DE102012109888A1

DE102012109888A1 - Sauggreifer, Sauggreifersystem und Regelungseinrichtung zum Regeln wenigstens eines Sauggreifers

Info

Publication number: DE102012109888A1
Application number: DE201210109888
Authority: DE
Inventors: Frederic Förster
Original assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2032-10-18
Also published as: DE102012109888B4

Abstract

Sauggreifer (9, 9') zum Ansaugen und Halten von Werkstücken, insbesondere von biegeschlaffen luftdurchlässigen Halbzeugen, aufweisend ein Gehäuse mit wenigstens einem Lufteinlass und wenigstens einem Luftauslass und einer Vielzahl von Saugöffnungen (13) in einer Saugfläche (11) zum Ansaugen mindestens eines Werkstücks, wonach die Saugfläche (11) wenigstens zwei Elektroden (15, 17; 15', 17') aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sauggreifer zum Ansaugen und Halten von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Sauggreifersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18 und eine Regelungseinrichtung zum Regeln eines Sauggreifers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 19.
Sauggreifer zum Ansaugen und Halten von Werkstücken, um diese beispielsweise in einem Produktionsprozess zu transportieren, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. So zeigt die DE 10 2009 047 089 B4 einen druckluftbetriebenen Unterdruckerzeuger, der zum Erzeugen eines Unterdrucks und dem resultierenden Ansaugen eines Werkstücks nach dem sogenannten Coanda-Prinzip arbeitet. Weiterhin ist aus der DE 10 2010 029 662 A1 ein mit Druckluft betriebener Unterdruckerzeuger mit einem Lufteinlass und einem Luftauslass und einer in eine Saugkammer mündenden Saugöffnung bekannt, der nach dem Bernoulli-, Coanda-, Vortex-, Strahldüsen- oder Venturi-Prinzip arbeiten kann. Sauggreifer der oben angesprochenen Art dienen insbesondere zum Greifen und Transportieren von Kohle- oder Glasfaser-Halbzeugen, bestückten Leiterplatten, porösen und stark durchsaugenden Werkstücken, Dünnglas, Furnieren, Folien oder anderen empfindlichen Werkstoffen, die schonend, effizient und automatisiert gehandhabt werden sollen.
Sauggreifer der oben beschriebenen Art weisen in der Regel eine Steuervorrichtung auf, welche den Volumenstrom der anzusaugenden Luft bzw. der zugeführten Druckluft und somit den entstehenden Unterdruck in dem Sauggreifer steuert, um ein anzusaugendes Werkstück an einer Saugfläche des Sauggreifers zu halten. Die Steuervorrichtung basiert im Wesentlichen auf Erfahrungswerten, die für verschiedene Anwendungsfälle getrennt evaluiert werden müssen. Bei den bekannten Sauggreifern kann es dabei vorkommen, dass ein Werkstück nicht sicher von dem Sauggreifer gehalten wird, so dass es zu Unterbrechungen im Produktionsprozess kommt, wenn sich ein Werkstück aufgrund eines fehlerhaften Greifens von der Saugfläche löst. Sofern der Sauggreifer von einem Stapel mehrerer übereinander geschichteter Werkstücke ein einzelnes greifen soll, kann es darüber hinaus vorkommen, dass der Sauggreifer beim Absortieren des Werkstückstapels nicht nur ein einzelnes Werkstück, sondern mehrere Werkstücke gleichzeitig greift. Problematisch ist also insgesamt, dass bei den bekannten Sauggreifern keinerlei Informationen darüber vorliegen, ob der Sauggreifer ein Zielwerkstück sicher gegriffen hat und wie viele Werkstücke gegriffen wurden. Ein weiteres Problem der bekannten Sauggreifer ist darüber hinaus der hohe Luftverbrauch, der bei ca. 250 l/min liegen kann. Bei Sauggreifersystemen, die je nach Anwendungsfall bis zu 1000 oder mehr Einzelsauggreifer aufweisen können, ergibt sich folglich ein enormer Luft- und Energieverbrauch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Sauggreifer zu schaffen, der ein sicheres Handhaben eines Werkstücks gewährleistet und der darüber hinaus energieeffizient ausgebildet ist.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird ein Sauggreifer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Der Sauggreifer dient zum Ansaugen und Halten von Werkstücken, insbesondere von biegeschlaffen luftdurchlässigen Halbzeugen. Der Sauggreifer weist ein Gehäuse auf, welches mehrteilig ausgebildet sein kann, und welches wenigstens einen Lufteinlass und wenigstens einen Luftauslass sowie eine Vielzahl von Saugöffnungen in einer Saugfläche zum Ansaugen von Werkstücken aufweist. Der Sauggreifer zeichnet sich dadurch aus, dass die Saugfläche wenigstens zwei Elektroden aufweist.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt also darin, dass mittels der Elektroden auf einfache Art und Weise eine sensorielle Rückkopplung von Zustandsdaten eines zu greifenden Werkstücks erfolgen kann. Durch die Elektroden, die im Bereich der Saugfläche angeordnet sind bzw. die Saugfläche bilden, ist es somit nicht nur möglich Informationen über den Zustand eines oder mehrerer gegriffener luftdurchlässiger Werkstücke zu erhalten, sondern gleichzeitig lässt sich dadurch der Luftverbrauch so regeln, dass zum sicheren Handhaben eines Werkstücks ein minimaler Luftverbrauch dynamisch eingestellt werden kann. Gleichzeitig erfordert der erfindungsgemäße Sauggreifer keinen erheblichen Mehraufwand bei der Herstellung. In jedem Fall überwiegt die Ressourceneinsparung den durch die Elektroden und die Implementierung der Regelung entstehenden Mehraufwand bei weitem.
Besonders bevorzugt wird ein Sauggreifer, bei dem die wenigstens zwei Elektroden mit einer Spannungsmesseinrichtung verbindbar sind bzw. mit dieser verbunden sind. Die Spannungsmesseinrichtung kann in den Sauggreifer integriert oder extern angeordnet sein. Durch eine Veränderung des gemessenen Spannungsabfalls zwischen den mindestens zwei Elektroden lässt sich in „Echtzeit” während des Greifprozesses feststellen, ob ein Werkstück und insbesondere auch wie viele Werkstücke von dem Sauggreifer gegriffen wurden. Der Spannungsabfall zwischen den mindestens zwei Elektroden lässt einen Rückschluss über den vorhandenen Widerstand zwischen den Elektroden zu, der sich je nach Zustand und Lage des gegriffenen Werkstücks und in Abhängigkeit der Anzahl der gegriffenen Werkstücke verändert. Vorzugsweise weisen die wenigstens zwei Elektroden jeweils mindestens einen elektrischen Anschluss zur Verbindung mit der Spannungsmesseinrichtung auf.
Wie oben bereits angedeutet wurde, können die wenigstens zwei Elektronen auf der dem anzusaugenden Werkstück zugewandten Seite der Saugfläche angeordnet sein. Insbesondere kann die Saugfläche aus einem isolierenden Material ausgebildet sein. Die Elektroden können auf der Saugfläche beispielsweise in Form einer Beschichtung aufgebracht sein. Denkbar ist es grundsätzlich auch, dass die Elektroden zumindest einen Teil der Saugfläche bilden. Entscheidend ist, dass die Elektroden elektrisch voneinander isoliert ausgebildet sind. Sofern die Elektroden auf der Saugfläche aufgebracht sind, kann diese als Isolation zwischen den beiden Elektroden dienen. Andererseits ist es denkbar, die Saugfläche mehrteilig auszubilden. Beispielsweise kann die Saugfläche mindestens drei Bereiche aufweisen, von denen mindestens zwei aus einem leitfähigen Material ausgebildet sind und ein dritter Bereich aus einem isolierenden Material ausgebildet ist, der die zwei leitfähigen Bereiche elektrisch voneinander isoliert.
Grundsätzlich lässt sich zwischen den mindestens zwei Elektroden dann eine Veränderung des Spannungsabfalls beim Greifen eines Werkstücks feststellen, wenn es sich dabei um ein Werkstück aus einem leitfähigen Material handelt. Um auch eine Veränderung des Spannungsabfall zwischen den mindestens zwei Elektroden beim Greifen eines nicht leitfähigen Werkstücks feststellen zu können, kann auf der dem anzusaugenden Werkstück zugewandten Seite der wenigstens zwei Elektroden eine elektrisch leitfähige und luftdurchlässige Zwischenschicht, beispielsweise ein Kohlefasergewebe angeordnet sein. Im Betrieb des Sauggreifers ist die elektrisch leitfähige Zwischenschicht zwischen den Elektroden bzw. der Saugfläche und dem zu greifenden Werkstück angeordnet. Dadurch, dass auch ein nicht leitfähiges Werkstück eine größere Normalkraft auf die elektrisch leitfähige Zwischenschicht ausübt, wodurch sich der Widerstand zwischen den Elektroden verändert, kann auch in diesem Fall ein Spannungsabfall zwischen den mindestens zwei Elektroden gemessen werden. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die leitfähige Zwischenschicht Öffnungen aufweist, die mit den Saugöffnungen der Saugfläche fluchten. Die Funktionsweise des Sauggreifers wird auf diese Weise durch die leitfähige Zwischenschicht nicht beeinträchtigt. Andererseits kann auch vorgesehen sein, dass die leitfähige Zwischenschicht aus einem porösen, luftdurchlässigen Material ausgebildet ist. Der Sauggreifer ist somit zum Ansaugen eines porösen und durchsaugenden Werkstücks, insbesondere eines luftdurchlässigen Gewebes oder Geleges aus Glas-, Aramid- oder Kohlefasern ausgebildet.
Die wenigstens zwei Elektroden können so ausgebildet sein, dass eine erste punktförmige Elektrode zentrisch in Bezug auf die Saugfläche angeordnet ist, die von einer zweiten ringförmigen Elektrode umgeben ist. Vorzugsweise ist die Saugfläche im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet. Andererseits können auch eine erste und eine zweite Elektrode vorgesehen sein, die beide ringförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet sind. Grundsätzlich ist es noch denkbar mehr als zwei ringförmig ausgebildete und konzentrisch zueinander angeordnete Elektroden vorzusehen. Die Elektroden können dabei den überwiegenden Teil der Saugfläche bedecken bzw. den überwiegenden Teil der Saugfläche bilden. Um die Saugöffnungen und damit die Funktionsweise des Sauggreifers nicht zu blockieren, sind die Elektroden vorzugsweise im Bereich zwischen den Saugöffnungen angeordnet. Sofern die Elektroden zumindest einen Teil der Saugfläche bilden, sind die Saugöffnungen die Elektroden durchsetzend angeordnet.
Der Sauggreifer kann nach dem Bernoulli-, Coanda-, Vortex-, Strahldüsen- oder Venturi-Prinzip arbeiten. Entscheidend dass ein Werkstück durch den Unterdruck gegriffen werden kann. Zur Erzeugung des Unterdrucks kann der Sauggreifer Druckluft betrieben ausgebildet sein. Denkbar ist es jedoch auch, eine Luftfördereinrichtung, insbesondere einen Propeller in den Sauggreifer zur Erzeugung eines Unterdrucks zu integrieren. Dementsprechend kann der Sauggreifer eine integrierte oder eine externe Unterdruckerzeugungseinrichtung aufweisen.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird auch ein Sauggreifersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 18 vorgeschlagen. Das Sauggreifersystem zeichnet sich durch mehrere erfindungsgemäße Sauggreifer aus. Diese können zur Erzeugung eines Sauggreifersystems derart miteinander verbunden werden, dass großflächige Werkstücke von bis zu ca. 1000 Einzelsauggreifern angesaugt und gehalten werden können.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird auch eine Regelungseinrichtung zum Regeln von ein oder mehreren Sauggreifern mit den Merkmalen des Anspruchs 19 vorgeschlagen. Die Regelungseinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie den Betriebsdruck und/oder den Betriebsvolumenstrom des Sauggreifers in Abhängigkeit von einem gemessenen Spannungsabfall zwischen den wenigstens zwei Elektroden regelt. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, einen zum sicheren Handhaben des Werkstücks minimal benötigten Luftverbrauch einzustellen.
Die Regelungseinrichtung kann einen Mikroprozessor aufweisen, der entweder extern oder auch in dem Sauggreifer integriert angeordnet ist. Auf dem Mikroprozessor lässt sich ein Programm ausführen, welches auf der Grundlage des gemessenen Spannungsabfalls zwischen den mindestens zwei Elektroden dynamisch den Betriebsdruck und/oder den Betriebsvolumenstrom des Sauggreifers regelt. Die Regelungseinrichtung wirkt also vorzugsweise mit der Spannungsmesseinrichtung zusammen und regelt auf der Grundlage der gemessenen Spannungswerte den Greifprozess.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer Kontaktwiderstandsmessung zwischen einer ersten und einer zweiten Fläche;
2 ein Prinzipschaltbild zur Durchführung einer Kontaktwiderstandsmessung gemäß der Erfindung;
3 eine schematische Stirnseitenansicht eines erfindungsgemäßen Sauggreifers nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine schematische Stirnseitenansicht eines Sauggreifers nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
5 ein Schaubild der Messspannung, des Betriebsvolumenstroms und des Betriebsdrucks des Sauggreifers;
6 ein Schaubild der Messspannung, des Betriebsvolumenstroms und des Betriebsdrucks des Sauggreifers beim Greifen von unterschiedlich vielen Werkstücken;
7 ein Schaubild der Messspannung, des Betriebsvolumenstroms und des Betriebsdrucks, bei einer dynamischen Regelung des Betriebsvolumenstroms und des Betriebsdrucks, und
8 ein Schaubild der Messspannung, des Betriebsvolumenstroms und des Betriebsdrucks, bei einer dynamischen Ausgleichsregelung des Betriebsvolumenstroms und des Betriebsdrucks bei Ausübung einer Quer- und/oder Normalkraft auf ein angesaugtes Werkstück.
Die vorliegende Erfindung nutzt das Prinzip der Kontaktwiderstandsmessung zwischen einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche, welches im Folgenden anhand der 1 näher erläutert wird. Die 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Kontaktstelle zwischen einer ersten Fläche 1 und einer zweiten Fläche 3.
Der Kontaktwiderstand zwischen den beiden Flächen 1 und 3 bemisst sich nach den folgenden Formeln:
Dabei ist E* das effektive Elastizitätsmodul, ρ der spezifische elektrische Widerstand, R_A die Rauhigkeit der Oberfläche und F_N die auf die Kontaktstelle ausgeübte Normalkraft. Der sogenannte Engwiderstand R_Eng entsteht durch die mikroskopische Unebenheit einer Kontaktfläche, während der sogenannte Fremdschichtwiderstand R_Fremd durch Oxidation oder Korrosion auf der Kontaktoberfläche entsteht. Diese Fremdschicht erhöht den Widerstand zwischen der ersten und der zweiten Fläche.
Die vorliegende Erfindung macht sich die Abhängigkeit des Kontaktwiderstands R_Kontakt von der Normalkraft F_N zu nutze. Diese Normalkraft ändert sich, sobald ein Werkstück von dem Sauggreifer gegriffen wird, welches infolgedessen auf den Elektroden im Bereich der Saugfläche aufliegt und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen ihnen herstellt. Weiterhin ändert sich die Normalkraft im Kontaktbereich, wenn mehr als ein Werkstück von dem Sauggreifer gegriffen wurde. Die Veränderung der Normalkraft hingegen hat eine Veränderung des messbaren Widerstands im Kontaktbereich zur Folge, was wiederum einen veränderten Spannungsabfall im Kontaktbereich zur Folge hat.
Die 2 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Messanordnung zur Durchführung einer Widerstandsmessung gemäß der Erfindung. Das Prinzipschaltbild zeigt eine Zweipunktmessung zur Bestimmung der Spannung U_Mess, die an einem Messwiderstand R_Mess abfällt. Die Messschaltung gemäß 2 wird im Folgenden anhand eines erfindungsgemäßen Sauggreifers mit einer Saugfläche erläutert, die zwei voneinander isoliert angeordnete Elektroden aufweist. Im Benutzungszustand des Sauggreifers saugt dieser ein Werkstück an die Saugfläche an, welches folglich auf den beiden Elektroden aufliegt. Durch die Auflage des Werkstücks ergibt sich im Kontaktbereich mit den Elektroden jeweils ein Kontaktwiderstand R_Kontakt. Im Bereich zwischen den Kontaktpunkten bildet das Werkstück einen Widerstand R_HZ (Halbzeugwiderstand). Die von einer Spannungsmesseinrichtung 5 gemessene Spannung U_Mess wird bei Zuführen eines konstanten, von einer Stromquelle 7 erzeugten Stroms gemessen, wobei die Stromquelle 7 auch in die Spannungsmesseinrichtung 5 integriert sein kann. Die an den beiden Kontaktwiderständen R_Kontakt und dem Widerstand des Werkstücks R_HZ abgefallene Spannung entspricht der Messspannung U_Mess. Die Messspannung hängt folglich von der Stromstärke des bekannten konstanten Stroms I_const und dem Messwiderstand R_Mess und damit gemäß Gleichung (2) auch von der Normalkraft F_N auf den Kontakt zwischen dem Werkstück und den Elektroden ab. Es gilt also: U_Mess(F_N, ...) ~ I_const × R_Mess(F_N, ...) (3)
Die Abhängigkeit der Messspannung von der auf die Kontaktstelle ausgeübte Normalkraft F_N ergibt sich dabei im Wesentlichen durch den Kontaktwiderstand R_Kontakt, der wie oben beschrieben, mit der Normalkraft, die auf die Kontaktstelle zwischen dem Werkstück und der Elektrode ausgeübt wird, variiert. Der Widerstand des Werkstücks R_HZ hingegen entspricht dem ohmschen Widerstand des Werkstücks und ist folglich für einen bestimmten Werkstücktyp im Wesentlichen als konstant anzusehen. Entscheidend ist folglich die Tatsache, dass sich der Kontaktwiderstand R_Kontakt zwischen dem Werkstück und den Elektroden mit der auf die Kontaktstelle wirkenden Normalkraft F_N ändert. Je nachdem, wie stark das Werkstück auf die Elektroden gedrückt wird, ändert sich folglich auch der Kontaktwiderstand R_Kontakt. Diese Widerstandsänderung schlägt sich in der Messspannung U_Mess nieder, welche die Spannung misst, die an dem Messwiderstand R_Mess abfällt.
Durch die Verwendung von zwei Elektroden auf oder neben der Saugfläche, die mit einer Spannungsmesseinrichtung verbunden sind, lässt sich folglich durch eine Veränderung des gemessenen Spannungsabfalls U_Mess zwischen den beiden Elektroden feststellen, ob und wie viele Werkstücke von der Saugfläche gehalten werden.
Die 3 zeigt eine Stirnseitenansicht eines Sauggreifers 9 gemäß einer ersten Ausführungsform, der eine Saugfläche 11 mit einer Vielzahl von Saugöffnungen 13 aufweist. Der Sauggreifer 9 ist vorzugsweise als Coanda-Sauger ausgebildet und eignet sich damit besonders gut zum Greifen und Halten von biegeschlaffen und luftdurchlässigen Faserhalbzeugen. Die Anzahl der Saugöffnungen kann je nach Anwendungsfall und Einsatzgebiet des Sauggreifers variieren, und kann beispielsweise zwischen 50 und 150 betragen. Die Saugfläche 11 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgebildet und weist eine erste kreisförmig ausgebildete Elektrode 15 auf, die konzentrisch von einer zweiten ringförmigen Elektrode 17 umgeben ist. Die beiden Elektroden 15 und 17 sind durch einen ringförmigen Isolationsbereich 19 elektrisch voneinander isoliert. Die beiden Elektroden 15 und 17 sind derart mit einer in 3 nicht gezeigten Spannungsmesseinrichtung verbunden, dass ein Spannungsabfall zwischen den Elektroden gemessen werden kann.
Die beiden Elektroden 15 und 17 können in einem Beschichtungsprozess auf die Saugfläche 11 aufgebracht sein. Dabei kann die Saugfläche 11 aus einem isolierenden Material hergestellt sein, so dass bei dem Beschichtungsprozess der Isolierbereich 19 ausgespart werden kann, der also bei diesem Ausführungsbeispiel Teil der ursprünglichen Saugfläche 11 ist. Die beiden Elektroden 15 und 17, die aus einem leitfähigen, insbesondere metallischen Material hergestellt sind, sind auf diese Weise elektrisch voneinander isoliert. Die 3 macht außerdem noch deutlich, dass die Elektroden 15 und 17 vorzugsweise im Bereich zwischen den Saugöffnungen 13 angeordnet sind, so dass die Saugöffnungen 13 also nicht bedeckt sind und die Funktionsweise des Sauggreifers 9 damit nicht beeinträchtigt wird.
Die 4 zeigt noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Dort ist ebenfalls eine Stirnseitenansicht eines Sauggreifers 9' dargestellt, der eine Saugfläche 11 mit einer Vielzahl von Saugöffnungen 13 aufweist. Die regelmäßig angeordneten Saugöffnungen 13 dienen zum Ansaugen eines Werkstücks, insbesondere eines biegeschlaffen luftdurchlässigen Materials, wie ein Kohlefaserhalbzeug. Die Saugöffnungen 13 sind mit dem Lufteinlass und dem Luftauslass (in den Figuren nicht dargestellt) des Sauggreifers 9' so verbunden, dass der in dem Sauggreifer entstehende Unterdruck ein Werkstück mittels der Saugöffnungen 13 ansaugt. Der Unterdruck kann auf verschiedene Art und Weise, beispielsweise mittels Druckluft erzeugt werden.
Bei der Ausführungsform gemäß 4 ist ebenfalls eine erste Elektrode 15' vorgesehen, die jedoch zentrisch und im Wesentlichen punktförmig auf der kreisförmig ausgebildeten Saugfläche 11 angeordnet ist. Diese erste punktförmige Elektrode 15' ist von einer zweiten ringförmigen Elektrode 17' konzentrisch umgeben. Die ringförmige zweite Elektrode 17' ist dabei derart auf der Saugfläche 11 ausgebildet, dass sie am äußersten Rand der Saugfläche 11 angeordnet ist und damit einen Radius aufweist, der übereinstimmt mit dem Radius der Saugfläche 11.
Ein Vergleich der Ausführungsform der Erfindung gemäß den 3 und 4 zeigt, dass bei der Ausführungsform gemäß 3 ein überwiegender Teil der Saugfläche 11 von der ersten und der zweiten Elektrode 15 und 17 bedeckt ist. Die Fläche der ersten und zweiten Elektroden 15 und 17 stimmen dabei im Wesentlichen überein. Der Isolierbereich 19 hingegen nimmt nur einen sehr kleinen Teil der Gesamtfläche der Ansaugfläche 11 ein.
Bei der Ausführungsform gemäß 4 hingegen nehmen die erste und zweite Elektrode 15' und 17' nur einen geringen Teil der Gesamtoberfläche der Saugfläche 11 ein. Darüber hinaus wird deutlich, dass die Gesamtfläche der zweiten Elektrode 17' größer ist als die Gesamtfläche der ersten Elektrode 15'. Der Isolierbereich 19', der zwischen der ersten Elektrode 15' und der zweiten Elektrode 17' zur elektrischen Isolation der beiden Elektroden angeordnet ist, nimmt einen überwiegenden Teil der Saugfläche 11 ein.
Statt einer Beschichtung können die Elektroden auch integral mit der Saugfläche 11 ausgebildet sein. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, die Saugfläche 11, die Teil einer Kappe des Sauggreifers sein kann, mit unterschiedlichen Materialbereichen herzustellen. Im Bereich der Elektroden kann die Kappe beispielsweise vollständig aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet sein. In den Isolierbereichen 19, 19' hingegen müsste ein isolierendes Material verwendet werden. Die Elektroden 17, 17' und 19, 19' können folglich auch integral in den Sauggreifer 9, 9' bzw. in der Saugfläche 11 ausgebildet sein, so dass eine Beschichtung zur Herstellung der Elektroden in diesem Fall nicht notwendig ist. Auf diese Weise lassen sich auch bestehende Sauggreifer einfach mit erfindungsgemäßen Elektroden nachrüsten.
Bei den Ausführungsformen gemäß den 3 und 4 handelt es sich lediglich um beispielhafte und besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Elektroden. Denkbar ist es auch, die Elektroden im Bereich der Saugfläche gänzlich anders oder auch neben der Saugfläche anzuordnen und auszubilden. Weiterhin können mehr als zwei Elektroden zum Einsatz kommen, um die Zuverlässigkeit des Sauggreifers weiter zu verbessern.
Um das Funktionsprinzip der vorliegenden Erfindung zu erläutern, wird im Folgenden davon ausgegangen, dass ein Unterdruck in dem Sauggreifer 9 ein Werkstück, beispielsweise ein biegeschlaffes luftdurchlässiges und leitfähiges Kohlefasergewebe, ansaugt. Das Werkstück liegt dann auf der Saugfläche 11 und damit auf der ersten Elektrode 15 und zweiten Elektrode 17 auf. Die Elektroden 15 und 17 sind mit einer Spannungsmesseinrichtung 5 verbunden, die zur Bestimmung des Spannungsabfalls zwischen den beiden Elektroden einen konstanten Messstrom durch die Elektroden leitet. Sofern also ein Werkstück auf den Elektroden 15 und 17 angeordnet ist, fließt der Strom von einer Elektrode zur anderen, beispielsweise von der Elektrode 15 über das Werkstück zur Elektrode 17. Hieraus kann der gemessene Spannungsabfall bzw. die Messspannung U_Mess zwischen den beiden Elektroden ermittelt werden. Wie unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert wurde, hängt dieser gemessene Spannungsabfall von dem Kontaktwiderstand R_Kontakt zwischen dem angesaugten Werkstück und der zweiten Elektrode 17 (in 2 mit Bezugsziffer 21 gekennzeichnet), von dem ohmschen Widerstand R_HZ des Werkstücks (in 2 mit Bezugsziffer 22 gekennzeichnet) und von dem Kontaktwiderstand R_Kontakt zwischen dem Werkstück und der ersten Elektrode 15 (in 2 mit Bezugsziffer 23 gekennzeichnet) ab.
Das Verhalten des Betriebsvolumenstroms V, des Betriebsdrucks P und der Messspannung U_Mess im Betrieb des Sauggreifers 9, 9' wird im Folgenden anhand der Schaubilder gemäß den 5 bis 8 erläutert. Bei dem Betriebsvolumenstrom handelt es sich dabei um die Menge des zur Erzeugung eines bestimmten Unterdrucks in dem Sauggreifer geförderten Luftstroms. Der Betriebsdruck ändert sich mit der in dem Sauggreifer geförderten Luftmenge und bestimmt den in dem Sauggreifer entstehenden Unterdruck. Auf der y-Achse jedes Schaubilds ist jeweils der Betriebsdruck in bar, der in dem Sauggreifer 9 vorhandene Betriebsvolumenstrom V in 100 l/min sowie die gemessene Spannung U_Mess in Volt aufgetragen, während auf der x-Achse jeweils die Menge der Abtastpunkte der vorgenannten Werte dargestellt ist.
Die 5 zeigt ein Schaubild der zwischen den Elektroden gemessenen Spannung U_Mess, des Betriebsvolumenstroms V und des Betriebsdrucks P in dem Sauggreifer 9 für den Fall, dass der Sauggreifer ein leitfähiges Werkstück angesaugt hat und dieses hält. Dabei wird deutlich, dass bei einem abfallenden Druck und einer resultierenden Abnahme des Volumenstroms die Messspannung U_Mess zwischen den Elektroden ansteigt. Bei einem sinkenden Druck und einem resultierenden sinkenden Unterdruck in dem Sauggreifer 9 wird das gehaltene Werkstück mit einer geringeren Kraft auf die beiden Elektroden gedrückt, als es bei einem größeren Unterdruck in dem Sauggreifer 9 der Fall ist. Durch den geringeren Unterdruck resultiert eine im Kontaktbereich zwischen dem Werkstück und den Elektroden wirkenden Normalkraft F_N, die geringer ist als bei einem größeren Unterdruck. Die Normalkraft F_N ist folglich abhängig vom erzeugten Unterdruck des Sauggreifers. Weiterhin ist die Messspannung U_Mess abhängig von der Normalkraft F_N. Wenn also das Werkstück mit einer geringeren Kraft an die erste und zweite Elektrode 15, 17 angesaugt wird, vergrößern sich die Kontaktwiderstände R_Kontakt (21, 23), wodurch der Messwiderstand R_Mess insgesamt größer wird. Hierdurch resultiert aufgrund Gleichung (3) ein Anstieg der Messspannung U_Mess, wie aus 5 ersichtlich ist.
Die Abhängigkeit der Messspannung U_Mess von der auf die Kontaktfläche zwischen einem Werkstück und den Elektroden wirkenden Normalkraft F_N macht sich die vorliegende Erfindung zu nutze, indem aufgrund der Messspannung U_Mess festgestellt werden kann, ob und wenn ja wie viele Werkstücke von dem Sauggreifer angesaugt und gehalten werden. Dies wird insbesondere anhand der 6 deutlich, welche einen Kennlinienverlauf der gemessenen Spannung U_Mess, des Betriebsvolumenstroms V und des Betriebsdrucks P für den Fall zeigt, dass nacheinander zuerst ein erstes Werkstück und dann ein zweites Werkstück von dem Sauggreifer angesaugt werden.
Der Betriebsdruck P und der Betriebsvolumenstrom V werden bei der Ausführungsform nach 6 im Wesentlichen konstant gehalten. Während der Betriebsdruck P etwa 6 bar beträgt, wird der Betriebsvolumenstrom bei ca. 290 l/min konstant gehalten. Die Messspannung U_Mess hingegen weist ein stufenförmiges Profil auf, welches im Bereich zwischen 0 und ca. 1,3·10⁴ Abtastwerten zwischen 9 und 10 V beträgt. Dies entspricht dem Leerlauffall zwischen den Elektroden. In diesem Spannungsbereich liegt auf den Elektroden 15 und 17 folglich kein Werkstück auf, d. h. der Sauggreifer 9 hat kein Werkstück angesaugt. Ausgehend von diesem ersten Bereich sinkt die Spannung nach ca. 1,3·10⁴ Abtastpunkten auf einen Spannungswert im Bereich von 2 und 3 V. Dieser Messwert resultiert aus einem Ansaugen des Sauggreifers 9 eines Werkstücks, welches folglich auf den beiden Elektroden 15 und 17 aufliegt. Der Widerstand zwischen den beiden Elektroden 15 und 17 reduziert sich durch die Verbindung der beiden Elektroden mit dem Werkstück, so dass also insgesamt der Messwiderstand R_Mess sinkt und folglich auch die Messspannung U_Mess sinkt. Nach ca. 2,6·10⁴ Abtastpunkten sinkt die gemessene Spannung U_Mess auf einen Wert zwischen 0 und 1 V. Diese weitere stufenförmige Abnahme der Messspannung U_Mess resultiert aus einem Ansaugen eines weiteren Werkstücks auf die Saugfläche 11. Auf der Saugfläche 11 ist dann folglich nicht nur ein Werkstück, sondern zwei Werkstücke hintereinander angeordnet. Dadurch, dass zwei Werkstücke auf den Elektroden 15 und 17 aufliegen, sinkt die Gesamtluftdurchlässigkeit des Halbzeugstapels und der Unterdruck an der Saugfläche steigt. Dies hat die Erhöhung der Normalkraft F_N in den Kontaktbereichen zwischen dem zuerst angesaugten Werkstück und den Elektroden zur Folge, so dass sich in der Folge der Widerstand R_Kontakt verringert. Dadurch verringert sich insgesamt der Messwiderstand R_Mess, was gleichzeitig eine Verringerung der gemessenen Spannung U_Mess zur Folge hat.
Die 6 macht deutlich, dass mittels der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von zwei im Bereich der Saugfläche 11 angebrachten Elektroden, die mit einer Spannungsmesseinrichtung 5 verbunden sind, in vorteilhafter Weise festgestellt werden kann, ob ein Werkstück und wie viele Werkstücke von dem Sauggreifer 9 angesaugt wurde(n). Hierzu können entsprechende Spannungsschwellwerte definiert werden, die von einer Auswerteeinheit mit den gemessenen Spannungswerten U_Mess verglichen werden und die folglich einen Rückschluss auf die Zahl der angesaugten Werkstücke zulassen. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise ein Warnsignal erzeugen, wenn kein Werkstück oder zu viele Werkstücke angesaugt wurden. Dies wird dadurch möglich, dass sich die Normalkraft in den Kontaktbereichen der Elektroden und des Werkstücks bei konstantem Betriebsdruck P und konstantem Volumenstrom V ändert, so dass in vorteilhafter Weise anhand der gemessenen Messspannung U_Mess festgestellt werden kann, ob ein Werkstück von dem Sauggreifer 9 angesaugt wurde und um wie viele Werkstücke es sich dabei handelt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es jedoch nicht nur, wie in der 6 gezeigt, bei einem konstanten Druckverlauf P und Volumenstrom V festzustellen, wie viele Werkstücke von dem Sauggreifer 9 angesaugt wurden, sondern sie ermöglicht darüber hinaus die Implementierung einer dynamischen Regelung zur Minimierung des benötigten Volumenstroms.
Die 7 zeigt einen Kennlinienverlauf der gemessenen Spannung U_Mess, des Betriebsdrucks P und des Betriebsvolumenstroms V bei einer dynamischen Regelung des mittleren Luftverbrauchs des Sauggreifers.
Die 7 macht deutlich, dass in einem Anfangszustand der Betriebsvolumenstrom V und der Betriebsdruck P im Wesentlichen konstante Werte aufweisen. Die Messspannung U_Mess liegt im Bereich zwischen 9 und 10 V, welche dem Leerlaufbetrieb entspricht, so dass also kein Werkstück von dem Sauggreifer 9 gehalten wird. Sobald der Sauggreifer 9 ein Werkstück greift, welches folglich in dem an der Saugfläche 11 und damit an den Elektroden 15 und 17 anliegt, sinkt die gemessene Spannung U_Mess bei ca. 3000 Abtastpunkten aufgrund der Widerstandsänderung auf einen Wert zwischen 2 und 3 V. Die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung berechnet sodann den minimalen durchschnittlichen Luftverbrauch, der notwendig ist, um das gegriffene Werkstück an der Saugfläche 11 zu halten. Der in dem Sauggreifer geförderte Betriebsvolumenstrom V und damit der Betriebsdruck P werden hierzu wesentlich reduziert, wie in der 7 deutlich erkennbar ist. Durch die Reduzierung des Betriebsdrucks reduziert sich auch der Unterdruck in dem Sauggreifer 9, so dass die Normalkraft F_N im Bereich zwischen dem Werkstück und den Elektroden 15 und 17 abnimmt. Hierdurch erhöht sich der Kontaktwiderstand R_Kontakt (21, 23) zwischen dem Werkstück und den Elektroden, was aufgrund des gestiegenen Widerstands zu einer Erhöhung der gemessenen Spannung U_Mess führt. Auch dieser Verlauf ist deutlich in der 7 im Bereich zwischen 6000 und 8000 Abtastpunkten erkennbar.
Um zu verhindern, dass sich das Werkstück vollständig von der Saugfläche 11 des Sauggreifers 9 ablöst, muss der Unterdruck und damit der Betriebsvolumenstrom V wieder leicht erhöht werden. Hierdurch wird durch den stärkeren Unterdruck das Werkstück wiederum näher an die Saugfläche 11 herangesaugt, wodurch die Normalkraft F_N im Kontaktbereich zwischen dem Werkstück und den Elektroden 15 und 17 wiederum steigt. In der Folge reduziert sich auch der Kontaktwiderstand R_Kontakt (21, 23) zwischen den Elektroden und dem Werkstück, was zu einer Reduzierung der gemessenen Spannung U_Mess führt. Der Betriebsvolumenstrom kann in der Folge reduziert werden, was wiederum zu einem Anstieg der gemessenen Spannung U_Mess führt. Diese Regelstrategie wird kontinuierlich fortgesetzt, wobei die Regelungseinrichtung für einen mittleren Luftverbrauch 25 sorgt, der wesentlich geringer ist als bei einem konstant gehaltenen Volumenstrom in Höhe von ca. 290 l/min (siehe 6). Die 7 zeigt, dass der mittlere Luftverbrauch mit Hilfe der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung auf ca. 50 l/min und damit auf ein Fünftel des herkömmlichen Wertes reduziert werden kann. Gleichzeitig ist gewährleistet, dass das gegriffene Werkstück sicher von dem Sauggreifer 9 gehalten wird.
Innerhalb der Regelungseinrichtung können entsprechende Schwellwerte für die gemessene Spannung U_Mess definiert werden, innerhalb derer ein sicheres Greifen des Werkstücks oder auch mehrerer Werkstücke gewährleistet ist. Beispielsweise kann festgelegt werden, dass die gemessene Spannung U_Mess einen Wert von 3 V nicht unterschreiten darf, um ein Ablösen des Werkstücks von der Saugfläche zu verhindern. Falls sich die Messspannung diesem Wert nähert, muss folglich der Betriebsvolumenstrom und damit der Unterdruck erhöht werden, bis sich die Spannung wieder in einem akzeptablen Bereich befindet.
Die 8 zeigt noch ein Schaubild des Volumenstroms V des Betriebsdrucks P und der gemessenen Spannung U_Mess für den Fall, dass eine Querkraft auf ein von einem Sauggreifer 9 angesaugtes Werkstück ausgeübt wird. Eine derartige Querkraft kann beispielsweise dadurch ausgeübt werden, dass an dem Werkstück gezogen wird. Die Normalkraft nimmt in diesem Fall plötzlich ab, wodurch sich der Widerstand zwischen den Elektroden und folglich auch die Messspannung erhöhen. Hieraus resultiert ein im Bereich von 4 bis 6·10⁴ Abtastpunkten gezeigter Ausschlag der Messspannung U_Mess, der durch die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung unmittelbar mit einem steil ansteigenden Betriebsvolumenstrom V und folglich einem größeren Unterdruck kompensiert wird. Die Erhöhung des Betriebsvolumenstroms und des Betriebsdrucks existiert dabei so lange, wie die Querkraft auf das Werkstück ausgeübt wird. Wie die 8 deutlich zeigt, kehrt die Regelungseinrichtung zu ihrem ursprünglichen Regelungsziel eines minimalen Luftverbrauchs zurück, sobald keine Querkraft mehr auf das Werkstück ausgeübt wird (vgl. Bereich zwischen 7 und 9·10⁴ Abtastpunkten).
Um den Luftverbrauch aktiv durch die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung regeln zu können, ist die Kenntnis über die oben beschriebenen Parameterzusammenhänge erforderlich. Hieraus kann dann ein Regler entworfen werden. Die Regelung ist von vielen Einflussfaktoren abhängig. Insbesondere ist die Regelung an ein entsprechendes zu greifendes Werkstück anzupassen. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Halbzeug, wie ein Gewebe oder Gelege handeln, welches vorzugsweise aus einem luftdurchlässigen und leitfähigen Material wie Kohlefaser besteht. Weitere Parameter betreffen die Bindungsart des Halbzeugs, eine Bebinderung, die Gestaltung der Elektroden, die Garnfeinheit, der Betriebsdruck und die Normalkraft. Dadurch, dass die hier vorgestellte Regelung des Luftverbrauchs die Luftdurchlässigkeit des Werkstücks erfordert, ist die vorliegende Erfindung besonders für luftdurchlässige Werkstücke geeignet.
Der erfindungsgemäße Sauggreifer und die entsprechende Regelungseinrichtung können in vorteilhafter Weise auch für ein Sauggreifersystem zum Einsatz kommen, welches eine Mehrzahl von Einzelsauggreifern gemäß der Erfindung aufweist. Es versteht sich, dass auch bei einem Sauggreifersystem eine erfindungsgemäße Regelungseinrichtung derart zum Einsatz kommen kann, dass der Gesamtluftverbrauch in Abhängigkeit von der gemessenen Messspannung U_Mess derart geregelt werden kann, dass ein minimaler Luftverbrauch einstellbar ist.
Im Übrigen kann durch das Zusammenwirken der Regelungseinrichtung mit den Elektroden eine definierte Normal- bzw. Querkraft zwischen der Saugfläche und dem Halbzeug eingestellt werden. Dies ist beispielsweise beim Drapieren von Halbzeugen erforderlich, da hier die Halbzeuge während des Umformungsvorganges mit definierten Normal- und Querkräften an der Saugfläche des Greifers abgleiten müssen aber dennoch sicher gehalten werden sollen.
Insgesamt schafft die vorliegende Erfindung einen vorteilhaften Sauggreifer, der mit Hilfe von wenigstens zwei Elektroden, die mit einer Spannungsmesseinrichtung verbindbar sind, wesentlich zuverlässiger und energieeffizient arbeiten kann. Insbesondere ist es durch die Erfindung möglich, festzustellen, ob ein Werkstück sicher von dem Sauggreifer angesaugt wurde und von diesem gehalten wird. Darüber hinaus ist es möglich festzustellen, wie viele Werkstücke von dem Sauggreifer gehalten werden. Außerdem ist eine Regelungseinrichtung in der Lage, aufgrund der gemessenen Messwerte den Volumenstrom und den Betriebsdruck des Sauggreifers derart zu regeln, dass ein minimaler durchschnittlicher Luftverbrauch eingestellt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: erste Fläche
3: zweite Fläche
5: Spannungsmesseinrichtung
7: Stromquelle
9, 9': Sauggreifer
11: Saugfläche
13: Saugöffnungen
15, 15': erste Elektrode
17, 17': zweite Elektrode
19, 19': Isolierbereich
21: Kontaktfläche erste Elektrode
22: Widerstand Werkstück
23: Kontaktfläche zweite Elektrode
25: mittlerer Luftverbrauch
P: Betriebsdruck
V: Volumenstrom
U_Mess: Messspannung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009047089 B4 [0002]
DE 102010029662 A1 [0002]

Claims

Sauggreifer (9, 9') zum Ansaugen und Halten von Werkstücken, insbesondere von biegeschlaffen luftdurchlässigen Halbzeugen, aufweisend ein Gehäuse mit wenigstens einem Lufteinlass und wenigstens einem Luftauslass und einer Vielzahl von Saugöffnungen (13) in einer Saugfläche (11) zum Ansaugen mindestens eines Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugfläche (11) wenigstens zwei Elektroden (15, 17; 15', 17') aufweist.
Sauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Elektroden (15, 17; 15', 17') mit einer Spannungsmesseinrichtung (5) verbindbar oder verbunden sind.
Sauggreifer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Elektroden (15, 17; 15', 17') auf der dem anzusaugenden Werkstück zugewandten Seite der Saugfläche (11) angeordnet oder integral damit ausgebildet sind.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Elektroden (15, 17; 15', 17') jeweils mindestens einen elektrischen Anschluss zur Verbindung mit der Spannungsmesseinrichtung aufweisen.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugfläche (11) zumindest bereichsweise aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugfläche (11) zur Erzeugung der wenigstens zwei Elektroden (15, 17; 15', 17') zumindest bereichsweise mit einem leitfähigen Material beschichtet ist.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Elektroden (15, 17; 15', 17'), insbesondere durch die Saugfläche (11), elektrisch voneinander isoliert sind.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem anzusaugenden Werkstück zugewandten Seite der wenigstens zwei Elektroden (15, 17; 15', 17') ein elektrisch leitfähige Zwischenschicht, insbesondere ein Kohlefasergewebe angeordnet ist.
Sauggreifer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Zwischenschicht Öffnungen aufweist, die mit den Saugöffnungen (13) der Saugfläche (11) fluchten.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste punktförmige Elektrode (15') zentrisch in Bezug auf die Saugfläche (11) angeordnet ist, die von einer zweiten ringförmigen Elektrode (17) umgeben ist.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste und eine zweite Elektrode ringförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste kreisförmige Elektrode (15) von einer zweiten ringförmigen Elektrode (17) konzentrisch umgeben ist.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Elektroden (15, 17; 15', 17') einen überwiegenden Teil der Saugfläche (11) bedecken bzw. bilden.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Elektroden (15, 17; 15', 17') in den Bereichen zwischen den Saugöffnungen (13) angeordnet sind.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er nach dem Bernoulli-, Coanda-, Vortex-, Strahldüsen- oder Venturi-Prinzip arbeitet.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zum Ansaugen eines porösen und durchsaugenden Werkstücks, insbesondere eines luftdurchlässigen Gewebes oder Geleges aus Glas-, Aramid- oder Kohlefasern ausgebildet ist.
Sauggreifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er druckluft- oder propellerbetrieben ist und eine integrierte Unterdruckerzeugungseinrichtung aufweist.
Sauggreifersystem, aufweisend mehrere Sauggreifer (9, 9') nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
Regelungseinrichtung zum Regeln von ein oder mehreren Sauggreifern (9, 9') nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
Regelungseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einen Sauggreifer (9, 9') integriert ist.
Regelungseinrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einen Mikroprozessor aufweist.
Regelungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung den Betriebsdruck (P) und/oder den Betriebsvolumenstrom (V) des Sauggreifers (9, 9') in Abhängigkeit von einem gemessenen Spannungsabfall zwischen den wenigstens zwei Elektroden regelt.