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Die Erfindung betrifft einen Flächensauggreifer zum Ansaugen und Handhaben von Gegenständen, mit einem Grundmodul, in welchem eine mit Unterdruck beaufschlagbare Unterdruckkammer vorgesehen ist, wobei das Grundmodul auf einer Saugseite Saugöffnungen aufweist, wobei der Saugseite eine elastisch komprimierbare, mit den Saugöffnungen korrespondierende Durchgangsöffnungen aufweisende Struktur mit einer Anlagefläche zur Anlage des anzusaugenden Gegenstandes zugeordnet ist, wobei im Betrieb die Struktur oder ein Teilabschnitt der Struktur, in welchem an der Anlagefläche keine Gegenstande angesaugt gehalten sind, einen Neutralzustand einnehmen, und wobei im Betrieb die Struktur oder ein Teilabschnitt der Struktur, in welchem Gegenstände an der Anlagefläche angesaugt gehalten sind, einen Komprimierzustand einnehmen.
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Derartige Flächensauggreifer dienen insbesondere zum lageweisen Ergreifen und Anheben von Gegenständen, die unregelmäßige und komplexe Oberflächen aufweisen, insbesondere lagestabile Flachmaterialien, wie z.B. Bretter oder Platten, oder von kleineren Gegenständen, wie z.B. Dosen, Bechern, Schalen oder dergleichen. Der Flächensauggreifer weist dabei eine flexible Struktur, insbesondere einen Belag auf, der üblicherweise an die Oberseite der zu greifenden Gegenstände angelegt wird. Als vorteilhaft hat sich eine Struktur aus Schaumstoff oder Dichtschaum erwiesen, da sich diese an die mitunter unebene Oberfläche gut anschmiegt.
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Aus der
DE 10 2006 050 970 A1 sind Flächensauggreifer bekannt, bei welchen die Struktur in Form eines Schaumstoffbelags mit einer Decklagenschicht versehen ist, welche Saugöffnungen aufweist, deren Strömungsquerschnitt exakt an die zu greifenden Gegenstände angepasst sind.
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Aus der
DE 10 2013 201 249 B4 sind ähnliche Flächensauggreifer mit einer schaumstoffartigen Struktur bekannt.
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Aus der
EP 3 153 282 A1 sind Flächensauggreifer mit einer elektrisch leitfähigen Platte als Anlagefläche bekannt, wobei die Kapazität der Platte gegenüber dem Grundmodul gemessen wird. Eine elastisch komprimierbare Struktur ist nicht vorgesehen. Mit einem solchen Flächensauggreifer können insbesondere eine gleichmäßige, metallische Oberfläche aufweisenden Gegenstände, wie Bleche, gegriffen werden. Gegenstände, die eine unregelmäßige oder komplexe Oberfläche aufweisen, können nur schwerlich oder nicht gehandhabt werden.
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Zudem wird das elektrische Feld von der Maschinenumgebung leicht beeinflusst, was zu falschen Ergebnissen führt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flächensauggreifer bereitzustellen, mit dem der Greifvorgang funktionssicher erfolgt und überwachbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Flächensauggreifer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Folglich ist insbesondere vorgesehen, dass an der Saugseite oder in oder an der Struktur nahe der Saugseite mehrere erste Sensorelemente vorgesehen sind, die ein erstes Sensorfeld ausbilden, dass in oder an der Struktur, vom ersten Sensorfeld beabstandet und zwischen dem ersten Sensorfeld und der Anlagefläche, oder an der Anlagefläche, mehrere zweite Sensorelemente vorgesehen sind, die ein zweites Sensorfeld ausbilden, und dass die ersten Sensorelemente und/oder die zweiten Sensorelemente so zusammenwirken und eingerichtet sind, dass nur in dem Teilabschnitt des Sensorfelds, der vom Komprimierzustand betroffen ist, spätestens bei Erreichen des Komprimierzustands von den ersten und/oder zweiten Sensorelementen Sensorsignale erzeugt werden.
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Über die Sensorsignale kann festgestellt werden, welcher Teilabschnitt des Sensorfelds, und damit welcher Teilabschnitt der Struktur von gegriffenen Gegenständen beaufschlagt ist. Insofern kann insbesondere der Greiferfolg eines zugreifenden Gegenstandes und der Belegungsgrad des Fleckensauggreifers bestimmt werden. Insbesondere dann, wenn mehrere Gegenstände zeitgleich gegriffen werden sollen, kann mit der Erfindung auf einfache Art und Weise überprüft werden, ob auch die Struktur für jeden zu greifenden Gegenstand einen Komprimierzustand einnimmt, woraus abgeleitet werden kann, ob tatsächlich sämtliche zu greifende Gegenstände sauggegriffen sind. Sollte einer von mehreren Gegenständen nicht gegriffen sein, so bildet der Teilabschnitt der Struktur, der diesen Gegenstand zugeordnet ist, keinen Komprimierzustand aus, sondern verbleibt im Neutralzustand. Über die Sensorfelder bzw. die Sensorsignale kann festgestellt werden, an welchem Teilabschnitt der Struktur ein zu greifender Gegenstand vorhanden ist oder nicht vorhanden ist. Durch einen Vergleich des Sollzustands mit dem Istzustand kann folglich abgeleitet werden, ob sämtliche zu greifenden Gegenstände erfolgreich gegriffen wurden oder welcher der zu greifenden Gegenstände nicht gegriffen wurde. Insgesamt kann dadurch festgestellt werden, ob der tatsächliche Belegungsgrad des Flächensauggreifers der Sollbelegung entspricht oder nicht.
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Die einzelnen Sensorelemente bilden dabei das Sensorfeld aus. Die Anzahl und die Dichte der einzelnen Sensorelemente, die letztlich das jeweilige Sensorelement ausbilden, kann je nach Anforderungsprofil an den Fleckensauggreifer unterschiedlich sein. Es werden vergleichsweise kleine Gegenstände gegriffen, so ist die Anzahl und die Dichte der einzelnen Sensorelemente in der Regel höher als bei Fleckensauggreifern, welche vergleichsweise große Bauteile greifen.
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Vorzugsweise sind die ersten Sensorelemente zwischen der Saugseite und der Struktur angeordnet, und zwar insbesondere an der Saugseite am Grundmodul. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die ersten Sensorelemente die elastische Komprimierbarkeit der Struktur nicht beeinträchtigen.
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Die Sensorelemente können so ausgebildet sein, dass sie stufenlose und unterbrechungsfreie, analoge Sensorsignale aussenden, in Abhängigkeit vom Abstand des ersten Sensorfelds zum zweiten Sensorfeld. Die Sensorelemente können allerdings auch so ausgebildet sein, dass sie digitale Sensorsignale aussenden, wenn ein vorgegebener oder vorgebbarer Abstandswert zwischen den Sensorelementen unterschritten wird. Spätestens werden dann Sensorsignale erzeugt, wenn ein vorgegebener Komprimierzustand der Struktur erreicht wird.
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Vorzugsweise ist die Ausbildung und Anordnung der ersten Sensorelemente und der zweiten Sensorelemente derart, dass die elastische Komprimierbarkeit der Struktur nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt. Dadurch wird das Greifverhalten durch vorsehen der ersten Sensorelemente oder der zweiten Sensorelemente nicht oder nur in unwesentlich, beeinträchtigt.
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Der Abstand der beiden Sensorfelder ist dabei vorzugsweise so groß, dass beim Übergang vom Neutralzustand in den Komprimierzustand eine merkliche Änderung des Abstands zwischen den ersten Sensorelementen und den zweiten Sensorelementen auftritt. Eine solche merkliche Änderung des Abstands kann vorteilhaft von den Sensorelementen detektiert werden.
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Dabei ist vorteilhaft, wenn eine die Sensorsignale auswertende Auswerteeinheit vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, aus den Sensorsignalen verschiedene Größen zu bestimmen. Zu diesen Größen kann insbesondere der Teilabschnitt der Struktur, der den Komprimierzustand einnimmt oder der den Komprimierzustand nicht einnimmt, gehören. Dadurch kann nach dem Greifen festgestellt werden, welche Teilabschnitte der Ansaugfläche einen Gegenstand greifen und welche keinen Gegenstand greifen. Ferner ist vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit den Belegungsgrad der Anlagefläche bestimmt. Zudem ist denkbar, dass die Auswerteeinheit die Komprimiertiefe beim Ansaugen von Gegenständen bestimmt, also wie sicher der angesaugte Gegenstand gegriffen ist. Ist die Komprimiertiefe sehr gering, ist denkbar, dass der Gegenstand nicht wie vorgesehen angesaugt ist. Ferner ist vorteilhaft, wenn die Veränderung der Komprimiertiefe bzw. des Komprimierzustands während der Handhabung bestimmt wird. Der Komprimierzustand kann sich insbesondere aufgrund von Gewichtskräften oder Trägheitskräften während des Bewegens des Flächensauggreifers ändern. Sollte der Komprimierzustand während des Greifvorgangs und der Handhabung einen kritischen Schwellwert unterschreiten, dann kann ein Lösen des Gegenstands von der Anlagefläche nicht ausgeschlissen werden. Die Auswerteeinheit kann dann entsprechende Gegenmaßnahmen treffen, beispielsweise der Ansaugdruck erhöhen, die gegriffenen Gegenstände ablegen oder entsprechende geeignete Maßnahmen veranlassen. Zudem kann die Auswerteeinheit die Anzahl der Komprimierzustände in einem vorgegebenen Zeitraum bestimmen. Denkbar ist, dass über die Anzahl der Komprimierzustände auf die Alterung der Struktur rückgeschlossen werden kann, so dass die Struktur rechtzeitig ausgetauscht werden kann.
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Die Auswerteeinheit kann dabei im oder am Flächensauggreifer vorgesehen sein. Allerdings ist auch denkbar, dass die Auswerteeinheit extern vorgesehen ist, und insbesondere mit einer übergeordneten Maschinensteuerung gekoppelt ist.
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Eine vorteilhafte Anordnung ergibt sich dann, wenn im Neutralzustand das erste Sensorfeld und das zweite Sensorfeld wenigstens weitgehend parallel zueinander verlaufend ausgebildet sind. Insbesondere sind die Sensorfelder parallel zur Sensorseite und/oder parallel zur Anlagefläche ausgebildet. Die Sensorfelder erstrecken sind vorzugsweise über die gesamte Struktur.
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Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass die Struktur von Schaum, insbesondere Schaumstoff oder technischen Dichtschaum gebildet wird. Dabei ist denkbar, dass die ersten und/oder die zweiten Sensorelemente in den Dichtschaum integriert angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass die Sensorelemente vom Dichtschaum schützend umgeben und von störenden Umwelteinflüssen abgeschirmt sind. Die Sensorelemente können in den Dichtschaum eingegossen oder eingeschäumt sein.
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Ferner ist denkbar, dass der Schaum aus mehreren, insbesondere parallel zur Saugseite verlaufenden Schicht gebildet ist. Bei einer derartigen Ausführungsform können die ersten und/oder die zweiten Sensorelemente zwischen den Schaumschichten angeordnet sein. Auch hierdurch werden die Sensorelemente von störenden Umwelteinflüssen geschützt.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Struktur von einer Matrix aus Balg- oder Flachsaugern gebildet wird. Derartige Balg- oder Flachsauger weisen einen elastisch nachgiebigen, und damit einen komprimierbaren Saugnapf auf.
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Die ersten Sensorelemente und/oder die zweiten Sensorelemente sind dabei jeweils in oder an einer an den Balg- oder Flachsaugern vorgesehenen, elastisch nachgiebigen Sensormatte angeordnet oder in diese integriert. Die Sensormatte bildet dann das jeweilige Sensorfeld aus. Die Matte verläuft vorzugsweise parallel zur Saugseite bzw. zur Anlagefläche.
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Ferner ist denkbar, dass die ersten Sensorelemente und/oder die zweiten Sensorelemente zur Erzeugung der Sensorsignale kapazitiv, induktiv, resistiv oder magnetisch zusammenwirken. Die Sensorsignale können folglich auf einer sich verändernden Kapazität, einer sich verändernden Induktion und auf einem sich verändernden Widerstand basieren. Die Sensorelemente als solche sind dann vorzugsweise elektrisch leitend und/oder magnetisch ausgebildet oder weisen derartige Komponente auf.
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Die ersten Sensorelemente und/oder die zweiten Sensorelemente können insbesondere von Drähten, Bändern, netzartigen und/oder gewebeartigen Strukturen gebildet werden. Die Sensorelemente werden vorzugsweise parallel zur Saugseite und/oder Anlagefläche verlaufend verlegt, um letztlich das jeweilige Sensorfeld zu bilden. Die Sensorelemente können dabei entlang gerader Linien oder kreisförmig um die Durchgangsöffnungen herum verlegt sein. Auch eine wellenförmige Verlegung ist denkbar.
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Ferner ist möglich, dass die ersten Sensorelemente und/oder die zweiten Sensorelemente von Flächenelementen oder Folien gebildet werden.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die ersten Sensorelemente und/oder die zweiten Sensorelemente derart zusammenwirken, dass galvanische oder optoelektronische Kontakte beim Erreichen des Komprimierzustands zur Erzeugung der Sensorsignale betätigt werden. Denkbar ist, dass als galvanische Kontakte Mikroschalter vorgesehen sind. Als optoelektronische Elemente können insbesondere in Lichtschranken Verwendung finden.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert sind.
- 1: Einen systematischen Aufbau eines Flächensauggreifers gemäß dem Stand der Technik;
- 2: den systematischen Aufbau eines ersten erfindungsgemäßen Flächensauggreifers;
- 3: den systematischen Aufbau eines zweiten erfindungsgemäßen Flächensauggreifers;
- 4a: den Aufbau eines dritten erfindungsgemäßen Flächensauggreifers im Neutralzustand;
- 4b: den Flächensauggreifer gemäß 4a im Komprimierzustand;
- 4c: einen Schnitt durch die Struktur des Flächensauggreifers gemäß 4a entlang der Linie IV;
- 5a: zwei Sensorfelder mit paralleler Anordnung der Sensorelemente;
- 5b: zwei Sensorfelder mit Querkreuzanordnung der Sensorelemente;
- 6a: einen weiteren erfindungsgemäßen Flächensauggreifer im Neutralzustand;
- 6b: den Flächensauggreifer gemäß 6a im Komprimierzustand;
- 7a: einen weiteren erfindungsgemäßen Flächensauggreifer im Neutralzustand;
- 7b: der Flächensauggreifer gemäß 7a im Komprimierzustand;
- 8a und 8b: Draufsichten auf Strukturen mit unterschiedlichen Sensorelementen;
- 9a: einen Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Struktur;
- 9b: de Draufsicht auf die Struktur gemäß 9a;
- 10a: einen Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Struktur;
- 10b: die Draufsicht auf die Struktur gemäß 10a;
- 11a und 11b: Schnitte durch weitere erfindungsgemäße Flächensauggreifer mit magnetisch wirkenden Sensorelementen;
- 12a: eine Struktur eines weiteren erfindungsgemäßen Flächensauggreifers mit wellenförmig verlegten, drahtförmigen Sensorelementen;
- 12b: Ddieie Draufsicht auf die Struktur gemäß 13a;
- 13a und 13b: Strukturen von erfindungsgemäßen Flächensauggreifern mit galvanischen Kontakten;
- 14: eine Struktur eines erfindungsgemäßen Flächensauggreifers mit optoelektronischen Kontakten;
- 15: eine der 4a entsprechende Ausführungsform mit einer von Balgsaugern gebildeten Struktur;
- 16: eine der 13a entsprechende Ausführungsform mit einer Struktur von Balgsaugern gebildeten Struktur;
- 17: eine der 11b entsprechende Ausführungsform mit einer von Balgsaugern gebildeten Struktur;
- 18: eine der 14 entsprechende Ausführungsform mit einer von Balgsaugern gebildeten Struktur;
- 19a bis 19c: eine der 18 entsprechende Ausführungsformen mit Flachsaugern;
- 20a: einen weiteren erfindungsgemäßen Flächensauggreifer mit einer Struktur, die aus einer Matrix von Flachsaugern der 19b gebildet ist; und
- 20b und 20c: die Draufsicht auf eine Matrix gemäß 20a.
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In der 1 ist ein Grundaufbau eines Flächensauggreifers 10 gezeigt, der ein Grundmodul 12 aufweist, in dem eine mit Unterdruck beaufschlagbare Unterdruckkammer 14 vorgesehen ist. Im Grundmodul 12 ist ferner eine entsprechende Ventiltechnik 16 untergebracht mit der Saugöffnungen 18 an einer Saugseite 20 des Grundmoduls 12 geöffnet beziehungsweise verschlossen werden können. An der Saugseite 20 ist eine elastisch komprimierbare Struktur 22 vorgesehen, die bei den Flächensauggreifern 10 gemäß den 1 bis 14 aus einem Schaum 24, insbesondere aus einem technischen Dichtschaum besteht. Bei den Flächensaugreif von gemäß den 15 bis 20 wird die Struktur 22 von Balg- oder Flachsaugern 56, 60 gebildet.
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Wie aus der 1 deutlich wird, weist die Struktur 22 Durchgangsöffnungen 26 auf, welche mit den Saugöffnungen 18 korrespondieren. Zwischen der Saugseite 20 und der Struktur 22 kann, wie in 1 angedeutet ist, eine Ventilfolie 28 angeordnet sein.
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Zum Ansaugen und Handhaben von Gegenständen wird die Struktur 22, beziehungsweise deren Anlagefläche 30 mit dem zu greifenden Gegenstand in Kontakt gebracht. Aufgrund des in den Durchgangsöffnungen 26 anliegenden Unterdrucks wird der Gegenstand in Richtung Grundmodul 12 angezogen und die elastisch komprimierbare Struktur in dem Teilabschnitt, in welchem der Gegenstand an der Anlagefläche 30 anliegt, in einen Komprimierzustand gebracht.
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In den folgenden Figuren sind der 1 entsprechende Bauteile mit entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß 2 ist nun an der Saugseite 20, zwischen dem Grundmodul 12 und der Struktur 22 ein erstes Sensorfeld 32 vorgesehen. Parallel zum ersten Sensorfeld 32 ist innerhalb der Struktur 22, beziehungsweise des Schaums 24, ein zweites Sensorfeld 34 vorgesehen. Die beiden Sensorfelder 32, 34 sind dabei parallel zueinander verlaufend und beabstandet zueinander angeordnet. Das erste Sensorfeld 32 wird gemäß 2 an der Saugseite 20 zwischen dem Grundmodul 12 und der Struktur 22 angeordnet. Das zweite Sensorfeld 34 kann insbesondere im Bereich der Mittelebene 36 der Struktur 22 und vorzugsweise auf der dem ersten Sensorfeld 32 abgewandten Seite der Mittelebene 36 der Struktur 22 liegen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in 3 dargestellt ist, ist auch denkbar, dass beide Sensorfelder 32 und 34 innerhalb der Struktur 22 beziehungsweise des Schaums 24 liegend angeordnet sind. Die beiden Sensorfelder 32 und 34 sind dabei deutlich voneinander beabstandet, wobei das Sensorfeld 32 auf der dem Grundmodul 12 zugewandten Seite und das Sensorfeld 34 auf der dem Grundmodul 12 abgewandten Seite der Mittelebene 36 liegt.
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In der 4a ist eine Anordnung der 2 entsprechend dargestellt, wobei zwischen den beiden Sensorfeldern 32 und 34 eine Auswerteeinheit 38 vorgesehen ist, die die Sensorsignale, die von den Sensorfeldern 32, 34, beziehungsweise deren Sensorelemente, erzeugten Sensorsignale auswertet.
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In der 4a ist ein Neutralzustand gezeigt, bei dem kein Gegenstand an der Struktur 22 anliegt. In der 4b ist ein Zustand gezeigt, in dem ein Gegenstand 40 an der Anlagefläche 30 der Struktur 22 anliegt. Dadurch wird, wie aus 4b deutlich wird, der Teilabschnitt 42 der Struktur 22, an dem der Gegenstand 40 anliegt, in einen Komprimierzustand versetzt. Das zweite Sensorfeld 34, beziehungsweise Sensoren des zweiten Sensorfelds 34, ändern damit in diesem Teilabschnitt 42 ihren Abstand zum ersten Sensorfeld 32. Dadurch werden entsprechende Sensorsignale erzeugt, die von der Auswerteeinheit 38 ausgewertet werden können. Insgesamt kann damit rückgeschlossen werden, ob Gegenstände 40 gegriffen werden, und in welchen Teilabschnitten der Struktur 22 des Flächensauggreifers 10 Gegenstände 40 gegriffen werden oder nicht gegriffen werden.
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In der 4c ist ein Schnitt durch die Struktur 22 gezeigt, in der Ebene, in der das zweite Sensorfeld 34 vorgesehen ist. Das zweite Sensorfeld 34 besteht dabei aus insgesamt vier in der 4c gezeigten Sensorelementen 44 in Form von Drähten oder Folienstreifen. Die Sensorelemente 44 verlaufen dabei parallel zueinander und befinden sich jeweils mittig zwischen den Durchgangsöffnungen 26.
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5a zeigt die einzelnen drahtartig oder folien- bzw. streifenartig ausgebildeten Sensorelemente 44 des zweiten Sensorfelds 34 in Alleinstellung, wobei parallel dazu verlaufende, entsprechend ausgebildete Sensorelemente 46 des ersten Sensorfelds 32 ebenfalls gezeigt sind. Wie aus 5a deutlich wird, verlaufen sämtliche Sensorelemente 44 und 46 parallel zueinander, wobei die Sensorelemente 44 und die Sensorelemente 46 jeweils äquidistant zueinander angeordnet sind.
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Gemäß 5b, eine Draufsicht sein, ist allerdings auch denkbar, dass die Sensorelemente 44 beabstandet und senkrecht zu den Sensorelementen 46 verlaufend angeordnet sind.
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Die Sensorelemente 44 und 46 wirken bei der in der 4 und 5 gezeigten Ausführungsform zur Erzeugung der Sensorsignale kapazitiv zusammen. Die Auswerteeinheit 38 kann folglich aufgrund der Veränderung der elektrischen Kapazität letztlich bestimmen, in welchem Teilabschnitt 42 die Struktur 22, beziehungsweise der Schaum 24, einen Komprimierzustand einnimmt und daraus rückschließen, ob oder das dort das Bauteil 40 gegriffen wird.
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Über die Höhe der Änderung der Kapazität kann auch rückgeschlossen werden, wie stark die Komprimierung der Struktur 22 ist, beziehungsweise wie hoch die Komprimiertiefe des Gegenstands 40 beim Ansaugen ist. Eine hohe Komprimiertiefe lässt auf ein sicheres Ansaugen rückschließen. Eine geringe Komprimiertiefe lässt darauf rückschließen, dass der zu greifende Gegenstand 40 nicht sicher gegriffen ist.
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Die Auswerteeinheit 38 kann nicht nur den Teilabschnitt 42 der Struktur bestimmen, bei dem ein Gegenstand gegriffen wird; die Auswerteeinheit 38 kann auch den gesamten Belegungsgrad der Anlagefläche bestimmen. Ferner ist denkbar, dass die Auswerteeinheit 38 eine Veränderung des Komprimierzustands während der Handhabung der Gegenstände 40 bestimmt. Auch die Anzahl der Komprimierzustände in einem vorgesehenen Zeitraum oder eine Veränderung des Komprimierverhaltens bei Alterung der Struktur kann bestimmt werden.
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Der in der 6 gezeigte Flächensauggreifer 10 entspricht im Wesentlichen dem Flächensauggreifer gemäß 4, wobei hier, entsprechend der Ausführungsform gemäß 3, die beiden Sensorfelder 32 und 34 in die Struktur 22 beziehungsweise den Schaum 24 vollständig integriert sind. 6b zeigt einen gegriffenen Gegenstand 40.
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In der 7 ist nun ein Flächensauggreifer 10 gezeigt, bei dem das zweite Sensorfeld 34 von einem Flächenelement beziehungsweise Folienelement gebildet wird. Wie aus der Draufsicht auf die Struktur 22 gemäß 8a deutlich wird, kann das zweite Sensorfeld 34 von einer Folie gebildet werden, die sich wenigstens weitgehend über die Querschnittsfläche der Struktur 22 erstreckt.
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Gemäß 8b ist ebenfalls denkbar, dass mehrere flächen- oder folienartige Sensorelemente 44 vorgesehen sind, die letztlich das zweite Sensorfeld 34 bilden.
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Gemäß 9a und 9b kann vorgesehen sein, dass die zweiten Sensorelemente 44 als um die Durchgangsöffnungen 26 konzentrisch verlaufende Ringscheiben ausgebildet sind.
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Gemäß der Ausführungsform nach 10a und 10b ist zudem denkbar, dass die Sensorelemente 44 des zweiten Sensorfelds 34 als zwischen den Durchgangsöffnungen 26 vorgesehene, insbesondere rechteckig oder quadratisch ausgebildete Scheiben oder Platten ausgebildet sind.
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Die in den 2 bis 10 gezeigten Sensorelemente 44 des zweiten Sensorfelds können insbesondere als metallische, flexible Draht- oder Folienelemente mit entsprechender Kontaktierung ausgebildet sein. Denkbar ist auch, die Sensorelemente 44 als vergleichsweise starre Scheiben auszubilden, die dann eine kleinere Flächenerstreckung aufweisen, um die Flexibilität der Struktur nicht oder nur geringfügig zu beeinträchtigen. Ferner ist denkbar, dass die Sensorelemente 44 in den Schaum 24 eingegossen werden oder dass der Schaum 24 aus verschiedenen Schichten besteht, und die Sensorelemente 44 zwischen die Schichten eingebracht werden.
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Bei der Ausführungsform gemäß 11a wird das erste Sensorfeld 32 von Sensorelementen 46 gebildet, die als Magnetfeldsensoren, insbesondere als Hall-Sensoren ausgebildet sind. Das zweite Sensorfeld 34 umfasst Sensorelemente 44 in Form von Permanentmagneten, die in den Schaum 24 integriert und insbesondere eingegossen sind. Über die Hall-Sensoren kann der jeweilige Abstand zwischen den Sensoren und den Permanentmagneten bestimmt werden, woraus der Teilabschnitt der Struktur 20 ermittelt werden kann, welcher aufgrund des Greifvorgangs komprimiert wird.
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Die in der 11b gezeigte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 11a, wobei die als Permanentmagnete ausgebildeten Sensorelemente 44 zwischen zwei Schaumschichten 48, 50 angeordnet sind, wobei zwischen den beiden Schaumschichten 48 und 50 eine Zwischenschicht 52 vorgesehen sein kann. Die als Magneten ausgebildete Sensorelemente 44 können dann in die Zwischenschicht 52 eingelegt werden.
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Bei der Ausführungsform gemäß 12 sind im Bereich der Mittelebene 36 der Struktur 20 im Wesentlichen in der Mittelebene 36 verlaufende, in den Schaum 24 integrierte, wellenförmig und drahtartig ausgebildete Sensorelemente 44 vorgesehen. Aufgrund der sich beim Verlagern in den Kompressionszustand ergebenden Induktionsänderungen kann die Auswerteeinheit 38 auf den Teilabschnitt 42 der Struktur rückschließen, an dem der Gegenstand 40 letztlich anliegt.
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In der 13a und 13b sind Ausführungsformen gezeigt, bei der beim Verlagern der Struktur 22 in den Kompressionszustand galvanische Kontakte geschlossen werden. In der 13a sind dazu im ersten Sensorfeld 32 an der Saugseite 20 des Grundmoduls 12 Sensorelemente 46 in Form von Mikroschaltern vorgesehen, die eine in axialer Richtung betätigbare Schaltnase 54 vorsehen. In der Struktur 20 ist im zweiten Sensorfeld 34 als Sensorelement 44 eine verschleißfeste Zwischenschicht, insbesondere eine Folie oder eine speziell ausgebildete Schaumschicht vorgesehen, die im Neutralzustand an den freien Enden der Schaltnase 54 anliegen. Beim Ansaugen eines Gegenstands 40 wird die Struktur 22 in dem Teilabschnitt, der einen Komprimierzustand einnimmt, so beaufschlagt, dass die Zwischenschicht 52 dort die Schaltnasen 54 betätigt, wodurch die Mikroschalter geschalten werden und ein entsprechendes Sensorsignal generiert wird.
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Bei der Ausführungsform gemäß 13b wird das erste Sensorfeld 32 von an der Saugseite 20 vorgesehenen, als Schaltkontakte ausgebildeten Sensorelementen 46 gebildet. Das zweite Sensorfeld 34 wird von Sensorelementen 44 gebildet, die mit den jeweiligen Sensorelementen 46 als Gegenkontakte zusammenwirken. Ferner kann, wie in 13b gezeigt ist, eine stabile Zwischenschicht 52 vorgesehen sein, auf welcher die Sensorelemente 44, beziehungsweise die Gegenkontakte vorgesehen sind. Bei einer Verformung der Struktur 22 kontaktieren dann die Gegenkontakte 44 diejenigen Kontakte 46, welche in dem Teilbereich der Struktur liegen, die den Komprimierzustand einnimmt. Durch Auswertung der dadurch erzeugten Sensorsignale kann der Teilabschnitt der Struktur 22, der den Komprimierzustand einnimmt, bestimmt werden. Die Zwischenschicht 52 kann dabei zwischen zwei Schaumschichten 48, 50 liegen.
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In der 14 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Sensoren 46 des ersten Sensorfelds 32 mit den Sensoren 44 des zweiten Sensorfelds 34 optoelektronisch miteinander zusammenwirken. Die Sensorelemente 46 des ersten Felds 32 sind als Fotounterbrecher beziehungsweise Lichtschranken ausgebildet, welche einen zentralen Durchbruch aufweisen. Die Sensorelemente 44 des zweiten Felds 34 sind als Betätigungsglieder ausgebildet, welche in die Fotounterbrecher, beziehungsweise deren Öffnungen, beim Verlagern der Struktur 22 in den Komprimierzustand eintauchen, wodurch die Sensorelemente 46 ein Sensorsignal erzeugen.
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Die 15, 16, 17 und 18 entsprechen weitgehend den Ausführungsformen der 4a, 13a, 11b, und 14, wobei die jeweilige Struktur 22 nicht als Schaum 24, sondern als eine Matrix bestehend aus Balgsaugern 56 ausgebildet ist. Das jeweilige erste Sensorfeld 32 kann dabei, wie es in 16, 17 und 18 gezeigt ist, an der Saugseite 20 des Grundmoduls 12 angeordnet sein. Das erste Sensorfeld 32 kann allerdings auch, wie es in 15 gezeigt ist, an der Struktur 22, beziehungsweise an den Balgsaugern 56 nahe der Saugseite 20 vorgesehen sein. Das zweite Sensorfeld kann insbesondere, wie es aus den 15, 16, 17 und 18 deutlich wird, von einer Sensormatte 58 gebildet sein, an welcher die Sensorelemente 44 des zweiten Sensorfelds 34 angeordnet sind.
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In der 19a, 19b und 19c wird die Struktur 22 von einer Matrix von Flachsaugern 60 gebildet, welche insbesondere in 20b und 20c deutlich zu erkennen ist. In 19a wird das zweite Sensorfeld 34, entsprechend der Ausführungsform gemäß 18, von einer Sensormatte 58 gebildet, an welchem die Sensorelemente 44 vorgesehen sind. Gemäß 19b kann das zweite Sensorfeld 34 im Bereich der Anlagefläche 30 vorgesehen sein. Gemäß 19c können die Sensorelemente 44 des zweiten Sensorfelds 34 auch an den der Anlagefläche 30 abgewandten Seite der Flachsauger 60 vorgesehen sein.
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20a entspricht der Ausbildung nach 19b, wobei hier mehrere Flachsauger 60 nebeneinander zur Bildung einer in 19b und 19c gezeigten Matrix vorgesehen sind. Das zweite Sensorfeld 34 wird dabei von der Sensormatte 58 gebildet, welche im Bereich der Anlagefläche 30 vorgesehen ist.
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Je nach Art des zu greifenden Bauteils kann die Anzahl und die Dichte der vorzusehenden Sensorelemente 44, 46 unterschiedlich sein. Bei der Ausführungsform gemäß 20b sind vergleichsweise wenig Sensorelemente 44, 46 vorgesehen. Bei der Ausführungsform gemäß 20c sind weitaus mehr Sensorelemente 44, 46 vorgesehen, wodurch die Teilabschnitte der Struktur 20, beziehungsweise diejenigen Flachsauger 60, welche aufgrund des jeweils angesaugten Gegenstands 40 den Komprimierzustand einnehmen, genauer erfasst werden können.
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Die Erfindung beschränkt sich dabei nicht nur auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen, sondern umfasst auch Mischformen, der in den Figuren gezeigten Ausführungsformen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006050970 A1 [0003]
- DE 102013201249 B4 [0004]
- EP 3153282 A1 [0005]
