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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Anhebevorrichtung, insbesondere eine Anhebevorrichtung
zum Anheben plattenförmiger
Werkstücke,
die bevorzugt zumindest teilweise aus Holz, Holzwerkstoff oder dergleichen
bestehen. Die Vorrichtung umfasst einen Grundkörper sowie ein an dem Grundkörper angeordnetes
inneres und äußeres Dichtelement,
wobei die Dichtelemente in etwa konzentrisch an dem Grundkörper angeordnet
sind und wobei bei Anordnung des Grundkörpers über einem Werkstück ein Unterdruck
zwischen dem inneren und dem äußeren Dichtelement,
dem Grundkörper
und dem Werkstück erzeugbar
ist.
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Ferner
ist ein Überdruck
zur Separierung aneinander anhaftender Werkstücke zwischen dem Grundkörper, dem
inneren Dichtelement und dem Werkstück erzeugbar.
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Stand der Technik
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Anhebevorrichtungen
zum Anheben plattenförmiger
Werkstücke
mittels Erzeugen eines Unterdrucks bzw. ”Vakuums” zwischen Werkstück und Vorrichtung
sind im Stand der Technik bekannt. Sie werden insbesondere verwendet,
um einzelne Werkstücke oder
Platten von einem Stapel plattenförmiger Werkstücke anzuheben
und diese Platten mittels einer Fördereinrichtung an einem anderen
Ort ihrer Weiterverarbeitung zuzuführen.
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Dabei
wird bei bekannten Anhebevorrichtungen zwischen zwei konzentrisch
angeordneten Dichtelementen ein Unterdruck erzeugt, mittels welchem es
möglich
ist, das Werkstück
anzuheben und innerhalb des inneren Dichtelementes wird ein Überdruck erzeugt.
Dieser Überdruck
dient dazu, aneinander haftende Platten dadurch zu lösen, dass
diese Platten ”durchblasen” werden,
d. h. es wird ein ausreichend hoher Überdruck innerhalb des Dichtelementes
erzeugt, der genügt,
um einen Luftstrom durch die Platte hindurch zu erzeugen und somit
zwei aneinander haftende Platten voneinander zu lösen.
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Bei
bekannten Anhebevorrichtungen ist es nachteilig, dass Werkstücke teilweise
unerwartet zu Boden fallen und dass es vorkommen kann, dass zwei
oder mehr Werkstücke
gleichzeitig angehoben werden.
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Darstellung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Handhabbarkeit von plattenförmigen Werkstücken zu verbessern,
um beim Anheben von plattenförmigen Werkstücken weniger
Ausschuss zu produzieren.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 und
ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch
12. Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anhebevorrichtung und des
Verfahrens zum Anheben ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Handhabbarkeit des Überdrucks
und damit der Vorrichtung zu verbessern.
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Demgemäß weist
die Anhebevorrichtung, insbesondere zum Anheben plattenförmiger,
durchsaug- und durchblasbarer Werkstücke, die bevorzugt zumindest
teilweise aus Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff oder dergleichen bestehen,
einen Grundkörper, ein
in dem Grundkörper
angeordnetes inneres Dichtelement und ein an dem Grundkörper angeordnetes äußeres Dichtelement
auf. Die Dichtelemente sind dabei in etwa konzentrisch an dem Grundkörper angeordnet
und ein Unterdruck ist bei Anordnung des Grundkörpers über einem Werkstück zwischen
dem inneren und dem äußeren Dichtelement,
dem Grundkörper
und dem Werkstück
erzeugbar. Ferner ist in dem von dem inneren Dichtelement beschriebenen Bereich
eine Ausnehmung an dem Grundkörper
ausgebildet, wobei in der Ausnehmung ein erstes Ventilelement angeordnet
ist und ein Überdruck
in dem von dem inneren Dichtelement beschriebenen Bereich erzeugbar
und mittels des Ventilelements einstellbar ist.
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Durch
Ausbilden des Ventilelements in der Ausnehmung des Grundkörpers in
dem von dem inneren Dichtelement beschriebenen Bereich, ist es besonders
vorteilhaft möglich,
den in dem inneren Bereich zu erzeugenden Überdruck zum Durchblasen des
Werkstücks
einzustellen. Auf diese Weise ist es möglich, den in seiner Herstellung
energieintensiv herzustellenden Überdruck
gezielt dann und in dem Maße
einzusetzen, in dem er benötigt
wird. So ist es zum Einen möglich,
die Handhabbarkeit der Anhebevorrichtung zu verbessern und zum Anderen
Energiekosten durch den gezielten Einsatz von Überdruck zu sparen. Ferner
kann der Überdruck
mittels des ersten Ventilelements mit Vorteil gezielt auf- und abgebaut werden,
um so zum Beispiel einer ”Gefährdung” des Unterdrucks
bzw. des ”Vakuums”, beispielweise
durch ein sich lösendes
inneres Dichtelement, sofort und in unmittelbarer Nähe des Grundkörpers und
damit des Werkstücks
entgegen zu treten, um so ein ungewolltes Herabfallen des Werkstücks zu verhindern.
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In
einer Weiterbildung weist mindestens eines der Dichtelemente, bevorzugt
das äußere Dichtelement,
mindestens eine Falte, bevorzugt mindestens 1,5 Falten zwischen
dem Grundkörper
und dem Werkstück
auf. Auf diese Weise ist es besonders vorteilhaft möglich, dem
Problem Herr zu werden, dass der Unterdruck bzw. der Überdruck
durch eine Leckage zwischen dem Werkstück und dem Dichtelement zusammenbricht,
da bei Dichtelementen, die keine Falte aufweisen, die Eigenschaften
hinsichtlich der Flexibilität
und damit der dichten Anlegbarkeit an das Werkstück stark vermindert sind. Durch
zur Verfügung
stellen von mindestens einer Falte, also mindestens einem „Knick” oder dergleichen,
ist es möglich,
das Dichtelement genau an die Oberfläche des Werkstücks anzupassen
und somit eine gute Dichtheit zu garantieren, um den Über- bzw.
Unterdruck einzustellen und zu gewährleisten.
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Ferner
ist gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
ein zweites Ventilelement zur Steuerung des Überdrucks an dem Grundkörper ausgebildet. Auf
diese Weise ist es besonders vorteilhaft möglich den Unterdruck in unmittelbarer
Nähe des
Werkstücks
zu steuern bzw. auf- und abzubauen. So kann besonders zeitnah auf
etwaige Schwankungen des Unterdrucks reagiert werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Werkstückerkennungssensor,
welcher insbesondere als Lichttaster ausgeführt sein kann, zur Erkennung
eines Werkstücks
ausgebildet. Auf diese Weise ist es besonders vorteilhaft möglich, den Unterdruck
bzw. den Überdruck
erst dann anzulegen, wenn sich ein Werkstück in der Nähe der Anhebevorrichtung befindet.
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Ferner
ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Werkstückserkennungssensor
betrieblich mit dem ersten Ventilelement verknüpft, um den Öffnungsgrad
des ersten Ventilelements in Abhängigkeit
des Abstands zwischen dem Grundkörper und
dem Werkstück
einzustellen. Diese betriebliche Verknüpfung kann mechanisch oder
elektrisch oder über
eine Lichtschranke ausgeführt
sein. Die mechanische Verknüpfung
kann dabei beispielsweise mittels eines Ventilstößels dargestellt werden, der
in Abhängigkeit
des Abstands zwischen Grundkörper
und Werkstück
die Ausnehmung freigibt.
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Gemäß einer
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist ein Anzahlerkennungssensor zur Erkennung der Anzahl angehobener
Werkstücke
ausgebildet. Der Anzahlerkennungssensor kann als Gewichtssensor,
als optische Erfassungseinheit, insbesondere als eine Kamera, oder
dergleichen ausgebildet sein. Auf diese Weise kann besonders vorteilhaft
die Anzahl angehobener Werkstücke
erkannt werden, so dass in Abhängigkeit
davon ein Überdruck
angelegt werden kann oder dieser reduziert werden kann.
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Es
ist ferner möglich,
einen ersten Aktuator zur Steuerung des zweiten Ventilelements und
damit des Unterdrucks und einen zweiten Aktuator zur Steuerung des
ersten Ventilelements und damit des Überdrucks auszubilden. Mittels
dieser Aktuatoren ist es gezielt möglich, die Ventilelemente auf
vorteilhafte Weise bedarfsgerecht zu steuern.
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Gemäß einer
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es ferner möglich,
den Grundkörper
relativ zu dem Werkstück
zu verschwenken. Auf diese Weise wird zusätzlich ein Loslösen zweier
aneinander anhaftender Werkstücke
ermöglicht.
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Mehrere
Anhebevorrichtungen sind ferner zu einer Bearbeitungsvorrichtung
zum Bearbeiten von Werkstücken,
die bevorzugt zumindest teilweise aus Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff
oder dergleichen bestehen, kombinierbar. Auf diese Weise ist es
möglich, mehrere
Anhebevorrichtungen, beispielsweise rechteckförmig oder sternförmig anzuordnen,
um so plattenförmige
Werkstücke
anzuheben und so die oben angesprochenen Vorteile zu nutzen.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die mindestens eine Anhebevorrichtung
horizontal verschiebbar an der Bearbeitungsvorrichtung angeordnet.
Durch diese horizontale Verschiebbarkeit wird sichergestellt, dass
die Anhebevorrichtung nach dem Anlegen des Unterdrucks stets in
etwa senkrecht auf dem Werkstück
angeordnet werden kann. Dadurch liegt das Dichtelement stets gleichmäßig auf
dem Werkstück
auf, so dass einem ungewollten Zusammenbrechen des Vakuums entgegengewirkt
werden kann.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren
zum Anheben eines plattenförmigen
Werkstücks,
insbesondere mit einer oben beschriebenen Anhebevorrichtung, gelöst, bei
dem zunächst
eine Anhebevorrichtung auf ein plattenförmiges Werkstück aufgesetzt
wird, wobei die Anhebevorrichtung einen Grundkörper aufweist, anschließend ein
Unterdruck zwischen einem äußeren an
dem Grundkörper
angeordneten Dichtelement der Anhebevorrichtung und einem inneren
an dem Grundkörper
angeordneten Dichtelement der Anhebevorrichtung erzeugt wird, wobei
die Dichtelemente in etwa konzentrisch an dem Grundkörper angeordnet
sind, daraufhin die Anhebevorrichtung in etwa vertikaler Richtung
angehoben wird und letztlich ein Überdruck in dem von dem inneren
Dichtelement, von dem Grundkörper
und von dem Werkstück
beschriebenem Bereich erzeugt wird. Dabei können die Schritte des Anhebens
und des Erzeugens auch in umgekehrter Reihenfolge und/oder gleichzeitig
erfolgen. Durch gezieltes und gesteuertes Erzeugen eines Überdrucks
in dem von dem inneren Dichtelement, dem Grundkörper und dem Werkstück beschriebenen
Bereich ist es möglich,
den Überdruck nur
dann einzusetzen, wenn dieser auch wirklich benötigt wird, also dann wenn zwei
Werkstücke
angehoben werden und diese voneinander getrennt werden müssen, und
den Überdruck
sofort zu reduzieren, wenn der Unterdruck zusammenzubrechen droht.
So kann ein ungewolltes Beschädigen
der Werkstücke
mit Vorteil verhindert werden.
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Gemäß einer
Ausgestaltung des Verfahrens wird mittels eines Anzahlerkennungssensors
erkannt, ob genau ein oder mindestens zwei Werkstücke angesaugt
werden. Auf diese Weise ist es besonders vorteilhaft möglich, dann,
wenn mehr als ein Werkstück
angesaugt wird, den Überdruck
anzulegen, und dann, wenn der Überdruck
nicht mehr gebraucht wird, diesen zu unterbrechen.
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Ferner
wird gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der Überdruck, falls
trotz bestehendem Überdruck
mehr als ein Werkstück
angesaugt wurde, erhöht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Seitenansicht in Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anhebevorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform,
und
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung
mit einer erfindungsgemäßen Anhebevorrichtung.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
der Erfindung
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Anhebevorrichtung 9 mit
einem Grundkörper 21,
welcher über
einem Stapel plattenförmiger
Werkstücke 11 angeordnet
ist. Diese Anhebevorrichtung 9 wird zum Beispiel zum Anheben
poröser,
durchsaugbarer, plattenförmiger
Werkstücke
zur Herstellung von Möbeln oder
Bauelementen verwendet.
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Der
Grundkörper 21 ist
in der vorliegenden Ausführungsform
im Wesentlichen rund ausgebildet und weist ein inneres Dichtelement 4 und
ein äußeres Dichtelement 10 auf.
Die Dichtelemente sind dabei in etwa konzentrisch um den Mittelpunkt
des Grundkörpers 21 angeordnet.
An dem Grundkörper 21 ist
eine Öffnung 3 vorgesehen,
durch welche ein Unterdruck erzeugt werden kann und eine Ausnehmung 5 ist
ferner an dem Grundkörper 21 vorgesehen,
durch welche ein Überdruck
erzeugt werden kann. Dabei ist die Öffnung 3 in dem Bereich
an dem Grundkörper 21 zwischen
dem äußeren 10 und
dem inneren 4 Dichtelement vorzusehen und die Ausnehmung 5 ist
in dem von dem inneren Dichtelement 4 beschriebenen Bereich
vorzusehen. Die Dichtelemente 4, 10 weisen jeweils
1,5 Falten auf. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Dichtelemente
besonders exakt und damit dicht an dem Werkstück anliegen, so dass der Überdruck
aufrecht erhalten werden kann. Die Dichtelemente sind aus einem
flexiblen Material, insbesondere Naturkautschuk, Silikon, Moosgummi
oder einer Mischung dieser Komponenten ausgebildet.
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An
dem Grundkörper
ist ferner ein mechanisches erstes Ventilelement 12 angeordnet.
Dieses erste Ventilelement 12 wird durch einen an dem ersten
Ventilelement 12 angeordneten Ventilstößel 30 geöffnet, wenn
der Grundkörper 21 ausreichend nahe
an das Werkstück 11 angenähert wird,
so dass der Ventilstößel 30 und
damit das erste Ventilelement 12 durch das Werkstück 11 nach
oben gedrückt
wird und ein entsprechender Überdruck
in dem von dem Grundkörper 21,
dem inneren Dichtelement 4 und dem Werkstück 11 beschriebenen
Bereich erzeugt werden kann. Anstatt des mechanischen Ventilelements 12 kann
einelektrisch oder elektromagnetisch öffnendes und schließendes Ventilelement 12 ausgebildet
sein.
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Hierfür notwendige
konstruktive Umgestaltungen des Ventilelements 12 ergeben
sich für
den Fachmann.
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Ferner
kann ein zweites Ventilelement an dem Grundkörper 21 ausgebildet
sein, welches dazu geeignet ist den Unterdruck in dem Bereich zwischen Grundkörper 21,
innerem Dichtelement 4, äußerem Dichtelement 10 und
Werkstück 11 einzustellen.
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2 zeigt
eine Bearbeitungsvorrichtung 13 mit einer erfindungsgemäßen Anhebevorrichtung 9. Die
Anhebevorrichtung 9 ist dabei an einer Halterungsplatte 20 so
befestigt, dass sie in horizontaler Richtung verschiebbar ist, so
dass die Anhebevorrichtung 9 stets in etwa vertikal über dem
Werkstück ausgerichtet
ist, um ein gleichmäßiges und
damit dichtes Aufliegen der Dichtelemente 4, 10 auf
dem Werkstück 11 sicherzustellen.
Es sei angemerkt, dass obwohl in 2 lediglich
eine Anhebevorrichtung 9 gezeigt ist, mehrere Anhebevorrichtungen 9 an
einer Halterungsplatte 20, bevorzugt in Rechteckform oder
in Sternform angeordnet sein können,
um Werkstücke 11 unterschiedlicher
Größen anheben
zu können.
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Die
Anhebevorrichtung 9 ist an der Halterungsplatte 20 mittels
mindestens eines Stellgliedes 19 befestigt. Mittels dieses
Stellgliedes 19 ist es möglich, die Anhebevorrichtung 9 relativ
zu der Halterungsplatte 20 zu neigen und anzuheben, um
so eine weitere Möglichkeit
zur Verfügung
zu stellen, aneinander anhaftende Werkstücke 11 voneinander
zu lösen.
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Im
Bereich zwischen Anhebevorrichtung 9 und Halterungsplatte 20 ist
ein Werkstückerkennungssensor 14 vorgesehen,
welcher dazu ausgebildet ist, das Vorhandensein eines Werkstücks 11 zu erkennen,
und das erste Ventilelement 12, in Abhängigkeit des Abstands zwischen
Werkstück 11 und
Anhebevorrichtung 9 zu öffnen.
Der Werkstückerkennungssensor 14 erkennt
das Werkstück 11 beispielsweise
mittels einer Lichtschranke, einer Laserabtastmethode oder dergleichen.
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Ferner
ist in dem Bereich zwischen Anhebevorrichtung 9 und Halterungsplatte 20 ein
Anzahlerkennungssensor 16 vorgesehen, der die Anzahl der angehobenen
Werkstücke 11 durch
Ermittlung des Gewichts des bzw. der angehobenen Werkstück 11 erkennt.
Dazu ist es notwendig, dass das Gewicht eines anzuhebenden Werkstücks 11 bekannt
ist oder das Gewicht in Abhängigkeit
einer von dem Werkstückerkennungssensor 14 ermittelten
Größe näherungsweise
ermittelt wird. Alternativ kann der Anzahlerkennungssensor 16 anstatt
als Gewichtssensor auch als eine optische Erfassungseinheit, wie
z. B. eine Kamera ausgebildet sein. Diese ist so seitlich beabstandet
von dem Werkstück 11 anzuordnen, dass
die optische Erfassungseinheit die schmale Seitenfläche des
Werkstücks 11 und
damit die Anzahl der angehobenen Werkstücke 11 erfassen kann.
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Die Öffnung 3 des
Grundkörpers 21 ist über eine
Leitung 24 mit einem Steuerelement 18 zum Steuern
des Unterdrucks in der Leitung 24 verbunden. Das Steuerelement 18 ist
bevorzugt als fernansteuerbares Steuerelement 18 ausgeführt und
kann als PID-Regler ausgebildet sein. Die Ausnehmung 5 des
Grundkörpers 21 ist über eine
Leitung 25 mit einem Steuerelement 17 zur Steuerung
des Unterdrucks in der Leitung 25 verbunden. Das Steuerelement 17 ist
bevorzugt als fernansteuerbares Steuerelement ausgeführt und
kann als PID-Regler
ausgebildet sein.
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Die
Anhebevorrichtung 9 bzw. die Bearbeitungsvorrichtung 13 heben
das Werkstück 11 an
indem, nach dem Aufsetzen der Anhebevorrichtung 9 auf dem
Werkstück 11,
ein Unterdruck in dem Bereich zwischen Grundkörper 21, innerem Dichtelement 4, äußerem Dichtelement 10 und
Werkstück 11 erzeugt
wird. Sollte der Anzahlerkennungssensor 16 feststellen,
dass mehr als ein Werkstück 11 angehoben
wird, so wird ein Überdruck
in dem Bereich zwischen Grundkörper 21,
innerem Dichtelement 4 und Werkstück 11 erzeugt, um
das Werkstück 11 zu durchblasen
und so die Werkstücke 11 voneinander zu
lösen.
Dabei wird fortwährend
der Unterdruck überwacht,
so dass, falls der Unterdruck zusammenzubrechen droht, dieser mittels
des Steuerelements 18, welches beispielsweise als PID-Regler
ausgeführt
sein kann, neu eingestellt werden kann.
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Reicht
das Anlegen von Überdruck
zur Trennung der Werkstücke 11 nicht
aus, so wird das Werkstück 11 beispielsweise
mittels des Stellgliedes 19 geneigt oder die Bearbeitungsvorrichtung 13 wird mittels
einer Schwingungserzeugungseinheit 15 in Schwingung versetzt
bis sich die angehobenen Werkstücke
voneinander lösen
und nur noch ein Werkstück 11 angehoben
wird. Diese Vorgänge
laufen automatisiert ab, können
jedoch von einem Nutzer beeinfluss werden.
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Der
Werkstückerkennungssensor 14 kann ferner
dazu verwendet werden, die Materialeigenschaften wie Art des Werkstücks, Oberflächenbeschaffenheit
des Werkstücks,
etc., zu erfassen, und die Werte für den Unterdruck bzw. den Überdruck können entsprechend
der Materialeigenschaften eingestellt werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung ist es ferner möglich,
die erfindungsgemäße Anhebevorrichtung 9 im
Rahmen der Erfindung unterschiedlich auszuführen. So können beispielsweise die Dichtelemente 4, 10 anstatt
einer in etwa runden Form auch in etwa rechteckig ausgeführt sein.