DE102017115738A1 - Bernoulli grippers - Google Patents
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Abstract
Es wird ein nach dem Bernoulli-Prinzip arbeitender Greifer vorgeschlagen, umfassend ein Grundteil (3) und mit wenigstens einem Kanal (11), welcher ein erstes Ende, einen Saugabschnitt (13) und einen Endabschnitt (15) aufweist, wobei der Saugabschnitt (13) in einer Saugfläche (8) des Greifers einen gekrümmten Verlauf aufweist und der Kanal (11) in seinem Saugschnitt (13) entlang seines Verlaufes in Richtung zu dem zu greifenden Gegenstand offen ist, und wobei der Kanal (11) in seinem Endabschnitt (15) als geschlossener Kanal ausgebildet ist. A Bernoulli principle gripper is proposed comprising a base (3) and at least one channel (11) having a first end, a suction section (13) and an end section (15), the suction section (13 ) in a suction surface (8) of the gripper has a curved course and the channel (11) in its suction section (13) along its course towards the object to be gripped open, and wherein the channel (11) in its end portion (15 ) is designed as a closed channel.
Description
Die Erfindung betrifft einen nach dem Bernoulli-Prinzip arbeitenden Greifer.The invention relates to a working according to the Bernoulli principle gripper.
Derartige Greifer kommen beispielsweise bei der Handhabung von unebenen und/oder luftdurchlässigen Gegenständen zur Anwendung. Ein mögliches Anwendungsgebiet ist die Herstellung von faserverstärkten Hohlprofilen aus Faserverbundkunststoffen. Bei derartigen Faserverbund-Materialien werden Faserbündel oder Fasergeflechte so mit einem duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff verbunden, so dass ein hoch belastbares, formstabiles und leichtes Bauteil entsteht. Hierbei werden u.a. Geflechtschläuche und andere Geflechte verwendet, welche flexibel verformbar, in gewissem Ausmaß dehnbar und in der Regel zu einem gewissen Grad luftdurchlässig sind. Aufgrund dieser Materialeigenschaften ist eine präzise und zuverlässige Handhabung problematisch. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist z.B. die Handhabung von Lebensmitteln und landwirtschaftlichen Erzeugnissen, die oftmals ungleichmäßige Formen aufweisen und aufgrund ihrer Beschaffenheit nicht dichtend an einem Sauggreifer anliegen können.Such grippers are used, for example, in the handling of uneven and / or air-permeable objects. One possible field of application is the production of fiber-reinforced hollow profiles made of fiber-reinforced plastics. In such fiber composite materials fiber bundles or fiber braids are so connected to a thermosetting or thermoplastic material, so that a highly resilient, dimensionally stable and lightweight component is formed. Here are u.a. Braided hoses and other braids used which are flexible deformable, to some extent elastic and usually permeable to some degree air. Because of these material properties, precise and reliable handling is problematic. Another field of application is e.g. the handling of food and agricultural products, which often have uneven shapes and, due to their nature, can not seal against a suction gripper.
Aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Bernoulli-Greifer bereitzustellen, der die Handhabung von Gegenständen mit den genannten problematischen Materialeigenschaften zuverlässig ermöglicht.The present invention is based on the object to provide a Bernoulli gripper, which reliably enables the handling of objects with the said problematic material properties.
Diese Aufgabe wird durch einen Bernoulli-Greifer gemäß Anspruch 1 gelöst. Der Greifer arbeitet nach dem Bernoulli-Prinzip, wobei die Saugkraft wird aufgrund einer Strömung eines Druckfluids (insbesondere Druckluft) erzeugt wird. Der Greifer umfasst ein Grundteil mit einer dem zu greifenden Gegenstand zugewandten Saugfläche. In oder an dem Grundsteil ist eine Verteilkammer vorgesehen, in welche das für den Betrieb des Greifers benötigte Druckfluid zugeführt wird. Bei der Verteilkammer muss es sich nicht um einen ausgedehnten Druckraum handeln. Vielmehr bezeichnet die Verteilkammer insbesondere den Übergang von einem Durchluftanschluss des Greifers zu wenigstens einem Kanal, mittels welchem die Strömung geführt wird, welche für die Erzeugung einer Saugwirkung nach dem Bernoulli-Prinzip erforderlich ist.This object is achieved by a Bernoulli gripper according to
Der wenigstens eine Kanal weist ein erstes Ende, einen Saugabschnitt und einen dem ersten Ende entgegengesetzten Endabschnitt auf. An seinem ersten Ende ist der Kanal mit der Verteilkammer strömungsverbunden, so dass die Druckluft in den Kanal eingeleitet wird. Der Saugabschnitt des Kanals verläuft in oder an der Saugfläche. Wenigstens dort, in dem Saugabschnitt, weist der Kanal einen gekrümmten Verlauf auf.The at least one channel has a first end, a suction portion and an end portion opposite the first end. At its first end, the channel is flow-connected to the distribution chamber, so that the compressed air is introduced into the channel. The suction portion of the channel extends in or on the suction surface. At least there, in the suction section, the channel has a curved course.
Entlang seines Verlaufes in dem Saugschnitt ist der Kanal halboffen ausgebildet, d.h. der Kanal ist nicht rundum von dem Grundteil begrenzt, sondern der Kanal ist in Richtung zu dem zu greifenden Gegenstand offen.Along its course in the suction cut, the channel is semi-open, i. the channel is not limited all around by the base, but the channel is open towards the object to be gripped.
In seinem Endabschnitt ist der wenigstens eine Kanal als geschlossener Kanal ausgebildet, d.h. der Kanal ist dort jeweils lateral umschlossen (z.B. von dem Grundteil) und nur entlang seiner kanalartigen Erstreckung offen. Dadurch kann die Abluftströmung (insbesondere Strömungsführung und Strömungsgeschwindigkeit) unabhängig von dem zu greifenden Gegenstand gestaltet werden. Umgekehrt kann durch geeignete Ausgestaltung des Endabschnitts eine unerwünschte Beeinflussung des gegriffenen Gegenstandes von Abluftströmung verhindert werden.In its end portion, the at least one channel is formed as a closed channel, i. the channel is each laterally enclosed (e.g., from the base) and open only along its channel-like extent. As a result, the exhaust air flow (in particular flow guidance and flow velocity) can be designed independently of the object to be gripped. Conversely, can be prevented by suitable design of the end portion undesirable influence of the gripped object of exhaust air flow.
Insbesondere ist es vorteilhaft, die Abluft, welche den Kanal verlässt, mittels des Endabschnitts so umzulenken, dass sie den zu greifenden Gegenstand nicht anströmt. Dadurch kann verhindert werden, dass die auf den gegriffenen Gegenstand strömende Abluft eine unerwünschte Kraft auf den Gegenstand überträgt. Insofern können Kräfte minimiert werden, die der Haltekraft des Greifers entgegensetzt gerichtet sind und somit die Haltekraft des Greifers schwächen.In particular, it is advantageous to deflect the exhaust air leaving the channel by means of the end section so that it does not flow against the object to be gripped. Thereby, it can be prevented that the exhaust air flowing onto the gripped object transmits an undesired force to the article. In this respect, forces can be minimized, which are directed opposite to the holding force of the gripper and thus weaken the holding force of the gripper.
Vorzugsweise sind mehrere Kanäle vorgesehen, welche in der genannten Art ausgebildet sind und jeweils ein erstes Ende, einen Saugabschnitt und einen (dem ersten Ende entgegengesetzten) Endabschnitt aufweisen. Insbesondere verlaufen die Kanäle ausgehend von der Verteilkammer nebeneinander, z.B. parallel, in der Saugfläche oder an der Saugfläche. Vorteilhaft kann auch sein, wenn die Kanäle ausgehend von der Verteilkammer radial nach außen verlaufen oder sternförmig verlaufen. Durch derartige Gestaltungen kann eine gleichmäßige Kraftverteilung über die Saugfläche erreicht werden.Preferably, a plurality of channels are provided, which are formed in the aforementioned type and each having a first end, a suction portion and a (the first end opposite) end portion. In particular, the channels run side by side starting from the distribution chamber, e.g. parallel, in the suction surface or on the suction surface. It may also be advantageous if the channels, starting from the distribution chamber, extend radially outward or run in a star shape. By such designs, a uniform force distribution over the suction surface can be achieved.
Außerdem ist es möglich, den Endabschnitt als Diffusor auszubilden, welcher die Abluftströmung auf einen vergrößerten Raumbereich verteilt. Dies führt zu einer starken Verlangsamung der Abluftströmung, so dass der Druck am Austritt aus dem Endabschnitt dann nahezu gleich dem Umgebungsdruck ist. Dadurch kann die Saugwirkung erhöht werden.In addition, it is possible to form the end portion as a diffuser, which distributes the exhaust air flow to an enlarged space area. This leads to a strong deceleration of the exhaust air flow, so that the pressure at the exit from the end portion is then almost equal to the ambient pressure. As a result, the suction effect can be increased.
Diese Effekte sind unabhängig von der Art, Form und Luftdurchlässigkeit des zu greifenden Gegenstandes, so dass mit dem erfindungsgemäßen Greifer auch problematische Gegenstände, wie zum Bespiel Gewebe, Geflechtschläuche, Backwaren mit unebenen Oberflächen und andere schwer zu greifende Gegenstände sicher gegriffen werden.These effects are independent of the type, shape and air permeability of the object to be gripped, so that problematic objects, such as tissue, braided sleevings, bakery products with uneven surfaces and other objects that are difficult to grasp, can be gripped safely with the gripper according to the invention.
Der Endabschnitt ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine Krümmung des Kanal-Verlaufs im Endabschnitt entgegengesetzt zu einer Krümmung im Saugabschnitt ist. Damit kann in vielen Anwendungsfällen sichergestellt werden, dass die aus den Endabschnitten strömende Abluft nicht auf den zu greifenden Gegenstand trifft.The end portion is preferably formed such that a curvature of the channel course in the end portion is opposite to a curvature in the suction portion. This can be ensured in many applications that the air flowing from the end portions of exhaust air does not hit the object to be gripped.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Saugfläche insgesamt gewölbt oder gekrümmt ausgebildet ist. Der wenigstens eine Kanal, der vorzugsweise mit seinem Saugabschnitt in der Oberfläche der Saugfläche verläuft, weist daher eine der Saugfläche entsprechende Wölbung bzw. Krümmung auf. Dadurch können die Saugfläche bzw. die Kanäle insbesondere im Bereich des Saugabschnitts derart gekrümmt sein, dass sie der Kontur eines zu greifenden Gegenstands folgen. Dies ermöglicht auch bei komplex geformten Gegenständen eine optimale Übertragung der Saugkraft.In a further advantageous embodiment, it is provided that the suction surface is curved or curved overall. The at least one channel, which preferably runs with its suction section in the surface of the suction surface, therefore has a curvature corresponding to the suction surface or curvature. As a result, the suction surface or the channels, in particular in the region of the suction section, can be curved such that they follow the contour of an object to be gripped. This allows optimal transmission of suction even with complex shaped objects.
Um den Kanal in Richtung zu dem zu greifenden Gegenstand offen auszugestalten, kann der Saugabschnitt des Kanals als Nut oder Ausnehmung in der Saugfläche ausgebildet sein. Der Saugabschnitt kann aber auch durch an der Saugfläche angeordnete Stege abgegrenzt sein.In order to design the channel open in the direction of the object to be gripped, the suction section of the channel can be formed as a groove or recess in the suction surface. However, the suction section can also be delimited by webs arranged on the suction surface.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Saugfläche derart geformt ist, dass sie einem labilen / flexiblen zu greifenden Gegenstand eine gewünschte Kontur aufprägt. Dies kann zum Beispiel bei Geflechtschläuchen vorteilhaft sein. Solche Gewebeschläuche werden üblicherweise auf Vorratsrollen aufgewickelt und sind dann flach. Wenn diese Gewebeschläuche vor der Weiterverarbeitung beispielsweise zu einem Rohr aus einem Faserverbundwerkstoff, einen annähernd kreisrunden Querschnitt haben sollen, dann kann die dazu erforderliche Änderung des Querschnitts von „flach“ zu „rund“ bzw. „aufgeweitet“ mit dem erfindungsgemäßen Greifer bewerkstelligt werden. Vorzugsweise hat hierbei das Grundteil des Greifers bzw. die Saugfläche eine Krümmung, die dem Radius bzw des gewünschten Querschnitts des aufgeweiteten Geflechtschlauchs angepasst ist.A particularly advantageous embodiment of the invention provides that the suction surface is shaped such that it imprints a labile / flexible object to be gripped a desired contour. This may be advantageous, for example, in braided tubes. Such fabric hoses are usually wound up on supply rolls and are then flat. If these fabric hoses are to have an approximately circular cross-section before further processing, for example, to a tube made of a fiber composite material, then the required change in the cross section from "flat" to "round" or "widened" can be accomplished with the gripper according to the invention. Preferably, in this case the base part of the gripper or the suction surface has a curvature which is adapted to the radius or the desired cross section of the expanded braided tube.
Je nach Art des zu greifenden Gegenstandes kann das Grundteil und/oder die Saugfläche eine entsprechende Form aufweisen. Beispielsweise kann das Grundteil eine rotationssymmetrische Grundform aufweisen. Wenn beispielsweise ein länglicher, zylindrischer Gegenstand gegriffen werden soll, dann kann die Grundform der Saugfläche die Form eines Abschnitts einer Zylinderwandung aufweisen. Insbesondere kann sich die Verteilkammer auch länglich in dem Grundteil erstrecken, wobei z.B. mehrere Kanäle nebeneinander in die Verteilkammer einmünden können.Depending on the nature of the object to be gripped, the base part and / or the suction surface may have a corresponding shape. For example, the base part may have a rotationally symmetrical basic shape. For example, if an elongated cylindrical object is to be gripped, then the basic shape of the suction surface may be in the form of a portion of a cylinder wall. In particular, the distribution chamber may also extend longitudinally in the base, e.g. several channels can open side by side in the distribution chamber.
Die die Verteilkammer ist vorzugsweise mittig in der Saugfläche angeordnet. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der wenigstens eine Kanal ausgehend von der Verteilkammer zu einem Randabschnitt der Saugfläche verläuft. Der Randabschnitt begrenzt die Saugfläche nach außen hin. Insbesondere ist die Verteilkammer im Zentrum der Saugfläche angeordnet.The distribution chamber is preferably arranged centrally in the suction surface. It is provided in particular that the at least one channel extends from the distribution chamber to an edge portion of the suction surface. The edge portion limits the suction surface to the outside. In particular, the distribution chamber is arranged in the center of the suction surface.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine Endabschnitt derart angeordnet, dass er die Saugfläche nach radial Außen begrenzt. Der Endabschnitt ist also insbesondere an dem genannten Randabschnitt der Saugfläche angeordnet. Insofern bildet der Endabschnitt die Peripherie der Saugfläche.Preferably, the at least one end portion is arranged such that it limits the suction surface radially outward. The end portion is thus arranged in particular on the said edge portion of the suction surface. In this respect, the end portion forms the periphery of the suction surface.
Um die Abluftströmung von dem gegriffenen Gegenstand weg zu führen, kann sich der Endabschnitt durch das Grundteil hindurch auf eine der Saugfläche abgewandte Seite des Greifers erstrecken. Insofern mündet ein Ausgang des Kanals im Endabschnitt auf einer dem gegriffenen Gegenstand abgewandten Seite. Insbesondere ist der Endabschnitt vorzugsweise als innenliegender Durchgang durch das Grundteil ausgebildet.In order to guide the exhaust air flow away from the gripped object, the end portion may extend through the base to a side of the gripper remote from the suction surface. In this respect, an exit of the channel in the end section opens on a side facing away from the gripped object. In particular, the end portion is preferably formed as an internal passage through the base.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS.
Es zeigen:
-
1 bis 3 skizzierte Darstellungen eines Greifers mit zylindrisch gewölbter Saugfläche; -
4 : eine skizzierte Darstellung einer Ausgestaltung des Endabschnitts eines Kanals; -
5 und6 skizzierte Darstellungen einer weiteren Ausgestaltung eines Greifers; -
7 eine skizzierte Darstellung einer wiederum weiteren Ausgestaltung; -
8 eine skizzierte Darstellung einer Greifers mit einer möglichen Ausgestaltung der Saugfläche; -
9 bis 11 skizzierte Darstellungen eines weiteren erfindungsgemäßen Greifers.
-
1 to3 sketched representations of a gripper with a cylindrically curved suction surface; -
4 : a sketch of an embodiment of the end portion of a channel; -
5 and6 sketched representations of another embodiment of a gripper; -
7 a sketched representation of yet another embodiment; -
8th a sketched representation of a gripper with a possible embodiment of the suction surface; -
9 to11 outlined representations of another gripper according to the invention.
In den Figuren sowie in der nachfolgenden Beschreibung sind für identische oder einander entsprechende Merkmale jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet. In the figures and in the following description, the same reference numerals are used for identical or corresponding features.
Die
In der Wandung der Verteilkammer
Die Kanäle
Stromabwärts der Saugabschnitte
Die Kanäle
Auch die Saugabschnitte
In der
Im linken Teil der
Die
Wie in der
In den
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der
In der
Die
Wie in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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