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Die
Erfindung betrifft einen Saug- und/oder Magnetgreifer für eine Handhabungsvorrichtung (z.B.
Manipulator oder Roboter), sowie eine Anordnung derartiger Saug-
und/oder Magnetgreifer für eine
Handhabungsvorrichtung, als auch ein damit verbundenes Handhabungsverfahren
nach den Oberbegriffen der unabhängigen
Patentansprüche.
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Die
Anwendungsbereiche für
dieses Sauggreifer-System liegen in der Handhabungstechnik, wobei
mittels Roboter oder Handhabungsvorrichtungen diverse Teile (z.B.
Blechplatinen, Holzplatten, Kartonagen, etc.) durch Vakuum oder
Magnetismus manipuliert werden und entweder beim Abstapeln ohne
Luftspalt aneinander gereiht werden sollen, oder wenn die zu handhabenden
Teile innerhalb einer Roboterzelle in weiteren Maschinen weiterverarbeitet
werden und dort mit einem definierten Druck gegen feststehende oder
gesteuerte Anschläge
gedrückt
werden sollen (z.B. Blechbiegezelle mit Roboter und Abkantpresse,
Holzplattenzuschnittanlage mit Roboter und Plattenkreissäge, etc.).
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Die
DE 39 23 672 A1 offenbart
einen Sauggreifer für
eine Handhabungsvorrichtung zum Greifen, Halten, Bewegen o. dgl.
Handhaben von Gegenständen.
Die Handhabungsvorrichtung besitzt Saugnäpfe, die einen mit seiner Arbeitsseite
voraus auf den handzuhabenden Gegenstand aufsetzbaren Saugteller
aufweisen, der einen zur Arbeitsseite hin offenen Saugraum begrenzt.
Ferner ist eine über eine
Vakuumleitung mit den Saugnäpfen
verbundene Absaugeinrichtung vorhanden, wobei der jeweilige Saugraum
bei durch einen anliegenden Gegenstand vollständig abgeschlossener Öffnung in
stärkerem Maße durch
die Absaugeinrichtung evakuiert wird als bei nicht oder nur teilweise
abgedeckter Öffnung.
Die Saugnäpfe
sind matrixartig an einem gemeinsamen Saugnapfträger starr angeordnet, wobei
die offenen Arbeitsseiten der Saugteller zumindest im wesentlichen
in die gleiche Richtung weisen. Der Saugnapfträger selbst kann aus einem starren,
im Normalbetrieb nicht verbiegbaren Material bestehen, oder aber aus
Material mit biegeelastischen Eigenschaften und somit sich an die
Lage oder Form von Werkstückflächen anpassen.
Eine Relativbewegung der Saugnäpfe
zum Saugnapfträger
ist nicht beschrieben.
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Aus
der
DE 30 36 116 A1 ist
eine Lagerung für
Sauggreifer bekannt, mit mindestens zwei vertikal übereinander
liegenden Kardan- Kugel- oder Kegelgelenken, wobei zwischen beiden
Gelenken eine Rückstellfeder
zur Rückstellung
des Saugnapfes in die Ausgangslage vorgesehen sein kann, diese Rückstellung
durch die Rückstellfeder
aber nicht näher
offenbart ist. Nachteil ist die relativ aufwändige und damit kostspielige
Konstruktion, sowie die Kopplung der beiden Bewegungsrichtungen
in der Horizontalen (radial zum Saugnapf) und in der Vertikalen (axial
zum Saugnapf), wodurch eine exakte Justierung des Werkstückes wesentlich
erschwert wird, da hierfür
die beiden Gelenke aufeinander abgestimmt werden müssen.
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Die
DE 198 17 323 A1 offenbart
einen Sauggreifer, welcher für
das Anpassen an die räumliche Lage
oder Form von Werkstückflächen ein
kinematisch günstiges
Taumelgelenk besitzt, dessen Herstellung preisgünstig ist und mit dem sich
bereits vorhandene Sauggreifer ohne besondere Umstände nachrüsten lassen.
Dieses Taumelgelenk des Sauggreifes weist einen elastischen Körper in
Form einer Gummischeibe oder eines Metallfaltenbalges auf, der sowohl
mit dem Sauggreifer, als auch mit einem den Sauggreifer mit einer
Hub- und Transportvorrichtung verbindenden Verbindungsstück drehfest
verbunden ist, so dass der Sauggreifer in alle Richtungen um einen
gedachten Gelenkpunkt taumelfähig und
abkippbar an der Hub- und Transportvorrichtung angelenkt ist. Während der
Anpassung an eine schräge
Werkstückfläche kippt
dabei das Verbindungsstück
um einen Auslenkwinkel um den gedachten Gelenkpunkt, der sich mit
steigendem Auslenkwinkel auf die Werkstückfläche absenkt. Als Verwendungszweck
des Taumelgelenkes ist nur eine Anpassung des Sauggreifers an die
Lage und Form des zu bearbeitenden Werkstückes beschrieben, nicht aber eine
Justierung des Werkstückes
z.B. zur exakten Bearbeitung oder Ablage. Dieser Sauggreifer mit dem
elastischen Taumelgelenk wäre
zwar grundsätzlich
hierfür
anwendbar, jedoch mit dem wesentlichen Nachteil, dass die Bewegungen
des Sauggreifers in der axialen Hochachse und einer radialen Horizontalebene
immer miteinander gekoppelt sind und damit bei Justierung des Werkstückes in
der einen Bewegungsrichtung immer eine Änderung in der anderen Bewegungsrichtung
einhergeht, was zu unerwünschten
Ungenauigkeiten der Bearbeitung und/oder Positionierung des Werkstückes führt. Weiterhin
ist ein Verriegeln des Taumelgelenks nicht vorgesehen, was sich
insbesondere bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten und -beschleunigungen
nachteilig auf die Lebensdauer des Taumelgelenks auswirkt oder hohe Verfahrgeschwindigkeiten
und -beschleunigungen überhaupt
verbietet. Um genügend
große
Federwege zwischen Handhabungsvorrichtung und zu bearbeitendem Werkstück zu ermöglichen,
muss auch der Gummiteller oder Metallfaltenbalg des Taumelgelenks
relativ großvolumig
dimensioniert sein.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend von der
DE 198 17 323 A1 ,
einen kostengünstigen
Sauggreifer für
eine Handhabungsvorrichtung bereit zu stellen, der eine höhere Qualität der Bearbeitung
und/oder Manipulation (Aufnahme, Halten/Lageänderung/Transport, Ablage)
des zu bearbeitenden und/oder zu manipulierenden Werkstückes garantiert,
der eine höhere
Lebensdauer aufweist, und der zudem bei vergleichbarer Baugröße erhöhte radiale
und/oder axiale elastische Federwege zwischen Handhabungsvorrichtung
und Werkstück
ermöglicht.
Weiterhin soll eine kostengünstige Sauggreifer-Anordung an einer
Handhabungsvorrichtung vorgeschlagen werden unter Einsatz des erfindungsgemäßen Sauggreifers.
Weiterhin soll ein damit verbundenes Handhabungsverfahren mit gleichen
Vorteilen vorgeschlagen werden.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass
die axiale und die radiale elastische Federung des Saug- und/oder Magnetgreifers
unabhängig
voneinander getrennt mittels mindestens je einem Federelement arbeiten,
so dass eine Änderung
des axialen Federweges den radialen Federweg nicht beeinflusst und
umgekehrt.
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Hierfür sind insbesondere
voneinander getrennte Baugruppen des Saug- und/oder Magnetgreifers
für die
axialen und die radialen elastischen Federwege vorgesehen.
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Der
Saug- und/oder Magnetgreifer ist bevorzugt in drei Baugruppen unterteilt,
nämlich
zwei Federwege-Baugruppen und eine feststehende Gehäuse-Baugruppe, an dem
die Federwege-Baugruppen angeordnet sind und zu dieser mindestens
teilweise bewegbar sind. Die zwei Federwege-Baugruppen sind unterteilt
in eine Ausgleichsteller-Baugruppe, welche die Federung des Saug- und/oder Magnetgreifers
in radialer Richtung ermöglicht,
und in eine Axiallager-Baugruppe,
welche die Federung des Saug- und/oder Magnetgreifers in axialer
Richtung ermöglicht.
Die Begriffe „axial" und „radial" beziehen sich dabei
auf die Längserstreckungsachse
bzw. die Rotationssymmetrieachse des Saug- und/oder Magnetgreifers.
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Vorteil
der Trennung der Baugruppen für
die axialen und die radialen elastischen Federwege ist, dass das
Werkstück
wesentlich genauer und schneller manipuliert werden kann und im
Falle einer Bearbeitung genauer und schneller in Bezug zur Bearbeitungsmaschine
justiert und auch während
der Bearbeitung genauer gehalten werden kann, da sich eine radiale
Verstellung in der Horizontalebene nicht auf die Position des Werkstücks in der
axialen Hochachse auswirkt und umgekehrt. Weiterhin wird hierdurch eine
höhere
Lebensdauer des Saug- und/oder
Magnetgreifers erzielt, da die Belastung auf die Federung durch
Einschränkung
und Trennung der Freiheitsgrade der Beweglichkeit verringert. Auch
sind hierdurch größere Federwege
wie beim Stand der Technik bei etwa gleichen Bauvolumen möglich.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Im
Folgenden wird nur noch auf einen Sauggreifer Bezug genommen anstatt
des zuvor erwähnten
Saug- und/oder Magnetgreifers. Alle Varianten gelten natürlich auch
für einen
reinen Magnetgreifer oder aber für
einen kombinierten Saug- und/oder
Magnetgreifer.
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Insbesondere
sind die elastischen Federungen des Sauggreifers in axialer und/oder
radialer Richtung in Form mindestens einer Schraubenfeder vorgesehen,
welche aus Metall besteht oder dieses beinhaltet.
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Die
Feder für
die axiale Federung des Sauggreifers ist insbesondere zwischen Gehäuse für die radiale
Federung des Sauggreifers und dem Lagerbock des Sauggreifers zur
Befestigung an der Handhabungsvorrichtung vorgesehen.
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Die
radiale Federung des Sauggreifers in Form eines Feder-Druckstückes mit
Feder und Gleitkopf ist insbesondere zwischen einem zentralen Lagerdorn
und einer diesen umgebenden Laufbüchse mit geringem Oberflächen-Reibwert eingebracht,
wobei Laufbüchse,
Lagerdorn und Feder-Druckstück
innerhalb des Gehäuses
für die
radiale Federung des Sauggreifers aufgenommen sind.
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Natürlich sind
vielfältige
andere Ausführungen
für die
axiale und/oder radiale Federung des Sauggreifers möglich, wobei
aber immer mindestens je ein Federelement vorhanden ist, die voneinander getrennt
arbeiten.
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Bevorzugt
wird für
die radiale Federung des Sauggreifers, dass das Feder-Druckstück 6 Stück sternförmig angeordnete
und etwa gleichmäßig im Abstand
von 60° verteilte
Federelemente aufweist, die sich in ihrer Zentrumsnähe abstützen und
radial auswärts
einen Gleitkopf besitzen, der auf der Laufbüchse anliegt und dort in gewissen
Grenzen umfänglich
gleiten kann. Natürlich
sind auch weniger oder mehr als 6 Druckstücke möglich, so z.B. 4 oder 8 Druckstücke, mindestens
jedoch 1 Druckstück.
Insbesondere sind dabei die Federelemente im Boden des Gehäusedeckels
angeordnet, der in das Gehäuse
ragt, und liegen in hierfür
vorgesehene Aufnahmebohrungen.
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Insbesondere
bei einer Anzahl von 1 bis 5 Sauggreifern erfolgt eine separate
Verdrehsicherung der Druckstücke
der radialen Federung des Sauggreifers durch separate Drehanschläge zwischen Gehäusedeckel
und Gehäuse
und/oder durch die ohnehin vorhandenen Vakuumschläuche.
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Um
stets vor Aufnahme eines Werkstückes durch
die Sauggreifer eine definierte radiale Relativlage der einzelnen
Sauggreifer zueinander zu erreichen, ist eine Zentrierung vorhanden,
die insbesondere in Form eines pneumatisch betriebenen Zentrierkolbens
verwirklicht ist, der während
des Zentrierens mit seiner Spitze in eine Ausnehmung des Lagerdorns
eingreift und somit die Ausgleichsteller-Baugruppe zur Gehäuse-Baugruppe und zur Axiallager-Baugruppe
radial zentriert. Durch diese Zentrierung kann auch eine Blockierung
der radialen Federung erfolgen, wenn z.B. das Werkstück mit hoher Geschwindigkeit
und/oder Beschleunigung transportiert wird, um eine Beschädigung des
Sauggreifers und insbesondere der radialen Federung zu vermeiden.
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Zur
Verbesserung einer z.B. matrixförmigen Sauggreifer-Anordung
wird bevorzugt, dass nur einige Sauggreifer auch eine radiale Federung
besitzen, welche dann am Rand oder den Eckpunkten der Matrix angeordnet
sind, und die übrigen,
weiter innen in der Matrix gelegenen Sauggreifer keine Federungen besitzen,
die insbesondere aber dort einfach nachgerüstet werden können. Durch
diese Maßnahme
kann der Anpressdruck des Werkstücks
an die Anschläge z.B.
einer Bearbeitungsmaschine gering gehalten werden und einen vordefinierten
Grenzwert nicht überschreiten,
so dass damit eine Beschädigung
des Werkstücks
und/oder der Anschläge
vermieden wird. Die Sauggreifer innerhalb der Sauggreifer-Anordung sind
daher grundsätzlich
identisch, mit der Ausnahme, dass bei den inneren Sauggreifern die
radiale Federung ausgebaut ist, diese aber einfach wieder einbaubar
ist, falls eine Änderung
der matrixförmigen Sauggreifer-Anordung erwünscht ist.
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Ein
Verfahren zur Manipulation und Bearbeitung eines Werkstückes mit
einer Handhabungsvorrichtung beinhaltend z.B. einen matrixförmigen Sauggreifer-Anordung mit den
erfindungsgemäßen Sauggreifern
sieht wie folgt aus:
- A) Schnelles Heranfahren
der Handhabungsvorrichtung an das Werkstück ohne Berührung des Werkstücks
- B) Zentrieren der einzelnen Sauggreifer
- C) Weiteres langsames Heranfahren der Handhabungsvorrichtung
an das Werkstück
mit Berührung
des Werkstücks,
bis die Saugnäpfe
auf den Sauggreifern sich elastisch verformt haben und die axiale
Federung der Sauggreifer auf einen vordefinierten Wert verfahren
ist
- D) Saugen von Vakuum in den Saugnäpfen der Sauggreifer, bis das
Werkstück
aufgenommen und manipulierbar ist
- E) Schnelles Heranfahren der Handhabungsvorrichtung mit dem
Werkstück
in die Bearbeitungsmaschine vor einen Anschlag
- F) Lösen
der Zentrierung der Sauggreifer
- G) Weiteres langsames Heranfahren der Handhabungsvorrichtung
mit dem Werkstück
bis zum Kontakt am Anschlag der Bearbeitungsmaschine
- H) Weiteres langsames Verfahren der Handhabungsvorrichtung mit
dem Werkstück
unter Wirkung der radialen Federung der Sauggreifer bis zur optimalen
gewünschten
Justierung des Werkstücks
am Anschlag der Bearbeitungsmaschine
- l) Halten der Handhabungsvorrichtung und Bearbeiten des Werkstücks durch
die Bearbeitungsmaschine (z.B. Abkanten, Absägen etc.)
- J) Langsames Wegfahren der Handhabungsvorrichtung mit dem bearbeiteten
Werkstück
bis die Wirkung der radialen Federung der Sauggreifer entfällt
- K) Zentrieren der einzelnen Sauggreifer
- L) Schnelles Wegfahren der Handhabungsvorrichtung mit dem bearbeiteten
Werkstück
zur Ablageeinheit
- M) Ablegen des bearbeiteten Werkstücks
- N) Lösen
des Vakuums
- O) Schnelles Wegfahren der Handhabungsvorrichtung von dem bearbeiteten
Werkstück
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Ein
Verfahren nur zur Manipulation ohne Bearbeitung eines Werkstückes mit
einer Handhabungsvorrichtung beinhaltend z.B. einen matrixförmigen Sauggreifer-Anordung mit den
erfindungsgemäßen Sauggreifern
sieht wie folgt aus:
- A) Schnelles Heranfahren
der Handhabungsvorrichtung an das Werkstück ohne Berührung des Werkstücks
- B) Zentrieren der einzelnen Sauggreifer
- C) Weiteres langsames Heranfahren der Handhabungsvorrichtung
an das Werkstück
mit Berührung
des Werkstücks,
bis die Saugnäpfe
auf den Sauggreifern sich elastisch verformt haben und die axiale
Federung der Sauggreifer auf einen vordefinierten Wert verfahren
ist
- D) Saugen von Vakuum in den Saugnäpfen der Sauggreifer, bis das
Werkstück
aufgenommen und manipulierbar ist
- E) Schnelles Heranfahren der Handhabungsvorrichtung mit dem
Werkstück
in die Ablageeinheit vor einen Anschlag
- F) Lösen
der Zentrierung der Sauggreifer
- G) Weiteres langsames Heranfahren der Handhabungsvorrichtung
mit dem Werkstück
bis zum Kontakt am Anschlag der Ablageeinheit
- H) Weiteres langsames Verfahren der Handhabungsvorrichtung mit
dem Werkstück
unter Wirkung der radialen Federung der Sauggreifer bis zur optimalen
gewünschten
Justierung des Werkstücks
am Anschlag der Ablageeinheit
- l) Lösen
des Vakuums
- J) Schnelles Wegfahren der Handhabungsvorrichtung von dem manipulierten
Werkstück
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Die
Angaben „langsam" und „schnell" sind hier nicht
einschränkend
aufzufassen, da in anderen Verfahren auch gleiche Geschwindigkeiten
möglich sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellende Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigt:
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1:
Eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Sauggreifers;
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2:
Eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Sauggreifers nach 1 ohne
Saugkappe;
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3:
Eine Schnittdarstellung entlang der Linie III-III der 2;
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4:
Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Sauggreifer
nach den 1-3 ohne Saugkappe;
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5:
Eine Schnittdarstellung entlang der Linie V-V der 4;
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6:
Eine vergrößerte Detaildarstellung des
radial federnden Druckstückes
des erfindungsgemäßen Sauggreifers
im Bereich VI der 5;
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7:
Eine perspektivische Darstellung des Gehäusedeckels des erfindungsgemäßen Sauggreifers
nach 1-5;
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8:
Eine Seitenansicht der 7;
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9:
Eine gegenüber 8 um
90° gedrehte
Seitenansicht;
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10:
Draufsicht auf die 8;
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11:
Schnittdarstellung entlang der Linie XI-XI der 8;
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12:
Schnittdarstellung entlang der Linie XII-XII der 8;
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13:
Schnittdarstellung entlang der Linie XIII-XIII der 10;
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14:
Eine perspektivische Darstellung des Gehäuses des erfindungsgemäßen Sauggreifers nach 1-5;
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15:
Eine Seitenansicht der 14;
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16:
Draufsicht auf die 15;
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17:
Eine Schnittdarstellung entlang der Linie XVII-XVII der 15;
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18:
Eine perspektivische Darstellung der Laufbüchse des erfindungsgemäßen Sauggreifers
nach 1-5;
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19:
Eine Seitenansicht der 18;
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20:
Draufsicht auf die 19;
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21:
Eine Schnittdarstellung entlang der Linie XXI-XXI der 19;
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22:
Eine Schnittdarstellung entlang der Linie XXII-XXII der 19;
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23:
Eine perspektivische Darstellung des Lagerdorns des erfindungsgemäßen Sauggreifers
nach 1-5;
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24:
Eine Radialansicht auf 23;
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25:
Eine gegenüber 24 um
90° gedrehte
Radialansicht;
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26:
Eine Axialansicht von rechts auf die 24 und 25;
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27:
Eine perspektivische Darstellung des Lagerbocks des erfindungsgemäßen Sauggreifers
nach 1-5;
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28:
Eine Vorderansicht auf 27;
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29:
Eine Seitenansicht auf 28;
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30:
Eine Draufsicht auf 28;
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31:
Eine Schnittdarstellung entlang der Linie XXXI-XXXI der 28;
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32:
Eine Schnittdarstellung entlang der Linie XXXII-XXXII der 28;
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33:
Eine perspektivische Darstellung des Federstößels des erfindungsgemäßen Sauggreifers
nach 1-5;
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34:
Eine Radialansicht auf 33;
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35:
Seitenansicht von rechts auf die 34;
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36:
Eine Schnittdarstellung entlang der Linie XXXIX-XXXIX der 34.
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37:
Eine perspektivische Darstellung des Zentrierkolbens des erfindungsgemäßen Sauggreifers
nach 1-5;
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38:
Eine Radialansicht der 37;
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39:
Seitenansicht von rechts auf die 38; Der
Sauggreifer ist in drei Baugruppen unterteilt, nämlich in eine feststehende
Gehäuse-Baugruppe 20,
an der die Ausgleichsteller-Baugruppe 19 radial bewegbar
federnd gelagert ist und zum anderen die Axiallager-Baugruppe 21 mit
der axialen Federung befestigt ist. Der erfindungsgemäße Sauggreifer ist
insgesamt im Wesentlichen um eine Längserstreckungsachse 22 rotationssymmetrisch
aufgebaut, wobei lediglich der mit der Handhabungsvorrichtung (nicht
dargestellt) verbindbare Lagerbock 5 nicht rotationssymmetrisch,
jedoch spiegelsymmetrisch zur Längserstreckungsachse 22 ausgebildet
ist.
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Die
feststehende Gehäuse-Baugruppe 20 beinhaltet
ein Gehäuse 2,
in dem eine Laufbüchse 3 mit
geringer Oberflächenrauheit über Schrauben 14 befestigt
ist. Die Laufbüchse 3 besteht
aus einem zylindrischen Hülsenteil 3b und
einem axial etwa mittig angeordneten radial sich erstreckenden Scheibenteil 3a mit
zentrischer Bohrung 3c.
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In
den Boden des Gehäuses 2 ist
ein Federstößel 6 fest
eingelassen (z.B. eingeschraubt), der von einer Schraubenfeder 11 umgeben
ist, die sich einerseits am Boden des Gehäuses 2 und andererseits
in einer Ausnehmung des Lagerbocks 5 abstützt, wobei
der Federstößel 6 in
einer Durchgangsbohrung 5d des Lagerbocks 5 mit
Gleitlager 8 aufgenommen ist, dort axial durch einen Sicherungsring 9 nach
unten gesichert, über
einen O-Ring 16 abgedichtet, und entgegen der Federkraft
der Schraubenfeder 11 axial verschiebbar ist.
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Der
Lagerbock 5 ist über
Bohrungen 5a und einem Zylinderstift 18 mit der
Handhabungsvorrichtung (nicht dargestellt) verbindbar und besitzt
das zentrale Gleitlager 8, in dem der Federstößel 6 axial verschieblich
geführt
ist, der eine Durchgangsbohrung 6a besitzt für die Druckluftbeaufschlagung
des innerhalb des hohl ausgebildeten Federstößels 6 axial verschieblich
geführten
Zentrierkolbens 7, der die zwischen Federstößel 6 und
Zentrierkolben 7 befindliche Feder 10 bei Druckluftbeaufschlagung
vorspannt und damit nach Ablassen der Druckluft wieder in seine
Ausgangsstellung gebracht wird.
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Auf
das Gehäuse 2 ist
ein Gehäusedeckel 1 aufgesetzt,
der einen Vakuumanschluss 24 mit Schlauch 24a für die Vakuumabsaugung
aufweist, wobei der Gehäusedeckel 1 zum
Gehäuse 2 in
definierten Grenzen radial verschiebbar ist. Hierbei ragt das Bodenteil 1a des
Deckels 1 in das Gehäuse 2 hinein
und stützt
sich radial über
im Bodenteil 1a radial verschieblich aufgenommene Feder-Druckstücke 17 am
axialen zylindrischen Hülsenteil 3b der
Laufbüchse 3 ab,
sowie axial über
eine Anlaufscheibe 13 an dem radial verlaufenden Scheibenteil 3a der
Laufbüchse 3.
Mit dem Gehäusedeckel 1 ist
ein Lagerdorn 4 zentrisch verbunden (z.B. verschraubt),
welcher mit seinem freien Zapfenende 4a geringeren Durchmessers
in Freie ragt, wobei sein gegenüberliegendes
freies Tellerende 4b größeren Durchmessers
im Gehäuse 2 radial
verschiebbar gelagert aufgenommen ist. Hierbei liegt das Tellerende 4b des Lagerdorns 4 zwischen
der Innenseite des Bodens des Gehäuses 2 und dem radial
verlaufenden Scheibenteil 3a der Laufbüchse 3 und liegt über eine
Anlaufscheibe 12 am Hülsenteil 3b radial
verschiebbar an.
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Auf
dem freien Zapfenende 4a des Lagerdorns 4 ist
ein elastisch verformbarer Saugnapf 23 aufgesetzt, in dem
ein Vakuum erzeugbar ist. Das freie Zapfenende 4a des Lagerdorns 4 ist über einen O-Ring 15 gegenüber dem
Gehäusedeckel 1 abgedichtet
und trägt
die Feder-Druckstücke 17,
welche die radiale federnde Auslenkung der Ausgleichsteller-Baugruppe 19 gegenüber der
Gehäuse-Baugruppe 20 und
der Axiallager-Baugruppe 21 ermöglicht.
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Zur
gleitenden Lagerung des Gehäusedeckels 1 und
des Tellerendes 4b des Lagerdorns 4 auf dem radial
verlaufenden Scheibenteil 3a der Lagerbüchse 3 sind die Anlaufscheiben 12, 13 mit
geringen Reibwerten vorgesehen.
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Zur
Zentrierung der Ausgleichsteller-Baugruppe 20 gegenüber den
anderen beiden Baugruppen 19 und 21 wird der Zentrierkolben 7 über die Druckluftöffnung 6a mit
Druckluft beaufschlagt und bewegt sich unter Vorspannung der Feder 10 in
Richtung Teller 4b des Lagerdorns 4, der auf seiner
dem Zentrierkolben 7 zugewandten Seite eine Zentrieraussparung 26 besitzt,
in die die Zentrierspitze 27 des Zentrierkolbens 7 dann
formschlüssig
eingreift.
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In 3 ist
die Bohrung 4c für
die Vakuumabsaugung im freien Zapfenende 4a des Lagedorns 4 zu
sehen, die eine luftschlüssige
Verbindung zwischen dem Vakuumanschluss 24 und dem Saugnapf 23 herstellt.
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5 stellt
die maximalen radialen (ΔR)
Federwege pro Feder 17b und axialen (ΔL) Federwege der Feder 11 dar,
die einerseits zwischen der Ausgleichsteller-Baugruppe 19 und den anderen
Baugruppen 20, 21 (ΔR) möglich ist, und anderseits zwischen
der dem Lagerbock 5 der Axiallager-Baugruppe 21 und
den übrigen
Bauteilen der Axiallager-Baugruppe 21 und den anderen Baugruppen 19, 20 (ΔL) möglich ist.
Für den
maximalen radialen Federweg (ΔR)
pro Feder 17b ist ein Bereich von 1-5 mm vorgesehen, bevorzugt
aber 2,2 mm, für
den maximalen axialen Federweg (ΔL)
ist ein Bereich von 10-50 mm vorgesehen, bevorzugt aber 25 mm.
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Wird
nun das Werkstück
(nicht dargestellt) mittels des Sauggreifers zu einem mechanischen
Anschlag einer Bearbeitungsmaschine oder einer Ablagevorrichtung
transportiert und kommt dort zur Anlage, so bleibt bei Weiterfahren
des Sauggreifers auf den mechanischen Anschlag die Ausgleichsteller-Baugruppe 19 (Gehäusedeckel 1,
Lagerdorn 4 mit Saugnapf 23) stehen und im Bezug
zum Werkstück
unbewegt, wohingegen sich die übrigen
Baugruppen 20, 21 weiter auf den Anschlag zu bewegen. Somit
kann eine exakte Positionierung und Justierung des Werkstücks zur
Bearbeitungsmaschine oder Ablagevorrichtung erfolgen.
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In 6 ist
die radiale Federung des Sauggreifers mittels Feder-Druckstück 17 vergrößert dargestellt.
Innerhalb von sternförmigen
Bohrungen 1b (siehe 4) im Boden 1a des
Deckels 1 sind Federn 17b eingebracht, die sich
im Zentrum des Deckels 1 abstützen und je einen Gleitkopf 17a am
vorderen freien Ende aufweisen, die sich an der Laufbüchse 3 und
deren zylindrischen Hülsenteil 3b abstützen.
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Die 7-39 zeigen
nun die Einzelteile des erfindungsgemäßen Sauggreifers.
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7-13 zeigen
den Gehäusedeckel 1 mit
insgesamt 6 Stück
Bohrungen 1b im Boden 1a des Deckels 1,
wobei die Bohrungen 1b gleichmäßig im Abstand von 60° sternförmig radial
aus dem Zentrum verlaufen und die in den Bohrungen 1b aufgenommenen
Federn 17b sich im Zentrum abstützen. Die Vakuumanschlüsse 24 werden
in die radiale Durchgangsbohrung 1c mittels Gewinde eingeschraubt
und bilden die Verbindung zur zentrischen axialen Durchgangsbohrung 1d,
in die der Lagerdorn 4 eingeschraubt wird, so dass dessen
Bohrung 4c mit der radialen Durchgangsbohrung 1c des
Deckels 1 in luftleitender Verbindung steht, worüber dann
die Luft aus dem Saugnapf 23 abgesaugt werden kann und dort
ein Vakuum definierter Güte
entstehen kann.
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14-17 zeigen
das Gehäuse 2 mit den
Bohrungen 2a zur Befestigung der Laufbüchse 3 und weiterhin
mit dem zentrischen Gewinde zur Aufnahme des Federstößels 6.
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18-22 zeigen
die Laufbüchse 3 mit dem
zylindrischen Hülsenteil 3b und
dem radialen Scheibenteil 3a, welches sich etwa auf halber
Höhe des
zylindrischen Hülsenteil 3b befindet.
Durch die mittige Durchgangsbohrung 3c greift der Zapfenteil 4a des
Lagerdorns 4 hindurch, wobei der Durchmesser der Durchgangsbohrung 3c größer ist
als der des Zapfenteils 4a, da der Lagerdorn 4 eine
Radialbewegung vollziehen muss. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 3c ist
daher mindestens so groß wie der
Durchmesser des Zapfenteils 4a plus zwei mal den maximalen
radialen Ausgleich ΔR
pro Feder. Die Gewinde 3d in der Stirnseite des zylindrischen
Hülsenteils 3b dienen
der Befestigung mit dem Gehäuse 2.
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23-26 zeigen
den Lagerdorn 4 mit seinem Zapfenteil 4a und seinem
Tellerteil 4b, sowie der Vakuumbohrung 4c im Zapfenteil 4a.
Der Lagerdorn 4 wird mit seinem Gewinde 4d am
vorderen Ende des Zapfenteils 4a mittels Kontermutter (nicht gezeigt)
am Deckel 1 festgelegt. Auf das Gewinde 4d wird
dann der Saugzapfen 23 abgedichtet aufgeschraubt.
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27-32 zeigen
den Lagerbock 5 mit seinen Bohrungen 5a, 5b zum
Festlegen an der Handhabungsvorrichtung (nicht gezeigt). Entlang
der Symmetrieachse 5c, die sich im Zusammenbauzustand mit
der Symmetrieachse 22 des Sauggreifers deckt, geht das
Gleitlager 8 in der Durchgangsbohrung 5d, durch
die dann der Federstößel 6 hindurchgreift
und dort axial gleitend gegen die Kraft der Feder 11 geführt wird.
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33-36 zeigen
den Federstößel 6, welcher
durch eine mehrfach abgestufte Längsbohrung 6a durchsetzt
ist, in der der Zentrierkolben 7 längsverschieblich aufgenommen
wird. Am einen freien Ende ist ein Bund 6b größeren Durchmessers angeordnet,
der als axialer Anschlag für
den Lagerbock 5 dient. Am gegenüberliegenden freien Ende ist ein
Gewinde 6c kleineren Durchmessers angeordnet, das in das
Gewinde 2b des Gehäuses 2 eingeschraubt
wird.
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37-39 zeigen
den Zentrierkolben 7 mit vorderer Zentrierspitze 7a,
die beim Zentrieren der Ausgleichsteller-Baugruppe 19 in
die zugehörige Zentrierausnehmung 4e im
Lagerdorn formschlüssig eingreift.
Der Zentrierspitze 7a gegenüberliegend am anderen freien
Ende des Zentrierkolbens 7 liegt der Kolbenkopf 7b,
der durch eine Ringnut 7c zweigeteilt ist, in welcher ein
Dichtring aufgenommen ist. Die Stirnseite 7d des Kolbenkopfs 7b ist
die Druckfläche auf
die der Luftdruck wirkt, der über
die Druckluftöffnung 6a wirkt.
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Das
ganze System wird vorzugsweise auf einem Greifersystem (Manipulator,
Roboter) aus genormten Aluminiumprofilen montiert. Beim Aufnehmen
eines zu bearbeitenden Teiles (z.B. Blechplatine, Holzplatten, etc.)
durch den Roboter wird die Zentrierfunktion aktiviert, indem der
Stößel 7 mit
Druckluft beaufschlagt wird und somit die Ausgleichsteller-Baugruppe 19 zentrisch
fixiert wird. Dies ist vor allem dann notwendig, wenn mehrere Sauggreifer
auf einem Greifersystem sitzen, um eine definierte Aufnahmesituation
zu erhalten und die einzelnen Sauggreifer sich in ihrer radialen
Achse nicht untereinander verspannen. Zwingend notwendig ist der
Einsatz des Stößels 7,
wenn bei einem Greifersystem z.B. nur die äußersten vier einzelnen Sauggreifer
mit federnden Druckstücken 17 ausgestattet
sind, damit kein zu hoher Anpressdruck bei der Anwendung entsteht,
und die restlichen einzelnen Sauggreifer lediglich der Führungsfunktion
dienen und keine federnden Druckstücke 17 montiert haben
müssen.
Die eigentliche Zentrierfunktion erfolgt durch sechs Stück federnde
Druckstücke 17,
welche die Ausgleichsteller-Baugruppe 19 gegenüber dem
Gehäuse 2 mit
einem definierten Druck zentrieren. Hierbei ist je nach Ausführung und
Größe des Zentriersystems
eine bestimmte Auslenkung festgelegt. Standardmäßig weist das Zentriersystem
eine Auslenkung auf allen Seiten von 2,2 mm auf. Das ganze Zentriersystem
ist zusätzlich
axial gefedert gelagert (Lagerbock 5, Federstößel 6),
um entsprechende Ungenauigkeiten während der Manipulation auch
in dieser axialen Richtung auszugleichen.
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- 1
- Gehäusedeckel; 1a Bodenteil
von 1; 1b Bohrung in 1a für 17; 1c radiale
-
- Durchgangsbohrung; 1d zentrische
axiale Durchgangsbohrung
- 2
- Gehäuse; 2a Bohrungen
für 3; 2b Gewinde für 6
- 3
- Laufbüchse; 3a radialer
Scheibenteil; 3b axialer Hülsenteil; 3c axiale
-
- Zentralbohrung
in 3a; 3d Gewinde
- 4
- Lagerdorn; 4a freies
Zapfenende; 4b Tellerende; 4c Vakuumbohrung; 4d
-
- Gewinde; 4e Zentrieraussparung
- 5
- Lagerbock; 5a Bohrungen; 5b, 5c Befestigungsbohrungen; 5d zentrale
-
- Durchgangsbohrung
- 6
- Federstößel; 6a zentrale
Durchgangsbohrung; Gewinde
- 7
- Zentrierkolben; 7a Zentrierspitze; 7b Kolbenkopf; 7c Nut; 7d Stirnseite
- 8
- Gleitlager
- 9
- Sicherungsring
- 10
- Feder/Zentrierkolben
- 11
- Feder/Federstößel
- 12
- Anlaufscheibe
- 13
- Anlaufscheibe
- 14
- Schraube
- 15
- O-Ring
- 16
- O-Ring
- 17
- Feder-Druckstück; 17a Gleitkopf; 17b Federelement
- 18
- Zylinderstift
- 19
- Ausgleichsteller-Baugruppe
(1, 4, 12, 13, 15, 17, 23)
- 20
- Gehäuse-Baugruppe
(2, 3, 14)
- 21
- Axiallager-Baugruppe
(5-11, 16, 18)
- 22
- Längsachse
des Sauggreifers
- 23
- Saugnapf
- 24
- Vakuumanschluss, 24a Schlauch
- ΔR
- maximaler
radialer Ausgleich von 17b
- ΔL
- maximaler
axialer Ausgleich von 11