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Die Erfindung betrifft eine Vakuumgreifeinrichtung mit einem Vakuumgreifer sowie mit einer Verarbeitungseinrichtung und mit einer Sensoreinrichtung, die zur Bereitstellung eines fluidbezogenen Sensorsignals an die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, und mit einem von der Verarbeitungseinrichtung ansteuerbaren Fluidsteuerventil, wobei das Fluidsteuerventil einen Fluidanschluss zur Verbindung mit einer Fluidquelle sowie einen Fluidausgang zur Bereitstellung eines Fluidstroms, insbesondere eines Vakuums und eines Überdrucks, an den Vakuumgreifer aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Vakuumgreifeinrichtung.
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Aus der
DE 10 2007 061 820 A1 ist eine Vakuumerzeugervorrichtung bekannt, die eine Ejektoreinrichtung aufweist, welche mit einem an einen Sauggreifer angeschlossenen Saugkanal verbunden ist. An den Saugkanal ist eine Druckerfassungseinrichtung angeschlossen, die mit einer Steuerelektronik kommuniziert. Die Vorrichtung erlaubt die Durchführung eines Verfahrens, bei dem die Evakuierungszeit und/oder die Beluftungszeit des Saugkanals erfasst und mit mindestens einem Referenzzeitwert verglichen wird, um in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis ein elektrisches Diagnosesignal zu erzeugen.
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Die
DE 10 2007 058 114 A1 offenbart eine Vakuumerzeugervorrichtung und ein zu deren Betreiben geeignetes Verfahren. Eine Ejektoreinrichtung ist mit ihrem Einlass an einen Luftversorgungskanal angeschlossen, der durch eine elektronische Regelungseinrichtung wahlweise abgesperrt oder freigegeben werden kann, um die Ejektoreinrichtung wahlweise auszuschalten oder einzuschalten. Bei eingeschalteter Ejektoreinrichtung wird in einem Saugkanal ein Unterdruck erzeugt. Die Ejektoreinrichtung wird so betrieben, dass der Unterdruck zwischen einem oberen Schaltwert und einem unteren Schaltwert pendelt. Durch einen Vergleich mit einem Referenzzeitwert wird die Betriebsdauer der Ejektoreinrichtung ermittelt, um ein Diagnosesignal zu generieren, das auf die vorhandene Leckage schließen lässt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Vakuumgreifer sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Vakuumgreifers anzugeben, die mit einfachen Mitteln ein behutsames Absetzen der mit dem Vakuumgreifer gegriffenen Werkstücke ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung für ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung einen dem Fluidanschluss zugeordneten Drucksensor zur Ermittlung eines Fluid-Eingangsdrucks umfasst und dass die Verarbeitungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie ein erstes Steuersignal zu einem ersten Ansteuerungszeitpunkt bereitstellt, um eine Druckreduzierung am Vakuumgreifer zu bewirken und nachfolgend ein zweites Steuersignal zu einem zweiten Ansteuerungszeitpunkt bereitstellt, um eine Druckerhöhung am Vakuumgreifer zu bewirken und nachfolgend ein drittes Steuersignal zu einem dritten Ansteuerungszeitpunkt bereitstellt, um die Druckerhöhung am Vakuumgreifer zu beenden und wobei die Verarbeitungseinrichtung zur variablen Festlegung eines Zeitintervalls zwischen dem zweiten und dem dritten Ansteuerungszeitpunkt in Abhängigkeit von einem Drucksignal des Drucksensors ausgebildet ist, um eine Einhaltung einer vorgebbaren Druckobergrenze am Vakuumgreifer bei unterschiedlichem Fluid-Eingangsdruck zu gewährleisten.
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Der am Fluidanschluss vorgesehene Drucksensor kann einfach und kostengünstig an oder in einem Gehäuse angeordnet werden, in dem zumindest das Fluidsteuerventil und gegebenenfalls auch die Verarbeitungseinrichtung aufgenommen sind. Auf eine aufwendigere Anbringung des Drucksensors an dem Vakuumgreifer, wodurch eine flexible Kabelverbindung oder eine drahtlose Signalübertragung zur Verarbeitungseinrichtung erforderlich wäre, oder auf eine Übertragung eines am Vakuumgreifer vorliegenden Drucks an den Drucksensor, beispielsweise über eine fluidführende Messleitung, kann verzichtet werden. Somit kann der Aufbau der Vakuumgreifeinrichtung einfach gehalten werden.
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Mit Hilfe des Drucksensors wird ein Fluid-Eingangsdruck des Fluids bestimmt, das von einer Fluidquelle an das Fluidsteuerventil und von dort an den Vakuumgreifer zur Verfügung gestellt werden kann. Mit dem bereitgestellten Fluid kann eine Druckerhöhung am Vakuumgreifer vorgenommen werden, wie sie zum Abbau eines vorausgehend an den Vakuumgreifer bereitgestellten Unterdrucks notwendig ist. Diese Druckerhöhung dient dazu, das vom Vakuumgreifer durch Unterdruckeinwirkung gegriffene Werkstück wieder freizugeben und damit ein Ablegen des Werkstücks auf einer Unterlage zu ermöglichen. Bei diesem Freigabevorgang soll verhindert werden, dass das Werkstück aufgrund eines zu hohen Drucks am Vakuumgreifer beschleunigt wird und dadurch mit einem möglicherweise schädlichen Impuls auf die Unterlage auftrifft. Da erfindungsgemäß auf eine aufwendige Druckmessung direkt am Vakuumgreifer verzichtet werden soll, ist es vorgesehen, den Druckverlauf am Vakuumgreifer anhand des tatsächlich gemessenen Fluid-Eingangsdrucks vorherzubestimmen. Zu diesem Zweck wird das Zeitintervall für die Bereitstellung des Fluids an den Vakuumgreifer, durch die eine Druckerhöhung am Vakuumgreifer bewirkt wird, in Abhängigkeit vom Fluid-Eingangsdruck eingestellt. Dabei führt ein höherer Fluid-Eingangsdruck zu einem kürzeren Zeitintervall und ein niedrigerer Fluid-Eingangsruck zu einem längeren Zeitintervall.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Unterdruck für den Greifvorgang des Vakuumgreifers von einer separaten Unterdruckquelle an einen Unterdruckanschluss des Fluidsteuerventils bereitgestellt wird.
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Vorzugsweise wird der Unterdruck für den Greifvorgang mittels eines dem Fluidsteuerventil nachgeschalteten Unterdruckerzeugers bereitgestellt. In diesem Fall kann ergänzend zur Ermittlung des Zeitintervalls zwischen dem zweiten und dem dritten Ansteuerungszeitpunkt mit Hilfe des am Fluidanschluss vorgesehenen Drucksensors auch anhand des Drucksignals des Drucksensors eine Abschätzung vorgenommen werden, welcher Unterdruck sich während des Greifvorgangs in dem vom Vakuumgreifer und vom Werkstück gebildeten Hohlraum einstellt. Dementsprechend kann vorgesehen sein, in Abhängigkeit von dem geschätzten Unterdruck eine Korrektur des Zeitinterveralls zwischen dem zweiten und dem dritten Ansteuerungszeitpunkt vorzunehmen. Ferner kann ergänzend oder alternativ vorgesehen werden, dass ein Bewegungseinrichtungs-Ansteuerungszeitpunkt für eine Ansteuerung einer Bewegungseinrichtung, die den Vakuumgreifer nach dem Ergreifen des Werkstücks bewegen kann, anhand des zum ersten Ansteuerungszeitpunkt gemessenen Fluid-Eingangsdrucks ermittelt wird, um erst dann in Folge des ersten Ansteuerungszeitpunkts eine Bewegung des Vakuumgreifers zu bewirken, wenn dieser das Werkstück sicher gegriffen hat.
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Zweckmäßig ist es, wenn in der Verarbeitungseinrichtung eine Wertetabelle und/oder ein Algorithmus hinterlegt sind, um eine Bestimmung des Zeitintervalls zwischen dem zweiten und dem dritten Ansteuerungszeitpunkt in Abhängigkeit vom Drucksignal des Drucksensors zu ermöglichen. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Zeitintervall zwischen dem zweiten und dem dritten Ansteuerungszeitpunkt anhand des zum zweiten Ansteuerungszeitpunkt vom Drucksensor ermittelten Drucks festgelegt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Zeitintervall während der Druckerhöhung am Vakuumgreifer, die zwischen dem zweiten und dem dritten Ansteuerungszeitpunkt erfolgt, dynamisch in Abhängigkeit von einem sich ändernden Fluid-Eingangsdruck angepasst wird.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß einem zweiten Aspekt mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Hierbei sind die folgenden Schritte vorgesehen: Ausgeben von Steuersignalen von einer Verarbeitungseinrichtung an ein Fluidsteuerventil, das einen Fluidanschluss zur Verbindung mit einer Fluidquelle aufweist, wobei am Fluidanschluss ein Drucksensor angeordnet ist, der einen Fluid-Eingangsdruck am Fluidsteuerventil bestimmt und ein Eingangsdrucksignal an die Verarbeitungseinrichtung bereitstellt, um in zeitlicher Abfolge eine Unterdruckbeaufschlagung und eine nachfolgende Druckerhöhung für einen Vakuumgreifer zu bewirken, wobei ein erstes Steuersignal zu einem ersten Ansteuerungszeitpunkt bereitgestellt wird, um eine Druckreduzierung am Vakuumgreifer zu bewirken, und nachfolgend ein zweites Steuersignal zu einem zweiten Ansteuerungszeitpunkt bereitgestellt wird, um eine Druckerhöhung am Vakuumgreifer zu bewirken, und nachfolgend ein drittes Steuersignal zu einem dritten Ansteuerungszeitpunkt bereitgestellt wird, um die Druckerhöhung am Vakuumgreifer zu beenden und wobei die Verarbeitungseinrichtung ein Zeitintervall zwischen dem zweiten und dem dritten Ansteuerungszeitpunkt in Abhängigkeit von einem Drucksignal bestimmt, das vom Drucksensor bereitgestellt wird, der einen Fluid-Eingangsdruck am Fluidsteuerventil bestimmt, um eine Einhaltung einer vorgebbaren Druckobergrenze am Vakuumgreifer bei unterschiedlichem Fluid-Eingangsdruck zu gewährleisten.
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Bei einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Zeitintervall zwischen dem zweiten und dem dritten Ansteuerungszeitpunkt zusätzlich in Abhängigkeit von wenigstens einer vorgebbaren Eigenschaft des oder der vom Vakuumgreifer zu greifenden Werkstücke bestimmt wird. Bei dieser zusätzlichen Eigenschaft kann es sich insbesondere um das Gewicht des Werkstücks handeln, das gegriffen werden soll. Ferner kann, insbesondere bei sehr leichten Werkstücken, die Größe des Werkstücks und/oder dessen Oberflächenbeschaffenheit berücksichtigt werden, da diese Eigenschaften Einfluss auf das Ablöseverhalten des Werkstücks vom Vakuumgreifer bei der Druckerhöhung zum Ablegen des Werkstücks haben.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Bestimmung des Zeitintervalls anhand eines Algorithmus und/oder einer Wertetabelle vorgenommen wird, die in der Verarbeitungseinrichtung gespeichert sind.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Bestimmung des Zeitintervalls anhand des zum zweiten Ansteuerungszeitpunkt ermittelten Fluideingangsdrucks erfolgt. Hierbei wird also eine Momentaufnahme des Fluid-Eingangsdrucks, die zum zweiten Ansteuerungszeitpunkt ermittelt wird, genutzt, um das Zeitintervall für die Druckerhöhung am Vakuumgreifer zu bestimmen.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Zeitintervall zwischen dem zweiten und dem dritten Ansteuerungszeitpunk fortlaufend oder zyklisch wiederkehrend an den aktuellen Fluideingangsdruck angepasst wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Zeitintervall zunächst anhand des zum zweiten Ansteuerungszeitpunkt gemessenen Fluid-Eingangsdrucks und anschließend während des ablaufenden Zeitintervalls fortlaufend oder zyklisch wiederkehrend, insbesondere bei Auftreten von Druckschwankungen oberhalb eines vorgebbaren Schwellwerts, verlängert oder verkürzt wird.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Vakuumgreifeinrichtung,
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2 eine modular aufgebaute Fluidsteuereinrichtung zur Ansteuerung der in 1 dargestellten Vakuumgreifeinrichtung,
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3 einen pneumatischen Schaltplan einer ersten Ausführungsform eines Vakuumsteuergeräts,
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4 einen pneumatischen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform eines Vakuumsteuergeräts und
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5 ein zeitliches Ablaufschema für den Betrieb einer Vakuumgreifeinrichtung.
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In der 1 ist eine Vakuumgreifeinrichtung 1 schematisch dargestellt, wie sie beispielsweise zum Manövrieren von plattenförmigen Gegenständen 2 eingesetzt werden kann. Die Vakuumgreifeinrichtung 1 umfasst exemplarisch mehrere an einem gemeinsamen formstabilen Rahmen 3 angebrachte, zumindest bereichsweise flexibel ausgebildete Vakuumgreifer 4. Der Rahmen 3 ist vorliegend an zwei parallel zueinander ausgerichteten Linearstellern 5 angebracht, bei denen es sich um elektrische oder fluidische Stellmittel, insbesondere um Pneumatikzylinder, handeln kann. Jeder der Vakuumgreifer 4 ist fluidisch kommunizierend mit einer Versorgungsleitung 6 verbunden, die für eine Bereitstellung eines Fluidstroms aus einem vom Vakuumgreifer 4 und dem zugeordneten Werkstück 2 begrenzten, nicht näher dargestellten Hohlraum, oder eines Fluidstroms in diesen Hohlraum ausgebildet ist.
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Die Vakuumgreifer 4 können beispielsweise zunächst auf die Oberfläche des Werkstücks 2 aufgesetzt werden, um dann in einem nachfolgenden Schritt eine Evakuierung des Hohlraums, das heißt eine Druckreduzierung im Hohlraum, über die Versorgungsleitung 6 zu bewirken, wodurch sich eine Haltekraft zwischen Vakuumgreifer 4 und Werkstück 2 aufbaut. Bei ausreichender Dichtwirkung zwischen dem Vakuumgreifer 4 und dem Werkstück 2 und ausreichender Unterdruckbeaufschlagung des Hohlraums kann dadurch das Werkstück 2 mittels der Linearsteller 5 von einer nicht dargestellten Unterlage angehoben und auf diese oder eine andere, ebenfalls nicht dargestellte Unterlage wieder abgesenkt werden. Bei einer beispielhaften Ausgestaltung der Linearsteller 5 als Pneumatikzylinder sind Druckleitungen 7, 8 vorgesehen, über die Druckluft zu den Linearstellern 5 geleitet werden kann, um den gewünschten Hub- oder Absenkvorgang zu bewirken.
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In einem nachfolgenden Schritt wird die Unterdruckbeaufschlagung in den Hohlräumen der jeweiligen Vakuumgreifer 4 reduziert, also eine Druckerhöhung in den Hohlräumen vorgenommen. Exemplarisch erfolgt dies durch eine aktive Bereitstellung von druckbeaufschlagtem Fluid an die Vakuumgreifer 4, wodurch ein rascher Abbau der Haltekräfte bewirkt werden kann, um das Werkstück 2 schnell ablegen zu können.
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Die Versorgungsleitung 6 ist wie die Druckleitungen 7 und 8 mit einer Fluidsteuereinrichtung 9 verbunden, die aus mehreren, in der 2 näher dargestellten Modulen 10, 11, 12, aufgebaut ist. Vorzugsweise sind diese Module 10, 11, 12 aneinandergereiht angeordnet und stehen untereinander elektrisch und fluidisch in kommunizierender Verbindung. Exemplarisch umfasst die Fluidsteuereinrichtung 9 ein Vakuummodul 10 sowie zwei Druckluftmodule 11 und ein Steuermodul 12. Die Vakuumgreifer 4 sind über die Versorgungsleitung 6 mit dem Vakuummodul 10 verbunden. Die beiden Linearsteller 5 sind über die Druckleitungen 7, 8 mit den für die Hub- bzw. Absenkbewegung zuständigen Druckluftmodulen 11 verbunden. Das Steuermodul 12 ist zur Koordination der Funktionen der anderen Module 10, 11 vorgesehen, hierzu kann beispielsweise eine parallele Verschaltung der Module 10, 11 mit dem Steuermodul 12 oder ein internes Kommunikationssystem zwischen den Modulen 10, 11 und dem Steuermodul 12 vorgesehen sein. Zudem dient das Steuermodul 12 auch zur Umsetzung von Steuerbefehlen, die von einer Maschinensteuerung 13 über ein Kommunikationssystem 15 an das Steuermodul 12 bereitgestellt werden.
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Aus der 2 ist der modulare Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform einer Fluidsteuereinrichtung 9 erkennbar. Das Steuermodul 12 umfasst eine externe Kommunikationsschnittstelle 16, eine interne Kommunikationsschnittstelle 17 sowie zwei externe Fluidanschlüsse 18, 19 und zwei interne Fluidanschlüsse 20, 21. An den beiden externen Fluidanschlüssen 18, 19 können beispielsweise Druckluft und Vakuum angeschlossen werden, die internen Fluidanschlüsse 20, 21 dienen dann exemplarisch zur Weiterleitung der Druckluft und des Vakuums an die Module 10, 11. Die externe Kommunikationsschnittstelle 16 dient zum Anschluss eines externen Kommunikationssystems 15, das exemplarisch eine Übertragung von Steuerbefehlen und Sensordaten zwischen der Maschinensteuerung 13 und dem Steuermodul 12 nach dem Profibus-Protokoll vorsieht. Die interne Kommunikationsschnittstelle 17 ist für eine Weiterleitung von Steuerbefehlen vom Steuermodul 12 an die Module 10, 11 sowie zur Bereitstellung von Sensor- und/oder Statussignalen der Module 10, 11 an das Steuermodul 12 vorgesehen und kann beispielsweise für eine Datenübertragung nach dem I/O-Link-Protokoll ausgebildet sein. Alternativ sind die interne Kommunikationsschnittstelle 17 am Steuermodul 12 und entsprechende Kommunikationsschnittstellen 17 an den Modulen 10, 11 als Parallelbussystem, gemäß I/O-Link oder als Parallelverdrahtung, insbesondere Multipol, ausgebildet.
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Die der in 3 dargestellte erste Ausführungsform eines als Vakuumsteuergerät 22 ausgebildeten Vakuummoduls 10 umfasst einen Fluidanschluss 23, ein als Steuerventil 24 ausgebildetes Fluidsteuerventil, einen als Unterdruckerzeuger dienenden Ejektor 25, einen Abluftschalldämpfer 28, einen am Ejektor 28 angeordneten Sauganschluss 29, eine Fluidleitung 30, einen Fluidausgang 31, eine Verarbeitungseinrichtung 32 sowie eine als Drucksensor 33 ausgebildete Sensoreinrichtung. Der Fluidanschluss 23 ist für eine Druckluftzufuhr in das Vakuumsteuergert 22 ausgebildet und an einer Seitenwand des Vakuummoduls 10 angeordnet, so dass er mit einem korrespondierenden internen Fluidanschluss 20 eines benachbart angeordneten Moduls 10, 11, 12 in kommunizierende Verbindung gebracht werden kann. Der Fluidanschluss 23 steht mit einem Steuerventil 24 in Verbindung, das für eine wahlweise Weiterleitung der bereitgestellten Druckluft an den Ejektor 25 oder unmittelbar an den Fluidausgang 31 ausgebildet ist. Das Steuerventil 24 ist exemplarisch als 3/3-Wegeventil ausgebildet und kann elektromagnetisch angesteuert werden. Hierzu ist die im Vakuumsteuergerät 22 angeordnete Verarbeitungseinrichtung 32 vorgesehen, die über die interne Kommunikationsschnittstelle 17 mit dem Steuermodul 12 in elektrisch kommunizierender Verbindung steht. Die Kommunikationsschnittstelle 17 kann exemplarisch für einen Datenaustausch mit dem Steuermodul 12 gemäß dem I/O-Link-Protokoll oder einem anderen Busprotokoll oder alternativ als Multipol-Verbindung ausgebildet sein. Das Steuerventil 24 kann in einer ersten, in der 3 dargestellten Schaltstellung für eine Druckluftversorgung des Ejektors 23 vorgesehen sein, so dass an dem Sauganschluss 29 und somit auch am Fluidausgang 31 ein Unterdruck anliegt, mit dem die in der 1 dargestellten Vakuumgreifer 4 am Werkstück 2 festgesaugt werden können. In einer zweiten Schaltstellung des Steuerventils 24 ist eine Druckbeaufschlagung der Vakuumgreifer 4 für eine Druckerhöhung am Vakuumgreifer 4 und somit für ein schnelles Ablegen des Werkstücks 2 vorgesehen. In einer dritten Schaltstellung des Steuerventils 24 sind die Verbindungen zwischen dem Fluidanschluss 23 und dem Fluidausgang 31 blockiert. Die Verarbeitungseinrichtung 32 ist elektrisch mit dem Drucksensor 33 verbunden, der seinerseits in kommunizierender fluidischer Verbindung mit dem Fluidanschluss 23 steht. Mit Hilfe des Drucksensors 33 kann der tatsächlich am Fluidanschluss 23 anliegende Fluiddruck ermittelt werden, um eine vorteilhafte Ansteuerung des Steuerventils 24 vornehmen zu können.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, zu einem zweiten Ansteuerungszeitpunkt, ab dem durch Schalten des Steuerventils 24 in diejenige Schaltstellung, in der eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Fluidanschluss 23 und dem Fluidausgang 31 und dem daran angeschlossenen, in der 3 nicht dargestellten, Vakuumgreifer 4 vorliegt, eine Druckerhöhung im Vakuumgreifer 4 zu erzielen und damit ein Ablösen des Werkstücks 2 vom Vakuumgreifer 2 zu ermöglichen. Wie nachstehend zur 5 für das Vakuumsteuergerät 42 gemäß der 4 näher beschrieben wird, erfolgt in analoger Weise auch beim Vakuumsteuergerät 22 zu einem dritten Ansteuerungszeitpunkt eine Umschaltung des Steuerventils 24 in eine Stellung, in der keine weitere Druckerhöhung am Vakuumgreifer 4 mehr notwendig ist, um das Werkstück 2 sanft auf der Unterlage ablegen zu können.
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Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die Verarbeitungseinrichtung als baulich getrennter Bestandteil des Vakuumsteuergeräts ausgebildet oder ist im Steuermodul integriert.
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Bei der in 4 dargestellten zweiten Ausführungsform eines als Vakuumsteuergerät 42 ausgeführten Vakuummoduls 10 werden für funktionsgleiche Komponenten die gleichen Bezeichnungen wie beim Vakuumsteuergerät 22 benutzt. Das Vakuumsteuergerät 42 umfasst ebenfalls eine Verarbeitungseinrichtung 32, einen Drucksensor 33 und einen Fluidausgang 31. Abweichend vom Vakuumsteuergerät 22 sind beim Vakuumsteuergerät 42 zwei Fluidanschlüsse 43, 44 vorgesehen, die einer Druckluft- bzw. Vakuumversorgung des Vakuumsteuergeräts 42 dienen, wobei der Drucksensor dem Druckluftanschluss 43 zugeordnet ist. Den beiden Fluidanschlüssen 43, 44 ist jeweils ein als 2/2-Wegeventil ausgebildetes Steuerventil 45, 46 zugeordnet, wobei jedes der Steuerventile 45, 46 mit der Verarbeitungseinrichtung 32 elektrisch gekoppelt ist und von dieser gemeinsam in der Art eines einzigen Fluidsteuerventils angesteuert werden können. Die Verarbeitungseinrichtung 32 kann die Steuerventile 45, 46 derart ansteuern, dass wahlweise die am Fluidanschluss 43 bereitgestellte Druckluft oder der am Fluidanschluss 44 bereitgestellte Unterdruck an den Fluidausgang 31 bereitgestellt wird. Ergänzend kann vorgesehen sein, dass beide Steuerventile 45, 46 von der Verarbeitungseinrichtung 32 in die jeweilige Sperrstellung geschaltet werden, so dass kein Fluidstrom zwischen den Fluidanschlüssen 43, 44 und dem Fluidausgang 31 vorliegt.
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Aus dem in 5 dargestellten zeitlichen Ablaufschema für den Betrieb einer Vakuumgreifeinrichtung 1 geht hervor, in welcher Weise eine vorteilhafte Ansteuerung des in 4 dargestellten Vakuumsteuergeräts 42 vorgenommen werden kann. In analoger Weise kann auch eine vorteilhafte Ansteuerung des Vakuumsteuergeräts 22 vorgenommen werden.
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Auf der Abszissenachse des Schaubilds gemäß der 5 ist die Zeit t aufgetragen, auf der Ordinatenachse ist der Druck p aufgetragen. Dabei umfasst das Ablaufschema gemäß der 5 eine erste Schar von Druckverlaufskurven pV1, pV2, pV3, wie sie sich in dem vom Vakuumgreifer 4 und dem Werkstück 2 bestimmten Hohlraum einstellen können. Ferner umfasst das Ablaufschema gemäß der 5 eine zweite Schar von Druckverlaufskurven für unterschiedliche Fluid-Eingangsdrücke pE1, pE2, pE3, wie sie am Fluidanschluss 43 vorliegen können.
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Nachstehend wird aus Vereinfachungsgründen davon ausgegangen, dass die mit dem Fluidanschluss 44 verbundene Vakuumquelle einen konstanten Unterdruck bereitstellt, so dass die Druckverlaufskurven pV1, pV2, pV3, wie nachstehend näher dargestellt sind, zwischen dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t2 identisch verlaufen.
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Zu einem Zeitpunkt t0 sind beide Steuerventile 45, 46 in die Sperrstellung geschaltet, so dass weder ein Vakuum noch ein Überdruck am Fluidausgang 31 anliegen und der Druck pV am Vakuumgreifer 4 dem Umgebungsdruck entspricht.
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Zu einem Zeitpunkt t1, der auch als erster Ansteuerungszeitpunkt bezeichnet wird, erfolgt die Ausgabe eines Steuersignals von der Verarbeitungseinrichtung 32 an das Steuerventil 46, um eine Vakuumbeaufschlagung des Fluidausgangs 31 zu bewirken, die durch eine vom Steuerventil 46 freigegebene kommunizierende Verbindung zwischen dem Fluidanschluss 44 und dem Fluidausgang 31 erreicht wird. Das Steuersignal ist als schwarzer Balken in der Zeile B der 5 symbolisiert, der zum Zeitpunkt t1 beginnt.
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Hierdurch tritt unter der Voraussetzung, dass der Vakuumgreifer 4 abdichtend an der Oberfläche des Werkstücks 2 anliegt, ein in der idealisierten Darstellung gemäß der 5 stetiger Druckabbau oder eine stetige Druckabsenkung am Vakuumgreifer 4 bis zu einem minimalen Druckniveau pmin ein. Bei Erreichen von pmin ist die maximale Greifkraft des Vakuumgreifers 4 bei anhaftendem Werkstück 2 erreicht.
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Um bei einem daran anschließenden Absetzvorgang für das Werkstück 2 sicherzustellen, dass die Greifkraft zwischen dem Vakuumgreifer 4 und dem Werkstück 2 rasch und zuverlässig aufgehoben wird, ohne dass das Werkstück 2 vom Vakuumgreifer 4 abgeblasen, also in unerwünschter Weise beschleunigt wird, ist eine gezielte Druckerhöhung am Vakuumgreifer 4 vorzusehen. Diese Druckerhöhung wird durch Zufuhr von Fluid, das am Fluidanschluss 43 bereitgestellt wird, an den Vakuumgreifer 4 erreicht. Hierzu wird zu einem zweiten Ansteuerungszeitpunkt t2 ein entsprechendes Steuersignal an beide Steuerventile 45, 46 bereitgestellt, um zum einen die Verbindung zwischen dem Fluidanschluss 44 und Fluidausgang 31 und damit dem Vakuumgreifer 4 zu unterbrechen und zum anderen eine Verbindung zwischen dem Fluidanschluss 43 und dem Fluidausgang 31 und dem damit verbundenen Vakuumgreifer 4 zu ermöglichen.
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In der Verarbeitungseinrichtung 32 wird exemplarisch zum zweiten Ansteuerungszeitpunkt t2 anhand des vom Drucksensor 33 bereitgestellten Drucksignals, das den Fluid-Eingangsdruck pE am Fluidanschluss 43 repräsentiert, eine Zeitdauer Δt ermittelt, anhand derer der dritte Ansteuerungszeitpunkt t3 festgelegt wird. Dieser dritte Ansteuerungszeitpunkt t3 wird ausgehend vom zweiten Ansteuerungszeitpunkt t2 so gewählt, dass durch die zwischen dem zweiten und dem dritten Ansteuerungszeitpunkt stattfindende Druckerhöhung das im vorhergehenden Zeitintervall zwischen Vakuumgreifer 4 und Werkstück 2 eingestellte niedrige Druckniveau derart angehoben wird, bis eine Ablösung des Werkstücks 2 vom Vakuumgreifer 4 eintritt, ohne dass das Werkstück 2 durch einen sich in dem vom Vakuumgreifer 4 und dem Werkstück 2 ausgebildeten Hohlraum aufbauenden Überdruck in unerwünschter Weise beschleunigt wird und mit einer zu hohen Geschwindigkeit auf die Unterlage auftrifft, auf der das Werkstück 2 abgelegt werden soll. Hierzu kann beispielsweise eine Druckerhöhung bis auf ein leicht über dem Umgebungsdruck liegendes Druckniveau pÜ vorgesehen sein, um eine eventuell vorliegende Adhäsion des Werkstücks 2 am Vakuumgreifer 4 zu überwinden.
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Die unterschiedlichen Zeitdauern für die unterschiedlichen Fluid-Eingangsdrücke pE1, pE2, pE3 sind ab dem Zeitpunkt t2 in den unterschiedlich verlaufenden Druckverlaufskurven pV1, pV2, pV3 zu erkennen. Während bei niedrigerem Fluid-Eingangsdruck pE3 ein längeres Zeitintervall Δt3 bis zum Erreichen eines für die Ablösung des Werkstücks 2 vom Vakuumgreifer 4 günstigen, leichten Überdrucks pÜ erforderlich ist, wird bei einem höheren Fluid-Eingangsdruck pE1 nur ein kürzeres Zeitintervall Δt1 benötigt. Für die Ermittlung der Zeitintervalle Δt1 und Δt3 wird von einem konstanten Fluid-Eingangsdruck pE1 bzw. pE3 ausgegangen, so dass die vom Fluid-Eingangsdrucksignal abhängige Bestimmung des dritten Ansteuerungszeitpunkts t3(1) bzw. t3(3) ausgehend vom zweiten Ansteuerungszeitpunkt t2 anhand des zum Ansteuerungszeitpunkt t2 am Fluidanschluss 43 vorliegenden Fluid-Eingangsdrucks pE1 bzw. pE3 vorgenommen werden kann.
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Alternativ kann bei einem variierenden Fluid-Eingangsdruck pE2, wie er mit der Druckverlaufskurve pE2 dargestellt ist, eine vom Fluid-Eingangsdrucksignal des Drucksensors 33 abhängige Bestimmung des dritten Ansteuerungszeitpunkts t3 ausgehend vom zweiten Ansteuerungszeitpunkt t2 durch fortlaufende oder zyklisch wiederkehrende Auswertung des Fluid-Eingangsdrucksignals ab dem Ansteuerungszeitpunkt t2 vorgenommen werden, um eine besonders vorteilhafte Anpassung des Zeitintervalls Δt2 zwischen dem zweiten und dem dritten Ansteuerungszeitpunkt t2, t3(2) zu erreichen und auch bei variierendem Fluid-Eingangsdruck pE2 zielgenau den angestrebten leichten Überdruck pÜ zu erreichen.
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Zur Ermittlung des Zeitintervalls zwischen dem zweiten und dem dritten Ansteuerungszeitpunkt t2, t3 können in der Verarbeitungseinrichtung 32 ein Algorithmus und/oder eine Wertetabelle gespeichert sein, anhand derer eine Berechnung oder Auswahl des Zeitintervalls erfolgt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in dem Algorithmus und in der Wertetabelle neben der Berücksichtigung des vom Drucksensor 33 gemessenen Fluid-Eingangsdrucks auch andere Parameter wie beispielsweise das Werkstückgewicht Berücksichtigung finden, um eine besonders vorteilhafte Anpassung des Zeitintervalls zwischen dem zweiten und dem dritten Ansteuerungszeitpunkt t2, t3 zu ermöglichen.
