Een Bernoulli-grijper is een type pneumatische grijpinrichting die gebruikmaakt van het Bernoulli-principe om objecten op te tillen zonder fysiek contact. Door een versnellende luchtstroom ontstaat er een gebied met zeer lage druk bij de uitgang van de blower, waardoor het object naar de grijper wordt getrokken terwijl er een luchtspleet behouden blijft.
Belangrijke details:
- Typen: Er zijn twee hoofdtypen: de nozzle met een ontwikkeld oppervlak (cilindrisch) en de ejection Bernoulli-grijpinrichting.
- Toepassingen: De technologie wordt veel gebruikt voor het hanteren van starre, plaatachtige materialen zoals siliciumwafers en fotovoltaïsche cellen. Vanwege het contactloze aspect is het zeer geschikt voor steriele omgevingen.
- Ontwikkelingen: Om flexibele materialen (zoals voedingsmiddelen of textiel) te kunnen hanteren zonder vibraties of vervorming, is er gebruikgemaakt van anti-vibratieroosters. Daarnaast wordt de techniek onderzocht voor gebruik in klimrobots.
Bernoulli-grijper
Terwijl een versnellende luchtstroom met toenemende snelheid een lage statische stroomafwaartse druk heeft, is de scherpe overgang van lineaire naar radiale stroom de oorzaak van een gebied met zeer lage druk rond de uitgang van de blower. Dit veroorzaakt een nettokracht op het object in de richting loodrecht op de zijde met de hogere lokale druk. Een Bernoulli-grijper maakt hier gebruik van door deze negatieve druk aan het grijpvlak te handhaven ten opzichte van de omgevingsdruk onder het monster, terwijl er een luchtspleet behouden blijft tussen de grijper en het object dat wordt vastgehouden.
Subtypes van Bernoulli-grijpers
Er zijn twee hoofdtypen Bernoulli-grijpers die de grootste verschillen vertonen in zowel ontwerp als eigenschappen:
- Nozzle met een ontwikkeld oppervlak van het kopvlak (Bernoulli-grijpinrichting met een cilindrische nozzle).
- Ejection Bernoulli-grijpinrichting.
Bij het ontwerp van deze grijpers wordt onderscheid gemaakt tussen de verschillende componenten, zoals het grijperlichaam, het object, wrijvingscomponenten, conische inzetten en circulaire nozzles. Door luchtstromen om te leiden, is het mogelijk om vibraties van materialen tijdens het grijpen en manipuleren door robots te elimineren.
Toepassingen
Commercieel beschikbare Bernoulli-grijpers worden algemeen gebruikt voor het hanteren van starre, plaatachtige materialen, zoals:
- Siliciumwafers in de productie van printplaten.
- Componenten voor fotovoltaïsche cellen.
Omdat de grip contactloos is, is deze vorm van grijpen zeer geschikt voor het hanteren van steriele materialen om chemische en/of biologische contaminatie te voorkomen.
Er is onderzoek gedaan naar het gebruik van Bernoulli-grijpers voor het transporteren van vellen voedingsmiddelen in een voedselverwerkingscontext. Dit onderzoek stuitte echter op moeilijkheden, omdat flexibele voedingsmiddelen zouden vibreren tegen de grijper, waardoor ze vervormden en om beurten de grijper blokkeerden of werden weggeblazen uit de luchtstroom. De toevoeging van een anti-vibratierooster aan het ontwerp van de grijper maakte het echter mogelijk om deze technologie te gebruiken voor het vastpakken van textielobjecten. Verder is het oppervlak van het anti-vibratierooster geoptimaliseerd om de hefkracht te vergroten en de vibratie van het gegrepen materiaal volledig te verwijderen.
Daarnaast wordt de Bernoulli-grijper onderzocht als een contactloos adhesiemechanisme voor klimrobots.
Referenties
- Mykhailyshyn, R.; Savkiv, V.; Maruschak, P.; Xiao, J. (2022). "A Systematic Review on Pneumatic Gripping Devices for Industrial Robots". Transport. 37 (3): 201–231. doi:10.3846/transport.2022.17110.
- Mykhailyshyn, R.; Savkiv, V.; Majewicz Fey, A.; Xiao, J. (2023). "Gripping device for textile materials". IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. 20 (4): 2397–2408. Bibcode:2023ITASE..20.2397M. doi:10.1109/TASE.2022.3208796.
- Mykhailyshyn, R.; Romancik, J.; Harada, K.; Majewicz Fey, A. (2025). "Vibration Vanquished: Enhancing Grasping of Deformable Objects with Jet Gripper Technology". 2025 IEEE 21st International Conference on Automation Science and Engineering (CASE). Los Angeles, CA, USA. pp. 2874–2880. doi:10.1109/CASE58245.2025.11164006. ISBN 979-8-3315-2246-9.
- Brun, X.F.; Melkote, S.N. (Mei 2006). "Evaluation of Handling Stresses Applied to EFG Silicon Wafer using a Bernoulli Gripper". 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conference. Waikoloa, HI: George W. Woodruff Sch. of Mech. Eng.; Georgia Inst. of Technol., Atlanta, GA. pp. 1346–1349. doi:10.1109/WCPEC.2006.279680. ISBN 1-4244-0017-1.
- Osborne, Mark (8 februari 2010). "New Product: Bernoulli Gripper from Festo enables contactless handling". PVTech.
- "Airflow (Bernoulli) Grippers for Flat Sheet Foods" (PDF). Food Refrigeration & Process Engineering Research Centre, The Grimsby Institute of Further & Higher Education. Geraadpleegd op 25 mei 2011.
- Ackerman, Evan (24 mei 2011). "Robot Uses Supersonic Jets of Air to Stick to Almost Anything". IEEE Spectrum. Geraadpleegd op 25 mei 2011.
Bernoulli-grijper
Terwijl een versnellende luchtstroom met toenemende snelheid een lage statische stroomafwaartse druk heeft, is de scherpe overgang van lineaire naar radiale stroom de oorzaak van een gebied met zeer lage druk rond de uitgang van de blower. Dit veroorzaakt een nettokracht op het object in de richting loodrecht op de zijde met de hogere lokale druk. Een Bernoulli-grijper maakt hier gebruik van door deze negatieve druk aan het grijpvlak te handhaven ten opzichte van de omgevingsdruk onder het monster, terwijl er een luchtspleet behouden blijft tussen de grijper en het object dat wordt vastgehouden.
Subtypes van Bernoulli-grijpers
Er zijn twee hoofdtypen Bernoulli-grijpers die de grootste verschillen vertonen in zowel ontwerp als eigenschappen:
- Nozzle met een ontwikkeld oppervlak van het kopvlak (Bernoulli-grijpinrichting met een cilindrische nozzle).
- Ejection Bernoulli-grijpinrichting.
Bij het ontwerp van deze grijpers wordt onderscheid gemaakt tussen de verschillende componenten, zoals het grijperlichaam, het object, wrijvingscomponenten, conische inzetten en circulaire nozzles. Door luchtstromen om te leiden, is het mogelijk om vibraties van materialen tijdens het grijpen en manipuleren door robots te elimineren.
Toepassingen
Commercieel beschikbare Bernoulli-grijpers worden algemeen gebruikt voor het hanteren van starre, plaatachtige materialen, zoals:
- Siliciumwafers in de productie van printplaten.
- Componenten voor fotovoltaïsche cellen.
Omdat de grip contactloos is, is deze vorm van grijpen zeer geschikt voor het hanteren van steriele materialen om chemische en/of biologische contaminatie te voorkomen.
Er is onderzoek gedaan naar het gebruik van Bernoulli-grijpers voor het transporteren van vellen voedingsmiddelen in een voedselverwerkingscontext. Dit onderzoek stuitte echter op moeilijkheden, omdat flexibele voedingsmiddelen zouden vibreren tegen de grijper, waardoor ze vervormden en om beurten de grijper blokkeerden of werden weggeblazen uit de luchtstroom. De toevoeging van een anti-vibratierooster aan het ontwerp van de grijper maakte het echter mogelijk om deze technologie te gebruiken voor het vastpakken van textielobjecten. Verder is het oppervlak van het anti-vibratierooster geoptimaliseerd om de hefkracht te vergroten en de vibratie van het gegrepen materiaal volledig te verwijderen.
Daarnaast wordt de Bernoulli-grijper onderzocht als een contactloos adhesiemechanisme voor klimrobots.
Referenties
- Mykhailyshyn, R.; Savkiv, V.; Maruschak, P.; Xiao, J. (2022). "A Systematic Review on Pneumatic Gripping Devices for Industrial Robots". Transport. 37 (3): 201–231. doi:10.3846/transport.2022.17110.
- Mykhailyshyn, R.; Savkiv, V.; Majewicz Fey, A.; Xiao, J. (2023). "Gripping device for textile materials". IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. 20 (4): 2397–2408. Bibcode:2023ITASE..20.2397M. doi:10.1109/TASE.2022.3208796.
- Mykhailyshyn, R.; Romancik, J.; Harada, K.; Majewicz Fey, A. (2025). "Vibration Vanquished: Enhancing Grasping of Deformable Objects with Jet Gripper Technology". 2025 IEEE 21st International Conference on Automation Science and Engineering (CASE). Los Angeles, CA, USA. pp. 2874–2880. doi:10.1109/CASE58245.2025.11164006. ISBN 979-8-3315-2246-9.
- Brun, X.F.; Melkote, S.N. (Mei 2006). "Evaluation of Handling Stresses Applied to EFG Silicon Wafer using a Bernoulli Gripper". 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conference. Waikoloa, HI: George W. Woodruff Sch. of Mech. Eng.; Georgia Inst. of Technol., Atlanta, GA. pp. 1346–1349. doi:10.1109/WCPEC.2006.279680. ISBN 1-4244-0017-1.
- Osborne, Mark (8 februari 2010). "New Product: Bernoulli Gripper from Festo enables contactless handling". PVTech.
- "Airflow (Bernoulli) Grippers for Flat Sheet Foods" (PDF). Food Refrigeration & Process Engineering Research Centre, The Grimsby Institute of Further & Higher Education. Geraadpleegd op 25 mei 2011.
- Ackerman, Evan (24 mei 2011). "Robot Uses Supersonic Jets of Air to Stick to Almost Anything". IEEE Spectrum. Geraadpleegd op 25 mei 2011.
Groetjes,