DE102011012082A1

DE102011012082A1 - Sauggreifer, insbesondere zur Entnahme von Karosserie-Blechteilen aus einem Transportbehälter

Info

Publication number: DE102011012082A1
Application number: DE102011012082A
Authority: DE
Inventors: Dominik Jäger; Markus Maucher
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2031-02-24
Also published as: DE102011012082B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sauggreifer, insbesondere zur Entnahme von Karosserie-Blechteilen aus einem Transportbehälter, mit einem flächigen Trägerelement, an dem mehrere, zueinander beabstandete, mit Unterdruck beaufschlagbare Saugelemente (7) angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist das Trägerelement eine frei aufgehängte schwere und verformbare Matte (3), dergestalt, dass sie beim Ablegen auf eine unregelmäßig geformte Oberfläche, insbesondere eine Schüttgutoberfläche von Schüttgutteilen (18) durch ihr Eigengewicht entsprechend als Einhüllende verformbar ist und dadurch zumindest ein Teil der Saugelemente (7) mit ihrer Saugöffnung (12) zur Anlage in eine Saug- und Greifposition an Flächenabschnitte von Schüttgutteilen (18) verlagerbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sauggreifer, insbesondere zur Entnahme von Karosserie-Blechteilen aus einem Transportbehälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Sauggreifer sind in unterschiedlichen Ausführungsformen allgemein bekannt und bestehen aus einem flächigen Trägerelement, an dem an der Saugseite mehrere, zueinander beabstandete, mit Unterdruck beaufschlagbare Saugelemente angeordnet sind. Zum Ergreifen eines Bauteils wird der Sauggreifer mit seinen Saugelementen an das Bauteil herangeführt und angelegt, wobei sich die Saugelemente mit Unterdruck am Bauteil festsaugen, so dass dieses dann, durch Verlagerung des Sauggreifers entsprechend transportiert werden kann. Solche Sauggreifer mit einer Mehrzahl von Saugelementen an einer Greiffläche werden auch als Gecko-Greifer bezeichnet.
Bei einer bekannten konkreten Ausführungsform eines Sauggreifers ( DE 102 45 716 A1 ; EP 1 916 206 A1 ) sind an einem plattenförmigen, rechteckigen Trägerelement Saugdüsen rasterartig angeordnet, wobei am Trägerelement vor den Saugdüsen eine verformbare Saugmatte, beispielsweise eine Schaumstoffmatte, angeordnet ist. Eine solche Schaumstoffmatte dient dazu, sich an eine unregelmäßige Oberflächenstruktur eines zu greifenden Bauteils anzupassen. Nachteilig ist hier nur eine geringe Anpassung als Höhenausgleich maximal innerhalb der relativ geringen Mattendicke möglich, so dass die Einsatzmöglichkeiten beschränkt sind. Insbesondere ist das Ergreifen von Blechbauteilen aus einem Haufwerk in einem Transportbehälter nur unzureichend möglich.
Weiter ist ein Sauggreifer mit einem Saugkasten bekannt ( DE 10 2007 057 225 B4 ), in dem ein Unterdruck erzeugbar ist. Durch den Saugkasten ist nur eine ungenügende Anpassung an unregelmäßige Oberflächengeometrien, insbesondere bei einem Haufwerk von zu greifenden Bauteilen möglich, so dass auch ein solcher Sauggreifer für diese Anwendungsfälle nicht geeignet ist.
Weiter ist ein Greifwerkzeug bekannt ( DE 41 09 724 C1 ), bei dem an einem kugelförmigen, verformbaren Trägerelement, insbesondere einem Kugelbalg Saugnäpfe angebracht sind, welche jedoch hier nicht mit einem separat erzeugten Unterdruck beaufschlagbar sind. Die Tragkraft ist daher nur gering und die Einsatzmöglichkeiten sind entsprechend reduziert. Zudem besteht durch die kugelige Ausführung keine Möglichkeit einen ausreichenden Bauteilaustrag in den Ecken von zum Beispiel Transportbehältern zu erzielen.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber einen gattungsgemäßen Sauggreifer so weiterzubilden, dass er bei einfacher und kostengünstiger Ausführung eine hohe Flexibilität, insbesondere für Greifaufgaben an einem Haufwerk aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Trägerelement eine frei aufgehängte, schwere und verformbare Matte ist, dergestalt, dass sie beim Ablegen auf eine unregelmäßig geformte Oberfläche, insbesondere eine Schüttgutoberfläche von Schüttgutteilen durch ihr Eigengewicht entsprechend als Einhüllende verformbar ist. Die an der Matte an ihrer Saugseite beabstandet angebrachten und geführten Saugelemente gelangen dadurch mit ihren Saugöffnungen zur Anlage in eine Saug- und Greifposition an Flächenabschnitten von Schüttgutteilen, wo sie sich durch den aufgebrachten Unterdruck für einen Transport festsaugen. Je nach Art und Form der Bauteile und insbesondere eines Haufwerks trifft dabei zumindest ein Teil der Saugelemente auf ausreichend große für ein Festsaugen geeignete Bauteilflächen, insbesondere eines Bauteil-Haufwerks. Dass dabei möglicherweise nicht alle Saugelemente belegt sind wird in Kauf genommen. Bei einer entsprechend gewählten und ausgerüsteten Vakuumversorgung wird dadurch die Greiferfunktion nicht beeinträchtigt.
Zusätzlich zur hohen Flexibilität und Anpassungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Sauggreifers an unregelmäßige Oberflächengeometrien hat sich gezeigt, dass vorteilhaft Schüttgutkisten mit Schüttgutteilen nahezu vollständig entleert werden können.
Ein wesentliches Merkmal ist die Verformbarkeit der Matte durch ihr Eigengewicht auf einer unregelmäßigen Oberfläche, was sowohl durch eine tuchartige oder netzartige Mattenausbildung, beispielsweise als Stahlnetz erreichbar ist. Weiter ist für die Funktion wesentlich, dass die Saugelemente auch bei einer Verformung der Matte beabstandet gehalten und geführt werden, wozu die Matte zweckmäßig mit einer entsprechend angepassten Elastizität verformbar gestaltet ist.
Für die in der Grundposition frei aufgehängte Matte wird eine Aufhängevorrichtung aus flexiblen und gegebenenfalls verdrehbaren länglichen Zugelementen vorgeschlagen. Solche Zugelemente können beispielsweise Ketten und/oder Schnüre und/oder Seile und/oder Drähte sein, die einerseits an unterschiedlichen beabstandeten Haltepunkten an der Matte befestigt sind. Zweckmäßig ist dabei eine Grundposition, bei der die Matte horizontal eben ausgerichtet ist. Andererseits sind die Zugelemente mit einem Kupplungsteil verbunden, welches an eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere an einen Roboter für das Absenken und Anheben der Matte anschließbar ist. Die Zugelemente können dabei direkt mit dem Kupplungsteil verbunden sein. Alternativ kann auch ein Zwischenteil zwischen der Matte und dem Kupplungsteil verwendet werden, wobei dann die Zugelemente mit dem Zwischenteil verbunden sind, wodurch gegebenenfalls ein konstruktiver Freiraum für die Ausrichtung und Länge der Zugelemente gegeben ist. Vorteilhaft ist eine Anbindung der Einheit durch zwei linear und im Wesentlichen vertikal verschiebbare Elemente in Verbindung mit einem Schalter, welcher die Relativbewegung erkennt und das Absenken des Greifers nach Anlage der Matte stoppt.
Ersichtlich sind in der angehobenen Grundposition die Zugelemente mit der daran befestigten Matte gespannt. Beim Absenken und Ablegen der Matte auf einem Bauteil oder auf einem Haufwerk aus Bauteilen werden dann die Zugelemente entlastet und liegen schlaff auf der Matte. Beim anschließenden Anheben mit den ergriffenen Bauteile werden die Zugelemente wieder gespannt.
Je nach Einsatzfall und Anwendung des Sauggreifers kann die Anzahl und Lage der Saugelemente an der Matte variiert werden. Vorzugsweise sind die Saugelemente in einem gleichmäßigen Gitterraster an einer vorzugsweise rechteckigen oder quadratischen Matte angeordnet.
Je nach Einsatzfall können für eine Optimierung auch die Größe der Saugelemente sowie deren Aufbau angepasst und variiert werden. Insbesondere können die Saugelemente scheibenförmig oder balgartig oder glockenförmig aus elastischem Material gebildet sein, wobei sie mit ihren Saugöffnungen von der Mattenunterseite nach unten abstehen. Die Saugelemente und/oder deren Vakuumanschlussschläuche werden dabei vorteilhaft durch entsprechende Mattenöffnungen geführt und sind dort im vorgegebenen Raster gehalten.
Dabei ist jedes Saugelement mit einem zugeordneten eigenen Anschlussschlauch versehen, welcher vorteilhaft eine bogenförmige Überlänge für einen Höhenausgleich beim Ablegen der Matte aufweist. Wenn die Vakuumversorgung für jedes Saugelement entsprechend einzeln erfolgt, stören nicht belegte Saugelemente, (welche nicht an einer geeigneten Saugfläche anliegend) den Aufbau des erforderlichen Unterdrucks an belegten Saugelementen nicht.
Grundsätzlich kann die Erzeugung des erforderlichen Vakuums zentral mittels einer Vakuumsaugdüse oder für jedes Saugelement einzeln, insbesondere mit Inline-Ejektoren nach dem Venturi-Prinzip mit einer Druckluftversorgung erfolgen.
Ein besonders geeigneter und bevorzugter Einsatz des erfindungsgemäßen Sauggreifers besteht im Karosserieanlagenbau bei der geordneten und gezielten Zuführung von Blechbauteilen zu Verarbeitungsstationen. Solche Blechbauteile, beispielsweise Verstärkungsblechteile werden in Transportbehältern als Schüttgutteile in Haufwerken zur Verfügung gestellt. Bisher war es üblich, dass ein Werker diese Bleche einem Speicher zugeordnet hat aus dem dann eine automatische Weiterverarbeitung möglich ist. Solche Tätigkeiten gelten für einen Werker als sehr monoton bei entsprechend hohen Personalkosten für einen solchen Arbeitsplatz.
Mit dem erfindungsgemäßen Sauggreifer ist durch dessen hohe Flexibilität die Entnahme solcher Schüttgutteile aus einem Transportbehälter und die Ablage auf ein nachgeordnetes Transportband bei weitestgehender Entleerung des Schüttbehälters möglich. Die Erkennung der Art und Lage von Bauteilen auf einem solchen Transportband kann mittels Kameras ausgeführt werden, so dass durch einen nachgeordneten Roboter eine gezielte automatisierte Weiterverarbeitung möglich ist.
Anhand einer Zeichnung wird eine Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Sauggreifers in der angehobenen Grundstellung; und
2 eine Darstellung des Sauggreifers nach 1 in der auf ein Haufwerk abgesenkten Greifstellung.
In 1 ist schematisch ein Sauggreifer 1 in der angehobenen Grundstellung dargestellt, bei der der Sauggreifer 1 über ein Kupplungsteil 2 mit einem (nicht gezeigten) Roboterarm verbunden ist.
Der Sauggreifer 1 besteht aus einer tuchartigen, schweren und verformbaren etwa quadratischen Matte 3, welche mittels einer Aufhängevorrichtung 4 mit dem Kupplungsteil 2 verbunden ist.
Die Aufhängevorrichtung 4 umfasst hier konkret fünf Bänder 5, von denen vier Bänder 5 jeweils an den vier Ecken der Matte 3 und ein Band 5 in der Mattenmitte angeschlossen sind. Die fünf Bänder 5 sind zudem zentral an dem Kupplungsteil 2 angeschlossen und so in ihrer Länge dimensioniert, dass die verformbare Matte 3 in der dargestellten angehobenen Grundposition horizontal und eben ausgerichtet ist.
An der Matte 3 sind in einem Raster Mattenöffnungen 6 vorgesehen, in denen nach unten abstehende Saugelemente 7 eingesteckt und gehalten sind, wobei diese an der Oberseite der Matte 3 mit Vakuum-Anschlussschläuchen 8 jeweils an einem zentralen Vakuumverteiler 9 angeschlossen sind. Beispielhaft und schematisch ist mit strichlierter Linie der Anschluss des Vakuumanschlussschlauches 8 mit einer bogenförmigen Überlänge 10 für einen Höhenausgleich beim Absenken des Sauggreifers 1 dargestellt, so dass der Vakuumverteiler 9 am Roboterarm gehalten sein kann oder Verbindung mit dem Kupplungsteil haben kann.
Wegen der besseren Übersichtlichkeit sind nur ein Teil der Mattenöffnungen 6 mit Saugelementen 7 bestückt, wobei in einer konkreten Ausführungsform wesentlich mehr als die dargestellten insgesamt fünf Saugelemente 7 eingesetzt und mit Vakuumanschlussschläuchen 8 angeschlossen sein können.
Konkret sind hier vier Scheiben-Saugelemente 11 gezeigt, bei denen jeweils die Saugöffnung 12 von einer elastisch verformbaren Scheibe 13 für eine dichte Anlage an einem Flächenabschnitt eines Schüttgutteils 18 umgeben ist.
Alternativ oder in Kombination können auch Balgsaugelemente 14 verwendet werden, bei denen sich ein verformbarer elastischer Balg 15 tentakelartig an einem Flächenabschnitt von Schüttgutteilen 18 ansaugt.
2 ist der Sauggreifer 1 vom Roboterarm am Kupplungsteil 2 in einen Transportbehälter 17 mit Schüttgut-Blechteilen 18 abgesenkt (Pfeil 16). Der besseren Übersichtlichkeit halber sind hier lediglich drei Schüttgutblechteile 18 strichliert dargestellt, wobei aber die Oberfläche des gesamten Schüttguts eine unregelmäßige Oberfläche bildet, an die sich die Matte 3 in ihrer Form durch ihr Eigengewicht als Einhüllende von oben her angelegt hat. Dabei sind ersichtlich die Zugbänder 5 entlastet und entspannt. Die Saugelemente 7 ragen dabei in Richtung auf die Schüttgut-Blechteile 18, wobei ein Teil davon an Flächenabschnitten zur Anlage kommt und sich ansaugt. Beispielsweise kann sich das Scheibensaugelement 11' am Schüttgutblechteil 18' flächig ansaugen, so dass dieses (und entsprechend weitere) beim Anheben des Sauggreifers 1 aus dem Transportbehälter 17 für einen Weitertransport entnommen werden. Saugelemente 7, welche auf keine geeigneten Blechteilflächen treffen bleiben unbelegt.
Durch wiederholtes Absenken des Sauggreifers 1 in den Transportbehälter 17 und anschließendes Anheben mit angesaugten und ergriffenen Blechteilen 18 kann das Schüttwerk aus dem Transportbehälter 17 entleert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10245716 A1 [0003]
EP 1916206 A1 [0003]
DE 102007057225 B4 [0004]
DE 4109724 C1 [0005]

Claims

Sauggreifer, insbesondere zur Entnahme von Karosserie-Blechteilen aus einem Transportbehälter, mit einem flächigen Trägerelement, an dem mehrere, zueinander beabstandete, mit Unterdruck beaufschlagbare Saugelemente (7) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement eine frei aufgehängte schwere und verformbare Matte (3) ist, dergestalt, dass sie beim Ablegen auf eine unregelmäßig geformte Oberfläche, insbesondere eine Schüttgutoberfläche von Schüttgutteilen (18) durch ihr Eigengewicht entsprechend als Einhüllende verformbar ist und dadurch zumindest ein Teil der Saugelemente (7) mit ihrer Saugöffnung (12) zur Anlage in eine Saug- und Greifposition an Flächenabschnitte von Schüttgutteilen (18) verlagerbar sind.
Sauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte (3) zumindest in Teilbereichen tuchartig und/oder netzartig, insbesondere als Stahlnetz ausgebildet ist.
Sauggreifer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte (3) elastisch verformbar ist.
Sauggreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufhängevorrichtung (4) für die frei aufgehängte Matte (3) aus flexiblen und gegebenenfalls verdrehbaren länglichen Zugelementen, wie Ketten und/oder Bändern (5) und/oder Schnüren und/oder Seilen und/oder Drähten besteht, die einerseits jeweils an unterschiedlichen Haltepunkten an der Matte (3) befestigt sind und andererseits direkt oder über ein Zwischenteil mit einem Kupplungsteil (2) verbunden sind, welches Kupplungsteil (2) an eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere an einen Roboter für das Absenken und Anheben der Matte (3) anschließbar ist.
Sauggreifer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängevorrichtung (4) mit den Zugelementen (5) so eingestellt ist, dass die Matte (3) in der angehobenen Grundposition horizontal eben ausgerichtet ist.
Sauggreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugelemente (7) in einem Raster an einer vorzugsweise rechteckigen oder quadratischen Matte (3) angeordnet sind.
Sauggreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugelemente (7) scheibenförmig (11) oder balgartig (14) oder glockenförmig sind und mit ihren Saugöffnungen (12) an der Mattenunterseite nach unten abstehen, und dass die Saugelemente (7) und/oder deren Anschlussschläuche (8) durch Mattenöffnungen (6) geführt und dort gehalten sind.
Sauggreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Saugelement (7) mit einem zugeordneten eigenen Anschlussschlauch (8) mit einer Überlänge (10) für einen Höhenausgleich versehen ist.
Sauggreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung des Vakuums zentral mittels einer Vakuumsaugdüse oder für jedes Saugelement einzeln, insbesondere mit Inline-Ejektoren nach dem Venturi-Prinzip unter Verwendung einer Druckluftversorgung erfolgt.
Sauggreifer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zu greifenden Schüttgutteile Blechteile (18) aus einem Transportbehälter (17) sind, die einer nachgeordneten Verarbeitungsstation, insbesondere in einer Karosseriebauanlage zugeführt werden.