CN111846941A - 真空抓持器 - Google Patents

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CN111846941A CN202010331186.4A CN202010331186A CN111846941A CN 111846941 A CN111846941 A CN 111846941A CN 202010331186 A CN202010331186 A CN 202010331186A CN 111846941 A CN111846941 A CN 111846941A
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法比安·施耐德
丹尼尔·比恩格
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J Schmalz GmbH
Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
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Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG
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Abstract

本发明涉及一种真空抓持器，其包括：抓持器基体，其具有抽吸侧和上侧，抽吸侧具有多个抽吸点并且固定数量的抽吸点被分别组合以形成抽吸点组；多个抽吸室，其数量对应于所述抽吸点组的数量，每个抽吸室被配置有抽吸点组；分配器室，所述分配器室具有数量至少对应于抽吸室的数量的多个分配器室开口，并且分配器室开口流动连接至抽吸室的配置至其的相应的抽吸室开口；以及多个阀，每个抽吸点组配置有阀并且每个阀都具有阀通道。相应的阀被设计成具有其自身的阀壳体的阀模块，并且阀壳体可被布置在抓持器基体的上侧。

Description

真空抓持器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于抽吸和操纵物体的大面积真空抓持器。
背景技术
这种真空抓持器具有大的、大部分扁平的带有大量抽吸点的抽吸表面，并且例如用于操纵大表面物体。另外，表面真空抓持器可用于同时拾取并排布置的多个物体并操纵它们。所述物体然后被并排地抽吸在延伸的抽吸表面上并因此固定。
从DE 10 2009 043 043 B4中已知一种真空抓持器，其中抽吸点被划分成抽吸点组，并且抽吸点组可经由相应的抽吸室彼此独立地经受负压。这使得可以在不拾取周围物体的情况下以选择性且受控的方式抓持彼此相邻地布置的物体。已知的解决方案具有复杂的结构，其经常导致复杂的组装以及用于维护而增加的支出。
发明内容
本发明的目的是设计一种真空抓持器，其可以可靠地操作并且可以以很少的组装工作量来制造。另外，真空抓持器所需要的维护工作量被减少。
该问题通过具有权利要求1所述的特征的大面积真空抓持器来解决。
所述真空抓持器包括抓持器基体，其具有抽吸侧以及背离抽吸侧的上侧。在这方面，抽吸侧和上侧优选地在相反方向上限制抓持器基体。
抽吸侧具有多个抽吸点，其可以经受负压以用于物体的抽吸。抽吸点优选地被设计为抽吸侧中的抽吸开口。抽吸侧可以设置有弹性覆盖物(例如泡沫)或具有用于抽吸点的对应开口的保护性覆盖物。抽吸点还可以配备有单独的抽吸头(例如，弹性体抽吸杯、抽吸罩、波纹管抽吸杯)或其它抽吸抓持装置。
抽吸点可以布置成组，并且在这方面可以具有彼此不同的距离。但是还可以有利的是，抽吸点例如成阵列地均匀地分配在抽吸侧上。这使得可以在必要时经由抽吸侧提供一致的抽吸功率。
限定数量的抽吸点被组合以形成抽吸点组。抽吸点被特别地组合成只有组合的抽吸点才通到相应配置的抽吸室中，如下面更详细地描述的。组合在抽吸点组中的抽吸点特别地直接彼此相邻地布置在抽吸侧上。抽吸点组的抽吸点优选地布置为抓持器基体的抽吸侧上的特别是直的抽吸点行，抽吸点行优选地纵向或横向于抓持器基体的纵向延展对齐。
真空抓持器进一步包括数量对应于抽吸点组的数量的多个抽吸室，一个抽吸点组被配置给每个抽吸室。相应的抽吸点组的抽吸点通到相应的抽吸室中。在这方面，相应的抽吸点组的抽吸点经由相应的抽吸室彼此流动连接并且可以经受负压。
真空抓持器进一步包括分配器室，其可以特别地连接到真空供应。为此目的，抓持器基体可具有至少一个真空连接件，分配器室可以经由所述至少一个真空连接件被抽空。
分配器室具有用于向抽吸室供应负压的多个分配器室开口。具体而言，分配器室开口的数量恰好对应于抽吸室的数量，并且每个分配器室开口被配置给恰好一个抽吸室。然而，还可以想到的是，提供更大数量的分配器室开口，一个或更多个分配器室开口被配置给每个抽吸室，例如以便允许更强的流动。通过将分配器室开口流动连接至抽吸室的配置至其的相应的抽吸室开口，分配器室开口被配置给抽吸室。在这方面，抽吸室可经由分配器室经受负压。因此，优选地，在分配器室上仅需要真空连接，就能用真空来操作真空抓持器。具体而言，在抽吸室上不需要单独的真空连接件。还可以提供多个分配器室，抽吸室的子集被配置给相应的分配器室。
真空抓持器还具有多个阀，每个抽吸点组都被配置有阀，以便能够以受控的方式启用和停用抽吸点组的抽吸点。每个阀都具有阀通道以及用于阻塞或开启阀通道的阻塞装置。通过阻塞或开启阀通道，抽吸室可通过负压选择性地加压，使得相应的抽吸点组可彼此独立地被启用或停用。这使得可以彼此独立地抽吸和操纵相邻地定位的物体。
阀各自都被设计为具有其自身的阀壳体的阀模块。具体而言，阀壳体封包了阀通道和阻塞装置。阀通道优选地完全在阀壳体内延伸。
分配器室开口和抽吸室开口独立于彼此并且特别地还彼此相距一定距离地通到抓持器基体的上侧中。具体而言，相应的分配器室开口经由连接通道流动连接到配置至其的抽吸室开口。相应的连接通道由相应的阀的阀通道形成，并且特别地，以连接通道完全由阀的阀通道提供的方式形成。
分配器室开口和抽吸室开口各自都在空间上配置给彼此并且在上侧布置成组。在每种情况下，包括相应的分配器室开口与配置给它们的抽吸室开口的配对被定位成使得它们经由布置在上侧的相应的阀模块的阀通道彼此流动连接。
因为分配器室开口和抽吸室开口通到抓持器基体的上侧中，所以阀可布置在抓持器基体的上侧。阀模块可以简单的方式安装，例如使用螺钉或可插入的联接件。另外，通过这种构造，即使是在真空抓持器处于组装状态时自由地接近阀是也可行的，使得例如作为真空抓持器的维护的一部分，阀可以以简单的方式更换。因此，用于真空抓持器的维护工作量可以被减少。
因为连接通道基本上由阀通道形成，所以抽吸室开口不再必须借助于软管连接至分配器室开口。这防止软管连接件在空间上突出到抓持器基体上方。这可以防止抓持器撞击或捕获突出部。另外，避免了对其它机器零件的损伤，这在具有大量移动单元的大型系统中是特别重要的。总之，可以省去将分配器室开口和/或抽吸室开口连接至阀的附加部件。在这种类型的真空抓持器的情况下，因此存在较少的接口(例如，软管连接件、接头等)，其代表关于真空抓持器的密封性的潜在薄弱点。这有利于真空抓持器的可靠且稳固的操作模式。
这种真空抓持器也可以以能量高效且因此相对便宜的方式操作，因为连接通道可以保留得较短。
另外，由于例如针对可能的泄漏需要检查较少的接口，所以维护工作量可以被显著地减少。更进一步，通过这种构造实现了特别紧凑的设计，特别是抓持器基体的低重量。当在自动化处理车间中使用这类表面真空抓持器时，因此必然移动降低的质量并且可以节省能量。
特别优选的是，相应的连接通道被设计成无管的。这样，组装真空抓持器的所需的时间可以被进一步减少，因为不需要对连接软管进行复杂铺设与密封。另外，这种真空抓持器由于在软管材料上的节省而相对便宜。另外，这种真空抓持器的特征在于可靠的操作和低维护需求，因为消除了经常易受泄漏影响的软管连接件。
阀壳体可以布置(特别是紧固)在抓持器基体的上侧。在这方面，阀可以特别地布置在分配器室和抽吸室外部。该附接被特别地设计成使得其可以被附接、拆卸和重新附接。可以想到的是，例如，阀壳体可借助于紧固螺钉螺纹连接到抓持器基体的上侧。还可以想到的是，相应的阀壳体可经由快速连接的连接件或经由可插入的联接件可释放地连接到基体的上侧。阀的这种模块化布置允许真空抓持器被方便地维修。在一替代实施例中，阀还可以共同形成阀模块，其可布置在抓持器基体的上侧。
特别有利的实施例由以下组成：分配器室开口布置成行，所述行沿着第一方向延伸。第一方向优选地相对于抓持器基体的纵向延展纵向地或横向地定向。具体而言，分配器室开口的行是直的。具体而言，抽吸室开口也布置成行，所述行从分配器室开口的行偏移。特别优选的是，抽吸室开口的行平行于分配器室开口的行延伸。抽吸室开口的行优选地相对于分配器室开口的行沿与第一方向正交的方向偏移地布置。在这方面，分配器室开口和抽吸室开口可被布置为配对地布置的分配器室开口和抽吸室开口的双行。然后，阀模块可被布置为在抓持器基体的上侧的特别是直的行，这有利于阀模块的特别节省空间的布置。
分配器室优选地沿着第一方向延伸，并且抽吸室相应地沿着与第一方向正交地定向的方向延伸。在这方面，分配器室可至少部分地覆盖抽吸室。这样，真空抓持器的特别紧凑的构造成为可能。
原则上，分配器室和/或抽吸室可以独立于抓持器基体设置。然而，优选的是，分配器室或抽吸室，特别是分配器室和抽吸室，被集成在抓持器基体中。具体而言，分配器室和/或抽吸室由抓持器基体界定。在这方面，分配器室和/或抽吸室可例如由抓持器基体中的空腔形成。于是真空抓持器的特征在于特别紧凑的设计。具体而言，这种真空抓持器可具有低重量和低总高度的高机械负载能力。特别优选的是，抓持器基体被设计为一件式且粘合的部件。例如，可以想到的是，抓持器的抓持器基体借助于生成工艺(例如，3D打印)来生产。
更进一步，优选的是，相应的分配器室开口和/或相应的抽吸室开口被设计为抓持器基体中的开口或开孔。这种实施例允许简单地制造真空抓持器。特别优选的是，开孔或开口正交于抓持器基体的上侧。然后，开口或开孔可以容易地被制成为从上方穿过上侧，这进一步减少了制造工作量。
更进一步，优选的是，分配器室被设计为在抓持器基体的上侧中的槽形凹部，所述凹部被覆盖板封闭。覆盖板然后至少部分地形成抓持器基体的上侧。具体而言，分配器室开口通到覆盖板中。这种构造允许分配器室被特别容易地制造。覆盖板可以被设计为独立于抓持器基体设置的部件。覆盖板然后可以可释放地连接(例如螺纹连接)到抓持器的抓持器基体。覆盖板也可以与抓持器基体形成为一件。抓持器基体然后可以例如借助于生成工艺(例如，3D打印)来生产。
在一替代优选实施例中，分配器室由分配器模块的空腔形成，所述分配器模块独立于抓持器基体设置并且可以布置(特别是紧固)在抓持器基体的上侧。具体而言，分配器模块具有其自己的模块壳体，其界定了分配器室。例如，模块壳体可以被生产为挤压的或挤压模制的零件，从而实现相对便宜的生产。为了将分配器模块简化地安装在抓持器基体上，同样有利的是，抓持器基体具有用于接收分配器模块的对应凹部。
更进一步，特别优选的是，分配器模块具有模块下侧和模块上侧，所述模块上侧在分配器模块的组装状态下至少部分地形成抓持器基体的上侧。具体而言，分配器室开口被设计为模块上侧中的开口或开孔。具体而言，分配器模块具有数量对应于抽吸室的数量的多个开口或开孔，所述多个开口或开孔从模块下侧通行穿过分配器模块到模块上侧。开口或开孔特别地被设计成在分配器模块处于组装状态时形成抽吸室开口。在这方面，抽吸室开口和分配器室开口通到分配器模块的模块上侧中。阀模块然后可以布置在分配器模块的模块上侧。在这方面，分配器模块可与阀模块形成共用模块。这种模块化真空抓持器可容易地维护并适用于不同的目的。
有利实施例提供的是：相应的阀被设计成电磁阀。真空抓持器然后可以完全电控制。这样，可以便于真空抓持器的组装，因为例如不需要难以组装的气动软管连接件。另外，真空抓持器的重量可被进一步减小。
附图说明
以下将参考附图更详细地解释本发明。
在附图中示出：
图1是透视图中的真空抓持器的示意性图示；
图2是根据图1的真空抓持器的示意性图示，其中阀已经被移除；
图3是局部截面透视图中的真空抓持器的细节的示意性图示；并且
图4是局部截面图中的分配器室开口到抽吸室开口的连接的示意性图示。
具体实施方式
在以下描述和附图中，相同的附图标记在各种情况下都用于相同或对应的特征。
图1以透视图示出了整体由附图标记10标注的真空抓持器。真空抓持器10具有总体板状的抓持器基体12，其具有抽吸侧14和上侧16，上侧16背离抽吸侧14。在这方面，上侧16和抽吸侧14在相反方向上限制抓持器基体12。为了解释几何关系，在附图中还示出了坐标系，其具有彼此正交的轴X、Y、Z。
抽吸侧14具有多个抽吸点18，在示出的示例中，其被设计为弹性体抽吸装置，特别是波纹管抽吸装置。在示出的示例中，抽吸点18以阵列的方式布置成行和列，行相对于抓持器基体12的纵向延伸(在图中沿着X方向)纵向地延伸，并且列相对于抓持器基体12的纵向延伸(在图中沿着Y方向)横向地延伸。成列的抽吸点18形成抽吸点组20(参见图1)。
真空抓持器10还具有数量对应于抽吸点组20的数量的多个抽吸室22，每个抽吸室22配置有抽吸点组20(参见图3)。抽吸室22由抓持器基体12中的周期性地间隔开的空腔形成，所述空腔沿横向于抓持器基体12的纵向延展的方向(即，在图中沿Y方向)延伸。
相应的抽吸点组20的抽吸点18经由抓持器基体12的对应的开孔24通到相应的抽吸室22中；它们相应地经由相应的抽吸室22流动连接至彼此并且经由它们可以共同地经受负压(参见图3)。
抽吸室22自身可经由分配器室26经受负压，分配器室26继而经由一个或更多个负压连接件28(参见图2和3)可连接至负压生成装置(未示出)。
在本示例中，分配器室26由分配器模块32的模块壳体30的空腔形成，所述空腔借助于密封帽34(参见图2和3)在端部处封闭。在本示例中，分配器模块32被设计成独立于抓持器基体12设置的部件，并且具有模块上侧36以及背离模块上侧36的模块下侧38。在分配器模块32的组装状态中，模块上侧36形成抓持器基体12的上侧16的部分。
分配器模块32例如相对于抓持器基体12的横向延展大致居中地布置在抓持器基体12的对应凹部40中，并且沿着第一方向42(在图中沿X方向)、优选地沿着抓持器基体12的整个纵向延展相对于抓持器基体12的纵向延展大致纵向地延伸。然而，分配器模块32还可以例如偏心地布置在抓持器基体12的边缘区域中。
在示出的示例中，形成分配器室26的空腔还沿着第一方向42延伸。在这方面，分配器室26相对于抽吸室22(参见图3)正交地定向。
分配器室26具有数量对应于抽吸室22的数量的多个分配器室开口44，用于向抽吸室22供应负压，在示出的示例中，每个分配器室开口44都配置有抽吸室22的抽吸室开口46。
分配器室开口44优选地被形成为分配器模块32的模块上侧36中的开孔(参见图3)。例如，分配器室开口44优选地布置在沿着第一方向42(在图2中通过由附图标记48标注的虚线表示)延伸的直的行中。
在示出的示例中，抽吸室开口46在分配器模块32中同样地被设计为开孔49。开孔49从模块上侧36通行穿过分配器模块32到模块下侧38，并且在一个端部处通到模块上侧36中并且在另一个端部处通到相应的抽吸室22中(参见图3)。
抽吸室开口46也布置成行(在图2中由附图标记50指示的虚线表示)，抽吸室开口46的行例如且优选地平行于分配器室开口44的行延伸，并且沿正交于第一方向42的方向(在图中沿Y方向)从分配器室开口的行偏移地布置。分配器室开口44和抽吸室开口46因此形成沿着第一方向42延伸的双行，从而组成配对的分配器室开口44和抽吸室开口46(参见图2和3)。
为了给抽吸室22供应负压，每个分配器室开口44经由连接通道52(图4中示意性地示出)流动连接到配置至其的抽吸室开口46。相应的连接通道52由相应的阀56的阀通道54形成，如下面更详细地描述的。
阀56被设计为具有其自身的阀壳体58的阀模块57，所述阀壳体完全包围阀通道54(参见图4)。阀56还具有阻塞装置60，用于阻塞或开启阀通道54。阀56可以被设计为例如电磁阀。
阀56被配置给每个包括分配器室开口44和与其相关联的抽吸室开口46的配对。为此目的，阀模块57(沿着分配器室开口44和抽吸室开口46的双行)布置为分配器模块32的模块上侧36上的阀行，并且可释放地固定在那里(参见图1)。在本示例中，阀模块57借助于紧固螺钉62经由其相应的阀壳体58螺纹连接到分配器模块32。为此目的，分配器模块32的模块壳体30具有用于接收紧固螺钉62的多个螺钉开孔64(参见图2和图3)。替代地或附加地，阀模块57还可经由可插入的联接件可拆卸地连接至分配器模块32。
阀模块57被布置成使得相应的阀通道54通过其第一开口66流动连接至相应的分配器室开口44，并且通过其第二开口68流动连接至相应的抽吸室开口46。具体而言，阀通道54直接地连接至分配器室开口44和抽吸室开口46，也就是说，不用提供另外的部件(例如，软管连接件)来将分配器室开口44或抽吸室开口46流动连接至阀通道54。在这方面，相应的分配器室开口44仅仅经由阀56的阀通道54流动连接至其相关联的抽吸室开口46；连接通道52因此完全由相应的阀56的阀通道54来提供。在这方面，相应的分配器室开口44与相关联的抽吸室开口46之间的流动连接还通过阀模块57的固定来建立。
模块壳体30还可与抓持器基体12(在图3中表示)被制成为一件。分配器室26然后被特别地形成为抓持器基体12的上侧中的槽形凹部，所述凹部被覆盖板70(参见图3)封闭。分配器室开口44然后被设计成覆盖板70中的开孔。
覆盖板70可以被设计成独立于抓持器基体12设置的部件。覆盖板70然后可以可释放地连接(例如螺纹连接)到抓持器基体12。覆盖板70还可以与抓持器基体12一起被形成为一件，如图3中表示的。在这种情况下，分配器室26因此被设计成抓持器基体12中的空腔。分配器室开口44和抽吸室开口46然后被特别地形成为抓持器基体12的上侧16中的开孔，所述开孔相应地通到分配器室26和抽吸室22中。这种抓持器基体12可例如借助于生成工艺(例如，3D打印)来生产。
在抓持器基体12的一件式设计的情况下，阀模块57布置在抓持器基体12的覆盖板70上。

Claims (12)

1.一种用于抽吸并操纵物体的真空抓持器(10)，包括：
–抓持器基体(12)，所述抓持器基体具有抽吸侧(14)以及背离所述抽吸侧(14)的上侧(16)，所述抽吸侧(14)具有多个抽吸点(18)并且固定数量的抽吸点(18)被分别组合成抽吸点组(20)，
–多个抽吸室(22)，所述多个抽吸室的数量对应于抽吸点组(20)的数量，每个抽吸室(22)配置有抽吸点组(20)，并且相应的抽吸点组(20)的抽吸点(18)通到相应的抽吸室(22)中，
–分配器室(26)，所述分配器室(26)至少具有数量对应于抽吸室(22)的数量的多个分配器室开口(44)，以用于向所述抽吸室(22)供应负压，一个分配器室开口(44)相应地配置给一个抽吸室(22)并且流动连接到抽吸室(22)的配置给其的相应的抽吸室开口(46)，
–多个阀(56)，每个抽吸点组(20)配置有一个阀(56)，每个阀(56)都具有阀通道(54)以及用于阻塞或开启所述阀通道(54)的阻塞装置(60)，
其特征在于，相应的阀(56)被设计成具有其自身的阀壳体(58)的阀模块(57)，并且其中所述阀壳体(58)能够布置在所述抓持器基体(12)的上侧(16)，所述分配器室开口(44)和所述抽吸室开口(46)彼此独立地通到所述抓持器基体(12)的上侧(16)中，并且所述分配器室开口(44)和所述抽吸室开口(46)在所述上侧(16)布置成组，使得相应的分配器室开口(44)经由连接通道(52)流动连接至配置给其的抽吸室开口(46)，所述连接通道由相应的阀模块(57)的阀通道(54)形成。
2.根据权利要求1所述的真空抓持器(10)，其中，相应的连接通道(52)被形成为无管的。
3.根据权利要求1或2所述的真空抓持器(10)，其中，所述阀壳体(58)完全封包所述阀通道(54)和所述阻塞装置(60)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的真空抓持器(10)，其中，所述阀模块(57)是能可释放地紧固在所述抓持器基体(12)的上侧(16)处。
5.根据前述权利要求中任一项所述的真空抓持器(10)，其中，所述分配器室开口(44)布置成行(48)，其中，所述行(48)沿着第一方向(42)特别是笔直地延伸，并且其中，所述抽吸室开口(46)也布置成行(50)，所述行(50)相对于所述分配器室开口(44)的行(48)偏移，特别是平行偏移，其中所述第一方向(42)优选地沿着所述抓持器基体(12)的纵向延伸或者相对于所述抓持器基体(12)的纵向延伸倾斜地定向。
6.根据权利要求5所述的真空抓持器(10)，其中，所述分配器室(26)沿着所述第一方向(42)延伸，并且其中所述抽吸室(22)各自都沿着相对于所述第一方向(42)正交地定向的方向延伸。
7.根据前述权利要求中任一项所述的真空抓持器(10)，其中，所述分配器室(26)和/或抽吸室(22)集成在所述抓持器基体(12)中，特别是被所述抓持器基体(12)封包。
8.根据权利要求7所述的真空抓持器(10)，其中，相应的分配器室开口(44)和/或相应的抽吸室开口(46)被设计成所述抓持器基体(12)中的开口或开孔，特别是所述上侧(16)中的开口或开孔。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的真空抓持器(10)，其中，所述分配器室(26)被构造为所述抓持器基体(12)的上侧(16)中的被覆盖板(70)封闭的槽形凹部。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的真空抓持器(10)，其中，所述分配器室(26)通过独立于所述抓持器基体(12)的分配器模块(32)的空腔形成，所述分配器模块能布置、特别是能紧固在所述抓持器基体(12)的上侧(16)处。
11.根据权利要求10所述的真空抓持器(10)，其中，所述分配器模块(32)具有模块下侧(38)和模块上侧(36)，其中所述模块上侧(36)在所述分配器模块(32)的组装状态中至少部分地形成所述抓持器基体(12)的上侧(16)，并且其中所述分配器模块(32)具有数量对应于所述分配器模块(32)的抽吸室(22)的数量的多个开口(49)或开孔，所述开口(49)或开孔从所述模块下侧(38)通行到所述模块上侧(36)，并且所述开口或开孔被设计成在所述分配器模块(32)的组装状态下形成所述抽吸室开口(46)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的真空抓持器(10)，其中，相应的阀(56)被设计成电磁阀。
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