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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handhabungs- und/oder Greifvorrichtung und insbesondere ein Aufhängungselement für einen Sauggreifer o. dgl. Handhabungselement mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.
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Im Zusammenhang mit der Handhabung von flächigen Gegenständen aus Karton oder anderen Verpackungsmaterialien werden oftmals sog. Sauggreifer eingesetzt. Die zu handhabenden flächigen Gegenstände können bspw. Zwischenlagen aus Karton sein, die im Zusammenhang mit der Palettierung von Getränkebehältern zwischen übereinander gestapelte Lagen eingefügt werden.
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Eine für solche Zwecke einsetzbare Handhabungsvorrichtung mit mehreren Sauggreifern zur Aufnahme und zum Umsetzen und Positionieren von flächigen Gegenständen wie Karton-Zwischenlagen findet sich etwa in der
DE 10 2015 103 147 A1 offenbart. An einem zentralen Flanschabschnitt sind mehrere flexible Auslegerarme angeordnet, an deren freien Enden sich jeweils Saugköpfe befinden, die mit Unterdruck beaufschlagt werden können und auf diese Weise dafür vorgesehen und geeignet sind, durch Anlegen eines Saugdrucks die flach aufeinander gestapelten flächigen Gegenstände oder Karton-Zwischenlagen aufzunehmen und an einem vorgesehenen Ort durch Deaktivierung des Saugdrucks wieder abzulegen.
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Derartige Sauggreifer werden oftmals auch für andere Zwecke in ähnlichem Zusammenhang eingesetzt, so etwa bei der Handhabung und beim Auffalten von Karton-Umverpackungen, wie es bspw. in der
DE 10 2017 204 213 A1 gezeigt ist.
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Die in derartigen oder ähnlichen Handhabungseinrichtungen eingesetzten Saugköpfe oder Sauggreifer weisen typischerweise einen tellerartigen flexiblen Saugkopf auf, der mit Unterdruck beaufschlagt werden kann und der die Kontakt- und Haftfläche zu dem zu ergreifenden Gegenstand bildet. Sobald an diesem Saugkopf ein Unterdruck oder Saugdruck angelegt ist, kann er auf einen zu erfassenden Gegenstand aufgesetzt werden, um an dessen möglichst glatter und ebener Oberfläche zu haften, den flächigen Gegenstand zu ergreifen und anzuheben, so dass er mittels einer geeigneten Antriebs- und Bewegungskinematik an eine gewünschte Zielposition überführt werden kann.
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Da manche zu ergreifenden Gegenstände zu schwer sind, um sie mittels eines einzelnen Sauggreifers aufzunehmen, werden die Sauggreifer oftmals in Gruppen eingesetzt und dabei gleichzeitig mit Saugdruck beaufschlagt. Die oben bereits genannte
DE 10 2015 103 147 A1 zeigt etwa vier voneinander beabstandete Sauggreifer, die jeweils gleichzeitig mit Unterdruck beaufschlagt werden können, um größere Zwischenlagen, die insbesondere die Abmessungen einer Paletten-Grundfläche aufweisen, zuverlässig handhaben und positionieren zu können.
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Die in aller Regel aus einem flexiblen Elastomermaterial bestehenden Saugköpfe solcher Sauggreifer sind meist an einem Anschlussstück befestigt, an dem sich auch ein Druckanschluss zur bedarfsweisen Versorgung des Saugkopfes mit dem notwendigen Saugdruck befinden kann. Der Druckanschluss kann sinnvollerweise als herkömmlicher Normanschluss für Druckfluidleitungen ausgebildet sein und zudem ein gebräuchliches Zollmaß aufweisen. Um beim Aufsetzen des flexiblen Saugkopfes eines solchen Sauggreifers die Oberfläche des zu erfassenden Gegenstandes nicht zu beschädigen oder zu beeinträchtigen und um zudem eine gewisse Toleranz beim Positionieren des Sauggreifers zu gewährleisten, ist das Anschlussstück oftmals an einem gefederten Stößel befestigt. Dieser Federstößel ist wiederum an einer geeigneten Basis befestigt, die bspw. durch einen Greifarm oder Auslegerarm gebildet oder dort befestigt sein kann, wie er etwa aus der
DE 10 2017 204 213 A1 hervorgeht. Dort sind vier gleichartige Auslegerarme offenbart, wobei sich an den freien Enden dieser Auslegerarme jeweils ein steuerbarer Sauggreifer befindet, der jeweils mit einem solchen Federstößel ausgestattet sein kann.
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Die bisher bekannten Sauggreifer mit ihren dafür eingesetzten Federstößeln sind meist aus zahlreichen zusammengebauten Einzelteilen gebildet, wie einer Spiralfeder, einer mehrteiligen Führung, Verschraubungen und Dichtungen. Die solchermaßen zusammengebauten Sauggreifer und Federstößel bauen relativ lang und benötigen dadurch einen kaum zu reduzierenden Bauraum. Die Montage der zahlreichen Einzelteile erfordert Zeit. Zudem bilden die meist aus metallischem Werkstoff bestehenden Teile eine relativ große Gesamtmasse. Die Sauggreifer sind verschmutzungsanfällig und alleine aus diesem Grund in aller Regel nicht wartungsfrei, sondern müssen in gewissen Abständen gereinigt und/oder in ihre Einzelteile zerlegt werden, um sie effektiv reinigen zu können.
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Angesichts der Nachteile der bekannten Sauggreifer kann es als vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung angesehen werden, ein Aufhängungselement für einen Sauggreifer o. dgl. Handhabungselement zur Verfügung zu stellen, der mit wenigen Einzelteilen zumindest einige integrierte Funktionen liefern kann. Das Aufhängungselement soll zudem bei reduzierter Baugröße und reduziertem Gewicht einen geringeren Montageaufwand benötigen und eine geringere Verschmutzungsanfälligkeit bieten.
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Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs erreicht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die abhängigen Ansprüche beschrieben.
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Zur Erreichung des oben genannten Ziels schlägt die Erfindung ein Aufhängungselement für einen Sauggreifer oder ein mit einem insbesondere steuerbaren Sauggreifer o. dgl. ausgestattetes Handhabungselement mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 vor. Das Aufhängungselement verfügt über einen Basiskörper sowie ein daran beweglich gekoppeltes sowie mit Unterdruck beaufschlagbares und/oder über wenigstens einen Unterdruckanschluss verfügendes Anschlusselement, wobei dieses Anschlusselement insbesondere zur Verbindung mit einem Kontakt- oder Saugteller zur flächigen Kontaktierung und/oder zur unterdruckgesteuerten Aufnahme von zu handhabenden und/oder zu erfassenden flächigen Artikeln dienen kann.
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Das Aufhängungselement ist u.a. dadurch charakterisiert, dass das Anschlusselement über ein Federelement federelastisch mit dem Basiskörper verbunden ist, und dass das Anschlusselement, das Federelement sowie der Basiskörper stofflich und/oder einstückig miteinander verbunden sind. Mit dieser einstückigen oder stofflichen Verbindung kann insbesondere gemeint sein, dass diese miteinander verbundenen Teile in einem einzigen oder einphasigen Herstellungsschritt hergestellt wurden, insbesondere mittels eines Sinterverfahrens, eines Spritzgussverfahrens oder eines anderen geeigneten Verfahrensschrittes oder einer geeigneten Verfahrensfolge mehrerer aufeinander aufbauender und typischerweise unmittelbar aufeinander folgender Verfahrensschritte.
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Das erwähnte Sinterverfahren kann bspw. durch ein sog. 3D-Druckverfahren realisiert werden, mit dessen Hilfe sich komplexere Bauteile mit räumlichen Strukturen, Hinterschneidungen etc. mit wenig Aufwand und in vergleichsweise sehr kurzer Zeit fertigen lassen, normalerweise basierend auf einem CAD-Datensatz. Der Vorteil bei der Verwendung eines solchen 3D-Druckteiles besteht nicht nur in der schnellen Fertigungsmöglichkeit ohne jeglichen aufwendigen Formenbau, sondern auch in der relativ leicht möglichen Integration verschiedener Funktionen wie der Federung, der Führung zueinander beweglicher oder verschiebbarer Bauteile sowie der Integration von Pneumatikanschlüssen oder -fittings etc.
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Somit liefert die Erfindung durch Verwendung eines sehr kostengünstig zu konstruierenden und zu fertigenden 3D-Druckteiles eine vorteilhafte Integration mehrerer Funktionen wie Federung, Führung und Pneumatikfitting etc. Das erfindungsgemäße Bauteil kann bei sehr geringem Bauraum erheblichen Montageaufwand einsparen, ist weitgehend wartungsfrei und zudem unempfindlich gegen Verschmutzung. Derartige 3D-Druckteile weisen gegenüber metallischen Bauteilgruppen eine vergleichsweise geringe Masse auf und sind zudem deutlich kostengünstiger herstellbar und schnell und mit geringem Aufwand montierbar, sofern überhaupt ein Montageaufwand entsteht.
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Ein derartiger, bspw. zur Zuschnittsvereinzelung, zur Karton- und/oder Papiervereinzelung, für das Zwischenlagenhandling etc. vorteilhaft einsetzbarer Sauggreifer kann insbesondere auch in kritischen Einbausituationen verwendet werden, wo der Bauraum typischerweise knapp ist und wenig Bewegungsraum für die Handhabungseinrichtung zur Verfügung steht.
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Das Federelement kann in vorteilhafter Weise gemeinsam mit den übrigen Bauteilen in einem einzigen Fertigungsschritt hergestellt und baulich mit diesen integriert sein, so dass ein kostengünstiges, einfach herstellbares und über eine lange Betriebsdauer haltbares Bauteil gebildet ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Aufhängungselement kann das Federelement insbesondere durch ein einstückig ausgebildetes und über elastische Federeigenschaften verfügendes Federpaket gebildet sein. Ein solches einstückiges Federpaket kann bspw. über das erwähnte Sinterverfahren - bekannt auch als sog. 3D-Druckverfahren - hergestellt sein, da sich damit wahlweise auch komplexere räumliche Strukturen fertigen lassen, so etwa ein derartiges Federpaket.
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Das hier so bezeichnete Anschlusselement kann insbesondere der Montage eines geeigneten Greifelements wie bspw. eines Kontakt- oder Saugtellers dienen, der bspw. über ein Schraubgewinde am Anschlusselement befestigt werden kann. Wahlweise jedoch kann ein solcher Kontakt- oder Saugteller ach einstückig am Anschlusselement angeformt oder einstückig mit diesem ausgebildet sein, was sich insbesondere mittels eines sinterbasierten Fertigungsverfahrens realisieren lässt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Aufhängungselement kann zudem vorgesehen sein, dass der Kontaktteller über das Federelement, insbesondere über das erwähnte Federpaket mit dem Basiskörper verbunden ist, und dass der Kontaktteller, das Federpaket sowie der Basiskörper stofflich miteinander verbunden sind. Der Kontaktteller kann insbesondere einen mit Unterdruck beaufschlagbaren Saugteller bilden, mit dem flächige Werkstücke wie Zwischenlagen, Kartons o. dgl. Verpackungsmaterial gehandhabt, ergriffen und umgesetzt werden können.
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Von Vorteil kann es zudem sein, wenn der Kontakt- oder Saugteller als Korpus elastisch verformbar ist. Auf diese Weise kann er sich einer nicht vollständig ebenen Kontur des zu erfassenden oder zu kontaktierenden flächigen Artikels oder einer schrägen Oberfläche des flächigen Artikels anpassen.
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Am Aufhängungselement können sich die notwendigen Anschlüsse für eine Fluidversorgung des Kontakt- oder Saugtellers befinden. So kann etwa das Anschlusselement mit den für die Funktion benötigten Unterdruckanschlüssen ausgestattet sein, die bspw. mittels Norm-Schraubgewinde-Anschlüssen dort angeschlossen werden können. Wahlweise kann am Aufhängungselement und/oder an dessen Anschlusselement ein Gewindestutzen mit Außengewinde oder ein Innengewinde angeformt sein, um dort die Druckfluid- bzw. die Unterdruckanschlüsse luftdicht anschließen zu können.
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Bei einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Aufhängungselementes kann das Federelement bspw. ein Tellerfederpaket oder mehrere Tellerfederpakete umfassen. Diese Tellerfederelemente können jeweils durch einstückige federnde Abschnitte in einer Art „Zick-Zack“-Kontur gebildet sein. So kann das Federelement insbesondere mehrere streifenartige Federpakete umfassen, die voneinander beabstandet und ringförmig um einen zentralen Bereich angeordnet sind, der in Längserstreckungsrichtung des Greifelements verläuft. Der zentrale Bereich, durch den die Mittelachse des Aufhängungselementes verläuft, kann die axialen Führungselemente beinhalten, die für die Längsverschiebbarkeit des Basiskörpers und des Anschlusselements sorgen können.
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Wahlweise kann das Federelement drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht oder mehr streifenförmige Federpakete umfassen, die symmetrisch und ringförmig zueinander um den zentralen Bereich angeordnet sind. Wenn diese streifenförmigen Federpakete jeweils beabstandet zum zentralen Bereich angeordnet sind, bleiben sie komprimierbar und werden in ihrer Beweglichkeit nicht durch Berührungen mit dem zentralen Bereich oder durch gegenseitige Kontaktierung beeinträchtigt. Sinnvollerweise verlaufen die Streifenfederpakete mit ihren Längsrichtungen jeweils parallel zur Längsmittelachse und entlang eines einhüllenden Zylinders.
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Um die gewünschte Elastizität bei definierten Rückstellkräften zu erhalten, können die Streifenfederpakete des Federelements jeweils eine mäanderförmige Kontur mit flachen Streifen aufweisen, die sich in Zick-Zack-Form oder in gewellter Form entlang einer Längsrichtung erstrecken, wobei sich im zusammengefügten Zustand mehrere solcher Streifen parallel zur Längsmittelachse des Bauteils erstrecken. Damit ergibt sich die gewünschte Kompressibilität entlang der Längsmittelachse des Aufhängungselements. Unter Umständen kann es gewünscht sein, eine zusätzliche elastische Auslenkungsmöglichkeiten von der Längsmittelachse des Greifelements zuzulassen, was durch eine entsprechend gestaltete spielbehaftete Führung der zwischen den Federpaketen oder innerhalb des Federelements angeordneten Führungselemente gewährleistet werden kann.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante des Aufhängungselements kann das Federelement wahlweise auch durch ein zylindrisches Federelement gebildet sein. Dies kann bspw. ein Ring in der Kontur eines Zylinders mit wendelförmigen Wandelementen sein, deren elastische Verformbarkeit die Federwirkung ergibt. Zwischen den Wandelementen befinden sich sinnvollerweise jeweils Aussparungen, so dass sich eine gitternetzartige Struktur ergibt, welche die gewünschte Kompressibilität des Federelements liefert.
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Bei dieser Ausführungsvariante sind die hier so bezeichneten Wandelemente vorzugsweise durch sich mehrfach kreuzende elastische Streifen gebildet, so dass sich eine Netzstruktur ergibt, deren Elastizität durch die Materialstärke und Breite (Breite ist hier gemeint als gedachte Wandstärke des Zylinders, wenn der Zylinder aus Vollmaterial wäre) der Streifen sowie deren Gesamtanzahl und damit in Verbindung stehenden Abständen der einzelnen Streifen zueinander definiert ist. Je nach Größe der zwischen den Streifen befindlichen Aussparungen und je nach Materialstärke der Streifen ergibt sich eine gewünschte Federcharakteristik.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante des Aufhängungselements kann das Federelement wahlweise auch durch ein nicht zylinderförmiges ringförmiges Federelement gebildet sein. Dies kann bspw. ein konischer Ring in der Kontur eines Konus mit wendelförmigen Wandelementen sein, deren elastische Verformbarkeit die Federwirkung ergibt. Zwischen den Wandelementen befinden sich sinnvollerweise jeweils Aussparungen, so dass sich eine gitternetzartige Struktur ergibt, welche die gewünschte Kompressibilität des Federelements liefert. Ebenso denkbar ist eine Kontur des Federelements mit einer ausgebauchten oder eingeschnürten Form, die insoweit von einer zylindrischen Kontur abweicht und durch eine solche Formgebung spezifische Federeigenschaften erhalten kann.
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Bei dieser Ausführungsvariante sind die hier so bezeichneten Wandelemente vorzugsweise durch sich mehrfach kreuzende elastische Streifen gebildet, so dass sich eine Netzstruktur ergibt, deren Elastizität durch die Materialstärke und Breite (Breite ist hier gemeint als gedachte Wandstärke des Konus oder des ausgebauchten oder eingeschnürten Zylinders, wenn das Federelement aus Vollmaterial bestünde) der Streifen sowie deren Gesamtanzahl und damit in Verbindung stehenden Abständen der einzelnen Streifen zueinander definiert ist. Je nach Größe der zwischen den Streifen befindlichen Aussparungen und je nach Materialstärke der Streifen ergibt sich eine gewünschte Federcharakteristik.
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Auch bei diesen zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten des Aufhängungselements kann jeweils mittig innerhalb des Federelements ein Führungselement angeordnet sein, das seitliche Auslenkungen des Anschlusselements gegenüber dem Basiskörper begrenzt und/oder das zu starke seitliche Auslenkungen des Federpakets verhindert. Außerdem kann das mittig innerhalb des Federelements angeordnete Führungselement einen Längsanschlag für die maximale Einfederung und/oder Ausfederung des Federelements in Längsrichtung bilden.
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Dieses optional zu verstehendes Führungselement kann mit dem Basiskörper und/oder dem Anschlusselement wahlweise stofflich verbunden und/oder einstückig mit den übrigen Bau- oder Funktionselementen und/oder im 3D-Druckverfahren hergestellt sein.
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Damit kann ein einstückiges Ausgleichselement mit innenliegender Führung und außenliegenden Federpaketen gebildet sein, das die oben genannten vorteilhaften Eigenschaften bietet.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Aufhängungselements besteht darin, dass das Federpaket und die sonstigen Bauteile nur sehr wenig Bauraum benötigen, da sie eine sehr geringe axiale Ausdehnung haben. Da somit das gesamte Bauteil sehr kurz und sehr kompakt ausfällt, kann es auf deutlich geringerem Bauraum untergebracht werden als bisher bekannte Bauteile mit ähnlichem Funktionsumfang.
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Bei dem Aufhängungselement können wahlweise am Basiskörper Pneumatikanschlüsse vorgesehen sein, z.B. in Form von Schraubanschlüsse mit Norm-Zoll-Gewindemaß zur Verbindung mit Pneumatikleitungen, wo der für das Greifelement notwendige steuerbare Unterdruck angeschlossen werden kann. Wahlweise können die oben erwähnten Leitungsverbindungen innerhalb des Federpakets zum Kontakt- oder Saugteller geführt sein.
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Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Greifelement, insbesondere einen Sauggreifer zur Aufnahme flächiger Werkstücke, insbesondere zur Aufnahme flächiger Verpackungsmaterialien, wobei das Greifelement oder der Sauggreifer mit einem Aufhängungselement gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten sowie mit einem am Anschlusselement des Aufhängungselement befestigten und mit steuerbarem Saugdruck beaufschlagbaren Kontakt- oder Saugteller zur Handhabung der flächigen Werkstücke ausgestattet ist.
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Das erfindungsgemäße Greifelement oder der erfindungsgemäße Sauggreifer umfasst ein mit Unterdruck beaufschlagbares, über federelastische Eigenschaften verfügendes oder federelastisch gelagertes Aufhängungselement. Das Greifelement oder der Sauggreifer ist insbesondere zur kontaktierenden Erfassung flächiger Artikel wie Zuschnitte, Verpackungselemente, Zwischenlagen o. dgl. vorgesehen und geeignet.
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Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
- 1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht zwei unterschiedliche Sauggreifer.
- 2 zeigt eine Perspektivansicht einer ersten Variante eines Federelements eines Sauggreifers gemäß 1.
- 3 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine weitere Variante eines Federelements des Sauggreifers.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
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Die perspektivische und schematische Ansicht der 1 zeigt in einer Gegenüberstellung einen Sauggreifer 10 mit einem erfindungsgemäßen Aufhängungselement 12 (links) sowie einen herkömmlichen Sauggreifer 14 (rechts), der mit einem Federstößel 16 mit metallischer Spiralfeder 18 ausgestattet ist. Stirnseitig sind beide Sauggreifer 10 und 14 jeweils mit Saugköpfen 20 aus einem flexiblen Elastomermaterial ausgestattet, die durch eine zentrale Saugöffnung 22 jeweils mit Saugdruck beaufschlagt werden können, um durch Aufsetzen des tellerartigen Saugkopfes 20 auf ein (hier nicht gezeigtes) flächiges Werkstück den Unterdruck aufbauen und das Werkstück ansaugen, aufnehmen und an eine gewünschte Position umsetzen zu können.
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Bei beiden Sauggreifern 10 und 14 sind die elastischen Saugköpfe 20 jeweils an einem Anschlusselement 24 befestigt, an dem sich auch ein Druckanschluss 26 zur bedarfsweisen Versorgung des jeweiligen Saugkopfes 20 mit dem notwendigen Saugdruck befindet. Der Druckanschluss 26 kann bspw. einen abgewinkelten Anschlussstutzen 28 aufweisen, wie dies beim herkömmlichen Sauggreifer 14 (rechts) gezeigt ist. Wahlweise kann der Druckanschluss 26 auch lediglich mit einem Innengewinde 30 im Anschlusselement 24 versehen sein, wie dies beim erfindungsgemäßen Sauggreifer 10 (links) gezeigt ist. In ein solches Innengewinde 30 kann dann wahlweise ein gerader oder abgewinkelter Anschlussstutzen eingeschraubt werden. Beide Druckanschlüsse 26 sind sinnvollerweise als herkömmliche Normanschlüsse für Druckfluidleitungen ausgebildet und weisen vorzugsweise ein gebräuchliches Zollmaß auf.
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Damit der flexible Saugkopf
20 des herkömmlichen Sauggreifers
14 auf die Oberfläche des zu erfassenden Gegenstandes möglichst sanft erfolgen kann und um gleichzeitig eine gewisse Toleranz beim Positionieren des Sauggreifers
14 auf dem zu erfassenden Gegenstand zu gewährleisten, ist das Anschlusselement
24 am gefederten Stößel
16 befestigt. Dieser Federstößel
16 ist wiederum an einer geeigneten Basis
32 befestigt, die bspw. durch einen Greifarm oder Auslegerarm gebildet oder dort befestigt sein kann, wie er etwa aus der
DE 10 2017 204 213 A1 hervorgeht.
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Somit ist der in 1 rechts gezeigte bekannte Sauggreifer 14 mit seinem Federstößel 16 aus mehreren zusammengebauten Einzelteilen gebildet, wie der metallenen Spiralfeder 18, einer mehrteiligen Führung 34, Verschraubungen und Dichtungen. Wie es die 1 im Vergleich zum links gezeigten neuartigen Sauggreifer 10 erkennen lässt, ist der zusammengebaute Sauggreifer 14 sowie der für diesen notwendige Federstößel 16 relativ lang und benötigt dadurch einen relativ großen Bauraum und Manövrierbereich.
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Demgegenüber ist der in der schematischen Perspektivansicht der 1 links dargestellte neuartige Sauggreifer 10 mit einem einstückig ausgebildeten Aufhängungselement 12 ausgestattet, das einen hier verdeckten Basiskörper 36 (vgl. hierzu aber 2) sowie ein daran beweglich gekoppeltes und mit Unterdruck beaufschlagbares und zu diesem Zweck über einen Unterdruckanschluss 26 verfügendes Anschlusselement 24 umfasst. Auch bei diesem Sauggreifer 10 ist das federnd mit dem Basiskörper 36 verbundene Anschlusselement 24 mit einem tellerartigen flexiblen Saugkopf 20 mit zentraler Saugöffnung 22 zur flächigen Kontaktierung sowie zur unterdruckgesteuerten Aufnahme von zu handhabenden und/oder zu erfassenden flächigen Artikeln ausgestattet.
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Der Basisabschnitt 32 des herkömmlichen Saugreifers 14 (rechts) kann ebenso wie der Basiskörper 36 des erfindungsgemäßen Sauggreifers 10 (links) an einer Halterung 38 befestigt sein, die bspw. Teil eines beweglichen Handhabungselements oder Teil eines Auslegerarms o. dgl. sein kann.
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Wie es neben der schematischen Darstellung der 1 insbesondere auch die schematische Perspektivansicht der 2 deutlich erkennen lässt, ist das erfindungsgemäße Aufhängungselement 12 nicht nur dadurch charakterisiert, dass das den Saugkopf 20 tragende Anschlusselement 24 über ein Federelement 40 federelastisch mit dem Basiskörper 36 verbunden ist, sondern insbesondere dadurch, dass das Anschlusselement 24, das Federelement 40 sowie der Basiskörper 36 stofflich und einstückig miteinander verbunden sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist mit dieser einstückigen oder stofflichen Verbindung insbesondere gemeint, dass diese miteinander verbundenen Teile 24, 36 und 40 in einem einzigen oder einphasigen Herstellungsschritt hergestellt wurden, insbesondere mittels eines Sinterverfahrens, d.h. eines sog. 3D-Druckverfahrens, womit der Montageaufwand für den solchermaßen ausgestatteten und ausgebildeten erfindungsgemäßen Sauggreifer 10 gegenüber dem Zusammenbau- und Montageaufwand für den herkömmlichen Sauggreifer 14 erheblich reduziert werden kann.
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Während eine einstückige oder integrierte Bauweise bei sowohl beim Anschlusselement 24 als auch beim Basiskörper nach keine ungewöhnliche Ausführungsvariante darstellt, liegt die Besonderheit des erfindungsgemäßen Sauggreifers 10 einerseits in der einstückigen Ausbildung des Federelements 40 (vgl. 2) als auch in der einstückigen und integrierten Ausbildung des Aufhängungselements 12, bei dem das Anschlussstück 24 an einem Ende des Federelements 40 angeformt ist, und bei dem der Basiskörper 36 am anderen Ende des Federelements 40 angeformt ist. Das Anschlusselement 24 dient der Montage eines geeigneten Greifelements wie insbesondere des in 1 gezeigten Kontakt- oder Saugtellers oder Saugkopfes 20, der über ein zentrales Schraubgewinde 42, das als Innengewinde mit Druckluftdurchführung ausgebildet ist, am Anschlusselement 24 befestigt werden kann. Zudem verfügt das Anschlusselement 24 über den bereits oben erwähnten Druckanschluss 26, der als seitlich herausgeführtes Innengewinde 30 oder über eine andere geeignete Durchführung gebildet sein kann.
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Wie es die 2 und 3 anhand unterschiedlicher Ausführungsvarianten des Federelements 40 verdeutlichen, kann dieses durch ein einstückig ausgebildetes und über elastische Federeigenschaften verfügendes Federpaket 44 gebildet sein, das sich über das erwähnte Sinterverfahren - bekannt auch als 3D-Druckverfahren - herstellen lässt, da sich mit einem solchen Herstellverfahren vergleichsweise komplexe räumliche Strukturen fertigen lassen, so etwa ein derartiges Federpaket 44.
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Wie es die in 1 erkennbare und in 2 in detaillierter Darstellung gezeigte erste Ausführungsvariante des Federelements 40 veranschaulicht, kann das Federelement 40 mehrere Tellerfederpakete oder -elemente 46 umfassen. Die hier gezeigten Tellerfederelemente 46 sind jeweils durch einstückige federnde Abschnitte in einer Art „Zick-Zack“-Kontur gebildet. So ist hier das Federelement 40 bzw. das Federpaket 44 durch mehrere streifenartige Tellerfederpakete 46 gebildet, die ringförmig und voneinander beabstandet um einen zentralen Bereich 48 angeordnet sind, der in Längserstreckungsrichtung des Greifelements 10 bzw. des Aufhängungselements 12 verläuft, ebenso wie der Basiskörper 36 und das Anschlusselement 24. Der zentrale Bereich 48, durch den die Mittelachse des Aufhängungselementes 12 verläuft, kann auch axiale Führungselemente 50 beinhalten, die bei gegebener Längsverschiebbarkeit des Basiskörpers 36 gegenüber dem Anschlusselement 24 für deren axiale Führung sorgen können. Diese axialen Führungselemente 50 werden weiter unten noch detaillierter beschrieben.
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Das Federelement 40 kann bspw. sieben, acht (vgl. 1 und 2) oder neun solcher streifenförmiger Tellerfederelemente 46 aufweisen, die symmetrisch und ringförmig zueinander um den zentralen Bereich 48 mit den axialen Führungselementen 50 angeordnet sind. Wenn diese streifenförmigen Tellerfederelemente 46 jeweils beabstandet zum zentralen Bereich 48 angeordnet sind, bleiben sie komprimierbar und werden in ihrer Beweglichkeit nicht durch Berührungen mit dem zentralen Bereich 48 oder durch gegenseitige Kontaktierung beeinträchtigt. Außerdem verlaufen die streifenförmigen Tellerfederelemente mit ihren Längsrichtungen jeweils parallel zur Längsmittelachse des Aufhängungselements 12 und entlang eines einhüllenden Zylinders (nicht gezeigt).
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Die gewünschte Elastizität bei definierten Rückstellkräften wird durch die Gestaltung der streifenförmigen Tellerfederelemente 46 erzeugt, da diese jeweils eine mäanderförmige Kontur mit flachen Streifen aufweisen, die sich in Zick-Zack-Form entlang einer Längsrichtung erstrecken, wobei sich im zusammengefügten Zustand mehrere dieser Streifen parallel zur Längsmittelachse des Bauteils 12 erstrecken. Damit ergibt sich die gewünschte Kompressibilität entlang der Längsmittelachse des Aufhängungselements 12.
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Die streifenförmigen Tellerfederelemente 46, die allesamt in einstückiger Fertigung gemeinsam mit den übrigen Teilen, die in 2 gezeigt sind, als 3d-Druckteil hergestellt werden, weisen jeweils insgesamt vier in Reihe angeordnete Tellerfederabschnitte 52 auf, die jeweils durch einen gefalteten flachen Streifenabschnitt gebildet sind, der im entspannten Zustand (vgl. 2) in einem Winkel von etwa 30° ... 60° gefaltet ist. Im selben Faltungswinkel schließt sich jeweils ein in Reihe angeordneter weiterer Tellerfederabschnitt 52 an, so dass sich durch die vier gleichartigen Tellerfederabschnitte 52 mit ihren jeweils gleichen Faltungswinkeln eine insgesamt annähernd lineare Federungscharakteristik ergibt. Durch Variation der Breite und der Streifendicke der streifenförmigen Tellerfederabschnitte 52 der einzelnen Tellerfederelemente 46 kann die Federkonstante je nach Bedarf eingestellt oder variiert werden. Auch ergibt eine größere Anzahl enger zueinander angeordneter Tellerfederelemente 46 (z.B. mehr als neun) eine steifere Federcharakteristik des Federelements 40 bzw. des Federpakets 44.
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Die schematische Perspektivansicht der 3 zeigt schließlich eine alternative Ausführungsvariante des Federelements 40, das im Aufhängungselement 12 des Sauggreifers 10 gemäß 1 (in Fig. links), das in diesem Fall nicht als Tellerfederelement 46 gemäß 2, sondern als ein zylindrisches Federelement 54 oder als Zylinderfeder 54 ausgebildet sein. Dieses zylindrische Federelement 54 umfasst einen Ring 56 in der Kontur eines Zylinders, der durch wendelförmige Wandabschnitte 58 gebildet ist, deren elastische Verformbarkeit die gewünschte Federwirkung ergibt. Zwischen den Wandabschnitten 58 befinden sich jeweils zahlreiche Aussparungen 60, so dass sich eine gitternetzartige Struktur ergibt, welche die gewünschte Kompressibilität des zylindrischen Federelements 54 liefert.
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Wie es die Ausführungsvariante der 3 erkennen lässt, sind bei dieser Ausführungsvariante des durch die Zylinderfeder 54 gebildeten Federelements 40 Wandabschnitte durch sich mehrfach kreuzende elastische Streifen 62 gebildet, so dass sich eine Netzstruktur ergibt, deren Elastizität durch die Materialstärke und Breite (Breite ist hier gemeint als gedachte Wandstärke des Zylinders, wenn der Zylinder aus Vollmaterial wäre) der Streifen 62 sowie deren Gesamtanzahl und damit in Verbindung stehenden Abständen der einzelnen Streifen 62 zueinander definiert ist. Je nach Größe der zwischen den Streifen 62 befindlichen Aussparungen 60 und je nach Materialstärke der Streifen 62 ergibt sich eine gewünschte Federcharakteristik der solchermaßen gebildeten Zylinderfeder 54.
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Das Anschlusselements 24 sowie der Basiskörper 36 sind bei dieser Ausführungsvariante des als Zylinderfeder 54 ausgebildeten Federelements 40 lediglich angedeutet und können in der Praxis ebenso geformt sein wie bei der Ausführungsvariante gemäß 2.
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Die 2 und 3 lassen zudem jeweils innerhalb der Federelemente 40 in deren zentralen Bereichen 48 befindliche axiale Führungselemente 50 erkennen. Das axiale Führungselement 50 begrenzt jeweils seitliche Auslenkungen des Anschlusselements 24 gegenüber dem Basiskörper 36 und verhindert je nach gewähltem Spiel unerwünschte seitliche Auslenkungen des Federpakets. Außerdem kann das mittig innerhalb des Federelements 40 angeordnete Führungselement 50 einen Längsanschlag für die maximale Einfederung des Federelements 40 in Längsrichtung bilden. Die Führungselemente 50 sind jeweils zweiteilig ausgestaltet, wobei ein zylindrischer Abschnitt 64 kleineren Durchmessers wahlweise am Basiskörper 36 oder am Anschlusselement 24 angeordnet ist, der innerhalb eines hohlzylindrischen Abschnittes 66 größeren Durchmessers gleiten kann. Der hohlzylindrische Abschnitt 66 größeren Durchmessers ist entsprechend am Anschlusselement 24 oder am Basiskörper 36 angeordnet, so dass die beiden Abschnitte 64 und 66 ineinander gleiten und für die entsprechende Führung sorgen können.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sauggreifer
- 12
- Aufhängungselement
- 14
- herkömmlicher Sauggreifer
- 16
- Federstößel
- 18
- Spiralfeder
- 20
- Saugkopf, flexibler Saugkopf, tellerartiger Saugkopf, Kontaktteller, Saugteller
- 22
- Saugöffnung, zentrale Saugöffnung
- 24
- Anschlusselement
- 26
- Druckanschluss
- 28
- Anschlussstutzen, abgewinkelter Anschlussstutzen
- 30
- Innengewinde
- 32
- Basisabschnitt, Basis
- 34
- Führung, mehrteilige Führung
- 36
- Basiskörper, Basis
- 38
- Halterung
- 40
- Federelement
- 42
- Schraubgewinde, zentrales Schraubgewinde
- 44
- Federpaket
- 46
- Tellerfederelement
- 48
- zentraler Bereich
- 50
- Führungselemente, axiale Führungselemente
- 52
- Tellerfederabschnitt, streifenförmiger Tellerfederabschnitt
- 54
- Zylinderfeder, zylindrisches Federelement
- 56
- Ring
- 58
- Wandabschnitt, Wandelement, wendelförmiger Wandabschnitt
- 60
- Aussparung
- 62
- Streifen, elastische Streifen
- 64
- zylindrischer Abschnitt, zylindrischer Abschnitt kleineren Durchmessers
- 66
- hohlzylindrischer Abschnitt, hohlzylindrischer Abschnitt größeren Durchmessers
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015103147 A1 [0003, 0006]
- DE 102017204213 A1 [0004, 0007, 0040]
