jeder der zumindest zwei seriell verbundenen Aktoren dazu ausgebildet ist, bei Druckbeaufschlagung einen der Vorspannung

entgegengesetzten, diskreten Hub auszuführen, und wobei der Robotergreifer derart ausgebildet ist, dass jeder der

zumindest zwei seriell verbundenen Aktoren selektiv mit Druck beaufschlagt werden kann. Auf diese Weise kann ein

kostengünstiger Robotergreifer bereitgestellt werden, bei dem die Saugfläche der Saugeinheit verschiedene Kippwinkel einnehmen kann. Der Robotergreifer kann folglich flexibel für verschiedene Werkstücktypen und Werkstückgrößen eingesetzt werden .

Einer der zuvor beschriebenen Robotergreifer kann ferner zumindest zwei parallel angeordnete Aktoren aufweist, wobei jeder dieser zumindest zwei Aktoren dazu ausgebildet ist, bei Druckbeaufschlagung einen der Vorspannung entgegengesetzten, diskreten Hub auszuführen, und wobei der Robotergreifer derart ausgebildet ist, dass jeder der zumindest zwei

parallel verbundenen Aktoren selektiv mit Druck beaufschlagt werden kann. Auf diese weise kann es ermöglicht werden, dass die Saugfläche der Saugeinheit in eine erste Richtung

und/oder in eine zweite Richtung verkippt wird. Die erste Richtung und die zweite Richtung können entgegengesetzte Richtungen sein. Folglich kann die Flexibilität des

Robotergreifers weiter erhöht werden.

Ein erfindungsgemäßer Robotergreifer kann ferner derart ausgebildet sein, dass die mindestens eine Saugeinheit um eine zweite Achse verkippbar ist, wobei die Saugeinheit in Bezug auf die zweite Achse in eine zweite Nulllage

vorgespannt ist, wobei die zweite Achse von der ersten Achse verschieden ist. Bevorzugt steht die zweite Achse senkrecht auf der ersten Achse. Zudem ist die zweite Achse bevorzugt parallel zur ersten Richtung. Mit einem derartigen

Robotergreifer kann es ermöglicht werden, ein Werkstück von einem Stapel zu entnehmen, das gegenüber der horizontalen Ebene schief auf dem Stapel liegt. Die horizontale Ebene ist eine Ebene, bezüglich welcher die Gravitationsrichtung senkrecht verläuft. Zudem können mit einem derartigen

Robotergreifer Werkstücke von einem Stapel entnommen werden, die keine konstante Dicke aufweisen.

Ein erfindungsgemäßer Industrieroboter ist als Linearroboter mit zumindest zwei, bevorzugt jedoch drei rein

translatorischen Freiheitsgraden und mit nicht mehr als zwei rotatorischen Freiheitsgraden ausgebildet. Der

erfindungsgemäße Industrieroboter ist mit einem der zuvor beschriebenen Robotergreifer versehen.

Ein Vorteil der Erfindung liegt im Zusammenwirken des

erfindungsgemäßen Industrieroboters mit dem Robotergreifer. Dadurch nämlich, dass der Aktor zum Verkippen der Saugfläche im Robotergreifer integriert ist, kann anstatt eines

kostenintensiven Sechsachsroboters ein kostengünstiger

Linearroboter eingesetzt werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Entnahme plattenförmiger Werkstücke, die bevorzugt zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff, Aluminium oder dergleichen bestehen, von einem Stapel, weist die Schritte auf:

Verfahren eines zuvor beschriebenen Robotergreifers in die Nähe eines zu entnehmenden Werkstücks, wobei das zu entnehmende Werkstück vorzugsweise zwischen anderen

Werkstücken liegt;

Verkippen der Saugeinheit, sodass die Saugfläche

gegenüber dem zu entnehmenden Werkstück einen Winkel zwischen jeweils einschließlich 0,1° und 35°, bevorzugt zwischen jeweils einschließlich 0,5° und 10° und besonders bevorzugt zwischen jeweils einschließlich 1° und 2° einnimmt;

Verfahren des Robotergreifers, sodass die Anpresskante des Robotergreifers im Wesentlichen auf einer Kante des zu entnehmenden Werkstücks liegt;

Beaufschlagen der Saugeinheit mit Unterdrück, sodass das zu entnehmende Werkstück an die Saugfläche der

Saugeinheit herangezogen wird;

Anheben des Robotergreifers zusammen mit dem an der

Saugfläche gehaltenen zu entnehmenden Werkstück.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann zudem den Schritt des Zurückkippens der Saugeinheit, zusammen mit dem zu

entnehmenden Werkstück, aufweisen.

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren mit dem

erfindungsgemäßen Industrieroboter durchgeführt.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren können dieselben und/oder vergleichbare Vorteile zugeordnet werden, wie dem zuvor beschriebenen Robotergreifer bzw. Industrieroboter.

Bevorzugt wird der Verfahrensschritt des Beaufschlagens der Saugeinheit mit Unterdrück nach dem Schritt des Verkippens der Saugeinheit durchgeführt. Auf diese Weise wird die Gefahr minimiert, weitere, unter dem zu entnehmenden Werkstück angeordnete Werkstücke mit anzusaugen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann ferner den folgenden Schritt aufweisen: Erfassen der Größe des Werkstücks mit einem Erkennungssystem, das dazu ausgebildet ist, die Lage der Kanten des Werkstücks zu erfassen, und/oder mit einem Identifikationssystem, das dazu ausgebildet ist, die Größe des Werkstücks aus einem dem Werkstück zugeordneten

Identifikationsmittel zu lesen, wobei das

Identifikationsmittel bevorzugt ein Barcode, ein QR-Code, oder ein vergleichbarer Code ist. Mit einem derartigen Erkennungssystem kann die Lage von

Werkstückkanten mit einer relativ hohen Genauigkeit erfasst werden, wodurch der die Anpresskante des Robotergreifers relativ genau auf einer Werkstückkante platziert werden kann. Eine relativ genaue Platzierung der Anpresskante des

Robotergreifers auf einer Werkstückkante fördert wiederum eine prozesssichere Entnahme des zu entnehmenden Werkstücks aus dem Stapel.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann zudem den folgenden Schritt aufweisen: Bestimmen der Position der Kante eines Werkstücks auf der Grundlage der Position eines dem Werkstück zugeordneten Identifikationsmittels, wobei das

Identifikationsmittel bevorzugt ein Barcode, ein QR-Code, oder ein vergleichbarer Code ist.

Das zuvor beschriebene Verfahren kann gegenüber anderen, vergleichbaren Verfahren Kostenvorteile aufweisen. So sind etwa Konfigurationen denkbar, bei denen ein System zur

Bestimmung der Position eines Identifikationsmittels

kostengünstiger ist, als ein direktes System zur Bestimmung der Position einer Kante eines Werkstücks. Zudem kann ein zuvor beschriebenes Verfahren genauer sein, als ein direktes System zur Bestimmung der Position einer Kante eines

Werkstücks. Der Grund liegt darin, dass ein

Identifikationsmittel mit reproduzierbaren Landmarken

versehen sein kann, wohingegen Kanten eines Werkstücks je nach Werkstoffbeschaffenheit ein unterschiedliches

Erscheinungsbild aufweisen können.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann ferner die folgenden Schritte aufweisen:

Auswahl einer für die Größe des zu entnehmenden

Werkstücks geeigneten Saugeinheit; oder Auswahl einer

Kombination mehrerer für die Größe des zu entnehmenden

Werkstücks geeigneter Saugeinheiten; selektive Versorgung der ausgewählten Saugeinheit oder der ausgewählten Saugeinheiten mit Unterdrück, wobei die nicht ausgewählten Saugeinheiten nicht mit Unterdrück versorgt werden.

Durch diese zusätzlichen Verfahrensschritte kann die

Flexibilität des erfindungsgemäßen Verfahrens gefördert werden. Konkret können dadurch auch Platten verschiedener Abmessungen effizient entnommen werden. Beispielsweise kann nur eine der Saugeinheiten des Robotergreifers, nämlich eine Saugeinheit mit einer kleinen Saugfläche mit Unterdrück versorgt werden, um ein kleines Werkstück von einem Stapel zu entnehmen. Es kann jedoch auch eine andere Saugeinheit des Robotergreifers, nämlich eine Saugeinheit mit einer größeren Saugfläche mit Unterdrück versorgt werden, um ein größeres Werkstück von einem Stapel zu entnehmen. Darüber hinaus können auch mehrere Saugeinheiten eines Robotergreifers gleichzeitig mit Unterdrück versorgt werden, um ein sehr großes Werkstück von einem Stapel zu entnehmen.

Ein erfindungsgemäßes Handhabungssystem weist einen

erfindungsgemäßen Industrieroboter und ein Messmittel auf.

Das Handhabungssystem ist dazu ausgebildet, zu erkennen, ob mehrere Werkstücke an einer Saugeinheit des Robotergreifers gehalten werden. Das Messmittel ist bevorzugt ein

Flächenscanner. Die mehreren Werkstücke können beispielsweise zwei plattenförmige Werkstücke sein, die in Dickenrichtung der Werkstücke aufgrund von Adhäsionseffekten und/oder wegen der Saugwirkung des Robotergreifers aneinanderhaften.

Wenn an der Unterseite eines zu entnehmenden Werkstücks ein weiteres Werkstück haftet, besteht die Gefahr, dass dieses Werkstück während der Handhabung unkontrolliert hinabfällt. Dadurch kann beispielsweise die weitere Entnahmeroutine gestört werden. Ferner besteht auch die Gefahr, dass durch das hinabfallen Personen verletzt, oder Anlagenkomponenten beschädigt werden. Wenn hingegen erkannt wird, ob mehrere Werkstücke an einer Saugeinheit gehalten werden, kann der konkrete Entnahmevorgang beispielsweise angehalten und/oder Rückabgewickelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Maschinenbediener gerufen werden, der den Fehler behebt.

Somit kann das erfindungsgemäße Handhabungssystem mit dem Effekt assoziiert werden, die Effizienz des Entnahmevorgangs zu verbessern, die Verletzungsgefahr für Personen zu

reduzieren, und/oder Anlagenkomponenten vor Beschädigung zu schützen .

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer

Lagereinrichtung mit einem chaotischen Stapel;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer ersten

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Robotergreifers ;

Fig. 3a ist eine schematische Darstellung einer zweiten

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Robotergreifers in einem ersten Zustand;

Fig. 4a ist eine schematische Draufsicht einer dritten

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Robotergreifers ;

Fig. 4b ist eine schematische Schnittansicht der dritten

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Robotergreifers entlang der Linie A-A in Fig. 4a;

Fig. 5a zeigt schematisch einen Schritt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Entnahme plattenförmiger Werkstücke von einem Stapel;

Fig. 5b zeigt schematisch einen weiteren Schritt einer

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Entnahme plattenförmiger Werkstücke von einem Stapel ;

Fig. 5c zeigt schematisch einen weiteren Schritt einer

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Entnahme plattenförmiger Werkstücke von einem Stapel

Fig. 5d zeigt schematisch einen weiteren Schritt einer

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Entnahme plattenförmiger Werkstücke von einem Stapel ;

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Die nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen lediglich Beispiele dar, und sind nicht als beschränkend anzusehen. Gleiche

Bezugszeichen, die in verschiedenen Figuren aufgeführt sind, benennen identische, einander entsprechende, oder funktionell ähnliche Elemente.

In Fig. 1 ist ein chaotischer Stapel 210 dargestellt, der auf einer Lagereinrichtung 200 liegt. Der chaotische Stapel 210 weist einzelne Lagen mit Werkstücken 220 auf, wobei sich die einzelnen Lagen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und/oder Anordnung unterscheiden. Im dargestellten Fall besteht der chaotische Stapel 210 ausschließlich aus plattenförmigen Werkstücken 220. Jedoch ist es auch denkbar, dass der

chaotische Stapel alternativ oder zusätzlich abweichende Werkstücktypen, beispielsweise stangenförmige Werkstücke aufweist. Der chaotische Stapel 210 kann auch Werkstücke mit nichtkonstanter Dicke, beispielsweise keilförmige Werkstücke und/oder Werkstücke mit einer beliebigen Form aufweisen. Die Lagereinrichtung 200 kann beispielsweise eine Palette, oder ein Teileträger für ein fahrerloses Transportsystem (FTS) sein. Der in Fig. 1 dargestellte chaotische Stapel 210 weist Werkstücke 220b auf, die in einem Randabschnitt des

chaotischen Stapels 210 liegen. Zudem weist der in Fig. 1 dargestellte chaotischer Stapel 210 Werkstücke 220a auf, die in einem mittigen Abschnitt des chaotischen Stapels 210 liegen. Die Werkstücke 220 des in Fig. 1 dargestellten chaotischen Stapels 210 weisen verschiedene Maße auf.

In Fig. 2 ist schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Robotergreifers dargestellt. Der

Robotergreifer 100 weist eine Aufnahme 10 auf, die dazu ausgebildet ist, mit einem Industrieroboter 300 verbunden zu werden. Zudem weist der Robotergreifer 100 mindestens eine Saugeinheit 20 auf, die dazu ausgebildet ist, mit einer

Vakuumquelle verbunden zu werden. Die Saugeinheit 20 weist eine Saugfläche 21 auf, an der ein bevorzugt plattenförmiges Werkstück, das vorzugsweise zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff, Aluminium oder dergleichen besteht, durch Unterdrück gehalten werden kann. Zudem weist der Robotergreifer 100 in einem Randabschnitt eine im

Wesentlichen gerade Anpresskante 140 auf. Der Robotergreifer 100 weist ferner einen Aktor 30 auf, der dazu ausgebildet ist, die Saugeinheit 20 gegenüber der Aufnahme 10 um eine erste Kippachse zu verkippen.

In der dargestellten ersten Ausführungsform ist die Kippachse die Achse eines Gelenks 90. Die Kippachse verläuft parallel zur X-Richtung. Der Aktor 30 ist ein Zylinder, beispielsweise ein hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Zylinder. Der Aktor 30 ist über ein Gelenk 110 mit einem ersten

Trägerelement 40, und ein weiteres Gelenk 110 mit einem zweiten Trägerelement 41 verbunden. Das erste Trägerelement 40 ist ohne Freiheitsgrad mit der Aufnahme 10 verbunden. Das zweite Trägerelement 41 ist über ein Gelenk 90 mit der

Aufnahme 10 verbunden. An dem zweiten Trägerelement 41 ist die Saugeinheit 20 befestigt. Die Saugeinheit 20 ist im vorliegenden Fall als Saugkasten 20 ausgebildet, der an seiner Unterseite Säugöffnungen 50 aufweist. Die Säugöffnungen 50 stehen in strömungstechnischer Verbindung mit einem Raum im Inneren des Saugkastens 20. Der Raum im Inneren des Saugkastens wiederum kann mit einer Vakuumquelle (nicht dargestellt) strömungstechnisch in Verbindung gebracht werden .

Die Figs. 3a und 3b zeigen eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Robotergreifers 100. Der Robotergreifer 100 der zweiten

Ausführungsform weist eine Aufnahme 10 auf, die dazu

ausgebildet ist, mit einem Industrieroboter 300 verbunden zu werden. Zudem weist der Robotergreifer 100 zumindest zwei Saugeinheiten 20a, 20b auf, die jeweils dazu ausgebildet sind, mit einer Vakuumquelle verbunden zu werden. Die Saugeinheiten 20a, 20b weisen eine Saugfläche 21 auf, an der ein bevorzugt plattenförmiges Werkstück 220, das vorzugsweise zumindest abschnittsweise aus Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoff,

Aluminium oder dergleichen besteht, durch Unterdrück gehalten werden kann. Der Robotergreifer 100 der zweiten

Ausführungsform weist in einem ersten Randabschnitt eine im Wesentlichen gerade Anpresskannte 140a, und in einem zweiten Randabschnitt eine im Wesentlichen gerade Anpresskante 140b auf. Der Robotergreifer 100 der zweiten Ausführungsform weist ferner zumindest vier Aktoren 30a, 30b, 30c, 30d auf, die dazu ausgebildet sind, die Saugeinheiten 20a, 20b gegenüber der Aufnahme 10 um eine erste Kippachse zu verkippen.

Im dargestellten Fall ist die erste Kippachse eine Achse, die parallel zur X-Richtung ist. Die erste Kippachse kann

beispielsweise eine Achse des Gelenks 90, eine Achse eines Gelenks 110 eines Aktors 30a, 30b, 30c, 30d, oder eine Achse sein, die im Wesentlichen deckungsgleich mit einer der

Anpresskanten 140a, 140b ist. Bei dem Robotergreifer 100 der zweiten Ausführungsform sind die Aktoren mit Federelementen 60 in eine erste Nulllage vorgespannt. Der Robotergreifer 100 der zweiten Ausführungsform weist zumindest vier Aktoren 30a, 30b, 30c, 30d auf, von denen jeweils zwei Aktoren 30a, 30b und 30c, 30d seriell verbunden sind. Jeder der seriell

verbundenen Aktoren 30a, 30b, 30c, 30d ist dazu ausgebildet, bei Druckbeaufschlagung einen der Vorspannung entgegengesetzten, diskreten Hub auszuführen. Der Robotergreifer 100 der zweiten Aus führungs form ist derart ausgebildet, dass jeder der

Aktoren 30a, 30b, 30c, 30d selektiv mit Druck beaufschlagt werden kann. Die seriell angeordneten Aktoren 30a, 30b sind parallel zu den seriell angeordneten Aktoren 30c, 30d

angeordnet. Auf diese Weise kann der Robotergreifer 100 in zwei einander entgegensetzte Richtungen verkippt werden.

Durch die serielle Anordnung der Aktoren 30a, 30b bzw. 30c, 30d ist es möglich, dass die Saugeinheiten 20a, 20b, bzw. die Saugfläche 21 des Robotergreifers 100 gegenüber der Aufnahme 10 zumindest vier verschiedene Kippwinkel einnimmt. Der

Robotergreifer der zweiten Aus führungs form kann Federelemente 60 aufweisen, die beispielsweise als Gasdruckfedern, als Torsionsfedern, als Biegefedern, oder ähnlich ausgebildet sind. Die in den Figs. 3a und 3b dargestellte Variante der zweiten Aus führungs form weist Gasdruckfedern 60 auf.

Wie in den Figs. 3a und 3b dargestellt, kann eine Saugeinheit 20a des Robotergreifers 100 in einer ersten Richtung, im vorliegenden Fall in der Y-Richtung, länger sein, als eine andere Saugeinheit 20b des Robotergreifers 100. Die

Saugeinheiten 20a, 20b des Robotergreifers weisen eine

gemeinsame, ebene Saugfläche 21 auf. Zudem sind die

Saugeinheiten bezüglich der ersten Richtung, im vorliegenden Fall bezüglich der Y-Richtung, nebeneinander angeordnet. Die Saugeinheiten 20a, 20b sind im vorliegenden Fall als

Saugkästen 20a, 20b ausgebildet, die an ihrer Unterseite

Säugöffnungen 50 aufweisen. Die Säugöffnungen 50 stehen jeweils in strömungstechnischer Verbindung mit Räumen im Inneren der Saugkästen 20a, 20b. Die Räume im Inneren der Saugkästen 20a, 20b wiederum können mit einer Vakuumquelle (nicht dargestellt) strömungstechnisch in Verbindung gebracht werden. Jeder Raum im Inneren eines Saugkastens 20a, 20b kann selektiv mit einer Vakuumquelle (nicht dargestellt)

strömungstechnisch in Verbindung gebracht werden.

Die Aktoren 30a, 30c sind mit jeweils einem Gelenk 110 an einem ersten Trägerelement 40 befestigt. Die Aktoren 30b, 30d sind mit jeweils einem Gelenk 110 an einem zweiten

Trägerelement 41 befestigt. An dem zweiten Trägerelement 41 sind die Saugeinheiten 20a, 20b befestigt. Das erste

Trägerelement 40 ist ohne Freiheitsgrad mit der Aufnahme 10 verbunden. Das zweite Trägerelement 41 ist über das Gelenk 90 mit einer Keilwellennabe 80 verbunden. Die Keilwellennabe 80 steht mit einer Keilwelle 70 im Eingriff, die wiederum ohne Freiheitsgrad mit der Aufnahme 10 verbunden ist. Die Aufnahme 10 weist eine Aufnahmefläche 11 auf.

Die dargestellte Ausführungsform mit einer Keilwelle 70 und einer Keilwellennabe 80 ist insofern vorteilhaft, als dass Saugeinheiten 20a, 20b mit wenigen Aktoren 30a, 30b, 30c, 30d in eine Vielzahl verschiedener Kippwinkel gebracht werden können. Zudem sichert das System, bestehend aus Keilwelle 70 und Keilwellennabe 80, die Saugeinheiten 20a, 20b gegen

Querkräfte (im dargestellten Fall: Kräfte in X-Richtung und in Y-Richtung) und gegen Torsion bezüglich der

Keilwellenachse (im dargestellten Fall: Torsion bezüglich der Z-Achse) .

Die in den Figs. 3a und 3b dargestellten Zustände des

Robotergreifers 100 der zweiten Ausführungsform unterscheiden sich allein durch den Kippwinkel , um den die Saugeinheiten 20a, 20b, bzw. deren Saugfläche 21 bezüglich der Aufnahme 10, die eine Aufnahmefläche 11 aufweist, verkippt ist. Konkret zeigt Fig. 3a einen Zustand, bei dem die Saugfläche 21 des Robotergreifers 100 im Wesentlichen parallel zur

Aufnahmefläche 11 der Aufnahme 10 orientiert ist. Fig. 3b hingegen zeigt einen Zustand, bei dem die Saugfläche 21 des Robotergreifers 100 gegenüber der Aufnahmefläche 11 der

Aufnahme 10 einen Winkel einnimmt. Der Winkel kann beispielsweise einen Wert zwischen jeweils einschließlich 0,1° und 35° einnehmen. Bevorzugt nimmt der Winkel einen Wert zwischen jeweils einschließlich 0,5° und 10° und

besonders bevorzugt zwischen jeweils einschließlich 1° und 2° ein .

In Fig. 4a ist eine schematische Draufsicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Robotergreifers 100 dargestellt. Fig. 4b zeigt eine schematische Schnittansicht der dritten Ausführungsform entlang der Linie A-A in Fig. 4a. Die dritte Ausführungsform des Robotergreifers 100 entspricht im Wesentlichen der zuvor beschriebenen zweiten

Ausführungsform. Jedoch weist die dritte Ausführungsform des Robotergreifers 100 eine Mehrzahl, bevorzugt jedoch zwei Gruppen von Saugeinheiten auf. Die Saugeinheiten 20a, 20b bilden im dargestellten Fall eine erste Saugeinheitengruppe. Die Saugeinheiten 20c, 20d bilden eine zweite

Saugeinheitengruppe (vgl. Fig. 4a) . Die Saugflächen 21 der Saugeinheiten der Saugeinheitengruppen liegen in derselben Ebene. Die Saugeinheitengruppen sind bezüglich einer zweiten Richtung, die von der ersten Richtung verschieden ist, nebeneinander angeordnet sind. Im dargestellten Fall ist die zweite Richtung die X-Richtung.

Der Robotergreifer 100 der zweiten Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass einzelne Saugeinheiten 20a, 2 Ob, 20c, 2 Od, selektiv mit Unterdrück versorgt werden können. Der

Robotergreifer 100 der dritten Ausführungsform ist auch derart ausgebildet, dass einzelne Kombinationen aus

Saugeinheiten, beispielsweise die Saugeinheiten 20b und 20c, mit Unterdrück versorgt werden können.

Der Robotergreifer 100 der dritten Ausführungsform eignet sich zur Entnahme von Platten 220 verschiedener Abmessungen von einem chaotischen Stapel 210. So kann beispielsweise nur eine der Saugeinheiten 20a, 2 Ob, 20c, 2 Od des Robotergreifers 100, beispielsweise die Saugeinheit 20b, mit Unterdrück versorgt werden, um ein kleines Werkstück von einem Stapel zu entnehmen. Es kann jedoch auch eine andere der Saugeinheiten 20a, 2 Ob, 20c, 2 Od des Robotergreifers 100, beispielsweise die Saugeinheit 20a, mit Unterdrück versorgt werden, um ein größeres Werkstück 220 von einem chaotischen Stapel 210 zu entnehmen. Darüber hinaus können auch mehrere oder alle der Saugeinheiten 20a, 2 Ob, 20c, 2 Od eines Robotergreifers 100 gleichzeitig mit Unterdrück versorgt werden, um ein sehr großes Werkstück 220 on einem chaotischen Stapel 210 zu entnehmen .

Der Robotergreifer 100 der dritten Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass die Saugeinheiten 20a, 2 Ob, 20c, 2 Od um eine zweite Achse verkippbar sind. Die zweite Achse ist im

dargestellten Fall die Y-Achse. Die Saugeinheiten

20a, 2 Ob, 20c, 2 Od sind in Bezug auf die zweite Achse in eine zweite Nulllage vorgespannt. Die Vorspannung erfolgt mit Federelementen 60' (vgl. Fig. 4a) . Sowohl die Verkippung um die erste Achse, als auch die Verkippung um die zweite Achse können mit dem Gelenk 90 realisiert werden. Das Gelenk 90 kann zu diesem Zweck als Kardangelenk ausgebildet sein.

Somit können mit einem Robotergreifer 100 der dritten

Ausführungsform Werkstücke 220 von einem chaotischen Stapel 210 entnommen werden, die gegenüber der horizontalen Ebene schief auf dem chaotischen Stapel 210 liegen. Die horizontale Ebene ist eine Ebene, bezüglich welcher die

Gravitationsrichtung senkrecht verläuft. Im dargestellten Fall ist die horizontale Ebene die XY-Ebene . Zudem können mit einem Robotergreifer 100 der dritten Ausführungsform

Werkstücke 220 von einem chaotischen Stapel 210 entnommen werden, die keine konstante Dicke aufweisen.

Zwar sind die Federelemente 60 des Robotergreifers 100 der dritten Ausführungsform in Fig. 4b schematisch als

Spiralfedern dargestellt. Jedoch kann ein Robotergreifer 100 der dritten Ausführungsform alternativ oder zusätzlich auch sämtliche anderen Federtypen, beispielsweise Torsionsfedern, Biegefedern oder Gasdruckfedern aufweisen. Dasselbe gilt für die Federelemente 60 ' .

In den Figs. 5a bis 5d sind schematisch Schritte einer

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur

Entnahme plattenförmiger Werkstücke 220 von einem chaotischen Stapel 210 dargestellt. Fig. 5a zeigt schematisch den Schritt des Verfahrens eines Robotergreifers 100, der an einem

Industrieroboter 300 befestigt ist, in die Nähe eines zu entnehmenden Werkstücks 220a. Das zu entnehmende Werkstück 220a liegt im Wesentlichen mittig auf der obersten Lage eines chaotischen Stapels 210 zwischen Werkstücken 220b, die in Randbereichen der obersten Lage des chaotischen Stapels 210 liegen. Der dargestellte Robotergreifer 100 weist zumindest eine Saugeinheit 20a auf. Der dargestellte Robotergreifer 100 kann beispielsweise ein Robotergreifer 100 der ersten, zweiten oder dritten Ausführungsform sein. Die Werkstücke des chaotischen Stapels 210 liegen auf einer Lagereinrichtung 200.

Fig. 5b zeigt einen Zustand des am Industrieroboter 300 befestigten Robotergreifers 100, der Lagereinrichtung 200 und des chaotischen Stapels 210 nach der Durchführung der

folgenden Verfahrensschritte: Verkippen der Saugeinheit 20a, sodass die Saugfläche 21 gegenüber dem zu entnehmenden

Werkstück 220a einen Winkel zwischen jeweils einschließlich 0,1° und 35°, bevorzugt zwischen jeweils einschließlich 0,5° und 10° und besonders bevorzugt zwischen jeweils

einschließlich 1° und 2° einnimmt; Verfahren des

Robotergreifers 100, sodass die Anpresskante 140 des

Robotergreifers im Wesentlichen auf einer Kante des zu entnehmenden Werkstücks 220a liegt.

Fig. 5c zeigt einen Zustand des am Industrieroboter 300 befestigten Robotergreifers 100, der Lagereinrichtung 200 und des chaotischen Stapels 210 nach der Durchführung des Verfahrensschritts: Beaufschlagen der Saugeinheit 20a mit Unterdrück, sodass das zu entnehmende Werkstück 220a an die Saugfläche 21 der Saugeinheit 20a herangezogen wird.

Fig. 5d zeigt einen Zustand des am Industrieroboter 300 befestigten Robotergreifers 100, der Lagereinrichtung 200 und des chaotischen Stapels 210 nach der Durchführung des

Verfahrensschritts: Anheben des Robotergreifers zusammen mit dem an der Saugfläche gehaltenen zu entnehmenden Werkstück.

BezugsZeichen

10 Aufnahme

11 Aufnahmefläche

20 Saugeinheit

21 Saugfläche

30 Aktor

40 erstes Trägerelement

41 zweites Trägerelement

50 Säugöffnung

60 Federelement

70 Keilwelle

80 Keilwellennabe

90 Gelenk

100 Robotergreifer

110 Gelenk

140 Anpresskante

200 Lagereinrichtung

210 chaotischer Stapel

220 Werkstück

220a mittiges Werkstück

220b Randbereich-Werkstück

300 Industrieroboter