NO327666B1 - Vakuumgripeanordning og en fremgangsmate for maskinell handtering av objekter - Google Patents

Abstract

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en vakuumgripeanordning for maskinell håndtering av objekter, med et hus (1) der det kan påføres vakuum gjennom minst én kanal og et flertall langstrakte tetteelementer (2) tilknyttet huset (1) for å tette mellom objektet og gripeanordningen. Tetteelementene (2) er plassert side om side og avgrenser et område på huset (1). De langstrakte tetteelementene (2) er individuelt, glidbart anordnet i huset slik at det tillates en bevegelse av elementene langs elementenes lengderetning mellom en fremre posisjon, en tilbaketrukket posisjon og mellomposisjoner. Vider omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for maskinell håndtering av et objekt med en vakuumgripeanordning med et hus (1) der det kan påføres vakuum gjennom minst én kanal og et flertall langstrakte tetteelementer (2) tilknyttet huset (1) for 'a tette mellom objektet og gripeanordningen, idet tetteelementene (2) er plassert side om side og avgrenser et område på huset. Fremgangsmåten omfatter å tilføre et trykk som er lavere enn atmosfæretrykk til anordningen, føre gripeanordningen over objektet som skal håndteres, føre gripeanordningen i kontakt med objektet slik at objektet presser tettelementene inn i huset (1) i en avstand definert av objektet; og håndtere objektet.

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en vakuumgripeanordning og en fremgangsmåte for maskinell håndtering av objekter, med et hus der det kan påfø-res vakuum gjennom minst én kanal og et flertall langstrakte tetteelementer tilknyttet huset for å tette mellom objektet og gripeanordningen. Tetteelementene er plassert side om side og avgrenser et område på huset.

Under maskinell håndtering av objekter er det vanlig å benytte forskjelliger gripeinnretninger for å gripe objektet som skal håndteres. Slike gripeinnretninger er typisk innfestet i en robot, og er gjerne plassert langs en produksjonslinje. Under håndtering av objekter med irregulær fasong, og som typisk er plassert på et transportbånd, er det et problem at objektene som skal håndteres kan ha ulik stør-relse og fasong, og kan ligge på forskjellige måter slik at siden som vender opp og skal gripes kan variere. Et typisk område der disse problemene er fremtredende er innenfor næringsmiddelindustrien der for eksempel hele eller oppdelte fisk eller kjøttstykker skal håndteres for prosessering og pakking. Innenfor dette området er hygiene og rengjøring også sentralt.

For å gripe objekter er det tidligere foreslått å benytte nåler som stikkes inn i objektet, ulike former for fingere som griper rundt objektet og ulike gripere som benytter vakuum. Det er forskjellige ulemper og fordeler med de forskjellige løs-ningene.

Med vakuumgripere er det et problem å tilveiebringe tilstrekklig tetning mellom det som skal gripes og griperen slik at det tilveiebringes en tilstreklig gripeev-ne.

For å løse dette er det i DE 44 44 960 foreslått en griper med et munnstykke med elastiske eller fleksible elementer plassert i en omkrets rundt munnstykket for å bedre tetningen mellom munnstykket og objektet som skal gripes. Slike gripere kan benyttes for å gripe elementer med en viss irregularitet, men er ikke godt egnet for å gripe alle fasonger.

Det finnes også løsninger der en fleksibel belg benyttes som et munnstykke for å tette mellom objektet som skal håndteres og gripeanordningen. Imidlertid er det en ulempe at belger ofte har begrenset levetid, og at funksjonen forringes over tid.

Således er det et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en vakuumgriper tilpasset for å kunne gripe objekter med større variasjon når det gjelder fasong. Videre vil en kunne oppnå forbedret levetid på grunn av høy slite-styrke. Sammenlignet med løsningen som benytter en belg og vakuum, kan den foreliggende løsningen ha like stor eller forbedret fleksibilitet, men lengre levetid. Griperen endrer ikke karakteristikk/sugeegenskaper over tid, gir høy stabilitet i grip og slipp, samtidig som fleksibilitet og hygiene er ivaretatt.

Dette og andre problemer knyttet til dette løses helt eller delvis med en an-ordning som angitt i de vedlagte krav, og som angir en vakuumgripeanordning for maskinell håndtering av objekter. Anordningen omfatter et hus der det kan påføres vakuum gjennom minst én kanal og et flertall langstrakte tetteelementer tilknyttet huset for å tette mellom objektet og gripeanordningen. Tetteelementene er plassert side om side og avgrenser et område på huset. De langstrakte tetteelementene er individuelt, glidbart anordnet i huset slik at det tillates en bevegelse av elementene langs elementenes lengderetning mellom en fremre posisjon, en tilbaketrukket posisjon og mellomposisjoner.

Tetteelementene kan være sylindriske staver med sirkulært tverrsnitt. Imidlertid kan også andre fasonger benyttes slik som staver med ovalt tverrsnitt, staver med flater tilpasset hverandre slik at det dannes to hovedsakelig parallelle flater mellom hvert element eller andre egnede tverrsnitt. Tetteelementene kan være laget av rustfritt stål. Tetteelementene kan også være elastiske ved at disse typisk er laget av gummi eller en elastomer som vil kunne gi en øket innbyrdes tetteevne og tilpasse sin fasong til objektet som skal håndteres ytterligere. Alternativt kan elementene være laget av for eksempel en polymer eller aluminium. Elementene kan være overflatebehandlet for å gi riktige egenskaper i forbindelse med friksjon, tetting, korrosjon og hygiene.

Huset kan omfatte utboringer, føringer eller utfresninger for tetteelementene, tilpasset for at tettelementene kan gli i mellom posisjonene nevnt over. Utbo-ringene eller utfresningene omslutter tetteelementene helt eller delvis. Føringene i huset kan være tilpasset fasongen av tetteelementene, slik at føringenes fasong er tilpasset tetteelementenes fasong.

Huset kan være laget av en polymer. Alternativt kan huset kan være laget av et metall for eksempel rustfritt stål eller aluminium. Huset kan være laget av en kombinasjon av disse materialene. Huset kan være overflatebehandlet for å gi riktige egenskaper i forbindelse med friksjon, tetting, korrosjon og hygiene.

Tetteelementene kan ha en normalt fremført posisjon, slik at elementene er i sin fremre stilling når de er ubelastet av objektet. Fremføring av objektene kan ivaretas av gravitasjon/tyngde, trykk som nevnt under eller av for eksempel fjærer. Selvsagt vil andre komponenter for å påføre en kraft kunne brukes, og det kan benyttes sensorer for å indikere om tetteelementene kiler seg fast.

Husets fasong kan være slik at tetteelementene er plassert side om side og danner en sirkel. Imidlertid kan huset ha andre fasonger, slik at tetteelementene er plassert side om side og danner en oval form eller en annet egnet form, og kan på denne måten tilpasses objektene som skal håndteres. Buede fasonger er gunstige for at kraften mellom tetteelementene skal være jevn når undertrykk påføres, men løsninger med hjørner, for eksempel firkant eller trekant vil også kunne fungere. I dette tilfellet kan tetteelementenes dimensjon eller materiale tilpasset for å sikre tetting.

Huset kan videre omfatte minst én spylekanal for tilførsel av en væske for spyling av anordningen. Spyling kan være spesielt viktig ved håndtering av nær-ingsmidler for å sikre hygieniske forhold. Spylekanalen kan være tilknyttet en slange for tilførsel av vann eller en egnet rensende eller vaskende væske. Fremfø-ring av tetteelementene kan også gjøres ved spyling, og griperen kan være desig-net slik at om man setter på vasking/spyling så presser samtidig tetteelementene fram til den fremre normalposisjonen. Spylingen kan i dette tilfellet påføre et trykk i huset på oversiden av tetteelementene som derved presser disse mot sin fremfør-te posisjon.

Kanalen kan også tilføres trykkluft for fjærning av uønskede fastkilte objekter eller materie og for fremføring av tetteelementene. Dette kan også, som på samme måte som ved spylingen, påføre et trykk i huset mellom tetteelementene og huset som vil presse tetteelementene mot den fremre stillingen.

En innbyrdes avstand mellom tetteelementene kan påvirkes av vakuum i området avgrenset av tetteelementene, objektet som skal håndteres og huset. Dette vil gjøre at elementene trekkes mot hverandre av trykkforskjellen mellom hulrommet som defineres mellom anordningen og objektet, og atmosfæren. Med andre ord må toleransen mellom foringene og tetteelementene være tilstreklig til at tetteelementene kan trekkes mot hverandre. Alternativt kan tetteelementene være føyelige som nevnt over slik at dette gjør at sammentrekning tillates. Tetteelementene bør stå så nær hverandre som mulig, dog ikke så tett at de hindrer individuell tilpasning til objektet/innbyrdes glidning mellom tetteelementene.

Videre omfatter oppfinnelsen en fremgangsmåte for maskinell håndtering av et objekt med en vakuumgripeanordning, med et hus der det kan påføres vakuum gjennom minst én kanal og et flertall langstrakte tetteelementer tilknyttet huset for å tette mellom objektet og gripeanordningen. Tetteelementene er plassert side om side og avgrenser et område på huset. Fremgangsmåten omfatter å tilføre et trykk som er lavere enn atmosfæretrykk til anordningen, føre gripeanordningen over objektet som skal håndteres, føre gripeanordningen i kontakt med objektet slik at objektet presser tettelementene inn i huset i en avstand definert av objektet, og håndtere objektet.

Fremgangsmåten kan videre omfatte å føre objektet slik at dette stø-ter/stopper mot en flate på gripeanordningen. Dette er for å hindre at objektet suges inn i munnstykket eller sugeanordningen og deformerer objektet. Arealet på denne flaten er slik at flatetrykket som påføres objektet som skal håndteres ikke overstiger gitte verdier, typisk av hengig av beskaffenheten på objektet. Det at objektet blir sugd inn i munnstykket ville også kunne føre til andre uønskede effekter.

Kort beskrivelse av de vedlagte figurer:

Figur 1a viser en vakuumgripeanordning i henhold til en utførelse av oppfinnelsen, sett i perspektiv; Figur 1b viser en vakuumgripeanordning i henhold til en utførelse av oppfinnelsen, sett fra siden som skal vende mot objektet som skal håndteres; Figur 2 er et sideriss av oppfinnelsen, der de innvendige komponentene er stiplet; Figur 3 er et perspektivriss av en holdedel for vakuumgripeanordningen; Figur 4 er et perspektivriss av en kappe for vakuumgripeanordningen; Figur 5 er et tverrsnitt av kappen vist på figur 4; Figur 6 viser en innvendig styringsdel for vakuumgripeanordningen; Figur 7 viser en detalj av den innvendige styringsdelen vist på figur 6; og

Figur 8 viser et tetteelement for bruk i vakuumgripeanordningen.

Detaljert beskrivelse av en utførelsesform av oppfinnelsen med henvisning til de vedlagte figurer: Fra figur 1a fremgår det en vakuumgripeanordning med et hus 1. Fra figuren fremgår holdedel 6 og kappe 20, samt tetteelementer 2. Figuren viser også et spylehull 7 i kappen 20 og en sugestuss 3 i holdedelen 6. Gripeanordningen omfatter en åpning eller sugedel 5 som også fremgår fra figuren.

Fra figur 1b fremgår vakuumgripeanordningen sett fra siden som skal vende mot objektet som skal håndteres. Fra figuren fremgår holdedel 6 og kappe 20, samt tetteelementer 2. Gripeanordningen omfatter en åpning eller sugedel 5 som også fremgår fra figuren. I senter av figuren fremgår det en sirkel som er en andel av holdedelen 6. Denne sirkelen representerer en flate som er tilpasset for at objektet skal stoppe eller støte mot denne, for å unngå at objektet suges inn i munnstykket. Videre fremgår bolthull 13 for innfesting av en innvendig styringsdel 14 til holdedelen 6. Kappen 20 festes samtidig ved at en flens på kappen holdes mellom styringsdelen 14 og holdedelen 6. Åpningen/sugedelen 5 har et område der det påføres vakuum/ lavt trykk for å støte mot objektet som skal håndteres fremkom-mer tydelig.

Fra figur 2 fremgår vakuumgripeanordningen som vist å figur 1, sett fra siden, der de innvendige komponentene og utformingen fremgår som stiplede linjer. Fra figuren fremgår hvordan holdedelen 6 holder den innvendige styringsdelen 14 og den utvendige kappen 20 for huset. Fra figur 2 fremgår hvordan den innvendige styringsdelen er skrudd fast mot holdedelen 6, og hvordan en flensdel på kappen 20 presses mellom den innvendige styringsdelen 14 og holdedel 6.

Videre fremgår åpningen eller sugedelen 5, som er den delen som skal bringes mot objektet som skal håndteres. Tetteelementene 2, er på figur 2 vist i en posisjon helt ute eller i en utstrukket, fremført eller ytre stilling, slik at alle tetteelementene 2 har samme plassering. Tetteelementene 2 kan imidlertid bevege seg uavhengig av hverandre inn og ut av huset, helt inn mot kanten av kappen 20 for huset.

Fra figur 2 fremgår også hvordan kappen 20 for huset holder tetteelementene 2 til den innvendige styringsdelen 14.

Sugestussen 3 skal tilkoples et element som tilveiebringer lavt trykk eller vakuum, og forbinder vakuumgripeanordningen med denne. Vakuum eller lavt trykk overføres fra sugestussen 3 til sugehullene 12.

Fra figur 3 fremgår holdedelen 6 med sugestuss 3 og bolthull 13 for innfesting av den innvendige styringsdelen 14 til holdedelen 6. Sugehullene 12 står i forbindelse med sugestussen 3, slik at når luft suges ut av sugestuss 3, suges luft ut avsugehull 12.

En nedre sugestussflate 6a på holdedelen 6 kan støte mot et objekt som skal gripes, slik at objektet som skal gripes kan ligge an mot denne flaten og hindrer med dette at gripeanordningen overfører unødvendig høyt flatetrykk på elementet som skal gripes, med mulig deformasjon eller skade på dette.

Bolthullene 13 for innfesting av styringsdelen er vist plassert langs en flens på holdedelen 6.

Fra figur 4 fremgår kappen 20 for huset i perspektiv. Kappen 20 er utstyrt med spylehull 7 for spyling av gripeanordningen for å sikre hygieniske forhold.

Kappen 20 er tilpasset for å klemmes mellom holdedelen 6 og den innvendige styringsdelen 14, og har en innvendig diameter som er tilpasset diameteren av den innvendige styringsdelen 14, slik at kappen 20 for huset holder tetteelementene 2 til den innvendige styringsdelen 14 når gripeanordningen er satt sam-men.

Fra figur 5 fremgår kappen 20 for huset i tverrsnitt, der spylehull 7 også er vist. Kappen 20 omfatter en flensandel 21 som er tilpasset til å bli presset mellom den innvendige styringsdelen 14 og holdedelen 6 når den innvendige styringsdelen 14 skrus fast med bolter mot holdedelen 6.

En åpning 22 i kappen 20 for huset tillater at den fremre delen av holdedel 6 stikker inn i kappen 20.

Fra figur 6 fremgår den innvendige styringsdelen 14 i perspektiv. Den innvendige styringsdelen 14 omfatter et hull 17 for holdedelen 6 og utfresinger 15 for tetteelementene 2. Tetteelementene i den viste utførelsesformen er sylindriske, og utfresingene 15 for tetteelementene har hovedsakelig samme krumningsdiameter D1 som tetteelementene 2. Dette er for at tetteelementene 2 skal kunne skli langs utfresningene 15 i den innvendige styringsdelen 14. Føringsstoppelementer 16 er plassert ved enden av utfresningene 15 for tetteelementene. Føringsstoppelemen-tene omfatter en andel med en krumningsdiameter D2 som er mindre enn tetteelementenes tetteseksjon. Dette fremgår fra figur 7.

Fra figur 8 fremgår et tetteelement 2 i perspektiv, der tetteelementets forskjellige deler tydeligere fremgår. Tetteelementet 2 omfatter en tetteseksjon 9 med en første diameter D1 og en styringsseksjon 8 med en andre diameter D2. En fø-rings- og stoppekrage 11 er plassert i enden av styringsseksjonen.

Således omfatter tetteelementet en sylindrisk tetteseksjon 9 med en første diameter D1, og videre en avtrapning som utgjør styringen 8 med en diameter D2, slik at diameteren D1 er større enn diameteren D2. På enden av styringsseksjonen med diameter D2 er det en førings- og stoppekrage 11. Førings- og stoppekragen 11 kan typisk ha samme diameter som tetteseksjonen med diameter D1, eller være noe mindre.

Formålet med førings- og stoppekragen 11 er å holde tetteelementet 2 i utfresningene 15 for tetteelementene og sørge for at tetteelementene ikke sklir ut av den innvendige styringsdelen 14, men stopper ved at førings- og stoppekragen 11 støter mot føringsstoppelementene 16, vist i detalj på figur 7.

Fra figur 8 fremgår det videre at tetteelementene 2 har en nedre ende av tetteseksjonen som under drift vil støte mot elementet som skal gripes, og presse tetteelementet 2 inn i gripeanordningen slik at tetteelementet 2 forskyves langs utfresningene 15 i de innvendige styringsdelene 14. På denne måten vil hvert enkelt tetteelement 2 presses inn i en ønsket avstand i gripeanordningen langs utfresningene 15, slik at gripeanordningen tilpasses fasongen av det som skal gripes.

Når trykket i sugestussen 3 reduseres, vil dette lave trykket overføres til sugehullene 12, som igjen vil senke trykket i åpningen i sugedelen 5. Når et objekt som skal gripes føres mot åpningen/sugedelen 5, vil det dannes et kammer mellom objektet som skal gripes og gripeanordningen som er helt eller delvis tett. Det lave trykket som overføres fra sugestussen 3 via sugehullene 12 vil så trekke gri-peelementet og objektet som skal gripes mot hverandre, og tetteelementene vil skyves inn i anordningen. Objektet som skal gripes vil til slutt støte mot sugestus-sens flate vist på figur 3. Det lave trykket i åpningen eller hulrommet vil også med-føre at tetteelementene 2 suges innbyrdes mot hverandre, og dette bidrar til å tette mellom tetteelementene 2 og bidrar til å holde det lave trykket i tidligere nevnte hulrom. Det at tetteelementene 2 suges mot hverandre bidrar således til at det blir mindre lekkasje mellom hvert enkelt tetteelement.

Kapasiteten på kompressoren som skal suge ut luft av sugestussen 3 er tilstrekkelig til at vakuumgripeanordningen kan gripe objekter selv om det er lekkasje mellom objektet som skal gripes og gripeanordningen.

Vakuumgripeanordningen er tenkt normalt brukt i en stilling der tetteelementene er plassert hovedsakelig loddrett. Dette gjør at tetteelementene 2 holdes mot en normalt fremre stilling av gravitasjon/av sin egen tyngde.

Imidlertid kan tetteelementene holdes i en fremre stilling på en hvilken som helst annen måte, for eksempel ved å påføre et trykk mellom huset og tetteelementene, ved hjelp av fjærer, eller på en hvilken som helst annen passende måte.

Bolthullene 13, kan eventuelt også benyttes for innfesting av gripeanordningen til en robot eller en aktuator for maskinell håndtering av objektene som skal gripes.

Tetteelementene 2 kan typisk være laget av syrefast stangstål, og den innvendige styringsdelene 14 typisk kan være laget av et egnet syntetisk materiale eller rustfritt stål. Alle materialer med lav friksjon i forhold til hverandre, og med egnede egenskaper i forhold til det som skal gripes, kan imidlertid benyttes. Tetteelementene 2 kan også være laget av et elastisk materiale for eksempel en elastomer eller gummi. Slike materialer kan være gunstige fordi de kan gi god tetning seg i mellom, og mellom tetteelementene og objektet som skal håndteres. En kombinasjon av stive og elastiske elementer kan også benyttes fordi elastiske elementer vil kunne tette godt mot stive elementer, og stive og elastisk elementer kan plasseres tilstøtende hverandre, for eksempel annet hvert stivt og elastisk element.

Innenfor næringsmiddelindustrien, der dette er spesielt tiltenkt benyttet, er det gitte materialer som har vist seg gunstige i forbindelse med slitasje og hygieniske forhold. I denne forbindelse er det også viktig å benytte materialer som ikke er giftige, som ikke korroderer, som ikke tar opp fuktighet, og som er lette å rengjøre.

Claims (12)

1. Vakuumgripeanordning for maskinell håndtering av objekter, med et hus (1) der det kan påføres vakuum gjennom minst én kanal og et flertall langstrakte tetteelementer (2) tilknyttet huset (1) for å tette mellom objektet og gripeanordningen, idet tetteelementene (2) er plassert side om side og avgrenser et område (5) på huset (1) karakterisert ved at: de langstrakte tetteelementene (2) er individuelt, glidbart anordnet i huset slik at det tillates en bevegelse av elementene (2) langs elementenes lengderetning mellom en fremre posisjon, en tilbaketrukket posisjon og mellomposisjoner.

2. Vakuumgripeanordning i henhold til krav 1, hvor tetteelementene (2) er sylindriske staver.

3. Vakuumgripeanordning i henhold til krav 1, hvor tetteelementene (2) er laget av en polymer.

4. Vakuumgripeanordning i henhold til krav 1, hvor tetteelementene (2) er elastiske.

5. Vakuumgripeanordning i henhold til krav 1, hvor tetteelementene (2) er av rustfritt stål.

6. Vakuumgripeanordning i henhold til krav 1, hvor huset (1) omfatter utboringer for tetteelementene (2), tilpasset for at tettelementene kan gli i disse mellom den fremre posisjonen, den tilbaketrukkete posisjonen og mellomposisjonene.

7. Vakuumgripeanordning i henhold til krav 1, hvor tetteelementene (2) har en normalt fremført posisjon.

8. Vakuumgripeanordning i henhold til krav 1, hvor huset (1) videre omfatter minst én spylekanal for tilførsel av en væske for spyling av anordningen.

9. Vakuumgripeanordning i henhold til krav 1, hvor en innbyrdes avstand mellom tetteelementene (2) påvirkes av vakuum i området avgrenset av tetteelementene, objektet som skal håndteres og huset.

10. Vakuumgripeanordning i henhold til krav 1, hvor fremføring av tetteelementene (2) gjøres ved spyling slik at spylingen presser tetteelementene (2) fram til den fremre normalposisjonen samtidig som anordningen rengjøres.

11. Fremgangsmåte for maskinell håndtering av et objekt med en vakuumgripeanordning med et hus (1) der det kan påføres vakuum gjennom minst én kanal og et flertall langstrakte tetteelementer (2) tilknyttet huset (1) for å tette mellom objektet og gripeanordningen, idet tetteelementene (2) er plassert side om side og avgrenser et område på huset (1), karakterisert ved: tilføre et trykk som er lavere enn atmosfæretrykk til anordningen; føre gripeanordningen over objektet som skal håndteres; føre gripeanordningen i kontakt med objektet slik at objektet presser tettelementene inn i huset (1) i en avstand definert av objektet; og håndtere objektet.

12. Fremgangsmåte i henhold til krav 11, videre omfattende å føre objektet slik at dette stopper mot en flate på gripeanordningen.