CH679928A5

CH679928A5 -

Info

Publication number: CH679928A5
Application number: CH461689A
Authority: CH
Inventors: Hans Koller
Original assignee: Manitec Ag
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1992-05-15
Also published as: DE4040570C2; DE4040570A1

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sauggreifer der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. The invention relates to a suction pad of the type specified in the preamble of claim 1.

Sauggreifer dieser Gattung haben sich beispielsweise bei Lasthebe- und -tragvorrichtungen sowie zum Festhalten bearbeitet werdender Werkstücke unter der Voraussetzung bewährt, dass beispielsweise die Last oder das Werkstück an der Stelle, an welcher der Sauggreifer angreifen soll, nicht nur luftdicht, sondern auch so eben und so glatt ist, dass sich die Dichtung des Sauggreifers luftdicht anschmiegen kann. Suction pads of this type have proven themselves, for example, in load lifting and carrying devices as well as for holding workpieces to be processed, provided that, for example, the load or the workpiece is not only airtight at the point at which the suction pad is to act, but also just and is so smooth that the suction cup seal can nestle airtight.

Durch die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist, wird die Aufgabe gelöst, einen Sauggreifer zu schaffen, der auch an einer weniger ebenen und weniger glatten Fläche fest haftet. Weichelastische Schaumstoffe zeigen bei relativ geringem Verformungswiderstand eine hohe elastische Verformbarkeit, so dass eine aus solchem Stoff bestehende Dichtung sich auch unter ungünstigen Voraussetzungen luftdicht an die Fläche beispielsweise einer Last oder eines Werkstücks anschmiegt. By the invention, as characterized in claim 1, the object is achieved to provide a suction pad that adheres firmly to a less flat and less smooth surface. Soft elastic foams with a relatively low resistance to deformation show a high elastic deformability, so that a seal made of such a material hugs the surface, for example, of a load or a workpiece, even under unfavorable conditions.

Besonders gering ist der Verformungswiderstand offenzelliger, weichelastischer Schaumstoffe, die aber im Gegensatz zu geschlossenzelligen luftdurchlässig sind. Obwohl eine Dichtung aus luftdurchlässigem Stoff widersinnig erscheint, besteht bei Ausführungsarten der Erfindung die Dichtung aus mindestens teilweise, überwiegend oder praktisch vollständig offenzeliigem, weich-elastischem Schaumstoff. Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, dass der Vorteil des geringen Verformungswiderstands trotz der Luftdurchlässigkeit genutzt werden kann. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, dass beim Evakuieren des Sauggreifers die Differenz zwischen dem äusseren und dem inneren Druck ständig zunimmt, so dass der Sauggreifer immer fester an die Fläche, an der er anliegt, gedrückt wird. Dadurch wird der weich-elastische, offenzellige Schaumstoff immer mehr zusammengedrückt, dabei werden die Zellen immer kleiner, und der Strömungwiderstand dieses Schaumstoffs nimmt erheblich zu, so dass die Leckströmung durch die Dichtung trotz der zunehmenden Differenz zwischen dem Druck an deren äusseren und inneren Umfang vernachlässigbar ist. The deformation resistance of open-cell, soft-elastic foams is particularly low, but in contrast to closed-cell foams they are permeable to air. Although a seal made of air-permeable material seems absurd, in embodiments of the invention the seal consists of at least partially, predominantly or practically completely open-ended, soft-elastic foam. Surprisingly, it has been shown that the advantage of the low deformation resistance can be used despite the air permeability. This may be due to the fact that when the suction cup is evacuated, the difference between the external and the internal pressure increases continuously, so that the suction cup is pressed ever closer to the surface against which it lies. As a result, the soft-elastic, open-cell foam is compressed more and more, the cells become smaller and smaller, and the flow resistance of this foam increases considerably, so that the leakage flow through the seal is negligible despite the increasing difference between the pressure on its outer and inner circumference is.

Für diese Vorgänge und für das luftdichte Anliegen der Dichtung an einer Unebenheiten aufweisenden, rauhen Fläche des Objekts (z.B. Last, Werkstück), an welchem der Sauggreifer angreifen soll, sind ausser dem Endvakuum und dem Verhältnis der abzudichtenden Randfiäche zur gesamten Fläche der offenen Seite des Hohlkörpers im wesentlichen die Dicke der Dichtung und die Elastizität sowie die Abhängigkeit des Strömungswiderstandes vom Verformungszustand des Schaumstoffs massgebend, die den Datenblättern der Schaumstoff-Hersteller nicht zu entnehmen ist. Da auch in Kenntnis dieser Eigenschaft eine praktisch brauchbare Berechnung der günstigsten Dicke der Dichtung bei gegebenen Schaumstoffdaten bereits wegen der unbestimmten Unebenheiten und Rauhigkeit der Fläche des Objekts kaum möglich erscheint, sind der geeignete Schaumstoff und die günstigste Dicke der Dichtung einfacher durch Versuche zu ermitteln. Beispielsweise hat sich der im Handel befindliche, offenzellige, weich-elastische Polyethylen-Schaumstoff der Markenbezeichnung OPCEL, Typ L 2 H für eine im unbelastetem Zustand 40 mm dicke Dichtung bewährt, die durch den auf den Sauggreifer wirkenden atmosphärischen Druck (abzüglich inneren Druck) mit 0,3 N/mm2 beiastet wurde. For these processes and for the airtight sealing of the gasket against a rough surface of the object (e.g. load, workpiece) on which the suction gripper is to engage, apart from the final vacuum and the ratio of the edge surface to be sealed to the entire surface of the open side of the The hollow body essentially determines the thickness of the seal and the elasticity as well as the dependence of the flow resistance on the deformation state of the foam, which cannot be found in the data sheets of the foam manufacturers. Since even with knowledge of this property, a practically usable calculation of the most favorable thickness of the seal for given foam data hardly seems possible due to the indefinite unevenness and roughness of the surface of the object, the suitable foam and the most favorable thickness of the seal are easier to determine by experiment. For example, the commercially available, open-cell, soft-elastic polyethylene foam of the brand name OPCEL, type L 2 H, has proven itself for a 40 mm thick seal in the unloaded state, which is due to the atmospheric pressure (minus internal pressure) acting on the suction pad 0.3 N / mm2 was affected.

Im übrigen kann eine luftundurchlässige Dichtung aus offenzeliigem, weich-elastischem Schaumstoff dadurch erhalten werden, dass die Dichtung an ihrem äusseren oder inneren Umfang mit einer geschlossenen Aussenhaut versehen, z.B. mit einer elastischen Lackschicht überzogen wird. Moreover, an airtight seal made of open-cell, soft-elastic foam can be obtained by providing the seal with a closed outer skin on its outer or inner circumference, e.g. is covered with an elastic lacquer layer.

Weitere Ausführungsarten der Erfindung sind durch den Dichtungsstoff und zusätzlich durch konstruktive Merkmale gekennzeichnet, sie werden weiter unten anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Further embodiments of the invention are characterized by the sealing material and additionally by design features, they are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass der erfindungs-gemässe Sauggreifer auch an Unebenheiten aufweisenden und rauhen Flächen fest angreift und damit das Heben, Transportieren und Festhalten von Lasten oder Werkstücken ermöglicht, die wegen ihrer Oberflächenbeschaffenheit mit bisherigen Sauggreifern nicht gehoben, transportiert oder festgehalten werden konnten. The advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that the suction gripper according to the invention firmly engages even rough surfaces and thus enables lifting, transporting and holding loads or workpieces which, due to their surface properties, are not possible with previous suction grippers could be lifted, transported or held.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der genannten, weiteren Ausführungsart der Erfindung und deren besonderen Vorteile anhand der beiliegenden, nur schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Exemplary embodiments of the named further embodiment of the invention and their particular advantages are explained in more detail below with the aid of the attached, only schematic drawings. Show it

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Sauggreifer, Fig. 2 einen Querschnitt zu Fig. 1, in grösserem Massstab im Ruhezustand, 1 is a plan view of a suction pad, FIG. 2 is a cross section to FIG. 1, on a larger scale in the idle state,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht in dem Zustand, in dem der Sauggreifer an einer Last, einem Werkstück oder dgl. angreift, 3 shows a view corresponding to FIG. 2 in the state in which the suction gripper engages a load, a workpiece or the like.

Fig. 4 eine Variante zu Fig. 2, bei welcher die Dichtung Hohlräume aufweist, 4 shows a variant of FIG. 2, in which the seal has cavities,

Fig. 5 eine Variante zu Fig. 2 zum Angreifen an zylindrischen Objekten, 5 shows a variant of FIG. 2 for gripping cylindrical objects,

Fig. 6 eine Ausführungsart mit auswechselbarer Dichtung. Fig. 6 shows an embodiment with interchangeable seal.

Der dargestellte Sauggreifer hat ein Gehäuse 1 in Form eines Hohlkörpers, im Beispiel ein Stück Vierkantrohr mit Stirnwänden an seinen Enden. In den Hohlraum 2 des Gehäuses 1 führt ein Saugluftstutzen 3. Das Gehäuse 1 ist an seiner in Fig. 2 und 3 unteren Seite offen, wobei die Öffnung 4 innerhalb eines einen Rahmen bildenden Randes 5 gebildet ist. Eine plattenförmige Dichtung 7 bedeckt die offene Seite des Gehäuses 1 und ist am Rand 5 befestigt, beispielsweise angeklebt. Die Dichtung 7 besteht aus offenzeliigem, weich-elastischem Schaumstoff, beispielsweise aus dem obenerwähnten, offenzelli-gen, weichelastischen Polyethylen-Schaumstoff der Markenbezeichnung OPCEL, Typ L 2 H. Die Öffnung 4 ist durch ein bogenförmig gekrümmtes, gelochtes Blech und zwei ebenfalls gelochte schrä- The suction pad shown has a housing 1 in the form of a hollow body, in the example a piece of square tube with end walls at its ends. A suction air nozzle 3 leads into the cavity 2 of the housing 1. The housing 1 is open on its lower side in FIGS. 2 and 3, the opening 4 being formed within an edge 5 forming a frame. A plate-shaped seal 7 covers the open side of the housing 1 and is attached to the edge 5, for example glued on. The seal 7 consists of open-celled, soft-elastic foam, for example from the above-mentioned, open-celled, soft-elastic polyethylene foam of the brand name OPCEL, type L 2 H. The opening 4 is through an arcuate curved, perforated plate and two obliquely perforated -

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ge Bleche 9 überbrückt, die einen Anschlag für den Teil der Dichtung 7 bilden, der beim Festsaugen des Sauggreifers an die Oberfläche 10 einer Last in den Hohlraum 2 ausweicht (Fig. 3). Dabei wird auch die Beanspruchung des Schaumstoffs am inneren Um- bridged ge sheets 9, which form a stop for the part of the seal 7, which evades the surface 10 of a load in the cavity 2 when sucking the suction pad (Fig. 3). The stress on the foam on the inner circumference is also

* fang des Randes 5 vermindert. Der Saugluftstutzen 3 führt aus dem ausserhalb des Anschlags 8, 9 liegenden Teil des Hohlraums 2. * reduced margin 5. The suction air nozzle 3 leads out of the part of the cavity 2 lying outside the stop 8, 9.

* Beim Evakuieren des Sauggreifers wird Luft zuerst grösstenteils direkt aus dem Hohlraum 2 abgesaugt und zu einem wesentlich kleineren Teil an der Umfangsfiäche der Dichtung 7 angesaugt und durch die offene Zellstruktur derselben in den Hohlraum 2 und weiter aus diesem abgesaugt. Unter der Wirkung der Differenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Druck im Hohlraum 2 wird der Sauggreifer immer fester an die Fläche 10 gedrückt. Dadurch wird die Dichtung 7 im Bereich des Randes 5 immer mehr zusammengepresst, wobei ihr Strömungswiderstand zunimmt (weil der Zellenhohlraum abnimmt). Gleichzeitig wird die Dichtung 7 im Bereich der Öffnung 4 in den Hohlraum 2 bis zum Anschlag 8 gedrängt (Fig. 3). Schliesslich ist die durch die Dichtung 7 strömende Luft vernachlässigbar. Um dies zu unterstützen, kann der Anschlag 8, 9 unten keine, weniger oder kleinere Löcher haben als in seinem Scheitelbereich, so dass ein grösserer Teil der durch die Dichtung 7 strömenden Luft längere Wege mit grösserem Strömungswiderstand und ein kleinerer Teil kürzere Wege mit kleinerem Strömungswiderstand in der Dichtung 7 zurücklegt. * When the suction pad is evacuated, air is first largely sucked directly out of the cavity 2 and sucked in to a much smaller extent on the circumferential surface of the seal 7 and sucked through the open cell structure thereof into the cavity 2 and further out of it. Under the effect of the difference between the atmospheric pressure and the pressure in the cavity 2, the suction pad is pressed ever more firmly against the surface 10. As a result, the seal 7 is compressed more and more in the region of the edge 5, its flow resistance increasing (because the cell cavity decreases). At the same time, the seal 7 in the area of the opening 4 is pushed into the cavity 2 up to the stop 8 (FIG. 3). Finally, the air flowing through the seal 7 is negligible. In order to support this, the stop 8, 9 at the bottom can have no, fewer or smaller holes than in its apex area, so that a larger part of the air flowing through the seal 7 has longer paths with greater flow resistance and a smaller part has shorter paths with smaller flow resistance covered in the seal 7.

Grundsätzlich könnte die Dichtung 7 abweichend vom dargestellten Beispiel auch die übliche Form eines dem Rand 5 angepassten Rahmens haben. Eine rahmenförmige Dichtung ist jedoch bei weichem Schaumstoff weniger formbeständig und deshalb beim Ankleben umständlicher und weniger handlich und auch aufwendiger herzustellen als die platten-förmige. Dazu ist zu bedenken, dass die Dichtung je nach Verschliessfestigkeit des Schaumstoffs und Rauhigkeit der Fläche 10 einer Abnutzung ausgesetzt ist, also nach einer von den Betriebsverhältnissen abhängigen Gebrauchsdauer zu ersetzen ist. Wesentlich ist auch, dass die plattenförmige Richtung 7, wie oben ersichtlich, auch dann noch eine hinreichende Dichtwirkung hat, wenn sie im Bereich des Randes 5, z.B. infolge einer besonders mangelhaften Stelle der Oberfläche 10 unvollständig abdichtet. Diese Dichtwirkung kann erhöht werden, indem - wie erwähnt - der Anschlag 8,9 an seinen Bogenenden keine, weniger oder kleinere Löcher hat als im Scheitelbereich. In principle, the seal 7 could deviate from the example shown and also have the usual shape of a frame adapted to the edge 5. A frame-shaped seal, however, is less dimensionally stable in the case of soft foam and is therefore more cumbersome and less manageable to manufacture and more difficult to manufacture than the plate-shaped one. It should be borne in mind that, depending on the wear resistance of the foam and the roughness of the surface 10, the seal is subject to wear, that is to say it must be replaced after a period of use which is dependent on the operating conditions. It is also essential that the plate-shaped direction 7, as can be seen above, also has a sufficient sealing effect if it is in the area of the edge 5, e.g. seals incompletely due to a particularly defective area of the surface 10. This sealing effect can be increased by - as mentioned - the stop 8.9 has no, fewer or smaller holes at its bow ends than in the apex area.

Der Grundriss des Sauggreifers kann beispielsweise auch kreisförmig sein, wobei der dem Anschlag 8 dann entsprechende Anschlag annähernd eine Kugelkappenschale ist. The floor plan of the suction gripper can also be circular, for example, the stop corresponding to the stop 8 being approximately a spherical cap shell.

Nach Fig. 4 hat die der Dichtung 7 in Fig. 2 und 3 entsprechende Dichtung 12 zwei geschlossene Hohlräume 14, deren Querschnitt flach und zu sei-* nen Ende hin verjüngt ist, wobei die grössere Quer schnittsabmessung parallel zur Grundfläche der Dichtung 12 und parallel zur Sehne des bogenförmigen Anschlagteils 8 ist. Die Hohlräume 14 sind an ihren Stirnenden durch eine (nicht dargestellte) elastische Haut geschlossen, die sich an eines der gelochten Bleche 9 anlegt, wenn der Hohlraum 2 evakuiert wird. Diese Hohlräume 14 erhöhen die Nachgiebigkeit im einem mittleren Bereich der Dichtung 12 und erleichtern deren Eindringen in den Hohlraum 2 des Gehäuses 1. According to FIG. 4, the seal 12 corresponding to the seal 7 in FIGS. 2 and 3 has two closed cavities 14, the cross section of which is flat and tapered towards its end, the larger cross-sectional dimension parallel to the base of the seal 12 and parallel to the tendon of the arcuate stop member 8. The cavities 14 are closed at their ends by an elastic skin (not shown), which rests against one of the perforated sheets 9 when the cavity 2 is evacuated. These cavities 14 increase the flexibility in a central region of the seal 12 and facilitate its penetration into the cavity 2 of the housing 1.

Nach Fig. 5 schliessen die einem Teil des Randes 5 in Fig. 1 bis 4 entsprechenden Randteiie 16 einen spitzen Winkel mit der Grundfläche des Gehäuses 1 ein. Allgemein kann bei Ausführungen dieser Art der Rand aus zylindrischen, gekrümmten Teilen bestehen, so dass der Sauggreifer an zylindrischen Objekten angreifen kann oder eine Kugelzone bilden, um an kugelförmigen Objekten anzugreifen. According to FIG. 5, the edge parts 16 corresponding to part of the edge 5 in FIGS. 1 to 4 form an acute angle with the base surface of the housing 1. In general, in the case of designs of this type, the edge can consist of cylindrical, curved parts, so that the suction gripper can grip cylindrical objects or form a spherical zone in order to grip spherical objects.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsart, bei welcher die Dichtung 7 leicht auswechselbar ist. Dazu ist der die Dichtung 7 bildende Schaumstoffkörper an einem z.B. aus Blech bestehendem Tragring 18 befestigt, z.B. angeklebt. Der Tragring 18 ist durch lösbare Verbindungsmittel 20 am Gehäuse 1 gehalten und durch einen Dichtungsring 22 aus gummieiasti-schem Material am Rand 5 der offenen Gehäuseseite abgedichtet. Die Verbindungsmittel sind bei diesem Beispiel Klammern, die um einen Vorsprung 24 am Rand 5 und einen Ansatz 26 des Tragrings 18 greifen. Dabei sind der äussere Umfangsrand des Vorsprungs 24 nach oben und der des Ansatzes 26 nach unten hakenförmig gebogen. Der Dichtungsring 22 kann an den Tragring 18 oder an den Rand 5 geklebt sein. Merkmale verschiedener Ausfüh-rungsarten können auch miteinander kombiniert benutzt werden. Fig. 6 shows an embodiment in which the seal 7 is easily replaceable. For this purpose, the foam body forming the seal 7 is attached to a e.g. supporting ring 18 made of sheet metal, e.g. glued on. The support ring 18 is held by detachable connecting means 20 on the housing 1 and sealed by a sealing ring 22 made of rubber-elastic material on the edge 5 of the open housing side. In this example, the connecting means are brackets which engage around a projection 24 on the edge 5 and an extension 26 of the support ring 18. The outer peripheral edge of the projection 24 is bent upward and that of the extension 26 is hook-shaped. The sealing ring 22 can be glued to the support ring 18 or to the edge 5. Features of different designs can also be used in combination.

Bei einem Stapel einander dicht berührender und dadurch aneinander haftender Platten ist es bekanntlich schwierig, jeweils die oberste allein abzuheben. Es hat sich gezeigt, dass in solchen Fällen die oberste Platte von der darunter liegenden leicht gelöst werden kann, wenn ein Sauggreifer vorliegender Art mit länglichem Grundriss dicht neben und parallel zu einer Plattenkante angreift. In the case of a stack of closely touching and thus adhering plates, it is known that it is difficult to lift the top one alone. It has been shown that in such cases the top plate can be easily detached from the one below it if a suction cup of the present type engages with an elongated floor plan close to and parallel to a plate edge.

Claims

1. Suction gripper with a housing (1) that has a suction air connection (3), is open on one side, and with a seal (7) attached to the edge (5) of the open side for airtight contact with the object to be attacked (10) is provided, characterized in that the seal (7) consists of soft-elastic foam.

2. Suction pad according to claim 1, characterized in that the foam is at least partially open-celled.

3. Suction pad according to claim 2, characterized in that the foam is predominantly open-celled.

4. suction pad according to claim 2, characterized in that the foam has practically only open rows.

5. Suction pad according to one of claims 2 to 4, characterized in that the seal (7) has a closed outer skin on the outer or inner circumference.

6. Suction pad according to one of claims 1 to 4, characterized in that the seal (7) through a the housing (1) on its open side

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7. Suction pad according to claim 6, characterized by a sieve-like support for the part of the plate-shaped foam body which does not abut the edge of the open side of the housing.

8. Suction pad according to claim 6, characterized in that in the cavity (2) of the housing (1) has a sieve-like, arched stop (8, 9) for the part of the plate-shaped foam body which escapes when the suction pad is sucked into its cavity (2) (7) protrudes, the suction air connection (3) being connected to the part of the cavity (2) adjoining the convex side of the stop (8).

9. Suction pad according to one of claims 6 to

8, characterized in that the plate-shaped foam body (12) has at least one closed cavity (14) with a flat cross section tapered at its ends, the larger dimension of the cross section parallel to the base of the foam body (12) and optionally also parallel to the tendon of an arcuate part (8) of the stop (8, 9).

10. Suction gripper according to one of claims 1 to

9, characterized in that the housing edge (16) forms an acute angle with the base of the housing, in particular forms parts of a cylindrical surface or a spherical zone surface.

11. Suction pad according to one of claims 1 to

10, characterized in that the seal (7) is fastened to a support ring (18) and the support ring (18) is airtight due to the detachable connecting center! (20) is held on the housing (1).

12. Suction gripper according to claim 11, characterized in that the housing edge (5) and the support ring (18) have projections on which they are preferably held releasably together by means of clips (20).

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