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Die
Erfindung betrifft eine Unterdruck-Haltevorrichtung, mit mindestens
einer Halteeinheit, die einen Saugkörper aufweist, der
mindestens eine eine durch einen zu haltenden Gegenstand abdeckbare Saugkammeröffnung
definierende Saugkammer aufweist, in die ein Saugkanal mündet,
der an einen Vakuumerzeuger angeschlossen ist, der zwischen einem
in dem Saugkanal keine Absaugwirkung hervorrufenden inaktiven Betriebszustand
und einem in dem Saugkanal eine Absaugwirkung hervorrufenden aktiven
Betriebszustand umschaltbar ist.
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Aus
der
DE 10 2004
013058 A1 ist eine derartige Unterdruck-Haltevorrichtung
bekannt, die mit mehreren Halteeinheiten ausgestattet ist, die jeweils einen
mehrere Saugkammern definierenden Saugkörper umfassen.
An die Saugkammern ist ein Vakuumerzeuger angeschlossen, der durch
ein in einen Saugkanal eingeschaltetes Steuerventil zwischen einem
inaktiven und einem aktiven Betriebszustand umschaltbar ist. Dieses
Umschalten geschieht durch wahlweises Absperren oder Öffnen
eines die Saugkammern mit dem Vakuumerzeuger verbindenden Saugka nals.
Bewirkt wird das Umschalten in Abhängigkeit von dem in
den Saugkammern herrschenden Unterdruck, der mittels eines Drucksensors
erfasst wird.
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Bei
einer in der
DE 19847314
A1 beschriebenen Unterdruck-Haltevorrichtung wird der Betriebszustand
eines Vakuumerzeugers mechanisch vorgegeben. Ob der Vakuumerzeuger
aktiv oder inaktiv ist, wird durch ein in den Saugkanal eingeschaltetes Steuerventil
bestimmt, das mittels eines Stößels betätigt
wird, der durch die Saugkammer hindurch aus dem Saugkörper
vorsteht. Beim Ansetzen eines durch Unterdruck festzuhaltenden Gegenstandes wird
der Stößel verlagert, wodurch der Saugkanal geöffnet
und der angeschlossene Vakuumerzeuger aktiv wird. Diese mechanische
Lösung hat den Nachteil, dass bei unebener Gegenstandsoberfläche
unter Umständen eine zu frühzeitige Aktivierung
des Vakuumerzeugers stattfindet, was unter anderem einen unerwünschten
Luftverbrauch zur Folge haben kann.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach
aufbaubare und dennoch präzise arbeitende Unterdruck-Haltevorrichtung
bereitzustellen.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass in die oder
neben der Saugkammer mindestens ein bezüglich des Saugkanals
separater, an eine Ausblasluftquelle angeschlossener oder an schließbarer
Ausblaskanal mündet, dessen Ausblasmündung so
angeordnet ist, dass sie durch den zu haltenden, die Saugkammeröffnung
abdeckenden Gegenstand mindestens teilweise verschließbar
ist, um in dem Ausblaskanal einen Staudruck hervorzurufen, der ein
Umschalten des Vakuumerzeugers aus dem bis dahin eingenommenen inaktiven
Betriebszustand in den aktiven Betriebszustand bewirkt.
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Solange
die Saugkammeröffnung noch nicht von einem festzuhaltenden
Gegenstand überdeckt ist, kann über die dann noch
offene Ausblaskanalmündung ungehindert Druckluft austreten,
die von der Ausblasluftquelle geliefert wird. Der Luftverlust kann
hierbei durch einen entsprechend geringen Strömungsquerschnitt
auf ein Minimum reduziert werden. Wird hingegen die Ausblasmündung
durch einen an die Saugkammeröffnung angenäherten
Gegenstand ganz oder teilweise verschlossen, staut sich die Ausblasluft,
und es findet eine Druckerhöhung innerhalb des Ausblaskanals
statt, auf deren Basis der bis dahin noch inaktive Vakuumerzeuger wirksam
geschaltet wird. Der sich daraufhin in der vom Gegenstand abgedeckten
Saugkammer aufbauende Unterdruck hält den Gegenstand fest
am Saugkörper, wobei die für den Unterdruck relevante
Wirkfläche an dem zu haltenden Gegenstand ausreichend groß ist,
um den Gegenstand auch gegen die von der Ausblasluft gegebenenfalls
hervorgerufene Kraft am Saugkörper sicher festzuhalten.
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Die
Detektion eines angesetzten Gegenstandes ist bei dieser Art Vorrichtung
ohne Reinigungsmaßnahmen auch noch nach langer Betriebsdauer zuverlässig
gewährleistet, weil durch die ausgeblasene Druckluft ein
Selbstreinigungseffekt auftritt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Für
das Umschalten des Betriebszustandes des Vakuumerzeugers ist zweckmäßigerweise
ein Steuerventil zuständig, das in Abhängigkeit
von dem in dem Ausblaskanal herrschenden Druck betätigt wird.
Es besteht hierbei prinzipiell die Möglichkeit, den Druck
mittels eines Drucksensors zu erfassen und darauf aufbauend das
Steuerventil elektrisch zu betätigen. Bevorzugt wird jedoch
der Einsatz eines pneumatischen Steuerventils, das unmittelbar durch den
im Ausblaskanal herrschenden Luftdruck betätigt wird. Dadurch
erübrigen sich störungsanfällige und kostenaufwendige
elektrische Überwachungs- und Aktivierungsmaßnahmen.
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Vorzugsweise
ist das pneumatische Steuerventil durch mechanische Federmittel
oder durch Luft-Federmittel in eine den inaktiven Betriebszustand
des Vakuumerzeugers hervorrufende Grundstellung vorgespannt und
wird in eine den aktiven Betriebszustand des Vakuumerzeugers hervorrufende Arbeitsstel lung
umgeschaltet, wenn der Staudruck im Ausblaskanal eine vorbestimmte
Höhe erreicht.
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Als
Vakuumerzeuger könnte prinzipiell eine elektrisch betätigte
Vakuumpumpe eingesetzt werden, die abhängig von dem im
Ausblaskanal herrschenden Druck an- und abgeschaltet wird. Bevorzugt
wird jedoch die schon angedeutete Betriebszustandsvorgabe mittels
eines Steuerventils, wobei das Steuerventil im Falle einer Vakuumpumpe
dafür zuständig sein kann, die Verbindung zwischen
Vakuumpumpe und Ausblasmündung wahlweise abzusperren oder
freizugeben.
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Als
besonders vorteilhaft wird allerdings eine Bauform eingestuft, bei
der der Vakuumerzeuger aus mindestens einer nach dem Strahldüsenprinzip
arbeitenden Ejektoreinheit besteht, bei der aus einer Speiseluftquelle
stammende Druckluft nacheinander eine Strahldüse und eine
Fangdüse durchströmt, sodass in einer zwischen
den beiden Düsen liegenden Absaugzone ein Saugeffekt hervorgerufen
wird. Dieser pflanzt sich über den angeschlossenen Saugkanal
bis zur Saugkammer fort.
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In
Verbindung mit einer solchen Ejektoreinheit ist das Steuerventil
zweckmäßigerweise der Strahldüse stromauf
vorgeschaltet, sodass es die Strahldüse entweder – für
den inaktiven Betriebszustand der Ejektoreinheit – von
der Speiseluft quelle abtrennt oder – für den aktiven
Betriebszustand der Ejektoreinheit – mit der Speiseluftquelle
verbindet.
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Hier
besteht auch die bevorzugte Möglichkeit, den Ausblaskanal
und die Strahldüse der Ejektoreinheit über ein
und dieselbe Druckluftquelle zu speisen, die dann sowohl als Speiseluftquelle
als auch als Ausblasluftquelle fungiert.
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Wenn
in den Verlauf des Ausblaskanals eine Drosseleinrichtung eingeschaltet
ist, kann der Ausblas-Volumenstrom so weit reduziert werden, dass auch
bei nicht verdeckter Ausblasmündung ein nur geringer Luftverbrauch
auftritt. Zweckmäßigerweise ist die Drosseleinrichtung
so ausgebildet, dass die durch sie vorgebbare Drosselungsintensität
variabel ist.
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Besteht
der Vakuumerzeuger aus mindestens einer Ejektoreinheit, ist es von
Vorteil, wenn diese in unmittelbarer Nähe der Saugkammer
platziert ist. Dadurch kann der Saugkanal sehr kurz gehalten werden,
in Verbindung mit kurzen Evakuierungszeiten für die Saugkammer.
Von Vorteil ist auch, dass über den Saugkanal eventuell
angesaugte Schmutzpartikel ohne Verstopfungsgefahr auf kurzem Weg durch
die Fangdüse der Ejektoreinheit hindurch zur Atmosphäre
ausgestoßen werden.
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Ersichtlich
erweist sich zur Realisierung dieser Maßnahmen eine unmittelbare
Anordnung der Ejektoreinheit an oder in dem die Saugkammer definierenden
Saugkörper als besonders vorteilhaft.
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In
Verbindung mit einer Ejektoreinheit lässt sich ein angesaugter
Gegenstand auch besonders komfortabel wieder lösen. Hierzu
bedarf es lediglich eines vorübergehenden Verschließens
der Austrittsöffnung der Fangdüse, sodass die über
die Speiseluftquelle in die Ejektoreinheit einströmende
Druckluft in den Saugkanal und von dort in die Saugkammer umgelenkt
wird, wo sie für eine das Vakuum aufhebende Druckerhöhung
sorgt.
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Eine
besonders vorteilhafte Bauform der Haltevorrichtung sieht hierbei
eine bewegliche Lagerung der Halteeinheit vor, derart, dass Letztere
im Rahmen eines Arbeitsprozesses in eine Position bewegbar ist,
in der die Austrittsöffnung der Fangdüse vor einer
stationären Abdeckwand platziert wird und dadurch ein Abwurfimpuls
für den bis dahin festgehaltenen Gegenstand erzeugt wird.
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Sofern
zur Ansteuerung des Vakuumerzeugers ein Steuerventil vorhanden ist,
ist dieses zweckmäßigerweise an oder in dem Saugkörper
angeordnet. Dies ermöglicht sehr kompakte Bauformen, wobei
an der Haltevorrichtung ein einziger Druckluftanschluss genügt,
um die für das Ausblasen und für die Vakuumerzeugung
erforderliche Druckluft zuzuführen.
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Wenn
der Vakuumerzeuger und das Steuerventil an oder in dem Saugkörper
angeordnet sind, ergibt sich eine besonders kompakte Anordnung. Hier
lässt sich im Übrigen bei Bedarf auch sehr einfach
eine drehbare Lagerung des Saugkörpers an einem Tragkörper
der Halteeinheit realisieren.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine
bevorzugte Bauform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung,
teils im Schnitt und teils schematisiert, und
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2 eine
weitere Ausführungsvariante der Haltevorrichtung in einer
schematischen Schnittdarstellung.
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Die
in zwei Ausführungsbeispielen abgebildete Unterdruck-Haltevorrichtung 1 ermöglicht
ein Festhalten und bei Bedarf auch Verlagern von Gegenständen,
von denen einer bei 2 angedeutet ist. Der exemplarisch
gezeigte Gegenstand 2 ist plattenförmig ausgebildet.
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Beispielsweise
kann mittels der Unterdruck-Haltevorrichtung 1 ein zu bearbeitender
Gegenstand 2 während seiner Bearbeitung unterdruckbedingt
festgehalten werden. Der Begriff "Bearbeiten" ist hierbei in einem
weiten Sinne zu verstehen und umfasst insbesondere auch Dekorationsvorgänge,
insbeson dere Bedruckvorgänge, an Materialbögen
oder Materialbahnen, beispielsweise aus Kunststoff oder Papier.
Der zu bearbeitende Gegenstand 2 kann mittels der Unterdruck-Haltevorrichtung 1 auch verlagert
werden, und zwar sowohl während eines Bearbeitungsvorganges
als auch hin zum und weg vom Bearbeitungsort. Die Unterdruck-Haltevorrichtung 1 kann
auch als Sauggreifvorrichtung eingesetzt werden, wobei sie einen
Gegenstand mittels Unterdruck ergreift, anhebt und verlagert. Andere
Anwendungsfälle, bei denen das zumindest zeitweilige Festhalten
eines Gegenstandes eine Rolle spielt, sind ebenfalls möglich.
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Die
Unterdruck-Haltevorrichtung 1 enthält bei den
Ausführungsbeispielen je eine Halteeinheit 3 mit
einem Saugkörper 4, wobei Letzterer eine nach Art
einer Vertiefung ausgebildete Saugkammer 5 definiert, die über
eine Saugkammeröffnung 6 zur Umgebung beziehungsweise
Atmosphäre hin offen ist. Bei Bedarf kann die Unterdruck-Haltevorrichtung mehrere
solcher Halteeinheiten 3 aufweisen, die dann zweckmäßigerweise
in einer Reihe nebeneinander angeordnet oder in einem matrixartigen
Feld zusammengefasst sind. Das Vorhandensein mehrerer Halteeinheiten 3 ermöglicht
ein Festhalten auch sehr großflächiger Gegenstände
und liefert eine erhöhte Haltekraft.
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Abweichend
vom Ausführungsbeispiel kann der Saugkörper 4 auch
mehrere Saugkammern 5 aufweisen, deren Saugkammeröffnungen 6 dann zweckmäßigerweise
in einer gemeinsamen Ebene liegen.
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Der
Saugkörper 4 kann wie abgebildet als Saugplatte
oder Saugteller ausgebildet sein oder auch nach Art eines Saugnapfes.
Bei Blickrichtung gemäß Pfeil 7 auf die
Saugkammeröffnung 6 kann der Saugkörper 4 prinzipiell
jeden beliebigen Umriss aufweisen, bevorzugt wird hier ein kreisförmiger,
ein rechteckiger oder ein länglicher Umriss.
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Zweckmäßigerweise
ist der Saugkörper 4 an einem Tragkörper 8 der
Halteeinheit 3 gelagert. Es kann sich um eine starre oder
bewegliche Lagerung handeln. Beispielhaft ist der Saugkörper 4 relativ
zu dem Tragkörper 8 um eine strichpunktiert angedeutete
Drehachse 12 verdrehbar, wobei diese Drehachse 12 mit
der Längsachse des Saugkörpers 4 zusammenfällt.
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Über
den Tragkörper 8 kann die Halteeinheit 3 an
einer Tragstruktur 13, insbesondere lösbar, festgelegt
sein, wobei die Tragstruktur 13 beispielsweise ein Maschinen-
oder Vorrichtungsgestell ist. Es kann sich bei der Tragstruktur 13 auch
um eine zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Antriebsbewegung 14 antreibbare
Antriebsstruktur handeln, beispielsweise um das bewegliche Abtriebsteil
eines Linearantriebes oder eines Drehantriebes.
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Bei
der abgebildeten Anwendung kann eine lineare Antriebsbewegung 14 hervorgerufen
werden, aus der dann direkt eine ebenfalls lineare Arbeitsbewegung 15 der
an der Tragstruktur 13 fixierten Halteeinheit 3 resultiert.
Die Arbeitsbewegung 15 kann hier insbesondere rechtwinkelig
zu der Drehachse 12 verlaufen.
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Der
Saugkörper 4 kann, wie abgebildet, ein einstückiger
Körper sein. Die Saugkammeröffnung 6 der
mindestens einen Saugkammer 5 befindet sich an seiner in
der Zeichnung nach oben weisenden Vorderseite 16. Rückseitig
weist er einen Lagervorsprung 17 auf, der, bevorzugt in
drehbarer Weise, in eine Lagerausnehmung 18 des Tragkörpers 8 eintaucht.
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An
seiner Vorderseite 16 kann der Saugkörper 4 eine
die Saugkammeröffnung 6 umrahmende Dichtung 22 tragen,
die zweckmäßigerweise geringfügig axial über
den Saugkörper 4 vorsteht.
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In
die Saugkammer 5 mündet ein im Saugkörper 4 verlaufender
Saugkanal 23 aus. Die als Saugmündung 24 bezeichnete
Mündung des Saugkanals 23 befindet sich an der
der Saugkammeröffnung 6 gegenüberliegenden,
von dem Saugkörper 4 definierten Bodenfläche 25 der
Saugkammer 5.
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Der
Saugkanal 23 ist an die Saugseite eines Vakuumerzeugers 26 angeschlossen.
Letzterer kann in dem Saugkanal 23 eine Saugwirkung hervorrufen, die
sich folglich in die Saugkammer 5 fortsetzt. Ist die Saugkammeröffnung 6 gleichzeitig
durch einen festzuhaltenden Gegenstand 2 abgedeckt – in 1 strichpunktiert
angedeutet –, führt dies zu einer Evakuierung
der Saugkammer 5, wobei der entstehende Unterdruck den
Gegenstand 2 an den Saugkörper 4 heransaugt
und dort festhält. Die optionale Dichtung 22 verhindert
eine Leckage zur Atmosphäre und gewährleistet
den Aufbau und die Aufrechterhaltung eines relativ hohen Unterdruckniveaus.
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Das
Ansetzen des Gegenstandes 2 an die Vorderseite des Saugkörpers 4 geschieht
entweder gemäß Pfeil 7 durch eine entsprechende
Annäherungsbewegung des Gegenstandes 2, durch
eine umgekehrte Annäherungsbewegung der Halteeinheit 3 an
den Gegenstand 2 oder durch eine gleichzeitige Annäherungsbewegung
beider Komponenten 2, 4.
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Als
Vakuumerzeuger 26 kommt prinzipiell jede Unterdruckquelle
in Frage. Als besonders vorteilhaft hat sich ein als Ejektoreinheit 27 ausgebildeter
Vakuumerzeuger 26 erwiesen. Diese Ejektoreinheit 27 kann
gänzlich ohne Zufuhr elektrischer Energie rein pneumatisch
betrieben werden. Zudem baut sie relativ klein, sodass sie in vorteilhafter
Weise in den Saugkörper 4 integrierbar ist, wie
dies bei beiden Ausführungsbeispielen der Fall ist.
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Der
Saugkörper 4 definiert einen zu einer seiner Außenflächen
hin offenen Aufnahmeraum 28, in den die Ejektoreinheit 27,
insbesondere als patronenartige Baueinheit, eingesetzt ist. Die
Einsetzöffnung 32 des Aufnahmeraumes befindet
sich zweckmäßigerweise an einer rechtwinkelig
zu der Achse 12 orientierten seitlichen Außenfläche 33 des
Saugkörpers 4.
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Die
Ejektoreinheit 27 umfasst in an sich bekannter Weise eine
eingangsseitige Strahldüse 34, eine dieser nachgeordnete,
zur Atmosphäre ausmündende Fangdüse 35 und
eine im Übergangsbereich zwischen Strahldüse 34 und
Fangdüse 35 ausgebildete Absaugzone 36.
Letztere steht mit dem Saugkanal 23 in Verbindung, der
insbesondere seitlich in den Aufnahmeraum 23 einmündet.
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Befindet
sich die Ejektoreinheit 27 in ihrem aktiven Betriebszustand,
wird von einer Speiseluftquelle 37 – beispielsweise
ein Kompressor und/oder ein Druckluftspeicher – gelieferte
Druckluft in die Strahldüse 34 eingespeist. Diese
durchströmt die Strahldüse 34, tritt
anschließend in die Fangdüse 35 über
und strömt über eine Austrittsöffnung 38 zur Umgebung
aus.
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Das
Ende der Strahldüse 34 und der Anfang der Fangdüse 35 sind
im Bereich der Absaugzone 36 mit einem geringfügigen
Abstand zueinander angeordnet. Dort bildet sich durch die von der
Strahldüse 34 in die Fangdüse 35 überströmende
Druckluft eine Saugwirkung aus, die das schon erwähnte
Absaugen von Luft aus der durch einen Gegenstand 2 verschlossenen
Saugkammer 5 bewirkt.
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Zwischen
dem bei der Ejektoreinheit 27 von der Strahldüse 34 definierten
Eingang 42 des Vakuumerzeugers 26 und der Speiseluftquelle 37 verläuft
ein Speisekanal 43. In diesen ist ein bevorzugt als 2/2-Wegeventil
ausgebildetes Steuerventil 44 eingeschaltet, das zwei Schaltstellungen
einnehmen kann. Die eine Stellung ist die aus der Zeichnung ersichtliche
Absperrstellung, in der der Speisekanal 43 unterbrochen
ist. Die zweite Stellung ist eine Durchlassstellung, sie ermöglicht
eine ungehinderte Luftströmung von der Speiseluftquelle 37 zum
Eingang 42 der Ejektoreinheit 27.
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Somit
befindet sich der Vakuumerzeuger 26 beziehungsweise die
Ejektoreinheit 27 in einem aktiven Betriebszustand, solange
das Steuerventil 44 die Durchlassstellung einnimmt. Ein
inaktiver Betriebszustand des Vakuumerzeugers 26 beziehungsweise der
Ejektoreinheit 27 liegt vor, wenn das Steuerventil 44 die
Absperrstellung einnimmt und dadurch den Speisekanal 43 unterbricht.
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Durch
die Integration der Ejektoreinheit 27 in den Saugkörper 4 kann
durch den Saugkanal 23 und das Innere der Ejektorein heit 27 hindurch
ein relativ großer Strömungsquerschnitt für
den Evakuierungsvorgang der Saugkammer 5 zur Verfügung
gestellt werden. Die Evakuierungszeiten sind daher sehr kurz. Außerdem
werden aus der Saugkammer 5 eventuell angesaugte Schmutzpartikel
ohne Verstopfungsgefahr auf kürzestem Wege über
die Austrittsöffnung 38 ins Freie geblasen.
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Das
Umschalten des Vakuumerzeugers 26 zwischen seinen beiden
Betriebszuständen geschieht druckabhängig, auf
der Basis eines von dem die Saugkammeröffnung 6 abdeckenden
Gegenstand 2 hervorgerufenen fluidischen Drucksignals. Es
wird jedoch nicht der erzeugte Unterdruck als Drucksignal herangezogen,
sondern ein sich in einem Ausblaskanal 45 aufbauender,
von dem an die Saugkammer 5 angesetzten Gegenstand 2 hervorgerufener
Staudruck.
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Der
Ausblaskanal 45 verläuft zumindest teilweise in
dem Saugkörper 4 und mündet über
eine Ausblasmündung 46 zu dessen vorderer Außenfläche
aus, wobei die Ausblasmündung 46 gemäß 1 neben
oder gemäß 2 in der
Saugkammer 5 platziert sein kann, und jedenfalls derart,
dass sie von dem festzuhaltenden Gegenstand 2 wenigstens teilweise
verschließbar ist, wenn dieser an den Saugkörper 4 angesetzt
ist oder wird.
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Der
Ausblaskanal 45 wird von einer Ausblasluftquelle 47 mit
Druckluft gespeist. Letztere ist beim Ausführungsbeispiel
mit der Speiseluftquelle 37 identisch, kann jedoch auch
eine diesbezüglich separate Druckluftquelle sein.
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Solange
die Saugkammer 5 noch nicht von einem Gegenstand 2 abgedeckt
ist – dieser Zustand ist in 1 durch
den beabstandet zu dem Saugkörper 4 oberhalb diesem
abgebildeten Gegenstand 2 verwirklicht –, kann
die den Ausblaskanal 45 durchströmende Druckluft
ungehindert über die Ausblasmündung 46 zur
Atmosphäre abströmen. Der im Ausblaskanal 45 herrschende
Druck ist hierbei relativ gering.
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Liegt
hingegen ein Gegenstand 2 unter Überdeckung der
Saugkammeröffnung 6 an dem Saugkörper 4 an,
deckt er gleichzeitig die entsprechend platzierte Ausblasmündung 46 ganz
oder teilweise ab, sodass der der Ausblasluft zur Verfügung
gestellte Strömungsquerschnitt komplett verschlossen oder wenigstens
eingeschränkt ist. Dies ruft innerhalb des weiterhin von
der Ausblasluftquelle 47 gespeisten Ausblaskanals 45 einen
Staudruck, also eine Druckerhöhung hervor. Diese wird als
fluidisches Drucksignal für das Umschalten des Steuerventils 44 herangezogen.
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Das
Steuerventil 44 ist durch Federmittel 48 in die
als Grundstellung fungierende Absperrstellung vorgespannt. Es kann
sich hierbei um mechanische Federmittel 48 handeln oder
auch um Luft-Federmittel. Ein von dem Ausblaskanal 45 abzweigender Steuerkanal 52 führt
zu einer Druckbeaufschlagungsfläche 53 des Steuerventils 44,
die so ausgebildet ist, dass der in dem Steuerkanal 52 herrschende, mit
dem im Ausblaskanal 45 identische Druck eine den Federmitteln 48 entgegengesetzte
Steuerdruckkraft auf das Steuerventil 44 ausübt.
Erreicht diese eine die Stellkraft der Federmittel 48 überwindende Umschaltkraft,
schaltet das Steuerventil 44 in die Durchlassstellung um.
Das Steuerventil 44 ist also ein durch den im Ausblaskanal 45 herrschenden
Luftdruck unmittelbar betätigbares pneumatisches Steuerventil
und benötigt zu seiner Aktivierung keine elektrische Energie.
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Solange
die Ausblasmündung 46 uneingeschränkt
offen ist, liegt die von dem im Ausblaskanal 45 herrschenden
Druck hervorgerufene Steuerdruckkraft unter der Umschaltkraft, sodass
das Steuerventil 44 die Absperrstellung aufweist und die
Ejektoreinheit 27 den inaktiven Betriebszustand einnimmt.
Die Ejektoreinheit 27 verursacht folglich keinerlei Luftverbrauch
während dieses Zustandes. Erst wenn die Ausblasmündung 46 so
weit verdeckt ist, dass der im Ausblaskanal 45 hervorgerufene
Staudruck ausreichend groß ist, um die Umschaltkraft hervorzurufen, schaltet
das Steuerventil 44 in die Durchlassstellung und bewirkt
somit den aktiven Betriebszustand der Ejek toreinheit 27.
Es lässt jetzt die aus der Speiseluftquelle 37 stammende
Druckluft ungehindert zur Speisung der Ejektoreinheit 27 durch.
Dies führt zu der schon erwähnten Evakuierung
der abgedeckten Saugkammer 5 und dem Festhalten des an
den Saugkörper 4 angelegten Gegenstandes 2.
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Um
den festgespannten Gegenstand 2 wieder zu lösen,
wird der in der Saugkammer 5 herrschende Unterdruck abgebaut.
Dies kann beispielsweise mittels eines in den Verlauf des Speisekanals 43 eingeschalteten
Belüftungsventils geschehen, das die Speiseluftquelle 37 abtrennt
und den zu dem Einlass 42 führenden Kanalzweig
des Speisekanals 43 mit der Atmosphäre verbindet.
Es kann dann unter Atmosphärendruck strömende
Luft über den Eingang 42 hinweg und durch die
Ejektoreinheit 27 hindurch in die Saugkammer 5 nachströmen.
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Alternativ
lässt sich das Lösen des Gegenstandes 2 auch
dadurch hervorrufen, dass eine von der Speiseluftquelle 37 bewirkte Überdruckströmung durch
den Saugkanal 23 hindurch in die Saugkammer 5 geleitet
wird. Dies lässt sich relativ einfach dadurch bewerkstelligen,
dass man die Austrittsöffnung 38 der Ejektoreinheit 27 mittels
einer Abdeckwand 53 ganz oder teilweise abdeckt beziehungsweise
verschließt. Die bis dahin zur Atmosphäre ausströmende
Druckluft wird folglich zurückgestaut und über
den Saugkanal 23 als Überdruckströmung
in die Saugkammer 5 umgeleitet.
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Ein
solcher Lösevorgang lässt sich besonders vorteilhaft
im Rahmen eines automatisierten Verfahrensablaufes nutzen, bei dem
die Halteeinheit 3 zu der schon erwähnten Arbeitsbewegung 15 veranlasst
wird. In diesem Fall wird eine ortsfeste Abdeckwand 53 so
im Bewegungsweg der Austrittsöffnung 38 der Ejektoreinheit 27 angeordnet,
das sich Letztere im Rahmen der Arbeitsbewegung 15 an die Abdeckwand 53 annähert
und bei Erreichen einer in 1 strichpunktiert
angedeuteten Endstellung 54 der Halteeinheit 3 durch
die Abdeckwand 53 verschlossen wird. Der Löseimpuls
für den Gegenstand 2 wird hier also unmittelbar
durch die gesteuerte Arbeitsbewegung 15 der Halteeinheit 3 ausgelöst.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel der 1 befindet
sich die Ausblasmündung 46 neben der Saugkammer 5,
wobei sie von Letzterer umrahmt ist. Die Saugkammer 5 hat
eine ringförmige Gestalt und erstreckt sich um die Ausblasmündung 46 herum. Durch
eine zu der äußeren Dichtung 22 bevorzugt konzentrisch
angeordnete innere Dichtung 54, die am Saugkörper 4 angeordnet
ist und die Ausblasmündung 46 umringt, ist der
Bereich der Ausblasmündung 46 vom Bereich der
Saugkammer 5 dicht abgetrennt, wenn der Gegenstand 2 zur
Anlage gebracht ist. Somit wird verhindert, dass über die
Ausblasmündung 46 ausströmende Luft in
die Saugkammer 5 überströmt und dort
den Vakuumaufbau beeinträchtigt.
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Zweckmäßigerweise
ist die Saugkammer 5 an der Vorderseite 16 des
Saugkörpers 4 radial außen von einer äußeren
Abstützfläche 55 umrahmt, an der sich
der anliegende Gegenstand 2 abstützen kann. Insbesondere
konzentrisch um die Ausblasmündung 46 herum befindet
sich eine in die gleiche Richtung wie die äußere
Abstützfläche 55 weisende innere Abstützfläche 56,
die die zentrale Begrenzung der Saugkammer 5 bewirkt und
die in Richtung der Achse 12 zweckmäßigerweise
auf gleicher Höhe mit der äußeren Abstützfläche 55 angeordnet
ist. Der anliegende Gegenstand 2 kann sich somit ohne Durchbiegung
gleichzeitig an der äußeren Abstützfläche 55 und
an der inneren Abstützfläche 56 abstützen.
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Da
der Querschnitt der Ausblasmündung 46 relativ
gering ist, reicht der sich aufbauende Staudruck nicht aus, um den
Gegenstand 2, der von dem in der Saugkammer 5 herrschenden
Unterdruck festgehalten wird, wegzudrücken. Der Querschnitt
der Saugkammeröffnung 6 ist wesentlich größer
als derjenige der Ausblasmündung 46, sodass der
erzeugte Unterdruck mit einer erheblich größeren
Wirkfläche kooperiert als der Ausblasdruck beziehungsweise Staudruck.
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Es
ist allerdings nicht zwingend, die Ausblasmündung 46 außerhalb
der Saugkammer 5 anzuordnen. So ist sie beim Ausführungsbeispiel
der 2 gegenüber der äußeren
Abstützfläche 55 zumindest geringfügig
zurückversetzt, sodass ein an Letz terer anliegender ebener
Gegenstand 2, sofern er sich nicht durchbiegt, die Ausblasmündung 46 nicht
vollständig, sondern nur teilweise abdeckt. Auf die innere Dichtung 55 kann
in diesem Fall verzichtet werden. Von Vorteil ist es hierbei, wenn
die Ausblasmündung 46 im zentralen Bereich der
Saugkammer 5 platziert ist.
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Bei
allen Ausführungsbeispielen weist die Ausblasmündung 46 axial
vom Saugkörper 4 weg. Sie ist insbesondere gleichgerichtet
wie die Saugkammeröffnung 6.
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Um
die Ausblas-Strömungsrate der Druckluft im nicht abgedeckten
Zustand der Ausblasmündung 46 nach Bedarf einstellen
zu können, empfiehlt es sich, in den Verlauf des Ausblaskanals 45 eine
Drosseleinrichtung 57 einzuschalten, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel
der 1 der Fall ist. Die Drosseleinrichtung 57 ist
insbesondere so ausgebildet, dass sie hinsichtlich der von ihr erzeugten
Drosselungsintensität variabel einstellbar ist.
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Das
Steuerventil 44 kann abseits von der Halteeinheit 3 angeordnet
sein, wie dies exemplarisch in 1 illustriert
ist. An der Halteeinheit 3 sind hier zwei Fluidanschlüsse 58, 59 ausgebildet,
an denen Fluidleitungen anschließbar sind, die den Speisekanal 43 und
den Ausblaskanal 45 außerhalb der Halteeinheit 3 fortsetzen,
um die Verbindung zu dem Steuerventil 44 und zu der Druckluftquelle 37, 47 herzustellen.
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Bei
der in 2 gezeigten kompakteren Bauvariante ist das Steuerventil 44 wie
der Vakuumerzeuger 26 unmittelbar von dem Saugkörper 4 getragen
und in diesen insbesondere integriert. In diesem Fall genügt
ein einziger Fluidanschluss 62 für die Druckluftspeisung
der Halteeinheit 3, da sich hier der Speisekanal 43 und
der Ausblaskanal 45 innerhalb der Halteeinheit 3 verzweigen
können.
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Beide
Ausführungsformen ermöglichen eine Drehlagerung
des Saugkörpers 4 am Tragkörper 8. Die
Fluidanschlüsse 58, 59, 62 sind
dann zweckmäßigerweise an dem Tragkörper 8 angeordnet,
und der Speisekanal 43 sowie der Ausblaskanal 45 verlaufen teils
im Tragkörper 8 und teils in dem diesbezüglich drehbaren
Saugkörper 4.
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Verzweigen
sich Speisekanal 43 und Ausblaskanal 45 erst innerhalb
des Saugkörpers 4, wie dies beim Ausführungsbeispiel
der 2 der Fall ist, muss lediglich ein Kanalübergang
zwischen Saugkörper 4 und Tragkörper 8 abgedichtet
werden, was exemplarisch durch eine ringförmige Dichtung 63 geschieht,
die zwischen dem Lagervorsprung 17 und der Lagerausnehmung 18 platziert
ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ist
hingegen mittels einer weiteren ringförmigen Dich tung 64 ein
zweiter Fluidübertritt abzudichten, da hier die Verzweigung
der beiden Kanäle 43, 45 außerhalb
des Saugkörpers 4 stattfindet.
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Grundsätzlich
ist die Art der Drehlagerung und der verwirklichten Fluidübertrittsmaßnahmen
beliebig. Es ist nur zu gewährleisten, dass trotz der Drehbarkeit
die gewünschten Druckluftströme möglich
sind. Somit kann eine Verdrehbarkeit des Saugkörpers 4 von
wenigstens 360° gewährleistet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004013058
A1 [0002]
- - DE 19847314 A1 [0003]