DE102011107381A1

DE102011107381A1 - Handling tool for handling of flexible workpiece e.g. clutch, has coupling elements for releasable connection of tool module portions with base plate, and power source for maintaining low pressure at suction head portion

Info

Publication number: DE102011107381A1
Application number: DE201110107381
Authority: DE
Inventors: Raphael Reinhold; Lukas Smolenski; Arthur Stoll
Original assignee: Broetje Automation GmbH
Current assignee: Broetje Automation GmbH
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-03

Abstract

The handling tool has a suction head portion (3) placed at a workpiece. A pneumatic spacer (15) is connected with the suction head portion. A power source is provided for maintaining low pressure at the suction head portion. The tool module portions (1) of a gripping tool are joined together. The suction head portion is connected with a base plate (2). Multiple coupling elements (6,7,10,11) are provided at base plate for releasable connection of module portions with the base plate. The base plate is made of plastic material and is provided with honeycomb structure.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Handhabungswerkzeug für die Handhabung von Werkstücken, insbesondere von biegeschlaffen Werkstücken, z. B. in einem automatisierten Fertigungssystem.The present invention relates to a handling tool for the handling of workpieces, in particular of limp workpieces, z. In an automated manufacturing system.

Biegeschlaffe Werkstücke wie etwa Faservliese oder -gelege, z. B. aus Kohlenstoff-, Glas- oder Kunststofffasern, spielen in der Fertigung von großformatigen Leichtbaustrukturen wie etwa Flugzeugrumpfteilen, Rotoren für Windkraftanlagen etc. eine zunehmende Rolle, da sie in beliebiger Gestalt zugeschnitten, in Hohlformen eingelegt und mit Kunstharz imprägniert werden können, um bei geringem Gewicht hoch belastbare Formteile zu bilden.Pliable pieces such as non-woven fabric or -gelege, z. As of carbon, glass or plastic fibers, play in the manufacture of large-sized lightweight structures such as fuselage parts, rotors for wind turbines, etc. an increasing role, since they can be cut in any shape, inserted into molds and impregnated with synthetic resin, at low weight to form highly resilient moldings.

Die Qualität dieser Formteile hängt stark ab von der Genauigkeit, mit der die Faservliese platziert werden können. Falten in einem Vlies oder eine unzureichende Überlappung zwischen Vliesen können die Belastbarkeit des fertigen Formteils empfindlich beeinträchtigen. Für eine wirtschaftliche Fertigung von Formteilen in guter Qualität ist es daher wichtig, das Fasermaterial präzise automatisiert handhaben zu können.The quality of these molded parts depends strongly on the accuracy with which the fiber webs can be placed. Wrinkles in a fleece or insufficient overlap between nonwovens can severely impair the load capacity of the finished molded part. For an economical production of molded parts in good quality, it is therefore important to be able to handle the fiber material precisely automated.

Biegeschlaffe Werkstücke werfen bei der automatisierten Handhabung besondere Probleme auf, da es nicht genügt, sie punktuell zu greifen, um sie anschließend in unveränderter Form an einem anderen Ort absetzen und weiterverarbeiten zu können. Wenn ein solches Werkstück z. B. durch Zuschneiden aus einer auf einem Tisch ausgebreiteten Materialbahn gefertigt worden ist, muss es zur Weiterverarbeitung in der Regel genauso flach ausgebreitet, wie es auf dem Tisch liegt, von dort aufgenommen und auf einer anderen Arbeitsunterlage, z. B. in einer Hohlform für die Weiterverarbeitung zu einem faserverstärkten Formteil, platziert werden.Pliable pieces cause special problems in automated handling, since it is not enough to pick them up in a punctiform manner so that they can then be deposited and processed at a different location in an unchanged form. If such a workpiece z. B. has been made by cutting from a spread on a table material web, it must be spread for further processing usually just flat, as it is on the table, taken from there and on another work surface, z. B. in a mold for further processing to a fiber-reinforced molding, placed.

Handhabungswerkzeuge für diesen Zweck, wie z. B. aus DE 10 2006 046 624 A1 oder DE 10 2008 032 574 A1 bekannt, umfassen eine Vielzahl von an einem Rahmen befestigten Saugköpfen, die zum Ansaugen eines Werkstücks mit Unterdruck beaufschlagbar sind. Die Größe der Werkstücke, die mit einem solchen herkömmlichen Werkzeug gehandhabt werden kann, ist begrenzt durch die Größe des Rahmens. Wenn ein Werkstück Bereiche aufweist, die nicht unter dem Rahmen Platz finden und daher nicht angesaugt werden können, dann hängen diese schlaff herab, wenn das Werkstück mit Hilfe des Werkzeugs versetzt wird, und ohne manuellen Eingriff ist es nicht möglich, das Werkstück auf einer anderen Arbeitsunterlage flach ausgebreitet abzusetzen.Handling tools for this purpose, such. B. off DE 10 2006 046 624 A1 or DE 10 2008 032 574 A1 are known, comprise a plurality of attached to a frame suction cups, which are acted upon for sucking a workpiece with negative pressure. The size of the workpieces that can be handled with such a conventional tool is limited by the size of the frame. If a workpiece has areas that do not fit under the frame and therefore can not be sucked in, then they sag slack when the workpiece is offset by the tool, and without manual intervention it is not possible to move the workpiece to another Work document laid flat spread.

Nun ist zwar möglich, den Rahmen eines solchen herkömmlichen Werkzeugs großzügig zu dimensionieren, um auch große Werkstücke handhaben zu können, doch erfordert der Einsatz eines solchen Werkzeuges viel Platz, da die Oberflächen, an denen das Werkzeug Werkstücke aufnimmt und absetzt, sinnvollerweise nicht kleiner sein sollten als der Rahmen des Werkzeugs. Dementsprechend lang sind dann die Transportwege zwischen den verschiedenen Oberflächen. Da die Geschwindigkeit, mit der ein solches Werkzeug bewegt werden kann, mit der Größe eher ab- als zunimmt, nimmt die für die Handhabung eines einzelnen Werkstücks benötigte Zeit sogar mehr als linear mit der Größe des Werkzeugs zu. Für eine wirtschaftliche Serienfertigung ist es daher notwendig, dass die Größen der Werkstücke und der zu ihrer Handhabung eingesetzten Werkzeuge aneinander angepasst sind. Die Anschaffung unterschiedlicher Handhabungswerkzeuge für unterschiedlich große Werkstücke ist für einen Produktionsbetrieb in der Regel jedoch nur dann wirtschaftlich, wenn alle diese Werkzeuge kontinuierlich ausgelastet werden können. Während bei der Fertigung von Konsumgütern die hierfür erforderlichen Produktionsziffern durchaus erreichbar sind, gelingt dies bei der Produktion von hochwertigen, spezialisierten Wirtschaftsgütern eher selten.While it is possible to generously dimension the scope of such a conventional tool to handle large workpieces as well, the use of such a tool requires a lot of space, since the surfaces on which the tool picks up and deposits workpieces should not be smaller should be considered the scope of the tool. Accordingly long are then the transport routes between the different surfaces. Since the speed with which such a tool can be moved decreases with size rather than increases, the time required to handle a single workpiece even increases more than linearly with the size of the tool. For economical series production, it is therefore necessary that the sizes of the workpieces and the tools used for their handling are adapted to one another. The purchase of different handling tools for different sized workpieces is usually only economical for a production company, if all these tools can be used continuously. While the production figures required for this are perfectly achievable in the manufacture of consumer goods, this rarely succeeds in the production of high-quality, specialized goods.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Handhabungswerkzeug für die Handhabung von biegeschlaffen Werkstücken zu schaffen, das für Werkstücke mit variablen Formen und/oder Abmessungen effizient und wirtschaftlich einsetzbar ist.Object of the present invention is therefore to provide a handling tool for the handling of limp workpieces, which is efficient and economical for workpieces with variable shapes and / or dimensions.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem ein Handhabungswerkzeug, das in an sich bekannter Weise eine Mehrzahl von Saugköpfen zum Platzieren an einem zu handhabenden Werkstück und eine Verteilerleitung umfasst, die sich zu den Saugköpfen erstreckt und an die eine Antriebsenergiequelle zum Aufrechterhalten eines Unterdrucks an den Saugköpfen anschließbar ist, aus mehreren Modulen zusammengefügt ist, deren jedes wenigstens einen der Saugköpfe und eine den Saugkopf tragende Grundplatte umfasst, und an der Grundplatte Kopplungselemente zum lösbaren zusammenfügen mit den Grundplatten mehrerer benachbarter Module vorgesehen sind. So kann die Anzahl und Anordnung der Module des Handhabungswerkzeugs jeweils nach Bedarf an Abmessungen und Gestalt eines zu handhabenden Werkstücks angepasst werden.The object is achieved according to the invention by a handling tool comprising, in a manner known per se, a plurality of suction heads for placement on a workpiece to be handled and a manifold extending to the suction heads and to a drive power source for maintaining a vacuum at the suction heads connectable, is composed of a plurality of modules, each of which comprises at least one of the suction cups and a base plate carrying the suction head, and on the base plate coupling elements for releasably assembling with the base plates of a plurality of adjacent modules are provided. Thus, the number and arrangement of the modules of the handling tool can be adjusted as needed to the dimensions and shape of a workpiece to be handled.

Vorzugsweise umfassen die Kopplungselemente mechanische Kopplungselemente, die, z. B. durch reib- oder formschlüssigen Eingriff ineinander, die Grundplatten benachbarter Module relativ zueinander fixieren.Preferably, the coupling elements comprise mechanical coupling elements, which, for. B. by frictional or positive engagement with each other, fix the base plates of adjacent modules relative to each other.

Vorzugsweise ist die Verteilerleitung in Form von Abschnitten auf die einzelnen Module verteilt. So braucht sie nicht zeitaufwendig ab- und wieder angebaut zu werden, wenn die Anordnung der Module in Anpassung an ein zu handhabendes Werkstück geändert wird. Preferably, the distribution line is distributed in the form of sections on the individual modules. So it does not take a lot of time to be removed and reassembled when the arrangement of the modules is changed in adaptation to a workpiece to be handled.

Die Kopplungselemente können auch Leitungsverbinder zum lösbaren Verbinden von auf verschiedene Module entfallenden Abschnitten der Verteilerleitung umfassen, so dass durch das zusammenfügen der Kopplungselemente auch unmittelbar eine Verteilerleitung mit zur Anbringung der Module passenden Verlauf erhalten wird.The coupling elements can also comprise line connectors for detachably connecting sections of the distributor line which are allocated to different modules, so that the joining of the coupling elements also directly results in a distributor line having a course suitable for mounting the modules.

Vorzugsweise umfasst jedes Modul jeweils zwei Kopplungselemente eines ersten Typs und zwei Kopplungselemente eines mit dem ersten Typ zusammenfügbaren zweiten Typs, sodass jedes Modul mit einer Mehrzahl weiterer Module verbunden und, wenn gewünscht, eine verzweigte bzw. flächige Anordnung von Modulen gebildet werden kann.Preferably, each module comprises two coupling elements of a first type and two coupling elements of a second type mating with the first type, so that each module can be connected to a plurality of further modules and, if desired, a branched arrangement of modules can be formed.

Vorzugsweise ist an jeder Schmalseite der viereckigen Grundplatte ein Kopplungselement vorgesehen.Preferably, a coupling element is provided on each narrow side of the quadrangular base plate.

Um Betriebsenergie für die Saugköpfe zwischen beliebig miteinander verbundenen Modulen austauschen zu können, ist es zweckmäßig, wenn der in der Grundplatte geführte Leitungsabschnitt zwei einander kreuzende, sich zwischen gegenüberliegenden Kopplungselementen erstreckende Arme umfasst. So kann ein Modul über eines der Kopplungselemente zugeführte Betriebsenergie nicht nur für seine eigenen Saugköpfe benutzen, sondern auch an wenigstens drei benachbarte Module weitergeben.In order to be able to exchange operating energy for the suction heads between modules which are connected to one another in any way, it is expedient if the line section guided in the base plate comprises two arms which cross each other and extend between opposite coupling elements. Thus, a module can not only use its own suction heads via one of the coupling elements supplied operating power, but also pass on at least three adjacent modules.

Um die Energieversorgung jedes Saugkopfs eines Moduls möglichst unabhängig davon zu machen, über welchen von mehreren Leitungsverbindern des Moduls die Antriebsenergiequelle angeschlossen ist, ist vorzugsweise jeder Saugkopf eines Moduls über zwei Stichleitungen mit jedem der zwei Arme des Leitungsabschnitts dieses Moduls verbunden.In order to make the power supply of each suction head of a module as independent as possible, which of several line connectors of the module, the drive power source is connected, each suction head of a module is preferably connected via two branch lines with each of the two arms of the line section of this module.

Zu dem gleichen Zweck sollten die zwei Stichleitungen möglichst gleiche Leitwerte, d. h. gleiche Volumendurchsätze bei gegebener Druckdifferenz, aufweisen.For the same purpose, the two stub lines should have as much as possible conductance, ie. H. same volume flow rates at a given pressure difference, have.

Vorzugsweise ist die Verteilerleitung eine pneumatische Leitung, und die Betriebsenergiequelle kann insbesondere eine Saugpumpe oder eine Druckgasquelle sein.Preferably, the distribution line is a pneumatic line, and the operating power source may be, in particular, a suction pump or a compressed gas source.

Im einen wie im anderen Falle ist vorzugsweise jedes Modul oder jeder Saugkopf eines jeden Moduls über ein individuell steuerbares Magnetventil an die Verteilerleitung angeschlossen, sodass für jedes Modul bzw. jeden Saugkopf individuell festgelegt werden kann, ob gesaugt wird oder nicht. So kann die Anordnung der zum Handhaben eines Werkstücks wirksamen Saugköpfe noch genauer als die Anordnung der einzelnen Module an die Gestalt des zu handhabenden Werkstücks angepasst werden, und Druckverluste über vom Werkstück nicht abgedeckte Saugköpfe können verhindert werden.In one case, as in the other case, each module or each suction head of each module is preferably connected via an individually controllable solenoid valve to the distribution line, so that it can be individually determined for each module or each suction whether sucked or not. Thus, the arrangement of the suction heads effective for handling a workpiece can be more precisely adapted to the shape of the workpiece to be handled than the arrangement of the individual modules, and pressure losses via suction cups not covered by the workpiece can be prevented.

Einer besonders bevorzugten Ausgestaltung zufolge umfasst die Verteilerleitung zwei einander kreuzende Arme, die sich zwischen an Schmalseiten der Grundplatte angeordneten Leitungsverbindern erstrecken und die Grundplatte in vier jeweils einen der Saugköpfe tragende Viertel unterteilen, jeder Saugkopf ist mit einem individuell steuerbaren Magnetventil verbunden, und jedes Magnetventil ist über zwei Stichleitungen mit jedem der zwei Arme der Verteilerleitung verbunden.According to a particularly preferred embodiment, the distribution line comprises two intersecting arms which extend between arranged on narrow sides of the base plate line connectors and subdivide the base plate in four each one of the suction heads bearing quarter, each suction head is connected to an individually controllable solenoid valve, and each solenoid valve connected via two branch lines to each of the two arms of the distribution line.

Die Leitungsverbinder sollten zweckmäßigerweise in unverbundenem Zustand selbsttätig dichten. So erübrigt sich die Anbringung von Blindstopfen oder dergleichen an unverbundenen Leitungsverbindern an den Rändern des Werkzeugs, was die zum Umrüsten des Werkzeugs zwischen verschiedenen Werkstückgeometrien und die Wahrscheinlichkeit von Fehlern beim Umrüsten reduziert.The line connector should suitably seal automatically in unconnected state. Thus, the attachment of blanking plugs or the like to unconnected line connectors at the edges of the tool is unnecessary, reducing the need to retool the tool between different workpiece geometries and the likelihood of errors in conversion.

Vorzugsweise führt die Verteilerleitung ein komprimiertes Gas, da dies bei gegebenem Querschnitt der Verteilerleitung die Übertragung einer höheren Leistung an die Saugköpfe ermöglicht als wenn die Verteilerleitung ein Vakuum führte. Um dennoch eine Saugwirkung an den Saugköpfen bereitstellen zu können, sollte jedem Saugkopf eine mit Gas aus der Verteilerleitung betreibbare Strahlpumpe zugeordnet sein.Preferably, the manifold conducts a compressed gas, since with a given cross-section of the manifold, this allows higher power to be transmitted to the suction heads than if the manifold led a vacuum. In order nevertheless to be able to provide a suction effect on the suction heads, each suction head should be assigned a jet pump which can be operated with gas from the distributor line.

Speziell eine Ejektorpumpe ist dank ihres hohen Volumendurchsatzes gut geeignet, um luftdurchlässige Werkstücke wie etwa Zuschnitte aus Fasermaterial anzusaugen und zu handhaben.Especially an ejector pump, thanks to its high volume throughput, is well suited for sucking and handling air-permeable workpieces such as blanks made of fibrous material.

Um schnelle Bewegungen des Handhabungswerkzeugs zu ermöglichen, ist es wünschenswert, dessen Gewicht gering zu halten. Zu diesem Zweck kann die Grundplatte eine Wabenstruktur aufweisen und/oder aus Kunststoff gefertigt sein.In order to allow rapid movements of the handling tool, it is desirable to keep its weight low. For this purpose, the base plate may have a honeycomb structure and / or be made of plastic.

Auch ein gemeinsamer Träger, an dem mehrere der Module des Werkzeugs, vorzugsweise alle Module, befestigt sind, verbessert die Steifigkeit des Handhabungswerkzeugs und damit seine Eignung für den Betrieb mit hoher Geschwindigkeit. Der gemeinsame Träger kann z. B. ein in zwei Raumrichtungen ausgedehnter Rahmen sein, vorzugsweise einer, der aus mehreren untereinander fest verbundenen Stangen zusammengefügt ist; er kann aber auch eine oder mehrere Stangen umfassen, die untereinander lediglich durch die an ihnen befestigten Module verbunden sind.Also, a common carrier, to which a plurality of the modules of the tool, preferably all modules are attached, improves the rigidity of the handling tool and thus its suitability for the operation at high speed. The common carrier may, for. B. be an extended in two spatial directions frame, preferably one that is fixed to each other from several joined together rods; but it may also include one or more rods which are interconnected only by the modules attached to them.

Die Grundplatte des Moduls ist einschließlich der in ihr verlaufenden Verteilerleitung durch Rapid-Manufacturing-Verfahren einteilig fertigbar. Eine mehrteilige Fertigung, insbesondere durch Spritzguss, kommt für größere Stückzahlen ebenfalls in Betracht. Eine Teilebene zwischen zwei Formteilen verläuft dann zweckmäßigerweise in der Ebene der kreuzförmigen Verteilerleitung.The base plate of the module, including the distribution line running in it, can be manufactured in one piece by rapid manufacturing processes. A multi-part production, in particular by injection molding, comes for larger quantities also into consideration. A part plane between two mold parts then expediently runs in the plane of the cross-shaped distribution line.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying figures. Show it:

1 eine perspektivische Ansicht eines einzelnen Moduls eines erfindungsgemäßen Handhabungswerkzeugs; 1 a perspective view of a single module of a handling tool according to the invention;

2 eine perspektivische Ansicht des Moduls mit weggeschnittenem oberem Bereich; 2 a perspective view of the module with cut away upper area;

3 eine teilweise geschnittene Ansicht des Moduls ohne Magnetventile; 3 a partially sectioned view of the module without solenoid valves;

4 ein Beispiel für eine Anordnung von mehreren Modulen in einem Handhabungswerkzeug; 4 an example of an arrangement of several modules in a handling tool;

5 eine zweite Anordnung von mehreren Modulen; 5 a second arrangement of a plurality of modules;

6 eine Ansicht eines Handhabungswerkzeugs mit mehreren durch einen Rahmen stabilisierten Modulen; 6 a view of a handling tool with a plurality of stabilized by a frame modules;

7 eine schematische Darstellung eines stabilisierten Handhabungswerkzeugs gemäß einer alternativen Ausgestaltung; und 7 a schematic representation of a stabilized handling tool according to an alternative embodiment; and

8 einen schematischen Querschnitt durch ein Modul mit mehrteilig spritzgeformter Grundplatte. 8th a schematic cross section through a module with multi-part injection-molded base plate.

1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Modul 1 eines erfindungsgemäßen Handhabungswerkzeugs. Eine quadratische Grundplatte 2 des Moduls trägt vier Saugköpfe 3 in einer quadratischen Anordnung. Die Saugköpfe umfassen jeweils von der Unterseite der Grundplatte 2 abstehende, im Kontakt mit einem aufzunehmenden Werkstück (nicht dargestellt) elastisch stauchbare Bälge 4 sowie in Durchgängen der Grundplatte 2 angeordnete, Luft aus den Bälgen 4 ansaugende und an über die Grundplatte 2 aufragenden Auslassenden ausstoßende Ejektorpumpen 5. Die Ejektorpumpen 5 sind als solche bekannt und daher in den Figuren nicht detailliert dargestellt. Eine detaillierte Beschreibung einer hier verwendbaren Ejektorpumpe findet sich z. B. in WO 99/49216 A1 . Im Wesentlichen umfassen die Ejektorpumpen 5 jeweils ein Rohrstück mit tailliertem Querschnitt, das eingangsseitig von einem mit Druckluft gespeisten Ringkanal umgeben ist. Aus dem Ringkanal durch einen umlaufenden Spalt in das Rohrstück entweichende Druckluft strömt an der Innenwand des Rohrstücks entlang und reißt dabei ein Mehrfaches an Saugluft von einem Einlass der Pumpe mit sich. 1 shows in a perspective view a module 1 a handling tool according to the invention. A square base plate 2 of the module carries four suction cups 3 in a square arrangement. The suction heads each cover from the underside of the base plate 2 protruding, in contact with a male workpiece (not shown) elastically compressible bellows 4 as well as in passages of the base plate 2 arranged, air from the bellows 4 sucking and on over the base plate 2 towering outlet ends ejecting ejector pumps 5 , The ejectors 5 are known as such and therefore not shown in detail in the figures. A detailed description of a usable here Ejektorpumpe is z. In WO 99/49216 A1 , Essentially, the ejectors include 5 in each case a pipe section with a waisted cross section, which is surrounded on the input side by a compressed air fed with annular channel. Compressed air escaping from the annular channel through a circumferential gap in the pipe section flows along the inner wall of the pipe section and thereby entrains a multiple of suction air from an inlet of the pump.

Eine Verteilerleitung, die die Ejektorpumpen mit Druckluft versorgt, verläuft im Innern der Grundplatte 2 verborgen kreuzförmig zwischen Stecknippeln 6 bzw. zu den Stecknippeln 6 komplementären Buchsen 7, die an Schmalseiten 8, 9 der Grundplatte 2 jeweils mittig angeordnet sind. Stecknippel 6 und Buchsen 7 enthalten jeweils ein Sperrventil, das in unverbundenem Zustand geschlossen ist und durch das Ineinanderfügen von Nippel und Buchse geöffnet wird. Die Schmalseiten 8 tragen jeweils beiderseits des Stecknippels 6 zwei Zapfen 10, und die eine Buchse 7 tragenden Schmalseiten 9 sind mit zu den Zapfen 10 komplementären Aussparungen 11 versehen, so dass, wenn unterschiedliche Schmalseiten 8, 9 von zwei Modulen 1 gegeneinander gedrückt werden, die Zapfen 10 in die Aussparungen 11 der einander zugewandten Schmalseiten 8, 9 eingreifen und der Stecknippel 6 in die Buchse 7 dicht einrastet.A distribution line, which supplies the ejector pumps with compressed air, runs inside the base plate 2 hidden cross-shaped between nipples 6 or to the nipples 6 complementary sockets 7 on narrow sides 8th . 9 the base plate 2 are each arranged centrally. Stecknippel 6 and jacks 7 each contain a check valve, which is closed in unconnected state and is opened by the nipple and socket. The narrow sides 8th wear each side of the plug nipple 6 two cones 10 , and the one jack 7 carrying narrow sides 9 are with to the cones 10 complementary recesses 11 provided, so if different narrow sides 8th . 9 of two modules 1 pressed against each other, the pins 10 in the recesses 11 the narrow sides facing each other 8th . 9 engage and the nipple 6 in the socket 7 snaps tight.

Vertikale Bohrungen 12, kreuzen die Aussparungen 11 beider Schmalseiten 9. Entsprechende Bohrungen 13 sind auch an den Zapfen 10 gebildet, so dass, wenn Schmalseiten 8, 9 zweier Module 1 einander berühren, die Bohrungen 12, 13 der ineinandergreifenden Zapfen 10 und Aussparungen 11 miteinander fluchten und durch Einschieben eines Bolzens aneinander verriegelt werden können.Vertical holes 12 , the recesses tick 11 both narrow sides 9 , Corresponding holes 13 are also at the cones 10 formed, so if narrow sides 8th . 9 two modules 1 Touch each other, the holes 12 . 13 the interlocking pin 10 and recesses 11 aligned with each other and can be locked by inserting a bolt to each other.

Zwischen den aufragenden Ejektorpumpen 5 sind an der Oberseite der Grundplatte 2 vier Magnetventile 14 montiert, von denen jedes die Druckluftversorgung einer der Ejektorpumpen 5 kontrolliert.Between the towering ejector pumps 5 are at the top of the base plate 2 four solenoid valves 14 each of which is the compressed air supply to one of the ejectors 5 controlled.

2 ist eine perspektivische Schnittansicht des Moduls 1, wobei die Schnittebene knapp unterhalb der Oberseite der Grundplatte 2 parallel zu dieser verläuft. In der Schnittebene ist die kreuzförmige Verteilerleitung, hier mit 15 bezeichnet, zu erkennen, die die Stecknippel 6 und Buchsen 7 im Innern der Grundplatte 2 verbindet. Von jedem der zwei geradlinigen, sich in der Mitte der Grundplatte 2 kreuzenden Arme der Verteilerleitung 15 gehen vier Stichleitungen 16 aus, die jeweils an mit 17 bezeichneten Punkten mit einer in der Figur nicht sichtbaren, zu einem der an der Oberseite der Grundplatte 2 montierten Magnetventile 14 führenden Leitung zusammentreffen. Indem auf diese Weise jedes Magnetventil 14 mit jedem der zwei Arme der Verteilerleitung 15 über eine Stichleitung 16 direkt verbunden ist, kann eine im Wesentlichen gleich gute Druckluftversorgung für alle Ejektorpumpen 5 des Moduls 1 sichergestellt werden, unabhängig davon, an welcher der vier Schmalseiten der Grundplatte 2 eine Versorgungsleitung für die Druckluftzufuhr angeschlossen ist. 2 is a perspective sectional view of the module 1 , where the cutting plane just below the top of the base plate 2 runs parallel to this. In the sectional plane is the cross-shaped distribution line, here with 15 designated to recognize the nipple 6 and jacks 7 inside the base plate 2 combines. From each of the two rectilinear, in the middle of the base plate 2 the distribution line crossing arms 15 go four stubs 16 out, each with 17 designated points with a not visible in the figure, to one of the top of the base plate 2 mounted solenoid valves 14 meeting leaders. By doing this every solenoid valve 14 with each of the two arms of the distribution line 15 above a stub line 16 directly connected, can provide a substantially equal good compressed air supply for all ejectors 5 of the module 1 be ensured, regardless of which of the four narrow sides of the base plate 2 a supply line for the compressed air supply is connected.

Jeweils eng benachbart zu den Punkten 17 ist eine vertikal durch die Grundplatte 2 verlaufende Leitung 18 zu erkennen, die jeweils von einem Magnetventil 14 zum Ringkanal der von ihm kontrollierten Ejektorpumpe 5 führt.Each closely adjacent to the points 17 is a vertical through the base plate 2 running line 18 to recognize, each from a solenoid valve 14 to the annular channel of the controlled by him ejector 5 leads.

Wie ferner deutlich zu erkennen ist, ist die Grundplatte 2 nicht massiv, sondern weist zur Gewichtsersparnis eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl von Rippen 19 auf, die sich von Halterungen 20, in die die Ejektorpumpen 5 eingeschraubt sind, radial zu den Schmalseiten 8, 9 bzw. zur Verteilerleitung 15 erstrecken. Eine solche Grundplatte ist mit modernen Rapid-Prototyping- oder Rapid-Manufacturing-Verfahren aus Kunststoff einteilig fertigbar; bei größeren Stückzahlen kommt auch Spritzguss-Fertigung in Betracht, wie mit Bezug auf 8 noch genauer erläutert.As can also be clearly seen, the base plate 2 not massive, but has to save weight a honeycomb structure with a variety of ribs 19 up, extending from mounts 20 into which the ejectors 5 are screwed in, radially to the narrow sides 8th . 9 or to the distribution line 15 extend. Such a base plate can be manufactured in one piece with modern rapid prototyping or rapid manufacturing methods made of plastic; For larger quantities also injection molding production comes into consideration, as with respect to 8th explained in more detail.

3 zeigt einen Schnitt durch das Modul 1 entlang einer Ebene, die parallel zu einer Schmalseite entlang der Symmetrieachsen von zwei Bälgen 4 und Ejektorpumpen 5 verläuft. An der Oberseite der Grundplatte 2 sind Aussparungen 21 zu erkennen, die geformt sind, um die Magnetventile 14 formschlüssig aufzunehmen. Am Boden jeder Aussparung 21 befindet sich eine Öffnung 22, auf die die Stichleitungen 16 münden, sowie eine Öffnung 23, von der die bereits erwähnte Leitung 18 zur Ejektorpumpe 5 führt. Eine der vier Leitungen 18 verläuft in der Schnittebene. 3 shows a section through the module 1 along a plane parallel to a narrow side along the symmetry axes of two bellows 4 and ejector pumps 5 runs. At the top of the base plate 2 are recesses 21 to recognize that are shaped to the solenoid valves 14 to record positively. At the bottom of each recess 21 there is an opening 22 to which the stubs 16 open, as well as an opening 23 from which the already mentioned line 18 to the ejector pump 5 leads. One of the four wires 18 runs in the cutting plane.

An der Unterseite der Grundplatte 2 sind vier zylindrische Vorsprünge 24 mit sägezahn-profilierter Umfangsfläche geformt, auf die die Bälge 4 aufgesteckt sind und die den Sauganschluss einer der Ejektorpumpen 5 aufnehmen.At the bottom of the base plate 2 are four cylindrical protrusions 24 shaped with sawtooth-profiled peripheral surface on which the bellows 4 are attached and the suction connection of one of the ejectors 5 take up.

4 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Handhabungswerkzeug, das aus vier Modulen des oben beschriebenen Typs, hier mit 1a, 1b, 1c, 1d bezeichnet, zusammengefügt ist. Entsprechend der Form eines aufzunehmenden Werkstücks bilden die Module eine L-förmige Anordnung, in der einerseits die Module 1a, 1b und andererseits die Module 1b, 1c, 1d zwei zueinander orthogonale und sich im Modul 1b überschneidende Reihen bilden. Die kreuzförmigen Verteilerleitungen 15 der einzelnen Module sind hier nur über ineinandergreifende Stecknippel 6 und Buchsen 7 durchgehend verbundene Abschnitte einer sich über alle Module erstreckenden, als gestrichelter Umriss eingezeichneten Verteilerleitung 15. Ein von einer Druckluftquelle kommender Schlauch 25 ist an eine Buchse 7 des Moduls 1b in Verlängerung der von den Modulen 1b, 1c, 1d gebildeten Reihe angeschlossen. Diese Anschlussstelle ist für die hier gezeigte Konfiguration der Module die optimale, da der Weg der Druckluft innerhalb des Werkzeugs auf der Verteilerleitung 15 bis zum am weitesten von der Anschlussstelle entfernten Modul 1d geradlinig und nur über zwei andere Module verläuft und somit die Druckdifferenz zwischen dem Anschlusspunkt des Schlauchs 25 und dem am weitesten vom ihm entfernten Modul 1d gering gehalten werden kann. 4 shows a schematic plan view of a handling tool, which consists of four modules of the type described above, here with 1a . 1b . 1c . 1d designated, joined together. According to the shape of a workpiece to be picked, the modules form an L-shaped arrangement in which on the one hand the modules 1a . 1b and on the other hand the modules 1b . 1c . 1d two mutually orthogonal and in the module 1b form overlapping rows. The cross-shaped distribution pipes 15 The individual modules are here only via interlocking plug nipple 6 and jacks 7 continuously connected sections of a distribution line extending over all modules and shown as a dashed outline 15 , A hose coming from a compressed air source 25 is to a jack 7 of the module 1b in extension of the modules 1b . 1c . 1d connected series connected. This interface is the optimal one for the configuration of the modules shown here, as the path of the compressed air within the tool on the manifold 15 to the module farthest from the junction 1d straight and only two other modules runs and thus the pressure difference between the connection point of the hose 25 and the module farthest from it 1d can be kept low.

Wie groß die Zahl der Module ist, die über einen gemeinsamen Anschluss mit Druckluft versorgt werden kann, hängt ab vom Querschnitt der durch sie verlaufenden Verteilerleitung 15. Je größer dieser ist, umso mehr Module können hintereinander verbunden werden. Ist die maximal hintereinander schaltbare Zahl von Modulen überschritten oder ist ein Modul vom Schlauchanschluss aus nur über zahlreiche Richtungswechsel der Verteilerleitung 15 zu erreichen, dann können, wie in 5 gezeigt, auch mehrere Schläuche 25 an ein Werkzeug angeschlossen sein. So wäre z. B., wenn das Werkzeug der 5 nur über einen Schlauch 25 am Modul 1b versorgt wäre, das Modul 1e nur über drei andere Module und einen Richtungswechsel erreichbar und daher schlecht versorgt.The size of the number of modules that can be supplied with compressed air via a common connection depends on the cross-section of the distribution line running through them 15 , The larger this is, the more modules can be connected in a row. If the maximum number of modules that can be connected in series has been exceeded or if a module from the hose connection is only available through numerous changes of direction of the distribution line 15 to achieve, then, as in 5 shown, also several hoses 25 be connected to a tool. So z. B. when the tool of the 5 only via a hose 25 at the module 1b supplied, the module 1e only accessible via three other modules and a change of direction and therefore poorly supplied.

Damit der zweite Schlauch am Modul 1e in geradliniger Verlängerung der durch die Module 1a, 1f, 1e verlaufenden Arme der Verteilerleitung 15 angeschlossen werden kann, ist das Modul 1a gegenüber der Konfiguration der 4 um 90° im Uhrzeigersinn gedreht; auch in dieser Orientierung sind die Module in beliebiger Zahl miteinander verbindbar.So that the second hose on the module 1e in straight line extension through the modules 1a . 1f . 1e extending arms of the distribution line 15 can be connected is the module 1a opposite to the configuration of 4 turned 90 ° clockwise; Even in this orientation, the modules can be connected in any number of ways.

6 zeigt eine Anordnung von 2 × 3 Modulen 1, befestigt an einem aus Metallprofilen zusammengefügten, flach quaderförmigen Rahmen 26, der einen geschützten Einbauraum für Steuerungsmodule 27 zum Ansteuern der hier insgesamt 32 Magnetventile 14 bietet und an seiner von der Grundplatte 2 abgewandten Seite eine Kupplungsplatte 28 zum Anschluss an einem Roboterarm trägt. Indem Profile für den Bau des Rahmens 26 in gestuften, jeweils einem ganzzahligen Vielfachen der Kantenlänge der Module 1 entsprechender Länge bereitgehalten werden, kann ein solcher Rahmen im Bedarfsfall in kurzer Zeit passend zu den Abmessungen eines zu handhabenden Werkstücks konfektioniert werden, und ein Handhabungswerkzeug, das die nötige Steifigkeit besitzt, um schwere, großflächige Werkstücke aufzunehmen und schnelle Handhabungsbewegungen auszuhalten, kann mit geringem Aufwand bereitgestellt werden. 6 shows an arrangement of 2 × 3 modules 1 , attached to a flat cuboidal frame made of metal profiles 26 , the protected installation space for control modules 27 for controlling the total of 32 solenoid valves 14 offers and at his from the base plate 2 opposite side a clutch plate 28 for connection to a robotic arm. By making profiles for the construction of the frame 26 in stepped, each an integer multiple of the edge length of the modules 1 can be made available appropriate length, such a frame can be confectioned in a short time to match the dimensions of a workpiece to be handled, and a handling tool that has the necessary rigidity to accommodate heavy, large-scale workpieces and endure fast handling movements, with little effort to be provided.

Eine alternative Möglichkeit, eine Mehrzahl der Module 1 zu einem in sich starren, robusten Werkzeug zusammenzufügen, ist in 7 veranschaulicht. Die hier nur schematisch dargestellten Module 1 unterscheiden sich von den oben betrachteten lediglich dadurch, dass an den vier Ecken der Grundplatte 2 jeweils in zueinander orthogonalen Richtungen durchbohrte Säulen 29 geformt sind. In unterschiedliche Richtungen orientierte Bohrungen 30, 31 verlaufen in den Säulen 29 kreuzungsfrei auf verschiedenen Niveaus, so dass in die Bohrungen 30, 31 der über ihre Zapfen 10 und Aussparungen 11 zusammengesteckte Module von der Seite her Stangen 32 eingeschoben werden können. Die Stangen 32 können, z. B. mit Hilfe von auf überstehenden Enden aufgeschraubten Muttern, fixiert werden, und ein Roboterarm, der das Werkzeug bewegt, kann z. B. mit Hilfe von Schellen an beliebiger Stelle der Stangen 32 zwischen den Säulen 29 befestigt werden.An alternative possibility, a majority of the modules 1 to assemble into a rigid, robust tool is in 7 illustrated. The modules shown here only schematically 1 differ from those considered above only in that at the four corners of the base plate 2 each pierced in mutually orthogonal directions columns 29 are shaped. Drilled holes in different directions 30 . 31 run in the columns 29 crossing at different levels, so that in the holes 30 . 31 the over their cones 10 and recesses 11 assembled modules from the side rods 32 can be inserted. The bars 32 can, for. B. by means of nuts screwed on protruding ends, fixed, and a robot arm that moves the tool can, for. B. with the help of clamps at any point of the rods 32 between the columns 29 be attached.

8 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein Modul 1, dessen Grundplatte 2 aus mehreren Spritzgussteilen zusammengefügt ist. Eines dieser Teile, mit 33 bezeichnet, bildet die gesamte Oberseite und die Schmalseiten der Grundplatte 2, einschließlich ihrer Zapfen 10 und Aussparungen 11, sowie jeweils eine obere Hälfte des Querschnitts der Verteilerleitung 15 und der in der Ebene der Verteilerleitung 15 verlaufenden Stichleitungen 16. Die untere Hälfte des Umfangs der Leitungen 15, 16 ist durch ein zweites, entsprechend dem Verlauf der Verteilerleitung 15 in Draufsicht im wesentlichen kreuzförmiges Spritzgussteil 34 gebildet. Die Schnittebene der 8 verläuft durch einen der vier Arme des Kreuzes und einen der Punkte 17, an dem zwei zu einem gleichen Magnetventil 14 führende Stichleitungen aufeinandertreffen. Von dem Punkt 17 aus führt ein nur von dem Teil 33 begrenzter Leitungsabschnitt 35 zu der Öffnung 22 an der Oberseite des Teils 33. Die Leitung 18, die von dem Magnetventil 14 zur Ejektorpumpe 5 verläuft, umfasst einen zur Oberseite senkrechten, nur von dem Spritzgussteil 33 begrenzten Abschnitt und einen wie die Leitungen 15, 16 auf einer Hälfte seines Umfangs vom Spritzgussteil 33 und auf der anderen Hälfte vom Spritzgussteil 34 begrenzten Abschnitt. Die Halterung 20, in die die Ejektorpumpe 5 eingeschraubt ist, ist auf einem Teil ihres Umfangs durch das Spritzgussteil 33 und auf einem anderen durch das Spritzgussteil 34 gebildet. Indem einander berührende Grenzflächen 36 der Spritzgussteile 33, 34 vollflächig verklebt oder verschweißt sind, ist die Dichtigkeit der Leitungen 15, 16, 18 auf ihrer ganzen Länge gewährleistet. 8th shows a schematic section through a module 1 whose base plate 2 is assembled from several injection molded parts. One of these parts, with 33 denotes the entire top and the narrow sides of the base plate 2 including their cones 10 and recesses 11 , and in each case an upper half of the cross section of the distribution line 15 and in the level of the distribution line 15 running stubs 16 , The lower half of the circumference of the pipes 15 . 16 is through a second, according to the course of the distribution line 15 in plan view, substantially cross-shaped injection molded part 34 educated. The cutting plane of the 8th passes through one of the four arms of the cross and one of the points 17 , where two to a same solenoid valve 14 leading stubs meet. From the point 17 one leads only from the part 33 limited line section 35 to the opening 22 at the top of the part 33 , The administration 18 coming from the solenoid valve 14 to the ejector pump 5 extends, includes a vertical to the top, only of the injection molded part 33 limited section and one like the wires 15 . 16 on one half of its circumference from the injection molded part 33 and on the other half of the injection molded part 34 limited section. The holder 20 into the ejector 5 is screwed on part of its circumference through the injection molded part 33 and on another through the injection molded part 34 educated. By touching interfaces 36 the injection molded parts 33 . 34 glued or welded over the entire surface, is the tightness of the lines 15 . 16 . 18 guaranteed over its entire length.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Modulmodule
22: Grundplattebaseplate
33: Saugkopfsuction head
44: Balgbellows
55: Ejektorpumpeejector
66: StecknippelStecknippel
77: BuchseRifle
88th: Schmalseitenarrow side
99: Schmalseitenarrow side
1010: Zapfenspigot
1111: Aussparungrecess
1212: Bohrungdrilling
1313: Bohrungdrilling
1414: Magnetventilesolenoid valves
1515: Verteilerleitungdistribution line
1616: Stichleitungstub
1717: PunktPoint
1818: Leitungmanagement
1919: Ripperib
2020: Halterungbracket
2121: Aussparungrecess
2222: Öffnungopening
2323: Öffnungopening
2424: Vorsprunghead Start
2525: Schlauchtube
2626: Rahmenframe
2727: Steuerungcontrol
2828: Kopplungsplattecoupling plate
2929: Säulepillar
3030: Bohrungdrilling
3131: Bohrungdrilling
3232: Stangepole
3333: Spritzgussteilinjection molding
3434: Spritzgussteilinjection molding
3535: Leitungsabschnittline section
3636: Grenzflächeinterface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006046624 A1 [0005]
DE 102008032574 A1 [0005]
WO 99/49216 A1 [0035]

Claims

Handling tool for handling in particular limp workpieces, with a plurality of suction cups ( 3 ) for placing on the workpiece, and a distribution line ( 15 ), which go to the suction cups ( 3 ) and to which a drive power source for maintaining a negative pressure at the suction heads ( 3 ), characterized in that the gripping tool consists of several modules ( 1 ), each having at least one of the suction heads ( 3 ) and a suction head ( 3 ) supporting base plate ( 2 ) and that on the base plate ( 2 ) Coupling elements ( 6 . 7 . 10 . 11 ) for releasable assembly with the base plates ( 2 ) of several adjacent modules ( 1 ) are provided.

Handling tool according to claim 1, characterized in that the coupling elements ( 6 . 7 . 10 . 11 ) mechanical coupling elements ( 10 . 11 ) comprising the base plates ( 2 ) of neighboring modules ( 1 ) fix relative to each other.

Handling tool according to claim 1 or 2, characterized in that a portion of the distribution line ( 15 ) in the base plate ( 2 ) is guided.

Handling tool according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the coupling elements ( 6 . 7 . 10 . 11 ) Cable Connector ( 6 . 7 ) for releasably connecting to different modules ( 1 ) attributable sections of the distribution line ( 15 ).

Handling tool according to one of the preceding claims, characterized in that on each narrow side ( 8th . 9 ) of the quadrangular base plate ( 2 ) at least one coupling element ( 6 . 7 . 10 . 11 ) is provided.

Handling tool according to claim 5, as far as dependent on claim 3, characterized in that in the base plate ( 2 ) guided line section ( 15 ) two intersecting, between opposing coupling elements ( 6 . 7 ) extending arms comprises.

Handling tool according to claim 6, characterized in that each suction head ( 3 ) of a module ( 1 ) via two stubs ( 16 ) with each of the two arms of the line section ( 15 ) of the module ( 1 ) connected is.

Handling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the distribution line ( 15 ) is a pneumatic line.

Handling tool according to claim 8, characterized in that each module ( 1 ) or each suction head ( 3 ) of each module ( 1 ) via an individually controllable solenoid valve ( 14 ) to the distribution line ( 15 ) connected.

Handling tool according to claim 3, characterized in that the distribution line comprises two intersecting arms which extend between narrow sides of the base plate ( 2 ) arranged line connectors ( 6 . 7 ) and the base plate in four each one of the suction cups ( 3 ) subdividing supporting quarters that each suction head ( 3 ) with an individually controllable solenoid valve ( 14 ) via a line ( 18 ) and each solenoid valve ( 14 ) via two stubs ( 16 ) with each of the two arms of the distribution line ( 15 ) connected is.

Handling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the line connectors ( 6 . 7 ) are self-sealing in unconnected state.

Handling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the distribution line ( 15 ) carries a compressed gas and each suction head ( 3 ) one with the gas from the distribution line ( 15 ) operable jet pump ( 5 ) assigned.

Handling tool according to claim 12, characterized in that the jet pump as Ejektorpumpe ( 5 ) is executed.

Handling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the base plate ( 2 ) has a honeycomb structure.

Handling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the base plate ( 2 ) is made of plastic.

Handling tool according to one of the preceding claims, characterized by a common carrier ( 26 ; 32 ), where several of the modules ( 1 ) are attached.