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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren von Objekten, insbesondere von Metallblechen. Die Vorrichtung umfasst zumindest ein elastisch nachgiebiges Saugelement, das zumindest in einer Saugstellung zumindest im Wesentlichen an eine Anlageebene angrenzt. Außerdem umfasst die Vorrichtung einen Vorrichtungsgrundkörper, an dem das zumindest eine Saugelement angeordnet ist. Durch den Vorrichtungsgrundkörper und das zumindest eine Saugelement wird ein Luftkanal ausgebildet.
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Zum Positionieren von Objekten wird das zumindest eine Saugelement an das zu positionierende Objekt angelegt. Insbesondere durch Herstellung eines Unterdruckes im Luftkanal wird das Objekt an der Vorrichtung gehalten und ist durch eine Bewegung der Vorrichtung zu positionieren.
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Bekannte Vorrichtungen haben für jedes Saugelement einen separaten Luftschlauch. Nachteilig bei diesen Vorrichtungen ist, dass ihr Bauraum ein Positionieren von Objekten in engen Zwischenräumen etwa von Metallbearbeitungsmaschinen nicht hinlänglich erlaubt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer leistungsstarken gattungsgemäßen Vorrichtung, die variabler anwendbar ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Vorrichtungsgrundkörper ein erstes, ein zweites und ein drittes Schichtelement aufweist. Das erste Schichtelement weist eine sich anteilig quer zur Anlageebene erstreckende erste Durchgangsöffnung auf, die den Luftkanal mitausbildet. Das dritte Schichtelement ist zwischen der Anlageebene und dem ersten Schichtelement angeordnet und weist zumindest eine zweite, sich zumindest anteilig quer zur Anlageebene erstreckende Durchgangsöffnung auf, die den Luftkanal mit ausbildet. Die zweite Durchgangsöffnung ist relativ zur ersten Durchgangsöffnung in eine zur Anlageebene parallele Richtung versetzt angeordnet. Das zweite Schichtelement ist zwischen dem ersten und dem dritten Schichtelement angeordnet. Das zweite Schichtelement weist eine erste, zumindest abschnittsweise quer zur Anlageebene durchgängige Ausnehmung auf. Die Ausnehmung bildet den Luftkanal mit aus und erstreckt sich insbesondere zumindest abschnittsweise parallel zur Anlageebene länglich. Die erste Ausnehmung bildet eine Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Durchgangsöffnung.
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Das Saugelement ist insbesondere ausgebildet als sogenannter Saugnapf. Insbesondere hat die Vorrichtung eine Mehrzahl von Saugelementen, die jeweils zumindest in der Saugstellung zumindest im Wesentlichen an die geometrische, d.h. gedachte Anlageebene angrenzen. Das zumindest eine Saugelement ist insbesondere insofern elastisch nachgiebig, als dass es sich bei seiner Anlage an ein Objekt oder zumindest beim Ansaugen des Objektes, insbesondere eines Metallbleches, zumindest geringfügig verformt, insbesondere in Richtung des Vorrichtungsgrundkörpers gestaucht wird.
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Die Saugstellung wird bevorzugt erreicht durch die Erzeugung eines Unterdrucks im Luftkanal bei Anliegen des Saugelementes an einem Objekt. Dabei führt die Elastizität des Saugelementes vorzugsweise zu einem zumindest im Wesentlichen luftdichten Kontakt zwischen dem Saugelement und dem Objekt. Durch den Unterdruck wird das Objekt insbesondere zumindest geringfügig in Richtung des Vorrichtungsgrundkörpers bewegt und das Saugelement in die Saugstellung überführt. In dieser Saugstellung ist die der Vorrichtung zugewandte Oberfläche des Objektes insbesondere in der Anlageebene angeordnet. Die Vorrichtung erstreckt sich zumindest in der Saugstellung des zumindest einen Saugelementes bevorzugt ausschließlich einseitig der Anlageebene. Durch diese Ausbildung ist die Vorrichtung besonders gut geeignet zur Positionierung von Metallblechen unterschiedlicher Größe, insbesondere auch von über die der Vorrichtung hinausgehenden Größen.
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Ohne Kontakt zu einem Objekt befindet sich das Saugelement in oder außerhalb der Saugstellung. Insbesondere erstreckt sich das Saugelement außerhalb der Saugstellung durch die Anlageebene hindurch und ist gegenüber der Saugstellung gestreckt. Im Falle von unterschiedlichen Saugelementen an dem Vorrichtungsgrundkörper erstrecken diese sich außerhalb der Saugstellung insbesondere unterschiedlich weit durch die Anlageebene, grenzen in Ihren Saugstellungen jedoch bevorzugt gleichermaßen an die Anlageebene an.
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Der Luftkanal erstreckt sich in der Saugstellung des Saugelementes insbesondere von der Anlageebene durch das Saugelement hindurch sowie durch den Vorrichtungsgrundkörper hindurch. Bevorzugt ist zumindest eine von dem Saugelement beabstandete Öffnung des Luftkanals an der vom Saugelement abgewandten Seite des Vorrichtungsgrundkörpers angeordnet. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung keinen Unterdruckerzeuger. Besonders bevorzugt ist der Luftkanal lediglich mit einem nicht von der Vorrichtung umfassten Unterdruckerzeuger koppelbar. Dadurch baut die Vorrichtung besonders klein.
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Die drei Schichtelemente sind bevorzugt jeweils zumindest im Wesentlichen plattenförmig. Insbesondere haben sie jeweils eine rechtwinklig zur Anlageebene gemessene Dicke von höchstens 50 mm, bevorzugt von höchstens 20 mm, besonders bevorzugt von höchstens 10 mm. Die Schichtelemente haben insbesondere eine zumindest im Wesentlichen miteinander übereinstimmende, zur Anlageebene parallele Erstreckung. Die Schichtelemente liegen bevorzugt jeweils mit zumindest einer Kontaktfläche aneinander an, wobei die Kontaktfläche bzw. Kontaktflächen bevorzugt eben und insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zur Anlageebene sind.
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Die erste und die zweite Durchgangsöffnung sind insbesondere Bohrungen durch das jeweilige Schichtelement, deren Längsmittelachsen insbesondere rechtwinklig zur Anlageebene angeordnet sind. Alternativ ist zumindest eine der Längsmittelachsen bevorzugt um einen Winkel < 90° zur Anlageebene verschwenkt. Die erste und die zweite Durchgangsöffnung sind relativ zueinander insofern in eine zur Anlageebene parallele Richtung versetzt angeordnet, als dass sie sich aus einer zur Anlageebene orthogonalen Betrachtungsrichtung betrachtet nur teilweise, insbesondere gar nicht, überlagern. Bevorzugt sind die erste und die zweite Durchgangsöffnung nicht fluchtend.
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Diese erste Ausnehmung des zweiten Schichtelementes überlagert aus der vorbeschriebenen Betrachtungsrichtung sowohl die erste Durchgangsöffnung als auch die zweite Durchgangsöffnung zumindest anteilig. Dadurch verbindet die erste Ausnehmung die erste mit der zweiten Durchgangsöffnung. Die Ausnehmung ist insbesondere über ihre gesamte Erstreckung in eine zur Anlageebene rechtwinklige Richtung durch das zweite Schichtelement durchgängig und bevorzugt durch eine sich rechtwinklig zur Anlageebene erstreckende Ausnehmungsrandfläche des zweiten Schichtelementes ausgebildet. Die Ausnehmung erstreckt sich vorzugsweise insofern länglich parallel zur Anlageebene, als dass die längliche Erstreckung der Ausnehmung in eine erste, insbesondere variierende, jedoch zur Anlageebene parallele Richtung deutlich größer ist als ihre Erstreckung in eine zweite Richtung, die zur ersten rechtwinklig ist.
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Der Luftkanal wird somit, zumindest mit, durch das Saugelement, die zweite Durchgangsöffnung, die Ausnehmung und die erste Durchgangsöffnung ausgebildet. Die Höhe des durch die Ausnehmung ausgebildeten Luftkanalabschnittes gleicht insbesondere der Dicke bzw. Stärke des zweiten Schichtelementes.
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Durch den zumindest dreischichtigen Aufbau des Vorrichtungsgrundkörpers und die Luftkanalführung durch dessen Schichtelemente baut die Vorrichtung besonders klein. Durch die Kompaktheit der Vorrichtung insbesondere in zur Anlageebene rechtwinkliger Richtung ist sie für unterschiedlichste Anwendungsbereiche geeignet. Insbesondere erlaubt sie die Positionierung von Metallblechen auch in solchen Metallbearbeitungsmaschinen wie Kantbänken oder Schweißmaschinen, die nur eine geringe Öffnungsweite zur Einbringung des zu bearbeitenden Halbzeuges bereitstellen.
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Vorzugsweise hat der Vorrichtungsgrundkörper ein viertes und ein fünftes Schichtelement, welche insbesondere zwischen dem dritten Schichtelement und der Anlageebene angeordnet sind. Das fünfte Schichtelement weist zumindest eine weitere Durchgangsöffnung auf, die sich zumindest anteilig quer zur Anlageebene erstreckt. Das vierte Schichtelement weist insbesondere eine weitere, zumindest abschnittsweise quer zur Anlageebene durchgängige Ausnehmung auf, die sich bevorzugt zumindest abschnittsweise parallel zur Anlageebene länglich erstreckt. Die weitere Ausnehmung bildet eine Verbindung zwischen der weiteren Durchgangsöffnung und der ersten Durchgangsöffnung und/oder zwischen der weiteren Durchgangsöffnung und der zweiten Durchgangsöffnung aus. Für die weitere Ausnehmung gilt insbesondere das Vorbeschriebene zur ersten Ausnehmung. Für die weitere Durchgangsöffnung gilt insbesondere das Vorstehende betreffend die erste und/oder zweite Durchgangsöffnung.
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Durch den zumindest fünfschichtigen Aufbau des Vorrichtungsgrundkörpers lässt sich auch ein geometrisch komplexer Luftkanal unter weitestgehendem Erhalt der vorbeschriebenen Vorteile ausbilden. Insbesondere lassen sich Gruppen von mit demselben Luftkanal verbundenen Saugelementen bilden, ohne dass die der Gruppe zugehörigen Saugelemente im gleichen Bereich des Vorrichtungsgrundkörpers daran angeordnet sein müssen. Der zumindest fünfschichtige Aufbau erlaubt eine komplexe Verzweigung des zumindest einen oder der mehreren Luftkanäle und somit eine beliebige Gruppierung der Saugelemente. Dadurch ist eine Anwendbarkeit der Vorrichtung sowohl bei schweren Objekten als auch bei Objekten mit einer besonders sensiblen Oberfläche, die eine Anhebung nur durch wenige Saugelemente erlaubt, gegeben.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest eines der Schichtelemente von den weiteren lösbar bzw. austauschbar. Insbesondere ist zumindest das der Anlageebene nächste Schichtelement vom ersten Schichtelement außer Betrieb lösbar und zu beabstanden und bevorzugt durch ein abweichendes Schichtelement austauschbar. Dadurch lässt sich die Vorrichtung anpassen an unterschiedliche Anwendungsfälle und insbesondere auch an das auszutauschende Schichtelement angebrachte Saugelemente auf einfache Weise austauschen.
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Bevorzugt weisen das zweite Schichtelement, das dritte Schichtelement, das vierte Schichtelement und/oder das fünfte Schichtelement mehrere, insbesondere vier, Schichtteilelemente auf. Die Schichtteilelemente, aus denen sich das Schichtelement bevorzugt zusammensetzt, schließen in eine zur Anlageebene parallele Richtung aneinander an. Insbesondere ist jedes Schichtteilelement wiederum plattenförmig und hat eine Dicke bzw. Stärke, die derjenigen des gesamten Schichtelementes entspricht. Insbesondere greifen die dasselbe Schichtelement ausbildenden Schichtteilelemente formschlüssig, beispielsweise durch eine Verzahnung, ineinander ein und fixieren einander somit bevorzugt bereits während ihrer Montage. Durch diesen mehrteiligen Aufbau eines bzw. mehrerer Schichtelemente ist die vorbeschriebene Variabilität der Vorrichtung weiter erhöht und lassen sich insbesondere Schichtteilelemente unterschiedlich kombinieren, um die Vorrichtung für weitreichende Anwendungsbereiche bereitzustellen.
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Bevorzugt bildet die Ausnehmung eine Verbindung zwischen mehreren, insbesondere zumindest vier, zweiten bzw. weiteren Durchgangsöffnungen aus. Demnach wird der Luftkanal durch eine erste Durchgangsöffnung im ersten Schichtelement, eine Ausnehmung im zweiten Schichtelement und eine Mehrzahl zweiter Durchgangsöffnungen im dritten Schichtelement ausgebildet. Dadurch lässt sich eine Gruppe einheitlich zu aktivierender Saugelemente herstellen. Insbesondere lässt sich durch die Einleitung eines Unterdrucks durch nur eine erste Durchgangsöffnung eine Saugwirkung durch eine Mehrzahl von Saugelementen herstellen.
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Das zweite Schichtelement hat insbesondere mehrere, zumindest vier, Ausnehmungen. Dabei gleicht die Zahl der Luftkanäle der Vorrichtung bevorzugt der Zahl der Ausnehmungen im zweiten Schichtelement. Durch die Mehrzahl von Ausnehmungen lassen sich auf einfache Weise unterschiedliche Gruppen von einheitlich zu aktivierenden Saugelementen herstellen. Durch diese ist es möglich, bei kleineren Objekten oder bei Objekten mit einer komplexen Oberflächengeometrie nur solche Saugelemente zu aktivieren, die tatsächlich in Kontakt mit dem Objekt stehen. Außerdem ist es so etwa möglich, nur eine Ecke bzw. Kante eines Objektes anzuheben, während eine gegenüberliegende Ecke bzw. Kante weitgehend unbewegt bleibt, wodurch in speziellen Anwendungen schnellere Bearbeitungszyklen erreicht werden.
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Alternativ oder ergänzend zum vorstehenden hat das vierte Schichtelement bzw. zumindest eines von dessen Schichtteilelementen mehrere, insbesondere vier, Ausnehmungen. Dadurch lassen sich besonders komplexe Luftkanalgeometrien herstellen. Insbesondere lassen sich somit einheitlich zu aktivierende Gruppen von Saugelemente bilden, ohne dass die Saugelemente benachbart zueinander angeordnet sein müssen. Es lassen sich weitgehend beliebig Saugelemente gruppieren. Gleichzeitig bleiben die vorbeschriebenen Vorteile der Vorrichtung erhalten. Insgesamt hat die Vorrichtung bevorzugt zumindest zehn, besonders bevorzugt zumindest 20 Saugelemente, wobei im Falle von mehreren Ausnehmungen jede Gruppe bevorzugt zumindest vier Saugelemente umfasst.
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Vorzugsweise weist zumindest ein durch die bzw. eine der Ausnehmungen ausgebildeter Teil des Luftkanals einen ersten und einen zweiten Abschnitt auf. Der erste Abschnitt dient dabei zur Leitung von nur durch ein erstes Saugelement angesaugter Luft, der zweite Abschnitt dient zur Leitung von nur durch ein zweites Saugelement angesaugter Luft. Dadurch ergibt sich ein verzweigter Aufbau des Teils des Luftkanals. Die Abschnitte haben insbesondere eine parallel zur Anlageebene gemessene Länge, die zumindest dem Abstand zweier benachbarter Saugelemente entspricht.
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Durch diesen Aufbau hat die Ausnehmung nur einen geringen Platzbedarf und der Luftkanal nur ein geringes Gesamtvolumen, wodurch die Vorrichtung besonders verlustarm betrieben werden kann.
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Bevorzugt ist die Länge eines durch die bzw. eine der Ausnehmungen ausgebildeten Teils des Luftkanals deutlich größer als die Breite und/oder Höhe des Teils des Luftkanals. Insbesondere ist die Länge mindestens dreimal, bevorzugt mindestens fünfmal, besonders bevorzugt mindestens zehnmal so groß wie die Breite und/oder Höhe. Dabei ist das Verhältnis zwischen Breite und Höhe bevorzugt minimal 1/3 und maximal 3. Die Höhe beträgt insbesondere 3 mm bis 10 mm, bevorzugt 4 mm oder 6 mm. Durch diesen Aufbau des Luftkanals lässt sich der Vorrichtungsgrundkörper besonders platzsparend ausbilden.
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Besonders bevorzugt sind das zweite und/oder das vierte Schichtelement aus einem insbesondere thermoplastischen Elastomermaterial ausgebildet. Dieses gewährleistet insbesondere bei einer Anpressung der benachbarten Schichtelemente eine besonders große Dichtheit der Luftkanäle und erlaubt die Einbringung der Ausnehmung per Laserschnitt. Das Elastomermaterial hat insbesondere eine Shore-Härte von 50 bis 90, insbesondere von 60 bis 80. Dabei ist die Vorrichtung zwischen dem Elastomermaterial und einem benachbarten Schichtelement bevorzugt frei von zusätzlichen Dichtmitteln. Vorzugsweise sind das erste, das dritte und/oder das fünfte Schichtelement aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Dadurch lässt sich eine Pressung auf das zweite und/oder vierte Schichtelement besonders zuverlässig auch mit nur wenigen Krafteinleitungspunkten ausbilden.
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Bevorzugt hat die Vorrichtung zumindest ein Befestigungsmittel zur lösbaren Befestigung des dritten Schichtelementes am ersten Schichtelement und/oder des fünften Schichtelementes bzw. zumindest eines von dessen Schichtteilelementen am dritten oder am ersten Schichtelement. Das Befestigungsmittel ist insbesondere eine Schraube. Durch das Befestigungsmittel werden die genannten Schichtelemente bzw. Schichtteilelemente ortsfest zueinander fixiert und dadurch eine Vorrichtung bereitgestellt, deren Leistungsstärke dauerhaft erhalten bleibt.
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Bevorzugt hat die Vorrichtung zumindest ein Spannmittel zur Vorspannung des ersten gegenüber dem dritten Schichtelement und/oder des fünften Schichtelementes bzw. zumindest eines von dessen Schichtteilelementen gegenüber dem dritten oder ersten Schichtelement. Das Spannmittel ist insbesondere einteilig mit dem Befestigungsmittel. Das Spannmittel ist bevorzugt ein Schnellspannverschluss etwa umfassend einen zur Spannung umzulegenden Hebel. Durch das Spannmittel wird eine Pressung zwischen unterschiedlichen Schichtelementen besonders einfach und zuverlässig hergestellt. Dadurch wird ein Aufbau des Vorrichtungsgrundkörpers ohne Kleber bzw. Dichtstoffe zwischen unterschiedlichen Schichtelementen vereinfacht.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein parallel zur Anlageebene gemessener Querschnitt des zweiten und/oder vierten Schichtelementes mit variierendem Abstand zur Anlageebene unveränderlich. Das bedeutet, dass das zweite/vierte Schichtelement entlang seiner Dicke bzw. Stärke einen konstanten Querschnitt hat, der insbesondere durch eine zweidimensionale Bearbeitung des das Schichtelement ausbildenden Werkstoffs erreicht wurde.
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Vorzugsweise ist am Vorrichtungsgrundkörper, insbesondere am dritten oder am fünften Schichtelement bzw. an zumindest einem von dessen Schichtteilelementen zumindest ein Elektromagnet angeordnet, der insbesondere der Anlageebene zugewandt ist. Insbesondere ist der Elektromagnet benachbart zum Saugelement angeordnet und dient ebenso wie das Saugelement zur Fixierung eines zu positionierenden Objektes. Der Elektromagnet erweitert den Anwendungsbereich der Vorrichtung insofern, als dass durch diesen Objekte aus magnetischen Werkstoffen neben den Saugelementen oder zusätzlich zu den Saugelementen elektromagnetisch zu fixieren sind. Gegenüber dem Saugelement lassen sich außerdem durch den Elektromagneten mehrere Objekte anheben, wovon nur einer an die Anlageebene angrenzen muss. Durch die Magnete kann außerdem ein Verrutschen des Objektes relativ zur Vorrichtung zuverlässig vermieden werden. Bei einer gewünschten, vereinzelten Aufnahme von Objekten können diese bevorzugt zunächst lediglich durch Unterdruck angehoben und anschließend alternativ dazu oder zusätzlich dazu durch den Elektromagneten fixiert werden. Insbesondere hat zumindest eines der Schichtteilelemente ausschließlich Saugelemente und/oder zumindest ein anderes Schichtteilelement ausschließlich Elektromagnete. Alternativ dazu hat zumindest ein Schichtteilelement sowohl zumindest ein Saugelement als auch zumindest einen Elektromagneten. Insgesamt hat die Vorrichtung bevorzugt zumindest vier Elektromagnete.
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Der Vorrichtungsgrundkörper bildet bevorzugt einen Kabelkanal aus, durch den sich ein mit dem Elektromagneten verbundenes Leiterelement erstreckt. Das Leiterelement ist bevorzugt ein Kabel. Das Leiterelement ist insbesondere mit einer Isolierung durch sämtliche Schichtelementes des Vorrichtungsgrundkörpers geführt.
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Vorzugsweise ragt zumindest das erste Schichtelement bei einer Betrachtung in einer Richtung quer zur Anlageebene mit einem Leiterabschnitt über zumindest ein weiteres und der Anlageebene insbesondere näheres Schichtelement hinweg. Durch den Leiterabschnitt des ersten Schichtelementes erstreckt sich bevorzugt das Leiterelement. Das erste Schichtelement und bevorzugt auch das zweite und das dritte Schichtelement haben demnach eine flächige Erstreckung, die über diejenige der benachbarten, der Anlageebene näheren Schichtelemente hinausgeht. Insbesondere ist zumindest das erste Schichtelement im Wesentlichen rechteckig, insbesondere quadratisch, wohingegen zumindest das der Anlageebene nächste Schichtelement zumindest eine seitliche Ausnehmung unterhalb des Leiterabschnittes hat. Durch diese Ausbildung lässt sich das Leiterelement besonders einfach zum Elektromagneten führen, ohne dass die Führung eine Auswechselbarkeit zumindest des der Anlageebene nächsten Schichtelementes beeinträchtigt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hat die Vorrichtung eine Kopplungseinrichtung zur Kopplung des Luftkanals mit einer Druckversorgungsleitung. Die Druckversorgungsleitung ist dabei nicht Teil der Vorrichtung. Insbesondere umfasst die Vorrichtung keinen Druckerzeuger, insbesondere keinen Unterdruckerzeuger. Durch die Kopplungseinrichtung ist die Vorrichtung mit einer Handlingvorrichtung nutzbar, die extern von der Vorrichtung den zum Betrieb der Vorrichtung notwendigen Druck bereitstellt. Dadurch ist das Volumen der Vorrichtung selbst besonders klein zu halten.
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Die Kopplungseinrichtung umfasst insbesondere zumindest ein Ventil oder ein Schließelement zur Trennung des Luftkanals von der Druckversorgungsleitung. Dadurch kann ein Unterdruck im Betrieb der Vorrichtung besonders bedarfsgerecht eingestellt werden. Insbesondere umfasst die Vorrichtung pro Luftkanal eine Kopplungseinrichtung. Alternativ verbindet die Kopplungseinrichtung bevorzugt eine Mehrzahl von Luftkanälen mit nur einer Unterdruckversorgungsleitung. Dabei umfasst die Kopplungseinrichtung insbesondere eine Schaltanordnung zur variablen Zuordnung eines Unterdrucks zu den Luftkanälen.
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Bevorzugt hat die Vorrichtung zumindest einen Abstandssensor, der insbesondere zur Messung eines Abstandes zu einem anzuhebenden Objekt ausgebildet ist. Der Abstandssensor ist insbesondere ein induktiver, ein kapazitiver oder ein optischer Sensor. Durch Messung des Abstandes zum anzuhebenden Objekt insbesondere bei der Annäherung der Vorrichtung an das Objekt ist die Vorrichtung insofern leistungsstärker, als dass sie bei noch größerem Abstand zum Objekt mit größerem Abstand auf dieses zubewegt werden kann. Dementgegen kann bei geringem Abstand zum Objekt die Vorrichtung besonders exakt und bei geringer Relativgeschwindigkeit zum Objekt exakt angeordnet werden. Außerdem kann durch den Abstandssensor ein Unterdruck an dem Saugelement erst dann angelegt werden, wenn dieses Kontakt zum Objekt hat, wodurch unnötiger Energieaufwand eingespart werden kann.
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Vorzugsweise weist das erste oder zweite bzw. dritte oder vierte Schichtelement zumindest einen Anwesenheitssensor auf. Der Anwesenheitssensor ist ausgebildet zur Erkennung eines zur Anlageebene hin anliegenden Schichtelementes bzw. anliegenden Schichtteilelementes. Bevorzugt ist der Anwesenheitssensor ausgebildet zur Unterscheidung unterschiedlicher anzulegender Schichtelemente. Durch den Anwesenheitssensor lässt sich die Vorrichtung insofern intelligent steuern, als dass ein anzulegender Unterdruck in Abhängigkeit von der Konfiguration der Vorrichtung bzw. dessen Schichten und Saugelemente angelegt werden kann. Dazu steht der Anwesenheitssensor bevorzugt in Verbindung mit der Kopplungseinrichtung oder ist verbindbar mit einem Unterdruckerzeuger. Insbesondere verhindert der Anwesenheitssensor eine Ansaugung von Luft durch einen Teil des Luftkanals bei unvollständigem Aufbau der Vorrichtung. Beispielhaft könnte ein Anwesenheitssensor für metallische Produkte bzw. Objekte über einen induktiven oder kapazitiven Sensor ausgebildet werden. Ebenfalls kann für metallische oder aus Kunststoff ausgebildete Objekte ein Laser-Sensor für die Messung z.B. eines Abstands als Anwesenheitssensor verwendet werden.
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Bevorzugt hat die Vorrichtung eine erste Gruppe von Saugelementen, die an eine erste Anlageebene angrenzen, und zumindest eine zweite Gruppe von Saugelementen, die an eine zweite Anlageebene angrenzen. Die zweite Anlageebene weicht dabei von der ersten ab. Insbesondere ist die zweite Anlageebene relativ zur ersten Anlageebene verschwenkt oder verläuft parallel dazu. Durch diesen Aufbau lässt sich durch die Vorrichtung eine Mehrzahl von Objekten wie Metallblechen gleichzeitig positionieren. Außerdem ist die Vorrichtung durch diesen Aufbau insofern noch variabler anwendbar, als dass sogar ohne einen Austausch von Schichtelementen bzw. Schichtteilelementen zwei unterschiedliche Gruppen von Saugelementen verwendbar sind. Diese liegen sich insbesondere vom Vorrichtungsgrundkörper aus gegenüber, wobei die Vorrichtung selbst im Betrieb zumindest schwenkbar und damit variabel zum Objekt positionierbar ist.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Handlingvorrichtung für Metallbleche mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Die Handlingvorrichtung ist insbesondere ein Roboter oder ein Portalsystem. Insbesondere weist die Handlingvorrichtung neben der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Unterdruckerzeugungseinrichtung auf, die mit der Vorrichtung zu koppeln ist. Durch die Anwendung der Vorrichtung an der Handlingvorrichtung ist die Vorrichtung besonders beweglich und dadurch Metallbleche auch über längere Wegstrecken umzupositionieren. Durch eine große Zahl an Freiheitsgraden ist eine Bewegung der Metallbleche in unterschiedlichsten Hinsichten möglich.
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Bevorzugt hat die Handlingvorrichtung eine Mehrzahl von Vorrichtungen. Dabei grenzt zumindest ein Saugelement, insbesondere sämtliche Saugelemente, jeder der Vorrichtungen an einer Gesamtanlageebene, d.h., dass die Anlageebenen der einzelnen Vorrichtungen der einen Handlingvorrichtung geometrisch identisch sind. Dabei sind die Vorrichtungen insbesondere in eine zur Gesamtanlageebene parallele Richtung voneinander beabstandet. Durch diesen Aufbau der Handlingvorrichtung ist diese insofern besonders leistungsstark, als dass die Hebekraft einer einzelnen Vorrichtung mit der Anzahl der Vorrichtungen multipliziert ist. Dadurch lassen sich auch besonders schwere Objekte, insbesondere Metallbleche, durch die Handlingvorrichtung anheben und positionieren.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den nachfolgend beschriebenen, schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen; es zeigen:
- 1 eine Übersichtsdarstellung einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 2 eine Seitenansicht der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 3 eine weitere Übersichtsdarstellung der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 4 eine Draufsicht der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 5a bis 5e eine Explosionsdarstellung der Schichtelemente der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 6 eine Übersichtsdarstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 7 eine Seitenansicht der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 8 eine weitere Übersichtsdarstellung der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 9a bis 9d eine Explosionsdarstellung der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 10 ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel,
- 11 ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel.
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Die nachfolgend erläuterten Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele können auch einzeln oder in anderen Kombinationen als dargestellt oder beschrieben Gegenstand der Erfindung sein, stets aber zumindest in Kombination mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Sofern sinnvoll, sind funktional gleichwirkende Teile mit identischen Bezugsziffern versehen.
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Sowohl die erste als auch die zweite erfindungsgemäße Vorrichtung 2 ist zum Positionieren von Metallblechen ausgebildet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 umfasst mehrere elastisch nachgiebige Saugelemente 6, die von unterschiedlicher Größe sind (vergl. 3 und 8). Zumindest in einer Saugstellung grenzen die Saugelemente 6 zumindest im Wesentlichen an eine Anlageebene 4 (vergl. 2 und 7). Die Saugstellung erreichen die Saugelemente 6 beim Ansaugen eines Objektes wie eines Metallblechs, wodurch die Saugelemente 6 gestaucht werden. In der Saugstellung der Saugelemente 6 ist insbesondere eine Oberfläche des zu positionierenden Objektes in der Anlageebene 4 angeordnet.
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Die Saugelemente 6 sind an einem Vorrichtungsgrundkörper 10 angeordnet. Durch die Saugelemente 6 und den Vorrichtungsgrundkörper 10 erstreckt sich eine Mehrzahl von Luftkanälen 8, wobei sowohl bei der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 als auch bei der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 jeder der Luftkanäle 8 durch eine Mehrzahl von Saugelementen 6 mit ausgebildet wird.
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Der Vorrichtungsgrundkörper 10 der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 (6 bis 9d) hat ein erstes Schichtelement 11, ein zweites Schichtelement 12 und ein drittes Schichtelement 13, die den Vorrichtungsgrundkörper 10 mit ausbilden. Daneben umfasst der Vorrichtungsgrundkörper 10 eine Kopplungsvorrichtung zur Kopplung der Vorrichtung 2 mit einem Roboterarm eines Roboters 38 (vergl. 10).
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Das erste Schichtelement 11 hat vier sich quer zur Anlageebene 4 erstreckende und je einen Luftkanal 8 mit ausbildende erste Durchgangsöffnungen 21. Das dritte Schichtelement 13 ist zwischen der Anlageebene 4 und dem ersten Schichtelement 11 angeordnet. Das dritte Schichtelement 13 hat eine Mehrzahl von sich quer zur Anlageebene 4 erstreckenden, zweiten Durchgangsöffnungen 23. Die Durchgangsöffnungen 23 bilden jeweils einen der vier Luftkanäle 8 mit aus. Die Durchgangsöffnungen 23 sind relativ zu der ersten Durchgangsöffnung 21, mit der sie gemeinsam einen Luftkanal 8 ausbilden, in eine zur Anlageebene 4 parallele Richtung R versetzt angeordnet und verteilen sich in einem zusammenhängenden Abschnitt des dritten Schichtelementes 13.
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Das zweite Schichtelement 12 ist zwischen dem ersten Schichtelement 11 und dem dritten Schichtelement 13 angeordnet. Das zweite Schichtelement 12 hat vier Ausnehmungen 22, die ebenso wie die ersten Durchgangsöffnungen 21 je einen Luftkanal 8 mit ausbilden. Die Ausnehmungen 22 sind quer zur Anlageebene 4 durchgängig und insbesondere durch Laserschneiden in das zweite Schichtelement 12 eingebracht. Die Ausnehmungen 22 erstrecken sich parallel zur Anlageebene 4 länglich und verzweigen sich jeweils bis in erste und zweite Abschnitte 8', 8", die jeweils der Leitung von nur durch eine zweite Durchgangsöffnung 23 angesaugter Luft dienen. Durch die Überlagerung der Ausnehmungen 22 mit je einer ersten Durchgangsöffnung 21 und einer Mehrzahl zweiter Durchgangsöffnungen 23 wird ein durch die drei Schichtelemente 11, 12, 13 durchgängiger Luftkanal 8 mit ausgebildet. Durch die Verbindung jedes Saugelementes 6 mit je einer zweiten Durchgangsöffnung 23 werden die Luftkanäle 8 zumindest in der Saugstellung des Saugelementes 6 bis zur Anlageebene 4 verlängert.
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Die erste erfindungsgemäße Vorrichtung 2 (1 bis 5e) hat zwischen dem dritten Schichtelement 13 und ihren Saugelementen 6 ein viertes Schichtelement 14 und ein fünftes Schichtelement 15. Während der Aufbau des ersten Schichtelementes 11, des zweiten Schichtelementes 12 und des dritten Schichtelementes 13 prinzipiell mit dem Aufbau derjenigen Schichtelemente 11,12,13 der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 übereinstimmt, hat das vierte Schichtelement 14 wie das zweite Schichtelement 12 eine Mehrzahl von Ausnehmungen 24, die je einen Luftkanal 8 mit ausbilden. Das fünfte Schichtelement 15 hat, ebenso wie das dritte Schichtelement 13, eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 25, die wiederum je einen Luftkanal 8 mit ausbilden.
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Bei der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 sind das vierte Schichtelement 14 und das fünfte Schichtelement 15 aus je vier Schichtteilelementen 14', 15' ausgebildet, die in eine zur Anlageebene 4 parallele Richtung R aneinander anschließen. Bei der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 ist das zweite Schichtelement 12 aus zwei Schichtteilelementen 12' ausgebildet.
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Jede der Ausnehmungen 22, 24 steht in Verbindung mit zumindest vier Durchgangsöffnungen 23 bzw. 25 eines in Richtung der Anlageebene 4 angrenzenden Schichtelementes 13 bzw. 15. Während das zweite Schichtelement 12 sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 vier Ausnehmungen 22 hat, hat jedes Schichtteilelement 14' bei der ersten Ausführungsform zwei Ausnehmungen. Bevorzugt ist jede der Ausnehmungen 22 mit einer Mehrzahl Ausnehmungen 24 des vierten Schichtelementes 14 verbunden. Dadurch lassen sich Saugelemente 6 demselben Luftkanal 8 zuordnen, auch wenn die Saugelemente 6 nicht benachbart zueinander angeordnet sind. Durch eine kumulierte Länge einer jeden Ausnehmung 22, 24, die deren Breite und Höhe um zumindest das Zehnfache übersteigt, lassen sich kompakt auch weit voneinander entfernte Saugelemente 6 miteinander verbinden.
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Das zweite Schichtelement 12 bzw. das vierte Schichtelement 14 ist aus einem Elastomermaterial ausgebildet. Die Ausnehmungen 22 bzw. 24 sind insbesondere durch Laserschneiden in das Elastomermaterial eingebracht, weshalb dieses bevorzugt thermoplastisch ist. Die übrigen Schichtelemente 11, 13, 15 sind aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Die Vorrichtungen 2 haben jeweils Befestigungsmittel 18 zur lösbaren Befestigung des dritten Schichtelementes 13 am ersten Schichtelement 11 bzw. des fünften Schichtelementes 15 am ersten Schichtelement 11. Das Befestigungsmittel 18 dient zusätzlich als Spannmittel zur Vorspannung der genannten Schichtelemente zueinander, wodurch ohne zusätzliche Hilfsstoffe eine ausreichende Abdichtung des Luftkanalabschnitts innerhalb des Vorrichtungsgrundkörpers 10 gegenüber der Umgebung erreicht wird.
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Neben den Saugelementen 6 sind an dem der Anlageebene 4 zugewandten Schichtelement 13 bzw. 15 eine Mehrzahl von Elektromagneten 28 angebracht. Diese grenzen insbesondere wie die Saugelemente 6 in der Saugstellung an die Anlageebene 4 an. Die erste erfindungsgemäße Vorrichtung 2 zeigt Leiterelemente 32 zur Versorgung der Elektromagnete 28 mit Strom. Zur Führung der Leiterelemente 32 durch den Vorrichtungsgrundkörper 10 weisen dessen Schichtelemente 11, 12, 13 einen Kabelkanal 30 auf.
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Bei der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 haben das erste Schichtelement 11, das zweite Schichtelement 12 sowie das dritte Schichtelement 13 jeweils einen Leiterabschnitt 34, mit dem sie über das vierte Schichtelement 14 und das fünfte Schichtelement 15 hinwegragen. Dabei gibt es insgesamt vier im Wesentlichen dreieckige und seitlich angeordnete Leiterabschnitte 34, durch die sich das Leiterelement 32 zu den Elektromagneten 28 erstreckt, wobei durch das Leiterelement die Ansteuerung des Elektromagneten erfolgt und bei Verwendung eines Anwesenheitssensors Signale desselben beispielsweise über eine eigene Ader des Leiterelements übertragen werden. Alternativ kann für einen Sensor auch ein separates Leiterkabel bzw. -element verwendet werden.
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Die 1 und 2 zeigen eine Kopplungseinrichtung 36 zur Kopplung der Luftkanäle 8 mit je einer Druckversorgungsleitung, die nicht von der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 umfasst ist und teilweise dargestellt ist. Durch die Druckversorgungsleitungen lässt sich ein Unterdruck in die Luftkanäle 8 einleiten.
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Die 10 und 11 zeigen je eine erfindungsgemäße Handlingvorrichtung. Während die in 10 dargestellte Handlingvorrichtung eine einzige vorbeschriebene Vorrichtung 2 zum Halten und Positionieren von insbesondere Blechen aufweist, ist das Ausführungsbeispiel gemäß der 11 mit insgesamt sechs solcher Vorrichtungen 2 versehen. Ein Adapterrahmen 40 dient der Anbindung der Kupplungsvorrichtungen der jeweiligen Vorrichtungsgrundkörper 10 an den Roboterarm 41 des Roboters 38 (11). Im Adapterrahmen 40 teilen sich ein oder mehrere zentral ankommende Versorgungsleitungen insbesondere sternförmig auf die jeweiligen Versorgungsleitungen hin zu den Kupplungsvorrichtungen der Vorrichtungsgrundkörper 10 auf. Durch eine sternförmige Anordnung der Leitungen im vorzugsweise hohl ausgebildeten Adapterrahmen ist gerade bei einer Druck- bzw. Unterdruck erzeugenden Vorrichtung sowie insbesondere gleichen Leitungslängen eine gleichmäßige Beaufschlagung der Saugelemente 6 gewährleistet.
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Anstelle eines Adapterrahmens 40 bildet ein in 10 dargestellter Einzeladapter 42 die Anbindung der Vorrichtung 10 an den Roboterarm 42 aus. Je nach Ausbildung des Roboterarms 41 und des Vorrichtungsgrundkörper 10 kann über allgemein als Adapter bezeichnete Verbindungsstücke sichergestellt werden, dass die einzelnen Vorrichtungen 2 gegebenenfalls in unterschiedlicher Zahl auf unterschiedlichen Robotern bzw. Handlingvorrichtungen eingesetzt werden können.
