DE102009018135A1

DE102009018135A1 - Flächensauggreifer

Info

Publication number: DE102009018135A1
Application number: DE102009018135A
Authority: DE
Inventors: Walter Dr. Schaaf; Rolf Günther; Mathias Dr. Kunz; Thomas Eisele
Original assignee: J Schmalz GmbH
Current assignee: J Schmalz GmbH
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2010-11-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Flächensauggreifer mit einer eine Ansaugfläche aufweisenden Saugkammer, einer aus der Saugkammer ausmündenden Absaugöffnung und einer Vielzahl in der Ansaugfläche sich befindender Ansaugöffnungen, wobei die Ansaugöffnungen ein unregelmäßiges Ansaugbild oder Ansaugmuster aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flächensauggreifer mit einer eine Ansaugfläche aufweisenden, an einen Vakuumerzeuger angeschlossenen Saugkammer, einer aus der Saugkammer ausmündenden Absaugöffnung und einer Vielzahl in der Ansaugfläche sich befindender Ansaugöffnungen.
Aus der DE 100 27 814 A1 ist ein Sauggreifer bekannt, mit welchem pneumatisch Werkstücke angesaugt werden. Dieser Sauggreifer besitzt eine Saugkammer oder einen Saugkasten, an dessen Oberseite ein Absaugstutzen sitzt und dessen Unterseite von einer eine Ansaugfläche aufweisenden Platte verschlossen ist. Diese Platte besitzt über ihre gesamte Fläche Ansaugöffnungen, die gleichmäßig verteilt sind, das heißt ein einheitliches Ansaugbild oder Ansaugmuster aufweisen. Mit einem derartigen Sauggreifer können großflächige Werkstücke angesaugt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flächensauggreifer der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sich an der Ansaugfläche ein möglichst gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil der angesaugten Luft ergibt.
Diese Aufgabe wird mit einem Flächensauggreifer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ansaugöffnungen ein unregelmäßiges oder ungleichmäßiges Ansaugbild oder Ansaugmuster aufweisen.
Im Gegensatz zum oben genannten Stand der Technik gemäß der DE 100 27 814 A1 besitzt der Flächensauggreifer gemäß der Erfindung eine Ansaugfläche, in welcher die Ansaugöffnungen kein regelmäßiges Ansaugbild oder Ansaugmuster besitzen, so dass sich im Gegensatz zum Stand der Technik ein anderes Geschwindigkeitsprofil ergibt, da sich aufgrund der Erfindung lokal andere, insbesondere unterschiedliche Volumenströme einstellen als beim Stand der Technik. Erfindungsgemäß wird die Unregelmäßigkeit so gewählt, dass die Volumenströme bei den randnahen Ansaugöffnungen oder pro Flächeneinheit im randnahen Bereich größer sind als in einem zentrumsnahen Bereich. Beim Stand der Technik weisen die Strömungsgeschwindigkeiten dagegen große Unterschiede auf.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Querschnitt der Ansaugöffnungen, insbesondere deren Ausmündungen uneinheitlich oder ungleichmäßig ist. Dabei kann der Querschnitt der Ansaugöffnungen vom Zentrum der Ansaugfläche ausgehend nach außen zunehmen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die Absaugöffnung im Zentrum liegt. Ist dies nicht der Fall, nimmt der Querschnitt der Ansaugöffnungen vom Bereich der Absaugöffnung ausgehend in Richtung des Randes der Ansaugfläche zu. Die Zunahme kann dabei linear oder exponentiell erfolgen. Der Zunahme des Querschnitts kann auch eine andere Gleichung, zum Beispiel eine quadratische Gleichung oder Gleichung eines anderen Grades zugrunde liegen.
Bei einer anderen Ausführungsform nimmt der Querschnitt der Ansaugöffnungen zum Rand der Ansaugfläche hin zu. Dies bedeutet, dass die Querschnitte, ausgehend vom Zentrum, zunächst gleichbleibend, sich vergrößern oder verkleinern können, und schlussendlich im Bereich des Randes dann zunehmen. Hierdurch wird das gewünschte Strömungsbild geschaffen, mit dem ein gleichmäßigeres Geschwindigkeitsprofil an der Ansaugfläche erreicht wird.
Eine andere Lösung, die auch in Kombination mit der zuvor erläuterten Lösung angewandt werden kann, sieht vor, dass der Abstand zwischen den Ansaugöffnungen uneinheitlich oder ungleichmäßig ist. Dabei kann der Abstand der Ansaugöffnungen vom Zentrum der Ansaugfläche oder der Absaugöffnung ausgehend nach außen abnehmen, das heißt, der Abstand, in radialer Richtung gesehen, nimmt zum Rand der Ansaugfläche hin ab. Auch bei dieser Lösung kann der Abstand linear, exponentiell oder gemäß einer anderen Gleichung, zum Beispiel einer quadratischen Gleichung oder Gleichung höherer Ordnung, abnehmen. Durch diese Maßnahmen wird erzielt, dass der in Richtung des Randes der Ansaugfläche hin zunehmende Strömungswiderstand innerhalb der Saugkammer dadurch kompensiert wird, dass der Volumenstrom vergrößert wird. Dadurch wird ein gleichmäßigeres Geschwindigkeitsprofil an der Ansaugfläche erreicht.
Wie bereits erwähnt, kann die Absaugöffnung im Zentrum der Saugkammer liegen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass mehrere Absaugöffnungen vorgesehen sind, wobei dann berücksichtigt wird, dass die Querschnittsänderungen beziehungsweise die Abstände zwischen den Ansaugöffnungen jeweils von den Zentren der Absaugöffnungen zum Rand hin zunehmen beziehungsweise abnehmen.
Der allgemeine Erfindungsgedanke besteht darin, dass die Dichte der offenen Querschnitte der Ansaugöffnungen pro Flächeneinheit vom Zentrum der Absaugöffnung in Richtung des Randes der Ansaugfläche hin zunimmt. Dadurch kann über die pro Flächeneinheit vergrößerte Querschnittsfläche der Ansaugöffnungen der Volumenstrom vergrößert und dadurch das Geschwindigkeitsprofil der angesaugten Luft vergleichmäßigt werden. Die Gegenstände werden daher wesentlich gleichmäßiger angesaugt, was sich in einer höheren Ansauggeschwindigkeit und in einer besseren Ansaugqualität niederschlägt. Die Gegenstände werden sicherer gegriffen und weniger verformt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung der Stand der Technik sowie ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben werden. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen Flächengreifer gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel; und
2 einen Querschnitt durch einen Flächengreifer gemäß dem Stand der Technik.
Die 2 zeigt einen insgesamt mit 10 bezeichneten Flächensauggreifer gemäß dem Stand der Technik, welcher eine Saugkammer 12 aufweist, in der sich ein Saugraum 14 befindet. Aus diesem Saugraum 14 mündet zentral eine Absaugöffnung 16 aus, über welche ein Absaugvolumenstrom 18 einer Unterdruck erzeugenden Einrichtung, zum Beispiel einem Unterdruckgebläse, zugeführt wird. Die Unterseite der Saugkammer 12 wird von einer Ansaugfläche 20 gebildet, die eine Vielzahl von Ansaugöffnungen 22 aufweist. Diese sind gleichmäßig über die Ansaugfläche 20 verteilt. Dies bedeutet, dass die Ansaugöffnungen 22 den gleichen Öffnungsquerschnitt aufweisen und im gleichen Abstand zueinander angeordnet sind.
Wird über die Absaugöffnung 16 Luft abgesaugt, dann besitzen die Ansaugöffnungen 22 unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten, welche mit den Pfeilen 24 angedeutet sind. Es ist deutlich erkennbar, dass die Strömungsgeschwindigkeiten 24 vom Zentrum der Saugkammer 12 ausgehend in Richtung des Randes 26 der Saugkammer 12 abnimmt, was mit den zunehmenden Strömungswiderständen innerhalb der Saugkammer 12 zusammenhängt. Es ergibt sich also ein ungleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil 28 der angesaugten Luft an der Ansaugfläche 12, was zu einer ungleichmäßigen Ansaugkraft führt. Ein mit diesem Flächensauggreifer 10 angesaugter Gegenstand 30 wird also über seine Oberfläche gesehen, ungleichmäßig stark angesaugt.
Die 1 zeigt einen Flächensauggreifer 10 gemäß der Erfindung, Dabei werden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es ist deutlich erkennbar, dass sich in der Ansaugfläche 20 ebenfalls Ansaugöffnungen 32, 34 und 36 befinden, deren Querschnitte jedoch nunmehr unterschiedlich sind. Die Öffnungsquerschnitte nehmen, ausgehend vom Zentrum 38 der Absaugöffnung 16, in Richtung des Randes 26 zu. Dies bedeutet, dass eine randnähere Ansaugöffnung 32 einen größeren Öffnungsquerschnitt aufweist, als eine randfernere Absaugöffnung 34 oder 36.
Außerdem ist erkennbar, dass der Abstand 40 und 42 zwischen den Ansaugöffnungen 32 bis 36, ausgehend vom Zentrum 38 der Absaugöffnung 16, in Richtung des Randes 26 der Saugkammer 12 abnimmt. Dadurch wird die Dichte der offenen Querschnitte der Ansaugöffnungen 32 bis 36 pro Flächeneinheit, ausgehend vom Zentrum 38 der Absaugöffnung 16, in Richtung des Randes 26 der Saugkammer 12 größer. Hierdurch wird der ebenfalls in Richtung des Randes 26 zunehmende Strömungswiderstand im Inneren der Saugkammer 12 kompensiert, indem der Volumenstrom zum Rand 26 hin vergrößert wird, so dass die durch die Pfeile 44 angedeuteten Strömungsgeschwindigkeiten der angesaugten Luft über die gesamte Ansaugfläche 20 gleich ist. Hierdurch erhält man ein gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil 46, wodurch ein Gegenstand 30 mit über dessen gesamte Ansaugfläche 20 gleichmäßiger Kraft angesaugt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10027814 A1 [0002, 0005]

Claims

Flächensauggreifer (10) mit einer eine Ansaugfläche (20) aufweisenden, an einen Vakuumerzeuger angeschlossenen Saugkammer (12), einer aus der Saugkammer (12) ausmündenden Absaugöffnung (16) und einer Vielzahl in der Ansaugfläche (20) sich befindender Ansaugöffnungen (32, 34, 36), dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugöffnungen (32, 34, 36), insbesondere deren Ausmündungen ein unregelmäßiges oder ungleichmäßiges Ansaugbild oder Ansaugmuster aufweisen.
Flächensauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das unregelmäßige oder ungleichmäßige Ansaugbild oder Ansaugmuster durch die Abmessungen, insbesondere den Querschnitt, die Form oder die Anordnung der einzelnen Ansaugöffnungen (32, 34, 36) definiert wird.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Querschnittsfläche der Ansaugöffnungen (32, 34, 36) pro Flächeneinheit vom Zentrum (38) der Absaugöffnung (16) in Richtung des Randes (26) der Ansaugfläche (20) hin zunimmt.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugfläche (20) mindestens zehn Ansaugöffnungen aufweist (32, 34, 36)
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Ansaugöffnungen (32, 34, 36) vom Zentrum (38) der Ansaugfläche (20) ausgehend nach außen zunimmt.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Ansaugöffnungen (32, 34, 36) zum Rand (26) der Ansaugfläche (20) hin zunimmt.
Flächensauggreifer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme der Querschnitte linear oder exponentiell ist.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (40, 42) zwischen den Ansaugöffnungen (32, 34, 36), insbesondere in radialer Richtung gesehen, uneinheitlich oder ungleichmäßig ist.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (40, 42) der Ansaugöffnungen (32, 34, 36) vom Zentrum (38) der Ansaugfläche (20) ausgehend radial nach außen abnimmt.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (40, 42) der Ansaugöffnungen (32, 34, 36) zum Rand (26) der Ansaugfläche (20) hin abnimmt.
Flächensauggreifer nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (40, 42) linear oder exponentiell abnimmt.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugöffnung (16) im Zentrum (38) der Saugkammer (12) liegt.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der offenen Querschnitte der Ansaugöffnungen (32, 34, 36) pro Flächeneinheit zum Rand (26) der Ansaugfläche (20) hin zunimmt.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abblasvorrichtung vorhanden ist.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zur Erfassung des Gegenstands (30) vorhanden ist.
Flächensauggreifer nach Anspruch 15, dass der Sensor ein taktiler Sensor, ein berührungslos wirkender Sensor, ein Volumenstrom-Sensor, ein Druck-Sensor oder ein Vakuumsensor ist.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungseinrichtung vorhanden ist, die sich in oder außerhalb der Saugkammer (12) befindet.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumerzeuger in den Flächensauggreifer (10) integriert ist.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumerzeuger ein pneumatischer Vakuumerzeuger ist.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Vakuumerzeuger nach dem Venturi-Prinzip, nach dem Bernoulli-Prinzip oder nach dem Coanda-Prinzip funktioniert.
Flächensauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abluft des pneumatischen Vakuumerzeugers gefangen und mittels Leitungen abgeführt wird.