DE102007031760B4 - Vacuum handling device - Google Patents

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Abstract

Vakuum-Handhabungsvorrichtung, mit mindestens einem Vakuum-Greifmodul (4), an dem mindestens ein Sauggreifer (7) angebracht oder anbringbar ist, an den ein eine Saugwirkung zum Greifen eines Gegenstandes entfaltendes Vakuum anlegbar ist, wobei das Vakuum-Greifmodul (4) ein als elektrisch ansteuerbares Proportionalventil ausgebildetes Vakuumventil (36) zur Steuerung des an den Sauggreifer (7) angelegten Vakuums, einen den daraus resultierenden Saugvolumenstrom messenden Durchflusssensor (42), eine das Vakuumventil (36) in Abhängigkeit von den Daten des Durchflusssensors (42) ansteuernde Auswerteelektronik (43) und eine Kommunikationsschnittstelle (22) zur Datenkommunikation zwischen der Auswerteelektronik (43) und einer externen Steuerelektronik (23) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (43) eine Regelungselektronik (44) beinhaltet, durch die das Vakuumventil (36) derart ansteuerbar ist, dass der Saugvolumenstrom auf einen zum Ergreifen eines Gegenstandes gewünschten, über die Kommunikationsschnittstelle (22) von der externen Steuerelektronik (23) vorgegebenen und in der Auswerteelektronik (43) abgespeicherten Sollwert eingeregelt wird.A vacuum handling device, comprising at least one vacuum gripping module (4) to which at least one suction gripper (7) is attached or attachable, to which a vacuum evolving a suction action for gripping an object can be applied, wherein the vacuum gripping module (4) vacuum valve (36) designed as an electrically controllable proportional valve for controlling the vacuum applied to the suction gripper (7), a flow sensor (42) measuring the resulting suction volume flow, an evaluation electronics controlling the vacuum valve (36) in dependence on the data of the flow sensor (42) (43) and a communication interface (22) for data communication between the transmitter (43) and an external control electronics (23), characterized in that the transmitter (43) includes control electronics (44) through which the vacuum valve (36) can be controlled that the Saugvolumenstrom gewü to one for grasping an object nschten, via the communication interface (22) from the external control electronics (23) predetermined and in the evaluation (43) stored setpoint is adjusted.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuum-Handhabungsvorrichtung, mit mindestens einem Vakuum-Greifmodul, an dem mindestens ein Sauggreifer angebracht oder anbringbar ist, an den ein eine Saugwirkung zum Greifen eines Gegenstandes entfaltendes Vakuum anlegbar ist, wobei das Vakuum-Greifmodul ein als elektrisch ansteuerbares Proportionalventil ausgebildetes Vakuumventil zur Steuerung des an den Sauggreifer angelegten Vakuums, einen den daraus resultierenden Saugvolumenstrom messenden Durchflusssensor, eine das Vakuumventil in Abhängigkeit von den Daten des Durchflusssensors ansteuernde Auswerteelektronik und eine Kommunikationsschnittstelle zur Datenkommunikation zwischen der Auswerteelektronik und einer externen Steuerelektronik enthält.The invention relates to a vacuum handling device having at least one vacuum gripping module, to which at least one suction gripper is attached or attachable, to which a vacuum for gripping an object unfolding vacuum can be applied, wherein the vacuum gripping module designed as an electrically controllable proportional valve Vacuum valve for controlling the vacuum applied to the suction pad, a flow sensor measuring the resulting suction volume flow, an evaluation electronics which actuate the vacuum valve as a function of the data of the flow sensor and a communication interface for data communication between the evaluation electronics and an external control electronics.

Bei einer aus der DE 10140248 A1 bekannten Vakuum Handhabungsvorrichtung dieser Art ist ein mit einem Sauggreifer ausgestattetes Vakuum-Greifmodul vorgesehen, das mit einer Auswerteelektronik ausgestattet ist, mit der sich das zum Zwecke einer Handhabung erfolgende unterdruckbedingte Greifen eines Gegenstandes steuern lässt. Die Auswerteelektronik kommuniziert mit einer externen Steuerelektronik und steuert ein internes Vakuumventil an, das in die Verbindung zwischen einer externen Unterdruckquelle und dem Sauggreifer eingeschaltet ist. Die Unterdruckquelle kann auch unmittelbarer Bestandteil des Greifmoduls sein, sodass auf externe Fluidverbindungen verzichtet werden kann. Die Ansteuerung des Vakuumventils erfolgt auf der Basis von Daten eines Drucksensors, wobei allerdings auch andere Arten von Sensoren einsetzbar sind, beispielsweise ein Sensor zum Erfassen der Durchflussmenge. Als Vakuumventil wird ein miniaturisiertes Magnetventil vorgeschlagen. Auch proportional steuerbare Miniaturventile auf der Basis von Memory-Metall sind als alternative Ausführungsform erwähnt.At one of the DE 10140248 A1 known vacuum handling device of this type is provided with a vacuum gripper equipped vacuum gripping module, which is equipped with a transmitter that can be used to control the taking place for the purpose of handling negative pressure gripping an object. The transmitter communicates with an external control electronics and controls an internal vacuum valve, which is switched on in the connection between an external vacuum source and the suction pad. The vacuum source may also be an immediate part of the gripping module, so that it is possible to dispense with external fluid connections. The control of the vacuum valve is based on data of a pressure sensor, although other types of sensors can be used, for example, a sensor for detecting the flow rate. As a vacuum valve, a miniaturized solenoid valve is proposed. Also proportionally controllable miniature valves based on memory metal are mentioned as an alternative embodiment.

Aufgrund der möglichen individuellen Ansteuerung des Vakuum-Greifmoduls ist ein energiesparender Betrieb möglich. Anhand der Sensordaten kann beispielsweise dafür gesorgt werden, dass die Vakuumerzeugung abgeschaltet wird, wenn ein vorbestimmter Unterdruck erzeugt ist. Ist eine Vakuum-Handhabungsvorrichtung mit mehreren Vakuum-Greifmodulen ausgestattet, können diejenigen Greifmodule vorübergehend deaktiviert werden, die für den momentanen Greifvorgang nicht benötigt werden.Due to the possible individual control of the vacuum gripping module, energy-saving operation is possible. On the basis of the sensor data, for example, it can be ensured that the vacuum generation is switched off when a predetermined negative pressure is generated. If a vacuum handling device is equipped with multiple vacuum picking modules, those picking modules that are not needed for the current picking operation can be temporarily deactivated.

In flexibel ausgelegten Fertigungs- und Montageanlagen ist man damit konfrontiert, in gewissem Wechsel Werkstücke unterschiedlicher Art handhaben zu müssen. Oftmals unterscheiden sich diese Werkstücke nicht nur in ihrer Größe – was man mit Hilfe einer matrixartigen Vielfachanordnung von Vakuum-Greifmodulen kompensieren könnte –, sondern auch in ihrer Beschaffenheit, in ihrem Gewicht oder in ihrer Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen. Diesen unterschiedlichen Randbedingungen kann man beispielsweise dadurch begegnen, dass man unterschiedlich ausgelegte Vakuum-Greifmodule bereithält, die man von Fall zu Fall selektiv einsetzt, indem die Anlage umgerüstet wird. Damit verbunden ist jedoch ein relativ hoher Zeitbedarf. Zudem benötigt man eine Vielzahl unterschiedlichster Greifmodule, was die Systemkosten verteuert.In flexibly designed manufacturing and assembly plants one is confronted with having to handle workpieces of different types in a certain amount of change. Often, these workpieces differ not only in their size - which could be compensated for by means of a matrix-like array of vacuum gripping modules - but also in their nature, in their weight or in their sensitivity to mechanical stresses. These different boundary conditions can be counteracted, for example, by providing differently designed vacuum gripping modules, which can be used selectively on a case-by-case basis by retrofitting the system. However, this requires a relatively high amount of time. In addition, you need a variety of different gripping modules, which increases the cost of the system.

Aus der DE 40 01 937 A1 ist eine Vakuum-Handhabungsvorrichtung bekannt, die ein Vakuum-Greifmodul enthält, bei dem in die Zuleitung zu einem Sauggreifer ein Drucksensor eingeschaltet ist, dessen Messwert herangezogen wird, um durch Vergleich mit einem Sollwert eine korrekte Greiffunktion zu detektieren. Beispielsweise kann ein Alarmsignal ausgelöst werden, wenn der erfasste Unterdruck zu gering oder zu hoch ist. Es ist ferner die Möglichkeit gegeben, in Verbindung mit einem externen Regler einer Steuerelektronik eine geregelte Unterdruckeinstellung vorzunehmen, damit am Sauggreifer stets ein konstanter Unterdruck herrscht.From the DE 40 01 937 A1 a vacuum-handling device is known, which contains a vacuum gripping module, in which in the supply line to a suction pad, a pressure sensor is turned on, the measured value is used to detect by comparison with a target value, a correct gripping function. For example, an alarm signal can be triggered if the detected negative pressure is too low or too high. It is also possible, in conjunction with an external controller of a control electronics to make a regulated vacuum setting so that the vacuum gripper always a constant negative pressure prevails.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen vorzuschlagen, die auch unter wechselnden Einsatzbedingungen einen effektiven und kostengünstigen Betrieb einer Vakuum-Handhabungsvorrichtung erlauben.It is an object of the invention to propose measures that allow effective and cost-effective operation of a vacuum handling device even under changing conditions of use.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Vakuum-Handhabungsvorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Auswerteelektronik eine Regelungselektronik beinhaltet, durch die das Vakuumventil derart ansteuerbar ist, dass der Saugvolumenstrom auf einen zum Ergreifen eines Gegenstandes gewünschten, über die Kommunikationsschnittstelle von der externen Steuerelektronik vorgegebenen und in der Auswerteelektronik abgespeicherten Sollwert eingeregelt wird.To solve this problem is provided in a vacuum handling device of the type mentioned above, that the evaluation electronics includes control electronics, through which the vacuum valve is controlled such that the suction flow to a desired for grasping an object, predetermined by the communication interface of the external control electronics and setpoint stored in the transmitter is adjusted.

Ein und dasselbe Vakuum-Greifmodul kann somit äußerst variabel ohne mechanische Umrüstarbeiten zum Handhaben unterschiedlicher Gegenstände eingesetzt werden. Variieren die handzuhabenden Gegenstände beispielsweise in ihrem Gewicht und/oder in ihrer Empfindlichkeit gegen durch das Ansaugen hervorgerufene mechanische Beanspruchungen, lässt sich der gewünschte und angemessene Unterdruck von außen, beispielsweise über einen angeschlossenen Bus, individuell vorgeben und mittels des Durchflusssensors präzise überwachen. Von besonderem Vorteil ist die durch die Regelungselektronik ermöglichte präzise Einregelung des Saugvolumenstroms auf einen gewünschten Sollwert, wobei dieser Sollwert gegenstandsspezifisch durch die externe Steuerelektronik eingespeist werden kann, um dann für die dezentrale Verarbeitung innerhalb des Vakuum-Greifmoduls bis zur nächsten Veränderung zur Verfügung zu stehen. Durch die exakte Regelung des Saugvolumenstromes kann man insbesondere auch verhindern, dass dünne und/oder bruchempfindliche Gegenstände, beispielsweise Folien oder Glasplatten, im Moment des Ansaugens überbeansprucht werden und bleibend verformt werden oder zu Bruch gehen.One and the same vacuum gripping module can thus be used extremely variably without mechanical retooling for handling different objects. If the objects to be handled vary, for example, in their weight and / or in their sensitivity to mechanical stresses caused by the suction, the desired and appropriate negative pressure can be preset externally, for example via a connected bus, and precisely monitored by means of the flow sensor. Of particular advantage is the precise control of the suction volume flow made possible by the control electronics to a desired setpoint value, this setpoint being fed object-specifically by the external control electronics can then be available for decentralized processing within the vacuum gripping module until the next change. Due to the exact regulation of the suction volume flow, it is also possible in particular to prevent thin and / or break-sensitive objects, for example foils or glass plates, from being overstressed at the moment of suction and becoming permanently deformed or breaking.

Über die Kommunikationsschnittstelle hinweg ist jederzeit eine Datenkommunikation zwischen der zweckmäßigerweise auch zu der Vakuum-Handhabungsvorrichtung gehörenden externen Steuerelektronik und der Auswerteelektronik möglich, sodass auf diesem Wege bei Bedarf auch Rückmeldesignale übermittelt werden können, beispielsweise zu Diagnosezwecken. Um ein Greifmodul hinsichtlich seiner Greifintensität an unterschiedliche zu ergreifende Gegenstände anzupassen, genügt eine elektrische Übermittlung des jeweiligen Sollwertes aus der externen Steuerelektronik an die lokal vorhandene Auswerteelektronik. Für den Datentransfer zwischen dem Vakuum-Greifmodul und der Steuerelektronik wird vorzugsweise ein serieller Bus eingesetzt.Via the communication interface, data communication between the external control electronics and the evaluation electronics, which expediently also belong to the vacuum handling device, is possible at any time, so that, if required, feedback signals can also be transmitted in this way, for example for diagnostic purposes. In order to adapt a gripping module with respect to its gripping intensity to different objects to be gripped, an electrical transmission of the respective desired value from the external control electronics to the locally existing evaluation electronics is sufficient. For the data transfer between the vacuum gripping module and the control electronics, a serial bus is preferably used.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Der Regelungsvorgang bezüglich des Saugvolumenstroms kann vor dem ersten Kontakt mit dem zu ergreifenden Gegenstand beendet werden. Das proportional arbeitende Vakuumventil wird dann in der entsprechenden Schaltstellung festgehalten, ohne weitere Regelungsressourcen der Auswerteelektronik in Anspruch zu nehmen. Der Durchflusssensor kann somit problemlos für nachfolgend anstehende Aufgaben eingesetzt werden, insbesondere zur Detektion des Greifstatus des zu greifenden Gegenstandes.The control process with respect to the suction volume flow can be terminated before the first contact with the object to be gripped. The proportional working vacuum valve is then held in the appropriate switching position, without further control resources of the transmitter to complete. The flow sensor can thus be used without problems for subsequent tasks, in particular for detecting the gripping status of the object to be gripped.

Bei dieser Greifstatus-Detektion werden die vom Durchflusssensor gelieferten Durchflussdaten mit einem in der Auswerteelektronik gespeicherten Greifstatus-Referenzwert verglichen, woraus geschlossen werden kann, ob ein Gegenstand angesaugt und festgehalten ist oder nicht. In dem Moment, in dem ein Sauggreifer von einem zu ergreifenden Gegenstand abgedeckt ist, verringert sich der Saugvolumenstrom allmählich, wobei auf ein korrektes Ergreifen geschlossen wird, wenn ein vorgegebener Schwellwert unterschritten wird. Zweckmäßigerweise ist diesem Schwellwert noch ein darunter liegender Toleranzbereich zugeordnet, sodass auf das Vorhandensein einer Störung geschlossen werden kann, wenn die ermittelten Durchflussdaten den Toleranzbereich verlassen.In this gripping status detection, the flow data provided by the flow sensor is compared with a gripping status reference value stored in the transmitter, from which it can be deduced whether or not an item has been sucked and held. The moment in which a suction gripper is covered by an object to be gripped, the suction volume flow gradually decreases, wherein a correct gripping is closed when a predetermined threshold value is exceeded. Conveniently, this threshold is associated with an underlying tolerance range, so that it can be concluded that there is a fault when the determined flow data leave the tolerance range.

Bei Bedarf kann zusätzlich zu dem Durchflusssensor auch noch ein Drucksensor vorhanden sein, der den aktuell herrschenden Unterdruck misst. Die Druckmessung kann der Durchflussmessung überlagert sein, um eine noch zuverlässigere Regelung und/oder eine anderweitige Funktionsüberwachung zu ermöglichen.If required, in addition to the flow sensor also a pressure sensor may be present, which measures the currently prevailing negative pressure. The pressure measurement may be superimposed on the flow measurement to allow even more reliable control and / or other functional monitoring.

Um ein zeitsparendes und präzises Abwerfen eines bis dahin vom Sauggreifer festgehaltenen Gegenstandes zu ermöglichen, beinhaltet das Vakuum-Greifmodul zweckmäßigerweise ein als Abwurfventil bezeichnetes Ventil, durch das in den Sauggreifer ein atmosphärischem Überdruck unterliegender Abwurfimpuls eingeleitet werden kann. Das Vakuum innerhalb des Sauggreifers wird dadurch schlagartig aufgehoben und der Gegenstand freigegeben. Indem das Abwurfventil als Proportionalventil ausgebildet ist, lässt sich durch Einstellung des Volumenstroms die Intensität des Abwurfimpulses variabel vorgeben, unter Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften des momentan festgehaltenen Gegenstandes. Die Intensität kann insbesondere je nach mechanischer Empfindlichkeit und/oder Gewicht des Gegenstandes unterschiedlich hoch ausfallen.In order to enable a time-saving and precise ejection of a hitherto held by the suction pad object, the vacuum gripping module expediently includes a designated as a release valve, through which in the suction pad an atmospheric pressure underlying discharge pulse can be initiated. The vacuum within the suction pad is abruptly lifted and released the object. By the discharge valve is designed as a proportional valve, the intensity of the discharge pulse can be variably preset by adjusting the volume flow, taking into account the specific properties of the currently held object. In particular, the intensity can vary depending on the mechanical sensitivity and / or weight of the object.

Wie bei der Vakuumerzeugung können auch bei der Erzeugung des Abwurfimpulses die erforderlichen Vorgaben individuell über die externe Steuerelektronik zur Verfügung gestellt werden. Diese liefert gegenstandsspezifische Intensitäts-Vorgabewerte, die in der Auswerteelektronik lokal gespeichert werden und fortan für einen Vergleich mit aktuell erfassten Istwerten zur Verfügung stehen. Als Istwerte werden zweckmäßigerweise wiederum Durchflussdaten eines Durchflusssensors herangezogen. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, den gleichen Durchflusssensor als Datenlieferant heranzuziehen, der auch für die Regelung des Vakuums und die Ermittlung des Greifstatus genutzt wird. Man greift hierbei auf einen bidirektionalen Druckflusssensor zurück, der in der Lage ist, einen Durchfluss in zwei einander entgegengesetzten Strömungsrichtungen zu erfassen. Mithin kann hier ein einziger Durchflusssensor eine kostensparende Dreifachfunktion übernehmen.As in the case of vacuum generation, the required specifications can also be made available individually via the external control electronics when generating the ejection pulse. This provides object-specific intensity default values which are stored locally in the evaluation electronics and are henceforth available for comparison with currently recorded actual values. Flow values of a flow sensor are expediently used again as actual values. It is particularly advantageous to use the same flow sensor as a data supplier, which is also used for the regulation of the vacuum and the determination of the gripping status. In this case, one accesses a bidirectional pressure flow sensor which is able to detect a flow in two opposite directions of flow. Thus, a single flow sensor can take on a cost-saving triple function here.

Wie schon bei der Einstellung des Vakuums kann auch bei der Einstellung der Intensität des Abwurfimpulses eine präzise Regelung stattfinden, auf der Basis einer Kooperation der Regelungselektronik mit dem als Proportionalventil ausgebildeten Abwurfventil.As with the setting of the vacuum, a precise regulation can also take place when setting the intensity of the ejection pulse, based on a cooperation of the control electronics with the discharge valve designed as a proportional valve.

Indem es sich bei dem Vakuumventil und dem Abwurfventil um zwei eigenständige Ventile handelt, besteht die vorteilhafte Möglichkeit einer sehr einfachen, voneinander unabhängigen Ansteuerung durch die Auswerteelektronik.By being in the vacuum valve and the discharge valve to two independent valves, there is the advantageous possibility of a very simple, independent control by the transmitter.

Sowohl für das Vakuumventil als auch für das Abwurfventil empfiehlt sich besonders eine Realisierung als Piezoventil, insbesondere derjenigen Gattung, deren Betätigungsglied als Biegewandler ausgebildet ist. Solche Piezoventile ermöglichen eine sehr flache Bauweise und gestatten folglich einen kompakten Aufbau des Vakuum-Greifmoduls. Anders als Magnetventile können sie auch ohne ständige Leistungsaufnahme in einer eingestellten Schaltstellung verbleiben, was einen effizienten Einsatz der Handhabungsvorrichtung begünstigt.Especially for the vacuum valve as well as for the discharge valve is particularly recommended Realization as a piezoelectric valve, in particular those genus whose actuator is designed as a bending transducer. Such piezo valves allow a very flat design and thus allow a compact design of the vacuum gripping module. Unlike solenoid valves, they can also remain without constant power consumption in a set switching position, which favors efficient use of the handling device.

Die Vakuumerzeugung erfolgt zweckmäßigerweise lokal direkt im Vakuum-Greifmodul. Dieses ist dann zweckmäßigerweise mit mindestens einer Ejektoreinrichtung ausgestattet, die über eine Luftversorgungsschnittstelle des Vakuum-Greifmoduls mit Druckluft versorgt wird und an einer Saugseite einen Absaugeffekt hervorruft, aus dem der Saugvolumenstrom resultiert. Das proportional arbeitende Vakuumventil ist zwischen die Luftversorgungsschnittstelle und den Einlass der Ejektoreinrichtung eingeschaltet, sodass über den in die Ejektoreinrichtung eingespeisten Volumenstrom der für den Sauggreifer erzeugte Saugvolumenstrom reguliert werden kann.The vacuum generation is expediently carried out locally directly in the vacuum gripping module. This is then expediently equipped with at least one Ejektoreinrichtung which is supplied via an air supply interface of the vacuum gripping module with compressed air and causes a suction on a suction side, from which the suction volume flow results. The proportionally operating vacuum valve is switched on between the air supply interface and the inlet of the ejector device, so that the suction volume flow generated for the suction gripper can be regulated via the volumetric flow fed into the ejector device.

Das Vakuum-Greifmodul ist zweckmäßigerweise mit einer Zentralschnittstelleneinrichtung ausgestattet, über die es lösbar und auch leicht auswechselbar mit einer Antriebseinrichtung der Vakuum-Handhabungsvorrichtung gekoppelt ist, die die Positionierung des Vakuum-Greifmoduls übernimmt. In der Zentralschnittstelleneinrichtung sind zweckmäßigerweise sämtliche Schnittstellen des Vakuum-Greifmoduls vereinigt, wobei es sich außer der Kommunikationsschnittstelle und der Luftversorgungsschnittstelle zweckmäßigerweise auch noch um eine zum Einspeisen elektrischer Betätigungsenergie dienende Energieversorgungsschnittstelle handelt sowie um eine mechanische Schnittstelle zum lösbaren mechanischen Koppeln mit der erwähnten Antriebseinrichtung. Das Umrüsten der Vakuum-Handhabungsvorrichtung auf ein anderes Vakuum-Greifmodul kann dadurch sehr einfach und schnell vonstatten gehen.The vacuum gripping module is expediently equipped with a central interface device, via which it is detachably and also easily interchangeable coupled to a drive device of the vacuum handling device, which takes over the positioning of the vacuum gripping module. In the central interface device expediently all interfaces of the vacuum gripping module are combined, which is expediently also serving for supplying electrical actuation energy supply interface in addition to the communication interface and the air supply interface and a mechanical interface for releasable mechanical coupling with said drive means. Converting the vacuum handling device to another vacuum gripping module can thereby be very simple and fast.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur (1) zeigt in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuum-Handhabungsvorrichtung.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. The only figure ( 1 ) shows a schematic representation of a preferred embodiment of the vacuum handling device according to the invention.

Die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Vakuum-Handhabungsvorrichtung umfasst eine strichpunktiert angedeutete Antriebseinrichtung 2, an der mittels lösbaren Schnittstellenmitteln 3 ein Vakuum-Greifmodul 4 angeordnet ist. Die Antriebseinrichtung 2 ist beispielsweise als Mehrachssystem konzipiert und ist in der Lage, translatorische und/oder rotative Bewegungen auszuführen, die auf das Vakuum-Greifmodul 4 übertragen werden, um dieses der jeweiligen Anwendung entsprechend zu verlagern und zu positionieren.The in their entirety with reference numeral 1 designated vacuum handling device comprises a dot-dash line indicated drive device 2 , by means of releasable interface means 3 a vacuum gripping module 4 is arranged. The drive device 2 For example, it is designed as a multi-axis system and is capable of performing translational and / or rotary movements that rely on the vacuum gripping module 4 be transferred to the respective application to relocate and position.

Mit Hilfe des Vakuum-Greifmoduls 4 können beliebige Gegenstände 5 mittels Unterdruck ergriffen und umpositioniert werden. Exemplarisch ist als Gegenstand 5 ein plattenförmiges Erzeugnis illustriert, hier in Gestalt einer dünnen Glasplatte.With the help of the vacuum gripping module 4 can any objects 5 be taken by vacuum and repositioned. Exemplary is as an object 5 Illustrated a plate-shaped product, here in the form of a thin glass plate.

Die Vakuum-Handhabungsvorrichtung 1 kann gleichzeitig mit mehreren Vakuum-Greifmodulen 4 ausgestattet sein. Mehrere Vakuum-Greifmodule 4 können an ein und derselben oder an unterschiedlichen Antriebseinrichtungen 2 – insbesondere auswechselbar – fixiert sein.The vacuum handling device 1 Can be used simultaneously with multiple vacuum gripping modules 4 be equipped. Several vacuum gripping modules 4 can on one and the same or on different drive means 2 - Especially interchangeable - be fixed.

Das im Folgenden vereinfacht nur noch als ”Greifmodul” bezeichnete Vakuum-Greifmodul 4 umfasst eine Moduleinheit 6, an der – insbesondere lösbar – mindestens ein Sauggreifer 7 angeordnet ist. Bei dem Sauggreifer 7 handelt es sich exemplarisch um einen mit einem Befestigungsstutzen versehenen Saugnapf oder Saugteller. Er begrenzt eine eine Arbeitsöffnung 8 aufweisende Saugkammer 12 und ist durch entsprechende Betätigung der Antriebseinrichtung 2 derart positionierbar, dass er mit seiner Arbeitsöffnung 8 voraus an dem handzuhabenden Gegenstand 5 zur Anlage gelangt. Im Moment der Anlage ist die Arbeitsöffnung 8 durch den Gegenstand 5 abgedeckt und die Saugkammer 12 zur Atmosphäre hin verschlossen. Dieser Zustand ist in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet.The simplified in the following only as "gripping module" designated vacuum gripping module 4 includes a module unit 6 , on which - in particular detachable - at least one suction gripper 7 is arranged. In the suction gripper 7 this is exemplified by a suction cup or suction plate provided with a fastening neck. He limits one to a work opening 8th having suction chamber 12 and is by appropriate actuation of the drive means 2 positionable so that it opens with its work opening 8th ahead of the object to be handled 5 comes to the plant. At the moment the plant is the work opening 8th through the object 5 covered and the suction chamber 12 closed to the atmosphere. This condition is indicated by dash-dotted lines in the drawing.

An der Moduleinheit 6, insbesondere einem stabilen Grundkörper 13 derselben, ist eine Zentralschnittstelleneinrichtung 14 angeordnet, die gemeinsam mit einer an der Antriebseinrichtung 2 angeordneten Gegenschnittstelleneinrichtung 15 die Schnittstellenmittel 3 definiert. An ihr befindet sich eine mechanische Schnittstelle 16 zur lösbaren mechanischen Kopplung mit der Antriebseinrichtung 2, eine Luftversorgungsschnittstelle 17 zur Einspeisung von Druckluft einer externen Druckluftquelle 18, eine Kommunikationsschnittstelle 22 für den Datenaustausch elektrischer Daten beziehungsweise Signale mit einer bezüglich dem Greifmodul 4 externen Steuerelektronik 23 und eine Energieversorgungsschnittstelle 24 zum Einspeisen der für den Betrieb der elektrischen Verbraucher des Greifmoduls 4 erforderlichen, von einer externen Energiequelle 25 stammenden elektrischen Energie.At the module unit 6 , Especially a stable body 13 the same, is a central interface device 14 arranged in common with one on the drive means 2 arranged counter interface device 15 the interface means 3 Are defined. There is a mechanical interface on it 16 for releasable mechanical coupling with the drive device 2 , an air supply interface 17 for feeding compressed air from an external source of compressed air 18 , a communication interface 22 for the data exchange of electrical data or signals with respect to the gripping module 4 external control electronics 23 and a power supply interface 24 for feeding the for the operation of the electrical load of the gripping module 4 required, from an external source of energy 25 derived electrical energy.

Die Druckluftquelle 18 und/oder Steuerelektronik 23 und/oder Energiequelle 25 können bei Bedarf Bestandteil der Vakuum-Handhabungsvorrichtung 1 sein. Die Verbindung zwischen der Steuerelektronik 23 und der Kommunikationsschnittstelle 22 erfolgt insbesondere über einen seriellen Bus 26.The compressed air source 18 and / or control electronics 23 and / or energy source 25 can be part of the vacuum handling device if required 1 be. The connection between the control electronics 23 and the communication interface 22 takes place in particular via a serial bus 26 ,

Das für das Ergreifen eines Gegenstandes 5 erforderliche Vakuum wird unmittelbar in dem Greifmodul 4 erzeugt. Dieses ist mit mindestens einer Ejektoreinrichtung 27 ausgestattet und beinhaltet mindestens eine nach dem Ejektorprinzip arbeitende Saugdüse 28, deren Einlass 29 über eine Luftversorgungsleitung 32 an die Luftversorgungsschnittstelle 17 angeschlossen ist. Ihr Auslass 33 führt zur Atmosphäre, erforderlichenfalls über einen nicht weiter dargestellten Schalldämpfer hinweg. Ihre Saugseite 34 ist über einen Saugkanal 35 an die Saugkammer 12 des Sauggreifers 7 angeschlossen. That for grasping an object 5 required vacuum is directly in the gripping module 4 generated. This is with at least one ejector device 27 equipped and includes at least one working according to the ejector principle suction nozzle 28 whose inlet 29 via an air supply line 32 to the air supply interface 17 connected. Your outlet 33 leads to the atmosphere, if necessary over a silencer not shown away. Your suction side 34 is via a suction channel 35 to the suction chamber 12 of the suction pad 7 connected.

In den Verlauf der Luftversorgungsleitung 32 ist ein elektrisch ansteuerbares Proportionalventil mit 2/2-Wege-Funktionalität eingeschaltet, das im Folgenden als Vakuumventil 36 bezeichnet sei. Es kann den Luftdurchgang durch die Luftversorgungsleitung 32 wahlweise komplett absperren oder variabel für unterschiedliche Strömungsraten freigeben.In the course of the air supply line 32 is an electrically controllable proportional valve with 2/2-way functionality turned on, hereinafter referred to as a vacuum valve 36 is designated. It can control the passage of air through the air supply line 32 either shut off completely or release it variably for different flow rates.

Ein Proportionalventil gleicher Art – als Abwurfventil 37 bezeichnet – ist in den Verlauf einer zur besseren Unterscheidung als Abwurfleitung 38 bezeichneten weiteren Luftversorgungsleitung eingeschaltet, die einenends in den Saugkanal 35 mündet und andernends auch mit der Luftversorgungsschnittstelle 17 verbunden ist.A proportional valve of the same kind - as a release valve 37 - is in the course of a better distinction as a discharge line 38 designated further air supply line turned on, one end in the suction channel 35 opens and on the other hand also with the air supply interface 17 connected is.

In den Verlauf des Saugkanals 35 ist ein Durchflusssensor 42 (Flow Sensor) eingeschaltet, der die Strömungsrate der den Saugkanal 35 durchströmenden Luft erfasst. Er misst hier den Volumendurchfluss. Bevorzugt handelt es sich um einen bidirektionalen Durchflusssensor 42, der Luftströmungen in beiden Richtungen messen kann.In the course of the suction channel 35 is a flow sensor 42 (Flow sensor) turned on, the flow rate of the suction channel 35 detected by flowing air. He measures the volume flow here. It is preferably a bidirectional flow sensor 42 which can measure air flows in both directions.

Als weitere Komponente beinhaltet das Greifmodul 4 eine Auswerteelektronik 43, die unter anderem eine Regelungselektronik 44 umfasst. Über eine erste elektrische Steuerleitung 45 ist die Auswerteelektronik 43 mit der Kommunikationsschnittstelle 22 verbunden und kommuniziert auf diese Weise mit der Steuerelektronik 23.As another component includes the gripping module 4 an evaluation 43 , which among other things, a control electronics 44 includes. Via a first electrical control line 45 is the transmitter 43 with the communication interface 22 connected and communicates in this way with the control electronics 23 ,

Eine von der Energieversorgungsschnittstelle 24 ausgehende Energieversorgungsleitung 46 des Greifmoduls 4 legt an die Ansteuerelektronik 43 die erforderliche Betriebsspannung an und kann – über die Auswerteelektronik 43 oder direkt mittels nicht weiter gezeigter Leitungen – auch alle weiteren elektrischen und elektronischen Komponenten des Greifmoduls 4 mit der erforderlichen Betätigungsenergie versorgen.One from the power supply interface 24 outgoing power supply line 46 of the gripping module 4 attaches to the control electronics 43 the required operating voltage and can - via the transmitter 43 or directly by means not shown further lines - including all other electrical and electronic components of the gripping module 4 supply with the required actuation energy.

Das Vakuumventil 36 ist über eine zweite Steuerleitung 47 und das Abwurfventil über eine dritte Steuerleitung 48 an die Regelungselektronik 44 angeschlossen. Eine elektrische Signalleitung 52 verbindet den Durchflusssensor 42 mit der Auswerteelektronik 43 und dort insbesondere auch mit der Regelungselektronik 44.The vacuum valve 36 is via a second control line 47 and the discharge valve via a third control line 48 to the control electronics 44 connected. An electrical signal line 52 connects the flow sensor 42 with the transmitter 43 and there especially with the control electronics 44 ,

Soweit in der vorliegenden Beschreibung von einzelnen Leitungen die Rede ist, versteht es sich, dass für die einzelnen Zwecke auch jeweils mehrere Leitungen einsetzbar sind.As far as in the present description of individual lines is mentioned, it is understood that in each case several lines can be used for the individual purposes.

Die aktuelle Schaltstellung des Vakuumventils 36 bestimmt die Strömungsrate der einlassseitig in die Ejektoreinrichtung 27 eingespeisten Druckluft und somit auch den als Folge daraus in dem angeschlossenen Saugkanal 35 hervorgerufenen Saugvolumenstrom. Der Saugvolumenstrom resultiert aus der Luft, die die Ejektoreinrichtung 27 aus der Saugkammer 12 absaugt. Der Durchflusssensor 42 ist in der Lage, diesen Saugvolumenstrom zu messen und die Messdaten über die Signalleitung 52 an die Auswerteelektronik 43 des Greifmoduls 4 zu übermitteln.The current switching position of the vacuum valve 36 determines the flow rate of the inlet side into the Ejektoreinrichtung 27 fed compressed air and thus also as a result of it in the connected suction channel 35 caused suction volume flow. The suction volume flow results from the air that the ejector device 27 from the suction chamber 12 sucks. The flow sensor 42 is able to measure this suction volume flow and the measured data via the signal line 52 to the transmitter 43 of the gripping module 4 to convey.

Ein strichpunktiert angedeuteter, angesaugter Gegenstand 5 wird durch das infolge des Absaugens erzeugte Vakuum festgehalten. Um ihn wieder abzuwerfen, wird das Vakuum in der Saugkammer 12 aufgehoben. Dies kann prinzipiell allein durch Schließen des Vakuumventils 36 und das anschließende allmähliche Entlüften des Saugkanals 35 über den Auslass 33 der Ejektoreinrichtung 27 realisiert werden. Für einen kontrollierten Betrieb mit kurzen Taktzeiten ist allerdings das Abwurfventil 37 unerlässlich, da es die bedarfsgemäße Einspeisung von unter atmosphärischem Überdruck stehender Druckluft in den Saugkanal 35 steuern kann, wobei die Ejektoreinrichtung 27 umgangen wird. Die Einspeisestelle der Abwurfleitung 38 liegt zweckmäßigerweise zwischen der Ejektoreinrichtung 27 und dem Durchflusssensor 42.A dash-dotted lines, sucked object 5 is held in place by the vacuum generated as a result of the suction. To throw it off again, the vacuum in the suction chamber 12 canceled. This can in principle only by closing the vacuum valve 36 and the subsequent gradual venting of the suction channel 35 over the outlet 33 the ejector device 27 will be realized. For a controlled operation with short cycle times, however, is the discharge valve 37 It is essential, as it is the demand-based supply of compressed air under atmospheric pressure in the suction channel 35 can control, the ejector 27 is bypassed. The feeding point of the discharge line 38 is expediently located between the Ejektoreinrichtung 27 and the flow sensor 42 ,

Durch das Öffnen des Abwurfventils 37 wird schlagartig Druckluft in den Saugkanal 35 eingeblasen, die das dort herrschende Vakuum zerstört und aktiv dafür sorgt, dass der Gegenstand 5 vom Sauggreifer 7 gelöst wird.By opening the ejection valve 37 abruptly compressed air in the suction channel 35 injected, which destroys the prevailing vacuum and actively ensures that the object 5 from the suction pad 7 is solved.

Indem das Abwurfventil 37 als Proportionalventil ausgebildet ist, lässt sich die Intensität des Überdruck-Abwurfimpulses variabel vorgeben. Der Abwurf-Volumenstrom ist umso größer, je weiter das Abwurfventil 37 geöffnet wird.By the discharge valve 37 is designed as a proportional valve, the intensity of the overpressure release pulse can be variably preset. The discharge volume flow is greater, the farther the discharge valve 37 is opened.

Im Folgenden wird, unter ergänzender Beschreibung weiterer Funktionalitäten der Komponentendes Greifmoduls 4, eine bevorzugte Betriebsweise des Greifmoduls 4 erläutert.In the following, with supplementary description of further functionalities of the components of the gripping module 4 , a preferred mode of operation of the gripping module 4 explained.

Im Ausgangszustand ist der Sauggreifer 7 von dem in durchgezogenen Linien abgebildeten und in der Folge umzupositionierenden Gegenstand 5 beabstandet. In diesem Zustand wird durch elektrische Ansteuerung des Vakuumventils 36 die Vakuumerzeugung der Ejektoreinrichtung 27 in Betrieb gesetzt, sodass über die noch offene Arbeitsöffnung 8 hinweg ein ständiger Saugvolumenstrom durch den Saugkanal 35 hindurchtritt. Beim anschließenden Ansetzen des Sauggreifers 7 an den Gegenstand 5 wird Letzterer angesaugt. Dieses Ansaugen erfolgt derart kontrolliert, dass der Gegenstand 5 nicht beschädigt wird. Da der Gegenstand 5 bruchempfindlich ist, könnte er bei zu starker Saugwirkung eine mechanische Überbeanspruchung erfahren, sodass er bricht.In the initial state is the suction pad 7 from the object imaged in solid lines and subsequently repositioned 5 spaced. In this state is by electrical control of the vacuum valve 36 the Vacuum generation of the ejector device 27 put into operation so that the still open work opening 8th away a constant suction flow through the suction channel 35 passes. During the subsequent application of the suction pad 7 to the object 5 The latter is sucked. This suction is controlled in such a way that the object 5 not damaged. Because the object 5 If it is susceptible to breakage, it could experience mechanical overstress if it is too strong, causing it to break.

Die Kontrolle des Saugvorganges erfolgt unter Verarbeitung der von dem Durchflusssensor 42 an die Auswerteelektronik 43 übermittelten Durchflussdaten. Diese Durchflussdaten werden in der Regelungselektronik 44 als Istwerte verarbeitet und mit einem in der Auswerteelektronik 43 gespeicherten Sollwert verglichen. Darauf aufbauend erfolgt eine geregelte Ansteuerung des Vakuumventils 36, bis der gemessene Saugvolumenstrom dem Sollwert entspricht.The control of the suction process is carried out under the processing of the flow sensor 42 to the transmitter 43 transmitted flow data. These flow data are in the control electronics 44 processed as actual values and with one in the transmitter 43 stored setpoint compared. Based on this, a regulated control of the vacuum valve takes place 36 until the measured suction flow corresponds to the set value.

Der Sollwert wurde zuvor durch die Steuerelektronik 23 in das Greifmodul 4 eingespeist. Es handelt sich bei dem Sollwert um einen Erfahrungswert, der spezifisch auf den momentan handzuhabenden Typ von Gegenstand 5 abgestimmt ist und dessen Eigenschaften berücksichtigt. Ändert sich die Art des handzuhabenden Gegenstandes 5, wird diesem Umstand dadurch Rechnung getragen, dass in die Auswerteelektronik 43 durch die externe Steuerelektronik 23 ein neuer gegenstandsspezifischer Sollwert eingespeist und dort abgespeichert wird.The setpoint was previously by the control electronics 23 into the gripping module 4 fed. The setpoint is an empirical value that is specific to the type of object currently being handled 5 is tuned and takes into account its properties. The nature of the object to be handled changes 5 , this fact is taken into account by the fact that in the evaluation 43 through the external control electronics 23 a new object-specific setpoint is fed in and stored there.

Auf diese Weise kann man durch entsprechende Ansteuerung mittels der Steuerelektronik 23 sehr flexibel und variabel auf unterschiedliche Typen handzuhabender Gegenstände 5 reagieren und jeweils ein Optimum an Saugvolumenstrom zur Verfügung stellen.In this way you can by appropriate control by means of the control electronics 23 very flexible and variable to different types of objects to be handled 5 react and each provide an optimum of suction flow available.

Die Auswerteelektronik 43 ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass die Regelung in Bezug auf die Schaltstellung des Vakuumventils 36 eingestellt wird, nachdem sich im Saugkanal 35 der gewünschte Saugvolumenstrom eingestellt hat. Das Vakuumventil 36 wird dann in seiner aktuellen Stellung festgehalten und liefert nurmehr eine konstante Luftströmung zur Ejektoreinrichtung 27, was einen konstant bleibenden Saugvolumenstrom zur Folge hat.The evaluation electronics 43 is suitably designed so that the control with respect to the switching position of the vacuum valve 36 is set after being in the suction channel 35 has set the desired suction volume flow. The vacuum valve 36 is then held in its current position and only supplies a constant flow of air to the ejector device 27 , which results in a constant suction volume flow.

Diese Beibehaltung der eingeregelten Schaltstellung lässt sich mit besonders geringem Energieaufwand realisieren, wenn das Vakuumventil 36 als Piezoventil ausgebildet ist, wie dies in der Zeichnung in dem rechts neben dem Greifmodul 4 liegenden, strichpunktiert umrahmten Bereich illustriert ist. Piezoventile haben außerdem den Vorteil, dass sie sehr exakt steuerbar sind und sehr kleine Abmessungen ermöglichen. Vorzugsweise handelt es sich um ein Piezoventil, dessen Betätigungsglied als Biegewandler 53 ausgeführt ist und bei Ansteuerung eine strichpunktiert bei 54 angedeutete Auslenkung erfährt.This maintenance of the adjusted switching position can be realized with a particularly low energy consumption when the vacuum valve 36 is designed as a piezoelectric valve, as shown in the drawing in the right next to the gripping module 4 lying, dash-dotted framed area is illustrated. Piezo valves also have the advantage that they are very precisely controlled and allow very small dimensions. Preferably, it is a piezoelectric valve whose actuator as a bending transducer 53 is executed and when driving a dot-dashed at 54 indicated deflection experienced.

Sobald die Regelung des Saugvolumenstromes abgeschaltet ist, fungiert der Durchflusssensor 42 nurmehr als Detektor für den Greifstatus des zu greifenden Gegenstandes 5. Er misst weiterhin den Saugvolumenstrom und meldet diesen an die Auswerteelektronik 43. Dort wird er jetzt mit einem wiederum gegenstandsspezifisch abgespeicherten und zuvor über die Steuerelektronik 23 eingespeisten Greifstatus-Referenzwert verglichen.As soon as the regulation of the suction volume flow is switched off, the flow sensor functions 42 only as a detector for the gripping status of the object to be gripped 5 , It continues to measure the suction volume flow and reports it to the evaluation electronics 43 , There it is now stored with a specific object-specific and previously on the control electronics 23 fed gripping status reference value compared.

Das Ergreifen eines Gegenstandes 5 führt zu einem Herabsetzen des Saugvolumenstromes im Saugkanal 35. Als Greifstatus-Referenzwert ist ein Schwellwert abgespeichert, der dem in der Saugkammer 12 mindestens gewünschten Vakuum entspricht. Unterschreiten die Messwerte diesen Schwellwert, ist dies ein Indikator für ein sicheres Ergreifen des Gegenstandes 5. Ist dieser Zustand erreicht, sendet die Auswerteelektronik 43 ein Bestätigungssignal an die externe Steuerelektronik 23, um die Antriebseinrichtung 2 und mithin das Umpositionieren des Greifmoduls 4 zu initiieren.Grasping an object 5 leads to a reduction of the suction volume flow in the suction channel 35 , The gripping status reference value is a threshold stored in the suction chamber 12 corresponds to at least desired vacuum. If the measured values fall below this threshold value, this is an indicator for a secure gripping of the object 5 , When this condition is reached, the transmitter sends 43 an acknowledgment signal to the external control electronics 23 to the drive device 2 and thus the repositioning of the gripping module 4 to initiate.

Vor allem in Abhängigkeit vom Gewicht der anzuhebenden Gegenstände 5 bedarf es unterschiedlicher Intensitäten des sich in der Saugkammer 12 aufbauenden Vakuums, um einen sicheren Greifvorgang zu gewährleisten. Der von außen her vorgegebene Greifstatus-Referenzwert trägt diesem Umstand Rechnung.Especially depending on the weight of the objects to be lifted 5 it requires different intensities of itself in the suction chamber 12 constructive vacuum, to ensure a secure gripping operation. The externally given gripping status reference value takes this circumstance into account.

Um mögliche Störungen zu erkennen und melden zu können, ist dem Schwellwert zweckmäßigerweise ein gewisser Toleranzbereich zugeordnet, in dem sich das erzeugte Vakuum unterhalb des Schwellwertes bewegen kann und darf. Das Überschreiten dieses Toleranzbereiches durch die Messwerte in der einen oder anderen Richtung deutet auf eine Fehlfunktion hin und kann von der Auswerteelektronik 43 vor Ort am Greifmodul 4, aber auch zu der externen Steuerelektronik 23 gemeldet werden, um Abhilfe schaffen zu können.In order to detect and report possible disturbances, the threshold is expediently assigned a certain tolerance range in which the generated vacuum can and should move below the threshold value. Exceeding this tolerance range by the measured values in one direction or the other indicates a malfunction and may be caused by the transmitter 43 on site at the gripping module 4 , but also to the external control electronics 23 be reported in order to remedy the situation.

Während ein Gegenstand 5 an den Sauggreifer 7 angesaugt ist, bleibt die Ejektoreinrichtung 27 zweckmäßigerweise ständig in Betrieb. Durch die unveränderte Schaltstellung des Vakuumventils 36 kann eine Überbeanspruchung des Gegenstandes 5 ausgeschlossen werden.While an object 5 to the suction pad 7 sucked, the ejector remains 27 expediently always in operation. Due to the unchanged switching position of the vacuum valve 36 can be an overuse of the object 5 be excluded.

Der Vakuumbetrieb des Greifmoduls 4 bleibt sodann unverändert beibehalten, bis der Gegenstand 5 durch Verlagerung des Greifmoduls 4 in seine Abwurfposition verbracht wurde. Ist diese erreicht, wird die Auswerteelektronik 43 so initialisiert, dass der Durchflusssensor 42 eine dritte Detektionsfunktion erfüllt. Er ist nun in der Lage, die Strömungsrate von Luft zu erfassen, die ihn zum Sauggreifer 7 hin durchströmt.The vacuum operation of the gripping module 4 then remains unchanged until the object 5 by shifting the gripping module 4 was spent in his dropping position. Once this is achieved, the transmitter is switched on 43 initialized so that the flow sensor 42 a third detection function is met. He is now able to detect the flow rate of air, which makes him a suction pad 7 flows through it.

Um den Gegenstand 5 abzuwerfen, wird anschließend – gesteuert durch die Auswerteelektronik 43 – das Abwurfventil 37 aus seiner bis dahin eingenommenen Schließstellung in eine Offenstellung umgeschaltet. Folglich strömt ein Überdruck-Abwurfimpuls durch den Durchflusssensor 42 hindurch in die Saugkammer 12 hinein und hebt das dortige Vakuum auf.To the object 5 is then - controlled by the transmitter 43 - the discharge valve 37 switched from its previously occupied closed position in an open position. As a result, an overpressure release pulse flows through the flow sensor 42 through into the suction chamber 12 into it and picks up the local vacuum.

Auch hierbei gilt es, Beschädigungen des Gegenstandes 5 zu vermeiden. Empfindliche Gegenstände 5 sind sanfter abzuwerfen als robuste Gegenstände. Um hier den jeweiligen Gegebenheiten Rechnung zu tragen, ermöglicht das Abwurfventil 37 – wie auch das Vakuumventil 36 – eine stufenlose Einstellung der zum Durchfluss freigegebenen Strömungsrate, sodass sich die Zeit, innerhalb der das Vakuum abgebaut und eine mehr oder weniger hohe Abwurfkraft aufgebaut wird, variieren lässt. Zwischen einem sanften Druckaufbau bis zu einem schlagartigen Druckaufbau ist alles möglich.Again, there is damage to the object 5 to avoid. Delicate objects 5 are more gentle to throw off than sturdy objects. In order to take into account the respective circumstances, allows the discharge valve 37 - as well as the vacuum valve 36 - A continuous adjustment of the flow rate released flow, so that the time within which the vacuum is reduced and a more or less high release force is built up, can vary. Everything is possible between a gentle build-up of pressure and a sudden build-up of pressure.

Um hier eine spezifische Ansteuerung zu ermöglichen, ist in der Auswerteelektronik 43 ein zuvor über die externe Steuerelektronik eingespeister gegenstandsspezifischer Intensitäts-Vorgabewert abgespeichert, mit dem die ständig von dem Durchflusssensor 42 erfassten Durchflussdaten laufend verglichen werden, um darauf basierend das Abwurfventil 37 in geregelter Form anzusteuern. Es liegt also ein Regelkreis vor, durch den die Strömungsrate und mithin die Intensität des Überdruck-Abwurfimpulses auf ein gewünschtes Maß eingeregelt wird.To enable a specific control here, is in the transmitter 43 an object-specific intensity preset value, which was previously fed in via the external control electronics, is stored with which the sensor is constantly supplied by the flow sensor 42 collected flow data are continuously compared to based on the release valve 37 to control in regulated form. So there is a control loop through which the flow rate and thus the intensity of the overpressure release pulse is adjusted to a desired level.

Für die Ausgestaltung des Abwurfventils 37 gilt das oben zu dem Vakuumventil 36 Gesagte. Es handelt sich vorzugsweise um ein Piezoventil mit einem Biegewandler 53 als Betätigungselement.For the design of the discharge valve 37 the above applies to the vacuum valve 36 Said. It is preferably a piezoelectric valve with a bending transducer 53 as an actuator.

Sei es für die Erzeugung des Vakuums, für die Detektion des ergriffenen Gegenstandes 5 wie auch für den Abwurfimpuls, stets werden über die externe Steuerelektronik 23 die relevanten Parameter an die Auswerteelektronik 43 übermittelt, die diese benötigt, um lokal, im Greifmodul 4, die diversen Funktionen gegenstandsspezifisch zu veranlassen und zu überwachen.Be it for the generation of the vacuum, for the detection of the gripped object 5 as well as for the ejection pulse, always be via the external control electronics 23 the relevant parameters to the transmitter 43 These needed to locally, in the gripping module 4 to initiate and monitor the various functions object-specifically.

Hierbei ist auch von Vorteil, dass das Vakuumventil 36 und das Abwurfventil 37 völlig unabhängig voneinander angesteuert werden können.It is also advantageous that the vacuum valve 36 and the discharge valve 37 can be controlled completely independently of each other.

Die externe Steuerelektronik 23 wird also für die lokal im Greifmodul 4 auszuführenden Steuerungsaufgaben nicht benötigt. Die Datenverarbeitung erfolgt im Greifmodul 4 dezentral. Die Steuerelektronik 23 liefert lediglich die Rahmenbedingungen, insbesondere die für den Betrieb der Auswerteelektronik 43 erforderlichen gegenstandsspezifischen Parameter.The external control electronics 23 So for the local in the gripping module 4 Control tasks to be performed are not required. The data processing takes place in the gripping module 4 decentralized. The control electronics 23 provides only the framework conditions, in particular those for the operation of the evaluation 43 required item-specific parameters.

Prinzipiell wäre es möglich, das Vakuum extern zu erzeugen und über eine Luftversorgungsleitung in das Greifmodul 4 einzuspeisen. Die Erzeugung lokal vor Ort im Greifmodul 4 hat allerdings den Vorteil kurzer Vakuumwege und bietet die Möglichkeit, bei einer Ausstattung der Vakuum-Handhabungsvorrichtung 1 mit mehreren Greifmodulen 4 jedes dieser Greifmodule 4 individuell mit einer Ejektoreinrichtung 27 auszustatten.In principle, it would be possible to generate the vacuum externally and via an air supply line into the gripping module 4 feed. The production locally on site in the gripping module 4 However, it has the advantage of short vacuum paths and offers the possibility of equipping the vacuum handling device 1 with several gripping modules 4 each of these gripping modules 4 individually with an ejector device 27 equip.

Die diversen Luftleitungen werden in der Praxis, soweit wie möglich, als interne Kanäle ausgeführt, die größtenteils im Innern des Grundkörpers 13 verlaufen. An diesen sind die funktionellen Komponenten dann einzeln oder in Gestalt einer oder mehrerer Baugruppen angebaut.The various air ducts are in practice, as far as possible, designed as internal channels, mostly inside the body 13 run. At these the functional components are then grown individually or in the form of one or more assemblies.

Zusätzlich zu dem Durchflusssensor 42 kann auch noch mindestens ein strichpunktiert angedeuteter Drucksensor 54 vorhanden sein, der den im Saugkanal 35 herrschenden Druck erfasst und entsprechende Daten an die Auswerteelektronik 43 zur dortigen Verarbeitung weiterleitet. Auf diese Weise kann beispielsweise ständig die Einhaltung eines gewünschten Unterdruckniveaus überwacht werden, während der ergriffene Gegenstand 5 durch Verlagerung des Greifmoduls 4 umpositioniert wird.In addition to the flow sensor 42 can also at least one dot-dash line indicated pressure sensor 54 be present, the in the suction channel 35 prevailing pressure and corresponding data to the transmitter 43 for processing there. In this way, for example, compliance with a desired level of vacuum can be constantly monitored while the object being gripped is being monitored 5 by shifting the gripping module 4 repositioned.

Die Zentralschnittstelleneinrichtung 14 kann außer den geschilderten Schnittstellen auch noch weitere, insbesondere elektrische Schnittstellen aufweisen, die für hier nicht geschilderte Zwecke eine Signal- und Energieübertragung von und zu dem Greifmodul 4 ermöglichen.The central interface device 14 In addition to the described interfaces, it may also have further, in particular electrical, interfaces which, for purposes not described here, signal and energy transmission from and to the gripping module 4 enable.

Claims (20)

Vakuum-Handhabungsvorrichtung, mit mindestens einem Vakuum-Greifmodul (4), an dem mindestens ein Sauggreifer (7) angebracht oder anbringbar ist, an den ein eine Saugwirkung zum Greifen eines Gegenstandes entfaltendes Vakuum anlegbar ist, wobei das Vakuum-Greifmodul (4) ein als elektrisch ansteuerbares Proportionalventil ausgebildetes Vakuumventil (36) zur Steuerung des an den Sauggreifer (7) angelegten Vakuums, einen den daraus resultierenden Saugvolumenstrom messenden Durchflusssensor (42), eine das Vakuumventil (36) in Abhängigkeit von den Daten des Durchflusssensors (42) ansteuernde Auswerteelektronik (43) und eine Kommunikationsschnittstelle (22) zur Datenkommunikation zwischen der Auswerteelektronik (43) und einer externen Steuerelektronik (23) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (43) eine Regelungselektronik (44) beinhaltet, durch die das Vakuumventil (36) derart ansteuerbar ist, dass der Saugvolumenstrom auf einen zum Ergreifen eines Gegenstandes gewünschten, über die Kommunikationsschnittstelle (22) von der externen Steuerelektronik (23) vorgegebenen und in der Auswerteelektronik (43) abgespeicherten Sollwert eingeregelt wird.Vacuum handling device, with at least one vacuum gripping module ( 4 ), on which at least one suction gripper ( 7 ) is attached or attachable, to which a suction effect for gripping an object unfolding vacuum can be applied, wherein the vacuum gripping module ( 4 ) designed as an electrically controllable proportional valve vacuum valve ( 36 ) for controlling the suction gripper ( 7 ) applied vacuum, the resulting suction volume flow measuring flow sensor ( 42 ), a vacuum valve ( 36 ) depending on the data of the flow sensor ( 42 ) triggering evaluation ( 43 ) and a communication interface ( 22 ) for data communication between the transmitter ( 43 ) and an external control electronics ( 23 ), characterized in that the evaluation electronics ( 43 ) a control electronics ( 44 ), through which the vacuum valve ( 36 ) is controllable such that the suction volume flow to a desired for gripping an object, via the communication interface ( 22 ) from the external control electronics ( 23 ) and in the evaluation electronics ( 43 ) setpoint is adjusted. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung, bei der der Sollwert für den Saugvolumenstrom über die Kommunikationsschnittstelle (22) unter Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften des momentan zu greifenden Gegenstandes von außen variabel vorgebbar ist.Handling device according to claim 1, characterized by an embodiment in which the desired value for the suction volume flow via the communication interface ( 22 ) is variable from the outside, taking into account the specific properties of the current object to be gripped. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (43) ausgebildet ist, um die Regelung des Saugvolumenstroms abzuschalten und das Vakuumventil (36) in seiner eingeregelten Position festzuhalten, nachdem der gewünschte Sollwert des Saugvolumenstroms eingeregelt worden ist.Handling device according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation electronics ( 43 ) is designed to switch off the regulation of the suction volume flow and the vacuum valve ( 36 ) in its adjusted position after the desired set value of the suction volume flow has been adjusted. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumventil (36) ein Piezoventil ist.Handling device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the vacuum valve ( 36 ) is a piezo valve. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Piezoventil einen Biegewandler (53) als Betätigungsglied aufweist.Handling device according to claim 4, characterized in that the piezoelectric valve a bending transducer ( 53 ) as an actuator. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumventil (36) ein 2/2-Proportionalventil ist.Handling device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the vacuum valve ( 36 ) is a 2/2 proportional valve. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusssensor (42) nach Beendigung des sich auf den Saugvolumenstrom beziehenden Regelungsvorganges in einer weiteren Funktion zur Detektion des Greifstatus eines zu greifenden Gegenstandes verwendet wird, indem die von ihm ermittelten Durchflussdaten in der Auswerteelektronik (43) mit mindestens einem dort vorhandenen Greifstatus-Referenzwert verglichen werden.Handling device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the flow sensor ( 42 ) is used in a further function for detecting the gripping status of an object to be gripped after completion of the control process relating to the suction volume flow, by determining the flow data determined by it in the evaluation electronics ( 43 ) are compared with at least one gripping status reference value present there. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifstatus-Referenzwert durch die externen Steuerelektronik (23) variabel vorgebbar und in der Auswerteelektronik (43) abspeicherbar ist.Handling device according to claim 7, characterized in that the gripping status reference value by the external control electronics ( 23 ) variable and in the transmitter ( 43 ) is storable. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifstatus-Referenzwert ein Schwellwert ist, dem ein Toleranzbereich zugeordnet ist.Handling device according to claim 7 or 8, characterized in that the gripping status reference value is a threshold value to which a tolerance range is assigned. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (43) bei Verlassen des Toleranzbereiches eine Störungsmeldung ausgibt.Handling device according to claim 9, characterized in that the evaluation electronics ( 43 ) outputs a fault message when leaving the tolerance range. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum-Greifmodul (4) zusätzlich zu dem Durchflusssensor (42) einen den aktuellen Unterdruck messenden und seine Daten an die Auswerteelektronik (43) leitenden Drucksensor (54) aufweist.Handling device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the vacuum gripping module ( 4 ) in addition to the flow sensor ( 42 ) measuring the current negative pressure and its data to the transmitter ( 43 ) conductive pressure sensor ( 54 ) having. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum-Greifmodul (4) ein als elektrisch ansteuerbares Proportionalventil ausgebildetes Abwurfventil (37) zur Erzeugung eines dem Sauggreifer (7) zum Abwerfen eines zuvor ergriffenen Gegenstandes zuführbaren Überdruck-Abwurfimpulses variabler Intensität enthält.Handling device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the vacuum gripping module ( 4 ) designed as an electrically controllable proportional valve discharge valve ( 37 ) for producing a suction gripper ( 7 ) for dropping a previously grasped article deliverable overpressure dropping pulse of variable intensity. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwurfventil (37) ein Piezoventil ist.Handling device according to claim 12, characterized in that the discharge valve ( 37 ) is a piezo valve. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Piezoventil einen Biegewandler (53) als Betätigungsglied aufweist.Handling device according to claim 13, characterized in that the piezoelectric valve a bending transducer ( 53 ) as an actuator. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwurfventil (37) ein 2/2-Proportionalventil ist.Handling device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the discharge valve ( 37 ) is a 2/2 proportional valve. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Intensität des Abwurfimpulses in Form mindestens eines Intensitäts-Vorgabewertes durch die externe Steuerelektronik (23) variabel vorgebbar und in der Auswerteelektronik (43) abspeicherbar ist.Handling device according to one of claims 12 to 15, characterized in that the desired intensity of the ejection pulse in the form of at least one intensity preset value by the external control electronics ( 23 ) variable and in the transmitter ( 43 ) is storable. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwurfventil (37) durch die Regelungselektronik (44) derart ansteuerbar ist, dass der Überdruck-Abwurfimpuls anhand von Durchflussdaten des Durchflusssensors (42) auf die aktuell vorgegebene Intensität eingeregelt wird.Handling device according to claim 16, characterized in that the discharge valve ( 37 ) by the control electronics ( 44 ) is controllable such that the overpressure release pulse based on flow data from the flow sensor ( 42 ) is adjusted to the currently specified intensity. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumventil (36) und das Abwurfventil (37) unabhängig voneinander durch die Auswerteelektronik (43) ansteuerbar sind.Handling device according to one of claims 12 to 17, characterized in that the vacuum valve ( 36 ) and the discharge valve ( 37 ) independently of each other by the evaluation electronics ( 43 ) are controllable. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum-Greifmodul (4) mindestens eine das Vakuum erzeugende Ejektoreinrichtung (27) enthält, anderen Saugseite (34) unter Zwischenschaltung des Durchflusssensors (42) der Sauggreifer (7) angeschlossen oder anschließbar ist und deren Einlass (29) unter Zwischenschaltung des Vakuumventils (36) mit einer zur Einspeisung von Druckluft dienenden Luftversorgungsschnittstelle (17) des Vakuum-Greifmoduls (4) verbunden ist.Handling device according to one of claims 1 to 18, characterized in that the vacuum gripping module ( 4 ) at least one ejector device that generates the vacuum ( 27 ), other suction side ( 34 ) with interposition of the flow sensor ( 42 ) the suction pad ( 7 ) is connected or connectable and whose inlet ( 29 ) with the interposition of the vacuum valve ( 36 ) with one for the supply of compressed air serving air supply interface ( 17 ) of the vacuum gripping module ( 4 ) connected is. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum-Greifmodul (4) eine die Kommunikationsschnittstelle (22), die Luftversorgungsschnittstelle (17) und eine zum Einspeisen elektrischer Betätigungsenergie dienende Energieversorgungsschnittstelle (24) in sich vereinigende Zentralschnittstelleneinrichtung (14) aufweist, die zugleich als mechanische Schnittstelle zur lösbaren Kopplung des Vakuum-Greifmoduls (4) mit einer die Bewegungsabläufe des Vakuum-Greifmoduls (4) vorgebenden Antriebseinrichtung (2) ausgebildet ist.Handling device according to claim 19, characterized in that the vacuum gripping module ( 4 ) one the communication interface ( 22 ), the air supply interface ( 17 ) and a power supply interface (FIG. 24 ) central interface facility ( 14 ), which at the same time as a mechanical interface for releasably coupling the vacuum gripping module ( 4 ) with one of the movements of the vacuum gripping module ( 4 ) predetermining drive device ( 2 ) is trained.
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