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Die
Erfindung betrifft eine Unterdruck-Haltevorrichtung, mit mindestens
einer Halteeinheit, die über
einen Saugkörper
verfügt,
der mindestens eine Saugkammer aufweist, die eine durch einen zu
haltenden Gegenstand abdeckbare Saugkammeröffnung definiert, wobei in
die Saugkammer ein Saugkanal mündet,
der an einen Vakuumerzeuger angeschlossen ist, der zwischen einem
in dem Saugkanal keine Absaugwirkung hervorrufenden inaktiven Betriebszustand
und einem in dem Saugkanal eine Absaugwirkung hervorrufenden aktiven
Betriebszustand umschaltbar ist.
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Aus
der
DE 10 2004
013 058 A1 ist eine derartige Unterdruck-Haltevorrichtung
bekannt, die mit mehreren Halteeinheiten ausgestattet ist, die jeweils einen
mehrere Saugkammern definierenden Saugkörper umfassen. An die Saugkammern
ist ein Vakuumerzeuger angeschlossen, der durch ein in einen Saugkanal
eingeschaltetes Steuerventil zwischen einem inaktiven und einem
aktiven Betriebszustand umschaltbar ist. Dieses Umschalten geschieht
durch wahlweises Absperren oder Öffnen
eines die Saugkammern mit dem Vakuumerzeuger verbindenden Saugka nals.
Bewirkt wird das Umschalten in Abhängigkeit von dem in den Saugkammern
herrschenden Unterdruck, der mittels eines Drucksensors erfasst wird.
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Bei
einer in der
DE 198
47 314 A1 beschriebenen Unterdruck-Haltevorrichtung wird der Betriebszustand
eines Vakuumerzeugers mechanisch vorgegeben. Ob der Vakuumerzeuger
aktiv oder inaktiv ist, wird durch ein in den Saugkanal eingeschaltetes
Steuerventil bestimmt, das mittels eines Stößels betätigt wird, der durch die Saugkammer
hindurch aus dem Saugkörper
vorsteht. Beim Ansetzen eines durch Unterdruck festzuhaltenden Gegenstandes
wird der Stößel verlagert,
wodurch der Saugkanal geöffnet
und der angeschlossene Vakuumerzeuger aktiv wird. Diese mechanische
Lösung
hat den Nachteil, dass bei unebener Gegenstandsoberfläche unter
Umständen
eine zu frühzeitige
Aktivierung des Vakuumerzeugers stattfindet, was unter anderem einen
unerwünschten
Luftverbrauch zur Folge haben kann.
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Aus
der
DE 10 2005
020 840 A1 ist ein Sauggreifer bekannt, der eine Saugkammer
begrenzt, in die zwei Bohrungen münden, deren eine zum Anlegen
eines Unterdruckes und deren andere zum Anlegen eines Überdruckes
dient. Der Überdruck
wird als Druckstoß angelegt,
um unerwünscht
angesaugte Gegenstände
abzustoßen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufbaubare und
dennoch präzise
arbeitende Unterdruck-Haltevorrichtung
bereitzustellen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass in die oder neben der Saugkammer
mindestens ein bezüglich
des Saugkanals separater, an eine Ausblasluftquelle angeschlossener
oder anschließbarer
Ausblaskanal mündet,
in dem, wenn seine Ausblasmündung
durch den zu haltenden, die Saugkammeröffnung abdeckenden Gegenstand
abgedeckt wird, ein Staudruck hervorgerufen wird, der ein Umschalten
des Vakuumerzeugers aus dem bis dahin eingenommenen inaktiven Betriebszustand
in den aktiven Betriebszustand bewirkt.
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Solange
die Saugkammeröffnung
noch nicht von einem festzuhaltenden Gegenstand überdeckt ist, kann über die
dann noch offene Ausblaskanalmündung
ungehindert Druckluft austreten, die von der Ausblasluftquelle geliefert
wird. Der Luftverlust kann hierbei durch einen entsprechend geringen Strömungsquerschnitt
auf ein Minimum reduziert werden. Wird hingegen die Ausblasmündung durch einen
an die Saugkammeröffnung
angenäherten
Gegenstand abgedeckt, staut sich die Ausblasluft, und es findet
eine Druckerhöhung
innerhalb des Ausblaskanals statt, auf deren Basis der bis dahin
noch inaktive Vakuumerzeuger wirksam geschaltet wird. Der sich daraufhin
in der vom Gegenstand abgedeckten Saugkammer aufbauende Unterdruck
hält den
Gegenstand fest am Saugkörper,
wobei die für
den Unterdruck relevante Wirkfläche
an dem zu haltenden Gegenstand ausreichend groß ist, um den Gegenstand auch
gegen die von der Ausblasluft gegebenenfalls hervorgerufene Kraft
am Saugkörper
sicher festzuhalten.
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Die
Detektion eines angesetzten Gegenstandes ist bei dieser Art Vorrichtung
ohne Reinigungsmaßnahmen
auch noch nach langer Betriebsdauer zuverlässig gewährleistet, weil durch die ausgeblasene
Druckluft ein Selbstreinigungseffekt auftritt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Für das Umschalten
des Betriebszustandes des Vakuumerzeugers ist zweckmäßigerweise
ein Steuerventil zuständig,
das in Abhängigkeit
von dem in dem Ausblaskanal herrschenden Druck betätigt wird.
Es besteht hierbei prinzipiell die Möglichkeit, den Druck mittels
eines Drucksensors zu erfassen und darauf aufbauend das Steuerventil
elektrisch zu betätigen.
Bevorzugt wird jedoch der Einsatz eines pneumatischen Steuerventils,
das unmittelbar durch den im Ausblaskanal herrschenden Luftdruck
betätigt wird.
Dadurch erübrigen
sich störungsanfällige und kostenaufwendige
elektrische Überwachungs-
und Aktivierungsmaßnahmen.
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Vorzugsweise
ist das pneumatische Steuerventil durch mechanische Federmittel
oder durch Luft-Federmittel in eine den inaktiven Betriebszustand
des Vakuumerzeugers hervorrufende Grundstellung vorgespannt und
wird in eine den aktiven Betriebszustand des Vakuumerzeugers hervorrufende Arbeitsstel lung
umgeschaltet, wenn der Staudruck im Ausblaskanal eine vorbestimmte
Höhe erreicht.
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Als
Vakuumerzeuger könnte
prinzipiell eine elektrisch betätigte
Vakuumpumpe eingesetzt werden, die abhängig von dem im Ausblaskanal
herrschenden Druck an- und abgeschaltet wird. Bevorzugt wird jedoch
die schon angedeutete Betriebszustandsvorgabe mittels eines Steuerventils,
wobei das Steuerventil im Falle einer Vakuumpumpe dafür zuständig sein
kann, die Verbindung zwischen Vakuumpumpe und Ausblasmündung wahlweise
abzusperren oder freizugeben.
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Als
besonders vorteilhaft wird allerdings eine Bauform eingestuft, bei
der der Vakuumerzeuger aus mindestens einer nach dem Strahldüsenprinzip
arbeitenden Ejektoreinheit besteht, bei der aus einer Speiseluftquelle
stammende Druckluft nacheinander eine Strahldüse und eine Fangdüse durchströmt, sodass
in einer zwischen den beiden Düsen
liegenden Absaugzone ein Saugeffekt hervorgerufen wird. Dieser pflanzt
sich über
den angeschlossenen Saugkanal bis zur Saugkammer fort.
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In
Verbindung mit einer solchen Ejektoreinheit ist das Steuerventil
zweckmäßigerweise
der Strahldüse
stromauf vorgeschaltet, sodass es die Strahldüse entweder – für den inaktiven
Betriebszustand der Ejektoreinheit – von der Speiseluft quelle abtrennt
oder – für den aktiven
Betriebszustand der Ejektoreinheit – mit der Speiseluftquelle
verbindet.
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Hier
besteht auch die bevorzugte Möglichkeit,
den Ausblaskanal und die Strahldüse
der Ejektoreinheit über
ein und dieselbe Druckluftquelle zu speisen, die dann sowohl als
Speiseluftquelle als auch als Ausblasluftquelle fungiert.
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Wenn
in den Verlauf des Ausblaskanals eine Drosseleinrichtung eingeschaltet
ist, kann der Ausblas-Volumenstrom so weit reduziert werden, dass auch
bei nicht verdeckter Ausblasmündung
ein nur geringer Luftverbrauch auftritt. Zweckmäßigerweise ist die Drosseleinrichtung
so ausgebildet, dass die durch sie vorgebbare Drosselungsintensität variabel ist.
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Besteht
der Vakuumerzeuger aus mindestens einer Ejektoreinheit, ist es von
Vorteil, wenn diese in unmittelbarer Nähe der Saugkammer platziert ist.
Dadurch kann der Saugkanal sehr kurz gehalten werden, in Verbindung
mit kurzen Evakuierungszeiten für
die Saugkammer. Von Vorteil ist auch, dass über den Saugkanal eventuell
angesaugte Schmutzpartikel ohne Verstopfungsgefahr auf kurzem Weg durch
die Fangdüse
der Ejektoreinheit hindurch zur Atmosphäre ausgestoßen werden.
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Ersichtlich
erweist sich zur Realisierung dieser Maßnahmen eine unmittelbare Anordnung
der Ejektoreinheit an oder in dem die Saugkammer definierenden Saugkörper als
besonders vorteilhaft.
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In
Verbindung mit einer Ejektoreinheit lässt sich ein angesaugter Gegenstand
auch besonders komfortabel wieder lösen. Hierzu bedarf es lediglich eines
vorübergehenden
Verschließens
der Austrittsöffnung
der Fangdüse,
sodass die über
die Speiseluftquelle in die Ejektoreinheit einströmende Druckluft in
den Saugkanal und von dort in die Saugkammer umgelenkt wird, wo
sie für
eine das Vakuum aufhebende Druckerhöhung sorgt.
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Eine
besonders vorteilhafte Bauform der Haltevorrichtung sieht hierbei
eine bewegliche Lagerung der Halteeinheit vor, derart, dass Letztere
im Rahmen eines Arbeitsprozesses in eine Position bewegbar ist,
in der die Austrittsöffnung
der Fangdüse vor
einer stationären
Abdeckwand platziert wird und dadurch ein Abwurfimpuls für den bis
dahin festgehaltenen Gegenstand erzeugt wird.
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Sofern
zur Ansteuerung des Vakuumerzeugers ein Steuerventil vorhanden ist,
ist dieses zweckmäßigerweise
an oder in dem Saugkörper
angeordnet. Dies ermöglicht
sehr kompakte Bauformen, wobei an der Haltevorrichtung ein einziger
Druckluftanschluss genügt,
um die für
das Ausblasen und für
die Vakuumerzeugung erforderliche Druckluft zuzuführen.
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Wenn
der Vakuumerzeuger und das Steuerventil an oder in dem Saugkörper angeordnet
sind, ergibt sich eine besonders kompakte Anordnung. Hier lässt sich
im Übrigen
bei Bedarf auch sehr einfach eine drehbare Lagerung des Saugkörpers an
einem Tragkörper
der Halteeinheit realisieren.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 eine
bevorzugte Bauform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung, teils
im Schnitt und teils schematisiert, und
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2 eine
weitere Ausführungsvariante
der Haltevorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung.
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Die
in zwei Ausführungsbeispielen
abgebildete Unterdruck-Haltevorrichtung 1 ermöglicht ein Festhalten
und bei Bedarf auch Verlagern von Gegenständen, von denen einer bei 2 angedeutet
ist. Der exemplarisch gezeigte Gegenstand 2 ist plattenförmig ausgebildet.
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Beispielsweise
kann mittels der Unterdruck-Haltevorrichtung 1 ein zu bearbeitender
Gegenstand 2 während
seiner Bearbeitung unterdruckbedingt festgehalten werden. Der Begriff ”Bearbeiten” ist hierbei
in einem weiten Sinne zu verstehen und umfasst insbesondere auch
Dekorationsvorgänge,
insbeson dere Bedruckvorgänge,
an Materialbögen
oder Materialbahnen, beispielsweise aus Kunststoff oder Papier.
Der zu bearbeitende Gegenstand 2 kann mittels der Unterdruck-Haltevorrichtung 1 auch verlagert
werden, und zwar sowohl während
eines Bearbeitungsvorganges als auch hin zum und weg vom Bearbeitungsort.
Die Unterdruck-Haltevorrichtung 1 kann auch als Sauggreifvorrichtung
eingesetzt werden, wobei sie einen Gegenstand mittels Unterdruck
ergreift, anhebt und verlagert. Andere Anwendungsfälle, bei
denen das zumindest zeitweilige Festhalten eines Gegenstandes eine
Rolle spielt, sind ebenfalls möglich.
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Die
Unterdruck-Haltevorrichtung 1 enthält bei den Ausführungsbeispielen
je eine Halteeinheit 3 mit einem Saugkörper 4, wobei Letzterer
eine nach Art einer Vertiefung ausgebildete Saugkammer 5 definiert,
die über
eine Saugkammeröffnung 6 zur
Umgebung beziehungsweise Atmosphäre
hin offen ist. Bei Bedarf kann die Unterdruck-Haltevorrichtung mehrere
solcher Halteeinheiten 3 aufweisen, die dann zweckmäßigerweise
in einer Reihe nebeneinander angeordnet oder in einem matrixartigen
Feld zusammengefasst sind. Das Vorhandensein mehrerer Halteeinheiten 3 ermöglicht ein
Festhalten auch sehr großflächiger Gegenstände und
liefert eine erhöhte
Haltekraft.
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Abweichend
vom Ausführungsbeispiel
kann der Saugkörper 4 auch
mehrere Saugkammern 5 aufweisen, deren Saugkammeröffnungen 6 dann zweckmäßigerweise
in einer gemeinsamen Ebene liegen.
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Der
Saugkörper 4 kann
wie abgebildet als Saugplatte oder Saugteller ausgebildet sein oder auch
nach Art eines Saugnapfes. Bei Blickrichtung gemäß Pfeil 7 auf die
Saugkammeröffnung 6 kann der
Saugkörper 4 prinzipiell
jeden beliebigen Umriss aufweisen, bevorzugt wird hier ein kreisförmiger,
ein rechteckiger oder ein länglicher
Umriss.
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Zweckmäßigerweise
ist der Saugkörper 4 an einem
Tragkörper 8 der
Halteeinheit 3 gelagert. Es kann sich um eine starre oder
bewegliche Lagerung handeln. Beispielhaft ist der Saugkörper 4 relativ
zu dem Tragkörper 8 um
eine strichpunktiert angedeutete Drehachse 12 verdrehbar,
wobei diese Drehachse 12 mit der Längsachse des Saugkörpers 4 zusammenfällt.
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Über den
Tragkörper 8 kann
die Halteeinheit 3 an einer Tragstruktur 13, insbesondere
lösbar,
festgelegt sein, wobei die Tragstruktur 13 beispielsweise ein
Maschinen- oder Vorrichtungsgestell ist. Es kann sich bei der Tragstruktur 13 auch
um eine zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Antriebsbewegung 14 antreibbare
Antriebsstruktur handeln, beispielsweise um das bewegliche Abtriebsteil
eines Linearantriebes oder eines Drehantriebes.
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Bei
der abgebildeten Anwendung kann eine lineare Antriebsbewegung 14 hervorgerufen
werden, aus der dann direkt eine ebenfalls lineare Arbeitsbewegung 15 der
an der Tragstruktur 13 fixierten Halteeinheit 3 resultiert.
Die Arbeitsbewegung 15 kann hier insbesondere rechtwinkelig
zu der Drehachse 12 verlaufen.
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Der
Saugkörper 4 kann,
wie abgebildet, ein einstückiger
Körper
sein. Die Saugkammeröffnung 6 der
mindestens einen Saugkammer 5 befindet sich an seiner in
der Zeichnung nach oben weisenden Vorderseite 16. Rückseitig
weist er einen Lagervorsprung 17 auf, der, bevorzugt in
drehbarer Weise, in eine Lagerausnehmung 18 des Tragkörpers 8 eintaucht.
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An
seiner Vorderseite 16 kann der Saugkörper 4 eine die Saugkammeröffnung 6 umrahmende Dichtung 22 tragen,
die zweckmäßigerweise
geringfügig
axial über
den Saugkörper 4 vorsteht.
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In
die Saugkammer 5 mündet
ein im Saugkörper 4 verlaufender
Saugkanal 23 aus. Die als Saugmündung 24 bezeichnete
Mündung
des Saugkanals 23 befindet sich an der der Saugkammeröffnung 6 gegenüberliegenden,
von dem Saugkörper 4 definierten
Bodenfläche 25 der
Saugkammer 5.
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Der
Saugkanal 23 ist an die Saugseite eines Vakuumerzeugers 26 angeschlossen.
Letzterer kann in dem Saugkanal 23 eine Saugwirkung hervorrufen, die
sich folglich in die Saugkammer 5 fortsetzt. Ist die Saugkammeröffnung 6 gleichzeitig
durch einen festzuhaltenden Gegenstand 2 abgedeckt – in 1 strichpunktiert
angedeutet –,
führt dies
zu einer Evakuierung der Saugkammer 5, wobei der entstehende Unterdruck
den Gegenstand 2 an den Saugkörper 4 heransaugt
und dort festhält.
Die optionale Dichtung 22 verhindert eine Leckage zur Atmosphäre und gewährleistet
den Aufbau und die Aufrechterhaltung eines relativ hohen Unterdruckniveaus.
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Das
Ansetzen des Gegenstandes 2 an die Vorderseite des Saugkörpers 4 geschieht
entweder gemäß Pfeil 7 durch
eine entsprechende Annäherungsbewegung
des Gegenstandes 2, durch eine umgekehrte Annäherungsbewegung
der Halteeinheit 3 an den Gegenstand 2 oder durch
eine gleichzeitige Annäherungsbewegung
beider Komponenten 2, 4.
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Als
Vakuumerzeuger 26 kommt prinzipiell jede Unterdruckquelle
in Frage. Als besonders vorteilhaft hat sich ein als Ejektoreinheit 27 ausgebildeter
Vakuumerzeuger 26 erwiesen. Diese Ejektoreinheit 27 kann
gänzlich
ohne Zufuhr elektrischer Energie rein pneumatisch betrieben werden.
Zudem baut sie relativ klein, sodass sie in vorteilhafter Weise
in den Saugkörper 4 integrierbar
ist, wie dies bei beiden Ausführungsbeispielen
der Fall ist.
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Der
Saugkörper 4 definiert
einen zu einer seiner Außenflächen hin
offenen Aufnahmeraum 28, in den die Ejektoreinheit 27,
insbesondere als patronenartige Baueinheit, eingesetzt ist. Die
Einsetzöffnung 32 des
Aufnahmeraumes befindet sich zweckmäßigerweise an einer rechtwinkelig
zu der Achse 12 orientierten seitlichen Außenfläche 33 des
Saugkörpers 4.
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Die
Ejektoreinheit 27 umfasst in an sich bekannter Weise eine
eingangsseitige Strahldüse 34, eine
dieser nachgeordnete, zur Atmosphäre ausmündende Fangdüse 35 und
eine im Übergangsbereich
zwischen Strahldüse 34 und
Fangdüse 35 ausgebildete
Absaugzone 36. Letztere steht mit dem Saugkanal 23 in
Verbindung, der insbesondere seitlich in den Aufnahmeraum 23 einmündet.
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Befindet
sich die Ejektoreinheit 27 in ihrem aktiven Betriebszustand,
wird von einer Speiseluftquelle 37 – beispielsweise ein Kompressor
und/oder ein Druckluftspeicher – gelieferte
Druckluft in die Strahldüse 34 eingespeist.
Diese durchströmt
die Strahldüse 34,
tritt anschließend
in die Fangdüse 35 über und
strömt über eine
Austrittsöffnung 38 zur Umgebung
aus.
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Das
Ende der Strahldüse 34 und
der Anfang der Fangdüse 35 sind
im Bereich der Absaugzone 36 mit einem geringfügigen Abstand
zueinander angeordnet. Dort bildet sich durch die von der Strahldüse 34 in
die Fangdüse 35 überströmende Druckluft
eine Saugwirkung aus, die das schon erwähnte Absaugen von Luft aus
der durch einen Gegenstand 2 verschlossenen Saugkammer 5 bewirkt.
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Zwischen
dem bei der Ejektoreinheit 27 von der Strahldüse 34 definierten
Eingang 42 des Vakuumerzeugers 26 und der Speiseluftquelle 37 verläuft ein
Speisekanal 43. In diesen ist ein bevorzugt als 2/2-Wegeventil
ausgebildetes Steuerventil 44 eingeschaltet, das zwei Schaltstellungen
einnehmen kann. Die eine Stellung ist die aus der Zeichnung ersichtliche
Absperrstellung, in der der Speisekanal 43 unterbrochen
ist. Die zweite Stellung ist eine Durchlassstellung, sie ermöglicht eine
ungehinderte Luftströmung
von der Speiseluftquelle 37 zum Eingang 42 der
Ejektoreinheit 27.
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Somit
befindet sich der Vakuumerzeuger 26 beziehungsweise die
Ejektoreinheit 27 in einem aktiven Betriebszustand, solange
das Steuerventil 44 die Durchlassstellung einnimmt. Ein
inaktiver Betriebszustand des Vakuumerzeugers 26 beziehungsweise der
Ejektoreinheit 27 liegt vor, wenn das Steuerventil 44 die
Absperrstellung einnimmt und dadurch den Speisekanal 43 unterbricht.
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Durch
die Integration der Ejektoreinheit 27 in den Saugkörper 4 kann
durch den Saugkanal 23 und das Innere der Ejektorein heit 27 hindurch
ein relativ großer
Strömungsquerschnitt
für den
Evakuierungsvorgang der Saugkammer 5 zur Verfügung gestellt werden.
Die Evakuierungszeiten sind daher sehr kurz. Außerdem werden aus der Saugkammer 5 eventuell
angesaugte Schmutzpartikel ohne Verstopfungsgefahr auf kürzestem
Wege über
die Austrittsöffnung 38 ins
Freie geblasen.
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Das
Umschalten des Vakuumerzeugers 26 zwischen seinen beiden
Betriebszuständen
geschieht druckabhängig,
auf der Basis eines von dem die Saugkammeröffnung 6 abdeckenden
Gegenstand 2 hervorgerufenen fluidischen Drucksignals. Es
wird jedoch nicht der erzeugte Unterdruck als Drucksignal herangezogen,
sondern ein sich in einem Ausblaskanal 45 aufbauender,
von dem an die Saugkammer 5 angesetzten Gegenstand 2 hervorgerufener
Staudruck.
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Der
Ausblaskanal 45 verläuft
zumindest teilweise in dem Saugkörper 4 und
mündet über eine Ausblasmündung 46 zu
dessen vorderer Außenfläche aus,
wobei die Ausblasmündung 46 gemäß 1 neben
oder gemäß 2 in
der Saugkammer 5 platziert sein kann, und jedenfalls derart,
dass sie von dem festzuhaltenden Gegenstand 2 wenigstens teilweise
verschließbar
ist, wenn dieser an den Saugkörper 4 angesetzt
ist oder wird.
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Der
Ausblaskanal 45 wird von einer Ausblasluftquelle 47 mit
Druckluft gespeist. Letztere ist beim Ausführungsbeispiel mit der Speiseluftquelle 37 identisch,
kann jedoch auch eine diesbezüglich
separate Druckluftquelle sein.
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Solange
die Saugkammer 5 noch nicht von einem Gegenstand 2 abgedeckt
ist – dieser
Zustand ist in 1 durch den beabstandet zu dem
Saugkörper 4 oberhalb
diesem abgebildeten Gegenstand 2 verwirklicht –, kann
die den Ausblaskanal 45 durchströmende Druckluft ungehindert über die
Ausblasmündung 46 zur
Atmosphäre
abströmen.
Der im Ausblaskanal 45 herrschende Druck ist hierbei relativ
gering.
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Liegt
hingegen ein Gegenstand 2 unter Überdeckung der Saugkammeröffnung 6 an
dem Saugkörper 4 an,
deckt er gleichzeitig die entsprechend platzierte Ausblasmündung 46 ganz
oder teilweise ab, sodass der der Ausblasluft zur Verfügung gestellte
Strömungsquerschnitt
komplett verschlossen oder wenigstens eingeschränkt ist. Dies ruft innerhalb
des weiterhin von der Ausblasluftquelle 47 gespeisten Ausblaskanals 45 einen
Staudruck, also eine Druckerhöhung
hervor. Diese wird als fluidisches Drucksignal für das Umschalten des Steuerventils 44 herangezogen.
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Das
Steuerventil 44 ist durch Federmittel 48 in die
als Grundstellung fungierende Absperrstellung vorgespannt. Es kann
sich hierbei um mechanische Federmittel 48 handeln oder
auch um Luft-Federmittel. Ein von dem Ausblaskanal 45 abzweigender Steuerkanal 52 führt zu einer
Druckbeaufschlagungsfläche 53 des
Steuerventils 44, die so ausgebildet ist, dass der in dem
Steuerkanal 52 herrschende, mit dem im Ausblaskanal 45 identische
Druck eine den Federmitteln 48 entgegengesetzte Steuerdruckkraft
auf das Steuerventil 44 ausübt. Erreicht diese eine die
Stellkraft der Federmittel 48 überwindende Umschaltkraft,
schaltet das Steuerventil 44 in die Durchlassstellung um.
Das Steuerventil 44 ist also ein durch den im Ausblaskanal 45 herrschenden
Luftdruck unmittelbar betätigbares
pneumatisches Steuerventil und benötigt zu seiner Aktivierung
keine elektrische Energie.
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Solange
die Ausblasmündung 46 uneingeschränkt offen
ist, liegt die von dem im Ausblaskanal 45 herrschenden
Druck hervorgerufene Steuerdruckkraft unter der Umschaltkraft, sodass
das Steuerventil 44 die Absperrstellung aufweist und die
Ejektoreinheit 27 den inaktiven Betriebszustand einnimmt.
Die Ejektoreinheit 27 verursacht folglich keinerlei Luftverbrauch
während
dieses Zustandes. Erst wenn die Ausblasmündung 46 so weit verdeckt
ist, dass der im Ausblaskanal 45 hervorgerufene Staudruck
ausreichend groß ist,
um die Umschaltkraft hervorzurufen, schaltet das Steuerventil 44 in
die Durchlassstellung und bewirkt somit den aktiven Betriebszustand
der Ejek toreinheit 27. Es lässt jetzt die aus der Speiseluftquelle 37 stammende
Druckluft ungehindert zur Speisung der Ejektoreinheit 27 durch.
Dies führt
zu der schon erwähnten
Evakuierung der abgedeckten Saugkammer 5 und dem Festhalten
des an den Saugkörper 4 angelegten
Gegenstandes 2.
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Um
den festgespannten Gegenstand 2 wieder zu lösen, wird
der in der Saugkammer 5 herrschende Unterdruck abgebaut.
Dies kann beispielsweise mittels eines in den Verlauf des Speisekanals 43 eingeschalteten
Belüftungsventils
geschehen, das die Speiseluftquelle 37 abtrennt und den
zu dem Einlass 42 führenden
Kanalzweig des Speisekanals 43 mit der Atmosphäre verbindet.
Es kann dann unter Atmosphärendruck
strömende
Luft über
den Eingang 42 hinweg und durch die Ejektoreinheit 27 hindurch
in die Saugkammer 5 nachströmen.
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Alternativ
lässt sich
das Lösen
des Gegenstandes 2 auch dadurch hervorrufen, dass eine
von der Speiseluftquelle 37 bewirkte Überdruckströmung durch den Saugkanal 23 hindurch
in die Saugkammer 5 geleitet wird. Dies lässt sich
relativ einfach dadurch bewerkstelligen, dass man die Austrittsöffnung 38 der
Ejektoreinheit 27 mittels einer Abdeckwand 53 ganz
oder teilweise abdeckt beziehungsweise verschließt. Die bis dahin zur Atmosphäre ausströmende Druckluft
wird folglich zurückgestaut
und über
den Saugkanal 23 als Überdruckströmung in
die Saugkammer 5 umgeleitet.
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Ein
solcher Lösevorgang
lässt sich
besonders vorteilhaft im Rahmen eines automatisierten Verfahrensablaufes
nutzen, bei dem die Halteeinheit 3 zu der schon erwähnten Arbeitsbewegung 15 veranlasst
wird. In diesem Fall wird eine ortsfeste Abdeckwand 53 so
im Bewegungsweg der Austrittsöffnung 38 der
Ejektoreinheit 27 angeordnet, das sich Letztere im Rahmen
der Arbeitsbewegung 15 an die Abdeckwand 53 annähert und
bei Erreichen einer in 1 strichpunktiert angedeuteten
Endstellung 54 der Halteeinheit 3 durch die Abdeckwand 53 verschlossen
wird. Der Löseimpuls
für den
Gegenstand 2 wird hier also unmittelbar durch die gesteuerte
Arbeitsbewegung 15 der Halteeinheit 3 ausgelöst.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 1 befindet sich die Ausblasmündung 46 neben der
Saugkammer 5, wobei sie von Letzterer umrahmt ist. Die Saugkammer 5 hat
eine ringförmige
Gestalt und erstreckt sich um die Ausblasmündung 46 herum. Durch
eine zu der äußeren Dichtung 22 bevorzugt konzentrisch
angeordnete innere Dichtung 54, die am Saugkörper 4 angeordnet
ist und die Ausblasmündung 46 umringt,
ist der Bereich der Ausblasmündung 46 vom
Bereich der Saugkammer 5 dicht abgetrennt, wenn der Gegenstand 2 zur
Anlage gebracht ist. Somit wird verhindert, dass über die
Ausblasmündung 46 ausströmende Luft
in die Saugkammer 5 überströmt und dort
den Vakuumaufbau beeinträchtigt.
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Zweckmäßigerweise
ist die Saugkammer 5 an der Vorderseite 16 des
Saugkörpers 4 radial
außen
von einer äußeren Abstützfläche 55 umrahmt,
an der sich der anliegende Gegenstand 2 abstützen kann.
Insbesondere konzentrisch um die Ausblasmündung 46 herum befindet
sich eine in die gleiche Richtung wie die äußere Abstützfläche 55 weisende innere
Abstützfläche 56,
die die zentrale Begrenzung der Saugkammer 5 bewirkt und
die in Richtung der Achse 12 zweckmäßigerweise auf gleicher Höhe mit der äußeren Abstützfläche 55 angeordnet
ist. Der anliegende Gegenstand 2 kann sich somit ohne Durchbiegung
gleichzeitig an der äußeren Abstützfläche 55 und
an der inneren Abstützfläche 56 abstützen.
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Da
der Querschnitt der Ausblasmündung 46 relativ
gering ist, reicht der sich aufbauende Staudruck nicht aus, um den
Gegenstand 2, der von dem in der Saugkammer 5 herrschenden
Unterdruck festgehalten wird, wegzudrücken. Der Querschnitt der Saugkammeröffnung 6 ist
wesentlich größer als
derjenige der Ausblasmündung 46,
sodass der erzeugte Unterdruck mit einer erheblich größeren Wirkfläche kooperiert
als der Ausblasdruck beziehungsweise Staudruck.
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Es
ist allerdings nicht zwingend, die Ausblasmündung 46 außerhalb
der Saugkammer 5 anzuordnen. So ist sie beim Ausführungsbeispiel
der 2 gegenüber
der äußeren Abstützfläche 55 zumindest geringfügig zurückversetzt,
sodass ein an Letz terer anliegender ebener Gegenstand 2,
sofern er sich nicht durchbiegt, die Ausblasmündung 46 nicht vollständig, sondern
nur teilweise abdeckt. Auf die innere Dichtung 55 kann
in diesem Fall verzichtet werden. Von Vorteil ist es hierbei, wenn
die Ausblasmündung 46 im
zentralen Bereich der Saugkammer 5 platziert ist.
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Bei
allen Ausführungsbeispielen
weist die Ausblasmündung 46 axial
vom Saugkörper 4 weg. Sie
ist insbesondere gleichgerichtet wie die Saugkammeröffnung 6.
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Um
die Ausblas-Strömungsrate
der Druckluft im nicht abgedeckten Zustand der Ausblasmündung 46 nach
Bedarf einstellen zu können,
empfiehlt es sich, in den Verlauf des Ausblaskanals 45 eine
Drosseleinrichtung 57 einzuschalten, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel
der 1 der Fall ist. Die Drosseleinrichtung 57 ist
insbesondere so ausgebildet, dass sie hinsichtlich der von ihr erzeugten
Drosselungsintensität
variabel einstellbar ist.
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Das
Steuerventil 44 kann abseits von der Halteeinheit 3 angeordnet
sein, wie dies exemplarisch in 1 illustriert
ist. An der Halteeinheit 3 sind hier zwei Fluidanschlüsse 58, 59 ausgebildet,
an denen Fluidleitungen anschließbar sind, die den Speisekanal 43 und
den Ausblaskanal 45 außerhalb
der Halteeinheit 3 fortsetzen, um die Verbindung zu dem Steuerventil 44 und
zu der Druckluftquelle 37, 47 herzustellen.
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Bei
der in 2 gezeigten kompakteren Bauvariante ist das Steuerventil 44 wie
der Vakuumerzeuger 26 unmittelbar von dem Saugkörper 4 getragen
und in diesen insbesondere integriert. In diesem Fall genügt ein einziger
Fluidanschluss 62 für die
Druckluftspeisung der Halteeinheit 3, da sich hier der
Speisekanal 43 und der Ausblaskanal 45 innerhalb
der Halteeinheit 3 verzweigen können.
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Beide
Ausführungsformen
ermöglichen
eine Drehlagerung des Saugkörpers 4 am
Tragkörper 8. Die
Fluidanschlüsse 58, 59, 62 sind
dann zweckmäßigerweise
an dem Tragkörper 8 angeordnet,
und der Speisekanal 43 sowie der Ausblaskanal 45 verlaufen teils
im Tragkörper 8 und
teils in dem diesbezüglich drehbaren
Saugkörper 4.
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Verzweigen
sich Speisekanal 43 und Ausblaskanal 45 erst innerhalb
des Saugkörpers 4,
wie dies beim Ausführungsbeispiel
der 2 der Fall ist, muss lediglich ein Kanalübergang
zwischen Saugkörper 4 und
Tragkörper 8 abgedichtet
werden, was exemplarisch durch eine ringförmige Dichtung 63 geschieht,
die zwischen dem Lagervorsprung 17 und der Lagerausnehmung 18 platziert
ist. Bei dem Ausführungsbeispiel
der 1 ist hingegen mittels einer weiteren ringförmigen Dich tung 64 ein
zweiter Fluidübertritt
abzudichten, da hier die Verzweigung der beiden Kanäle 43, 45 außerhalb
des Saugkörpers 4 stattfindet.
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Grundsätzlich ist
die Art der Drehlagerung und der verwirklichten Fluidübertrittsmaßnahmen
beliebig. Es ist nur zu gewährleisten,
dass trotz der Drehbarkeit die gewünschten Druckluftströme möglich sind.
Somit kann eine Verdrehbarkeit des Saugkörpers 4 von wenigstens
360° gewährleistet
werden.