DE102005047385A1

DE102005047385A1 - Unterdrucksystem

Info

Publication number: DE102005047385A1
Application number: DE200510047385
Authority: DE
Inventors: Thomas Eisele; Walter Dr. Schaaf
Original assignee: J Schmalz GmbH
Current assignee: J Schmalz GmbH
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2025-09-29
Also published as: DE102005047385B4; CN101272972A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Unterdrucksystem, insbesondere ein Unterdruckgreifsystem mit wenigstens einer Unterdruckgreifvorrichtung zum Greifen von Werkstücken und/oder einer Unterdruckkomponente, mit einem Sensor zum Erfassen von Zuständen im Unterdruckgreifsystem und/oder einen der Komponenten und zum Erzeugen von Zustandsdaten, und mit einer Einrichtung zum Übermitteln der Zustandsdaten an einen Empfänger, wobei die Unterdruckgreifvorrichtung und/oder wenigstens eine der Komponenten mit einer Energieerzeugungseinrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie zum Betreiben des Sensors und eines Senders für die Übermittlung der Zustandsdaten an den Empfänger bestückt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Unterdrucksystem, insbesondere ein Unterdruckgreifsystem, mit wenigstens einer Unterdruckgreifvorrichtung zum Greifen von Werkstücken und/oder mit einer Unterdruckkomponente, mit einem Sensor zum Erfassen von Zuständen im Unterdrucksystem, insbesondere im Unterdruckgreifsystem und/oder einem der Komponenten, und zum Erzeugen von Zustandsdaten, und mit einer Einrichtung zum Übermitteln der Zustandsdaten an einen Empfänger.

Unterdrucksysteme werden zum Erzeugen von Unterdruck und zum Handhaben von Gegenständen verwendet. Eine Vorrichtung zum Erzeugen von Unterdruck ist zum Beispiel ein Ejektor, welcher mit Druckluft betrieben wird und an welchen Unterdruckverbraucher angeschlossen sind. Ein derartiger Unterdruckverbraucher ist zum Beispiel ein Sauggreifer, welcher Bestandteil eines Unterdruckgreifsystems ist und mit welchem ein Gegenstand angesaugt wird, sodass er angehoben und an einen anderen Ort transportiert werden kann. Es sind jedoch auch Greifsysteme bekannt, welche zum Festhalten von Werkstücken verwendet werden, sodass die Werkstücke bearbeitet werden können. Die einzelnen Unterdruckgreifvorrichtungen und die mit diesen zusammenarbeitenden Komponenten unterliegen einem Verschleiß und müssen daraufhin überwacht werden, ob sie Leckagen aufweisen und/oder noch korrekt arbeiten. Eventuell ist es auch erforderlich, dass einzelne Zustandsdaten dieser Bauteile, zum Beispiel ein herrschender Unterdruck, für den weiteren Arbeitsablauf bekannt sein müssen. So kann zum Beispiel ein angesaugtes Werkstück erst dann angehoben werden, wenn der Unterdruck am Sauggreifer einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

Hierfür sind Sensoren vorgesehen, die die Zustände erfassen und in Zustandsdaten umwandeln, wobei die Zustandsdaten dann über Kabel an einen Empfänger übermittelt werden. Ferner sind Kabel erforderlich, um die Sensoren mit elektrischer Energie zu versorgen was aber dazu führt, dass der Verkabelungsaufwand immens ist. Es müssen nicht nur die Druckluft- und Unterdruckleitungen verlegt werden, sondern auch die Kabel für die Energieversorgung sowie die Kabel für die Datenübermittlung.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Unterdrucksystem bereit zu stellen, welches einfacher aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Unterdruckgreifvorrichtung und/oder wenigstens eine der Komponenten mit einer Energieerzeugungseinrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie zum Betreiben eines Senders für die Übermittlung der Zustandsdaten an den Empfänger bestückt ist.

Erfindungsgemäß muss die zum Erfassen der Zustände, zum Erzeugen der Zustandsdaten und zum Übermitteln der Zustandsdaten benötigte elektrische Energie nicht mehr über Kabel dem Unterdrucksystem zugeführt werden, da die Unterdruckgreifvorrichtung und/oder wenigstens eine der verwendeten Komponenten mit einer Energieerzeugungseinrichtung versehen ist, sodass die benötigte elektrische Energie vor Ort erzeugt wird. Des weiteren bedarf es keiner Verkabelung zur Übermittlung der Zustandsdaten an einen außerhalb des Unterdrucksystems liegenden Empfänger, da diese Zustandsdaten mittels eines Senders an diesen drahtlos übermittelt werden. Somit entfällt die komplette Verkabelung des Systems, sodass lediglich noch die Luftleitungen verlegt werden müssen. Hierdurch reduziert sich der bauliche Aufwand wesentlich und Reparaturen und Wartungsarbeiten können schneller und einfacher durchgeführt werden. Auch das Gewicht des Systems wird verringert und die Baugröße reduziert.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Unterdruckgreifvorrichtung ein Sauggreifer, ein Unterdruckspannsystem oder eine andere, ein Werkstück mittels Unterdruck direkt oder indirekt festhaltende Vorrichtung ist. Mit Sauggreifern werden Gegenstände angesaugt, sodass sie abgehoben und an einen anderen Ort bewegt werden können. Mittels den Unterdruckspannsystemen können Bauteile festgehalten werden, sodass sie anschließend bearbeitet werden können. Diese Bauteile können mit der Energieerzeugungseinrichtung bestückt sein, sodass deren Zustandsdaten, zum Beispiel Schaltzyklen, anliegender Unterdruck, Luftströmungsmenge und dergleichen erfasst und diese Zustandsdaten entweder am Bauteil abgespeichert und/oder an einen externen Empfänger übermittelt werden. Zur Speicherung der Daten kann zum Beispiel ein RFID-Bauteil verwendet werden, welches an geeigneter Stelle am Sauggreifer oder am Unterdruckspannsystem befestigt ist. Somit geht die Nutzungshistorie des Bauteils nicht verloren und kann jederzeit abgerufen werden.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Komponente ein Ejektor, ein Ventil, ein Datenspeicher, ein Sauger oder eine Anzeige ist. Auch bei diesen Komponenten, wobei die obige Aufzählung lediglich beispielhaft sein soll, ist eine Energieerzeugungseinrichtung vorgesehen, die die Energie für die Sensoren für die Erfassung der einzelnen Zustandsdaten liefert, wobei auch hier die Daten direkt vor Ort an einen Datenspeicher übermittelt und abgespeichert und/oder an externe Empfänger übermittelt werden. Die Energie zur Abspeicherung und zur Übermittlung wird ebenfalls von der Energieerzeugungseinrichtung bereit gestellt. Im übrigen sei darauf hingewiesen, dass auch Energiespeicher vorhanden sein können, sodass kleine Energiemengen akkumuliert werden können.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Energieerzeugungseinrichtung ein piezoelektrisches Element. Es ist aber auch denkbar, dass Thermopaare, Schwingungswandler oder photovoltaische Zellen verwendet werden. Insbesondere bei der Handhabung von Gegenständen werden die einzelnen Bauteile mechanisch beansprucht, wobei diese mechanische Bewegungen von den piezoelektrischen Elementen in elektrische Energie umgewandelt werden können, sodass diese elektrische Energie für die Sensoren und Sender sowie Speicher bereitgestellt werden kann. Dabei ist das piezoelektrische Element bevorzugt in oder an einem Abschnitt angeordnet, der mechanisch bewegt wird, z.B. an einem Kolben oder einer Zylinderwand oder an einem Tastventil, welches beim Aufsetzen auf ein Werkstück in den Sauger eingeschoben wird. Der Abschnitt kann zum Beispiel beim Greifen des Werkstücks auch verformt werden. Diese Verformungsenergie bewirkt die Verformung des piezoelektrischen Elements, welches die mechanische in elektrische Energie umwandelt.

Mit Vorzug ist der Sensor ein Unterdrucksensor, ein Strömungssensor, ein Luftmengensensor, eine Zähler, ein Bewegungssensor, ein Temperatursensor oder ein Kraftsensor. Auf diese Weise können die unterschiedlichsten Zustände ermittelt und entsprechende Daten erzeugt werden. So kann zum Beispiel die Verschleißgrenze eines Sauggreifers erkannt werden, bevor dieser ausfällt. Außerdem kann erkannt werden, wenn ein Gegenstand nicht korrekt angesaugt oder gegriffen wurde, wodurch Unfälle vermieden werden können. Auf jeden Fall erfolgt sowohl die Zustandserfassung als auch die Übermittlung der Zustandsdaten kabellos.

Dabei kann der Sender erfindungsgemäß ein Funksender, ein Infrarotsender oder ein Ultraschallsender sein. Die Daten können verschlüsselt oder unverschlüsselt und zusammen mit bauteilabhängigen Herkunftsmerkmalen kombiniert werden. Auf diese Weise kann jederzeit festgestellt werden, an welchem Ort die Daten zu welcher Zeit erzeugt wurden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahem auf die Zeichnung zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine Prinzipskizze von Sauggreifern mit extern angeordneter Speichereinheit;
2 ein Verfahrensschema beim Ansaugen und Abheben eines Gegenstands; und
3 einen Sauggreifer mit integrierter Speichereinheit.
Die 1 zeigt ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Unterdruckgreifsystem mit drei Sauggreifern 12 mit denen Werkstücke 14 angesaugt werden können. Die Sauggreifer 12 sind mittels einer Unterdruckleitung 16 mit einer Unterdruckversorgungseinrichtung 18, zum Beispiel einer Unterdruckpumpe oder einem Ejektor verbunden. Außerdem ist erkennbar, dass eine externe Speichereinheit 20 vorgesehen ist. Dabei stellt der Ejektor selbst eine Unterdruckkomponente dar.
In die einzelnen Sauggreifer 12 ist jeweils eine Energieerzeugungseinrichtung 22, ein sogenannter Energiewandler, und ein Sensor 24 integriert. Dieser Sensor 24 erfasst Zustände des Sauggreifers 12, zum Beispiel den im Sauggreifer 12 herrschenden Unterdruck oder die Anzahl der Lastzyklen, erzeugt Zustandsdaten und sendet diese über einen Sender 26 an die Speichereinheit 20. Die zum Betreiben des Sensors 24 und Betreiben des Senders 26 erforderliche elektrische Energie wird von der Energieerzeugungseinrichtung 22, welche zum Beispiel ein piezoelektrisches Element, eine photovoltaische Zelle oder eine Thermopaar ist, erzeugt.
Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrensablaufs beim Handhaben eines Werkstücks 14, bei dem der Sauggreifer 12 zunächst in Richtung des Pfeils 28 auf das Werkstück 14 abgesenkt wird, bis der Sauggreifer 12 auf dem Werkstück 14 aufsitzt. Dabei wird der Sauggreifer 12 verformt, wobei die mechanische Verformungsenergie von der Energieerzeugungseinrichtung 22 in elektrische Energie umgewandelt wird. Dadurch wird der Sender 26 aktiviert, und sendet ein Aktivierungssignal an den in der Speichereinheit 20 sitzenden Empfänger, was mit dem Pfeil 30 angedeutet ist.
Sodann wird die Unterdruckversorgungseinrichtung 18 in Gang gesetzt und die Unterdruckleitung 16 mit Unterdruck versorgt. Das Werkstück 14 wird angesaugt. Nach Erreichen des erforderlichen Saugdrucks, was mit dem Sensor 24 ermittelt wird, wird ein weiteres Signal abgegeben was bedeutet, dass der Gegenstand 14 nunmehr angehoben (Pfeil 32) werden kann, da der im Sauggreifer 12 herrschende Unterdruck ausreichend groß ist. Sinkt der Unterdruck währenddessen im Sauggreifer 12 ab, wird dies vom Sensor 24 ebenfalls erkannt, sodass ein weiteres Signal abgesandt werden kann. Hat der Unterdruck seinen erforderlichen Wert erreicht, kann die Unterdruckversorgungseinrichtung 18 abgeschaltet oder die Unterdruckleitung 16 abgesperrt werden.
Nach dem Aufsetzen des Werkstücks 14, was wiederum vom Sensor 24 registriert wird, wird die Unterdruckleitung 16 belüftet, sodass der Sauggreifer 12 vom Gegenstand 14 in Richtung des Pfeils 34 abgehoben werden kann.
Das erfindungsgemäße Unterdrucksystem benötigt keine elektrischen Leitungen zur Energieversorgung des Sensors 24 und des Senders 26, und es Bedarf lediglich der Unterdruckversorgung des Sauggreifers 12.
In der 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Sauggreifers 12 dargestellt, bei dem die Speichereinheit 20 in den Sauggreifer 12, zum Beispiel in Form eines RFID-tags integriert ist. Dieser Sauggreifer 12 sendet ebenfalls Daten (Pfeil 30) an einen externen Empfänger 36, jedoch wird in der internen Speichereinheit 20 die Nutzungshistorie abgespeichert, die auch später ausgelesen werden kann. Neben der Nutzungshistorie können auch Identifikationsnummern, Herstellungsdatum, Hersteller, Materialkennungen usw. abgespeichert sein. Auf diese Weise können Rückschlüsse auf Falschbedienungen, fehlerhafte Herstellung usw. geschlossen werden.

Claims

Unterdrucksystem, insbesondere Unterdruckgreifsystem (10) mit wenigstens einer Unterdruckgreifvorrichtung zum Greifen von Werkstücken (14) und/oder einer Unterdruckkomponente, mit einem Sensor (24) zum Erfassen von Zuständen im Unterdrucksystem, insbesondere Unterdruckgreifsystem (10) und/oder einem der Komponenten, und zum Erzeugen von Zustandsdaten, und mit einer Einrichtung zum Übermitteln der Zustandsdaten an einen Empfänger (36), dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckgreifvorrichtung und/oder wenigstens eine der Komponenten mit einer Energieerzeugungseinrichtung (22) zum Erzeugen elektrischer Energie zum Betreiben des Sensors (24) und eines Senders (26) für die Übermittlung der Zustandsdaten an den Empfänger (36) bestückt ist.
Unterdrucksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckgreifvorrichtung ein Sauggreifer (12), ein Unterdruckspannsystem oder eine andere, ein Werkstück (14) mittels Unterdruck direkt oder indirekt festhaltende Vorrichtung ist.
Unterdrucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente ein Ejektor, ein Ventil, ein Datenspeicher, ein Sauger oder eine Anzeige ist.
Unterdrucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungseinrichtung (22) ein piezoelektrisches Element, ein Thermopaar, ein Schwingungswandler oder eine photovoltaische Zelle ist.
Unterdrucksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Element in oder an einem Abschnitt angeordnet ist, der mechanisch bewegt wird.
Unterdrucksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt beim Ergreifen des Werkstücks (14) verformt wird.
Unterdrucksystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt ein Tastventil ist, welches beim Aufsetzen auf das Werkstück (14) verlagert wird.
Unterdrucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (24) ein Unterdrucksensor, ein Strömungssensor, ein Luftmengensensor, ein Zähler, ein Bewegungssensor, ein Temperatursensor oder ein Kraftsensor ist.
Unterdrucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (26) ein Funksender, ein Infrarotsender oder ein Ultraschallsender ist.
Unterdrucksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abblaseinrichtung vorgesehen ist und dass an der Abblaseinrichtung eine die Blasluft nutzende Energiequelle, z.B. eine Turbine, vorgesehen ist.