JP2022502268A - 自動化された真空把持器及び構成部品を確実に把持する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、構成部品を移送する方法及び構成部品３、特にシート部分、のための自動化された真空把持器１であって、好ましくは移動可能な支持部分５に配置されている、多数の吸込み要素４、第１の真空回路９を形成するための第１の真空発生器８、第２の真空回路１１を形成するための第２の真空発生器１０、第１の真空回路９を第２の真空回路１１に自動的に切り替えるための、設備制御器１４と接続された少なくとも１つの切り替え部材、少なくとも第１と第２の真空発生器８と接続された少なくとも１つの圧縮空気供給器１５、少なくとも１つのセンサ装置１６、１７を有しており、第１の真空発生器８が、第１の予め定めることのできるグループ１２の吸込み要素４に対応づけられており、かつ第２の真空発生器１０が、非常の場合において能動化可能な、第１の真空回路９に対して冗長な第２の真空回路１１を形成するために、真空タンク１８と接続されており、かつ少なくとも１つの第１のセンサ装置１６が、少なくとも第１の真空回路９における真空を監視するように形成されており、かつ少なくとも１つの第２のセンサ装置１７が、移送プロセスの間の構成部品３の相対移動を検出するための光学的なセンサを有している、真空把持器１に関する。【選択図】図２

Description

本発明は、構成部品、特にシート部分を確実に移送する方法及び自動化された真空把持器であって、第１と第２の真空回路が形成されており、かつ必要な場合には、真空把持器と把持された構成部品との間の真空を維持するために、第２の真空回路と接続された真空タンクが自動的に利用される、真空把持器に関する。

最近の加工センター内では、工作物移送もしくは構成部品移送は、しばしば全自動で行われる。構成部品表面の損傷を回避し、あるいは多数の同一の構成部品を把持することができるようにするために、真空把持器の使用がますます定着している。曲げ機械へ供給され、その中で位置決めされて、その曲げ機械から変形された状態においてさらに移送される、シート部分をまさに所望に操作するために、従来のペンチ状把持器及び類似のものに比較して、真空把持器の使用は著しい利点を提供する。

当業者には、種概念に基づく真空把持器の共通の把持器ヘッドに設けられた多数の吸込みカップを用いて個々の構成部品を収容するために、種々の考え方が知られている。

例えば、特許文献１（米国特許出願公開第２０１５／０１４７１４１号明細書）が紹介する方法においては、多数の吸込みカップを有する把持器ヘッドが設けられ、それらの吸込みカップが第１と第２の真空回路に対応づけられ、かつ工作物を容器から把持して移送するために使用される。特許文献１の把持器ヘッドは、共に第１の真空回路に対応づけられた、１列又は複数列の吸込みカップと、第２の真空回路に対応づけられた、第２の列の吸込みカップを有している。第２の真空回路は、第２の真空回路の必要な吸込みカップにおいてのみ効果的に真空を発生させるために、所望に駆動することができる。しかしこのような配置は、構成部品が比較的大きく、それを移送するために多数の吸込みカップが同時に必要とされる場合には、利点を提供しない。さらに、収容する場合にだけ、各吸込みカップに設けられた圧力センサによって充分に大きい負圧が構築できるか、のコントロールが行われ、圧力センサによるこのコントロールは構成部品の挿入に誤りがあり、あるいは構成部品がない場合には、不可能である。

同様に当業者には、様々な大きさを有する構成部品を把持し、時には固定し、かつ移送する一連の装置が知られており、把持器ヘッドの、構成部品の形状に対応する吸込みカップのみがアクティブになり、したがって真空を供給される。ここでは代表して特許文献２（欧州特許第０６５７６７３号明細書）が挙げられ、それにおいては多数の吸込みカップを有する把持器ヘッドが提示され、吸込みカップは必要に応じて駆動可能な個々のグループにまとめられている。特許文献２は、固定された吸込みカップの１グループと、高さ調節可能な吸込みカップの２つのグループを開示しており、高さ調節可能な吸込みカップは構成部品の求められた大きさに従ってアクティブに切り替え、あるいは必要な場合には機能しないように切り替えることができる。固定のグループと高さ調節可能なグループは、共通ではあるが、共通のポンプへいたる別々の導管を有する、異なる真空回路に対応づけられている。グループ内もしくは真空回路内にさまざまな吸込みカップを配置することによって、平坦な構成部品の「形状」は、必要に応じて吸込みカップを駆動することにより模擬することはできるが、ローカルな不具合または吸込みカップにおける非気密の箇所が常にまだ、構成部品を移送する際に滑りをもたらし、あるいは特に構成部品を失わせることがあり得る。

確実な真空把持器のための他の挑戦は、加工速度の増大であり、それは同様に移送速度と位置決め速度の増大を必要とする。それによって保持される構成部品に作用する遠心力も増大し、それによって真空把持器の接触に誤りがある場合には、構成部品が失われることになりかねない。しばしばエッジの鋭いシート部分の場合には、このように構成部品がなくなることは、加工領域内の管理されない運動をもたらすことがある。これまで、協働者及び／又は隣接する設備を保護するために、加工領域を画成する保護フェンスが使用された。しかし保護フェンスは、比較的硬い境界物であって、建設が高価である。さらに製造ホール内で加工設備を他の場所に移すことは、きわめて煩雑である。というのは、保護フェンスを取り外して、組み立て、そして安全措置全体を整えることが必要となるからである。

米国特許出願公開第２０１５／０１４７１４１号明細書 欧州特許第０６５７６７３号明細書

本発明の課題は、従来技術の欠点を克服して、真空を供給することによって構成部品を簡単かつ確実に把持し、かつ移送することができる、装置及び方法を提供することである。さらに本発明の課題は、移送の間に場合によっては生じる構成部品移動を付加的に監視し、真空把持器に対して構成部品が相対移動した場合に適切な対抗措置を導入することである。さらに本発明の課題は、将来的に保護フェンスを整えなくて済むようにすることである。

この課題は、自動化された真空把持器及び請求項に記載の方法によって解決される。

構成部品又は工作物、特にシート部分のための本発明に係る自動化された真空把持器は、多数の吸込み要素を有しており、それらは好ましくは移動可能な支持部分に配置されている。真空把持器は、さらに、少なくとも１つの吸込み要素と把持すべき構成部品との間に第１の真空回路を形成するための少なくとも１つの第１の真空発生器、第２の真空回路を形成するための第２の真空発生器及び設備制御器と接続された、第１の真空回路を第２の真空回路に自動化されて切り替えるための切り替え部材を有している。さらに真空把持器は、少なくとも１つの第１と第２の真空発生器と接続された少なくとも１つの圧縮空気供給器及び少なくとも１つの第１と第２のセンサ装置を有している。第１の真空発生器は、第１の予め定めることのできるグループの吸込み要素に対応づけられており、かつ第２の真空発生器は、非常の場合もしくはアラームの場合に能動化可能な、第１の真空回路に対して冗長な第２の真空回路を形成するために、真空タンクと接続されている。少なくとも１つの第１のセンサ装置は、少なくとも第１の真空回路における真空を監視するように形成されており、かつ真空把持器は、移送プロセスの間の構成部品の相対移動を検出するための光学的なセンサの形式の少なくとも１つの第２のセンサ装置を有している。

吸込み要素もしくは吸込みカップは、把持すべき構成部品へ向いたシール、スリーブ又は、当業者に知られているような、同種のフレキシブルな終端片を有しており、かつ直接又はホルダによって、支持部分に固定することができる。吸込み要素は、好ましくは別々に設備制御器によって駆動可能に形成されており、かつ好ましくはそれぞれ弁又は、設備制御器によって閉ループ制御可能な、比較可能な真空スイッチを有することができる。したがって吸込み要素は、真空システムと移動すべき構成部品との間のインターフェイスである。

本発明の文脈において、少なくとも１つの吸込み要素において負圧が雰囲気圧を下回った場合、真空と言い、真空が充分に低い場合に、構成部品の持ち上げもしくは移動が可能になる。構成部品を移動するための力は、好ましくは多軸で移動可能なロボット又はマニピュレータから支持アームを介して吸込み要素を有する支持部分へ伝達される。真空発生器は、真空システム内に負圧もしくは真空を発生させるための電気的及び／又は空気式の装置と考えることができ、真空把持器は、好ましくは真空イジェクタとして形成されている。この種の真空発生器は、ベンチュリ原理に従って作動し、圧縮空気供給器から圧縮空気が真空イジェクタ内へ導入されて、ベンチュリノズル内の加速によって動的圧力が増大され、空気の静的圧力が減少して、真空接続端において空気が真空イジェクタ内へ吸い込まれる。真空接続端に生じる負圧は、導管網を介して１つ又は複数の吸込み要素に分配され、それによって第１の真空回路が形成される。この種の真空発生器及び適切な導管網は、当業者には充分に知られており、したがってここでこれ以上説明する必要はない。

しかし、本発明によれば、第２の真空回路が設けられており、それが設備制御器の例外状態においてのみ、そのために設けられている切り替え部材を介して能動化される。この第２の真空回路は、第１の真空回路に対して冗長な真空回路として形成されており、専用の真空タンクを有している。真空タンクは、第２の真空発生器によって真空にすることができ、この真空が「一時貯蔵」される。必要な場合において、真空タンクは、きわめて迅速に、したがって実質的に遅延なしに、第１及び／又は第２の真空回路の吸込み要素において真空を構築するために利用することができ、その真空が、保護措置もしくは対抗措置のための制限された期間の間、維持される。

さらに、真空把持器には少なくとも２つのセンサ装置が設けられており、少なくとも１つの第１のセンサ装置は、第１及び／又は第２の真空回路内の負圧もしくは真空を管理するために使用され、少なくとも１つの付加的な第２のセンサ装置は、移動すべき構成部品の、場合によっては生じる相対移動を管理及び監視するために使用される。

第１のセンサ装置は、当業者に知られたやり方で、例えば圧力測定セル、圧力センサ又は同種のものとして、第１及び／又は第２の真空回路内に配置することができる。第２のセンサ装置は、光学的なセンサとして形成されており、それが原則的に「マウスセンサ」の原理と同様に、把持すべき構成部品表面をサイクリックに、あるいは連続的に走査する。

したがって本発明に係る真空把持器は、自動化された使用にきわめて適しており、構成部品、特にシート部分を移送するための本発明に係る方法において、少なくとも、
好ましくは請求項１から１３のいずれか１項に記載の、自動化された真空把持器を準備する方法ステップと、
少なくとも１つの吸込み要素と構成部品の表面とにおいて真空を形成することにより、真空把持器によって構成部品を把持し、それによって第１の真空回路が形成される、方法ステップと、
少なくとも１つの第１のセンサ装置によって、第１の真空回路の真空を監視する方法ステップと、
真空把持器の、光学的なセンサとして形成されている、少なくとも１つのセンサ装置に対する構成部品の位置を監視する方法ステップと、
構成部品を予め定めることのできる所定の場所へ移送し、構成部品の相対移動及び／又は第１の真空回路内の圧力上昇が検出された場合に、設備制御器内のアラームの作動が行われる、方法ステップとが実施される。

供給される真空及び１つ又は複数の第２のセンサ装置に値する構成部品の位置を持続的に、したがってサイクリックに、あるいは連続的に監視することによって、移動の間の構成部品紛失に対する安全性を著しく減少させることができる。この冗長監視は、冗長性維持としての冗長な第２の真空回路によって補われ、それによって第１の真空回路の低圧の場合、したがって真空が意図されずに減少した場合に、即座に設備制御器にアラームが送信される。設備制御器は即座に第１の真空回路から第２の真空回路への切り替えを行い、それによって第１及び／又は第２の真空回路の吸込み要素内の少なくとも短時間有効な真空を能動化することができる。

このようにして、構成部品の接触に誤りがあることを確実に認識することができる。必要な構造的措置は、比較的安価に具現化することができ、かつ比較的簡単に設備制御器内へ実装することができる。真空タンクによって、迅速に「入手できる」真空が準備され、それが構成部品紛失を阻止することができる。提示される自動化された真空把持器もしくは本発明に係る方法によって、作業領域を画成する保護フェンスの形成を回避することができる。コストの低さに加えて、真空把持器を使用する加工センターのより高い柔軟性を得ることができる。

真空把持器は、さらに、圧縮空気を用いて吸込み要素にアクティブに供給することができるように、形成することができ、それによって第１及び／又は第２の真空回路の中断により構成部品の載置を促進することができる。したがって個々の吸込み要素に圧縮空気を供給することによって、保持されている構成部品の吹き飛ばしを行うことも可能である。吹き飛ばすために、第１及び／又は第２の真空回路から圧縮空気供給器を分離するのに適した弁及び／又はスイッチは、当業者によって設けられるべきであって、ここではこれ以上説明する必要はない。

さらに本発明によれば、構成部品の相対移動及び／又は第１の真空回路の意図されない中断が検出された場合に、第１の真空回路に対して冗長な第２の真空回路を能動化することができ、第２の真空回路に短時間供給するために、真空タンクが使用される。

さらに、第２の真空発生器と真空タンクが支持部分に配置されていると、好ましい場合があり、支持部分は真空把持器の、好ましくは多軸で移動可能な支持アームに配置されている。

この実施形態は、真空タンクから個々の吸込み要素への実施可能な導線距離がきわめて短いことに基づいて、非常の場合もしくはアラームの作動の場合に、きわめて迅速な応答を許す。真空タンクは、直接支持部分に、あるいはそれ用に設けられたホルダ上に取り付けることができる。さらに、支持部分の移動可能性は、真空タンクによって実質的に制限されず、したがって駆動中の安全性が高まる。

さらに、真空タンクの容積を、少なくとも１つの予め定めることのできるグループの吸込み要素の合計容積よりも大きく形成することができる。

第１のグループの吸込み要素は、構成部品の移送に必要な吸込み要素である。この吸込み要素及び真空把持器から吸込み要素への可能な導管の容積の合計は、必要な場合には真空タンクの容量、したがって提供される真空よりも小さくされる。これは、当業者によって比較的簡単なやり方で、設計する際に上述した合計容積に応じて設けることができ、かつ冗長な第１の真空把持器のより確実な「後把持」を可能にする。

さらに少なくとも１つの光学的なセンサが光源を有することができ、その光源は予め定めることのできる波長又は予め定めることのできる波長領域を有する発光ダイオードあるいはレーザーダイオードとして、形成されている。

構成部品、特にシート部分の表面において望ましくない反射がもたらされることがあるので、この措置は、確実な作業方法を可能にする波長領域内で光学的なセンサを駆動するために、特に効果的であることが明らかにされている。シートの表面が赤の波長領域内でまさに高反射する場合には、例えば緑、青の波長領域又はＵＶ領域は、相対移動をよりよく認識するために利用することができる。同様に、波長領域の適切な選択が、場合によっては生じる散乱光又は周囲光の影響を減少させることができ、それによって駆動における安全性を高めることができる。構成部品シリーズの予測される表面に従って、設備制御器内に適切な反射スペクトルを格納し、かつ／又は光学的センサの波長もしくは波長スペクトルを、例えば適切な光源の選択によって、予め定めることが、可能である。例えばＬＥＤ又はレーザーダイオードによって、設備制御器によって選択可能な、様々な波長又は波長領域の光源が光学的なセンサ内に場所をとらずに効率的に配置される。

ある形態も効果的であって、それによれば、少なくとも１つの光学的センサを支持部分に、かつ／又は吸込み要素の内部に、配置することができる。

光学的なセンサを数センチメートル離隔させることも可能であるが、移動すべき構成部品の表面に対してすぐ近傍に配置すると、特に効果的であることが、明らかにされている。さらに、吸込み要素の内部に、あるいは複数の異なる吸込み要素内に複数のセンサを配置することも、光学的なセンサの不用意な接触又は損傷が回避される、という利点を提供する。さらにこの種の配置は、吸込み要素又はシールによる封鎖によって、周囲光の影響をはっきりと減少させることができる。

展開によれば、少なくとも２つの光学的なセンサ装置を支持部分に、異なる吸込み要素に、あるいはその内部に配置することが、可能である。

本発明の基本的考えによれば、第２のセンサ装置によってすでに、構成部品の望ましくない相対移動を検出することができ、かつ設備制御器によって適切な対抗措置を促すことができる。しかし、１つ又は複数の第２のセンサ装置が支持部分に、あるいは複数の吸込み要素の内部に設けられていると、特に効果的であることが明らかにされている。このようにして１つには、構成部品の大きさが異なる場合でも、真空把持器の機能を保証することができる。さらに、互いに独立した２つの第２のセンサ装置によって相対移動が検出された場合に、設備制御器によって構成部品の速度及び／又は加速度の計算を行うことが、可能である。それによって、構成部品が失われる場合の構成部品の飛翔軌跡及び／又は考えられる当接点を正確に計算することができ、それによって安全及び設備制御器による必要な対抗措置を所望に導入することができる。

さらに、複数の光学的なセンサを使用する場合に、それぞれのセンサが異なる波長又は波長領域を使用することが考えられ、それによって光学的センサの構築を簡単にすることができ、それにもかかわらず異なるように反射する表面もしくはこの表面の相対移動の確実な認識を相変わらず保証することができる。

本発明に係る真空把持器の真空システムは、第１の真空発生器と、第１の真空回路に対応づけられた吸込み要素との間の共通の、あるいは別々の導線並びに第２の真空発生器と真空タンク及び第２の真空回路に対応づけられた吸込み要素との間の別々の導線を有することができる。

第２の真空回路が、第２のグループを形成する、第１のグループに対して付加的な別々の吸込み要素に形成されていると、好ましい場合がある。

この実施形態は、吸込み要素が、例えば「アレイ」の形式で配置されており、かつ第１及び／又は第２の方向にいくつかの数の吸込み要素だけ第１のグループに、したがって第１の真空回路に対応づけられていると、考えることができる。したがって構成部品は、第２の真空回路の吸込み要素によって確実に把持することができ、第２のグループの吸込み要素は「アレイ」の、実質的に第１のグループの吸込み要素の中間位置に相当する位置に、非作動で配置されている。第１のグループの吸込み要素の吸い付けによって、第２のグループの吸込み要素も構成部品の表面の少なくとも一部と接触するが、真空がアクティブに第２の真空回路へ供給されることはない。上述したように、アラームの場合には、第２のグループの、したがって第２の真空回路の、吸込み要素を作動させることができ、かつ「即座に」使用準備が完了する。第１と第２のグループの、したがって第１と第２の真空回路の、導線が分離されていることによって、第１のグループの導管網における漏れは、可能な構成部品喪失のための影響量としてほぼ除去することができる。というのは、第２の真空回路は実質的に完全に冗長であって、自立して形成されて使用準備完了状態にあるからである。

さらに、第２の真空回路は第１の真空回路と、好ましくは共通の導管網を介して、接続することができる。

この代替的な実施形態は、導管網のコスト的にきわめて好ましい形成を可能にし、吸込み要素は第１と第２の真空回路に接続されており、第１の真空回路のみアクティブである。アラームの場合においては、第２の真空回路への上述した切り替えを行うことができ、かつ安全性を保証することができる。この実施形態は、特に使用される吸込み要素の数が少ない場合、あるいは構成部品面積の寸法が小さく、それに応じて真空把持器が場所をとらないように形成されている場合に、効果的であり得る。さらにこのようにして、別体の吸込み要素及び／又は第２の真空回路の導管の節約によって重量を削減することができ、それによって構成部品を移送する際に真空把持器をさらに加速することができる。

さらに、吸込み要素の少なくとも２つを支持部分に対して揺動可能かつ／又は高さ変位可能に支持部分に配置することができる。

この措置は、特に大面積の構成部品において、構成部品の考えられる歪みを補償するために利用することができる。この種の歪みは、構成部品の表面の個々の領域の偏差であることが考えられ、構成部品の理想的な平坦な面は、「吸い付け平面」と称される。そのために吸込み要素は、吸い付け平面に対して５°から約１５°のわずかな角度領域内で変位可能に支持部分に取り付けることができる。高さ変位可能な吸込み要素も、同一の効果を有することができ、その吸込み要素は吸い付け平面に対して法線方向に変位可能である。この種の移動可能な吸込み要素は、パッシブに、したがって支持アームの接触によって変位可能に、あるいは適切な操作モータによってアクティブに変位可能に、支持部分に配置することができる。

特別な形態によれば、少なくとも１つの吸込み要素が吸い付け平面に対して、好ましくは少なくとも１つの方向に、変位可能に、好ましくはそのために設けられた保持部材において、支持部分に配置されることが、可能である。

この措置によって、吸込み要素は吸い付け平面に方向にアクティブに、支持部分の仮想の長手軸に対して変位することができる。このようにして、構成部品が切り欠きを有する場合に、吸込み要素がこの切り欠き内へ嵌入し、あるいは特に「貫通する」ことを、回避することができる。したがって吸込み要素もしくはそのために設けられている保持部材の変位によって、開口部及び／又は切り欠きを有する構成部品の確実な接触を思い通りに行うことができる。設備制御器内に構成部品幾何学配置を格納することができ、それによって変位可能な吸込み要素もしくは場合によっては保持部材の駆動を、自動化して行うことができる。変位可能な吸込み要素の変位は、当業者にあまねく知られているように、適切な操作モータ又はスライダ及びその種のものを介して行うことができる。

好ましい展開によれば、支持部分は吸い付け平面に対して少なくとも１つの揺動可能及び／又は回転可能な支持部分部材を有することができる。

この種の措置は、様々な構成部品大きさのために、自動化された真空把持器の融通性を著しく向上させることができる。少なくとも１つの支持部分部材は、支持部分の側方に配置することができ、必要な場合には、したがって構成部品寸法が大きい場合に必要な吸込み要素の数が多い場合に、簡単に「下へ開く」ことができる。したがって支持部分部材は、付加的な吸込み要素を有することができ、第１及び／又は第２の真空回路に対する個々の吸込み要素の上述した対応づけ及び／又は駆動は、ここでも当てはまる。それに伴って、支持部分部材に配置された吸込み要素を別々に駆動可能な付加的なグループに分割することができ、それによって簡単な駆動が可能になる。同様に、支持部分部材は、好ましくは機械的及び／又は空気式の駆動装置を介して支持部分と結合することができ、それによって自動化された駆動が支援される。

特に音響的及び／又は光学的な警告装置が支持部分及び／又は真空把持器のハウジング及び／又は加工機械に配置されて、設備制御器と接続されていると、効果的であり得る。設備制御器内でアラームが作動された場合に、これらの音響的及び／又は光学的な警告装置を能動化することができる。

このようにして操作者に、例外状態の存在を音響的及び／又は光学的に知らせることができる。光学的な警告装置は、信号ランプの形式で、例えば加工機械に、あるいは真空把持器にも、取り付けることができる。また、ＬＥＤ又は同種のものの形式の光学的な警告装置が個々の吸込み要素に取り付けられることも考えられ、それによって局所的に、したがって検出された不具合場所において、真空が充分に形成されていないことが指摘される。これが、迅速なエラー除去を支援する。さらに、光学的な警告装置が、設備制御器のモニター上にアラームを付加的に表示することもできる。

さらに、光学的な周囲監視手段、特にフォトインタラプタ及び／又はフォトフェンスを設備制御器と接続することができる。

光学的な周囲監視手段は、予め定めることのできる加工領域又は真空把持器の移動領域内の移動を検出する三次元の検出システムとすることができる。この種のシステムは、自立して、あるいは加工領域又は移動領域を「画成する」、フォトインタラプタ及び／又はフォトフェンスを補足しても、使用することができる。したがって本発明に基づいて形成された真空把持器は、加工領域の機械的な遮断を省くことを許し、操作者にとっての安全性を損なうことを甘受する必要はない。監視すべき加工領域又は移動領域は、設備制御器内に格納することができ、かつ設備制御器によって予測されない移動を検出するために用いられる。

加工領域及び／又は真空把持器の移動領域の内部で移動が検出された場合に、設備制御器と接続された周囲監視手段によって設備制御器内でアラームが作動されると、効果的である。

アラームが作動された場合に、設備制御器によって適切な対抗措置を導入させることができる。

さらに、アラームが作動された場合に、真空把持器の支持アームの移動速度の管理された低下、及び／又は移送される構成部品の垂直方向下方へ向かう下降が行われると、好ましい場合がある。

これらの措置は、付加的な対抗措置と考えることができ、第２の真空回路の能動化による構成部品の吸い付け出力の増大は、第１の有効な対抗措置を表す。支持アームの移動速度の低下は、構成部品にかかる遠心力及び／又は重力の減少をもたらし、それによって真空が失われた場合の構成部品喪失を管理し、あるいは特に回避することができる。移動速度の低下は、真空把持器の管理された停止状態まで行うことができる。同様に、支持部分もしくは支持アームの下降は、構成部品を喪失の場合に床の方向へ変位させるために利用することができ、それによって安全性が高められる。

本発明をさらによく理解するために、以下の図を用いて本発明を詳細に説明する。

図は、それぞれ著しく簡略化された図式的な表示である。

図１は、加工センターの可能な配置を図式的に示している。 図２は、真空把持器の可能な実施形態を図式的に示している。 図３ａは、異なる吸込み要素に対応づけられた、第１と第２の真空回路の接続原理／機能原理の図式的な表示である。 図３ｂは、異なる吸込み要素に対応づけられた、第１と第２の真空回路の接続原理／機能原理の図式的な表示である。 図４は、変位可能な吸込み要素を有する支持部分を備えた真空把持器の可能な実施形態を示している。 図５は、支持部分と支持部分部材とを有する真空把持器の可能な実施形態を示している。

最初に記録しておくが、異なるように記載される実施形態において、同一の部分には同一の参照符号ないし同一の構成部分名称が設けられており、説明全体に含まれる開示は、同一の参照符号ないし同一の構成部分名称を有する同一の部分へ意味に従って移し替えることができる。また、説明内で選択される、例えば上、下、側方などの位置記載は、直接説明され、かつ示される図に関するものであって、この位置記載は位置が変化した場合には意味に従って新しい位置へ移し替えられる。

図１には、可能な加工センターの図式的な表示が見られ、それにおいて加工機械２の隣に自動化された真空把持器１が見られる。真空把持器１は、構成部品３を収容場所２５から迅速かつ確実に加工機械２へ、かつ／又は加工された構成部品３ａのための載置場所２６へ移送するために用いられる。

図１から、特に図２と図４と図５も一緒に見ることからわかるように、真空把持器１は多軸の移動可能なマニピュレータもしくはロボットとして形成することができる。移動可能な支持アーム５６に移動可能な支持部分５が配置されており、その支持部分は構成部品３と接触するための多数の吸込み要素４を有している。加工領域２２もしくは真空把持器の移動領域は、三次元空間と考えるべきであるが、見やすくするためにハッチングされた面で共通に示されている。したがって、この加工領域２２は、周囲監視装置２１によって好ましくは三次元で監視することができ、この周囲監視装置２１は、好ましくは、例えば加工機械２などの、より高い位置にある点において行われる。しかし代替的に、この種の周囲監視手段２１は、ホール天井に、あるいは真空把持器１自体に配置することもできる。図１には示されていないが、当業者にはフォトインターラプタ又は光フェンスも周知であって、それらは自立して周囲監視手段２１として使用することができ、あるいは上述した三次元の周囲監視手段２１と接続して、使用することもできる。加工領域２２を警告領域とさらに内側に位置する安全領域とに付加的に分割することも、同様に可能である。

図１には、さらに加工機械２に設けられた設備制御器１４の配置の例が、ディスプレイの形式で見られる。真空把持器及び加工センターの、場合によっては設けられる他のコンポーネントもしくは部材への接続は、ケーブル接続で、あるいは例えばＷｉ−Ｆｉもしくはブルートゥースを介してワイヤレスで行うことができ、図式的に破線で示唆されている。

さらに図１において、加工機械２における光学的及び／又は音響的な警告装置２０の図式的な配置が見られる。例えば真空把持器１に、特に光学的な警告装置２０の形式で支持部分に設けられる付加的又は代替的な配置は、示されていないが、当業者には容易に想到されるものである。

図２には、支持部分５とそれに配置された多数の吸込み要素４の可能な実施形態が図式的に示されている。上述したように、支持部分５は移動可能な支持アーム６に移動可能に取り付けられており、かつ圧縮空気供給器１５が図式的に示唆されている。圧縮空気供給器１５は、破線で図式的に示すように、第１の真空発生器８と第２の真空発生器１０に供給するように形成することができる。それに必要な導管は、示されていない。同様に、例えば吸込み要素４における真空の管理された圧縮空気支援される中断を、所望に中断し、あるいは特に保持された構成部品３を吹き飛ばすことを可能にするために、圧縮空気供給器１５を個々の、あるいは全ての吸込み要素４に接続する可能性が、破線で示唆されている。

図２からはさらに、支持部分５における２つの真空発生器８、１０の可能な好ましい配置を見ることができる。第２の真空発生器１０と真空タンク１８が接続されており、それは必要な場合において真空を冗長かつ迅速に保証するために用いられる。第１と第２の真空回路９、１１の形成は、破線もしくは１点鎖線によって図式的にのみ示唆されており、第２の真空回路１１（１点鎖線）は真空タンク１８と接続されていなければならない。

図２では、切り欠き２４を有する予め屈曲されたシート部分として例示される、構成部品３は、吸込み要素４によって保持され、その吸込み要素は吸込み要素４の第１のグループ１２に対応づけられている。選択された実施形態において、吸込み要素４の第２のグループ１３も同様に構成部品３と接触する可能性が示されているが、ノーマル駆動においてはこれらの吸込み要素４には真空が供給されない。

さらに図２では、支持部分５における２つの第２のセンサ装置１７の位置が見られる。この例としての配置は、光学的なセンサとして形成されている第２のセンサ装置１７が、センサ装置１７に対する、したがって、支持部分５に対する、構成部品３の場合によっては生じる相対移動を、比較的簡単に検出できることを、示している。例えば、多数の第１のセンサ装置１６が破線の部材として示唆されており、それらは圧力センサもしくは圧力測定セルの形式で、好ましくは導管網内に、あるいは第１及び／又は第２の真空回路９、１１の吸込み要素４に直接配置することもできる。第１と第２のセンサ装置１６、１７による監視は、構成部品３の収容から加工機械２の内部の、あるいは載置場所２６における載置まで、連続して行われる。

第１の真空回路９が中断された場合、あるいはすでに予め定められて真空がなくなった場合に、設備制御器１４はアラームを作動させることができ、そのアラームが少なくとも１つの図示されない切り替え部材を促して、第２の真空回路１１へ切り替えさせる。同様に、構成部品３の相対移動が少なくとも１つの第２のセンサ装置１７によって検出された場合に、付加的又は自立して、アラームを作動させることができる。

図２から特によくわかるように、必要な場合において第２の真空回路１１に真空を供給するための真空タンク１８が空間的に近いことは、導管距離が短いことに基づいて効果的である。同様に図２から、特に図１と一緒に見た場合に、認識できるように、アラームが作動された場合に構成部品３は支持部分５もしくは支持アーム６によって移動が減速され、かつ／又は垂直方向下方へ下降することができ、それによって構成部品が失われた場合に、操作者及び／又は設備の損傷が回避される。

図３は、第２の真空回路１１の重畳な形成の接続原理を説明するために用いられる。図３ａと３ｂには、第１と第２の真空回路９、１１内にアレイ状に配置された多数の吸込み要素４の可能な接続パターンの例が示されている。第１の真空回路９もしくは吸込み要素４の第１のグループ１２に対応づけられた吸込み要素４は、吸込み要素４の内部の点によって特徴づけられている。第２のグループ１３もしくは第２の真空回路１１に対応づけられた吸込み要素４は、それぞれの吸込み要素４の回りの破線のリングによって特徴づけられている。吸込み要素４は、支持部分５あるいは真空発生器８、１０なしで、単に図式的に上面図で示唆されており、画像平面内に構成部品３が見られ、その表面２３は吸込み要素４のための吸い付け平面１９として理想的な平坦な面として用いられる。

図３ａには、第１のグループ１２の吸込み要素４を第１の真空回路９にまとめる可能性が示されている。各第２の吸込み要素４を第１の真空回路９に対応づける、図示される配置は、多数の可能な配置の１つのみを示している。吸込み要素４の第１のグループ１２は、特に構成部品３を収容して移送するために用いられ、上面図からは、第２のグループ１３の吸込み要素４は吸い付け平面１９において構成部品３と接触しているが、ノーマル駆動においてはアクティブにならないことが、明らかである。アラームの場合には、上述したように、第２の真空回路１１が能動化されて、構成部品３は少なくとも短時間保持することができる。導管もしくは導管網は、図示されていないが、それぞれ図３ａ内の第１と第２の真空回路９、１１に別々に供給するために必要とされる。

図３ｂにおいて、第１と第２の真空回路９、１１のために共通に使用可可能な導管網による可能な代替的な配置もしくは接続が示唆されている。したがって、吸込み要素４の第１のグループ１２は、同時に第１と第２の真空回路９、１１に対応づけることができ、ノーマル駆動においては、真空回路９、したがって、第１の真空発生器８による真空供給のみが、アクティブである。非常の場合、もしくはアラームの場合には、第１の真空回路９の導管網は、第２の真空回路１１をオンにし、もしくはそれに切り替えることによって利用することができ、吸込み要素４における真空は、真空タンク１８によって少なくとも短時間は維持することができる。

変位可能な吸込み要素４を備えた支持部分５を有する真空把持器１のための可能な実施形態が、図４に例として示されている。多数の吸込み要素４を見ることができ、それらは吸い付け平面１９の少なくとも１つの方向において、したがって、構成部品の接触すべき表面２３に対して実質的に平行に、変位可能である。破線で示されるのは、吸込み要素４が構成部品３の切り欠き２４あるいは開口部内へ嵌入する位置であり、したがって、選択された表示において吸込み要素４は、構成部品３において全ての吸込み要素４の接触が存在するように、変位されている。吸込み要素４は、別々に変位可能に、あるいは例としての表示におけるように、変位可能な保持部材２７によって変位可能に、形成することができる。吸込み要素４及び／又は保持部材２７の変位は、詳しく図示されない電気的及び／又は空気式の駆動装置によって実現することができ、かつ設備制御器１４によって駆動することができる。

さらに、吸込み要素４が支持部分５及び／又は保持部材２７に対して高さ変位可能かつ／又は揺動可能に取り付けられることが、可能である。この種の実施形態の表示は省かれる。というのは当業者にとっては、この措置によって構成部品の凹凸及び／又は歪みが補償できる教示は、充分だからである。

さらに、あるいは自立した実施形態としても、真空把持器１の支持部分５が１つ又は複数の支持部分部材７を有し、それらが支持部分５に揺動可能又は回転可能に固定されていると、好ましい場合がある。この種の可能な実施形態が、図５に例示されており、その中で２つの支持部分部材７が垂直方向上へ向かって揺動されている。支持部分部材７は、専用の電気的及び／又は空気式の駆動装置によって移動することができる。設備制御器１４内に格納されている、移送すべき構成部品３の寸法及び／又は幾何学配置についての情報によって、支持部分部材７は、必要な場合には提供可能な吸込み平面１９の拡大及び／又は縮小のために利用することができる。支持部分部材７は、同様に変位可能な保持部材２７及び／又は変位可能な吸込み要素４を有することができる。吸込み要素４の駆動及び第１及び／又は第２の真空回路９、１１に対する対応づけは、上述した例と同様に形成することができる。図５から明らかなように、この措置は、吸込み要素４の提供可能な数もしくは支持部分５のスペース需要を簡単に自動化して適合させるために利用することができる。

図１と２及び図４と５に示す真空把持器１は、１つ又は複数の詳しく図示されない第２のセンサ装置１７を有することができ、それは光学的なセンサとして形成されている。図２、４及び５によって示唆されるように、この種のセンサ及び特にその光源を吸込み要素４の内部に配置することは、当業者にとっては容易に想像可能である。第１と第２のセンサ装置１６、１７を別に詳細に示すことは、この説明の枠内では省かれる。というのは、当業者にとっては上述した記載に基づいて適切な位置及び／又はセンサを選択して、必要に応じて配置することは職務だからである。

図１から５の表示は、可能な実施変形例を示すものであって、ここに記録しておくが、本発明は具体的に示されたその実施変形例に限定されるものではなく、むしろ個々の実施変形例の１つ又は複数を互いに組み合わせることも可能である。短くするために、別々に表示することは省略し、一般的な説明を参照するよう指示する。

保護領域は、請求項によって定められる。しかし明細書と図面は、請求項を解釈するために利用されるべきである。図示され、かつ説明された様々な実施例からなる個別特徴及び特徴の組合せは、それ自体自立した進歩的解決を表すことができる。自立した進歩的解決の基礎となる課題は、明細書から読み取ることができる。

具体的な説明内の値領域についての全ての記載は、その任意の部分領域と全ての部分領域を共に含むものであって、例えば記載１から１０は、下限の１と上限の１０から始まる全ての部分領域、すなわち下限の１またはそれ以上で始まり、上限の１０またはそれ以下で終了する、例えば１から１．７、または３．２から８．１、あるいは５．５から１０の全ての部分領域、を一緒に含んでいるものとする。

最後に形式的に指摘しておくが、構造を理解しやすくするために、部材は部分的に縮尺どおりではなく、拡大及び／又は縮小して示されている。

１ 真空把持器
２ 加工機械
３ 構成部品
４ 吸込み要素
５ 支持部分
６ 支持アーム
７ 支持部分部材
８ 第１の真空発生器
９ 第１の真空回路
１０ 第２の真空発生器
１１ 第２の真空回路
１２ 第１のグループ
１３ 第２のグループ
１４ 設備制御器
１５ 圧縮空気供給器
１６ 第１のセンサ装置
１７ 第２のセンサ装置
１８ 真空タンク
１９ 吸い付け平面
２０ 光学的及び／又は音響的な警告装置
２１ 周囲監視手段
２２ 移動領域／加工領域
２３ 表面
２４ 切り欠き
２５ 収容場所
２６ 載置場所
２７ 保持部材

Claims (18)

1. 構成部品（３）、特にシート部分、のための自動化された真空把持器（１）であって、
   好ましくは移動可能な支持部分（５）に配置されている、多数の吸込み要素（４）を有し、
   第１の真空回路（９）を形成するための第１の真空発生器（８）を有し、
   第２の真空回路（１１）を形成するための第２の真空発生器（１０）を有し、
   前記第１の真空回路（９）を前記第２の真空回路（１１）に自動的に切り替えるための、設備制御器（１４）と接続された少なくとも１つの切り替え部材を有し、
   少なくとも前記第１の真空発生器（８）と前記第２の真空発生器（１１）と接続された少なくとも１つの圧縮空気供給器（１５）を有し、
   少なくとも１つのセンサ装置（１６、１７）を有する、真空把持器（１）において、
   前記第１の真空発生器（８）が、第１の予め定めることのできるグループ（１２）の前記吸込み要素（４）に対応づけられており、かつ前記第２の真空発生器（１０）が、非常の場合において能動化可能な、前記第１の真空回路（９）に対して冗長な前記第２の真空回路（１１）を形成するために、真空タンク（１８）と接続されており、かつ
   少なくとも１つの第１のセンサ装置（１６）が、少なくとも前記第１の真空回路（９）における真空を監視するように形成されており、かつ
   少なくとも１つの第２のセンサ装置（１７）が、移送プロセスの間の前記構成部品（３）の相対移動を検出するための光学的なセンサを有している、ことを特徴とする真空把持器。
2. 前記第２の真空発生器（１０）と真空タンク（１８）が前記支持部分（５）に配置されており、前記支持部分（５）が前記真空把持器（１）の、好ましくは多軸で、移動可能な支持アーム（６）に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の真空把持器（１）。
3. 真空タンク（１８）の容積が、少なくとも第１の予め定めることのできるグループ（１２）の前記吸込み要素（４）の合計容積よりも大きく形成されている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空把持器（１）。
4. 少なくとも１つの光学的なセンサが光源を有しており、前記光源が予め定めることのできる波長領域を有する発光ダイオード又はレーザーダイオードとして形成されている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の真空把持器（１）。
5. 少なくとも１つの光学的なセンサが、前記支持部分（５）に、かつ／又は前記吸込み要素（４）の内部に、配置されている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の真空把持器（１）。
6. 少なくとも２つの第２の光学的なセンサ装置（１７）が、前記支持部分（５）に、あるいは異なる前記吸込み要素（４）に、あるいはその内部に、配置されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の真空把持器（１）。
7. 前記第２の真空回路（１１）が、第１のグループ（１２）に対して付加的な、第２のグループ（１３）を形成する別体の前記吸込み要素（４）に形成されている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の真空把持器（１）。
8. 前記第２の真空回路（１１）が、好ましくは共通の導管網を介して、前記第１の真空回路（９）と接続されている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の真空把持器（１）。
9. 前記吸込み要素（４）の少なくとも２つが、前記支持部分（５）及び／又は吸い付け平面（９）に対して揺動可能かつ／又は高さ変位可能に、前記支持部分（５）に配置されている、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の真空把持器（１）。
10. 少なくとも１つの前記吸込み要素（４）が、吸い付け平面（１９）に対して、好ましくは方向において、変位可能に、前記支持部分（５）の好ましくはそれ用に設けられている保持部材（２７）に配置されている、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の真空把持器（１）。
11. 前記支持部分（５）が、吸い付け平面（１９）に対して、少なくとも１つの揺動可能又は回転可能な支持部分部材（７）を有している、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の真空把持器（１）。
12. 音響的及び／又は光学的な警告装置（２０）が前記支持部分（５）に、かつ／又は前記真空把持器（１）及び／又は加工機械（２）のハウジングに配置されており、かつ前記設備制御器（１４）と接続されている、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の真空把持器（１）。
13. 光学的な周囲監視手段（２１）、特にフォトインタラプタ及び／又はフォトフェンスが、前記設備制御器（１４）と接続されている、ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の真空把持器（１）。
14. プレート形状の構成部品（３）、特にシート部分、を移送する方法において、
    前記方法は、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載の自動化された真空把持器（１）を準備する方法ステップと、
    少なくとも１つの前記吸込み要素（４）と前記構成部品（３）の表面（２３）とに真空を形成することによって、前記真空把持器（１）を用いて前記構成部品（３）を把持し、それによって第１の真空回路（９）が形成される、方法ステップと、
    少なくとも１つの第１のセンサ装置（１６）によって前記第１の真空回路（９）の真空を連続的に監視する方法ステップと、
    少なくとも１つの、光学的なセンサとして形成されている、前記真空把持器（１）の第２のセンサ装置（１７）に対する前記構成部品（３）の位置を連続的に監視する方法ステップと、
    前記構成部品（３）を予め定めることのできる所定の場所へ移送し、前記構成部品（３）の相対移動及び／又は前記第１の真空回路（９）内の圧力上昇が検出された場合に、前記設備制御器（１４）内でアラームの作動が行われる、する方法ステップとを備える、プレート形状の構成部品を移送する方法。
15. 前記構成部品（３）の相対移動及び／又は前記第１の真空回路（９）の意図されない中断が掲出された場合に、前記第１の真空回路（９）に対して冗長な前記第２の真空回路（１１）が能動化されて、真空タンク（１８）が前記第２の真空回路（１１）に短時間供給するために使用される、ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記真空把持器（１）の加工領域（２２）の内部で移動が検出された場合に、設備制御器と接続されている周囲監視手段によって、前記設備制御器（１４）内でアラームが作動される、ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の方法。
17. アラームが作動された場合に、前記真空把持器（１）の支持アーム（６）の移動速度の管理された低下及び／又は移送される前記構成部品（３）の垂直方向下方への下降が行われる、ことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記設備制御器（１４）内でアラームが作動された場合に、前記支持部分（５）及び／又は前記真空把持器（１）のハウジングにおいて音響的及び／又は光学的な警告装置（２０）が能動化される、ことを特徴とする請求項１４から１７のいずれか１項に記載の方法。

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