-
Technisches
Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Heben und Bewegen von Artikeln, umfassend wenigstens
eine Vakuumplatte mit einem Hohlraum, in der Folge als Vakuumkammer
bezeichnet, die mit einer Anordnung verbunden ist, die in der Lage
ist, einen Unterdruck in der Vakuumkammer zu erzeugen, wobei die
Vakuumplatte eine im Wesentlichen ebene untere Platte aufweist,
wobei die Unterseite der unteren Platte mit einem elastischen, luftdichten
Boden versehen ist und auch mit einer Anzahl von ersten Durchgängen zu
der Vakuumkammer versehen ist. Die Erfindung betrifft auch eine
Hebeanordnung, welche die Vorrichtung umfasst.
-
Allgemeiner
Stand der Technik
-
Bei der Handhabung von Geräten zum
Heben und Bewegen von Artikeln wird seit langer Zeit Unterdruck
als Greiffunktion verwendet. Das grundlegende Problem bei Unterdruck
ist, dass die Hebeanordnung fest gegen den Artikel schließen muss,
so dass eine Hebewirkung erreicht wird, und dass Luft nirgendwo
anders in das System gesaugt werden kann, da andernfalls die Hebekapazität verloren geht.
Für das
Heben einzelner Artikel ist dies kein wesentliches Problem, wenn
die Hebeanordnung so gestaltet werden kann, dass sie den Artikel
umschließt.
Das Problem ist andererseits wesentlich, wenn eine Hebeanordnung
und eine Unterdruckquelle zum gleichzeitigen Heben vieler Artikel
verwendet werden. Es sind zahlreiche Anordnungen bekannt, welche
die Form einer Hebeplatte mit einer Vakuumkammer aufweisen, die
eine Reihe von Durchgängen nach
außen
zu der Oberfläche
umfassen, gegen welche der zu hebende Artikel liegt. Einige dieser
Platten haben eine Art von Blockierungsanordnung für die einzelnen
Durchgänge,
so dass, damit der Unterdruck nicht verloren geht, die Durchgänge und
die Artikel in Bezug zueinander ausgerichtet werden müssen, so
dass alle Durchgänge
bedeckt sind und somit ein guter Unterdruck zum Heben erzeugt werden kann.
Dies bedeutet eine mühsame
Anordnung der Artikel und auch eine Spezialanpassung der Hebeplatten
an die spezifischen Artikel, die zu heben sind. Ein weiterer Nachteil
ist, dass, wenn sich ein Artikel während des Hebens löst, der
Unterdruck und alle Artikel verloren gehen. Gewisse Platten haben
Blockierungsanordnungen für
jeden Durchgang, entweder in der Form mechanischer Ventile oder
leichter Kugeln, die fest gegen einen Sitz gesaugt werden und den
Durchgang blockieren, wenn er nicht von einem Artikel bedeckt ist.
Bekannte Vakuumplatten weisen daher eine relativ komplizierte Gestalt
und Konstruktion und/oder Handhabung auf, damit die Blockierungsanordnungen
richtig funktionieren, und waren daher beim gleichzeitigen Heben
und Handhaben vieler Artikel und verschiedener Arten von Artikeln
mit derselben Gestalt und Funktionsweise der Vakuumplatte bisher
nicht wirklich effektiv.
-
DE-A-2 147 605 lehrt eine Vorrichtung,
die einen Vakuumbecher enthält,
der mit einem ersten Durchgang versehen ist, der einen Schultersitz
für eine
Kugel umfasst. Ein zweiter Durchgang ist mit einem Drosselventil
versehen, um die Funktionalität des
Vakuumbechers individuell zu steuern.
-
Beschreibung
der Erfindung
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist die Bereitstellung einer effektiven Hebeanordnung, die auf Unterdruck
basiert, wie auch einer einfachen und kosteneffektiven Konstruktion.
Diese Aufgabe wird gemäß einem
Aspekt der Erfindung durch die Vorrichtung gelöst, die in der oben stehenden
Einleitung erwähnt
ist, die dadurch gekennzeichnet ist, dass jeder erste Durchgang
eine zylindrische Konstruktion mit einer Durchmesserverringerung
in dem Teil aufweist, der an die Vakuumkammer angeschlossen ist,
und eine Schulter in dem Durchgang bildet, dass der Durchgang einen
Körper
enthält,
der bewegbar in dem Durchgang angeordnet ist, dass der Körper, in
Ebenen, die in rechten Winkeln zu der Mittellinie des Durchganges
liegen, einen größeren Durchmesser
aufweist, der höchstens
1,0 mm kleiner als der Durchmesser des ersten Durchganges ist, und
dass der erste Durchgang mit einem zweiten Durchgang versehen ist,
mit einem Durchmesser, der kleiner als das 0,2-fache des Durchmessers
des ersten Durchganges ist, wobei der Körper in der Lage ist, im Wesentlichen
den ersten Durchgang zu blockieren, wenn ein Unterdruck in der Vakuumkammer erreicht
wird, mit Ausnahme eines bestimmten Luftstroms in dem zweiten Durchgang.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der
Erfindung wird eine Hebeanordnung, welche diese Vorrichtung umfasst,
bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, dass sie Anordnungen umfasst,
die in der Lage sind, die Anordnung vertikal und horizontal und
auch zu den zu hebenden Artikeln zu bewegen, wobei die Unterseite
der Vakuumplatte parallel zu der Ebene liegt, die durch die Oberflächen der
Artikel gebildet wird, die zu der Platte weisen, sowie auch Elemente,
die, bei Kontakt mit den zu hebenden Artikeln, in der Lage sind,
die Platte in Bezug auf die Ebene in einen Winkel zu stellen.
-
Weitere Aspekte und Vorteile der
Erfindung gehen aus der ausführlichen
Beschreibung einer möglichen
Ausführungsform
und auch aus den folgenden Patentansprüchen hervor.
-
Kurze Beschreibung
der Figuren
-
In der folgenden Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, von welchen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Hebeanordnung
gemäß der Erfindung
zeigt,
-
2 eine
ausführliche
Ansicht im Querschnitt einer Vakuumplatte zeigt, die Teil der Hebeanordnung
gemäß 1 ist,
-
3 eine
ausführliche
Ansicht von unten eines Durchgangs zeigt, der in der Vakuumplatte
ausgebildet ist, und
-
4 und 5 zwei verschiedene ausführliche Ansichten
der Art und Weise zeigen, wie eine Zellgummiplatte, die an der Vakuumplatte
befestigt ist, während
der Verwendung bei verschiedenen Durchgangsdurchmessern geformt
wird.
-
Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
-
Die Anordnung gemäß der Erfindung, die in 1 dargestellt ist, hat das
allgemeine Bezugszeichen 10 und umfasst einen Vakuumhebekörper, der hier
als Vakuumplatte 12 bezeichnet wird. Die Vakuumplatte umfasst
einen Raum, der in der Folge als Vakuumkammer 14 bezeichnet
wird, 2, der von einer
oberen Platte 13, Seiten (nicht dargestellt) und einer
im Wesentlichen ebenen unteren Platte 16 umschlossen ist,
die in der Folge als Vakuumplatte bezeichnet wird. An der Unterseite
der Vakuumplatte 16 ist eine Platte 18 montiert,
die aus elastischem luftdichten Material besteht, zum Beispiel Zellgummi. Zahlreiche
Durchgänge 20 sind
in der Vakuumplatte 16 angeordnet. Jeder Durchgang 20 ist
als zylindrische Öffnung
gestaltet, mit einer deutlichen Verringerung im Durchmesser nahe
dem Einlass zu der Vakuumkammer, so dass eine Schulter 22 gebildet
wird. Am Rand des Durchgangs 20 ist ein Loch 24 angeordnet,
das in der Folge als Luftaustrittsloch bezeichnet wird, und das
sich parallel zu dem Durchgangsloch erstreckt. Wie in 3 dargestellt, ist das Luftaustrittsloch 24 derart
ausgerichtet, dass seine Mittellinie mit der zylindrischen Oberfläche des Durchgangs übereinstimmt.
Das Luftaustrittsloch 24 hat einen deutlich kleineren Durchmesser
als der Durchgang. Insbesondere ist der Durchmesser des Luftaustrittslochs 24 kleiner
als das 0,2-fache des Durchmessers des Durchgangs 20, was
bedeutet, dass das Verhältnis
zwischen den Querschnittsflächen
des Luftaustrittslochs 24 und des Durchgangs 20 kleiner
als 0,04 ist. Ein elastischer Ring 26, zum Beispiel ein
O-Ring, ist in den
Durchgang gepresst und liegt gegen die Schulter 22. Ein
sphärischer
Körper 30,
eine Kugel, ist auch in dem Durchgang angeordnet, wobei die Kugel
ein bestimmtes Eigengewicht hat. Der Durchmesser der Kugel ist so
gewählt, dass
er nur geringfügig
kleiner als der Durchmesser des Durchgangs 20 ist. Dies
bedeutet, dass sich die Kugel in dem Durchgang bewegen kann, aber
nur ein sehr kleiner Spalt 27 zwischen der Kugel und der Durchgangswand
gebildet ist. Die Kugel 30 hat einen Durchmesser, der maximal
1,0, vorzugsweise maximal 0,5, und zweckmäßigerweise maximal 0,2 mm kleiner
als der Durchgang 20 ist, was bedeutet, dass die Breite
des Spalts 27 höchstens
die Hälfte
dieser Dimension beträgt.
Im Prinzip kann die Kugel 30 durch einen anderen Ventilkörper ersetzt
werden, der in Ebenen in rechten Winkeln zu der Mittellinie des Durchgangs 20 eine
kreisförmige
Form hat, zum Beispiel eine zylindrische Form, elliptische Form,
ovale Form oder eine Form, die einen zylindrischen Abschnitt und
einen sphärischen
Endabschnitt aufweist usw.
-
Diese elastische Platte 18 ist
mit Durchgangslöchern 32 zwischen
ihrer Unterseite und den Durchgängen 20 versehen.
Zwischen der Unterseite der Vakuumplatte und der elastischen Zellgummiplatte
befindet sich ein Filter 34 in Form eines Netzes oder dergleichen,
so dass das Filter die Durchgänge bedeckt.
Eine Anordnung 40, die imstande ist, einen Unterdruck zu
erzeugen, ist für
die Vakuumkammer 14 bereitgestellt. Die Anordnung 40 umfasst
eine Pumpe 42 und eine Rohrverbindung 44 zwischen
der Pumpe und der Vakuumplatte 12. Die Anordnung 40 ist
vorzugsweise imstande, einen relativ großen Strom zu erzeugen, und
daher ist die Vakuumkammer 14 relativ groß gestaltet,
und auch der Durchmesser des Verbindungsrohres 44 ist relativ
groß gewählt.
-
Gemäß einer Ausführungsform
der Anordnung, 1, ist
diese mit linearen Führungen 60 in der
vertikalen Richtung wie auch mit Anordnungen gestaltet, die imstande
sind, die Vakuumplatte 12 in der vertikalen Richtung zu
bewegen, zum Beispiel pneumatische oder hydraulische Zylinder oder
Elektromotoren. Ferner ist die Anordnung mit linearen Führungen 62 in
der horizontalen Richtung wie auch mit Anordnungen gestaltet, die
imstande sind, die Vakuumplatte in der horizontalen Richtung zu
bewegen. Die Anordnung ist auch mit einer Anordnung versehen, so
dass sie imstande ist, die Platte in Ebenen zu kippen, die von der
horizontalen Ebene abweichen. Dies erfolgt zum Beispiel durch einen
pneumatischen oder hydraulischen Zylinder 64A–D an
jeder Ecke der Platte. Die Zylinder 64A–D können unabhängig voneinander der Reihe
nach einzeln betätigt
werden, um die gewählte
Ecke in der vertikalen Richtung zu bewegen.
-
Die Anordnung funktioniert wie folgt.
Die Vakuumpumpe 42 erzeugt über die Rohrverbindung 44 einen
Unterdruck in der Vakuumkammer 14, was bedeutet, dass die
Kugeln 30 in den Durchgängen 20 nach
oben gegen den O-Ring 26 gesaugt
werden, der gegen die Schulter 22 liegt, und somit die
Durchgänge
mit Ausnahme eines geringen Luftstroms, der durch die Luftaustrittsöffnungen 24 geht,
abdichten. Die zu hebenden Artikel, zum Beispiel eine Reihe von Behältern, die
von einer Palette 66 auf eine Abfülllinie gehoben werden sollen,
werden in die korrekte Position gebracht. Die Hebeanordnung bewegt
die Vakuumplatte 12 in die korrekte Position in der seitlichen Richtung
und senkt die Vakuumplatte 12, bis die Zellgummiplatte 18 gegen
die obere Kante der Artikel zu liegen kommt. Der Kontakt mit den
Artikeln führt
auf Grund der Luftaustrittsdurchgänge 24 zu einer Druckänderung
in den Durchgängen 20,
die von den Artikeln bedeckt sind, wodurch die Kugel 30 aus
ihrem Sitz gegen den O-Ring fällt, 4. Der Strom nimmt dann
deutlich zu und sowohl in dem Durchgang 20, 32 als
auch bei dem Artikel entsteht ein Unterdruck, wenn dieser nicht
vollkommen glatt ist, und dann wird der Artikel fest angesaugt.
Die Durchgänge,
die nicht von einem Artikel bedeckt sind, saugen durch den Unterdruck
weiterhin die Kugel fest gegen den Sitz.
-
Um sicherzustellen, dass alle Artikel,
die anzuheben sind, mit der Vakuumplatte in Kontakt gelangen und
festgesaugt werden, zum Beispiel, wenn die Basis, auf der die Artikel
stehen, nicht vollkommen eben ist, werden die Kippzylinder 64A–D betätigt, welche
die Ecken der Vakuumplatte unabhängig
heben und senken. Insbesondere werden die Kippzylinder der Reihe
nach in einer zyklischen Abfolge um die Vakuumsaugplatte 12 betätigt, zum
Beispiel ein oder mehrere Male in einer wiederholten 64A-64B-64C-64D-Sequenz,
was bedeutet, dass die Platte sich als solches in einem Wellenmuster
bewegt oder über
alle Artikel "wandert", die dann mit der Platte
in vollen Kontakt kommen. Die Vakuumplatte wird dann angehoben und
in seitlicher Richtung zur Ablagestelle 68 bewegt. Die
Artikel werden gesenkt und der Unterdruck unterbrochen, entweder
indem die Pumpe angehalten oder der Anschluss zu der Vakuumplatte
geschlossen wird. Die Artikel werden dann gelöst und die Platte kann einen
weiteren Satz von Artikeln aufnehmen. Da die Vakuumplatte mit den
Kugeln in den Durchgängen
versehen ist, müssen
einerseits nicht alle Durchgänge
bedeckt sein, damit die Platte Artikel heben kann, und andererseits besteht
keine Gefahr, wenn ein Artikel fehlen oder brechen sollte, dass
der Durchgang freigelegt wird. Der Unterdruck in der Vakuumkammer
nimmt nicht ab, da die geänderte
Druckdifferenz in dem geöffneten
Durchgang bewirkt, dass die Kugel gegen den Sitz nach oben gesaugt
wird und den Durchgang abdichtet. Durch den Luftaustrittskanal kann
die Unterdruckanordnung über
die gesamte Zeitspanne, während
die Artikel fest angesaugt werden, in Betrieb sein, da es ständig einen
bestimmten Strom durch die Durchgänge gibt. Wenn der Luftaustrittskanal nicht
vorhanden wäre,
würde keine
Druckänderung stattfinden,
wenn die Platte mit den Artikeln in Kontakt gelangt, wodurch die
Kugel ständig
fest gegen den Sitz gesaugt werden würde. Die einzige Möglichkeit,
Artikel fest anzusaugen wäre
dann, die Vakuumpumpe abzuschalten, wenn sich die Platte zu den
Artikeln senkt, und sie danach wieder in Betrieb zu nehmen. Die
Durchgänge,
die mit Artikeln bedeckt sind, würden
dann einen solchen Unterdruck aufnehmen, dass die Artikel fest angesaugt
werden, während gleichzeitig
die Durchgänge,
die nicht mit Artikeln bedeckt sind, die Kugeln gegen den Sitz saugen
würden.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung ist, dass die
Kugeln in den Durchgängen ein
bestimmtes Eigengewicht haben. Wenn Artikel mit einem relativ großen Eigenraum angehoben
werden, wie offene Behälter
und dergleichen, garantiert das Gewicht der Kugel, dass sie nicht
nach oben gesaugt wird, bevor ein angemessener Unterdruck in dem
Raum des Artikels erhalten wird. Das beachtliche Eigengewicht der
Kugel garantiert auch, dass sie in dem Durchgang nicht hängen bleibt,
was darüber hinaus
bedeutet, dass ein relativ schmaler Spalt zwischen der Kugel und
dem Durchgang vorhanden sein kann, ohne dass die Gefahr besteht,
dass die Kugel hängen
bleibt. Das Filter 34, das für den Durchgang 30 zwischen
der Zellgummiplatte 18 und der unteren Platte 16 vorgesehen
ist, garantiert ferner, dass kein Abfall, Staub oder andere Partikel
in die Anordnung gesaugt werden. Das Filter 34 dient auch
als die untere Bewegungsgrenze der Kugel 30 und bedeutet, dass
die Kugel nicht gegen die Zellgummiplatte liegt und presst.
-
Der O-Ring in dem Durchgang bietet
einerseits eine gute Abdichtung gegen die Kugel und andererseits
eine relativ weiche Anschlagsfläche,
wenn die Kugel nach oben gegen die Schulter gesaugt wird. Durch
die Konstruktion mit dem O-Ring, der einen Teil des Luftaustrittsdurchgangs
bedeckt, kann letztgenannter mit einem größeren Bohrer gebohrt werden,
wodurch die Herstellung einfacher wird.
-
Die Zellgummiplatte hat vorzugsweise
eine große
Elastizität
und durch Ändern
der Größe der Durchgänge 32,
die durch sie hindurchgehen, und auch ihrer Dicke können verschiedene
Eigenschaften für
verschiedene zu hebende Artikel erreicht werden. Wenn eine große Anzahl
von Artikeln gleichzeitig gehoben werden soll, wie zum Beispiel
Glasbehälter,
Aluminiumbehälter, 4, ist es ein Vorteil, wenn die
Durchmesser der Durchgänge
relativ klein sind, einerseits, weil die Behälter selbst ein Volumen enthalten,
in dem ein Unterdruck entsteht und den Behälter festhält, und andererseits, um zu
verhindern, dass die Durchgänge
in einigen Fällen
außerhalb
des Randes des Behälters
liegen. Wenn ebene Artikel zu heben sind, wie zum Beispiel Tafeln
oder Planken, können
die Durchgänge 32 in
der Zellgummiplatte vorzugsweise größer ausgebildet werden und
es kann auch eine dickere Platte gewählt werden. Bei dieser Konstruktion
wird ein Raum erhalten, in dem ein Unterdruck entstehen kann. Auf
Grund der Elastizität
der Zellgummiplatte wird dieser Raum noch größer, wenn der Artikel festgesaugt
wird, da die Ränder
des Durchgangs in dem Zellgummi nach innen zu dem Durchgang gezogen
werden, wie in 5 dargestellt.
-
Obwohl die Erfindung in Verbindung
mit einer Anordnung zum Heben einer Reihe von Artikeln, die sich
auf einer ebenen Oberfläche
befinden, unter Verwendung einer ebenen Vakuumplatte beschrieben
wurde, versteht sich, dass die Erfindung auf viele Arten für viele
zu hebende Artikel gestaltet werden kann. Zum Beispiel ist es möglich, das
Heben von Holzprodukten, wie Planken, Laminat-Bodenbelägen und ähnlichen
länglichen
Artikeln zu planen und dann die Vakuumplatte oder -platten in der
geeigneten Weise zu gestalten. Anstelle einer länglichen Platte ist es möglich, eine
Anzahl kleinerer Platten und auch geeignete Anordnungen zum Manövrieren
der Platten für
das Positionieren, Heben und Bewegen zu planen. Es ist auch möglich, das
Heben nicht ebener Artikel oder anderer Artikel zu planen, die nicht
mit einer ebenen Oberfläche
verbunden werden können, zum
Beispiel liegender Flaschen oder Artikel mit unregelmäßigerer
Form. In diesem Fall kann die elastische Platte in entsprechender
Weise profiliert werden, das heißt, mit Vertiefungen in ihrer
Unterseite mit einer Form versehen sein, die an die Form des fraglichen
Artikels angepasst ist, so dass dieser, wenn er in der Vertiefung
ausgerichtet ist, darin festgesaugt werden kann.
-
Unter Verwendung einer Vakuumplatte
gemäß der Erfindung
wird ein sehr effektives Anheben mehrerer Artikel erreicht, ohne
die Gefahr, den Unterdruck zum Heben zu verlieren, wenn einige Durchgänge nicht
von Artikeln bedeckt sein sollten. Im Vergleich zu Vakuumplatten
gemäß dem Stand
der Technik wird auch eine viel einfachere Ausführung und Herstellung erreicht,
wie auch eine billigere Konstruktion, ohne mühsame maschinelle Spezialbearbeitung
der Platte oder von Teilen davon.
-
Es versteht sich, dass die Erfindung
nicht auf die zuvor beschriebene und in den Figuren der Zeichnungen
dargestellte Ausführungsform
beschränkt
ist, sondern innerhalb des Umfangs der folgenden Patentansprüche modifiziert
werden kann.