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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abheben eines plattenförmigen obersten Werkstücks von einem Werkstückstapel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Vorrichtungen werden dazu eingesetzt, Werkstücke, die in einem Stapel bevorratet sind, zur weiteren Bearbeitung in einer Fertigungsstraße zu vereinzeln. Zu diesem Zweck wird jeweils das oberste Werkstück durch Greifer erfasst, die an einer gemeinsamen Aufhängung angeordnet sind, die allgemein auch als Tooling bezeichnet wird und durch einen Feeder, einen Roboterarm oder einen anders gearteten Antrieb bewegt wird. Die Greifer sind typischerweise als Saugnäpfe ausgebildet, die auf der Oberseite des obersten Werkstücks aufsetzen und sich an dieser festsaugen. Die Aufhängung kann dann zusammen mit diesem Werkstück angehoben werden und dieses in eine nachfolgende Bearbeitungsstation einlegen.
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Während dieses Vorgangs muss zuverlässig verhindert werden, dass mehrere Werkstücke gleichzeitig angehoben und weitertransportiert werden. Insbesondere neigen Werkstücke, die glatte Oberflächen aufweisen, welche überdies geölt sein können, zu einem Aneinanderhaften beim Anheben. Daher wird eine Druckluftanordnung dazu genutzt, zwischen das oberste und das im Stapel darunter liegende Werkstück Druckluft einzubringen. Diese trennt die aufeinander liegenden Werkstücke voneinander und fördert auf diese Weise die Vereinzelung.
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Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der Druckschrift
EP 2 149 519 A1 . Dort sind die Greifer an zwei verschiedenen Aufhängungen angebracht, die zueinander beweglich sind. Nachdem die Greifer an dem obersten Werkstück ankoppeln, werden die zwei Aufhängungen und somit auch die Greifer aufeinander zu bewegt, so dass sich das Werkstück aufwölbt. In den unter der Wölbung entstehenden Hohlraum wird Druckluft eingebracht, welche die Haftung zwischen dem obersten Werkstück und dem darunter liegenden Werkstück verringert, so dass das oberste Werkstück einzeln abgehoben werden kann. Für starre plattenförmige Werkstücke wie etwa Metallbleche ist eine solche Vorrichtung nicht verwendbar.
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Eine vergleichbare Vorrichtung ist aus der Druckschrift
US 6 345 818 B1 bekannt. Hier wird das oberste Werkstück initial durch einen Greifer an einer Ecke angelupft, wobei dieses Anlupfen durch seitlich eingebrachte Druckluft aus einer ersten Druckluftdüse unterstützt wird. Anschließend wird zwischen die angehobene Ecke und das darunterliegende Werkstück Druckluft aus einer zweiten Druckluftdüse eingebracht, um den eigentlichen Abhebevorgang und das Abtrennen vom Stapel zu unterstützen. Auch hier muss zunächst ein Hohlraum zwischen oberstem Werkstück und dem Werkstückstapel erzeugt werden, um die Druckluft effektiv zur Verringerung der Haftung einsetzen zu können.
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Das zuverlässige Vereinzeln starrer Werkstückplatten stellt somit besondere Probleme, die durch den genannten Stand der Technik nicht gelöst werden. Lassen sich die Werkstücke nicht ohne größeren Kraftaufwand verformen, so muss zumindest sichergestellt werden, dass die Druckluft effektiv auf den Stapel wirkt. Die richtige Positionierung der Düse ist hierfür entscheidend.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Abheben eines obersten Werkstücks der vorstehend beschriebenen Art zu verbessern, so dass die oben beschriebenen Nachteile überwunden werden und ein Einsatz der Düse auch zum Vereinzeln relativ starrer plattenförmiger Werkstücke ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung einen Abstandshalter, der über einen Anschlag zur Auflage auf der Oberseite des obersten Werkstücks verfügt und mit der Düse gekoppelt ist. Die Düse ist in einem vorbestimmten Höhenabstand relativ zu dieser Anschlagsfläche angeordnet. Der Begriff „vorbestimmt“ soll hierbei Ausführungsformen einschließen, in denen der Höhenabstand fest eingestellt ist, entweder durch eine fixe Montageposition oder eine vor Inbetriebnahme der Vorrichtung vorgenommene Höheneinstellung, die während des Betriebs der Vorrichtung konstant gehalten wird. aber auch solche, in denen der Höhenabstand zwischen verschiedenen Betriebszyklen, also Anhebevorgängen durch ein ansteuerbares Stellorgan verändert wird. Wesentlich für die Erfindung ist allerdings, dass der vorbestimmte Höhenabstand sich nicht während des Betriebs der Vorrichtung selbsttätig durch die im Betrieb auftretenden Kräfte verändert, die insbesondere beim Aufsetzen der Greifer auf die oberste Plattenoberfläche auftreten.
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Durch eine derartige Anordnung kann sichergestellt werden, dass die Düse zu Beginn des Abhebevorgangs in Relation zu dem Werkstückstapel immer gleich ausgerichtet ist. Setzt nämlich der Anschlag auf dem obersten Werkstück auf, wird aufgrund des vorbestimmten Höhenabstands von Düse zum Anschlag auch die Höhenposition der Düse relativ zum Stapel definiert. Ist der Höhenabstand zwischen Düse und Anschlag so gewählt, dass er der Dicke eines Werkstücks entspricht, ist die Düse dann automatisch auf die Kontaktebene zwischen der Unterseite des obersten Werkstücks und der Oberseite des darunter liegenden Werkstücks ausgerichtet. Die aus der Düse austretende Druckluft drängt dann zwischen die beiden Werkstücke und zwängt diese vom Rand her auseinander.
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Es hat sich erwiesen, dass diese Trennung der beiden obersten Werkstücke auch dann funktioniert, wenn die Werkstücke relativ starr sind. Eine Verformbarkeit der Werkstücke ist nicht zwingend notwendig, sofern nur die Düse genau genug ausgerichtet wird. Die Stärke des Druckluftstrahls reicht dann aus, um die beiden obersten Werkstücke voneinander zu trennen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Höhenabstand der Düse relativ zum Anschlag einstellbar. So wird sichergestellt, dass die Vorrichtung für verschieden dicke Werkstücke genutzt werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Düse seitlich vom Abstandshalter angeordnet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Düse seitlich an einem Gehäuse angebracht, an welchem der Abstandshalter höhenverstellbar angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Abstandshalter federnd an der Aufhängung angebracht. Insbesondere kann der Abstandshalter federnd in einer Richtung senkrecht zur Ebene des obersten Werkstücks an der Aufhängung aufgehängt sein, so dass er beim Aufsetzen auf das oberste Werkstück einfedert. Dadurch wird einer Beschädigung des Werkstücks durch den Abstandshalter vorgebeugt. Die federnde Aufhängung kann auch indirekt durch geeignete mechanische Kopplungsmittel realisiert sein, etwa durch eine federnde Aufhängung des vorstehend beschriebenen Gehäuses, an welchem der Abstandshalter angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Greifer als Saugnäpfe ausgebildet. Denkbar sind jedoch auch magnetische Greifer.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die horizontale Position der Düse in Relation zu den Greifern einstellbar. Hierdurch kann der seitliche Abstand der Düse zu dem Werkstückstapel optimal eingestellt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung einen Antrieb zur Einstellung der horizontalen Position der Düse in Relation zu den Greifern. Somit kann der Vorgang des Anpassens der horizontalen Position der Düse automatisch durchgeführt werden.
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Dieser Antrieb umfasst vorzugsweise einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung einen Antrieb zur Einstellung der vertikalen Position der Aufhängung und Kopplungsmittel zur Kopplung dieses Antriebs mit dem Antrieb zur Einstellung der horizontalen Position der Düse. Da zum Absenken der Aufhängung auf den Stapel und zum darauf folgenden Anheben des obersten Werkstücks ohnehin stets ein Antrieb vorhanden sein muss, lässt sich dieser durch geeignete mechanische Kopplungsmittel auch zur seitlichen Einstellung der Düse nutzen. Dies kann derart erfolgen, dass beim Absenken auf den Stapel automatisch die Düse seitlich an denselben heranfährt. Eine solche Kopplung der verschiedenen Bewegungen ist auch insofern vorteilhaft, als dass die Düse sich bei Absenken der Aufhängung zunächst in einer seitlich vom Stapel zurückgezogenen Position befinden kann und sich erst in der letzten Phase des Absenkens, also beim Aufsetzen der Greifer dem Stapel nähert. Dies beugt Kollisionen der Düse mit dem Rand der Werkstücke vor.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der folgenden Zeichnungen.
- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
- 2 zeigt einen Teil der Vorrichtung aus 1 in einer Seitenansicht.
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In 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Aufhängung 12 zum Anheben eines plattenförmigen Werkstücks. Solche Aufhängungen werden allgemein auch als Tooling bezeichnet und werden gewöhnlich an die Art und Form des zu handhabenden Werkstücks angepasst. Wie die bekannten Toolings, umfasst auch die hier vorliegende Aufhängung 12 eine Anzahl von Greifern 14, die hier als Saugnäpfe ausgebildet sind. Während die Aufhängung 12 eine horizontal ausgerichtete rechteckige Ebene aufspannt, sind die Greifer 14 an der Unterseite der Aufhängung 12 verteilt angebracht, derart, dass sie flach auf der Oberseite eines plattenförmigen Werkstücks aufsetzen können.
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Bei dem dargestellten Werkstück 24 handelt es sich um eine rechteckiges plattenförmiges Metallblech, nämlich um das oberste aus einem hier nicht gezeigten Stapel identischer Werkstücke, die zur weiteren Bearbeitung dem Stapel einzeln entnommen werden. Hierzu ist es erforderlich, jeweils das oberste Werkstück 24 von den übrigen Werkstücken des Stapels zu vereinzeln, da die Werkstücke dazu neigen, aneinander zu haften.
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Die hierbei durchgeführte Bewegung der Aufhängung 12 wird durch einen nicht näher dargestellten Antrieb durchgeführt. Zum Absenken der Greifer 14 auf die Oberseite des Werkstücks 24 und zum Anheben der Aufhängung 12 zusammen mit dem Werkstück 24 müssen insbesondere vertikale Bewegungen durchgeführt werden, während zum seitlichen Weitertransport an eine nachfolgende Bearbeitungsstation auch laterale Bewegungskomponenten realisiert werden müssen. Die Begriffe „vertikal“, „horizontal“, „seitlich“, „links“, „rechts“ usw. beziehen sich hier und im folgenden jeweils auf die Stapelungsrichtung sowie auf die Erstreckungsrichtung der Plattenebene der Werkstücke.
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Wie insbesondere in 2 zu sehen ist, ist außerdem an der Aufhängung 10 an einem seitlichen Ende, hier dem rechten, neben den Greifern 14 eine Druckluftanordnung 16 angebracht. Diese umfasst eine Druckluftdüse (im folgenden einfach als Düse 18 bezeichnet) zum zielgerichteten seitlichen Ausstoß von Druckluft und einen Abstandshalter 20 mit einem unteren Anschlag 22, der mit der Düse 18 gekoppelt ist. Die Düse 18 hat die Form einer schmalen Leiste und erstreckt sich entlang des Randes des Werkstücks 24, bzw. etwas unterhalb desselben, wie nachfolgend noch erläutert werden soll. Die Düse 18 ist seitlich auf die Greifer 14 ausgerichtet.
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Der Abstandshalter 20 ist seitlich an einem im wesentlichen kastenförmigen Gehäuse 21 angeordnet, das unter der Aufhängung 12 aufgehängt ist, und zwar derart, dass es mittels mechanischer Druckfedern 26 vertikal bezüglich der Aufhängung 12 einfedern kann. Ein flächiger Anschlag 22 bildet die Unterseite des Abstandshalters 20. Die Greifer 14 können ebenfalls vertikal einfedern, und im vollständig ausgefederten Zustand der Greifer 14 und des Gehäuses 21 liegt der Anschlag 22 etwa in einer Ebene mit der Unterseite der Greifer 14.
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Während des Abhebevorgangs wird zunächst die Vorrichtung 10 abgesenkt, bis die Greifer 14 und der Anschlag 22 auf der Oberseite des obersten Werkstück 24 des Werkstückstapels aufliegen. In dieser in 1 und 2 gezeigten Aufnahmeposition ist die Düse 18 seitlich auf den Werkstückstapel ausgerichtet. Nach dem Absenken der Vorrichtung 10 tritt aus der Düse 18 Druckluft aus, um die Haftung zwischen oberstem Werkstück 24 und dem darunterliegenden Werkstück zu verringern und somit das oberste Werkstück 24 zu vereinzeln. Damit dies zuverlässig gelingt, ist die Düse 18 in einem vorbestimmten Höhenabstand in Relation zu dem Anschlag 22 angebracht. So wird eine optimale horizontale Positionierung der Düse 18 in Relation zu dem Werkstückstapel gewährleistet. Die Wirkung der Druckluft zum Vereinzeln der Werkstückplatten ist nämlich dann optimal, wenn die Düse 18 genau auf die Kontaktebene zwischen der Unterseite des obersten Werkstücks 24 und der Oberseite des darunter liegenden Werkstücks ausgerichtet ist. Die aus der Düse 18 austretende Druckluft drängt dann zwischen die beiden Werkstücke und zwängt diese vom Rand der auseinander. Die Haftung zwischen den Werkstücken wird aufgehoben, und das oberste Werkstück 24 kann durch die Greifer 14 angehoben werden.
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Durch eine Vorbestimmung des Höhenabstandes zwischen der Düse 18 und dem Anschlag 22 lässt sich sicherstellen, dass die Düse 18 dann, wenn der Anschlag 22 auf der Oberseite des obersten Werkstücks 24 aufliegt, stets auf die Kontaktebene zwischen den zu trennenden Werkstücken ausgerichtet ist. Der Abstand zwischen dieser Kontaktebene und der Oberseite des obersten Werkstücks 24 entspricht nämlich dessen Dicke. Vor dem Betrieb der Vorrichtung lässt sich die Höhe der Düse 18 relativ zum Anschlag 22 auf die Dicke der zu handhabenden Werkstücke einstellen, indem die Höhe des Abstandshalters 20 am Gehäuse 21 justiert wird. Diese Einstellung wird während des Betriebs der Vorrichtung 10 beibehalten. Denkbar sind auch Ausführungsformen, bei denen die Höhe des Abstandshalters 20 am Gehäuse 21 durch gesteuerte Stellorgane veränderbar ist. Ferner kann auch die Unterseite des Gehäuses 21 selbst als Anschlagsfläche dienen. Schließlich sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Höhe der Düse 18 am Gehäuse 21 einstellbar ist. Neben breiten Flächen sind auch schmale kantenförmige Anschläge 22 im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar.
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Um auch einen optimalen horizontalen Abstand der Düse 18 vom Werkstückstapel zu gewährleisten, ist die horizontale Position der Düse 18 in Relation zu den Greifern 14 einstellbar. Hier erfolgt ein horizontales Verstellen der Düse 18 relativ zum Gehäuse 21 und damit auch zu den Greifern 14 mit Hilfe eines Antriebs 28, der einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder umfassen kann. Dieser Antrieb 28 kann mit dem Antrieb zur vertikalen Bewegung der Aufhängung 12 gekoppelt sein, in der Weise, dass während der Aufsetzbewegung der Aufhängung 12 auf den Werkstückstapel automatisch der horizontale Antrieb 28 zum Heranziehen der Düse 18 an den Stapel betätigt wird. Diese Kopplung der Antriebe kann mechanisch erfolgen, etwa durch eine Parallelogrammführung, oder durch eine gemeinsame Steuerung, welche mechanisch unabhängige Antriebe koordiniert. Vor dem Anheben der Aufhängung 12 mit dem obersten Werkstück 24 kann die Düse durch den horizontalen Antrieb 28 wieder in eine vom Stapel entfernte Stellung gefahren werden.
