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Die Erfindung betrifft eine Saugglocke zur Anordnung an der Oberfläche eines Gegenstands, die sich bei Anliegen von Unterdruck in der Saugglocke an den Gegenstand ansaugt und den Transport des Gegenstands erlaubt. Bevorzugt dient die Saugglocke zur Verwendung als Trageinrichtung für unregelmäßig geformte Gegenstände, z.B. für Lebensmittel, insbesondere für Fleischwaren.
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Stand der Technik
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Bekannt sind elastische Saugglocken, z.B. aus Gummi, die gegen einen Gegenstand angeordnet werden und den Gegenstand nach Anlegen von Unterdruck für den Transport halten können.
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Die
EP 2 415 696 B1 zeigt einen Sauggreifer, dessen Saugöffnung von einem starren Rohrabschnitt gebildet wird.
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Die
EP 2 183 079 B1 beschreibt einen Sauggreifer mit einer Saugglocke, an deren Rand in Führungen nebeneinander längsverschiebliche Stäbchen angeordnet sind, die den Bereich zwischen dem Rand und einem zu greifenden Objekt überdecken.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine alternative Saugglocke bereitzustellen, die geeignet ist, sich an verschieden geformte Oberflächen anzupassen.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen von Anspruch 1, insbesondere mit einer Saugglocke, die an einer Basis, die z.B. plattenförmig oder gewölbt ist, einen Rand aufweist, der die Basis überragt und mit der Basis eine Saugglocke zur Anlage an einen Gegenstand bildet, und einen Anschluß für eine Unterdruckquelle, der auf der Seite der Basis mündet, auf der der Rand die Basis überragt. Die Saugglocke zeichnet sich dadurch aus, dass der Rand zumindest zwei Stempel aufweist, die in Führungen der Basis verschieblich angeordnet sind, so dass die Stempel durch Verschiebung gegenüber der Basis den Rand zumindest anteilig ausbilden, der an unregelmäßige Oberflächen anpassbar ist und dass die Basis eine Klemmeinrichtung zur reversiblen Fixierung der Stempel aufweist. Der Rand kann zusätzlich zu den verschieblichen Stempeln fest an der Basis angebrachte Stempel aufweisen oder aus an der Basis verschieblich geführten Stempeln und an der Basis festgelegten Stempeln bestehen oder aus an der Basis verschieblich geführten Stempeln bestehen.
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Die Stempel weisen einander zugewandte Seitenwände auf, die parallel zueinander verlaufen, so dass die Seitenwände benachbarter Stempel aneinander anliegen können und zumindest bei anliegendem Unterdruck gegeneinander anliegen und einen im Wesentlichen druckdichten Rand bilden, der bei Anliegen der vom Rand aufgespannten Öffnung an einem Gegenstand einen anliegenden Unterdruck halten kann. Die einander zugewandten Seitenwände benachbarter Stempel können z.B. jeweils plan sein oder passend konvex und konkav, z.B. ein Stempel mit einer konvexen Oberfläche, die dem benachbarten Stempel zugewandt ist, und ein benachbarter Stempel mit passend konkaver Oberfläche. Optional können benachbarte Stempel jeweils Teile einer Führung aufweisen, die entlang der linearen Bewegungsachse der Stempel verschieblich in Eingriff stehen. Z.B. können die einander zugewandten Seitenwände benachbarter Stempel aneinander verschieblich geführt sein, z.B. mittels ineinander greifender Elemente, die entlang der Seitenwände angeordnet sind, z.B. Nut und Feder oder eine Schwalbenschwanzführung oder eine andere Führung mit Hinterschneidung. Bevorzugt sind die Seitenwände benachbarter Stempel aneinander verschieblich geführt, wobei die ineinander greifenden Elemente eine Bewegung der Stempel senkrecht zu den Seitenwänden bzw. senkrecht zur Achse der verschieblichen Führung zulassen.
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Die Stempel sind bevorzugt parallel zueinander verschieblich geführt, insbesondere zusätzlich senkrecht zur Basis. Weiter bevorzugt sind die Stempel jeweils entlang linearer Bewegungsachsen verschieblich geführt, und insbesondere zusätzlich senkrecht zu der linearen Bewegungsachse beweglich, z.B. dadurch, dass die Führung eine Linearführung ist, die eine Bewegung der Stempel senkrecht zur linearen Bewegungsachse zulässt. Eine solche Linearführung kann einen Querschnitt haben, der den Stempel mit geringem Abstand umfasst, so dass der Stempel auch senkrecht zur linearen Bewegungsachse, die durch die Linearführung gebildet wird, beweglich ist. Die Beweglichkeit der Stempel senkrecht zu einer linearen Bewegungsachse, entlang derer sie an der Basis geführt sind, erlaubt bei anliegendem Unterdruck eine Bewegung der Stempel aufeinander zu, so dass ihre Seitenwände aneinander anliegen und einen umfänglich geschlossenen Rand bilden.
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Die Stempel können über ihre Länge bis zu einem in der Führung der Basis geführten Abschnitt einen Querschnitt aufweisen, der zumindest parallel zum Rand konstant ist oder der über die gesamte Länge konstant ist. In dieser Ausführung können die Stempel in einem Abschnitt in einer Führung geführt sein, die einen etwas größeren Querschnitt als der geführte Abschnitt des Stempels aufweist, um den Stempel mit Beweglichkeit auch senkrecht zur linearen Bewegungsachse zu führen. Der in der Führung geführte Abschnitt eines Stempels kann einen größeren oder kleineren Querschnitt und optional einen anders geformten Querschnitt aufweisen, als der Abschnitt, in dem ein Stempel eine Seitenwand aufweist, die parallel zu einer und angrenzend an eine Seitenwand eines benachbarten Stempels verläuft.
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Bevorzugt ist der Rand umfänglich geschlossen und spannt gegenüber der Basis eine Saugöffnung zur Anlage an einen Gegenstand auf.
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Optional sind die Stempel entlang des Umfangs des Rands aneinander angrenzend angeordnet oder mit Versatz zueinander und/oder in zumindest zwei umfänglich geschlossenen Anordnungen, die bevorzugt parallel zueinander sind, wobei bevorzugt die Stempel aneinander angrenzen. Bevorzugt sind die Stempel in einer umfänglich geschlossenen Anordnung angeordnet, oder in zumindest zwei parallelen umfänglich geschlossenen Anordnungen, die jeweils kreisförmig, oval, sechseckig oder rechteckig ist.
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Weiter optional können benachbarte Stempel an ihren Seitenwänden jeweils zueinander passende Ausnehmungen und Vorsprünge aufweisen, die verschieblich ineinander eingreifen. Solche passenden Ausnehmungen und Vorsprünge können sich parallel zur linearen Bewegungsachse an den Außenwänden benachbarter Stempel erstrecken, z.B. Nut und Feder. Dabei können die verschieblich ineinandergreifenden und parallel zur linearen Bewegungsachse gegeneinander verschieblichen Ausnehmungen und Vorsprünge eine Führung für die Stempel aneinander und/oder eine Dichtung des Rands bilden.
Die Stempel können einen dreieckigen oder viereckigen, z.B. rechteckigen, rautenförmigen oder trapezförmigen, einen sechseckigen oder runden Querschnitt aufweisen, optional mit passenden konkaven und konvexen Seitenwänden, weiter optional mit passenden, ineinandergreifenden Ausnehmungen und Vorsprüngen an benachbarten Stempeln, jeweils parallel zur linearen Bewegungsachse an benachbarten Stempeln angeordnet.
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Bevorzugt ist eine Unterdruckquelle mit hohem Ansaugvolumenstrom an den Anschluß für eine Unterdruckquelle angeschlossen, so dass Undichtigkeiten der Sauglocke und/oder zwischen Saugglocke und angesaugtem Gegenstand ausgeglichen werden. Eine Unterdruckquelle mit hohem Ansaugvolumenstrom weist z.B. ein Zentralrohr auf, das an einem Einlassende eine konvexe Fläche aufweist, die von einer ringförmigen Auslassöffnung mit Druckluft anströmbar ist und ein gegenüberliegendes Auslassende. Die ringförmige Auslassöffnung wird z.B. durch ein von dem Zentralrohr beabstandetes Rohr gebildet, das mit dem Anschluß verbunden ist. Bevorzugt verjüngt sich der Innenquerschnitt des Zentralrohrs vom Einlassende bis zu einem kleinsten Innenquerschnitt und weitet sich anschließend bis zum Aulassende.
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Die Führungen können eingerichtet sein, die Stempel entlang der Bewegungsachse in einer Stellung zu fixieren. Z.B. können die Führungen die Klemmeinrichtung aufweisen, mit der alle Stempel in ihrer jeweiligen Stellung fixierbar sind.
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Die Stempel können bei vertikaler Ausrichtung und Anordnung unterhalb der Basis durch die Schwerkraft gegen einen Gegenstand angeordnet sein, der angesaugt werden soll, wenn die Stempel frei beweglich in der Führung geführt sind. Optional kann zumindest ein Stempel, bevorzugt alle Stempel, durch Federkraft von der Basis weg belastet sein, so dass sie mit Federkraft gegen einen Gegenstand belastet sind, gegen den die Stempel gedrückt werden.
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Bevorzugt ist zumindest ein Stempel, bevorzugter alle Stempel, mit einem Stellmotor zur Verschiebung entlang der Führung verbunden, weiter bevorzugt zusätzlich mit einem Positionssensor zum Erfassen der Position des Stempels zur Basis. Bevorzugt ist der Positionssensor zur Regelung des Stellmotors eingerichtet, insbesondere zur Regelung der Bewegung des Stempels in eine Position.
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Optional weist die Saugglocke eine Einrichtung zur Fixierung der Stempel in einer Position in Bezug zur Basis auf, in der die Stempel in einer umfänglich geschlossenen Anordnung und in Positionen in Bezug zur Basis sind, in der ihre Enden dem dreidimensionalen Profil des Gegenstand folgen. In der Position, in der ihre Enden dem dreidimensionalen Profil eines Gegenstands folgen, sind die Stempel so positioniert, dass sie entlang der Anordnung auf dem Gegenstand aufliegen und bei an dem Anschluß anliegendem Unterdruck den Gegenstand ansaugen. Diese Position der Stempel ist z.B. eine, die die Stempel einnehmen, wenn die Saugglocke gegen den Gegenstand gedrückt wird oder eine Position, in der die Stempel entlang des dreidimensionalen Profils des Gegenstands angeordnet sind, z.B. dem dreidimensionalen Profil des Gegenstands in Stufen folgen.
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In einer einfachen Ausführungsform kann die Saugglocke eingerichtet sein, gegen einen anzusaugenden Gegenstand gedrückt zu werden, z.B. mittels eines Roboterarms, und dazu, in dieser Position die Saugglocke durch den Anschluß mit Unterdruck zu beaufschlagen. Dabei kann die Saugglocke soweit gegen den Gegenstand gedrückt werden, bis zumindest ein Stempel in eine vorbestimmte zurückgeschobene Position bewegt ist. Dabei kann die Saugglocke einen Positionssensor zur Bestimmung der Position des Stempels aufweisen. Die zurückgeschobene Position kann z.B. die zurückgezogene Stellung sein, in der das Ende des Stempels im geringsten Abstand zu Basis angeordnet ist. Eine zurückgezogene Stellung kann z.B. durch einen Positionssensor, z.B. einen Endlagenschalter, detektiert werden. Bevorzugt ist an jedem Stempel ein Positionssensor angeordnet, der z.B. ein Endlagenschalter ist.
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Die umfänglich geschlossene Anordnung von Stempeln ist um den Anschluß für die Unterdruckquelle angeordnet.
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Bevorzugt weist die Saugglocke eine Steuerung auf, die eingerichtet ist, bei Anordnung der Stempel gegen einen Gegenstand anhand von Signalen von Positionssensoren solche Stempel zu bestimmen und einzuziehen, die bei Anordnung der Saugglocke gegen einen Gegenstand innerhalb einer umfänglich geschlossenen Anordnung aus Stempeln angeordnet sind, die in einer zurückgeschobenen Stellung positioniert sind. Dabei zeigt eine zurückgeschobene Stellung zur Basis die Stempel an, die gegen einen Gegenstand belastet sind und durch diesen zurückgeschoben werden, während Stempel, die in einer vorgeschobenen Position zur Basis sind, nicht am Gegenstand anliegen. In dieser Ausführung ist die Saugglocke eingerichtet, Stempel, die an einem Gegenstand anliegen, in einer Anordnung zu positionieren, die einen Rand mit großem umfasstem Querschnitt bildet. Ein Rand mit großem Querschnitt hat den Vorteil einer großen Saugkraft bei gleichem anliegendem Unterdruck. Die Stempel, die innerhalb einer umfänglich geschlossenen Anordnung aus Stempeln angeordnet sind, können dadurch bestimmt werden, dass die Vorrichtung eingerichtet ist, Stempel, für die der Positionssensor eine zurückgeschobene Stellung detektiert und die entlang einer umfänglich geschlossenen Anordnung angeordnet sind, zu identifizieren, und weitere Stempel in zurückgeschobener Stellung einzuziehen. Dabei können die Stempel, die in einer umfänglich geschlossenen Anordnung sind, dadurch identifiziert werden, dass jeder Stempel in zurückgeschobener Stellung zwei angrenzende Stempel in zurückgeschobener Stellung aufweist, die nicht aneinander angrenzen. Alternativ können Stempel in einer umfänglich geschlossenen Anordnung dadurch identifiziert werden, dass es solche Stempel sind, die in einer von zumindest zwei vorbestimmten Anordnungen sind, die in der Vorrichtung gespeichert sind.
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Eine vorgeschobene Position eines Stempels ist z.B. eine, in der sein Ende im größten Abstand von der Basis positioniert ist. Eine zurückgezogene Position eines Stempels ist z.B. eine, in der sein Ende im geringsten Abstand von der Basis positioniert ist. Eine zurückgeschobene Stellung eines Stempels ist eine, in der sein Ende zwischen der vorgeschobenen Position und der zurückgezogenen Position positioniert ist, z.B. in einem Bereich von 10 bis 90%, bevorzugter 25 bis 75% des Abstands zwischen der vorgeschobenen Position und der zurückgezogenen Position. Dabei ist der Stempel von der zurückgezogenen Position zur vorgeschobenen Position entlang einer linearen Bewegungsachse verschieblich geführt.
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Optional zusätzlich können die Stempel bestimmt und in eine eingezogene Stellung bewegt werden, die außerhalb der Anordnung aus Stempeln angeordnet sind, die in einer zurückgeschobenen Stellung positioniert sind und über die Stempel dieser Anordnung hinaus vorgeschoben sind.
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Zum Einziehen bzw. Bewegen der Stempel in eine eingezogene Position weist die Saugglocke Stellmotoren auf, die mit den Stempeln verbunden sind. Bevorzugt weist jeder Stempel einen Positionssensor zur Bestimmung der Position des Stempels in Bezug zur Basis auf, wobei bevorzugt der Stellmotor abhängig von Signalen des Positionssensors gesteuert ist, um einen Stempel in eine Position zu bewegen.
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Der Anschluß für eine Unterdruckquelle kann zwischen den Stempeln münden, bevorzugt in einem Stutzen mit einer Außenwand, entlang der die Stempel verschieblich angeordnet sind, wobei die Außenwand insbesondere einen zu den Wänden der Stempel passenden Querschnitt aufweist, so dass die Stempel angrenzend an die Außenwand des Stutzens beweglich sind und zumindest bei anliegendem Unterdruck an der Außenwand des Stutzens anliegen und zumindest teilweise dichtend gegen den Stutzen anliegen. Auf diese Weise kann die Saugglocke aus dem Stutzen und den Stempeln gebildet werden, die in der Basis geführt sind und die den Rand der Saugglocke bilden. In dieser Ausführungsform können die Stempel in den Abschnitten, die in der Führung geführt sind, einen abweichenden, insbesondere einen kleineren Querschnitt aufweisen als in dem Abschnitt, der den Rand bildet. Der Stutzen kann z.B. eine Außenwand mit kreisförmigem, ovalem, insbesondere bei Stempeln mit dreieckigem Querschnitt sechseckigem oder, insbesondere bei Stempeln mit viereckigem Querschnitt, einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
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Bei Ausführungsformen mit Stellmotoren, die mit Stempeln verbunden sind, um diese in eine vorbestimmte Position zu bewegen, können die Stellmotoren abhängig von einer optischen Abtasteinrichtung gesteuert sein, die eingerichtet ist, einen Gegenstand abzutasten und ein dreidimensionales Profil zu bestimmen und für Stempel, die in einer umfänglich geschlossenen Anordnung sind, die Stellmotoren zu steuern, diese Stempel in eine zurückgezogene Position entsprechend des dreidimensionalen Profils zu bewegen. Die weiteren Stempel können mittels ihrer Stellmotoren in zurückgezogene Positionen bewegt werden. Das dreidimensionale Profil kann z.B. jeweils in Stufen unterteilt sein und die Stempel können gesteuert in dieses in Stufen unterteilte Profil bewegt werden.
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Optional können die Stempel beweglich angebrachte Endabschnitte aufweisen, um durch eine Verschwenkung der Endabschnitte gegenüber der Längsachse des Stempels eine Anpassung der Endabschnitte an das dreidimensionale Profil des Gegenstands zu erleichtern. Die Endabschnitte können z.B. durch einen Materialabschnitt mit höherer Biegsamkeit als der Stempel selbst aufweist oder mittels eines Schwenk- oder Kugelgelenks angebracht sein.
In Ausführungsfonnen mit Stellmotoren, die mit Stempeln verbunden sind, kann optional zumindest ein Stempel, der zu einem mit einem Stellmotor verbundenen Stempel benachbart ist, mit diesem Stempel mittels einer elastischen Verbindung verbunden sein und selbst nicht direkt mit einem Stellmotor verbunden sein. Eine solche elastische Verbindung erlaubt die Übertragung der Bewegung des Stempels, der mit einem Stellmotor verbunden ist, auf einen benachbarten Stempel. Die Verbindung des benachbarten Stempels, der nicht mit dem Stellmotor verbunden ist, mittels einer elastischen Verbindung erlaubt die flexible Positionierung dieses Stempels abhängig von der Positionierung des Stempels, der mit dem Stellmotor verbunden ist.
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In einer einfachen Ausführungsform weist die Saugglocke nur Stempel auf, die in einer umfänglich geschlossenen Anordnung angeordnet sind, die den Anschluß für die Unterdruckquelle umgibt, z.B. eine ringförmige, eine ovale, eine viereckige, insbesondere rechteckige, trapezförmige oder rautenförmige, oder eine sechseckige Anordnung sein.
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In weiterer Ausführungsform, in der bevorzugt zumindest ein Stempel, bevorzugter jeder Stempel mit einem gesteuerten Stellmotor für seine Positionierung zur Basis verbunden ist, können die Stempel alternativ auch in mehreren Reihen an der Basis geführt sein.
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Die Erfindung wird nun genauer mit Bezug auf die Figuren beschrieben, die schematisch in
- - 1 in Aufsicht einen Sauggreifer an einem als Umriss gezeigten Gegenstand,
- - 2 in Seitenansicht einen Sauggreifer anteilig, dessen Stempel an einem Gegenstand anliegen,
- - 3 in Seitenansicht einen Sauggreifer, dessen Stempel mittels Stellmotoren in Positionen bewegt sind, die dem dreidimensionalen Profil eines Gegenstands entsprechen, und in
- - 4 bis 6 mögliche Anordnungen von Stempeln
zeigen.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt in einer Basis 1 kreisförmige Führungen 2, in denen jeweils ein Abschnitt 3 eines Stempels geführt ist. Die Stempel 4 sind nicht gezeigt und können z.B. eine quadratischen Querschnitt aufweisen, so dass deren Seitenwände 5 parallel zueinander angeordnet und gegeneinander verschieblich sind und aneinander anliegen können. Die Stempel 4, deren Abschnitte 3 (dunkel dargestellt) auf dem als Umriss dargestellten Gegenstand 6 aufliegen und von diesem zurückgeschoben sind, bilden eine umfänglich geschlossene Anordnung. Der Anschluß V für die Unterdruckquelle liegt zentral zwischen den in den Führungen 2 geführten Stempeln 4.
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2 zeigt einen Teil einer umfänglich geschlossenen Anordnung von Stempeln 4, die einen Anschluß V für eine Unterdruckquelle umfasst, in einer Position, in der die Stempel 4 gegen den Gegenstand 6 gedrückt sind. Die Basis 1 weist an den Führungen 2 für die Stempel 4 eine Klemmeinrichtung 7 auf, mittels derer die Stempel 4 in ihrer Position relativ zur Basis 1 fixiert sind. Wenn der Gegenstand 6 elastisch ist, können die Stempel 4, z.B. durch die Schwerkraft oder durch Federbelastung, die Oberfläche des Gegenstands 6 eindrücken, bevorzugt elastisch verformen.
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3 zeigt einen Teil einer umfänglich geschlossenen Anordnung von Stempeln 4, die einen Anschluß V für eine Unterdruckquelle umfasst, wobei die Stempel 4 in eine Position verfahren sind, die dem dreidimensionalen Profil des Gegenstands 6 entspricht. Die Fixiereinrichtung 7 der Basis 1 ist in einer Stellung, in der die Stempel 4 in ihren Führungen 2 verschieblich sind. Zur Bewegung der Stempel 4 in ihre Stellung entsprechend dem dreidimensionalen Profil des Gegenstands 6 sind die Stempel 4 mit Stellmotoren 8 verbunden, z.B. mittels Seilzügen oder Steuerstangen.
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3 zeigt eine optische Abtasteinrichtung 11, die auf den anzusaugenden Gegenstand 6 gerichtet ist und eingerichtet ist, die Stellmotoren 8 zu steuern, dass die Stempel in eine Position bewegt werden, in der sie entsprechend des dreidimensionalen Profils des Gegenstands 6 positioniert sind.
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In 2 und 3 ist dargestellt, dass die Stempel in Stufen entlang des dreidimensionalen Profils eines Gegenstands G angeordnet sein können.
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Die 4 bis 6 zeigen Anordnungen von Stempeln 4 im Querschnitt bzw. in Aufsicht auf eine Basis 1, in der sie geführt sind. Optional können nur die Stempel 4 an einer Basis 1 geführt sein, die in einer oder in zumindest zwei umfänglich geschlossenen Anordnungen angeordnet sind. Beispielhafte umfänglich geschlossene Anordnungen von Stempeln 4 werden durch die Stempel 4 gebildet, die entlang der Umfangslinien 9 oder 10 angeordnet sind.
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4 zeigt Stempel 4 mit kreisförmigem Querschnitt, die einander berührend in parallelen Reihen und Zeilen um den Anschluß V einer Unterdruckquelle an einer Basis 1 angeordnet sind.
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5 zeigt Stempel 4 mit rechteckigem Querschnitt, die einander berührend in parallelen Reihen und Zeilen um den Anschluß V einer Unterdruckquelle an einer Basis 1 angeordnet sind.
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Die in 6 gezeigten Stempel 4 haben einen dreieckigen Querschnitt, weisen jeweils parallele Wände auf und sind zueinander versetzt in Reihen und Zeilen angeordnet und umfassen den 6-eckigen Anschluß V der Unterdruckquelle. Bei Anliegen von Unterdruck werden Stempel 4 in Richtung auf den Anschluß V bewegt und liegen mit ihren Wänden, die senkrecht zur Bildebene stehen, gegeneinander an und bilden einen Rand. Eine Saugglocke, die nur die Stempel 4 aufweist, die entlang einer der Umfangslinien 9 oder 10 angeordnet sind, weist eine entsprechende Form auf. Optional können die in 5 und 6 gezeigten Stempel, die außerhalb der Umfangslinien 9 oder 10 angeordnet sind, entfallen, bzw. kann die Saugglocke nur die Stempel aufweisen, die entlang der Umfangslinien 9 oder 10 angeordnet sind.
