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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ansaugen und/oder Transportieren und/oder Montieren von Bauteilen und auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Vorrichtung.
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Für das Ansaugen und/oder den Transport und/oder die Montage von Bauteilen an Automobilen, anderen Fahrzeugen oder anderen Produkten werden insbesondere Industrieroboter und andere Handhabungsgeräte mit Sauggreifern verwendet. Für den Transport und Verbau von Scheiben an Automobilen kommen Vorrichtungen zum Einsatz, die einen Sauggreifer, mehrere Druckstücke und eine Halterung aufweisen, an der Sauggreifer und Druckstücke gehalten sind. Somit weisen diese Vorrichtungen drei Hauptbestandteile auf. Der Sauggreifer dient zum Ansaugen der Scheibe und die Druckstücke dienen zur stabilen Abstützung der Scheibe bei der Messung und beim Verbau der Scheibe im Automobil.
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Die Oberfläche der Scheibe weist keine Regelgeometrie auf, sondern ist eine komplex gekrümmte Freiformfläche. Der Sauggreifer und die Druckstücke sind einstellbar an der Halterung gehalten, um sie auf die Oberfläche der Scheibe einzujustieren. Mehrere Halterungen mit jeweils einem Sauggreifer und mehreren Druckstücken sind an einem Trägerrahmen gehalten, der wiederum an einem Industrieroboter gehalten ist. Mittels dieser Anordnung werden einzelne Scheiben transportiert oder montiert.
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Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist, dass sie aus einer Vielzahl Teilen besteht, die für den jeweils zu montierenden Typ Scheibe hergestellt bzw. zusammengestellt und eingestellt werden müssen.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ansaugen und/oder Transportieren und/oder Montieren von Bauteilen zu schaffen, die an einer Oberfläche der Bauteile angreift, die eine Freiformfläche ist oder eine Regelgeometrie aufweist und einen geringeren Aufwand für Montage und Einstellung auf die jeweilige Oberfläche des Bauteils aufweist. Ferner ist die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Vorrichtung zum Ansaugen und/oder Transportieren und/oder Montieren gerichtet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ansaugen und/oder Transportieren und/oder Montieren von Bauteilen umfasst einen mittels 3D-Drucker hergestellten Stützsauger, der einen Saugerkörper aus einem harten Material mit einem Innenraum, einen Eingang zum Verbinden des Innenraums mit einem Vakuum und einer Ansaugöffnung zum Anlegen des Vakuums an ein Bauteil aufweist, und ein um die Ansaugöffnung umlaufendes, mit dem Saugerkörper einteilig verbundenes Auflageelement aus einem weichen, vorzugsweise weichelastischen Material mit einer Auflagefläche zum Aufsetzen auf eine Oberfläche des Bauteils.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die drei Hauptbestandteile in einem einzigen Stützsauger vereint. Der harte Saugerkörper dient als Halterung und ersetzt zusätzlich die Druckstücke. Das weiche Auflageelement stützt mit seiner Auflagefläche die Scheibe ab. Die Auflagefläche ist ein genaues Negativ des Bereichs der Scheibe, auf dem sich der Stützsauger abstützt. Der Innenraum des Stützsaugers dient als Vakuumvolumen, an das über den Eingang ein Vakuum angelegt wird und das durch die Ansaugöffnung auf die Oberfläche des Bauteils wirkt. Zusätzlich kann das weiche Auflageelement die Funktion eines Dichtelements haben, das einen Abfall des Vakuums durch Einströmen von Umgebungsluft verhindert. Der Stützsauger fasst somit sämtliche Eigenschaften herkömmlicher Vorrichtungen mit Sauggreifern und Druckstücken in einem einzigen Werkzeug zusammen. Der Aufwand für das Zusammenstellen und Einstellen mehrerer Bestandteile herkömmlicher Werkzeuge entfällt.
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Der Stützsauger wird insgesamt einteilig mittels eines 3D-Druckers aus Kunststoff hergestellt, wobei diese Herstellungsweise eine genaue Anpassung der Auflagefläche des Auflageelements an die Oberfläche des Bauteils ermöglicht. Hierbei kann der 3D-Drucker die Daten der Form des Bauteils verwenden. Aufgrund der Herstellung mittels 3D-Drucker kann der erfindungsgemäße Stützsauger mit jeder erdenklichen Form gebaut werden, wobei die Auflagefläche genau an die Oberfläche des jeweils zu transportierenden oder montierenden Bauteils angepasst werden kann. Mittels eines 3D-Druckers sind Materialien verschiedener Härte für Saugerkörper und Auflageelement besonders fest miteinander verbindbar. Diese Verbindung ist bevorzugt stoffschlüssig oder formschlüssig oder kraftschlüssig oder eine beliebige Kombination der genannten Verbindungsarten.
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Der Anwendungsbereich der Vorrichtung ist nicht auf das Ansaugen, den Transport und die Montage von Scheiben für Automobile beschränkt, sondern umfasst sämtliche Ansaug-, Transport- und Montagevorgänge, die mit Unterdruck arbeiten. Der Anwendungsbereich umfasst die Montage von beliebigen Bauteilen an Fahrzeugen jeglicher Art und anderen Produkten. Besondere Vorteile weist die Vorrichtung für das Ansaugen, Transportieren oder Montieren von Bauteilen auf, deren Oberflächen keine Regelgeometrie aufweisen, sondern Freiformflächen sind.
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Bevorzugt hat die Ausgangsöffnung einen größeren Querschnitt als der Eingang zum Anlegen eines Vakuums an den Innenraum. Gemäß einer Ausgestaltung ist der Saugerkörper haubenförmig, umgibt der untere Rand des haubenförmigen Saugerkörpers die Ansaugöffnung und ist der untere Rand des Saugerkörpers einteilig mit dem Auflageelement verbunden. Bei dieser Ausgestaltung weist das Auflageelement eine besonders große Auflagefläche auf.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Saugerkörper einen Rohrstutzen auf, der den Eingang zum Anlegen eines Vakuums bildet. Der Rohrstutzen ist auch zum lösbaren Halten des Stützsaugers an einem Träger nutzbar. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Rohrstutzen an der Oberseite des haubenförmigen Saugerkörpers angeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Auflageelement streifenförmig. Das Auflageelement bildet vorzugsweise eine dünne Schicht auf einem Rand des Saugerkörpers, der die Ausgangsöffnung umgibt.
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Die Auflagefläche des Auflageelements ist an die Oberfläche des Bauteils angepasst. Vorzugsweise weist die Auflagefläche in Anpassung an die Oberfläche des Bauteils eine Freiformfläche oder eine Regelgeometrie auf.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Auflageelement umlaufend eine konstante Wandstärke auf. Hierdurch wird eine gleichmäßige abdichtende Anlage des Stützsaugers an der Oberfläche eines Bauteils begünstigt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Stützsauger an einem Trägerrahmen oder einem anderen Träger gehalten, der Mittel zum lösbaren Halten an einem Industrieroboter oder einer anderen Handhabungsvorrichtung oder einer Hubvorrichtung aufweist. Mittels mehrerer Stützsauger, die von einem Träger gehalten sind, sind besonders große Bauteile ansaugbar, transportierbar und montierbar. Dies ist insbesondere für die Montage von Scheiben in Automobilen von Vorteil.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Rohrstutzen des Stützsaugers lösbar an dem Träger gehalten. Dies ermöglicht die Verwendung desselben Trägers für verschiedene Stützsauger, die jeweils an ein spezielles Bauteil angepasst sind.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ein um die Ansaugöffnung umlaufendes Dichtelement aus einem weichelastischen Material am Saugerkörper gehalten und umgibt das Auflageelement das Dichtelement oder das Dichtelement das Auflageelement. Bei dieser Ausgestaltung übernimmt das Auflageelement die Abstützung und das Dichtelement die Abdichtung. Infolgedessen kann der Stützsauger ein Bauteil besonders stabil und mit besonders großer Kraft halten.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Dichtelement in eine die Ansaugöffnung umgebende Dichtungsnut des Saugerkörpers eingesetzt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Dichtelement eine Lippendichtung.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Auflageelement eine Härte im Bereich von 26 bis 100 Shore A auf. Das Auflageelement hat vorzugsweise eine Härte wie ein Gummi oder ein anderes weichelastisches Material. Der Saugerkörper weist vorzugsweise eine Härte auf, die die Härte des Auflageelements übersteigt.
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Vorzugsweise bestehen der Saugerkörper und das Auflageelement aus Kunststoff. Für den Saugerkörper und das Auflageelement können verschiedene Kunststoffe zum Einsatz kommen oder gleiche Kunststoffe, deren Härte unterschiedlich eingestellt ist. Vorzugsweise besteht das Auflageelement aus einem thermoplastischen Elastomer oder Silikon oder einem anderen gummiähnlichen Kunststoff. Vorzugsweise besteht der Saugerkörper aus einem PA, PE, PP, ABS oder einem anderen thermoplastischen Kunststoff oder aus einem thermoplastischen Elastomer. Weiterhin vorzugsweise bestehen der Saugerkörper und das Auflageelement aus thermoplastischen Elastomeren oder aus Silikonen verschiedener Härte. Ferner ist es möglich, dass der Saugerkörper ganz oder teilweise aus einem Kunstharz, Keramik oder Metall besteht.
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Ferner wird die Erfindung durch das nachfolgende Verfahren gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Ansaugen und/oder Transportieren und/oder Montieren von Bauteilen wird mittels eines 3D-Druckers ein Stützsauger hergestellt, umfassend einen Saugerkörper aus einem harten Material mit einem Innenraum, einem Eingang zum Verbinden des Innenraums mit einem Vakuum und einer Ansaugöffnung zum Anlegen des Vakuums an ein Bauteil, und ein Auflageelement aus einem weichen, vorzugsweise weichelastischen Material, das einteilig mit dem Saugerkörper verbunden ist, um die Ansaugöffnung umläuft und eine Auflagefläche zum Aufsetzen auf eine Oberfläche des Bauteils aufweist.
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Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansaugen und/oder Transportieren und/oder Montieren von Scheiben oder anderen Automobilteilen oder Fahrzeugteilen mittels einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine herkömmliche Vorrichtung zum Transportieren oder Montieren von Bauteilen in einer Perspektivansicht schräg von oben und von der Seite;
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2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Perspektivansicht schräg von oben und von der Seite;
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3 den Stützsauger der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht;
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4 den Stützsauger in einer Unteransicht;
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5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit mehreren Stützsaugern an einem Trägerrahmen.
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Gemäß 1 weist eine herkömmliche Vorrichtung 1 eine bügelförmige Halterung 2 auf. An einer Basis 3 der Halterung 2 ist über Mittel zum Einstellen 4 ein Sauggreifer 5 einstellbar gehalten. An den Enden zweier Schenkel 6, 7 der Halterung 2 sind zwei einstellbare Druckstücke 8, 9 gehalten. Der Sauggreifer 5 und die Druckstücke 8, 9 sind so einjustiert, dass sie gleichzeitig an einer gekrümmten Oberfläche einer Scheibe 10 eines Automobils anliegen. Mehrere dieser Stützsaugvorrichtungen 1 sind an einem Träger 11 fixiert. Die Herstellung, Zusammenstellung und Justage der herkömmlichen Vorrichtung 1 ist aufwendig.
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Gemäß 2 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 12 einen Stützsauger 13 auf, der an einem Trägerrahmen 14 gehalten ist. Gemäß 3 und 4 weist der Stützsauger 13 einen Saugerkörper 15 aus einem harten Material und ein Auflageelement 16 aus einem weichen Material auf. Der Saugerkörper 15 ist haubenförmig mit einem Rohrstutzen 17 an der Oberseite. Der Rohrstutzen 17 bildet einen Eingang 18, der mit einem Innenraum 19 des Saugerkörpers 15 verbunden ist. Der untere Rand des Saugerkörpers 15 umgibt eine Ansaugöffnung 20.
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Im Beispiel weist der Saugerkörper 15 einen haubenförmigen Teil in einer Querschnittsebene senkrecht zum Rohrstutzen 17 eine etwa rechteckige Form mit gerundeten Ecken auf. Alternativ ist der Querschnitt kreisrund.
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Das Auflageelement 16 läuft um die Ansaugöffnung 20 um. Das Auflageelement 16 ist einteilig mit dem unteren Rand des haubenförmigen Saugerkörpers 15 verbunden. Das Auflageelement 16 ist streifenförmig und weist umlaufend um die Ansaugöffnung 20 eine konstante Wandstärke auf.
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Das Auflageelement 16 hat an der vom Saugerkörper 15 abgewandten Seite eine Auflagefläche 21. Diese ist eine Freiformfläche, die an eine entsprechende Oberfläche einer Scheibe 22 in dem Bereich angepasst ist, auf den der Stützsauger 13 aufgesetzt werden soll. Die Auflagefläche 21 ist somit ein Negativabdruck des zu transportierenden Produkts 22.
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Gemäß 4 weist der Saugerkörper 15 eine um die Ansaugöffnung 20 umlaufende Dichtungsnut 23 zum Einsetzen eines Dichtelements auf. Die Dichtungsnut 23 läuft auf der Innenseite des Auflageelements 16 um.
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Der Stützsauger 13 ist einteilig mittels eines 3D-Druckers hergestellt, vorzugsweise aus Kunststoffen mit verschiedener Härte, wobei der Saugerkörper durch den härteren Kunststoff und das Auflageelement 16 durch den weicheren Kunststoff gebildet ist.
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Gemäß 5 sind mehrere Stützsauger 13 an einem Trägerrahmen 14 lösbar gehalten. Die Rohrstutzen 17 dienen dem Halten der Stützsauger 13 in Bohrungen 24 des Trägerrahmens 14. In den Bohrungen 24 sind die Rohrstutzen 17 beispielsweise mittels Klemmschrauben fixiert.
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Der Trägerrahmen 13 hat eine Schnittstelle 25 für eine lösbare Verbindung mit einem Industrieroboter, der den Trägerrahmen 13 bewegt, um beispielsweise eine Scheibe 22 aufzunehmen und an der Karosserie eines Automobils zu montieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- herkömmliche Vorrichtung
- 2
- Halterung
- 3
- Basis
- 4
- Mittel zum Einstellen
- 5
- Sauggreifer
- 6, 7
- zwei Schenkel
- 8, 9
- zwei einstellbare Druckstücke
- 10
- Scheibe
- 11
- Träger
- 12
- erfindungsgemäße Vorrichtung
- 13
- Stützsauger
- 14
- Trägerrahmen
- 15
- Saugerkörper
- 16
- Auflageelement
- 17
- Rohrstutzen
- 18
- Eingang
- 19
- Innenraum
- 20
- Ansaugöffnung
- 21
- Auflagefläche
- 22
- Scheibe
- 23
- Dichtungsnut
- 24
- Bohrungen
- 25
- Schnittstelle
