DE10135404B4

DE10135404B4 - Saugnapf

Info

Publication number: DE10135404B4
Application number: DE10135404A
Authority: DE
Inventors: Shigekazu Yawara Nagai; Masayoshi Yawara Yamamoto
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: CN1336272A; JP2002046090A; DE10135404A1; US6527323B2; US20020011735A1; CN1155459C; JP4547649B2

Abstract

Saugnapf zum Anziehen und Transportieren eines Werkstückes mit:
einem proximalen Abschnitt (16), der mit einer Unterdruckzufuhrquelle verbunden ist,
einem Mantelabschnitt (22), der mit dem Werkstück (44) in Kontakt tritt, um einen Unterdruckraum zu bilden, wobei der Mantelabschnitt (22) eine Vielzahl von Vorsprüngen (34), die voneinander um festgelegte Abstände beabstandet sind, und eine Aussparung (36) aufweist, die an einer Anziehungsfläche (32) des Mantelabschnittes (22) ausgebildet sind, und
einem Umfangskantenabschnitt (20), der an einem Außenumfang der Anziehungsfläche (32) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelabschnitt (22) einen Balgabschnitt (18) aufweist, dessen Querschnitt im Wesentlichen wellenförmig ist, mit einem gebogenen Abschnitt (27) und einem Anziehungsabschnitt, der flexibel an dem gebogenen Abschnitt (27) angebracht ist und die Anziehungsfläche (32) aufweist,
dass der Umfangskantenabschnitt (20) und die Vorsprünge (34) eine im Wesentlichen konstante Höhe gegenüber der Aussparung (36) aufweisen, dass die Aussparung (36) eine im Wesentlichen konstante Tiefe gegenüber den...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Saugnapf zum Anziehen und Transportieren eines Werkstückes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vakuumbecher (Saugnäpfe) werden bisher dazu verwendet, Werkstücke mit Hilfe von Unterdruck anzuziehen und zu transportieren. Wie in den 11 und 12 dargestellt ist, weist ein herkömmlicher Vakuumbecher 1 einen Grundkörper 4 mit einem Basisabschnitt 2 und einem Mantelabschnitt 3 auf, die einstückig aus einem flexiblen Material, wie Gummi, ausgebildet sind. Der Mantelabschnitt 3 weist Nuten 6, 7 auf, die an einer Anziehungsfläche 5 vorgesehen sind. Die Nuten 6 sind in Umfangsrichtung des Mantelabschnittes 3 ausgebildet, während die Nuten 7 so ausgebildet sind, dass sie die in Umfangsrichtung ausgebildeten Nuten 6 schneiden (vgl. JP 9011172 A ).
Wenn bei dem herkömmlichen Vakuumbecher 1 ein Ölfilm oder ein Wassertröpfchen an einer Oberfläche eines angezogenen Objektes haftet, wird der zwischen dem Mantelabschnitt 3 und der Oberfläche des angezogenen Objektes angeordnete Ölfilm oder Wassertropfen durch Ausschnitte weggewischt, die die in Umfangsrichtung ausgebildeten Nuten 6 bilden. Der Ölfilm oder der Wassertropfen wird abgeführt, nachdem er durch die Nuten 7 in Radialrichtung des Mantelabschnittes 3 zu der Mitte des Grundkörpers 4 hin gesammelt wurde. Die Radialrichtung des Mantelabschnittes 3 schneidet die Nuten 6 in Umfangsrichtung. Dementsprechend soll der Vakuumbecher 1 das angezogene Objekt halten, ohne dass es durch Verrutschen eine Positionsverschiebung erfährt und/oder herabfällt.
Bei dem herkömmlichen Vakuumbecher 1 dienen jedoch die Nuten 6, 7, die durch die Ausschnitte gebildet werden, als für den Unterdruck wirksame Fläche des Mantelabschnittes 3, der fest mit dem angezogenen Objekt in Kontakt steht. Daher besteht das Problem, dass die Anziehungskraft durch den Unterdruck nicht wesentlich erhöht werden kann.

Aus der gattungsgemäßen US 5,190,332 A ist ein Saugnapf mit einer Mehrzahl von konzentrischen Nuten bekannt, die an der Innenfläche eines Mantelabschnittes ausgebildet sind. Die Nuten werden durch Erhöhungen voneinander getrennt. Die Erhöhungen haben eine hohe Steifigkeit, um eine Biegung des Saugnapfes zu vermeiden. Wird der Saugnapf häufig eingesetzt, so nutzt sich eine innere Umfangskante des Mantelabschnitts ab. Hierdurch werden Farbmarkierungen, die an den Erhöhungen angebracht sind, sichtbar, so dass der Benutzer den Verschleiß des Saugnapfes überprüfen und diesen rechtzeitig austauschen kann. Da die Nuten weiter in den Mantelkörper eingeschnitten sind als die angrenzenden Oberflächenbereiche der Innenfläche des Mantelabschnitts, weist die Innenfläche des Mantelabschnitts keine konstante Tiefe gegenüber den konzentrischen Erhöhungen auf. Beim Anziehen des Werkstücks verbleibt Luft in den Nuten, um das Trennen des Saugnapfes von dem Werkstück zu erleichtern.

Aus der US 4,600,229 A ist grundsätzlich ein balgförmiger Saugnapf bekannt.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Saugnapf zu schaffen, mit dem ein Werkstück zuverlässig gehalten werden kann, indem die Anziehungskraft durch Unterdruck erhöht wird, auch wenn ein Ölfilm oder Wassertröpfchen an einer Anziehungsfläche des Werkstückes haftet.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Schnitt durch einen Saugnapf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Ansicht von unten, die einen Mantelabschnitt darstellt, wie er in Richtung des Pfeils B in 1 gesehen wird.
3 zeigt mit teilweiser Weglassung einen vergrößerten Schnitt durch eine Anziehungsfläche des Mantelabschnittes.
4 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf einen an der Anziehungsfläche ausgebildeten Vorsprung.
5 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch den Vorsprung.
6 zeigt einen vergrößerten Schnitt, der eine in dem Vorsprung ausgebildete kleine Öffnung darstellt.
7 zeigt im Schnitt eine Explosionsdarstellung des Saugnapfes gemäß 1.
8 zeigt einen Schnitt, der den Betrieb in einem Zustand darstellt, in dem ein Werkstück angezogen wird.
9 zeigt einen vergrößerten Schnitt, der teilweise die Anziehungsfläche des Mantelabschnittes gemäß 8 darstellt.
10 zeigt eine Ansicht von unten eines Mantelabschnittes gemäß einer anderen Ausführungsform.
11 zeigt einen Teilschnitt durch einen herkömmlichen Vakuumbecher.
12 zeigt eine Ansicht von unten, die einen Mantelabschnitt darstellt, wie er in Richtung des Pfeils A in 11 gesehen wird.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Saugnapf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Saugnapf 10 umfasst einen proximalen Abschnitt 16 und einen Mantelabschnitt 22. Der proximale Abschnitt 16 weist eine darin ausgebildete Öffnung 12 zum Anbringen eines im Wesentlichen scheibenförmigen Verbinders 14 auf. Der Mantelabschnitt 22 umfasst einen Balgabschnitt 18, der sich an den proximalen Abschnitt 16 anschließt, und einen äußeren Umfangskantenabschnitt 20, der unterhalb des Balgabschnittes 18 ausgebildet ist. Der proximale Abschnitt 16 und der Mantelabschnitt 22 sind einstückig aus einem flexiblen Material, wie Gummi, ausgebildet.
Vier Befestigungsöffnungen 24 zum Einsetzen nicht dargestellter Bolzen sind in dem Verbinder 14 und dem proximalen Abschnitt 16 vorgesehen. Die Befestigungsöffnungen 24 sind voneinander in Umfangsrichtung des Mantelabschnittes 22 um etwa 90° beabstandet (vgl. 2). Der Verbinder 14 weist in seiner Mitte einen Unterdruckzufuhranschluss 26 auf. Das Unterdruckfluid wird über ein nicht dargestelltes Rohr, das mit einer Unterdruckzufuhrquelle in Verbindung steht, dem Unterdruckzufuhranschluss 26 zugeführt. Der Verbinder 14 besteht vorzugsweise aus einem metallischen Material, bspw. Aluminium.
Der balgförmige Mantelabschnitt 22 weist einen O-Ring 30 auf, der an einem gebogenen Abschnitt 27 angebracht ist. Wird, wie später beschrieben wird, ein Werkstück angezogen, so wird der O-Ring 30 elastisch deformiert, um ein Aneinanderhaften der inneren Wandflächen 28a, 28b des gebogenen Abschnitts 27 zu verhindern. Der O-Ring 30 besteht vorzugsweise aus Fluorgummi oder dgl.
Wie in 2 dargestellt ist, weist der Mantelabschnitt 22 eine Vielzahl von Vorsprüngen 34 auf, die an einer Anziehungsfläche 32 angeordnet sind. Die Vorsprünge 34 sind jeweils im Wesentlichen elliptisch und voneinander um festgelegte Abstände in Umfangsrichtung beabstandet. Außerdem sind die Vorsprünge 34 in einer Radialrichtung des Mantelabschnittes 22 linear angeordnet (vgl. die imaginäre Linie C), wobei sie voneinander um festgelegte Abstände beabstandet sind. Bei dieser Ausführungsform ist die Vielzahl von Vorsprüngen 34 auf vier im Wesentlichen konzentrischen Kreisen angeordnet. Die Länge der Vorsprünge 34 in Umfangsrichtung nimmt von der Nähe der Mitte des Mantelabschnittes 22 radial nach außen allmählich zu.
Der Mantelabschnitt 22 weist eine Aussparung 36 an seiner Anziehungsfläche 32 auf. Alle Abschnitte der Aussparung 36 ermöglichen es, ein unter Unterdruck stehendes Fluid der gesamten Anziehungsfläche 32 bis auf die Vielzahl im Wesentlichen elliptischer Vorsprünge 34 zuzuführen. Die gesamte Aussparung 36 bildet eine Wirkungsfläche für den Unterdruck, wenn das Werkstück angezogen wird. Wie in 4 dargestellt ist, weist der Vorsprung 34 an seiner oberen Oberfläche eine große Zahl kleiner Löcher 38 auf. Wie in den 5 und 6 dargestellt ist, wird der Vorsprung 34 nicht penetriert, und die kleinen Löcher 38 sind an einer oberen Schicht des Vorsprungs 34 verschlossen. Das kleine Loch 38 weist einen zylindrischen Abschnitt 40, dessen Durchmesser im Wesentlichen gleich ist, und einen kugeligen Abschnitt 42 mit im Wesentlichen kugeliger Form auf. Die große Zahl der kleinen Löcher 38 kann eine Ölkomponente oder dgl., die zwischen der Oberfläche des Saufnapfes und einer Oberfläche des Werkstü ckes vorliegt, absorbieren. Die große Zahl der kleinen Löcher 38 entfernt die Ölkomponente oder dgl., die zwischen der Oberfläche des Gummis und der Oberfläche des Werkstückes vorliegt, schnell.
Der Saugnapf 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden seine Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise erläutert.
Zunächst wird der Saugnapf 10 an einem Arm oder dgl. eines nicht dargestellten Roboters angebracht, um den Saugnapf 10 in Richtung von drei zueinander senkrechten Achsen X, Y und Z zu verschieben. Außerdem wird eine Rohrleitung oder dgl. mit dem Unterdruckzufuhranschluss 26 verbunden, um eine Verbindung mit der Unterdruckzufuhrquelle herzustellen.
Nachfolgend wird der Saugnapf 10 durch Betätigung des Roboterarmes verschoben, um das Werkstück 44 mit der Anziehungsfläche 32 des Mantelabschnittes 22 anzuziehen. Wenn der äußere Umfangskantenabschnitt 20 des Mantelabschnittes 22 gegen das Werkstück 44 anliegt, passt sich der Mantelabschnitt 22 der Form des Werkstückes 44 an, und ein Unterdruckraum wird gebildet. Das unter Unterdruck stehende Fluid wird dem Unterdruckraum über den Unterdruckzufuhranschluss 26 zugeführt, um das Werkstück 44 durch die Wirkung des Unterdruckes des Fluides anzuziehen (vgl. 8).
Der balgförmige Mantelabschnitt 22 wird dann elastisch deformiert. Die Anziehungsfläche 32 des Mantelabschnittes 22 wird gegen das Werkstück 44 gepresst (vgl. 9). Dadurch dient die Gesamtheit der Aussparung 36 bis auf die Vorsprünge 34 als Unterdruckwirkungsfläche des fest mit dem Werkstück 44 verbundenen Mantelabschnitts 22. Dementsprechend wird die Fläche der Unterdruckwirkungsfläche im Vergleich mit dem Stand der Technik vergrößert, sodass es möglich ist, die Anziehungskraft zu erhöhen.
Haftet ein Ölfilm oder ein Wassertröpfchen an der Anziehungsfläche eines plattenförmigen Werkstückes 44, bspw. einer Stahlplatte oder einer Glasplatte, so wird der Ölfilm oder der Wassertropfen, der zwischen der Anziehungsfläche 32 des Mantelabschnittes 22 und der Oberfläche des Werkstückes 44 vorliegt, durch die an der Anziehungsfläche 32 des Mantelabschnittes 22 ausgebildeten Vorsprünge 34 verwischt und fließt in die Aussparung 36. Nachdem der Ölfilm oder der Wassertropfen in die Aussparung 36 geflossen ist, wird er durch die Aussparung 36 angesaugt, sodass das unter Unterdruck stehende Fluid ihn aus dem Saugnapf 10 abführt. Mit anderen Worten wird der Ölfilm oder der Wassertropfen, der zwischen der Anziehungsfläche 32 des Mantelabschnittes 22 und der Oberfläche des Werkstückes 44 vorliegt, über die als Fluchtweg dienenden Aussparungen 36 entfernt.
Dementsprechend wird auch dann, wenn der Ölfilm oder der Wassertropfen an der Anziehungsfläche des Werkstückes 44 haftet, die Kontaktierung zwischen der Anziehungsfläche 32 des Mantelabschnittes 22 und dem Werkstück 44 erhöht, um die Widerstandskraft gegen Verrutschen zu verbessern. Als Folge hiervon wird die Reibungskraft gegen das Verrutschen (slip) durch die an der Anziehungsfläche 32 des Mantelabschnittes 22 ausgebildeten Vorsprünge 34 verbessert. Das angezogene Werkstück 44 kann durch die Anziehungsfläche 32 des Mantelabschnittes 22 zuverlässig gegen Herabfallen und Positionsverschiebungen gehalten werden, ohne dass ein Verrutschen auftritt.
Das Verhältnis der Vorsprünge 34 liegt vorzugsweise in einem Bereich von etwa 20 % bis etwa 60 % der Anziehungsfläche 32 des Mantelabschnittes 22.
Bei der Erfindung ist es, wie in 7 gezeigt ist, möglich, den Napfgrundkörper, der aus dem proximalen Abschnitt 16 und dem Mantelabschnitt 22 besteht und aus Gummimaterial geformt ist, von dem Verbinder 14, der aus dem metallischen Material besteht, und von dem O-Ring 30, der aus Gummimaterial besteht, zu trennen. Diese Komponenten können durch Recycling wiederverwendet werden, nachdem sie auf Basis ihrer Materialien klassifiziert wurden.
Bei der Ausführungsform der Erfindung kann das Werkstück 44 außerdem durch die elastische Deformierung des Balgabschnittes 18 an dem Mantelabschnitt 22 zuverlässig angezogen werden, auch wenn die Anziehungsfläche des Werkstückes 44 geneigt oder gekrümmt ist.
Bei der Ausführungsform der Erfindung kann der an dem gebogenen Abschnitt 27 des Mantelabschnittes 22 angebrachte O-Ring 30 zuverlässig ein Aneinanderhaften der inneren Wandflächen 28a, 28b des gebogenen Abschnittes 27 aufgrund von öligen Komponenten verhindern. Außerdem wird gewährleistet, dass sich die Originalform wiederherstellen kann. All dies wird durch einen preiswerten Aufbau erreicht. Der O-Ring, der bspw. mit Teflon (eingetragene Marke) beschichtet ist, kann vorzugsweise die Rückstelleigenschaften des gebogenen Abschnittes 27 verbessern, sodass er seine Originalform wiederherstellen kann.
Wie in 10 dargestellt ist, können die Vorsprünge 34 anstelle der linearen Anordnungen der Vorsprünge 34 auf konzentrischen Kreisen in Radialrichtung auch relativ zu den benachbarten Vorsprüngen 34 in Radialrichtung alternierend angeordnet sein. Die alternierende Anordnung wird möglich, indem die Phasen der Vorsprünge 34 um einen festgelegten Winkel in Umfangsrichtung relativ zu den auf einem benachbarten konzentrischen Kreis angeordneten Vorsprüngen 34 verschoben werden. Diese Anordnung ermöglicht es, die Zahl der Vorsprünge 34 zu verringern und dadurch die Größe der Wirkungsfläche der gesamten Aussparung 36 zu erhöhen.

Claims

Saugnapf zum Anziehen und Transportieren eines Werkstückes mit: einem proximalen Abschnitt (16), der mit einer Unterdruckzufuhrquelle verbunden ist, einem Mantelabschnitt (22), der mit dem Werkstück (44) in Kontakt tritt, um einen Unterdruckraum zu bilden, wobei der Mantelabschnitt (22) eine Vielzahl von Vorsprüngen (34), die voneinander um festgelegte Abstände beabstandet sind, und eine Aussparung (36) aufweist, die an einer Anziehungsfläche (32) des Mantelabschnittes (22) ausgebildet sind, und einem Umfangskantenabschnitt (20), der an einem Außenumfang der Anziehungsfläche (32) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelabschnitt (22) einen Balgabschnitt (18) aufweist, dessen Querschnitt im Wesentlichen wellenförmig ist, mit einem gebogenen Abschnitt (27) und einem Anziehungsabschnitt, der flexibel an dem gebogenen Abschnitt (27) angebracht ist und die Anziehungsfläche (32) aufweist, dass der Umfangskantenabschnitt (20) und die Vorsprünge (34) eine im Wesentlichen konstante Höhe gegenüber der Aussparung (36) aufweisen, dass die Aussparung (36) eine im Wesentlichen konstante Tiefe gegenüber den Oberflächen der Vorsprünge (34) aufweist, und dass die Aussparung (36) die Zufuhr eines unter Unterdruck stehenden Fluides zu der gesamten Anziehungsfläche (32) bis auf die Vorsprünge (34) und den Umfangskantenabschnitt (20) ermöglicht.
Saugnapf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (34) im Wesentlichen elliptisch geformt und voneinander um festgelegte Abstände beabstandet auf konzentrischen Kreisen in Umfangsrichtung des Mantelabschnitts (22) angeordnet sind.
Saugnapf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Vorsprünge (34) auf den konzentrischen Kreisen linear relativ zu einem benachbarten Vorsprung (34) auf den konzentrischen Kreisen entlang einer Radialrichtung des Mantelabschnittes (22) angeordnet ist.
Saugnapf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phase der Vorsprünge (34) auf den konzentrischen Kreisen um einen festgelegten Winkel relativ zu einem der Vorsprünge (34) auf angrenzenden konzentrischen Kreisen in Umfangsrichtung abweicht.
Saugnapf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (34) eine große Zahl kleiner Löcher (38) aufweisen, die an ihrer Oberfläche ausgebildet sind, wobei die kleinen Löcher (38) in der Nähe der Oberflächen der Vorsprünge (34) verschlossen sind und die Vorsprünge (34) nicht penetriert werden.
Saugnapf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Balgabschnitt (18) ein Ringelement (30) aufweist, das an einer inneren Wandfläche des gebogenen Abschnittes (27) des Balgabschnittes (18) angebracht ist.