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Die Erfindung betrifft einen Pneumatikgreifer zum Halten eines Blechteils gemäß Anspruch 1 und ein Fangverfahren in einer Druckausfallsituation gemäß Anspruch 7 an einem Pneumatikgreifer.
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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Pneumatikgreifer zum Halten eines Blechteils, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Sauganordnung mit zumindest einem Sauggreifer, wobei die Sauganordnung dazu eingerichtet ist, ein Blechteil mittels Erzeugen eines Unterdrucks in einer Unterdruckkammer, welche mit einer Oberfläche des zu haltenden Blechteils und dem Sauggreifer gebildet ist, mit einer vorbestimmten Tragkraft zu halten, wobei die Tragkraft größer als die Gewichtskraft des zu haltenden Blechteils ist; und
- - eine Fanganordnung mit zumindest einem Fangspanner, welcher dazu eingerichtet ist, ein Verlieren des zu haltenden Blechteils in einer Druckausfallsituation zu verhindern, wobei in der Druckausfallsituation ein derartiges Vermindern des Unterdrucks an der Sauganordnung stattfindet, dass die vorbestimmte Tragkraft unterschritten ist.
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Stand der Technik
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Anlagen umfassend einen Pneumatikgreifer zum Halten eines Blechteils sind im Stand der Technik bekannt. Dieser Pneumatikgreifer umfasst eine Sauganordnung mit zumindest einem Sauggreifer zum Halten eines Blechteils, welcher mittels Erzeugen eines Unterdrucks in einer Unterdruckkammer, welche mit einer Oberfläche des zu haltenden Blechteils und dem Sauggreifer gebildet ist, das zu haltende Blechteil mit einer vorbestimmten Tragkraft hält, wobei die Tragkraft größer als die Gewichtskraft des zu haltenden Blechteils ist. Bei einem (plötzlichen) Druckausfall oder bei einer Fehlbedienung kann ein gehaltenes Blechteil herabfallen und Werker im Schutzkreis verletzen und/oder Schäden an der Anlage verursachen, wobei anschließend die Anlage aufgeräumt werden muss. Daher ist es bekannt, einen sogenannten Fangspanner vorzusehen. Ein solcher Fangspanner greift das Blechteil nach dem pneumatischen Greifen mittels der Sauganordnung zusätzlich, indem er das Blechteil berührungslos mechanisch umschließt. Der Fangspanner weist somit einen Greiferabschnitt auf, welcher in einer möglichen räumlichen Ausrichtung unterhalb des Blechteils angeordnet ist. Der Fangspanner ist energieausfallsicher. Wenn also die Sauganordnung beispielsweise bei einem Defekt das Blechteil fallen lässt, dann wird es von dem Fangspanner gehalten, womit ein Herabfallen des Blechteils verhindert ist.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt gegenüber den vorbekannten Pneumatikgreifern die Aufgabe zugrunde, eine Ausfallsicherheitslösung aufzufinden, bei welcher ein Herabfallen des mittels der Sauganordnung gehaltenen Blechteils mittels eines Fangspanners mit geringerer Raumforderung verhindert ist. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Weiterhin liegt der Erfindung gegenüber den vorbekannten Fangverfahren in einer Druckausfallsituation an einem Pneumatikgreifer die Aufgabe zugrunde, ein Fangverfahren aufzufinden, bei welchem ein Herabfallen des mittels der Sauganordnung gehaltenen Blechteils mittels eines Fangspanners mit geringerer Raumforderung verhindert ist. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.
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Lösung der Aufgabe
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Gemäß Anspruch 1 umfasst die Fanganordnung eine Magnetanordnung, welche dazu eingerichtet ist, das Blechteil zumindest in der Druckausfallsituation mit einer vorbestimmten magnetischen Fangkraft zu halten.
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Gemäß Anspruch 7 ist ein Fangverfahren in einer Druckausfallsituation an einem solchen Pneumatikgreifer vorgesehen, wobei ein Blechteil mittels des zumindest einen Sauggreifers gehalten ist, aufweisend zumindest die folgenden Schritte:
- a. Erkennen einer Druckausfallsituation; und
- b. Aufbringen der Fangkraft mittels der Magnetanordnung auf das zu haltende Blechteil, bevor der Unterdruck derart vermindert ist, dass die vorbestimmte Tragkraft unterschritten ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Beschreibung der Erfindung
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein Pneumatikgreifer zum Halten eines Blechteils vorgeschlagen, welcher zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- - eine Sauganordnung mit zumindest einem Sauggreifer, wobei die Sauganordnung dazu eingerichtet ist, ein Blechteil mittels Erzeugen eines Unterdrucks in einer Unterdruckkammer, welche mit einer Oberfläche des zu haltenden Blechteils und dem Sauggreifer gebildet ist, mit einer vorbestimmten Tragkraft zu halten, wobei die Tragkraft größer als die Gewichtskraft des zu haltenden Blechteils ist; und
- - eine Fanganordnung mit zumindest einem Fangspanner, welcher dazu eingerichtet ist, ein Verlieren des zu haltenden Blechteils in einer Druckausfallsituation zu verhindern, wobei in der Druckausfallsituation ein derartiges Vermindern des Unterdrucks an der Sauganordnung stattfindet, dass die vorbestimmte Tragkraft unterschritten ist.
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Der Pneumatikgreifer ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Fanganordnung eine Magnetanordnung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, das Blechteil zumindest in der Druckausfallsituation mit einer vorbestimmten magnetischen Fangkraft zu halten.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikgreifers ist die vorbestimmte Fangkraft in der Druckausfallsituation größer als die Gewichtskraft des zu haltenden Blechteils.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikgreifers ist eine magnetische Kraft der Magnetanordnung auf das Blechteil bei Anliegen der vorbestimmten Tragkraft mittels des Sauggreifers geringer als die Gewichtskraft.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikgreifers ist bei Anliegen der vorbestimmten Tragkraft die Magnetanordnung von dem Blechteil beabstandet, und bevorzugt ist die Magnetanordnung mittels eines Pneumatikkolbens gegen eine Zustellkraft in der beabstandeten Position gehalten, wobei der Pneumatikkolben von einer mit dem Sauggreifer gemeinsamen Druckquelle gespeist ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Magnetanordnung ist die Zustellkraft mittels einer Vorspannung eines Federelements bereitgehalten.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des von einer mit dem Sauggreifer gemeinsamen Druckquelle gespeisten Pneumatikkolbens ist der Pneumatikkolben in einer Druckversorgung dem Sauggreifer in Reihe vorgeschaltet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikgreifers umfasst die Magnetanordnung einen Schaltmagnet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Schaltmagnets ist ein Anschalten, also Erzeugen eines Magnetfelds für die erforderliche Fangkraft, mittels eines Druckausfalls an dem Sauggreifer ausgelöst.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Pneumatikgreifers ist der Fangspanner gleichseitig wie der Sauggreifer angeordnet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des mit den Sauggreifern gleichseitigen Pneumatikgreifers ist der zumindest eine Fangspanner in einem Raum zwischen zumindest zwei Sauggreifern angeordnet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Fangverfahren vorgeschlagen, welches in einer Druckausfallsituation an einem Pneumatikgreifer nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ein Herabfallen eines mittels des zumindest einen Sauggreifers gehaltenen Blechteils verhindert. Das Fangverfahren weist zumindest die folgenden Schritte auf:
- a. Erkennen einer Druckausfallsituation; und
- b. anschließend an Schritt a. Aufbringen der Fangkraft mittels der Magnetanordnung auf das zu haltende Blechteil bevor der Unterdruck derart vermindert ist, dass die vorbestimmte Tragkraft unterschritten ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Fangverfahrens gemäß Schritt a. wird die Druckausfallsituation von einem Pneumatikkolben nach Anspruch 4 erkannt, und die Magnetanordnung wird in einer Druckausfallsituation gemäß Schritt b. mittels der Zustellkraft aus einer beabstandeten Normalposition hin zu dem Blechteil gefahren.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Fangverfahrens wird die Magnetanordnung in einer Druckausfallsituation berührend gegen das Blechteil gefahren.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Fangverfahrens wird eine Druckausfallsituation infolge eines daraus resultierenden Druckausfalls in dem Pneumatikkolben erkannt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Fangverfahrens umfasst die Magnetanordnung einen Schaltmagnet nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, welcher in einer Druckausfallsituation gemäß Schritt b. angeschaltet wird und ansonsten ausgeschaltet ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Fangverfahrens wird der Schaltmagnet mittels des Druckausfalls angeschaltet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Fangverfahrens löst ein Erkennen eines Druckausfalls gemäß Schritt a. ein Stoppen einer räumlichen Bewegung des Pneumatikgreifers aus.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- 1 in einer schematischen Ansicht einen Pneumatikgreifer mit mittels zweier Sauggreifer gehaltenem Blechteil, und
- 2 in einer schematischen Ansicht einen Pneumatikgreifer mit mittels eines Fangspanners gehaltenem Blechteil.
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Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
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1 und 2 zeigen einen Pneumatikgreifer 100. In 1 ist ein Blechteil 10 mittels einer Sauganordnung 20 entgegen der Gewichtskraft 30 gehalten. Dazu umfasst die Sauganordnung 20 (in dieser Darstellung zwei) Sauggreifer 21, 22, welche zusammen mit einer Oberfläche 11 des Blechteils 10 jeweils eine Unterdruckkammer 23, 24 bilden. Eine solche Sauganordnung 20 ist beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannt. Die Sauganordnung 20 umfasst einen oder mehrere Sauggreifer 21, 22, welche an eine Oberfläche angelegt werden und dann mittels eines Unterdrucks in einer Unterdruckkammer 23, 24, beispielsweise einem Spalt mit seitlich umschließender Dichtlippe, eine ausreichende Tragkraft 31 erzeugen können. Die Sauggreifer 21, 22 werden dazu über eine Druckversorgung 61, beispielsweise Druckleitungen, von einer Druckquelle 60 versorgt. Die Druckquelle 60 ist beispielsweise eine Vakuumpumpe oder eine Druckluftpumpe, wobei dann der Unterdruck, beispielsweise direkt, in der Unterdruckkammer 23, 24 mittels einer VenturiDüse (Bernoulli-Effekt) erzeugt wird. Die Sauggreifer 21, 22 sind an einem Tragrahmen 25 befestigt, welcher bevorzugt räumlich verfahrbar aufgehängt ist, sodass das Blechteil 10 von einem ersten Ort, beispielsweise einem Lagerort oder Umformort, zu einem anderen Ort, beispielsweise Fertigungsort, Montageort oder Lagerort, transportierbar ist. Ein solcher Tragrahmen 25 und dessen Antrieb und Steuerung ist beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannt. Der Tragrahmen 25 ist zum Halten der Sauganordnung 20 in einer geeigneten Position oder bewegbar in eine geeignete Position eingerichtet und für entsprechende Kräfte ausgelegt. Die aus dem Unterdruck in den Unterdruckkammern 23, 24 resultierende (Gesamt-) Tragkraft 31 ist größer als die Gewichtskraft 30 des Blechteils 10, zumindest im Schwerefeld der Erde. Mit der Gewichtskraft 30 ist hier aber nicht unbedingt die reine Schwerkraft, sondern eben auch resultierend aus Transportbeschleunigungen und unter Berücksichtigung eines Sicherheitsbeiwerts deutlich höhere Kraft gemeint, als die reine aus der Masse des Blechteils 10 resultierende Schwerkraft.
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In 1 ist der Pneumatikgreifer 100 im Sollzustand gezeigt. Daher ist hier der Fangspanner 41 der Fanganordnung 40 nicht in Einsatz gebracht und ist von dem gehaltenen Blechteil 10 beabstandet. Dies ist keine zwingende Eigenschaft der Fanganordnung 40. Vielmehr kann die Magnetanordnung 42 dauerhaft mit einer zu der Tragkraft 31 beitragenden Magnetkraft auf das Blechteil 10 einwirken und/oder an dem Blechteil 10 anliegen. Alternativ umfasst die Magnetanordnung 42 einen Schaltmagnet, welcher erst nach Anschalten, also beispielsweise nach beiseite Bewegen einer magnetischen Abschirmung bei einem Dauermagnet und/oder nach Bestromen einer Spule, des Schaltmagnets eine erforderliche Fangkraft 32 aufbringt. In einem solchen Fall ist der Schaltmagnet bevorzugt starr als nicht bewegt oder zumindest nicht in einem solchen Maße wie bei einem nicht schaltbaren Dauermagnet von dem Blechteil 10 beabstandet.
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In der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist die Magnetanordnung 42 im Sollzustand gemäß 1 von dem gehaltenen Blechteil 10 soweit beabstandet, dass das auf das Blechteil 10 einwirkende Magnetfeld derart gering ist, dass eine für eine Druckausfallsituation erforderliche Fangkraft 32 nicht erreicht ist. Die Magnetanordnung 42 ist mittels eines vorgespannten Federelements 51, welches eine erforderliche Zustellkraft 33 bereitstellt, gegen das gehaltene Blechteil 10 verfahrbar. Bevorzugt ist dazu wie hier gezeigt ein Pneumatikkolben 50 vorgesehen, welcher den Antagonisten zu dem Federelement 51 bildet. Der Pneumatikkolben 50 ist hier mittels der für die Versorgung der Sauggreifer 21, 22 eingerichteten gemeinsamen Druckquelle 60 versorgt. Tritt eine Druckausfallsituation auf, so fällt die pneumatische Kraft auf den Pneumatikkolben 50 ab und das Federelement 51 schiebt die Magnetanordnung 42 gegen das zu haltende Blechteil 10. Dieser Zustand ist in 2 gezeigt. Dort ist (übertrieben) dargestellt, dass die Sauggreifer 21, 22 von dem zu haltenden Blechteil 10 gelöst sind und somit keine Unterdruckkammern 23, 24 mehr mit der Oberfläche 11 des Blechteils 10 gebildet ist. Es liegt somit keine Tragkraft 31 von der Sauganordnung 20 an dem zu haltenden Blechteil 10 an.
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Eine Druckausfallsituation kann bei einem Defekt an der Druckquelle 60, der
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Druckversorgung 61 oder zumindest einem der Sauggreifer 21, 22 auftreten. Außerdem kann eine Druckausfallsituation bei einer übermäßigen Beschleunigung des zu haltenden Blechteils, beispielsweise infolge eines Anstoßens und/oder einer übermäßigen Transportbeschleunigung oder Aufschwingen oder plötzlichen Windlast auftreten. Bevorzugt hat die Druckausfallsituation immer eine Druckzunahme in zumindest einer der Unterdruckkammern 23, 24 zufolge, sodass allein eine direkte oder indirekte Erfassung des Unterdrucks in den Unterdruckkammern 23, 24 ausreichend ist. Ein Erkennen der Druckausfallsituation ist beispielsweise eine mechanische beziehungsweise pneumatische Kopplung der Sauganordnung 20 und der Fanganordnung 40, wie beispielsweise in 1 und 2 gezeigt, mittels eines in die Druckversorgung 61 zwischengeschalteten Pneumatikkolbens 50. Alternativ oder ergänzend sind Beschleunigungswerte und/oder Krafteinwirkungen und/oder Bewegungen des gehaltenen Blechteils 10 erfassbar und entsprechend auswertbar. Bevorzugt wird ein Fanggreifen mittels der Fanganordnung vollständig ausfallsicher, also bei Ausfall von Druckversorgung und elektrischer Versorgung und ohne externe Steuerung ausgelöst. Bei einem Schaltmagneten ist beispielsweise eine magnetische Abschirmung mittels der Druckversorgung gehalten und wird in einer Druckausfallsituation von einer Federkraft oder Gewichtskraft beiseite bewegt. Bei einer Spule ist beispielsweise ein Energiespeicher vorgesehen, welcher die Spule mit einer erforderlichen Spannung versorgt. Der elektrische Schalter ist beispielsweise mittels der Druckversorgung in einer Aus-Position gehalten, sodass in einer Druckausfallsituation die Spule bestromt wird. Bevorzugt wird der Pneumatikgreifer beziehungsweise dessen Transportsystem bei einer Druckausfallsituation (sofort) angehalten oder aus einem Gefahrenbereich, bevorzugt mit geringen Beschleunigungswerten, heraustransportiert. In einer besonders einfachen Ausführungsform ist die Magnetanordnung manuell anschaltbar und/oder manuell gegen das zu haltende Blechteil verfahrbar. Dies ist beispielsweise bei geringer Gefährdung und/oder als Dauersicherung außerhalb einer Position des Pneumatikgreifers, in welcher das gehaltene Blechteil ausgerichtet und abgelegt beziehungsweise das zu haltende Blechteil aufgenommen werden muss, nützlich. Bevorzugt ist die Fanganordnung 40 nicht im Einsatz, bringt also keine Fangkraft 32 auf, wenn keine Druckausfallsituation vorliegt.
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Das Blechteil 10 ist aus einem magnetisierbaren Werkstoff gebildet, beispielsweise einem Metall, oder umfasst magnetisierbare Bereiche. Alternativ ist ein magnetisierbarer Aufsatz vorgesehen, welcher an dem Blechteil 10 befestigt ist. Die Fanganordnung 40 umfasst einen oder mehrere Fangspanner 41 mit jeweils einer oder mehreren Magnetanordnungen 42. Die Position der Magnetanordnungen 42 korrespondiert mit den magnetisierbaren Bereichen des zu haltenden Blechteils 10 und ist unter Umständen individuell anpassbar. Die Fanganordnung 40 ist bevorzugt derart eingerichtet, dass das zu haltende Blechteil 10 sich relativ zu den Sauggreifern 21, 22 nur gering oder nicht bewegt. Beispielsweise sind die Fangspanner 41 in die Sauggreifer 21, 22 integriert.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Pneumatikgreifer ist ein wenig raumgreifender und zuverlässiger Fangspanner gebildet, welcher zudem keine zusätzliche Verfahrzeit benötigt, wenn der Pneumatikgreifer im Sollzustand arbeitet. Vielmehr ist der Fangspanner inaktiv, wenn keine Druckausfallsituation vorliegt. Der hier vorgeschlagene Fangspanner überragt auch nicht die Kontur des Pneumatikgreifers, und es sind keine Störkanten bei beispielsweise Entnahmen, Einlegen in Spannvorrichtungen oder Fügeprozessen vorhanden. Der Fangspanner ist sehr leicht ausführbar, wodurch der Gesamtaufbau des Pneumatikgreifers und dessen Antrieb und Sicherungssysteme effizienter gestaltbar sind. Zudem verbraucht der Fangspanner keine oder kaum Luft, zumindest nicht für eine Zustellbewegung, welche entfallen kann. Darüber hinaus ist die Handhabung des Pneumatikgreifers deutlich vereinfacht. Die Notwendigkeit einer konstruktiven Anpassung ist gering, und unter Umständen ist der Einsatz eines solchen Fangspanners standardisierbar.
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Das Fangverfahren mit dem Pneumatikgreifer 100 weist beispielsweise den folgenden Ablauf auf: In einem ersten Schritt spannen die Sauggreifer 21, 22 das zu haltende Blechteil 10. In einem zweiten Schritt beginnt ein Roboter den Handlingsprozess, das Blechteil wird also transportiert. In einem dritten Schritt tritt eine Störung auf, beispielsweise ein Druckluftausfall der Druckquelle 60. In einem vierten Schritt fährt die Magnetanordnung 42 der Fanganordnung 40, beispielsweise wegen der Druckänderung am Pneumatikkolben 50 infolge der Zustellkraft 33 des vorgespannten Federelements 51, sofort gegen das Blechteil 10. In einem fünften Schritt, also nach Aktivwerden der Fanganordnung 40, verlieren die Sauggreifer 21, 22 das Blechteil 10. Das Blechteil 10 kann aber nicht herabfallen. In einem sechsten Schritt wird die Störung behoben und der Werker entnimmt das Blechteil 10 und fährt die Anlage wieder hoch. Bevorzugt wird im Zuge dessen im dritten Schritt der Roboter, je nach erlaubten Beschleunigungswerten sanft oder abrupt, gestoppt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Pneumatikgreifer
- 10
- Blechteil
- 11
- Oberfläche
- 20
- Sauganordnung
- 21
- Sauggreifer
- 22
- Sauggreifer
- 23
- Unterdruckkammer
- 24
- Unterdruckkammer
- 25
- Tragrahmen
- 30
- Gewichtskraft
- 31
- Tragkraft
- 32
- Fangkraft
- 33
- Zustellkraft
- 40
- Fanganordnung
- 41
- Fangspanner
- 42
- Magnetanordnung
- 50
- Pneumatikkolben
- 51
- Federelement
- 60
- Druckquelle
- 61
- Druckversorgung
