DE102021116381A1

DE102021116381A1 - Sauggreifvorrichtung und Verfahren zur Aufnahme und Ablage flexibler flächiger Substrate

Info

Publication number: DE102021116381A1
Application number: DE102021116381.1A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Kurek; Stefan Kreuzberger; Michael Waschbüsch; Volker Plapper; Ulrich Engelhardt; Dennis Frick; Nils Becker
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2022-12-29
Also published as: WO2022268690A1; US20240124250A1; KR20240024251A; TW202336912A; CN117425606A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sauggreifvorrichtung zur Aufnahme flexibler flächiger Substrate, insbesondere flexibler dünner Glasscheiben und/oder flexibler dünner Papierbögen umfassend: einen Grundkörper, zumindest ein an dem Grundkörper angeordnetes Gasabsaug-Unterdruckmodul mit zumindest einer Gasabsaug-Öffnung zum Absaugen von Gas und zur Erzeugung eines Unterdrucks, insbesondere mittels des Venturi-Effekts, um das Substrat an die Sauggreifvorrichtung anzusaugen sowie zumindest ein an dem Grundkörper angeordnetes Gasausstoß-Unterdruckmodul mit einer Gasausstoß-Öffnung zum Ausstoßen von Gas und zur Erzeugung eines Unterdrucks, insbesondere mittels des Bernoulli-Effekts, um das Substrat an die Sauggreifvorrichtung anzusaugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sauggreifvorrichtung sowie ein Verfahren zur Aufnahme und Ablage flexibler flächiger Substrate, insbesondere luftundurchlässiger und/oder luftdurchlässiger Substrate, beispielsweise flexibler dünner Glasscheiben und/oder flexibler dünner Papierbögen.
Üblicherweise werden Flachgläser dadurch gestapelt, dass diese senkrecht mit einem leichtem Neigungswinkel auf die Glaskante aufgestellt werden, wobei jeweils ein Trennmaterial, z.B. ein Papierbogen zwischen benachbarten Glasscheiben eingefügt wird. In einer solchen Position werden Flachgläser üblicherweise sowohl zu einem Stapel aufgestapelt als auch aus einem bestehenden Stapel separiert.
Im Falle von extrem dünnen Gläsern, z.B. Dünnglas, Dünnstglas oder ultradünnem Glas (UTG), z.B. mit Dicken von unter 100µm, ist ein senkrechtes Stapeln mangels fehlender Eigensteifigkeit des Glases sowie extrem sensibler Glaskanten in der Regel nicht mehr möglich, so dass diese Gläser mitsamt Zwischenlagen „schwimmend“ und horizontal gestapelt und transportiert werden.
Im Vergleich zu herkömmlichen dickeren Gläsern sind bei dünnen Gläsern zudem weitere Besonderheiten bei der Handhabung zu berücksichtigen, die auf die speziellen Eigenschaften dünner Gläser zurückzuführen sind. Zu diesen Eigenschaften zählen insbesondere die Flexibilität des Glases selbst sowie eine mitunter starke Verwerfung des Glases, welche durch die Eigenspannungen im Glas hervorgerufen wird. Bei Gläsern, welche als Abschnitte eines zum Beispiel im Downdraw-Verfahren gezogenen Glasbandes mit oder ohne zwei randseitigen Borten vorliegen, in welchen das Glasband eine deutlich größere Glasdicke aufweist, tritt der Effekt der Verwerfung sogar noch stärker auf. Zudem werden durch die horizontale Lage des Glases und des Zwischenpapiers über die Gewichtskraft die triboelektrischen Effekte verstärkt.
All diese Eigenschaften sind beim Separieren, beim Handling, beim Transport als auch beim kontrollierten Ablegen der Substrate zu berücksichtigen. In der Folge sind herkömmliche Handling-Systeme bzw. Sauggreifwerkzeuge nicht einsetzbar. Insbesondere besteht bei dünnen Gläsern wie z.B. UTG eine hohe Bruchgefahr während des Ansaugens, Greifens, dem Handling und dem Transport.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, um von einem Stapel horizontal gestapelter flexibler flächige Substrate, beispielsweise UTG-Sheets inkl. Zwischenpapier, automatisch und sicher Substrate zu entnehmen, insbesondere, um diese auf einen Werkstückträger zu vereinzeln, und/oder flexible flächige Substrate zu einem Stapel, insbesondere mit Zwischenpapier, aufzustapeln, z.B. von einem Werkstückträger in eine Verpackung zu stapeln.
Ein Aspekt der Aufgabe ist es, eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren für Rohglas mit Borte anzugeben. Dabei können Rohgläser mit Borte in einem Stapel im Allgemeinen eine nichtebene gewölbte Oberfläche aufweisen, wobei der Grad der Wölbung typischerweise mit zunehmender Höhe im Stapel zunimmt. Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren für Fertigglas ohne Borte anzugeben. Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren für Stapel mit luftundurchlässiger und/oder luftdurchlässigen Substraten anzugeben, z.B. einem Papier-UTG-Stapel. Insbesondere sollen dabei die Eigenschaften eines Papier-UTG-Stapels (Höhenunterschiede, Luftpolster, etc.) beim Entnehmen eines UTG -Sheets als auch beim Ablegen eines UTG Sheets bzw. Papieres auf eine solchen Stapel prozesssicher beherrscht werden.
Ferner ist es ein Aspekt der Aufgabe, dass die Eigenschaften des Rohglases bzw. Fertigglases (Sheets) und Papiers wie Flexibilität und Verwerfung (Warp) sowie Luftdurchlässigkeit bei der Handhabung, z.B. bei der Glas- bzw. Papierentnahme, sicher kontrolliert und beherrscht werden. Außerdem ist es ein Aspekt der Aufgabe, dass beim Trennen und Fügen von Papier- und Glaslagen in der horizontalen Lage aus bzw. in einem Stapel Adhäsionseffekte (triboelektrische Effekte) berücksichtigt werden sowie eine genaue Positionierung der Substrate ermöglicht wird, wobei aufschwimmende Bodeneffekte (Dynamischer Auftrieb bzw. Abtrieb sowie Verwirbelungen des Luftpolsters) berücksichtigt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe offenbart die Erfindung eine Sauggreifvorrichtung zur Aufnahme flexibler flächiger Substrate, insbesondere flexibler dünner Glasscheiben und/oder flexibler dünner Papierbögen, bevorzugt mit Dicken von unter 100µm.
Die erfindungsgemäße Sauggreifvorrichtung umfasst einen Grundkörper, insbesondere zur Anbindung an einen Roboterarm, wobei der Grundkörper eine Ebene definiert, welche bei Aufnahme eines Substrats bevorzugt zumindest bereichsweise parallel zu diesem verläuft.
Ferner umfasst die erfindungsgemäße Sauggreifvorrichtung zumindest ein an dem Grundkörper angeordnetes Gasabsaug-Unterdruckmodul sowie zumindest ein an dem Grundkörper angeordnetes Gasausstoß-Unterdruckmodul.
Das Gasabsaug-Unterdruckmodul umfasst zumindest eine Gasabsaug-Öffnung zum Absaugen von Gas und zur Erzeugung eines Unterdrucks, insbesondere mittels des Venturi-Effekts, um das Substrat an die Sauggreifvorrichtung anzusaugen.
Das Gasausstoß-Unterdruckmodul umfasst zumindest eine Gasausstoß-Öffnung zum Ausstoßen von Gas und zur Erzeugung eines Unterdrucks, insbesondere mittels des Bernoulli-Effekts, um das Substrat an die Sauggreifvorrichtung anzusaugen.
Mit anderen Worten umfasst die erfindungsgemäße Sauggreifvorrichtung zwei auf verschiedenen Prinzipien beruhende Unterdruckmodule, wobei das Gasabsaug-Unterdruckmodul den Unterdruck durch Absaugen von Gas oberhalb des Substrats erzeugt, während das Gasausstoß-Unterdruckmodul den Unterdruck durch Ausstoßen von Gas oberhalb des Substrats erzeugt, wobei das schnelle Vorbeiströmen des Gases an dem Substrat zur Anziehung des Substrats mittels des Bernoulli-Effekts führt.
Das Gasabsaug-Unterdruckmodul kann z.B. als Venturi-Ejektor ausgebildet sein oder einen solchen umfassen. Das Gasabsaug-Unterdruckmodul kann insbesondere folgendes umfassen: einen Gaseintritt, insbesondere zum Eintritt von Druckluft, einen Gasaustritt, insbesondere zum Wiederaustritt der Druckluft, eine von dem Gaseintritt zu dem Gasaustritt verlaufende Verbindung mit einer Engstelle und eine zwischen dem Gaseintritt und dem Gasaustritt abzweigende Verbindung zu der Gasabsaug-Öffnung, um mittels des Venturi-Effekts den Unterdruck zu erzeugen.
Das Gasausstoß-Unterdruckmodul kann z.B. als Bernoulli-Schwebesauger ausgebildet sein oder einen solchen umfassen. Das Gasausstoß-Unterdruckmodul kann insbesondere folgendes umfassen: einen Gaseintritt, insbesondere zum Eintritt von Druckluft, und eine Verbindung von dem Gaseintritt zu der Gasausstoß-Öffnung, insbesondere zum Wiederaustritt der Druckluft, wobei die Gasausstoß-Öffnung derart ausgebildet ist, dass das ausgestoßene Gas schräg zur Ebene des Grundkörpers verläuft, bevorzugt schräg auf ein aufzunehmendes Substrat trifft, um mittels des Bernoulli-Effekts den Unterdruck zu erzeugen.
Die Gasausstoß-Öffnung des Gasausstoß-Unterdruckmoduls bzw. Bernoulli-Schwebesaugers ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass das ausgestoßene Gas in Form eines Kegels ausgestoßen wird und bevorzugt kegelförmig auf die Oberfläche des Substrats trifft, so dass das Gas an dem Substrat vorbeiströmt und innerhalb des Kegels der Unterdruck entsteht. Die Normale des Kegels ist vorzugsweise senkrecht zu der Ebene des Grundkörpers und vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche eines aufzunehmenden Substrats.
Das Gasabsaug-Unterdruckmodul kann eine Anlagefläche zur zumindest bereichsweisen Anlage eines mit der Sauggreifvorrichtung aufzunehmenden Substrats aufweisen, wobei innerhalb der Anlagefläche die Gasabsaug-Öffnung als Aussparung angeordnet ist. Das Substrat kann somit durch Absaugen von Gas an die Anlagefläche angesaugt werden.
Vorzugsweise sind innerhalb der Anlagefläche eine Mehrzahl von Gasabsaug-Öffnungen als Aussparung angeordnet, z.B. zumindest 10 oder z.B. zumindest 50 Gasabsaug-Öffnungen, vorzugsweise zumindest 224 Gasabsaug-Öffnungen, besonders bevorzugt zumindest 1108 Gasabsaug-Öffnungen, nochmals bevorzugter zumindest 1662 Gasabsaug-Öffnungen.
Ferner weist die Anlagefläche des Gasabsaug-Unterdruckmoduls vorzugsweise eine Fläche von z.B. 100 Quadratzentimeter auf, vorzugsweise zumindest 530 Quadratzentimeter auf, besonders bevorzugt eine Fläche von zumindest 1280 Quadratzentimeter auf, nochmals bevorzugter eine Fläche von zumindest 1984 Quadratzentimeter auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Sauggreifvorrichtung eine Mehrzahl von Gasabsaug-Unterdruckmodulen, insbesondere Venturi-Ejektoren, und/oder eine Mehrzahl von Gasausstoß-Unterdruckmodulen, insbesondere Bernoulli-Schwebesaugern.
Das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule, insbesondere dessen Anlagefläche, sind vorzugsweise näher am Zentrum der Ebene des Grundkörpers angeordnet als das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule, insbesondere dessen Gasausstoß-Öffnung. Dies gilt bevorzugt entlang zumindest einer in der Ebene des Grundkörpers verlaufenden Richtung, besonders bevorzugt entlang zwei zueinander senkrechter in der Ebene des Grundkörpers verlaufender Richtungen.
Das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule, insbesondere dessen Anlagefläche, sind zudem vorzugsweise zwischen den Gasausstoß-Unterdruckmodulen, insbesondere deren Gasausstoß-Öffnungen, angeordnet. Dies gilt wiederum bevorzugt entlang zumindest einer in der Ebene des Grundkörpers verlaufenden Richtung, besonders bevorzugt entlang zwei zueinander senkrechter in der Ebene des Grundkörpers verlaufender Richtungen.
Beispielsweise können die Gasausstoß-Unterdruckmodule (bzw. die Bernoulli-Schwebesauger) am Rand des Grundkörpers angeordnet sein. Beispielsweise kann der Abstand des oder der Gasausstoß-Unterdruckmodule zum Rand des Grundkörpers kleiner sein als 10 Zentimeter, insbesondere kleiner sein als 5 Zentimeter, vorzugsweise kleiner sein als 3,5 Zentimeter, besonders bevorzugt kleiner sein als 0,4 Zentimeter.
Im Falle, dass die Sauggreifvorrichtung eine Mehrzahl von Gasabsaug-Unterdruckmodulen, insbesondere Venturi-Ejektoren, und eine Mehrzahl von Gasausstoß-Unterdruckmodulen, insbesondere Bernoulli-Schwebesaugern, umfasst, können die Gasabsaug-Unterdruckmodule und die Gasausstoß-Unterdruckmodule beispielsweise über die Ebene des Grundkörpers durchmischt angeordnet sein. In diesem Fall, aber auch in Bezug auf andere Ausführungsformen, kann vorgesehen sein, dass die oder einige der Gasabsaug-Unterdruckmodule einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind und/oder die oder einige der Gasausstoß-Unterdruckmodule einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind, insbesondere derart, dass ein lokal begrenztes Ansaugen innerhalb der Ebene des Grundkörpers bereitstellbar ist. Beispielsweise kann ein lokales begrenztes Ansaugen mittels einer Teilmenge der Gasausstoß-Unterdruckmodule vorgesehen sein, welche z.B. randseitig in Bezug auf ein aufzunehmendes Substrat angeordnet sind und/oder ein lokales begrenztes Ansaugen mittels einer Teilmenge der Gasabsaug-Unterdruckmodule, welche z.B. mittiger in Bezug auf ein aufzunehmendes Substrat angeordnet sind. Hierdurch kann beispielsweise eine Sauggreifvorrichtung bereitgestellt werden, welche variabel für verschiedene Substratgrößen einsetzbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Sauggreifvorrichtung zur Aufnahme flexibler dünner Roh-Glasscheiben mit Borten an gegenüberliegenden Rändern ausgebildet sein. Eine solche Sauggreifvorrichtung kann auch als „Rohglasgreifer“ bezeichnet werden. In diesem Fall kann die Sauggreifvorrichtung entlang einer ersten Richtung, welche von einer Borte zur anderen Borte verläuft, wenn ein Substrat aufgenommen ist, mehrere z.B. streifenförmige Unterdruckmodul-Gruppen umfassen, welche eine konvexe Fläche definieren.
Beispielsweise umfasst die Sauggreifvorrichtung zumindest eine Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe welche entlang einer ersten Richtung zwischen zwei, bevorzugt an gegenüberliegenden Rändern des Grundkörpers angeordneten, Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppen angeordnet ist.
Die Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe kann ein oder mehrere, z.B. vier, Gasabsaug-Unterdruckmodule umfassen, deren Anlagefläche sich entlang einer senkrecht zu der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung erstreckt, vorzugsweise in Form eines Streifens. Mit anderen Worten kann die Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe entlang der zweiten Richtung (längs zu den Borten) länger sein als entlang der ersten Richtung (senkrecht zu den Borten).
Die Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppe kann mehrere Gasausstoß-Unterdruckmodule umfassen, welche nebeneinander entlang der senkrecht zu der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung angeordnet sind.
Das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule, insbesondere die Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe, können eine erste Ansaugrichtung definieren, insbesondere eine erste Ansaugrichtung definieren welche senkrecht zu der Anlagefläche des Gasabsaug-Unterdruckmoduls und/oder senkrecht zu der Ebene des Grundkörpers verläuft.
Ferner können das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule, insbesondere die Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppen, zweite Ansaugrichtungen definieren, welche schräg zu der ersten Ansaugrichtung verlaufen, insbesondere derart, dass die Ansaugrichtungen (erste und zweite) Normalen einer konvexen Fläche definieren, um ein flexibles flächiges Substrat mit konkaver Krümmung und/oder gegenüberliegenden Borten aufzunehmen.
In einer Weiterentwicklung kann die Sauggreifvorrichtung eine Verstelleinrichtung umfassen, welche dazu eingerichtet ist, die Neigung zwischen der ersten Ansaugrichtung und der zweiten Ansaugrichtung zu variieren. Hierzu kann bspw. eine Verstellmechanik vorgesehen sein, um eine Neigung zwischen einem Gasausstoß-Unterdruckmodul bzw. einer Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppe und einem Gasabsaug-Unterdruckmodul bzw. einer Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe zu variieren. Insbesondere kann der Verkippungsgrad der Bernoulli-Sauger variabel einstellbar gestaltet sein. Hierdurch können z.B. die Bernoulli-Sauger dichter an das aufzunehmende Substrat gebracht werden. Beim Abbauen eines Rohglasstapels mit Borten kann bspw. der Verkippungsgrad sukzessive reduziert werden, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass die konkave Wölbung des aufzunehmenden Substrats sukzessive abnimmt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Sauggreifvorrichtung zur Aufnahme flexibler dünner Fertig-Glasscheiben ohne Borten ausgebildet sein. Eine solche Sauggreifvorrichtung kann auch als „Fertigglasgreifer“ bezeichnet werden. In diesem Fall kann die Sauggreifvorrichtung mehrere Unterdruckmodule umfassen, welche eine im Wesentlichen plane Fläche definieren.
Beispielsweise umfasst die Sauggreifvorrichtung zumindest ein Gasabsaug-Unterdruckmodul welches sowohl entlang einer ersten Richtung als auch entlang einer senkrecht zu der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung zwischen zumindest vier, bevorzugt in Ecken oder an Randbereichen des Grundkörpers angeordneten, Gasausstoß-Unterdruckmodulen angeordnet ist.
Ferner können das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule innerhalb eines durch vier Gasausstoß-Unterdruckmodule definierten Vierecks angeordnet sein, wobei bevorzugt sämtliche Gasabsaug-Unterdruckmodule der Sauggreifvorrichtung innerhalb eines solchen Vierecks angeordnet sind. Beispielsweise kann also vorgesehen sein, dass die Sauggreifvorrichtung keine Gasabsaug-Unterdruckmodule außerhalb einer durch die Gasausstoß-Unterdruckmodule definierten Hüllkontur aufweist.
Das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule können eine erste Ansaugrichtung definieren und das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule können eine zweite Ansaugrichtungen definieren, wobei die erste und die zweite Ansaugrichtung parallel zueinander verlaufen, insbesondere senkrecht zu der Anlagefläche des Gasabsaug-Unterdruckmoduls und/oder senkrecht zu der Ebene des Grundkörpers verlaufen
Es kann vorgesehen sein, dass das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule entlang der ersten Ansaugrichtung, entlang der zweiten Ansaugrichtung, senkrecht zu der Anlagefläche des Gasabsaug-Unterdruckmoduls und/oder senkrecht zu der Ebene des Grundkörpers zurückgesetzt sind, vorzugsweise um zumindest 0,2 Zentimeter, besonders bevorzugt um zumindest 0,45 Zentimeter, nochmals bevorzugter um zumindest 0,5 Zentimeter zurückgesetzt sind.
Allgemein sind bei einer Sauggreifvorrichtung das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule und das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule vorzugsweise jeweils als eigenständige Komponenten ausgebildet, welche z.B. als marktgängige Komponenten erwerblich sein können. Die Module können demnach vorzugsweise voneinander separiert und/oder beabstandet sein, wodurch eine gegenseitige Beeinflussung minimiert werden kann.
Beispielsweise kann zwischen einem Gasabsaug-Unterdruckmodul, insbesondere dessen Anlagefläche, und einem Gasausstoß-Unterdruckmodul, insbesondere dessen Gasausstoß-Öffnung, ein Abstand von zumindest 1 Zentimeter bestehen, vorzugsweise ein Abstand von zumindest 2 Zentimeter bestehen, besonders bevorzugt ein Abstand von zumindest 4 Zentimeter bestehen.
Vorzugsweise sind das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule und das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule getrennt ansteuerbar, insbesondere derart, dass ein flexibles flächiges Substrat zuerst mittels eines Gasausstoß-Unterdruckmoduls ansaugbar ist und danach mittels eines Gasabsaug-Unterdruckmoduls ansaugbar ist.
Ferner weisen das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule jeweils eine Haltekraft von zumindest 12 Newton, vorzugsweise von zumindest 37 Newton, besonders bevorzugt von zumindest 43 Newton auf und/oder das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule jeweils eine Haltekraft von zumindest 1,8 Newton, vorzugsweise von zumindest 3,2 Newton, besonders bevorzugt von zumindest 5,4 Newton auf.
Bevorzugt sind das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule variabel ansteuerbar, um zumindest zwei verschiedene Werte der Haltekraft zu bewirken. Ferner sind bevorzugt das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule variabel ansteuerbar, um zumindest zwei verschiedene Werte der Haltekraft zu bewirken. Insbesondere kann die Sauggreifvorrichtung hierdurch als kombinierte Sauggreifvorrichtung sowohl für luftundurchlässige Substrate als auch für luftdurchlässige Substrate ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Aufnahme flexibler flächiger Substrate, insbesondere flexibler dünner Glasscheiben und/oder flexibler dünner Papierbögen, bevorzugt mit Dicken von unter 100µm.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Verwenden einer Sauggreifvorrichtung mit einem oder mehreren Gasabsaug-Unterdruckmodulen und einem oder mehreren Gasausstoß-Unterdruckmodulen, insbesondere wie vorstehend beschrieben, und das Aufnehmen eines flexiblen flächiges Substrats mittels der Sauggreifvorrichtung, wobei das flexible flächige Substrat zeitversetzt mittels des Gasabsaug-Unterdruckmoduls und des Gasausstoß-Unterdruckmoduls angesaugt wird. Beispielsweise kann das flexible flächige Substrat zuerst mittels des Gasabsaug-Unterdruckmoduls angesaugt werden und danach mittels des Gasausstoß-Unterdruckmoduls angesaugt werden oder zuerst mittels des Gasausstoß-Unterdruckmoduls angesaugt werden und danach mittels des Gasabsaug-Unterdruckmoduls angesaugt werden. Bevor das Substrat aufgenommen wird, erfolgt vorzugsweise ein Annähern der Sauggreifvorrichtung an das Substrat und/oder ein Positionieren der Sauggreifvorrichtung gegenüber dem Substrat, insbesondere derart, dass sich das Substrat zumindest bereichsweise parallel in Gegenüberstellung zu einer durch die Sauggreifvorrichtung definierten Ebene befindet.
Das Verfahren kann ausgebildet sein zum Aufnehmen eines luftundurchlässigen Substrats, insbesondere einer flexiblen dünnen Glasscheibe, mittels der Sauggreifvorrichtung, wobei das luftundurchlässige Substrat zuerst mittels des oder der Gasabsaug-Unterdruckmodule angesaugt wird und danach mittels des oder der Gasausstoß-Unterdruckmodule vollständig aufgenommen wird.
Das Verfahren kann zudem ausgebildet sein zum Aufnehmen eines luftdurchlässigen Substrats, insbesondere eines flexiblen dünnen Papierbogens, mittels der Sauggreifvorrichtung, wobei das luftdurchlässige Substrat zuerst mittels des oder der Gasausstoß-Unterdruckmodule durchblasen und angehoben wird und danach mittels des oder der Gasabsaug-Unterdruckmodule vollständig aufgenommen wird.
Es kann vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner das Lösen des flexiblen flächigen Substrats von der Sauggreifvorrichtung umfasst, indem das Ansaugen mittels des Gasabsaug-Unterdruckmoduls und/oder mittels des Gasausstoß-Unterdruckmoduls beendet wird. Dabei kann das flexible flächige Substrat, insbesondere ein luftundurchlässiges Substrat, z.B. eine flexible dünne Glasscheibe, mittels des Gasabsaug-Unterdruckmoduls von der Sauggreifvorrichtung abgeblasen werden.
In einer Weiterentwicklung umfasst das Verfahren das sukzessive Abheben von luftundurchlässigen Substraten und luftdurchlässigen Substraten von einem Stapel mit luftundurchlässigen Substraten und luftdurchlässigen Substraten, insbesondere von einem Stapel mit Glasscheiben und Papierbögen, wobei sowohl die luftundurchlässigen Substrate als auch die luftdurchlässigen Substrate mit derselben Sauggreifvorrichtung von dem Stapel abgehoben werden.
In einer Weiterentwicklung umfasst das Verfahren das Verfahren das sukzessive Aufeinanderlegen von luftundurchlässigen Substraten und luftdurchlässigen Substraten zum Bilden eines Stapels mit luftundurchlässigen Substraten und luftdurchlässigen Substraten, insbesondere eines Stapels mit Glasscheiben und Papierbögen, wobei sowohl die luftundurchlässigen Substrate als auch die luftdurchlässigen Substrate mit derselben Sauggreifvorrichtung auf den Stapel aufgelegt werden.
Schließlich umfasst die Erfindung einen Stapel mit luftundurchlässigen Substraten und luftdurchlässigen Substraten, insbesondere mit flexiblen dünnen Glasscheiben und flexiblen dünnen Papierbögen, insbesondere hergestellt oder herstellbar mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren.
Der Stapel kann z.B. zumindest 50, vorzugsweise zumindest 100, besonders bevorzugt zumindest 200 luftundurchlässige Substrate umfassen, wobei die luftundurchlässigen Substrate vorzugsweise mit einer lateralen Toleranz höchstens ±2mm, besonders bevorzugt höchstens ±1 mm gestapelt sind (Ablagegenauigkeit von +/-1 mm). Es kann vorgesehen sein, dass der Stapel höchstens 400 luftundurchlässige Substrate umfasst.
Zwischen den luftundurchlässigen Substraten ist vorzugsweise jeweils zumindest ein luftdurchlässiges Substrat angeordnet, insbesondere um die Oberfläche der luftundurchlässigen Substrate vor Kratzern, lateralen Verschiebung und/oder chemischer Reaktionen zu schützen. Beispielsweise kann zwischen Gläsern sich jeweils ein Papierbogen befinden, der die Glasoberfläche schützt.
Es kann vorgesehen sein, dass die luftdurchlässigen Substrate die luftundurchlässigen Substrate seitlich überragen, vorzugsweise mit einem Überstand von zumindest 10mm, besonders bevorzugt mit einem Überstand von zumindest 20mm. Beispielsweise kann ein Papierbogen grösser sein als ein Glassheet, insb. umlaufend mit Mindestüberstand von z.B. 22,5 mm.
Die luftdurchlässigen Substrate können zwei gegenüberliegende Oberflächen mit unterschiedlicher Oberflächenrauheit aufweisen, besonders bevorzugt eine untere Oberfläche mit höherer Oberflächenrauheit und eine obere Oberfläche mit niedrigerer Oberflächenrauheit. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Anhaftung eines unter einem luftdurchlässiges Substrat liegenden luftundurchlässigen Substrats verringert werden, wenn ein luftdurchlässiges Substrat entnommen wird, was insbesondere bei dünnen Gläsern vorteilhaft sein kann (Tribologieffekte).
Allgemein, insbesondere in Bezug auf den Stapel, haben die luftundurchlässigen Substrate insbesondere eine Dicke von unter 70 µm, vorzugsweise eine Dicke von unter 50 µm, besonders bevorzugt eine Dicke von unter 30 µm. Gegebenenfalls kann auch eine Dicke von unter 15 µm vorgesehen sein.
Ferner allgemein, insbesondere in Bezug auf den Stapel, haben die luftdurchlässigen Substrate insbesondere eine Dicke von unter 80 µm, vorzugsweise eine Dicke von unter 70 µm, besonders bevorzugt eine Dicke von unter 50 µm.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine dreidimensionale Ansicht einer Sauggreifvorrichtung ausgebildet zum Aufnehmen von Rohglassubstraten,
2 eine Ansicht der Unterseite der Sauggreifvorrichtung aus 1,
3 eine seitliche Schnittansicht der Sauggreifvorrichtung aus 1,
4 eine dreidimensionale Ansicht einer Sauggreifvorrichtung ausgebildet zum Aufnehmen von Fertigglassubstraten,
5 eine Schnittansicht eines Bernoulli-Schwebesaugers,
6 eine Aufsicht (a) und eine seitliche Schnittansicht (b) eines Rohglases mit Borten,
7 eine Aufsicht (a) und eine seitliche Schnittansicht (b) eines Fertigglases ohne Borten,
8 eine seitliche Ansicht eines Stapels mit Glassubstraten und Papierbögen,
9 ein zeitlicher Verlauf des Betriebs eines Gasabsaug-Unterdruckmoduls und eines Gasausstoß-Unterdruckmoduls sowie Z-Position der Sauggreifvorrichtung, bei Aufnahme eines luftundurchlässigen Substrats (z.B. Glas),
10 ein zeitlicher Verlauf des Betriebs eines Gasabsaug-Unterdruckmoduls und eines Gasausstoß-Unterdruckmoduls sowie Z-Position der Sauggreifvorrichtung, bei Aufnahme eines luftdurchlässigen Substrats (z.B. Papier).

1-3 zeigen eine Sauggreifvorrichtung 10 welche insbesondere ausgebildet ist zur Aufnahme flexibler flächiger Substrate 1 mit gegenüberliegenden Borten 2 wie in 6 dargestellt. Bei solchen Substraten 1 mit gegenüberliegenden Borten handelt es sich beispielsweise um Rohglassubstrate. Aufgrund der gegenüberliegenden Borten 2 weisen die Substrate 1 eine konkave Oberfläche auf, insbesondere, wenn eine Vielzahl solcher Substrate horizontal aufeinander gestapelt sind. Bei zwei gegenüberliegenden Borten 2, welche entlang einer Richtung R2 verlaufen, bilden die Substrate z.B. entlang einer dazu senkrechten Richtung R1 eine konkave Form aus.
Die Sauggreifvorrichtung 10 umfasst einen Grundkörper 20 welcher eine Ebene E definiert. Um ein flexibles flächiges Substrat 1 mit konkaver Krümmung bzw. gegenüberliegenden Borten 2 aufzunehmen, umfasst die Sauggreifvorrichtung 10 entlang einer in der Ebene E verlaufenden Richtung R1 mehrere Unterdruckmodul-Gruppen 3, 4 die entlang der Richtung R1 in konkaver Anordnung an dem Grundkörper 20 befestigt sind. Genauer gesagt definieren die entlang der Richtung R1 nebeneinander angeordneten Unterdruckmodul-Gruppen 3, 4 Ansaugrichtungen N1, N2 welche Normalen einer konvexen Fläche F definieren. Die Unterdruckmodul-Gruppen 3, 4 weisen Unterdruckmodule bzw. Saugmodule auf, welche auf unterschiedlichen Wirkprinzipien beruhen.
Die entlang der Richtung R1 gegenüberliegend angeordneten, äußeren Unterdruckmodul-Gruppen 4 sind als Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppen 4 ausgebildet und umfassen jeweils mehrere Gasausstoß-Unterdruckmodule 40, welche quer zur Richtung R1, z.B. entlang einer senkrecht zur Richtung R1 verlaufenden Richtung R2 nebeneinander angeordnet sind. Die Gasausstoß-Unterdruckmodule 40 weisen jeweils eine Gasausstoß-Öffnung 42 auf und sind insbesondere ausgebildet als Bernoulli-Schwebesauger wie in 5 dargestellt und weiter unten noch näher beschrieben. Die Gasausstoß-Unterdruckmodule 40, welche als Bernoulli-Sauger-Module ausgebildet sind, dienen insbesondere zum Distanzausgleich im Randbereich. In dem dargestellten Beispiel umfassen die Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppen 4 jeweils mehrere Riegel, hier zwei, nämlich jeweils einen inneren und einen äußeren Riegel, wobei die äußeren Riegel in einer Richtung senkrecht zur Ebene E weiter zurückgesetzt sind.
Zwischen den äußeren Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppen 4 ist eine Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe 3 angeordnet, welche mehrere Gasabsaug-Unterdruckmodule 30 umfasst, welche in diesem Fall als Venturi-Ejektoren ausgebildet sind bzw. solche umfassen. Die Gasabsaug-Unterdruckmodule 30 weisen jeweils eine Anlagefläche 34 auf, die sich entlang der Richtung R2 in Form eines Streifens erstreckt. Innerhalb der Anlageflächen 34 befinden sich eine Vielzahl von Gasabsaug-Öffnungen 32 zum Absaugen von Gas, um das Substrat 1 an die Anlagefläche 34 anzusaugen. Die Gasabsaug-Unterdruckmodule 30, welche als Vakuumgreifer-Module mit Strömungsejektoren ausgebildet sind, dienen insbesondere zum flächigen Ansaugen bzw. Fixieren des Substrats. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe 3 jeweils mehrere Riegel, hier vier, wobei die Riegel in einer Richtung senkrecht zur Ebene E auf gleicher Höhe angeordnet sind. Die Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppen 4 sind gegenüber den Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe 3 geneigt und/oder in einer Richtung senkrecht zur Ebene E zurückgesetzt.
Die Sauggreifvorrichtung 10 kann als Sauggreifwerkzeug für UTG genutzt werden, insbesondere, um Rohgläser mit Borte aufzunehmen, welche insbesondere auch gestapelt vorliegen können, so dass mitunter hohe konkave Wölbungen auftreten können. Die vorstehend beschriebene, konvex geformte Sauggreifvorrichtung 10 ist flexibel bei unterschiedlichen Glaswölbungen einsetzbar. Denn die Gasausstoß-Unterdruckmodule 40 weisen eine hohe Saugwirkung über Distanz auf und bewirken insbesondere ein Anspringen des Substrats. Insofern wirken die Gasausstoß-Unterdruckmodule 40 (z.B. Bernoulli-Schwebesauger) und die Gasabsaug-Unterdruckmodule 30 (z.B. Venturi-Ejektoren) in vorteilhafter Weise zusammen, um mittels der Gasausstoß-Unterdruckmodule 40 ein Anspringen des Substrats, insbesondere an dessen Rand, zu bewirken und das Substrat, insbesondere danach, mittels der Gasabsaug-Unterdruckmodule 30 zu fixieren und/oder flächig anzusaugen.
4 zeigt eine Sauggreifvorrichtung 10 welche insbesondere ausgebildet ist zur Aufnahme flexibler flächiger Substrate 1 mit im Wesentlichen ebener Oberfläche wie in 7 dargestellt. Bei solchen Substraten handelt es sich beispielsweise um Fertigglassubstrate, welche z.B. aus Rohglassubstraten hervorgegangen sein könne, indem die Borten abgetrennt wurden.
Die Sauggreifvorrichtung 10 hat einige Aspekte gemeinsam mit der bereits zuvor beschriebenen Sauggreifvorrichtung, so dass einige der oben beschriebenen Merkmale auch für diese Ausführungsform gelten und umgekehrt. Die Sauggreifvorrichtung 10 umfasst einen Grundkörper 20 welcher eine Ebene E definiert. Um ein flexibles flächiges Substrat 1 aufzunehmen, umfasst die Sauggreifvorrichtung 10 Unterdruckmodule 30, 40, welche auf unterschiedlichen Wirkprinzipien beruhen.
Die bezüglich der Ebene E des Grundkörpers außenliegenden Unterdruckmodule 40 sind als Gasausstoß-Unterdruckmodule 40 (z.B. Bernoulli-Schwebesauger) ausgebildet, während die bezüglich der der Ebene E des Grundkörpers innenliegenden Unterdruckmodule 30 als Gasabsaug-Unterdruckmodule 30 (z.B. Venturi-Ejektoren) mit einer Anlagefläche 34 und darin angeordneten Gasabsaug-Öffnungen 32 ausgebildet sind.
Die Sauggreifvorrichtung 10 ist insbesondere zur Aufnahme plan aufliegender Substrate 1 ausgebildet oder zur Aufnahme von Substraten 1 mit leichter Verwerfung, insbesondere für extrem dünne Materialien (z.B. UTG) und/oder lichtdurchlässige Materialien. Demnach verlaufen die Ansaugrichtungen N1, N2 der Unterdruckmodule 30, 40 parallel zueinander. Da die äußeren Gasausstoß-Unterdruckmodule 40 eine Saugwirkung über eine größere Distanz haben, sind diese gegenüber den Gasabsaug-Unterdruckmodulen 30 in einer Richtung senkrecht zur Ebene E zurückgesetzt. Hierdurch kann einerseits ein Distanzausgleich in der diagonalen des Randbereichs erfolgen (Bernoulli-Sauger) und andererseits ein flächiges Ansaugen bzw. eine Fixierung des Substrats (Flächensauger). Es kann beispielsweise ein Anspringen des Substrats an seinen Rändern und/oder Ecken erfolgen, bevor das Substrat mittig angesaugt wird.
5 zeigt ein als Bernoulli-Schwebesauger ausgebildetes Gasausstoß-Unterdruckmodul 40 im Detail. Das Gasausstoß-Unterdruckmodul 40 umfasst jeweils einen Gaseintritt 41 zum Eintritt von Druckluft und eine ringförmige Gasausstoß-Öffnung 42 durch welchen die Druckluft in Form eines Kegels 44 in Richtung des Substrats 1b geblasen wird. Die ausgestoßene Luft strömt an dem Substrat nach außen vorbei, so dass infolge des Bernoulli-Effekts ein Unterdruck mit einer Ansaugrichtung N2 innerhalb des Gaskegels 44 entsteht.
Bei dem Substrat 1b handelt es sich in diesem Fall um ein luftdurchlässiges Substrat (z.B. Papier), so dass das ausgestoßene Gas das Substrat zumindest teilweise durchströmt, was das Abheben des Substrats 1b begünstigt, insbesondere eine Trennwirkung des Substrats zur Lage darunter bewirkt, insbesondere bei Adhäsionskräften T zwischen dem Substrat und der Lage darunter, welche in diesem Fall als luftundurchlässiges Substrat 1a (z.B. Glas) ausgebildet ist.
8 zeigt einen Stapel mit horizontal aufeinander liegenden luftundurchlässigen Substraten 1a (z.B. Glas) und luftdurchlässigen Substraten 1b (z.B. Papier). Mit der erfindungsgemäßen Sauggreifvorrichtung 10 wird es ermöglicht, einen solchen gemischten Stapel zu bilden als auch die verschiedenen Substrate von einem solchen Stapel abzuheben. Dabei kann ein flächiges Substrat 1a, 1b zuerst mittels eines Gasabsaug-Unterdruckmoduls 30 angesaugt werden und danach mittels eines Gasausstoß-Unterdruckmoduls 40 angesaugt werden oder, umgekehrt, zuerst mittels eines Gasausstoß-Unterdruckmoduls 40 angesaugt werden und danach mittels eines Gasabsaug-Unterdruckmoduls 30 angesaugt werden. Im Fall eines luftundurchlässigen Substrats 1a, insbesondere einer flexiblen dünnen Glasscheibe, kann dabei zunächst ein mittiges Ansaugen erfolgen, bevor ein Anheben bzw. Anspringen am Rand erfolgt. Im Fall eines luftdurchlässigen Substrats 1b, insbesondere eines flexiblen dünnen Papierbogens, kann zunächst ein Durchblasen bzw. Anspringen erfolgen bevor das Substrat flächig angesaugt und fixiert wird.
9 und 10 illustrieren für das Annähern der Sauggreifvorrichtung an ein Substrat, das Aufnehmen des Substrats und das Lösen des Substrats von der Sauggreifvorrichtung, zeitliche Ablauffolgen der Z-Position (Normale der Ebene E und/oder senkrecht zu den Richtungen R1 und R2) der Sauggreifvorrichtung und Betriebszustände eines Gasabsaug-Unterdruckmoduls 30 und eines Gasausstoß-Unterdruckmoduls 40. Auf der X-Achse ist der zeitliche Verlauf (s) schematisch dargestellt, auf der Y-Achse zum einen der Druck (bar) an den Unterdruckmodulen 30, 40 und zum anderen die die Position des Greifers in Z-Richtung (cm).
9 illustriert eine erste beispielhafte Ablauffolge, welche z.B. bei Glas zum Einsatz kommen kann. Nachdem dem Annähern der Sauggreifvorrichtung an das Substrat (s=2) wird zunächst das Gasabsaug-Unterdruckmodul 30 aktiviert (Druck negativ), um das Substrat anzusaugen, z.B. mittig. Danach (s=4) wird das Gasausstoß-Unterdruckmodul 40 aktiviert (Druck negativ) um das Substrat vollständig, z.B. auch randseitig, aufzunehmen. Die Sauggreifvorrichtung kann dann das aufgenommene Substrat an einen anderen Ort bewegen. Zum Lösen des Substrats von der Sauggreifvorrichtung (s=9) kann das Ansaugen mittels der Unterdruckmodule 30, 40 beendet werden, wobei zusätzlich vorgesehen sein kann, dass eines der Module, insbesondere das Gasabsaug-Unterdruckmodul 30 das Substrat abbläst (Druck positiv).
10 illustriert eine zweite beispielhafte Ablauffolge, welche z.B. bei Papier zum Einsatz kommen kann. Nach dem Annähern der Sauggreifvorrichtung an das Substrat (s=2) wird zunächst das Gasausstoß-Unterdruckmodul 40 aktiviert (Druck negativ), um das Substrat anspringen zu lassen, z.B. randseitig. Danach (s=4) wird das Gasabsaug-Unterdruckmodul 30 aktiviert (Druck negativ) um das Substrat vollständig, z.B. auch mittig, aufzunehmen. Die Sauggreifvorrichtung kann dann das aufgenommene Substrat an einen anderen Ort bewegen. Zum Lösen des Substrats von der Sauggreifvorrichtung (s=9) kann das Ansaugen mittels der Unterdruckmodule 30, 40 beendet werden.
Die Kombination von Gasausstoß-Unterdruckmodulen 40 (z.B. Bernoulli-Schwebesaugern) und Gasabsaug-Unterdruckmodulen 30 (z.B. Venturi-Ejektoren) eignet sich in vorteilhafter Weise insbesondere zur Lagentrennung von luftundurchlässigen Substraten (z.B. flexibler dünner Glasscheiben) und luftdurchlässigen Substraten (z.B. flexibler dünner Papierbögen), welche z.B. horizontal aufeinander, z.B. abwechselnd, gestapelt sind. Dies gilt für gewölbte Rohgläser als auch für ebene Fertiggläser.
Ein luftdurchlässiges Substrat umfasst vorzugsweise Papier oder besteht aus Papier, wobei ein Flächengewicht zwischen 20 bis 80 g/m², vorzugsweise zwischen 30 und 70 g/m², besonders bevorzugt zwischen 40 und 60 g/m², z.B. 50 g/m² vorgesehen sein kann. Die Dicke eines luftdurchlässigen Substrats kann z.B. zwischen 40 und 100 Mikrometer liegen, vorzugsweise zwischen 50 und 90 Mikrometer, besonders bevorzugt zwischen 60 und 70 Mikrometer liegen.
Ein luftdurchlässiges Substrat kann ferner eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften gemäß DIN EN 1924-2 aufweisen: Bruchkraft in Maschinenlaufrichtung (MD) zwischen 20 und 80 N/15mm, vorzugsweise zwischen 30 und 50 N/15mm. Bruchkraft in Querrichtung (CD) zwischen 10 und 40 N/15mm, vorzugsweise zwischen 15 und 25 N/15mm. Dehnung in Maschinenlaufrichtung (MD) zwischen 1,5% und 1,9%, vorzugsweise zwischen 1,6% und 1,8%. Dehnung in Querrichtung (CD) zwischen 1,6% und 2,0%, vorzugsweise zwischen 1,7% und 1,9%.
Ein luftdurchlässiges Substrat kann zudem einen Berstdruck gemäß DIN EN ISO 2758 zwischen 90 und 130 kPa, vorzugsweise zwischen 100 und 120 kPa aufweisen, und/oder einen Cobb-Wert (Wasser) gemäß DIN EN 20 535 zwischen 10 und 40 g/m², vorzugsweise zwischen 15 und 32 g/m² aufweisen, und/oder eine absolute Feuchte gemäß DIN EN 20 287 zwischen 1% und 5%, vorzugsweise zwischen 2% und 4% aufweisen. Ein luftdurchlässiges Substrat weist insbesondere eine Feuchte von unter 20% auf (T=35°) und kann vor dem Auflegen in einem Trockenschrank aufbewahrt werden.
Ein luftdurchlässiges Substrat kann ferner einen pH-Wert aufweisen, welcher zwischen 5 und 9 liegt, vorzugweise zwischen 6 und 8 liegt, besonders bevorzugt zwischen 7 und 8 liegt, wobei der pH-Wert insbesondere gemäß ISO 8791-2 bestimmbar sein kann.
Ein luftdurchlässiges Substrat kann zwei gegenüberliegende Oberflächen mit unterschiedlicher Oberflächenrauheit aufweisen, welche z.B. jeweils an ein flächiges Substrat angrenzen. Besonders bevorzugt ist dabei eine untere Oberfläche mit höherer Oberflächenrauheit und eine obere Oberfläche mit niedrigerer Oberflächenrauheit. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Anhaftung eines unter einem luftdurchlässiges Substrat liegenden flächigen Substrats verringert werden, wenn ein luftdurchlässiges Substrat entnommen wird, was insbesondere bei dünnen Gläsern vorteilhaft sein kann.
Die Rauhigkeit der Oberflächen eines luftdurchlässigen Substrats kann gemäß ISO 8791/4 folgende Werte aufweisen: Rauhigkeit der Unterseite zwischen 4 und 14 Mikrometer, vorzugsweise zwischen 6 und 12 Mikrometer, besonders bevorzugt zwischen 8 und 10 Mikrometer. Rauhigkeit der unteren Oberfläche zwischen 4 und 14 Mikrometer, vorzugsweise zwischen 6 und 12 Mikrometer, besonders bevorzugt zwischen 8 und 10 Mikrometer. Rauhigkeit der oberen Oberfläche zwischen 1 und 7 Mikrometer, vorzugsweise zwischen 2 und 6 Mikrometer, besonders bevorzugt zwischen 3 und 5 Mikrometer.
Die Chemie eines luftdurchlässiges Substrats (z.B. Papier) ist bevorzugt an ein luftundurchlässiges Substrat angepasst (z.B. pH-Wert), insbesondere zur Vermeidung von Glaskorrosion, Abdrücken und/oder Haze. Insbesondere kann mit dem luftdurchlässigen Substrat die Bildung von Haze vermieden werden (Glaskorrosion, Reaktion mit Säuren, H₂O+CO₂ kann mit Na an einer Glasoberfläche zu Na₂CO₃ reagieren und zu einer Salzschicht auf der Oberfläche führen). Bevorzugt ist das luftdurchlässige Substrat technisch chlor- und säurefrei ausgebildet. Insbesondere kann mit dem luftdurchlässigen Substrat vermieden werden, dass der Säuregehalt und/oder Chlor mit der Oberfläche des Substrats (z.B. Glas) zu schlecht abwaschbaren Salzen reagiert. Das luftdurchlässige Substrat weist zudem bevorzugt eine geringe Partikelabgabe auf und/oder eine Abgabe von Partikeln, welche auf dem luftundurchlässigen Substrat abwaschbar sind.
Die in 1-3 und 4 gezeigten Sauggreifvorrichtungen 10 weisen ferner vorzugsweise eine Ausgleichseinheit 22 für die Richtung senkrecht zur Ebene E auf sowie ggf. eine auf dem Grundkörper 20 angebrachte Ventilinsel 55. Ferner können die Sauggreifvorrichtungen 10 mit einer Sensorik zur Vakuumüberwachung 50, einer Sensorik zur Kraftüberwachung 51 und/oder einer Sensorik zur Distanzüberwachung 52 (insbesondere in Richtung senkrecht zur Ebene E) ausgestattet sein. Um die speziellen Eigenschaften dünner Gläser (z.B. Flexibilität, Verwerfung, Eigenspannungen, ggf. Borten, horizontale Lage, Zwischenpapier, triboelektrischen Effekte, etc.) angemessen zu berücksichtigen bzw. zu kontrollieren ist der Einsatz von Flächensaugern in Kombination mit Schwebesauger nach dem Bernoulli-Prinzip und intelligenter Sensorik besonders vorteilhaft.
Mit der Erfindung wird demnach insbesondere ein Greifer zum Halten und/oder Umsetzen eines flächenartigen Werkstücks, insbesondere eines Dünnglases bereitgestellt. Der Greifer eignet sich zur Handhabung, zum Transport, zum Trennen und Fügen von luftdurchlässigen und nicht luftdurchlässigen, flexiblen Materialien. Der Greifer eignet sich zudem in vorteilhafter Weise zum berührungsarmen Erfassen von Substraten.

Claims

Sauggreifvorrichtung (10) zur Aufnahme flexibler flächiger Substrate (1), insbesondere flexibler dünner Glasscheiben und/oder flexibler dünner Papierbögen, bevorzugt mit Dicken von unter 100µm, umfassend: einen Grundkörper (20), insbesondere zur Anbindung an einen Roboterarm, wobei der Grundkörper eine Ebene (E) definiert, welche bei Aufnahme eines Substrats bevorzugt zumindest bereichsweise parallel zu diesem verläuft, zumindest ein an dem Grundkörper (20) angeordnetes Gasabsaug-Unterdruckmodul (30) mit zumindest einer Gasabsaug-Öffnung (32) zum Absaugen von Gas und zur Erzeugung eines Unterdrucks, insbesondere mittels des Venturi-Effekts, um das Substrat (1) an die Sauggreifvorrichtung (10) anzusaugen und zumindest ein an dem Grundkörper angeordnetes Gasausstoß-Unterdruckmodul (40) mit einer Gasausstoß-Öffnung (42) zum Ausstoßen von Gas und zur Erzeugung eines Unterdrucks, insbesondere mittels des Bernoulli-Effekts, um das Substrat (1) an die Sauggreifvorrichtung (10) anzusaugen.
Sauggreifvorrichtung gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei das Gasabsaug-Unterdruckmodul (30) als Venturi-Ejektor ausgebildet ist oder einen solchen umfasst und/oder folgendes umfasst: einen Gaseintritt, insbesondere zum Eintritt von Druckluft, einen Gasaustritt, insbesondere zum Wiederaustritt der Druckluft, eine von dem Gaseintritt zu dem Gasaustritt verlaufende Verbindung mit einer Engstelle und eine zwischen dem Gaseintritt und dem Gasaustritt abzweigende Verbindung zu der Gasabsaug-Öffnung (32), um mittels des Venturi-Effekts den Unterdruck zu erzeugen, und/oder wobei das Gasausstoß-Unterdruckmodul (40) als Bernoulli-Schwebesauger ausgebildet ist oder einen solchen umfasst und/oder folgendes umfasst: einen Gaseintritt, insbesondere zum Eintritt von Druckluft, und eine Verbindung von dem Gaseintritt zu der Gasausstoß-Öffnung (42), insbesondere zum Wiederaustritt der Druckluft, wobei die Gasausstoß-Öffnung (42) derart ausgebildet ist, dass das ausgestoßene Gas schräg zur Ebene des Grundkörpers (20) verläuft, bevorzugt schräg auf das aufzunehmende Substrat (1) trifft, um mittels des Bernoulli-Effekts den Unterdruck zu erzeugen.
Sauggreifvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gasabsaug-Unterdruckmodul (30) eine Anlagefläche (34) zur zumindest bereichsweisen Anlage eines mit der Sauggreifvorrichtung (10) aufzunehmenden Substrats (1) aufweist, und wobei innerhalb der Anlagefläche (34) die Gasabsaug-Öffnung (32) als Aussparung angeordnet ist, und wobei vorzugsweise innerhalb der Anlagefläche (34) eine Mehrzahl von Gasabsaug-Öffnungen (32) als Aussparung angeordnet sind, vorzugsweise zumindest 224 Gasabsaug-Öffnungen, besonders bevorzugt zumindest 1108 Gasabsaug-Öffnungen, nochmals bevorzugter zumindest 1662 Gasabsaug-Öffnungen angeordnet sind, und wobei die Anlagefläche (34) des Gasabsaug-Unterdruckmoduls (30) vorzugsweise eine Fläche von zumindest 530 Quadratzentimeter aufweist, besonders bevorzugt eine Fläche von zumindest 1280 Quadratzentimeter aufweist, nochmals bevorzugter eine Fläche von zumindest 1984 Quadratzentimeter aufweist.
Sauggreifvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Mehrzahl von Gasabsaug-Unterdruckmodulen (30), insbesondere Venturi-Ejektoren, und/oder umfassend eine Mehrzahl von Gasausstoß-Unterdruckmodulen (40), insbesondere Bernoulli-Schwebesaugern, und/oder wobei das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule (30), insbesondere dessen Anlagefläche (34), näher am Zentrum der Ebene (E) des Grundkörpers (20) angeordnet sind als das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule (40), insbesondere dessen Gasausstoß-Öffnung, wobei dies bevorzugt entlang zumindest einer in der Ebene des Grundkörpers verlaufenden Richtung gilt, besonders bevorzugt entlang zwei zueinander senkrechter in der Ebene (E) des Grundkörpers verlaufender Richtungen gilt, und/oder wobei das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule (30), insbesondere dessen Anlagefläche (34), zwischen den Gasausstoß-Unterdruckmodulen (40), insbesondere deren Gasausstoß-Öffnungen (42), angeordnet sind, wobei dies bevorzugt entlang zumindest einer in der Ebene des Grundkörpers verlaufenden Richtung gilt, besonders bevorzugt entlang zwei zueinander senkrechter in der Ebene (E) des Grundkörpers verlaufender Richtungen gilt.
Sauggreifvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe (3) welche entlang einer ersten Richtung (R1) zwischen zwei, bevorzugt an gegenüberliegenden Rändern des Grundkörpers (20) angeordneten, Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppen (4) angeordnet ist, wobei die Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe (3) ein oder mehrere Gasabsaug-Unterdruckmodule (30) umfasst, deren Anlagefläche (34) sich entlang einer senkrecht zu der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung (R2) erstreckt, vorzugsweise in Form eines Streifens, und wobei die Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppe (4) mehrere Gasausstoß-Unterdruckmodule (40) umfasst, welche nebeneinander entlang der senkrecht zu der ersten Richtung (R1) verlaufenden zweiten Richtung (R2) angeordnet sind.
Sauggreifvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule (30), insbesondere die Gasabsaug-Unterdruckmodul-Gruppe (3), eine erste Ansaugrichtung (N1) definieren, insbesondere eine erste Ansaugrichtung definieren welche senkrecht zu der Anlagefläche (34) des Gasabsaug-Unterdruckmoduls und/oder senkrecht zu der Ebene (E) des Grundkörpers (20) verläuft, und wobei das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule (40), insbesondere die Gasausstoß-Unterdruckmodul-Gruppen (4), zweite Ansaugrichtungen (N2) definieren, welche schräg zu der ersten Ansaugrichtung (N1) verlaufen, insbesondere derart, dass die Ansaugrichtungen (N1, N2) Normalen einer konvexen Fläche (F) definieren, um ein flexibles flächiges Substrat (1) mit konkaver Krümmung und/oder gegenüberliegenden Borten (2) aufzunehmen, wobei die Sauggreifvorrichtung vorzugsweise eine Verstelleinrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die Neigung zwischen der ersten Ansaugrichtung (N1) und der zweiten Ansaugrichtung (N2) zu variieren.
Sauggreifvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend zumindest ein Gasabsaug-Unterdruckmodul (30) welches sowohl entlang einer ersten Richtung (R1) als auch entlang einer senkrecht zu der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung (R2) zwischen zumindest vier, bevorzugt in Ecken oder an Randbereichen des Grundkörpers (20) angeordneten, Gasausstoß-Unterdruckmodulen (40) angeordnet ist, und/oder wobei das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule (30) innerhalb eines durch vier Gasausstoß-Unterdruckmodule (40) definierten Vierecks angeordnet sind, wobei bevorzugt sämtliche Gasabsaug-Unterdruckmodule (30) der Sauggreifvorrichtung (10) innerhalb eines solchen Vierecks angeordnet sind.
Sauggreifvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule (30) eine erste Ansaugrichtung (N1) definieren und das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule eine zweite Ansaugrichtung (N2) definieren, wobei die erste und die zweite Ansaugrichtung (N1, N2) parallel zueinander verlaufen, insbesondere senkrecht zu der Anlagefläche (34) des Gasabsaug-Unterdruckmoduls (30) und/oder senkrecht zu der Ebene (E) des Grundkörpers (20) verlaufen, und/oder wobei das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule (40) entlang der ersten Ansaugrichtung (N1), entlang der zweiten Ansaugrichtung (N2), senkrecht zu der Anlagefläche (34) des Gasabsaug-Unterdruckmoduls (30) und/oder senkrecht zu der Ebene (E) des Grundkörpers (20) zurückgesetzt sind, vorzugsweise um zumindest 0,2 Zentimeter, besonders bevorzugt um zumindest 0,45 Zentimeter, nochmals bevorzugter um zumindest 0,5 Zentimeter zurückgesetzt sind.
Sauggreifvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule (30) und das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule (40) jeweils als eigenständige Komponenten ausgebildet sind, und/oder wobei zwischen einem Gasabsaug-Unterdruckmodul (30), insbesondere dessen Anlagefläche (34), und einem Gasausstoß-Unterdruckmodul (40), insbesondere dessen Gasausstoß-Öffnung (42), ein Abstand (A) von zumindest 1 Zentimeter besteht, vorzugsweise ein Abstand (A) von zumindest 2 Zentimeter besteht, besonders bevorzugt ein Abstand (A) von zumindest 4 Zentimeter besteht und/oder wobei das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule (30) und das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule (40) getrennt ansteuerbar sind, insbesondere derart, dass ein flexibles flächiges Substrat (1) zuerst mittels eines Gasausstoß-Unterdruckmoduls (40) ansaugbar ist und danach mittels eines Gasabsaug-Unterdruckmoduls (30) ansaugbar ist.
Sauggreifvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule (30) jeweils eine Haltekraft von zumindest 12 Newton, vorzugsweise von zumindest 37 Newton, besonders bevorzugt von zumindest 43 Newton aufweisen und/oder wobei das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule (40) jeweils eine Haltekraft von zumindest 1,8 Newton, vorzugsweise von zumindest 3,2 Newton, besonders bevorzugt von zumindest 5,4 Newton aufweisen, und/oder wobei das oder die Gasabsaug-Unterdruckmodule (30) variabel ansteuerbar sind, um zumindest zwei verschiedene Werte der Haltekraft zu bewirken, und/oder wobei das oder die Gasausstoß-Unterdruckmodule (40) variabel ansteuerbar sind, um zumindest zwei verschiedene Werte der Haltekraft zu bewirken, insbesondere derart, dass die Sauggreifvorrichtung (10) als kombinierte Sauggreifvorrichtung sowohl für luftundurchlässige Substrate (1a) als auch für luftdurchlässige Substrate (1b) ausgebildet ist.
Verfahren zur Aufnahme flexibler flächiger Substrate (1), insbesondere flexibler dünner Glasscheiben und/oder flexibler dünner Papierbögen, bevorzugt mit Dicken von unter 100µm, umfassend: Verwenden einer Sauggreifvorrichtung (10) mit einem oder mehreren Gasabsaug-Unterdruckmodulen (30) und einem oder mehreren Gasausstoß-Unterdruckmodulen (40), insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, Annähern der Sauggreifvorrichtung (10) an ein flexibles flächiges Substrat (1), insbesondere derart, dass sich das Substrat (1) zumindest bereichsweise parallel in Gegenüberstellung zu einer Ebene (E) der Sauggreifvorrichtung (10) befindet, und Aufnehmen des flexiblen flächiges Substrats (1) mittels der Sauggreifvorrichtung (10), wobei das flexible flächige Substrat (1) zeitversetzt mittels des Gasabsaug-Unterdruckmoduls (30) und des Gasausstoß-Unterdruckmoduls (40) angesaugt wird, z.B. zuerst mittels des Gasabsaug-Unterdruckmoduls (30) angesaugt wird und danach mittels des Gasausstoß-Unterdruckmoduls (40) angesaugt wird oder zuerst mittels des Gasausstoß-Unterdruckmoduls (40) angesaugt wird und danach mittels des Gasabsaug-Unterdruckmoduls (30) angesaugt wird.
Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, umfassend: Aufnehmen eines luftundurchlässigen Substrats (1a), insbesondere einer flexiblen dünnen Glasscheibe, mittels der Sauggreifvorrichtung (10), wobei das luftundurchlässige Substrat (1a) zuerst mittels des oder der Gasabsaug-Unterdruckmodule (30) angesaugt wird und danach mittels des oder der Gasausstoß-Unterdruckmodule (40) vollständig aufgenommen wird, und/oder Aufnehmen eines luftdurchlässigen Substrats (1 b), insbesondere eines flexiblen dünnen Papierbogens, mittels der Sauggreifvorrichtung (10), wobei das luftdurchlässige Substrat (1b) zuerst mittels des oder der Gasausstoß-Unterdruckmodule (40) durchblasen und angehoben wird und danach mittels des oder der Gasabsaug-Unterdruckmodule (30) vollständig aufgenommen wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: Lösen des flexiblen flächiges Substrats (1) von der Sauggreifvorrichtung (10), indem das Ansaugen mittels des Gasabsaug-Unterdruckmoduls (30) und/oder mittels des Gasausstoß-Unterdruckmoduls (40) beendet wird, wobei vorzugsweise das flexible flächige Substrat (1), insbesondere das luftundurchlässige Substrat (1a), z.B. die flexible dünne Glasscheibe, mittels des Gasabsaug-Unterdruckmoduls (30) von der Sauggreifvorrichtung (10) abgeblasen wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: Sukzessives Abheben von luftundurchlässigen Substraten (1a) und luftdurchlässigen Substraten (1b) von einem Stapel (S) mit luftundurchlässigen Substraten (1a) und luftdurchlässigen Substraten (1b), insbesondere von einem Stapel (S) mit Glasscheiben und Papierbögen, wobei sowohl die luftundurchlässigen Substrate (1a) als auch die luftdurchlässigen Substrate (1b) mit derselben Sauggreifvorrichtung (10) von dem Stapel (S) abgehoben werden und/oder Sukzessives Aufeinanderlegen von luftundurchlässigen Substraten (1a) und luftdurchlässigen Substraten (1b) zum Bilden eines Stapels (S) mit luftundurchlässigen Substraten (1a) und luftdurchlässigen Substraten (1b), insbesondere eines Stapels (S) mit Glasscheiben und Papierbögen, wobei sowohl die luftundurchlässigen Substrate (1a) als auch die luftdurchlässigen Substrate (1b) mit derselben Sauggreifvorrichtung (10) auf den Stapel (S) aufgelegt werden.
Stapel (S) mit luftundurchlässigen Substraten (1a) und luftdurchlässigen Substraten (1b), insbesondere mit flexiblen dünnen Glasscheiben und flexiblen dünnen Papierbögen, insbesondere hergestellt oder herstellbar mit dem Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei die luftundurchlässigen Substraten eine Dicke von unter 70 µm aufweisen, vorzugsweise eine Dicke von unter 50 µm aufweisen, besonders bevorzugt eine Dicke von unter 30 µm aufweisen und/oder wobei die luftdurchlässigen Substraten eine Dicke von unter 80 µm aufweisen, vorzugsweise eine Dicke von unter 70 µm aufweisen, besonders bevorzugt eine Dicke von unter 50 µm aufweisen.
Stapel (S) gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei der Stapel zumindest 50, vorzugsweise zumindest 100, besonders bevorzugt zumindest 200 luftundurchlässige Substrate (1a) umfasst, wobei die luftundurchlässigen Substrate (1a) vorzugsweise mit einer lateralen Toleranz von höchstens ±2mm, besonders bevorzugt höchstens ±1 mm gestapelt sind, und/oder wobei zwischen den luftundurchlässigen Substraten (1a) jeweils zumindest ein luftdurchlässiges Substrat (1b) angeordnet ist, insbesondere um die Oberfläche der luftundurchlässigen Substrate (1a) vor Kratzern, lateralen Verschiebung und/oder chemischer Reaktionen zu schützen, und/oder wobei die luftdurchlässigen Substrate (1b) die luftundurchlässigen Substrate (1a) seitlich überragen, vorzugsweise mit einem Überstand von zumindest 10mm, besonders bevorzugt mit einem Überstand von zumindest 20mm, und/oder wobei die luftdurchlässigen Substrate (1b) zwei gegenüberliegende Oberflächen mit unterschiedlicher Oberflächenrauheit aufweisen, besonders bevorzugt eine untere Oberfläche mit höherer Oberflächenrauheit und eine obere Oberfläche mit niedrigerer Oberflächenrauheit.