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Die
Erfindung betrifft einen Sauggreifer zum Ansaugen von Werkstücken, mit
einem Unterdruckanschluss, einem elastischen Saugkörper und
einem Saugkörperhalter,
wobei der Saugkörper
an seiner dem Werkstück
zugewandten Seite eine einen Saugraum abgrenzende Dichtlippe aufweist,
und der Saugraum mit dem Unterdruckanschluss strömungsverbunden ist, wobei der
Saugkörper
bei im Saugraum herrschendem Unterdruck eine am Werkstück anliegende
Kontaktfläche
aufweist.
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Sauggreifer
werden verwendet, um Gegenstände
oder Werkstücke
anzusaugen, so dass sie entweder auf diese Weise fixiert oder gehandhabt werden
können.
Befinden sich die Sauggreifer an Manipulatoren, so kann der angesaugte
Gegenstand transportiert werden. Für unterschiedliche Gegenstände sind
jeweils die entsprechenden Sauggreifer erforderlich. In der Regel
sind die Sauggreifer an die Größe und das
Gewicht des zu manipulierenden Gegenstands angepasst. Dabei weisen
die Sauggreifer am Saugkörper
eine umlaufende Dichtlippe auf, über die
ein Saugraum abgeschlossen beziehungsweise gegenüber der Umgebung abgedichtet
wird. Der Saugkörper
ist seinerseits über
den Saugkörperhalter
mit einer Unterdruckleitung verbunden, wobei der Saugkörper und
der Saugkörperhalter
zweiteilig oder einteilig ausgebildet sein können. So sind z.B. Saugkörper bekannt,
die im Zweikomponentenverfahren aus Kunststoffen mit unterschiedlichen
Eigenschaften hergestellt sind. Ebene Gegenstände, zum Beispiel Blechtafeln
oder Glasplatten, können
auf diese Weise relativ einfach ergriffen und transportiert werden.
Insbesondere bei Blechtafeln tritt jedoch das Problem auf, dass
die Blechtafeln am Sauggreifer verrutschen, da die Oberflächen der
Blechtafeln eingeölt
sind. Dies kann unter Umständen
zu Produktionsverzögerungen
und im schlimmsten Falle zum Produktionsstillstand führen.
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Im
Zuge der immer schneller werdenden Produktionsgeschwindigkeiten
muss sichergestellt sein, dass die Gegenstände, beziehungsweise Werkstücke, sicher
ergriffen und festgehalten werden, auch wenn relativ hohe Kräfte über die
Sauggreifer auf den zu transportierenden Gegenstand eingeleitet werden
und umgekehrt. In der Regel sind dies vertikale Kräfte, mit
denen der Gegenstand angehoben wird, und Tangentialkräfte, die
von Beschleunigungen und Verzögerungen
herrühren.
Diese Tangentialkräfte
werden in der Regel über
Reibung vom Sauggreifer auf den Gegenstand und vom Gegenstand auf den
Sauggreifer übertragen.
Zwar kann durch Erhöhung
des Unterdrucks die Sicherheit gegen Ablösen vergrößert werden, jedoch besteht
dann die Gefahr, dass die Gegenstände, insbesondere dünne Blechtafeln
oder dergleichen, verformt werden. Bei dünnen Blechtafeln mit einer
Blechdicke von weniger als einem Millimeter, die vor allem im Kraftfahrzeug-Karosseriebau verwendet
werden, sind derartige Verformungen nicht akzeptabel.
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Mit
der
DE 299 05 951
U1 wird ein Sauggreifer vorgeschlagen, dessen Saugraum
mit in den Saugraum vorspringende Rippen versehen ist, wobei die Rippen Öl aufnehmende
und abführende
Nuten aufweisen. Wird mit einem derartigen Sauggreifer ein Werkstück angesaugt,
dann stützt
sich dieses Werkstück
an den Rippen ab und es wird der Reibungswiderstand zwischen Sauggreifer
und Werkstück
erhöht.
Die Abstützung
erfolgt an den freien Stirnflächen
der Rippen, die die Ölnuten
aufweisen. In der Regel sind diese Sauggreifer symmetrisch aufgebaut.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sauggreifer bereitzustellen,
mit welchem bei gleichem Unterdruck noch höhere Tangentialkräfte auf
das Werkstück übertragen
werden können.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Sauggreifer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Kontaktfläche
richtungsgebundene Reibeigenschaften aufweist.
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Der
erfindungsgemäße Sauggreifer
besitzt eine am Werkstück
anliegende Kontaktfläche,
die Reibeigenschaften aufweist, welche richtungsgebunden sind. Dies
bedeutet, dass die Reibeigenschaften eine Funktion der Richtung
sind, in welche der Sauggreifer bewegt wird. Da es sich in der überwiegenden Mehrzahl
der Anwendungsfälle
dieser Sauggreifer um eine geradlinige Handhabungsbewegung handelt,
indem zum Beispiel das Werkstück
vom einen zum anderen Ort transportiert wird, ist es zwangsweise
nicht notwendig, dass diese Sauggreifer nach allen Richtungen gleiche
Reibeigenschaften aufweisen. Durch die Optimierung der Reibeigenschaften für bevorzugte
Bewegungsrichtungen kann zum einen der Sauggreifer kleiner dimensioniert
werden, zum anderen können
die durch Unterdruck erzeugten Kräfte verringert werden, so dass
die Gefahr für eine
Verformung des Werkstücks
vermindert wird. Dieser erfindungsgemäße Sauggreifer wird so eingebaut,
dass die Richtungen mit den optimalen Reibeigenschaften mit den
Richtungen der Beschleunigungs- bzw. Bremsvektoren beim Transport
des Werkstücks übereinstimmen.
Da in den anderen Richtungen, insbesondere quer zur Transportrichtung,
keine oder nur unbedeutende Kräfte
auftreten, genügen
hier verminderte Reibungskräfte.
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Bei
einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kontaktfläche eine
richtungsgebundene Oberflächenstruktur
aufweist. Durch diese Oberflächenstruktur,
die zum Beispiel von Vorsprüngen,
Rippen, Noppen und dergleichen gebildet wird, werden in unterschiedliche
Richtungen unterschiedliche Reibeigenschaften erzeugt. Dieses Prinzip
entspricht zum Beispiel einem Reifenprofil an einem Fahrzeug, wobei
das Reifenprofil eine bevorzugte Laufrichtung aufweist, in welcher
es optimale Hafteigenschaften besitzt.
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Selbstverständlich kann
die Kontaktfläche des
Sauggreifers mehrere bevorzugte Richtungen besitzen, in denen die
Reibeigenschaften optimale Werte aufweisen, jedoch wird eine einzige
Vorzugsrichtung bevorzugt. Diese Vorzugsrichtung wird zum Beispiel
durch die Art und/oder Form der Oberflächengeometrie der Kontaktfläche geschaffen.
Dabei liegt die Vorzugsrichtung orthogonal zur Normalen der Kontaktfläche.
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Bei
einem besonderen Ausführungsbeispiel sind
die Reibeigenschaften werkstückoberflächenspezifisch.
Dies bedeutet, dass die Reibeigenschaften spezieller Sauggreifer
bei speziellen Werkstückoberflächen oder
Eigenschaften dieser Werkstückoberflächen optimale
Werte annehmen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
weist die Kontaktfläche
eine erste Vorzugsorientierung mit optimaler Reibeigenschaft auf
mit höherviskosen
Flüssigkeiten
(z.B. Öl)
benetzten Oberflächen
und eine zweite Richtung mit optimaler Reibeigenschaft auf mit niederviskosen
Flüssigkeiten
(z.B. Wasser) benetzten Oberflächen
auf. Ein derartiger Sauggreifer kann sowohl für geölte Oberflächen als auch für mit Wasser
benetzte Oberflächen
verwendet werden. Bevorzugt sind die beiden Richtungen nicht gleich, sondern
schließen
insbesondere einen Winkel von 90° ein.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
eine Markierung als Anzeige für
die Richtung mit optimalen Reibeigenschaften vorgesehen. Diese Markierung
dient dazu, dass der Sauggreifer korrekt in die Handhabungsvorrichtung
eingebaut wird, so dass dessen Eigenschaften voll ausgenutzt werden können.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten
und in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln
für sich
oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 einen Querschnitt durch
einen Sauggreifer;
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2 eine erste Draufsicht
auf die Kontaktfläche
des Sauggreifers in Richtung des Pfeils II gemäß 1; und
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3 eine zweite Draufsicht
auf die Kontaktfläche
des Sauggreifers in Richtung des Pfeils III gemäß 1.
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In
der 1, die einen Querschnitt
durch einen insgesamt mit 10 bezeichneten Sauggreifer zeigt,
ist mit dem Bezugszeichen 12 ein Saugkörperhalter bezeichnet. Dieser
weist einen Unterdruckanschluss 14 auf, der zum Beispiel
mit einem Innengewinde 16 versehen ist. Die Außenseite
des Saugkörperhalters 12 ist
mit zwei Ringbünden 18 versehen, an
welchen ein elastischer Saugkörper 20 sicher
fixiert ist. Dieser Saugkörper 20 ist
in etwa glockenförmig
ausgebildet und weist einen umlaufenden unteren Rand auf, der als
Dichtlippe 22 ausgebildet ist. Außerdem weist der Saugkörper 20 einen
zentralen Durchbruch 24 auf, der mit dem Unterdruckanschluss 14 kommuniziert.
Der Durchbruch 24 mündet in
einen Saugraum 26, der von der Dichtlippe 22 umgeben
ist. Ferner ist der Saugraum 26 von einer Kontaktfläche 28 begrenzt,
welche bei angesaugtem Werkstück 32 an
einer Oberfläche 30 des
Werkstücks 32 zu
liegen kommt.
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Die 2 zeigt eine Draufsicht
auf die Kontaktfläche 28 in
Richtung des Pfeils II gemäß 1, wobei die umlaufende
Dichtlippe 22 und der Durchbruch 24 deutlich zu
sehen sind. Außerdem
sind Rippen 34 erkennbar, die quer zu einem Pfeil 36 verlaufen.
Die Rippen 34 sind lamellenartig ausgebildet und weisen
einen geringen Abstand zur Dichtlippe 22 und zueinander auf.
Dies hat zur Folge, dass das angesaugte Werkstück 32 großflächig von
den Rippen 34 unterstützt
wird, so dass es beim Werkstück 32 zu keinen
Durchbiegungen oder allgemein zu Verformungen kommt. Die Rippen 34 können sich
aufgrund der Lamellenform in Richtung des Doppelpfeils 36 leicht
umlegen, wodurch an der Oberfläche 30 des Werkstücks 32 anhaftende
niederviskose Flüssigkeit, z.B.
Wasser leicht verdrängt
wird. Eine derart ausgestaltete Kontaktfläche 28 besitzt optimale
Reibeigenschaften auf mit Wasser benetzten Oberflächen 30. Senkrecht
zur Pfeilrichtung 36, d.h. in Richtung des Doppelpfeils 44 sind
die Rippen 34 relativ steif. Deshalb können sie an der Oberfläche 30 des
Werkstücks 32 anhaftende
höherviskose
Flüssigkeiten, z.B. Öle leicht
verdrängen
und an der Oberfläche 30 angreifen.
Eine derart ausgestaltete Kontaktfläche 28 besitzt optimale
Reibeigenschaften auf mit Ölen
benetzten Oberflächen 30.
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Die 3 zeigt eine Draufsicht
auf eine Kontaktfläche 28 in
Richtung des Pfeils III gemäß 1, bei der innerhalb der
Dichtlippe 22 Vorsprünge 38 vorgesehen
sind, welche im Wesentlichen L-förmig oder
V-förmig
verlaufen und mit ihrer Spitze 40 in Richtung des Pfeils 46 zeigen.
Diese Vorsprünge 38 besitzen
ebenfalls optimale Reibeigenschaften, sobald das Werkstück in Richtung
des Pfeils 46 bewegt wird. Dieser Sauggreifer 10 eignet
sich z.B. zum schnellen Beschleunigen oder zum schnellen Abbremsen
von Werkstücken 32.
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In
der 1. ist auf der Oberseite
des Saugkörpers 20 eine
Markierung 42 erkennbar, die die bevorzugte Transportrichtung
anzeigt, in welcher der Sauggreifer 10 seine optimale Reibeigenschaft
besitzt. Es können
auch mehrere Markierungen 42 vorgesehen sein, die die optimale
Richtung für
z.B. mit Öl,
Wasser, Kühlmittel
oder dergleichen benetzte Oberflächen
anzeigen. Diese Richtungen können Beschleunigungsrichtungen
und Verzögerungsrichtungen
sein.