DE202021003811U1

DE202021003811U1 - Greifereinheit

Info

Publication number: DE202021003811U1
Application number: DE202021003811.6U
Authority: DE
Original assignee: Harro Hofliger Verpackungsmaschinen GmbH
Current assignee: Harro Hofliger Verpackungsmaschinen GmbH
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-01-19
Anticipated expiration: 2031-12-18

Abstract

Greifereinheit (10)
- mit zumindest einem Grundkörper (20),
- mit zumindest einem Pneumatikanschluss (34) an dem Grundkörper (20),
- mit zumindest einem an dem Grundkörper (20) angeordneten Greifelement (24),
- mit zumindest einer innerhalb des Grundkörpers (20) angeordneten Ventileinrichtung (44), durch die der Pneumatikanschluss (34) durch zumindest abschnittsweise in den Grundkörper (20) integrierte Kanäle mit dem Greifelement (24) verbunden ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Greifereinheit zum Greifen und Transportieren von Produkten. Greifereinheiten werden bei einer Vielzahl an Verpackungs- und Montagevorrichtungen eingesetzt, um einzelne Produkte zu greifen und zu transportieren. Während des Transports der einzelnen Produkte können an den Produkten weitere Bearbeitungsschritte durchgeführt werden. Dies erfolgt in der Regel durch separate Arbeitsstationen.
STAND DER TECHNIK
Greifereinheiten zum Greifen und Transportieren von Produkten sind dem Grunde nach bereits bekannt. Oftmals werden Vakuumgreifer eingesetzt, bei denen das Greifelement als Saugeinheit ausgebildet ist. Da bei einer Verpackungs- oder Montagevorrichtung in der Regel eine Vielzahl an Vakuumgreifer zum Einsatz kommt, müssen die einzelnen Vakuumgreifer einzeln und unabhängig voneinander mit Vakuum beaufschlagt werden können. Daher ist es häufig erforderlich, jeden Vakuumgreifer mit einem eigenen Vakuumerzeuger auszurüsten. Aus Gewichts- und Platzgründen können die Vakuumerzeuger jedoch nicht unmittelbar an dem Vakuumgreifer selbst platziert werden. Daher müssen die einzelnen Vakuumerzeuger separat angeordnet und jeweils individuell mit „ihrem“ Vakuumgreifer verbunden werden. Dies erfordert eine große Anzahl an Fertigungsteilen und einen erheblichen Installationsaufwand. Zudem muss bei der Beschaltung mit Vakuum zunächst die gesamte Installation entlüftet werden. Dementsprechend sind in der Regel verhältnismäßig große und leistungsstarke Vakuumerzeuger erforderlich, die jedoch energietechnisch nachteilig sind.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend von diesem vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Greifereinheit anzugeben, die eine möglichst kompakte Bauweise ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Greifereinheit ist durch die Merkmale des Hauptanspruchs 1 gegeben. Sinnvolle Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von sich an diesen Anspruch anschließenden weiteren Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Greifereinheit besitzt zumindest einen Grundkörper, an dem zumindest ein Pneumatikanschluss vorhanden ist. Darüber hinaus ist zumindest ein Greifelement an dem Grundkörper vorhanden. Innerhalb des Grundkörpers ist zumindest eine Ventileinrichtung vorhanden, durch die der Pneumatikanschluss durch zumindest abschnittsweise in den Grundkörper integrierte Kanäle mit dem Greifelement verbunden ist.
Eine solche Ausbildung einer Greifereinheit realisiert die Kombination von vielen Einzelteilen in einem einzelnen Bauteil und ermöglicht auf diese Weise eine besonders kompakte Bauweise. Dadurch kann das in einer Verpackungs- oder Montagevorrichtung benötigte Volumen erheblich verkleinert werden, so dass die Verpackung- oder Montagevorrichtung deutlich platzsparender gebaut werden kann. Die innerhalb des Grundkörpers und somit ebenfalls unmittelbar an dem Greifelement angeordnete Ventileinrichtung bietet darüber hinaus eine integrierte Schnittstelle, durch die die einzelnen Komponenten direkt an der Greifereinheit miteinander verbunden werden können.
Bei dem Pneumatikanschluss kann es sich grundsätzlich um einen Druckluftanschluss und/oder einen Vakuumanschluss handeln. Ein solcher Pneumatikanschluss wird bereits bei einer Vielzahl von anderen Bauteilen von Verpackungs- und Montagevorrichtungen verwendet, so dass entsprechende Pneumatikleitungen in der Regel bereits vorhanden sind und lediglich ein Anschluss für die Pneumatikleitungen an dem Grundkörper der Greifereinheit vorgesehen werden muss.
Durch die geringe Anzahl an erforderlichen Zuleitungen können mit der erfindungsgemäßen Greifereinheit auch komplexe Bewegungsabläufe realisiert werden.
Das Greifelement kann beispielsweise als pneumatischer Greifer ausgebildet sein. In diesem Fall könnte es sich bei dem Greifelement insbesondere um einen Parallelgreifer handeln. Es wäre auch möglich, das Greifelement als elektrischen Greifer auszubilden.
Vorzugsweise kann es sich bei dem Greifelement um eine Saugeinheit handeln, so dass die Greifereinheit als Vakuumgreifer ausgebildet ist. Der Vakuumerzeuger kann in diesem Fall als separates Bauteil getrennt von der Greifereinheit vorhanden sein und mittels der Ventileinrichtung über den Pneumatikanschluss mit der Saugeinheit verbunden sein. Vorzugsweise kann der zumindest eine Vakuumerzeuger innerhalb des Grundkörpers angeordnet sein. Ein solcher integrierter Vakuumerzeuger kann vorzugsweise über zumindest ein Venturi-Rohr verfügen und arbeitet somit nach dem Venturiprinzip. Auf diese Weise lässt sich der Vakuumerzeuger besonders kompakt und platzsparend realisieren. Alternativ dazu könnte der integrierte Vakuumerzeuger auch zumindest eine Pumpeneinheit aufweisen.
Durch die Positionierung in dem Grundkörper selbst muss der Vakuumerzeuger insgesamt weniger leistungsstark sein. Ein nach dem Venturiprinzip arbeitender Vakuumerzeuger ist daher ausreichend. Ein solcher Vakuumerzeuger kann sehr kompakt und vergleichsweise einfach ausgebildet werden. Dadurch kann auch auf den Einsatz von Antriebseinheiten und Pumpen verzichtet werden. Die Verwendung von lediglich einer geringen Anzahl an unterschiedlichen Komponenten, die noch dazu in der Regel vergleichsweise preiswert sind, lässt sich ein solcher Vakuumgreifer wirtschaftlich günstig fertigen. Durch das ortsnahe Platzieren des Vakuumerzeugers unmittelbar in dem Grundkörper der Greifereinheit muss lediglich ein geringes Volumen evakuiert werden. Dies ermöglicht den Einsatz von kleinen und energiesparenden Vakuumerzeugern. Darüber hinaus können durch das ortsnahe Platzieren der Ventile kürzere Schaltzeiten realisiert werden.
Vorzugsweise kann die Ventileinrichtung ein erstes und ein zweites Ventil besitzen. Dabei kann das erste Ventil zwischen dem Vakuumerzeuger und dem Pneumatikanschluss angeordnet sein, während das zweite Ventil zwischen der zumindest einen Saugeinheit und dem Vakuumerzeuger angeordnet sein kann.
Das erste Ventil kann in einer ZU-Stellung und in einer AUF-Stellung vorhanden sein. In der AUF-Stellung des ersten Ventils kann der Vakuumerzeuger mit Luft durchströmt werden, so dass Vakuum erzeugt werden kann. In der ZU-Stellung des ersten Ventils wird der Vakuumerzeuger dagegen nicht mit Luft durchströmt, so dass auch kein Vakuum erzeugt werden kann.
Das zweite Ventil kann in einer ZU-Stellung und in einer AUF-Stellung vorhanden sein. In der ZU-Stellung ist die Saugeinheit mit dem Vakuumerzeuger verbunden, so dass die zumindest eine Saugeinheit mit Vakuum beaufschlagt werden kann. In der AUF-Stellung ist die Saugeinheit dagegen mit dem Pneumatikanschluss verbunden, so dass die zumindest eine Saugeinheit belüftet wird.
Die zumindest eine Saugeinheit kann insbesondere zumindest einen Balgsauger aufweisen. Ein solcher Balgsauger kann konstruktiv einfach und wirtschaftlich günstig realisiert werden. Abhängig von der Größe und dem Gewicht der zu transportierenden Produkte kann die zumindest eine Saugeinheit auch mehrere Balgsauger aufweisen. Die Saugeinheit selbst ist dadurch formatflexibel, so dass unterschiedlich große und schwere Produkte mit der erfindungsgemäßen Greifereinheit gegriffen und transportiert werden können.
Um einen möglichst leisen Betrieb der Greifereinheit zu ermöglichen, kann der zumindest eine Vakuumerzeuger mit einem Schalldämpfer verbunden sein. Durch diesen Schalldämpfer kann die abströmseitige Luft der Greifereinheit an die Umgebung abgegeben werden.
Die Ventileinheit kann vorzugsweise über zumindest eine Sensoreinheit verfügen. Mittels der Sensoreinheit kann erkannt werden, ob ein Produkt durch das zumindest eine Greifelement ergriffen wurde. Eine solche Sensoreinheit kann beispielsweise als optischer Sensor oder als kapazitiver Sensor ausgebildet sein. Bei der Verwendung einer Saugeinheit als Greifelement kann die Sensoreinheit vorzugsweise als Vakuumsensor ausgebildet sein. Der zumindest eine Vakuumsensor kann dabei insbesondere zwischen dem Vakuumerzeuger und dem zweiten Ventil angeordnet sein.
Vorzugsweise kann an dem Grundkörper zumindest ein elektrischer Anschluss vorhanden sein. Der elektrische Anschluss kann dabei durch in den Grundkörper integrierte Kanäle mit der Ventileinheit verbunden sein.
Vorzugsweise kann eine innerhalb des Grundkörpers angeordnete Logikeinheit vorhanden sein. Durch die Logikeinheit kann insbesondere die Ventileinheit gesteuert werden. Auch eine Auswertung der Sensoreinheit wäre durch die Logikeinheit möglich. Die Logikeinheit kann beispielsweise als Steuereinheit oder als ASI-Einheit ausgebildet sein.
Der Grundkörper kann vorzugsweise mittels generativer Fertigungsverfahren, beispielsweise mittels 3D-Druckverfahren, hergestellt werden.
An dem Grundkörper kann zumindest ein Befestigungselement vorhanden sein, über das die Greifereinheit an einer Verpackungs- oder Montagevorrichtung angeschlossen werden kann.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den in den Ansprüchen ferner angegebenen Merkmalen sowie dem nachstehenden Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
Figurenliste
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine als Vakuumgreifer ausgebildete Greifereinheit nach der Erfindung,
2 eine Seitenansicht des Vakuumgreifers gemäß 1,
3 einen Querschnitt entlang der Linie A-A des Vakuumgreifers gemäß 1
4 ein schematischer Schaltplan zur Ansteuerung der Ventileinheit, wobei sich das erste Ventil in seiner AUF-Stellung und das zweite Ventil in seiner ZU-Stellung befindet, und
5 ein Schaltplan gemäß 4, wobei sich das erste Ventil in seiner ZU-Stellung und das zweite Ventil in seiner AUF-Stellung befindet.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäße Greifereinheit 10 ist in 1 bis 3 schematisch dargestellt. Im vorliegenden Beispielsfall ist die Greifereinheit 10 als Vakuumgreifer 10 ausgebildet.
Der Vakuumgreifer 10 besitzt einen Grundkörper 20, der im vorliegenden Beispielsfall etwa quaderförmig ausgebildet ist. An der Unterseite 22 des Grundkörpers 20 ist ein als Saugeinheit 24 ausgebildetes Greifelement vorhanden. Die Saugeinheit 24 besitzt im vorliegenden Beispielsfall vier Balgsauger 26, wobei beidseitig des Grundkörpers 20 jeweils zwei Balgsauger 26 angeordnet sind.
An der Oberseite 30 des Grundkörpers 20 ist ein mechanisches Befestigungselement 32 vorgesehen. Über das mechanische Befestigungselement 32 kann der Vakuumgreifer 10 beispielsweise an einer Verpackungs- oder Montagevorrichtung angeschlossen werden. Darüber hinaus ist an der Oberseite 30 des Grundkörpers 20 ein Pneumatikanschluss 34 in Form eines Druckluftanschlusses vorhanden. Über diesen Pneumatikanschluss 34 kann ein innerhalb des Grundkörpers 20 vorhandener Vakuumerzeuger 36 mit Druckluft versorgt werden. Der Pneumatikanschluss 34 wird im vorliegenden Beispielsfall mit einem Dichtelement 38 in Form eines O-Rings abgedichtet.
Der Vakuumerzeuger 36 besitzt ein Venturi-Rohr 40, das im vorliegenden Beispielsfall von unten nach oben mit Druckluft aus dem Pneumatikanschluss 34 durchströmt wird. Die ausströmende Luft wird über einen Schalldämpfer 42 an die Umgebung abgegeben. Der Schalldämpfer 42 ist im vorliegenden Beispielsfall ebenfalls an der Oberseite 30 des Grundkörpers 20 angeordnet.
Innerhalb des Grundkörpers 20 ist darüber hinaus eine Ventileinheit 44 angeordnet. Die Ventileinheit 44 weist ein erstes Ventil 46 und ein zweites Ventil 48 auf (siehe 4 und 5). Das erste Ventil 46 ist über eine Leitung 50 mit dem Pneumatikanschluss 34 verbunden. Über eine Leitung 52 ist das erste Ventil 46 mit dem Venturi-Rohr 40 des Vakuumerzeugers 36 verbunden, so dass das erste Ventil 46 zwischen dem Pneumatikanschluss 34 und dem Vakuumerzeuger 36 angeordnet ist. Das zweite Ventil 48 ist über eine Leitung 54 mit dem Pneumatikanschluss 34 verbunden. Über eine Leitung 56 ist das zweite Ventil 48 mit dem Abnahmerohr des Venturi-Rohrs 40 des Vakuumerzeugers 36 verbunden. Darüber hinaus ist das zweite Ventil 48 über eine Leitung 60 mit der Saugeinheit 24 verbunden.
Der Vakuumerzeuger 36 ist über eine Leitung 62 mit dem Schalldämpfer 42 verbunden, so dass die durch den Vakuumerzeuger 36 strömende Luft über den Schalldämpfer 42 in die Umgebung geblasen werden kann. Von der Leitung 56 zwischen dem Vakuumerzeuger 36 und dem zweiten Ventil 48 zweigt eine Leitung 64 ab, die zu einer als Vakuumsensor 66 ausgebildeten Sensoreinheit führt.
Das erste Ventil 46 und das zweite Ventil 48 sind jeweils als Zwei-Wege-Ventile ausgebildet, so dass sich die Ventile 46, 48 jeweils in einer aktivierten Stellung (AUF-Stellung) und in einer deaktivierten Stellung (ZU-Stellung) befinden können.
Beim Auffahren des Vakuumgreifers 10 auf ein Produkt wird das erste Ventil 46 aktiviert, so dass sich dieses in seiner AUF-Stellung 70 befindet (siehe 4). Dadurch wird der Vakuumerzeuger 36 mit Luft von dem Pneumatikanschluss 34 durchströmt und Vakuum erzeugt. Die durch den Vakuumerzeuger 36 strömende Luft wird über den Schalldämpfer 42 in die Umgebung geblasen. Das erzeugte Vakuum wird über den Vakuumsensor 66 durch das nicht aktivierte und damit in seiner ZU-Stellung 72 befindliche zweite Ventil 48 zu der Saugeinheit 24 und damit zu den vier Balgsaugern 26 transportiert, so dass das Produkt angesaugt wird. Der Vakuumsensor 66 erkennt über die Druckänderung, dass das Produkt angesaugt wurde.
Um das Produkt wieder abzulegen, wird simultan das erste Ventil 46 deaktiviert und damit in seine ZU-Stellung 74 bewegt und das zweite Ventil 48 aktiviert und damit in seine AUF-Stellung 76 bewegt (siehe 5). Dadurch wird das an den Balgsaugern 26 anliegende Vakuum durch einen Druckluftimpuls abgebaut. Der Kontakt zum Produkt kann so gelöst werden. Der Vakuumerzeuger 36 wird nicht mehr mit Luft von dem Pneumatikanschluss 34 durchströmt, so dass auch kein weiteres Vakuum erzeugt wird.
Die elektronische Anbindung zum Versorgen der Ventileinheit 44 und des Vakuumsensors 66 erfolgt über einen elektrischen Anschluss 78, der ebenfalls an der Oberseite 30 des Grundkörpers 20 angeordnet ist. Sowohl die pneumatische als auch die elektronische Anbindung erfolgt im vorliegenden Beispielsfall automatisch durch die mechanische Anbindung des Vakuumgreifers 10 an eine entsprechende Vorrichtung.
Der Grundkörper 20 zeichnet sich dadurch aus, dass er einteilig generativ gefertigt ausgeführt ist und alle wesentlichen Bauteile in den Grundkörper 20 integriert werden können. Auch eine Logikeinheit zum Schalten der Ventileinheit 44 und zum Auswerten der Sensoreinheit 66 kann auf dem Vakuumgreifer 10 integriert werden. Die elektrische Anbindung würde in diesem Fall zentral durch die Logikeinheit erfolgen.

Claims

Greifereinheit (10) - mit zumindest einem Grundkörper (20), - mit zumindest einem Pneumatikanschluss (34) an dem Grundkörper (20), - mit zumindest einem an dem Grundkörper (20) angeordneten Greifelement (24), - mit zumindest einer innerhalb des Grundkörpers (20) angeordneten Ventileinrichtung (44), durch die der Pneumatikanschluss (34) durch zumindest abschnittsweise in den Grundkörper (20) integrierte Kanäle mit dem Greifelement (24) verbunden ist.
Greifereinheit nach Anspruch 1, - dadurch gekennzeichnet, dass - der Pneumatikanschluss (34) als Druckluftanschluss und/ oder als Vakuumanschluss ausgebildet ist.
Greifereinheit nach Anspruch 1 oder 2, - dadurch gekennzeichnet, dass - das Greifelement als Parallelgreifer ausgebildet ist.
Greifereinheit nach Anspruch 1 oder 2, - das Greifelement (24) als Saugeinheit (24) ausgebildet ist, - zumindest ein Vakuumerzeuger (36) vorhanden ist, der über die Ventileinrichtung (44) mit der Saugeinheit (24) verbindbar ist.
Greifereinheit nach Anspruch 4, - dadurch gekennzeichnet, dass - der zumindest eine Vakuumerzeuger (36) innerhalb des Grundkörpers (20) angeordnet ist.
Greifereinheit nach Anspruch 5, - dadurch gekennzeichnet, dass - der zumindest eine Vakuumerzeuger (36) über zumindest ein Venturi-Rohr (40) verfügt, - der Pneumatikanschluss (34) als Druckluftanschluss ausgebildet ist.
Greifereinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 6, - dadurch gekennzeichnet, dass - die Ventileinrichtung (44) ein erstes Ventil (46) und ein zweites Ventil (48) besitzt, - das erste Ventil (46) zwischen dem Vakuumerzeuger (36) und dem Pneumatikanschluss (34) angeordnet ist, - das zweite Ventil (48) zwischen der zumindest einen Saugeinheit (24) und dem Vakuumerzeuger (36) angeordnet ist.
Greifereinheit nach Anspruch 7, - dadurch gekennzeichnet, dass - das erste Ventil (46) in einer ZU-Stellung (74) und in einer AUF-Stellung (70) vorhanden sein kann, wobei der Vakuumerzeuger (36) in der AUF-Stellung (70) des ersten Ventils (46) mit Luft durchströmt wird und in der ZU-Stellung (74) nicht mit Luft durchströmt wird.
Greifereinheit nach Anspruch 7 oder 8, - dadurch gekennzeichnet, dass - das zweite Ventil (48) in einer ZU-Stellung (72) und in einer AUF-Stellung (76) vorhanden sein kann, wobei die Saugeinheit (24) in der AUF-Stellung (72) mit dem Vakuumerzeuger (36) verbunden ist und in der ZU-Stellung (76) mit dem Pneumatikanschluss (34) verbunden ist.
Greifereinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 9, - dadurch gekennzeichnet, dass - die zumindest eine Saugeinheit (24) zumindest einen Balgsauger (26) aufweist.
Greifereinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 10, - dadurch gekennzeichnet, dass - der zumindest eine Vakuumerzeuger (36) mit einem Schalldämpfer (42) verbunden ist, durch den die abströmseitige Luft an die Umgebung abgebbar ist.
Greifereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, - dadurch gekennzeichnet, dass - die Ventileinheit (44) über zumindest eine Sensoreinheit (66) verfügt.
Greifereinheit nach Anspruch 12, - dadurch gekennzeichnet, dass - die Sensoreinheit (66) als Vakuumsensor (66) ausgebildet ist.
Greifereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, - dadurch gekennzeichnet, dass - an dem Grundkörper (20) zumindest ein elektrischer Anschluss (78) vorhanden ist, - der elektrische Anschluss (78) durch in den Grundkörper (20) integrierte Kanäle mit der Ventileinheit (44) verbunden ist.
Greifereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, - dadurch gekennzeichnet, dass - zumindest eine innerhalb des Grundkörpers (20) angeordnete Logikeinheit vorhanden ist.
Greifereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, - dadurch gekennzeichnet, dass - der Grundkörper (20) mittels generativer Fertigungsverfahren hergestellt ist.
Greifereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, - dadurch gekennzeichnet, dass - an dem Grundkörper (20) zumindest ein Befestigungselement (32) vorhanden ist, über das die Greifereinheit (10) an einer Verpackungs- oder Montagevorrichtung anschließbar ist.