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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiekupplung für eine pneumatische Handhabungsvorrichtung, insbesondere eine pneumatische Greifervorrichtung, sowie eine pneumatische Handhabungsvorrichtung, insbesondere pneumatische Greifervorrichtung.
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Unter dem Begriff „Energiekupplung“ soll eine Kupplung, insbesondere Schnellkupplung, zum parallelen Kuppeln bzw. Entkuppeln von pneumatischen und gegebenenfalls auch elektrischen Leitungen verstanden werden. Anstelle des Begriffes „Energiekupplung“ können auch die Begriffe „Multi-Energie-Kupplung“ bzw. „Medienkupplung“ verwendet werden. Üblicherweise umfasst eine Kupplung eine Festhälfte und eine Loshälfte. In beiden Hälften sind pneumatische und gegebenenfalls auch elektrische Steckverbinder integriert, die vorteilhafterweise speziell für häufige Steckvorgänge und geringfügige Kräfte ausgelegt sind.
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Bei einer Presse, Pressenstraße oder Großteil-Stufenpresse, die zum Umformen, wie z.B. Tiefziehen, Biegen, usw., oder Zerteilen, wie beispielsweise Schneiden, Lochen, usw. von Bauteilen, dient, sind Umsetzeinrichtungen für den Transport bzw. Transfer von Werkstücken in die Bearbeitungsstufen vorgesehen. Der Transport- bzw. Transfervorgang erfolgt häufig durch separate, jeder Presse bzw. Pressenstufe zugeordnete Transfervorrichtungen. Diese individuell steuer- oder regelbaren Vorrichtungen dienen zur Abführung des umzuformenden Werkstückes aus einer Werkzeugstufe und zur Zuführung in die nachfolgende Werkzeugstufe.
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Für den Transport bzw. Transfer werden üblicherweise Handhabungsvorrichtungen verwendet, die eine Vielzahl von Sauggreifern oder Klemmgreifern aufweisen, wobei deren Lage und Orientierung an das jeweils zu transportierende Werkstück angepasst werden kann.
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Beispielsweise bei Saugerpressen werden die werkstückspezifischen Handhabungsvorrichtungen (Toolings) auf einem Transferbalken einer Transfervorrichtung aufgenommen.
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Bei Crossbar-Pressen werden die werkstückspezifischen Handhabungsvorrichtungen an einem Crossbar-Roboter aufgenommen. Der Roboter weist einen Crossbar (= Träger einer Transfervorrichtung (Roboter)) auf und trägt die Werkstücke von einer Pressenstufe zur nächsten.
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Zum Betreiben eines pneumatischen Effektors, wie z.B. eines Sauggreifers, ist sowohl eine zentrale als auch eine dezentrale Vakuumerzeugung bekannt. Die zentrale Vakuumerzeugung erfolgt üblicherweise zentral z.B. an einer Presse. Die dezentrale Vakuumerzeugung umfasst die Verwendung von Einzelejektoren je pneumatischen Effektor.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effizientere Vakuumerzeugung im Zusammenhang mit pneumatischen Handhabungsvorrichtungen zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch eine Energiekupplung für eine pneumatische Handhabungsvorrichtung, insbesondere eine pneumatische Greifervorrichtung, umfassend einen Vakuumerzeuger nach dem Ejektorprinzip. Mit dem Ejektorprinzip ist das Funktionsprinzip von Venturi gemeint. Es umfasst eine Strahldüse (Laval-Düse) und je nach Aufbauprinzip mindestens eine Empfängerdüse. In der Regel wird die Druckluft direkt nach der Empfängerdüse über einen direkt nachgeschalteten Schalldämpfer abgeleitet.
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Des Weiteren wird die vorgenannte Aufgabe gelöst durch eine pneumatische Handhabungsvorrichtung, insbesondere pneumatische Greifervorrichtung, umfassend mindestens ein Tooling, wobei das mindestens eine Tooling ein Hauptrohr und mindestens zwei damit verbundene Nebenrohre aufweist, an denen jeweils ein pneumatischer Effektor, insbesondere ein Sauggreifer, befestigt ist, und einen Vakuumerzeuger nach dem Ejektorprinzip, der an dem Hauptrohr oder an einem der Nebenrohre des mindestens einen Toolings angeordnet ist und der zur Erzeugung eines Vakuums in mehreren oder allen pneumatischen Effektoren des mindestens einen Toolings mit selbigen in Fluidverbindung steht.
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Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Vakuumerzeuger integraler Bestandteil einer Energiekupplung nach Anspruch 1 ist und die Energiekupplung an dem Hauptrohr des mindestens einen Toolings befestigt ist.
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Vorteilhafterweise weist sie einen Schalldämpfer auf, der in der Energiekupplung integriert oder außerhalb der Energiekupplung angeordnet ist.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Vakuumerzeuger ein Gehäuse aufweist.
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Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Vakuumerzeuger einen Schalldämpfer aufweist, der im Gehäuse integriert oder außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch die Versorgung von zumindest mehreren der pneumatischen Effektoren eines jeden Toolings durch einen zugeordneten Vakuumerzeuger, der sich an einer Position befindet, die sich sozusagen zwischen einer dezentralen und einer zentralen Position befindet, das Vakuum effizienter erzeugt werden kann. Beispielsweise kann bei Verwendung der Energiekupplung der vorgegebene Bauraum optimal genutzt werden. Dies ist mit Venturi-Düsen-Kassetten wegen der Bauraumbeschränkung nicht möglich und führt zu geringeren Kosten.
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Eine Verringerung der Kosten ergibt sich auch durch eine Reduzierung der Anzahl von Schläuchen und Vakuumerzeuger.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der schematischen Zeichnungen. Dabei zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht von einem Crossbar-Roboter, der mit einer Handhabungsvorrichtung gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist;
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2 eine perspektivische Ansicht eines Tragrahmens des Crossbars von 1 mit gerüstetem Hauptrohr eines Toolings;
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3 ein Hauptrohr eines Toolings von 1 mit einer Energiekupplung gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 eine perspektivische Ansicht der Energiekupplung von 3;
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5 eine Vorderansicht der Energiekupplung von 4;
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6 eine Draufsicht der Energiekupplung von 4;
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7 eine Seitenansicht von links der Energiekupplung von 5;
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8 eine Seitenansicht von rechts der Energiekupplung von 5
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9 eine Schnittansicht entlang der Linie IX–IX von 5;
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10 eine Schnittansicht entlang der Linie X–X von 5;
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11 eine Schnittansicht entlang der Linie XI–XI von 8;
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12 eine perspektivische Ansicht von einem Crossbar-Roboter, der mit einer Handhabungsvorrichtung gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist;
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13 eine perspektivische Ansicht von einem Crossbar-Roboter, der mit einer Handhabungsvorrichtung gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist;
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14 ein Hauptrohr eines Toolings von 12 mit einem Vakuumerzeuger gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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15 eine perspektivische Ansicht des Vakuumerzeugers von 12;
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16 einen Halbschnitt des Vakuumerzeugers von 15;
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17 eine perspektivische Ansicht eines Vakuumerzeugers gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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18 einen Halbschnitt wie 16 des Vakuumerzeugers von 17.
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1 zeigt einen Crossbar-Roboter 10 mit einem Roboterarm 14 und einem dazu querverlaufenden Crossbar 16. Auf jeder Seite des Crossbars 16 ist jeweils ein Tragrahmen 18 zur Aufnahme von gegenüberliegenden Toolings 20 und 22 bzw. 24 und 26 vorgesehen. Alternativ können die vier Toolings auch als ein einziges vierteiliges Tooling angesehen werden.
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In jedes Tooling 20, 22, 24 und 26 weist ein jeweiliges Hauptrohr 28, das über einen oder mehrere Hauptrohrhalter 30 an dem jeweiligen Tragrahmen 18 (siehe z.B. 2) befestigt ist und sich vorzugsweise parallel zur Längsrichtung des Crossbars 16 erstreckt, sowie jeweils mindestens zwei Nebenrohre 32 auf, die über einen jeweiligen Nebenrohrhalter 34 an dem jeweiligen Hauptrohr 28, vorzugsweise sich davon z.B. im rechten Winkel wegerstreckend, befestigt sind. An jedem der Nebenrohre 32 ist, vorzugsweise an seinem äußeren Ende, jeweils ein Sauggreifer 36 mittels eines jeweiligen Sauggreiferhalters 38 befestigt. Die Befestigung der Hauptrohre 28 und/oder Nebenrohre 32 und/oder Sauggreifer 36 ist vorzugsweise lösbar.
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Wie sich beispielsweise anhand des Details A in der 1, aber auch beispielsweise anhand der 2 ergibt, ist zusätzlich an jedem Hauptrohr 28 eine Energiekupplung 40, die ein Gehäuse 41 aufweist, in diesem Beispiel mittels einer Klemme 42, die integraler Bestandteil der Energiekupplung 40 ist, und einer Klemmschraube 43 befestigt.
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Die Toolings 20, 22, 24 und 26 ergeben eine pneumatische Handhabungsvorrichtung. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich um eine Vakuumgreifervorrichtung 44 beispielsweise einer Crossbarpresse.
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Wie sich in Kombination mit den 2 bis 11 ergibt, weist jede Energiekupplung 40 auf einer in Längsrichtung des jeweiligen Hauptrohres 28 befindlichen Seite 45 einen E-Stecker 46, einen Arretierbolzen 48 und vier Druckluftanschlüsse, wobei der oberste Luftanschluss ein Druckluftanschluss 50 zur Vakuumerzeugung, der darunter befindliche Luftanschluss ein Druckluftanschluss 52 zum Abblasen und die beiden unteren Luftanschlüsse einen Zusatzluftanschluss 54 sowie ein Zusatzluftanschluss 56 sind. Die Zusatzluftanschlüsse 54 und 56 müssen nicht vorhanden sein. Sie haben nichts mit der eigentlichen Vakuumerzeugung zu tun und sind für den Fall von zusätzlichen Bewegungen im Tooling, die über Pneumatikzylinder (nicht gezeigt) erzeugt werden, z.B. Vor- und Rückluftanschluss für mögliche Schwenk- oder Verschiebebewegungen.
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Je nach Bedarf kann in dem Gehäuse 41 auch noch ein Anschluss für einen P/E-Wandler 58 vorgesehen sein. Beispielsweise kann optional ein P/E-Wandler angeschlossen werden, um einer übergeordneten Steuerung (nicht gezeigt) zu melden, dass ein Vakuum vorhanden ist. Somit kann ein möglicher Störfall oder eine Fehlfunktion in der Anlage mittels der Überwachung frühzeitiger erkannt werden. Wenn kein PE-Wandler benötigt wird, können etwaige dafür vorgesehene Anschlussbohrungen über Verschlussstopfen luftdicht verschlossen werden.
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Auf der gegenüberliegenden Seite 60 sind zwei Abgänge 62 für die Druckluft für Zusatzbewegungen vorgesehen. Des Weiteren sind auf der dem jeweiligen Hauptrohr 28 zugewandten Seite 64 ein Vakuumanschluss 66 zur Bindung mit einem jeweiligen Sauggreifer 36 mittels einer Schlauchleitung (nicht gezeigt) sowie ein Schalldämpfer 68 für den Ablass der über den Druckluftanschluss 50 zugeführten Druckluft vorgesehen. Der Vakuumanschluss 66 kann z.B. über einen Verteiler (nicht gezeigt) mit jedem der Sauggreifer des zugehörigen Toolings über jeweilige Schläuche (nicht gezeigt) verbunden werden.
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Wie sich beispielsweise anhand der 9 und 10 ergibt, sind die Druckluftanschüsse 50 und 52 sowie die Zusatzluftanschlüsse 54 und 56 radial schwimmend für eine Schnellkupplung gestaltet. Zudem ergibt sich aus der vorgenannten 9, dass der Druckluftanschluss 50 mit einer im rechten Winkel dazu angeordneten Düse 70 und einem nachgeschalteten Mischrohr 72 sowie dem nachgeschalteten Schalldämpfer 68 in Fluidverbindung steht. Der Bereich zwischen der Düse 70 und dem Mischrohr 72 steht mit einer Vakuumkammer 74 in Fluidverbindung, die wiederum mit dem Vakuumanschluss 66 in Fluidverbindung steht. Dies ergibt einen integrierten Vakuumerzeuger 76 nach dem Ejektor- bzw. Venturi-Prinzip. Das erzeugte Vakuum wird zum Ansaugen eines Bauteils 78 (siehe 1) mittels der Sauggreifer 36 verwendet. Wie sich in Kombination mit der 11 ergibt, wird beim Abblasen durch Zufuhr von Druckluft über den Druckluftanschluss 52 Druckluft zugeführt. Ein bis dahin über eine Federkraft geschlossen gehaltenes Rückschlagventil 80 und gelangt so in die Vakuumkammer 74. Dadurch wird ein Vakuum schlagartig aufgelöst und gelangt zu den angeschlossenen Sauggreifern 36 Druckluft zum Abblasen eines zuvor angesaugten Bauteils 78.
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Die 9 und 11 zeigen auch Verschlusstopfen 82. Sie dienen zum luftdichten Verschließen von Bohrungen an den Stellen, wo keine Luft aus- oder eintreten soll. Entweder werden so Fertigungsbohrungen verschlossen, die im Gehäuse 41 für die Funktion störend sind, wenn sie offen bleiben würden, oder es handelt sich um mögliche Vakuumanschlussbohrungen, die nicht benötigt werden, da z.B. weniger Vakuumsauger im Tooling montiert sind, als Bohrungen im Gehäuse 41 vorhanden sind.
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Die 12 zeigt einen Crossbar-Roboter 84 ähnlich wie 1. Die Energiekupplung 40 enthält jedoch keinen integralen Vakuumerzeuger. Stattdessen ist der Vakuumerzeuger eine separate Komponente (mit der Bezugszahl 86), die ebenfalls an dem jeweiligen Hauptrohr 28 mit einer Klemme 88 lösbar befestigt ist.
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Wie sich beispielsweise aus der 14 ergibt, sind die Energiekupplung 40 und der Vakuumerzeuger 86 an dem jeweiligen Hauptrohr 28 hintereinander angeordnet und lassen sich ein Druckluftanschluss 90 zur Vakuumerzeugung sowie ein darunter angeordneter Druckluftanschluss 92 zum Abblasen des Vakuumerzeugers 86 mit der Rückseite eines Druckluftanschlusses 94 zur Vakuumerzeugung bzw. einen Druckluftanschluss 96 zum Abblasen der Energiekupplung 40 verbinden, beispielsweise durch eine Schnellkupplung. Der Druckluftanschluss 90 und der Druckluftanschluss 92 sind auf einer Seite in Längsrichtung zum jeweiligen Hauptrohr 28 angeordnet.
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Im vorliegenden Beispiel (siehe 14) gehen von der Unterseite 98 eines Gehäuses 100 des Vakuumerzeugers 86 drei Vakuumanschlüsse 102 zu den Sauggreifern des zugehörigen Toolings ab. In der 13 ist der Vakuumerzeuger 86 nicht an einem Hauptrohr 28, sondern an einem Nebenrohr 32 lösbar befestigt.
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Aus den 15 und 16 ergibt sich, dass ein Schalldämpfer 104 in dem Gehäuse 100 integriert ist. Der Schalldämpfer erstreckt sich parallel zum Mischrohr 72 und ist über einen 180°-Bogen 106 in einem Deckel 108 mit dem Mischrohr 72 fluidtechnisch verbunden.
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Bei den in den 17 und 18 gezeigten Ausführungsformen ist der Deckel 108 abweichend gestaltet. Er weist eine Bohrung 110 zum Verbinden eines Schalldämpfers 112 auf. Der Schalldämpfer 112 erstreckt sich außerhalb des Gehäuses 100 und in Fortsetzung der Längsrichtung des Mischrohres 72.
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Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren Ausführungsformen wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Crossbar-Roboter
- 12
- Crossbar-Antrieb
- 14
- Roboterarm
- 16
- Crossbar
- 18
- Tragrahmen
- 20, 22, 24, 26
- Toolings
- 28
- Hauptrohre
- 30
- Hauptrohrhalter
- 32
- Nebenrohre
- 34
- Nebenrohrhalter
- 36
- Sauggreifer
- 38
- Sauggreiferhalter
- 40
- Energiekupplung
- 41
- Gehäuse
- 42
- Klemme
- 43
- Klemmschraube
- 44
- Vakuumgreifervorrichtung
- 45
- Seite
- 46
- E-Stecker
- 48
- Arretierbolzen
- 50
- Druckluftanschlüsse zur Vakuumerzeugung
- 52
- Druckluftanschluss zum Abblasen
- 54, 56
- Zusatzluftanschlüsse
- 58
- P/E-Wandler
- 60
- Seite
- 62
- Abgänge
- 64
- Seite
- 66
- Vakuumanschluss
- 68
- Schalldämpfer
- 70
- Düse
- 72
- Mischrohr
- 74
- Vakuumkammer
- 76
- Vakuumerzeuger
- 78
- Bauteil
- 80
- Rückschlagventil
- 82
- Verschlussstopfen
- 84
- Crossbar-Roboter
- 86
- Vakuumerzeuger
- 88
- Klemme
- 90
- Druckluftanschluss zur Vakuumerzeugung
- 92
- Druckluftanschluss zum Abblasen
- 94
- Druckluftanschluss zur Vakuumerzeugung
- 96
- Druckluftanschluss zum Abblasen
- 98
- Unterseite
- 100
- Gehäuse
- 102
- Vakuumanschlüsse
- 104
- Schalldämpfer
- 106
- 180°-Bogen
- 108
- Deckel
- 110
- Bohrung
- 112
- Schalldämpfer
