DE10027814B4

DE10027814B4 - Sauggreifer

Info

Publication number: DE10027814B4
Application number: DE2000127814
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr. Schmalz; Thomas Eisele; Thomas Graf
Original assignee: J Schmalz GmbH
Current assignee: J Schmalz GmbH
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2020-06-06
Also published as: DE10027814A1

Abstract

Sauggreifer zum Ansaugen und Anheben von Werkstücken, mit einem einen Hohlraum (18) aufweisenden Saugkasten (16), wobei der Hohlraum (18) mit einer Unterdruckquelle in Verbindung steht und an seiner dem oder den Werkstücken zugewandten Seite eine Platte (20) aufweist, die insbesondere mit Strömungswiderständen (22), Ventilen, Einzelsaugern oder dergleichen versehen ist, wobei der Sauggreifer (10) mit einer Beleuchtungseinrichtung (34) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (34) als Licht leitende Platte (20) ausgebildet ist, dass wenigstens eine Lichtquelle am Rand der Platte (20) vorgesehen ist und dass die Platte (20) eine Vielzahl von integrierten Prismen aufweist, über die Licht in Richtung auf das oder die Werkstücke ausgekoppelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sauggreifer zum Ansaugen und Anheben von Werkstücken, mit einem einen Hohlraum aufweisenden Saugkasten, wobei der Hohlraum mit einer Unterdruckquelle in Verbindung steht und an seiner, dem oder den Werkstücken zugewandten Seite eine Platte aufweist, die insbesondere mit Stömungswiderständen, Ventilen, Einzelsaugern oder dergleichen versehen ist, wobei der Sauggreifer mit einer Beleuchtungseinrichtung versehen ist.

Sauggreifer sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt, z.B. aus der DE 196 13 516 A1 oder der DE 40 32 857 C1 . Sie werden dazu benutzt, um Gegenstände auf einfache Art und Weise ansaugen und anheben und somit transportieren, z.B. innerhalb eines Bearbeitungsprozesses umsetzen zu können. Derartige Sauggreifer werden auch an Roboterarmen befestigt, wobei der Roboter über eine Kamera mit Bildauswertung selbständig die Form und Größe und/oder Position von Werkstücken erkennt, diese ergreift und umsetzt. Dabei hat sich herausgestellt, dass in nicht optimal ausgeleuchteten Räumen Fehlfunktionen auftreten können, da die Kamera die Gegenstände nicht oder nur zum Teil erkennt. Es wurde versucht, zusätzlich zur Kamera eine Beleuchtungseinrichtung am Roboterarm anzubringen, was jedoch nur teilweise Abhilfe brachte, da der am Roboterarm befestigte Sauggreifer die Ausleuchtung bzw. Beleuchtung des Werkstücks mitunter behindert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sauggreifer bereitzustellen, mit dem Fehlfunktionen, insbesondere von Roboterarmen, vermindert werden bzw. ausgeschlossen werden können und der besonders einfach aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Sauggreifer gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 aufweist.

Die Platte dient als Lichtleiter, der das Licht exakt an den Stellen auskoppelt, wo die Beleuchtung des Werkstücks erfolgen soll. Alternativ oder zusätlich kann die oder eine Lichtquelle auch an einem anderen Ort als am Rand vorgesehen sein, wobei dann zum Einkoppeln des Lichts in die Platte ebenfalls ein Prisma erforderlich ist.

Erfindungsgemäß sind die Prismen aufgesetzt oder in die Platte eingeschliffen. Die Platte ist in bevorzugter Weise parallel zu einer Saugebene angeordnet und weist die die Strömungswiderstände bildenden Löcher auf.

Wird die Beleuchtungseinrichtung direkt mit dem Sauggreifer verbunden, dann steht der Sauggreifer der Ausleuchtung des Raumes bzw. der Beleuchtung des Objektes nicht mehr im Wege. Außerdem folgt die Beleuchtungseinrichtung jeder Bewegung des Sauggreifers, unabhängig von den Bewegungen des Roboterarmes.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die mit Stömungswiderständen oder Ventilen versehene Platte einen mehrschichtigen Aufbau aufweist. In der Regel besteht die Platte aus einem formsteifen ersten Element und einem flexiblen, eine Dichtung darstellenden zweiten Element, über welches der Sauggreifer am einzusaugenden Gegenstand anliegt. Mittels des ersten Elements werden die Kräfte aufgenommen bzw. abgestützt und mittels des zweiten Elements wird der im Hohlraum erzeugte Unterdruck aufrechterhalten bzw. wird die Leckage auf ein Minimum reduziert. Dieses zweite Element weist wenigstens eine Schicht aus einem flexiblen Material, insbesondere aus einem Elastomer, auf. Hierfür kann z.B. Moosgummi oder ein Schwammmaterial, z.B. Zellkautschuk, verwendet werden.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Element bzw. die erste Schicht aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Material, z.B. aus Acrylglas oder Plexiglas, ausgebildet ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die erste Schicht aus einem Lochblech besteht.

Die Strömungswiderstände werden bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel von Löchern gebildet, die einen bestimmten Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt ist so gewählt, dass auch bei Nichtbelegung der Löcher der Unterdruck im Hohlraum nicht zusammenbricht. Hierdurch wird gewährleistet, dass einmal angesaugte Gegenstände auf jeden Fall vom Sauggreifer angehalten werden.

Die Löcher sind bevorzugterweise in einer regelmäßigen Anordnung in der Platte vorgesehen. Bei einem mehrschichtigen Aufbau der Platte weist die äußere Schichtlage der Platte eine Vielzahl von großen Öffnungen und weist die innere Schichtlage der Platte eine Vielzahl von kleinen Öffnungen zur Bildung der Strömungswiderstände auf. Die großen Öffnungen dienen dazu, dass die Werkstücke über eine möglichst große Fläche angesaugt und dadurch möglichst große Ansaugkräfte erzielt werden.

Eine Variante sieht vor, dass die Beleuchtungseinrichtung am Rand des Saugkastens vorgesehen und in Richtung auf das anzusaugende Werkstück ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann das Werkstück direkt angestrahlt werden, wobei die Strahlen vom Saugkasten nicht behindert werden. Außerdem wird eine optimale Ausleuchtung erzielt, da die anzusaugende Fläche direkt angestrahlt wird.

Eine andere Variante sieht vor, dass die Beleuchtungseinrichtung in in der Platte vorgesehenen Ausschnitten angeordnet sind. Diese Variante kann auch zusätzlich zur vorgenannten Variante an einem Sauggreifer verwirklicht sein. Die in der Platte angeordnete Beleuchtungseinrichtung bzw. in die Platte integrierte Beleuchtungseinrichtung bietet den wesentlichen Vorteil, dass das anzusaugende Werkstück gleichmäßig beleuchtet werden kann, und zwar unabhängig von der Größe der Platte.

Eine weitere Variante sieht vor, dass die Beleuchtungseinrichtung bezüglich der Ansaugebene des Saugkastens zurückversetzt ist. Dadurch wird das Ansetzen bzw. Aufsetzen des Saugkastens auf das anzusaugende Werkstück nicht behindert; außerdem wird die Beleuchtungseinrichtung bzw. wird das bzw. werden die Werkstücke beim Aufsetzen des Sauggreifers nicht beschädigt.

Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Beleuchtungseinrichtung innerhalb des Hohlraumes angeordnet ist. Diese Beleuchtungseinrichtung scheint durch die Platte auf das anzusaugende Werkstück, was den wesentlichen Vorteil hat, dass die Beleuchtungseinrichtung gleichmäßig über die Fläche der Platte verteilt angeordnet sein kann und dass die Beleuchtungseinrichtung gegen Beschädigung geschützt ist. Das Durchleuchten der Platte stellt keinerlei Probleme dar, wenn die Platte aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Material, z.B. aus Acrylglas oder Plexiglas, besteht. Die Beleuchtungseinrichtung kann z.B. eine Platine mit daran befestigten Beleuchtungskörpern umfassen. Die Beleuchtungskörper sind z.B. Leuchtdioden, Halogenlampen, Glühlampen, Neonlampen od.dgl.. Bevorzugt werden jedoch Leuchtkörper, die relativ wenig Wärme entwickeln.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.

In der Zeichnung zeigen:
1: Eine Sicht auf die Unterseite eines ersten Ausführungsbeispiels eines Sauggreifers mit am Rand vorgesehener Beleuchtungseinrichtung;
2: eine Seitenansicht des Sauggreifers gemäß 1;
3: einen Schnitt III-III gemäß 4 durch eine zweite Ausführungsform eines Sauggreifers, die Ansaugseite zeigend;
4: eine Seitenansicht des Sauggreifers gemäß 3;
5: einen Schnitt V-V gemäß 6 durch eine dritte Ausführungsform eines Sauggreifers, die Ansaugseite zeigend; und
6: eine Seitenansicht des Sauggreifers gemäß 5.
Die 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines insgesamt mit 10 bezeichneten Sauggreifers, der zum Ansaugen eines oder mehrerer Werkstücke dient. Dieser Sauggreifer 10 kann über eine Kupplung 12 mit einem (nicht dargestellten) Roboterarm verbunden werden und wird über diesen manipuliert. An der Oberseite des Sauggreifers 10 ist ein Absaugstutzen 14 vorgesehen, über welchen der Sauggreifer 10 mit einer Unterdruckquelle verbunden wird. Dieser Absaugstutzen 14 sitzt auf einem Saugkasten 16 auf, der einen Hohlraum 18 umgibt. Die Unterseite des Hohlraums 18 ist von einer mehrschichtigen Platte 20 abgedeckt, die ihrerseits eine Vielzahl von Strömungswiderständen 22 aufweist. Die mehrschichtige Plattte 20 besitzt eine erste Schicht 24, die von einer biegesteifen Platte gebildet wird. Diese biegesteife Platte besteht aus Metall oder einem steifen Kunststoff, der insbesondere durchsichtig oder durchscheinend ist. In dieser ersten Schicht 24 wird der Strömungswiderstand 22 von einer Vielzahl von Löchern 26 gebildet, die einen kleinen Querschnitt aufweisen. Unterhalb der ersten Schicht 24 befindet sich eine mittlere Schicht 28, die z.B. aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomer, hergestellt ist. Es eignet sich hier insbesondere ein Schwammmaterial, um beim Ansaugen mehrerer Gegenstände Höhentoleranzen der einzelnen Gegenstände auf einfache Weise ausgleichen zu können. Diee mittlere Schicht 28 ist an die erste Schicht 24 angeklebt und weist zu den Löchern 26 der ersten Schicht 24 korrespondierende Öffnungen 30 auf, die einen großen Querschnitt besitzen und insbesondere rechteckförmig ausgebildet sind. Diese Öffnungen 30 bilden kleine Saugkammern mit relativ großer Fläche, so dass das anzusaugende Werkstück mit einer größtmöglichen Kraft angesaugt werden kann.
Unterhalb der mittleren Schicht 28 befindet sich eine weitere Schicht 32, die ebenfalls aus einem elastischen Material besteht. Es eignet sich hierfür insbesondere eine Zellkautschukmatte, die ebenfalls mit Öffnungen versehen ist, die zu den Öffnungen 30 korrespondieren. Die Zellkautschukmatte besteht aus einem geschlossenzelligen Werkstoff.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die mittlere Schicht 28 mit kleinen Öffnungen, die zu den Löchern 26 der ersten Schicht 24 korrespondieren, versehen ist und lediglich die weitere Schicht 32 große Öffnungen aufweist.
Aus den 1 und 2 ist deutlich erkennbar, dass am Rand des Saugkastens 16, insbesondere an dessen Unterseite, eine Beleuchtungseinrichtung 34 vorgesehen ist, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus insgesamt vier Leuchtpaketen 36 gebildet wird. Diese Leuchtpakete 36 werden ihrerseits von einer Vielzahl von Leuchtdioden gebildet, die vorzugsweise auf einer Platine angeordnet sind. Die Leuchtpakete 36 sind symmetrisch angeordnet, so dass eine gleichmäßige Ausleuchtung erzielt wird.
In 1 ist außerdem ein zentraler, am Saugkasten 16 montierter Turm 38 erkennbar, in welchem eine (nicht dargestellte) Kamera angeordnet ist, die durch eine in der Platte 20 vorgesehene Öffnung 40 auf das anzusaugende Werkstück gerichtet ist.
Die 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeipiel des erfindungsgemäßen Sauggreifers 10, bei welchem innerhalb des Hohlraums 18 die Beleuchtungseinrichtung 34 angeordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Beleuchtungseinrichtung 34 aus einer oder mehreren Platinen 42, an welchen die Leuchtmittel in Form von Leuchtdioden, Halogenlampen, Neonlampen od.dgl. vorgesehen sind. Die Lichtstrahlen treten entweder durch die in der ersten Schicht 24 vorgesehenen Löcher 26 aus oder durch die gesamte erste Schicht 24, sofern diese durchsichtig oder durchscheinend ist. Durch die Luftabsaugung über den Absaugstutzen 14 erfahren die Platinen 42 eine ausreichende Kühlung.
Die 5 und 6 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sauggreifers 10, bei dem im Hohlraum 18 ebenfalls die Beleuchtungseinrichtung 34 angeordnet ist, die bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch von Halogen- oder Neonlampen gebildet wird. Auch hier erfahren die Leuchtmittel eine ausreichende Kühlung durch die über den Absaugstutzen 14 abgesaugte Luft.

Claims

Sauggreifer zum Ansaugen und Anheben von Werkstücken, mit einem einen Hohlraum (18) aufweisenden Saugkasten (16), wobei der Hohlraum (18) mit einer Unterdruckquelle in Verbindung steht und an seiner dem oder den Werkstücken zugewandten Seite eine Platte (20) aufweist, die insbesondere mit Strömungswiderständen (22), Ventilen, Einzelsaugern oder dergleichen versehen ist, wobei der Sauggreifer (10) mit einer Beleuchtungseinrichtung (34) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (34) als Licht leitende Platte (20) ausgebildet ist, dass wenigstens eine Lichtquelle am Rand der Platte (20) vorgesehen ist und dass die Platte (20) eine Vielzahl von integrierten Prismen aufweist, über die Licht in Richtung auf das oder die Werkstücke ausgekoppelt wird.
Sauggreifer zum Ansaugen und Anheben von Werkstücken, mit einem einen Hohlraum (18) aufweisenden Saugkasten (16), wobei der Hohlraum (18) mit einer Unterdruckquelle in Verbindung steht und an seiner dem oder den Werkstücken zugewandten Seite eine Platte (20) aufweist, die insbesondere mit Strömungswiderständen (22), Ventilen, Einzelsaugern oder dergleichen ver sehen ist, wobei der Sauggreifer (10) mit einer Beleuchtungseinrichtung (34) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (34) als Licht leitende Platte (20) ausgebildet ist, dass wenigstens eine Lichtquelle an einem anderen Ort als am Rand der Platte (20) und zum Einkoppeln des Lichts in die Platte (20) ein Prisma vorgesehen ist und dass die Platte (20) eine Vielzahl von integrierten Prismen aufweist, über die Licht in Richtung auf das oder die Werkstücke ausgekoppelt wird.
Sauggreifer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen aufgesetzt oder eingeschliffen sind.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (20) parallel zur Ansaugebene des Saugkastens (16) angeordnet ist.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die z.B. mit Strömungswiderständen (22) versehene Platte (20) einen mehrschichtigen Aufbau aufweist.
Sauggreifer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schicht (28, 32) der Platte (20) flexibel, insbesondere aus einem Elastomer ausgebildet ist.
Sauggreifer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schicht (24) der Platte (20) aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Material, z.B. Acrylglas oder Plexiglas, ausgebildet ist.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswiderstände (22) von Löchern (26) gebildet werden.
Sauggreifer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (26) in einer regelmäßigen Anordnung in der Platte (20) vorgesehen sind.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem mehrschichtigen Aufbau der Platte (20) die äußere Schichtlage (32) der Platte (20) mit einer Vielzahl von großen Öffnungen (30) und die innere Schichtlage (24) der Platte (20) mit einer Vielzahl von kleinen Öffnungen (26) zur Bildung der Strömungswiderstände (22), insbesondere der Löcher (26), versehen sind.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (34) eine oder mehrere Leuchtquellen, insbesondere LED, Halogenlampen, Neonlampen usw., aufweist.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Beleuchtungseinrichtung (34) eine Kamera vorgesehen ist.
Sauggreifer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera im Sauggreifer (10) integriert ist.