DE102017104944A1

DE102017104944A1 - Flächensauggreifer zum Aufnehmen eines Werkstückes

Info

Publication number: DE102017104944A1
Application number: DE102017104944.4A
Authority: DE
Inventors: Armin Dorer
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2037-03-10
Also published as: DE102017104944B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Flächensauggreifer zum Aufnehmen eines Werkstückes, umfassend eine Saugkammer (2), welche eine Saugwand (3) aufweist, die zur Aufnahme des Werkstückes (8) mit einer Vielzahl von Sauglöchern (4) versehen ist, wobei nahe der Sauglöcher (4) ein Strömungssensor (5) angeordnet ist. Bei einem Flächensauggreifer, welcher einfach ermitteln kann, welches Saugloch von dem Werkstück bedeckt ist, ist an jedem Saugloch (4) der Saugwand (3) jeweils ein Strömungsmesser (5) positioniert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flächensauggreifer zum Aufnehmen eines Werkstückes, umfassend eine Saugkammer, welche eine Saugwand aufweist, die zur Aufnahme des Werkstückes mit einer Vielzahl von Sauglöchern versehen ist, wobei nahe der Sauglöcher ein Strömungssensor angeordnet ist.
Aus der EP 2 149 517 B1 ist ein mit Druckluft betriebener Flächensauggreifer bekannt, mit welchem ein Werkstück ergriffen und angehoben werden kann. Der Flächensauggreifer besitzt eine Saugkammer, die mit ihrer, die Unterseite bildenden Saugwand auf das Werkstück aufgesetzt wird. Die Saugwand besitzt Durchbrüche, durch welche von außen angesaugte Luft in die Saugkammer angezogen wird. Innerhalb der Saugkammer ist ein als Strömungssensor ausgebildeter Vakuumsensor vorgesehen, der den Unterdruck innerhalb der Saugkammer erfasst. Auf diese Weise wird ein Maß für den Belegungsgrad der Saugwand ermittelt. Zusätzlich ist innerhalb der Saugkammer auch ein optischer Sensor angeordnet, der die Belegung der Durchbrüche überwacht, wodurch ebenfalls eine Belegungskontrolle durchgeführt werden kann, aber auch gleichzeitig die Lage, d.h. die Position des Werkstückes am Flächensauggreifer ermittelt werden kann.
Nachteilig dabei ist, dass die Überwachung durch den optischen Sensor nur sehr aufwändig installiert werden kann. Gleichzeitig ist ein optischer Sensor einer ständigen Verschmutzung ausgesetzt, was das Ausgangssignal des Sensors und somit dessen Messergebnisse negativ beeinflusst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flächensauggreifer anzugeben, mittels welchem kostengünstig und auf einfache Art und Weise eine Erkennung der Position des Werkstückes am Flächensauggreifer möglich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass an jedem Saugloch der Saugwand jeweils ein Strömungsmesser angeordnet ist. Durch die Positionierung von Strömungssensoren an jedem Saugloch lässt sich einfach die Position des Werkstückes bestimmen, wobei gleichzeitig auch auf die Größe des aufzunehmenden Werkstückes geschlossen werden kann. Die Erkennung erfolgt dabei unabhängig vom Material, der Größe und der Umgebungsbedingungen des Werkstückes.
Vorteilhafterweise ist jeder Strömungsmesser so angeordnet, dass er in einem durch das zugeordnete Saugloch angesaugten Luftstrom positioniert ist. Da bei Anliegen des Werkstückes an einem Saugloch sich der Luftstrom verringert oder ganz verendet, lässt sich durch den Strömungsmesser einfach die Lage des Werkstückes als auch dessen Abmaße und Geometrie ermitteln. Die Geometrie des Werkstückes ist im Raster der Sauglöcher bestimmbar.
In einer Ausgestaltung sind die Strömungsmesser in der Saugkammer angeordnet. Durch die Verwendung der Saugkammer als Aufnahmeort für die Strömungsmesser kann auf zusätzlichen Bauraum zur Anordnung der Strömungsmesser verzichtet werden. Die Strömungsmesser werden geschützt in der Vakuumkammer verbaut, so dass eine Beschädigung durch das angreifende Werkstück oder durch ungeschickte Hantierung unterbunden wird.
In einer Variante sind alle Strömungsmesser mit einem Mikrocontroller zur Auswertung der genauen Belegung der Saugwand mit dem Werkstück verbunden, da die Belegung jedes einzelnen Saugloches überwacht wird. Der Mikrocontroller wertet dabei die Ausgangssignale aller in der Saugkammer angeordneten Strömungsmesser aus und kann dadurch abschätzen, wie die Verteilung des Werkstückes auf der Saugwand aussieht. Dies geschieht durch Auswertung des Luftstromes an den einzelnen Sauglöchern. Daraus können Rückschlüsse auf die Geometrie und Größe des Werkstückes gezogen werden.
In einer Ausführungsform ist zwischen den Strömungsmessern und dem Mikrocontroller eine Multiplexerschaltung zur zyklischen Durchschaltung der Strömungsmesser an den Mikrocontroller angeordnet. Dabei werden durch die Multiplexerschaltung parallele Datenströme in serielle umgewandelt, so dass der Mikroprozessor sehr schnell die unterschiedlichen Signale der einzelnen Strömungsmesser auswerten kann. Die Kontrolle des Werkstückes wird dabei über den gesamten Greifprozess des Flächensauggreifers ermöglicht.
In einer Alternative ist die Multiplexerschaltung integrierter Bestandteil des Mikroprozessors. Der Bauteileaufwand für die Auswerteschaltung wird somit reduziert und die Informationen der verschiedenen Sensorelemente können zentral erfasst und weitergegeben werden.
In einer besonders einfachen Ausgestaltung ist der Strömungsmesser als PTC- oder NTC-Widerstand ausgebildet. Solche NTC- bzw. PTC-Widerstände sind sehr kostengünstig und geometrisch sehr klein, so dass diese kleinen Bauteile einfach nahe jedem Saugloch positioniert werden können.
In einer Ausführungsform ist eine aus Strömungssensor und Signalauswerteschaltung bestehende Sensorik modular gestaltet. Dadurch kann die Anzahl der Sensorik einfach an verschiedene Größen von Flächensauggreifern angepasst werden.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden. Es zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flächensauggreifers.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flächensauggreifers 1 dargestellt, welcher eine Saugkammer 2 aufweist, die mit einer Saugwand 3 abgeschlossen ist. Die Saugwand 3 weist eine Vielzahl von Sauglöchern 4 auf. Im Bereich jedes der Sauglöcher 4 ist in der Saugkammer 2 jeweils ein einen Strömungsmesser bildender PTC- oder NTC-Widerstand 5 angeordnet. Alle diese PTC- bzw. NTC-Widerstände 5 sind mit einem Mikrocontroller 6 verbunden, wobei der Mikrocontroller 6 eine Multiplexerschaltung 7 aufweist, welche die durch die NTC- bzw. PTC-Widerstände 5 gelieferten Ausgangssignale zyklisch an den Mikrocontroller 6 ausgibt.
Mit einer an den Flächensauggreifer 1 angeschlossenen, nicht weiter dargestellten Pumpe wird in der Saugkammer 2 ein Unterdruck erzeugt. Dadurch wird durch die Sauglöcher 4 Luft angesaugt und gleichzeitig ein Werkstück 8 an die Saugwand 3 angezogen. Dabei deckt das Werkstück 8 entsprechend seiner Form beim Anliegen an die Saugwand 3 mehrere Sauglöcher 4 ab, während andere Sauglöcher 4 unbedeckt bleiben. Durch jeden im Luftstrom des zugehörigen Sauglochs 4 angeordneten PTC- oder NTC-Widerstand 5, wird die Strömung im Saugloch 4 bestimmt. Da die PTC- bzw. NTC-Widerstände 5 durch einen Betriebsstrom erwärmt werden, ändert jeder NTC- oder PTC-Widerstand 5 aufgrund einer Temperaturkennlinie seinen Eigenwiderstand, was eine Spannungsänderung zur Folge hat. Wird nun das Vakuum am Flächensauggreifer 1 eingeschaltet, kühlt der Luftstrom an den von dem Werkstück 8 unbelegten Sauglöchern 4 die dort installierten PTC- und NTC-Widerstände 5 ab, so dass diese ihren Eigenwiderstand ändern. Der Eigenwiderstand der NTC- oder PCT-Widerstände 5, an welchen das Werkstück 8 anliegt, bleibt annähernd unverändert, da keine Luft durch die abgedeckten Sauglöcher 4 in die Saugkammer 2 eintritt. Bei NTC- oder PTC-Widerständen 5, die in Sauglöchern 4 angeordnet sind, an welchen das Werkstück 8 nicht aufliegt, führt der Luftstrom zu einer Abkühlung des NTC- bzw. PTC-Widerstandes 5 und somit zu einer Änderung des Eigenwiderstandes, welche mit einer Spannungsänderung einhergeht, die von dem Mikrocontroller 6 erfasst wird. Da der Mikrocontroller 6 alle Spannungsänderungen der in der Saugkammer 2 angeordneten PTC- und NTC-Widerstände 5 überwacht, kann die Belegung jedes einzelnen Saugloches 4 durch das Werkstück 8 durch Auswertung der Spannungsänderungen der entsprechenden NTC- oder PTC-Widerstände 5 detektiert werden.
Die dem Mikroprozessor 6 innewohnende Multiplexerschaltung 7 erlaubt dabei eine einfache Auswertung, da die Ausgangssignale der einzelnen NTC- oder PTC-Widerstände 5 zyklisch durchgeschaltet werden, so dass der Mikrokontroller 6 einfach die aktuellsten Informationen über die Belegung jedes einzelnen Saugloches 3 erhält. Aufgrund dieser Ausgestaltung wird die Information der verschiedenen NTC- bzw. PTC-Widerstände 5 zentral erfasst und ausgewertet.
Die beschriebene Lösung umfasst eine sehr günstige Sensorik, die mit dem jeweiligen NTC- oder PTC-Widerstand 5 und einer Signalaufbereitungsschaltung nur zwei bis drei Bauteile pro Saugloch 4 benötigt. Jede das PTC- bzw. NTC-Widerstand 5 enthaltende Sensorik ist dabei modular gestaltet, so dass je nach Größenordnung des Flächensauggreifers 1 bzw. der Anzahl der vorhandenen Sauglöcher 4 in der Saugwand 3 die entsprechende Anzahl von Sensoriken zur Verfügung gestellt werden kann. Durch den modularen Aufbau der Strömungsmesser ist eine Erweiterung einfach möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2149517 B1 [0002]

Claims

Flächensauggreifer zum Aufnehmen eines Werkstückes, umfassend eine Saugkammer (2), welche eine Saugwand (3) aufweist, die zur Aufnahme des Werkstückes (8) mit einer Vielzahl von Sauglöchern (4) versehen ist, wobei nahe der Sauglöcher (4) ein Strömungssensor (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Saugloch (4) der Saugwand (3) jeweils ein Strömungsmesser (5) positioniert ist.
Flächensauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strömungsmesser (5) so angeordnet ist, dass er in einem durch das zugeordnete Saugloch (4) angesaugten Luftstrom positioniert ist.
Flächensauggreifer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsmesser (5) in der Saugkammer (2) angeordnet sind.
Flächensauggreifer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Strömungsmesser (5) mit einem Mikrocontroller (6) zur Auswertung der genauen Belegung der Saugwand (3) mit dem Werkstück (8) verbunden sind.
Flächensauggreifer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Strömungsmessern (5) und dem Mikrocontroller (6) eine Multiplexerschaltung (7) zur zyklischen Durchschaltung der Strömungsmesser (5) an dem Mikrocontroller (6) angeordnet ist.
Flächensauggreifer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Multiplexerschaltung (7) integrierter Bestandteil des Mikrocontrollers (6) ist.
Flächensauggreifer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsmesser als PTC- oder NTC-Widerstand (5) ausgebildet ist.
Flächensauggreifer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus Strömungssensor (5) und Signalauswerteschaltung bestehende Sensorik modular gestaltet ist.