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Die
Erfindung betrifft ein mittels eines Fluidstroms betriebenes Handhabungssystem
zum Halten und/oder Transportieren von Werkstücken.
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Es
ist bekannt, dass mittels Handhabungssystemen Werkstücke fixiert
und/oder transportiert werden. Diese Handhabungssysteme arbeiten
mit einem Fluidstrom, was üblicherweise
Luft ist. Diese Luft wird als Druckluft oder als Unterdruck bereit
gestellt. Mit dem Unterdruck können
die Werkstücke
angesaugt und dadurch fixiert oder gehandhabt werden. Mit Druckluft
kann auch Unterdruck erzeugt werden. Eine Vorrichtung zum Erzeugen
von Unterdruck ist zum Beispiel ein Ejektor, welcher mit Druckluft
betrieben wird und an welchen Unterdruckverbraucher angeschlossen
sind. Ein derartiger Unterdruckverbraucher ist zum Beispiel ein
Sauggreifer, welcher Bestandteil eines Unterdruckgreifsystems ist
und mit welchem ein Gegenstand angesaugt wird, sodass er, wie bereits
erwähnt,
angehoben und an einen anderen Ort transportiert werden kann. Es
sind jedoch auch Greifsysteme bekannt, welche zum Festhalten von
Werkstücken
verwendet werden, sodass die Werkstücke bearbeitet werden können.
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Die
einzelnen Unterdruckgreif- und -handhabungsvorrichtungen und die
mit diesen zusammenarbeitenden Komponenten unterliegen einem Verschleiß und müssen daraufhin überwacht
werden, ob sie Leckagen aufweisen und/oder noch korrekt arbeiten.
Eventuell ist es auch erforderlich, dass einzelne Zustandsdaten
dieser Bauteile, zum Beispiel ein herrschender Unterdruck, für den weiteren
Arbeitsablauf bekannt sein müssen.
So kann zum Beispiel ein angesaugtes Werkstück erst dann angehoben werden,
wenn der Unterdruck am Sauggreifer einen vorgegebenen Wert erreicht
hat.
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Hierfür sind Sensoren
vorgesehen, die die Zustände
erfassen und in Zustandsdaten umwandeln, wobei die Zustandsdaten
dann über
Kabel an einen Empfänger übermittelt
werden. Ferner sind Kabel erforderlich, um die Sensoren mit elektrischer
Energie zu versorgen was aber dazu führt, dass der Verkabelungsaufwand
immens ist. Es müssen
nicht nur die Druckluft- und Unterdruckleitungen verlegt werden,
sondern auch die Kabel für
die Energieversorgung sowie die Kabel für die Datenübermittlung.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Handhabungssystem
bereit zu stellen, welches einfacher aufgebaut ist, insbesondere
nicht der Zufuhr von elektrischer Energie von außerhalb des Handhabungssystems,
z. B. über
Kabel, bedarf.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass eine Energieerzeugungseinrichtung vorgesehen ist, die von einem
Fluidstrom durchströmt
wird und eine einen Teil der Energie des Fluidstroms in elektrische
Energie umsetzende Trans formationseinrichtung aufweist.
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Erfindungsgemäß muss die
zum Erfassen der Zustände,
zum Erzeugen der Zustandsdaten und zum Übermitteln der Zustandsdaten
benötigte
elektrische Energie nicht mehr über
Kabel dem Unterdrucksystem zugeführt
werden, da das Handhabungssystem und/oder wenigstens eine der verwendeten Komponenten
mit einer Energieerzeugungseinrichtung versehen ist, sodass die
benötigte
elektrische Energie vor Ort erzeugt wird. Somit entfällt die
komplette Verkabelung des Systems, sodass lediglich noch die Luftleitungen
verlegt werden müssen.
Hierdurch reduziert sich der bauliche Aufwand wesentlich und Reparaturen
und Wartungsarbeiten können schneller
und einfacher durchgeführt
werden. Auch das Gewicht des Systems wird verringert und die Baugröße reduziert.
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Bei
einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Fluidstrom ein Luftstrom,
insbesondere ein Saugstrom oder ein Blasstrom ist. Dadurch wird
auf einfache Weise die im Luftstrom enthaltene Energie genutzt,
um hieraus elektrische Energie zu erzeugen.
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Gemäß eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
ist die Transformationseinrichtung in ein den Fluidstrom führendes
Bauteil, z. B. in einen Sauggreifer, einen Schlauch, ein Rohr oder
eine Bohrung integriert. Mit Sauggreifern werden Gegenstände angesaugt,
sodass sie abgehoben und an einen anderen Ort bewegt werden können. Mittels
Spannsystemen können
Bauteile festgehalten werden, sodass sie anschließend bearbeitet
werden können.
Diese Bauteile können
mit der Energieerzeugungseinrichtung bestückt sein, sodass deren Zustandsdaten,
zum Beispiel Schaltzyklen, anliegender Unterdruck, Luftströmungsmenge
und dergleichen erfasst und diese Zustandsdaten entweder am Bauteil
abgespeichert und/oder an einen externen Empfänger übermittelt werden. Zur Speicherung
der Daten kann zum Beispiel ein RFID-Bauteil verwendet werden, welches an
geeigneter Stelle am Sauggreifer oder am Unterdruckspannsystem befestigt
ist. Somit geht die Nutzungshistorie des Bauteils nicht verloren
und kann jederzeit abgerufen werden.
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Bei
einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass im Handhabungssystem ein
Ejektor vorgesehen ist und die Transformationseinrichtung auf der
Druckseite, der Saugseite oder der Abluftseite des Ejektors angeordnet
ist. Vorteilhaft ist die Transformationseinrichtung in den Ejektor
integriert. Hierdurch wird eine sehr kompakte Bauweise geschaffen.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Variante
weist die Transformationseinrichtung einen vom Fluidstrom anzutreibenden
Antrieb und einen Generator auf, wobei der Antrieb insbesondere
ein Propeller oder eine Turbine ist. Auf diese Weise kann relativ
einfach die im Fluidstrom gespeicherte Strömungsenergie genutzt und in
elektrische Energie umgesetzt werden.
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Eine
andere Variante der Erfindung sieht vor, dass im Handhabungssystem
eine Pumpe vorgesehen ist und die Transformationseinrichtung auf
der Zuströmseite
oder der Abströmseite
der Pumpe angeordnet ist. Auch bei dieser Variante wird relative einfach
die Strömungsenergie
in elektrische Energie umgesetzt.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Handhabungssystem mit einer Energieerzeugungseinrichtung
mit den obigen Merkmalen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahem auf
die Zeichnung zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben
sind. Dabei können
die in der Zeichnung dargestellten sowie in den Ansprüchen und
in der Beschreibung erwähnten
Merkmale jeweils einzeln für sich
oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Längsschritt
durch einen Ejektor mit Schalldämpfer
und einer Energieerzeugungseinrichtung;
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2 eine
in einen Schlauch einsetzbare Energieerzeugungseinrichtung; und
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3 einen
Längsschnitt
durch einen Sauggreifer mit integrierter Energieerzeugungseinrichtung.
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Die 1 zeigt
einen insgesamt mit 10 bezeichneten Ejektor, der einen
Druckanschluss 12 auf der Druckseite 14, einen
Sauganschluss 16 auf der Saugseite 18 und eine
Abluftseite 20 aufweist, an welchem ein Schalldämpfer 22 befestigt
ist. Im Schalldämpfer 22 befindet
sich eine Luftschraube oder Propeller 24, der von der in
Richtung des Pfeils 26 abströmenden Abluft angeströmt und in
Drehung (Pfeil 28) versetzt wird. Der Propeller 24 sitzt
auf einer Welle 30, über
welche ein elektrische Energie erzeugender Generator 32 angetrieben
wird. Alternativ kann der Generator 32 auch in den Schalldämpfer 22 integriert
sein. Der Propeller 24 und der Generator 32 bilden
eine Energieerzeugungseinrichtung 36.
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In 1 sind
noch zwei alternative Einbauorte für den Propeller 24' und 24'' dargestellt. Der Propeller 24' befindet sich
im Druckluftstrom, wohingegen der Propeller 24'' im Saugluftstrom angeordnet ist.
Die Propeller 24' und 24'' werden wie mit den Pfeilen 34 angedeutet
von Luft angeströmt
und in Drehung versetzt. Selbstverständlich sind auch die Propeller 24' und 24'' jeweils mit einem Generator verbunden.
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Die 2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem die Energieerzeugungseinrichtung 36 in einem separaten
Gehäuse 38 untergebracht
sind, welches zwei Schlauchanschlüsse 40 aufweist. An
diese Schlauchanschlüsse 40 können z.
B. Druck- oder Vakuumschläuche
(nicht dargestellt) angeschlossen werden, so dass das Gehäuse 38 in
Richtung des Pfeils 42 von Luft durchströmt wird.
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In
der 3 ist ein Ausführungsbeispiel
eines Sauggreifers 44 dargestellt, der einen Saugkopf 46 und
einen Anschlussnippel 48 aufweist. Mit einem Pfeil 50 ist
die Richtung der abgesaugten Luft dargestellt, die am freien Ende
des Saugkopfes 46 einströmt und ein Rückschlagventil
oder eine Rückschlagklappe 52 passiert.
Dabei wird ein Werkstück 54 am
freien Ende des Saugkopfes 46 angesaugt, so dass er angehoben
und transportiert werden kann. Zum Abwerfen des Werkstücks 54 wird
der Saugkopf 46 belüftet,
indem Druckluft in Richtung der Pfeile 56, 58 und 60 in
den Anschlussnippel 48 und den Saugkopf 46 eingeleitet
wird. Dabei wird das Rückschlagventil
oder die Rückschlagklappe 52 geschlossen,
so dass die Druckluft den Propeller 24 und den Generator 32,
also die Energieerzeugungseinrichtung 36 passieren muss.
Auf diese Weise wird die Druckluft zum Erzeugen elektrischer Energie
genutzt.