VERFAHREN ZUR HANDHABUNG LUFTDURCHLÄSSIGER, BIEGESCHLAFFER WERKSTÜCKE, SOWIE HANDHABUNGSVORRICHTUNG

Abstract

 Verfahren zur Handhabung von Werkstücken (30) mittels einer Handhabungsvorrichtung (36), die einen Unterdrucksauggreifer (10) umfasst, wobei der Unterdrucksauggreifer (10) eine Saugstelle (14) mit einer Saugfläche (15) mit wenigstens einer Saugöffnung (16) zum Ansaugen des Werkstücks (30) und eine Blaseinrichtung (22) zum Einblasen von Blasluft (51) aufweist, das Verfahren umfassend folgende Schritte: Annähern des Unterdrucksauggreifers (10) an eine Werkstückoberfläche (33) des Werkstücks (30), wobei die Saugfläche (15) nach der Annäherung schräg zur Werkstückoberfläche (33) angeordnet ist; Einblasen von Blasluft (51) zwischen das Werkstück (30) und die Saugfläche (15); und Erzeugen von Unterdruck im Sauggreifer (10) zum Ansaugen des Werkstücks (30) .

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Handhabung luftdurchlässiger, biegeschlaffer Werkstücke mittels einer Handhabungsvorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner eine dazugehörige Handhabungsvorrichtung.

[0002] Handhabungsvorrichtungen mit einem Unterdrucksauggreifer sind aus dem Stand der Technik in vielfältiger Art und Weise vorbekannt. Derartige Handhabungsvorrichtungen können zur Handhabung von Werkstücken als Endeffektor an einem Manipulator, wie beispielsweise an einem Roboter, angeordnet sein. Die Handhabung biegeschlaffer und/oder zumindest teilweise luftdurchlässiger Werkstücke stellt dabei eine Herausforderung dar. Bei derartigen Werkstücken kann es sich beispielsweise um Zuschnitte aus Faserverbund-Kunststoff (FVK), Textilien, Textilien für Bekleidung, oder beispielsweise auch um poröse Textil- oder Keramik-Vliese, die insbesondere als Trennschichten in Batterien eingesetzt werden, handeln. So werden z.B. zugeschnittene schichtartige Materialstücke bei der Fertigung von Faserverbundteilen aus Schichten flexibler Fasermatten aus einer in der Regel ebenen Ausgangskonfigurationen aufgenommen.

[0003] Eine besondere Herausforderung stellt dabei insbesondere das Vereinzeln übereinander gestapelter, biegeschlaffer und/oder zumindest teilweise luftdurchlässiger Werkstücke sowie das prozesssichere und/oder automatische Erkennen des erfolgreichen Vereinzelns dar. So besteht die Gefahr, dass mehrere Werkstücke unerwünschter Weise gleichzeitig gegriffen werden. Verhakungen zwischen übereinander gestapelten Werkstücken, insbesondere an den Rändern der Werkstücke, können das prozesssichere Vereinzeln zusätzlich erschweren.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den genannten Nachteilen abzuhelfen.

[0005] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es ist demnach eine Handhabungsvorrichtung zur Handhabung zumindest teilweise luftdurchlässiger, biegeschlaffer Werkstücke vorgesehen, die einen Unterdrucksauggreifer umfasst, wobei der Unterdrucksauggreifer eine Saugstelle mit einer Saugfläche mit wenigstens einer Saugöffnung zum Ansaugen des Werkstücks und eine Blaseinrichtung zum Einblasen von Blasluft aufweist. Das Verfahren zur Handhabung umfasst folgende Schritte: a) Annähern des Unterdrucksauggreifers an eine Werkstückoberfläche des Werkstücks, wobei die Saugfläche nach der Annäherung schräg zur Werkstückoberfläche verläuft; b) Einblasen von Blasluft zwischen das Werkstück und die Saugfläche, sodass das Werkstück von einer Auflage in Richtung der Saugfläche abgehoben wird; c) Erzeugen von Unterdruck im Sauggreifer zum Ansaugen des Werkstücks.

[0006] Das Werkstück kann flächig und/oder mattenartig ausgebildet sein. Weiterhin kann das Werkstück entweder auf einer luftundurchlässigen Schicht, wie beispielsweise auf einem Raumboden oder einem Arbeitstisch, angeordnet sein. Insbesondere kann das Werkstück aber auch die oberste Lage einer Anzahl übereinander angeordneter, insbesondere übereinander gestapelter, Werkstücke sein. Diese Werkstücke können gleichartige oder unterschiedliche Materialeigenschaften aufweisen. Die Werkstücke können flächig und/oder mattenartig ausgebildet sein. Insbesondere können die Werkstücke eine vergleichsweise hohe Luftdurchlässigkeit aufweisen.

[0007] Nach Schritt a) kann die Saugfläche von der Werkstückoberfläche beabstandet sein oder jedenfalls abschnittsweise an dieser anliegen. Insbesondere ist die Saugfläche von einer Seitenkante begrenzt, wobei die Seitenkante nach Schritt a) an der Werkstückoberfläche anliegt. Denkbar ist auch, dass nach Schritt a) die Blaseinrichtung auf der Werkstückoberfläche aufliegt und die Saugfläche noch beabstandet ist.

[0008] Durch das Einblasen von Blasluft in Schritt b) kann, insbesondere unter Ausnutzung des Bernoulli-Effekts oder des Abprall-Effekts oder eine Kombination beider Effekte, ein Abheben des Werkstücks von der Auflage in Richtung der Saugfläche erfolgen. Dadurch, dass die Saugfläche schräg zur Werkstückoberfläche orientiert ist, kann in besonders vorteilhafterweise Blasluft zwischen die Werkstückoberfläche und die Saugfläche eingeblasen werden. Nach Schritt b) kann das Werkstück ebenfalls abschnittsweise an der Saugfläche anliegen. Sodann kann Unterdruck im Sauggreifer erzeugt werden, um das Werkstück mit einer derart hohen Saugkraft anzusaugen, dass das Werkstück sicher gehandhabt werden kann.

[0009] Dadurch, dass mittels der Blaseinrichtung zunächst Blasluft zwischen die Werkstückoberfläche und die schräg dazu vorgesehene Saugfläche eingeblasen wird, kann ein sicheres Abheben und insbesondere ein Vereinzeln des Werkstücks von einem Stapel übereinander angeordneter Werkstücke erfolgen. Dabei hat es sich insbesondere herausgestellt, dass das Orientieren der Saugfläche schräg zur Werkstückoberfläche hinsichtlich des Vereinzelungserfolgs besonders vorteilhaft ist. Durch eine schräge Orientierung der Saugfläche kann folglich eine prozesssichere Vereinzelung erzielt werden.

[0010] Durch das darauffolgende Ansaugen kann eine sichere Handhabung ermöglicht werden. Dennoch kann das Werkstück vergleichsweise schonend gehandhabt werden. Insbesondere kann auf mechanische Greifprinzipien zur Handhabung verzichtet werden. So ist es insbesondere nicht notwendig, einen Nadelgreifer vorzusehen, welcher das Werkstück durch die Einwirkung von Greifnadeln beeinträchtigen kann.

[0011] Besonders bevorzugt ist, wenn das Werkstück auf einem Stapel mit einer Anzahl übereinander angeordneter Werkstücke aufliegt, wobei die Blasluft in Schritt b) derart eingeblasen wird, dass ein einziges Werkstück von der Oberseite des Stapels abgehoben wird. Durch das definierte Einblasen von Blasluft kann folglich insbesondere eine sichere Vereinzelung erzielt werden. Dabei ist denkbar, dass das handzuhabende Werkstück nach Schritt b) jedenfalls abschnittsweise an der Saugfläche anliegt. Folglich ist das Werkstück zu diesem Zeitpunkt jedenfalls abschnittsweise beabstandet zu den darunter liegenden Werkstücken oder zu einem darunter liegenden Boden angeordnet. Wenn sodann in Schritt c) das Werkstück angesaugt wird, so kann dadurch vermieden werden, dass weitere Werkstücke angesaugt werden.

[0012] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die ebene Saugfläche nach Schritt a) eine Winkel α mit der Werkstückoberfläche des Werkstücks einschließt. Die Saugfläche ist insbesondere eben ausgebildet. Der Winkel α wird folglich insbesondere zwischen der ebenen Saugfläche der Saugstelle und der Oberfläche des flächig aufliegenden Werkstückes vor seiner Handhabung gemessen. Abhängig von den Materialeigenschaften des handzuhabenden Werkstücks, insbesondere der Luftdurchlässigkeit und/oder des Gewichts, kann der Winkel α unterschiedlich gewählt sein. Dieser Winkel α kann insbesondere zwischen 0° und 90°, weiter insbesondere zwischen 10° und 60° liegen.

[0013] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Blasluft in Schritt b) unter einem Winkel β zur (insbesondere ebenen) Saugfläche aus der Blaseinrichtung austritt. Dieser Winkel kann zwischen 0° und 90°, insbesondere zwischen 10° und 60°, betragen. Die Blasluft weist beim Austritt aus der Blaseinrichtung insbesondere eine Hauptströmungsrichtung auf und diese Hauptströmungsrichtung kann mit der Saugfläche den Winkel β einschließen. Die Hauptströmungsrichtung der Blasluft kann mit einer Haupterstreckung von wenigstens einer Öffnung identisch sein, durch die die Blasluft aus der Blaseinrichtung eingeblasen wird. Folglich kann der Winkel β auch der Winkel zwischen der Haupterstreckung der Öffnung und der Saugfläche sein. Je nach Materialparametern des handzuhabenden Werkstücks kann der Winkel β unterschiedlich sein. Insbesondere kann der Winkel β je nach Luftdurchlässigkeit und/oder Gewicht des handzuhabenden Werkstücks unterschiedlich sein.

[0014] Insbesondere ist der Winkel β verschieden von dem Winkel α. Dies hat sich als insbesondere als besonders vorteilhaft hinsichtlich des Vereinzelungserfolgs erwiesen. Insbesondere sind beide Winkel größer als 0° und kleiner als 90°. Durch die schräg eingeblasene Blasluft wird eine Lage abgehoben und an die wiederum schräg zur Blasluft und zur Unterlage oder zu etwaigen übrigen, darunterliegend gestapelten Werkstücken ausgerichtete Saugfläche angesaugt. Dadurch wird zuverlässig vereinzelt und die einzelne Lage zuverlässig getrennt von anderen Lagen gehalten.

[0015] In diesem Zusammenhang ist insbesondere auch denkbar, dass die eingeblasene Blasluft in Schritt b) unter einem Winkel γ zur Werkstückoberfläche aus der Blaseinrichtung austritt. Folglich ist die Hauptströmungsrichtung der Blasluft beim Austritt aus der Blaseinrichtung insbesondere schräg zur Werkstückoberfläche. Der Winkel γ kann insbesondere zwischen 5° und 60° liegen und insbesondere weniger als 45° betragen.

[0016] Vorteilhaft kann auch sein, wenn die Blaseinrichtung nach Schritt a) zumindest abschnittsweise am Werkstück anliegt. Dadurch kann eine definierte Endposition der Saugfläche nach Schritt a) relativ zur Werkstückoberfläche vergleichsweise einfach bereitgestellt werden.

[0017] Weiterhin kann der Sauggreifer nach Schritt a) in einem Eck- oder Randbereich des Werkstücks angeordnet sein. Dadurch kann in Schritt b) ein prozesssicheres Abheben des Werkstücks von der Auflage erfolgen. Insbesondere die Anordnung in einem Eck- oder Randbereich des Werkstücks hat sich dabei als besonders vorteilhaft hinsichtlich des Vereinzelungserfolgs erwiesen.

[0018] Besonders bevorzugt ist, wenn vor Schritt a) zunächst wenigstens ein Materialparameter, insbesondere eine Luftdurchlässigkeit und/oder ein Gewicht, des Werkstücks erfasst wird, und wobei darauf basierend, insbesondere aus einer Datenbank oder durch Berechnung, wenigstens ein Parameter des Unterdrucksauggreifers, insbesondere der Winkel α und/oder der Winkel β und/oder ein in Schritt b) anzulegender Blasluft-Volumenstrom ermittelt wird. Daraufhin können die Schritte a) bis c) unter Verwendung dieses Parameters durchgeführt werden.

[0019] Der Zusammenhang zwischen den Materialparametern des handzuhabenden Werkstücks und dem wenigstens einen Parameter des Unterdrucksauggreifers kann entweder aus Vorversuchen bekannt sein und in einer Datenbank hinterlegt sein. Andererseits ist auch denkbar, dass eine Steuerungseinrichtung vorhanden ist, die ausgehend von einem bekannten Parameter des Werkstücks, beispielsweise der Luftdurchlässigkeit und/oder dem Gewicht, eine Interpolation durchführt und/oder bekannte analytische Zusammenhänge auswertet, und darauf basierend einen Parameter des Unterdrucksauggreifers ausgibt. Insgesamt wird folglich wenigstens ein Parameter des Unterdrucksauggreifers auf Basis einer Materialeigenschaft des handzuhabenden Werkstücks sowie ggf. auf Basis der gewünschten Transportgeschwindigkeit beim Handhaben ermittelt und angewendet.

[0020] Das Erfassen des Materialparameters kann dabei entweder durch eine manuelle Eingabe erfolgen. Andererseits kann das Erfassen auch mittels einer Sensoreinrichtung erfolgen. So kann insbesondere vorgesehen sein, dass vor dem Handhaben zunächst die Luftdurchlässigkeit des handzuhabenden Werkstücks gemessen wird.

[0021] Zusätzlich oder alternativ kann vor Schritt a) ein Testverfahren durchgeführt werden, bei dem zunächst der Unterdrucksauggreifer an das Werkstück angenähert wird, und sodann Blasluft zwischen das Werkstück und die Saugfläche eingeblasen wird. Dabei wird wenigstens ein Parameter des Unterdrucksauggreifers, insbesondere der Winkel α und/oder der Winkel β und/oder der für Schritt b) zu verwendende Blasluft-Volumenstrom, diskret oder kontinuierlich solange verändert wird bis das Werkstück jedenfalls abschnittsweise von der Auflage abgehoben wird. Dieses Testverfahren kann zur Verifizierung des zuvor durch Datenbankabfrage und/oder durch Berechnung erhaltenen Parameters verwendet werden. Andererseits ist auch denkbar, dass das Testverfahren statt der Datenbankabfrage und/oder Berechnung durchgeführt wird. Nach der Annäherung an das Werkstück kann der Unterdrucksauggreifer beabstandet zum Werkstück sein oder jedenfalls teilweise daran anliegen. Sodann wird Blasluft zwischen das Werkstück und die Saugfläche eingeblasen. Dabei kann insbesondere mittels einer Sensoreinrichtung erfasst werden, ob jedenfalls ein Teil des Werkstücks von der Auflage abgehoben wird. So ist beispielsweise denkbar, dass der Blasluft-Volumenstrom kontinuierlich oder diskret erhöht wird bis ein Randbereich des Werkstücks zu "flattern" beginnt. Dies kann beispielsweise mittels eines Lichtsensors erkannt werden. Zusätzlich oder alternativ kann bzw. können der Winkel α und/oder der Winkel β verändert werden, bis ein "Flattern" oder ein "Hochklappen" eines Randbereichs des Werkstücks eintritt. Vorteilhafterweise wird nach Schritt c) die Anzahl angesaugter Werkstücke sensorisch erfasst. Damit kann insbesondere verifiziert werden, ob lediglich ein Werkstück angesaugt wurde, also ob der Vereinzelungsprozess des Werkstücks von einem Stapel übereinander angeordneter Werkstücke erfolgreich war. Dabei kann eine Sensoreinrichtung vorgesehen sein, um zu überprüfen, ob ein Werkstück an der Saugfläche anliegt. Die Sensoreinrichtung kann einen Lichtsensor, einen kapazitiver Sensor und/oder einen Widerstandssensor umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann die Sensoreinrichtung einen Drucksensor zum Erkennen des Anliegens des Werkstücks an der Saugfläche umfassen. Der im Unterdrucksauggreifer nach Anlage eines Werkstücks herrschende Unterdruck bzw. die Unterdruckcharakteristik hängt von der Luftdurchlässigkeit des angesaugten Werkstücks ab. Ist mehr als ein Werkstück angesaugt, so ändert sich der Unterdruck bzw. die Unterdruckcharakteristik im Unterdrucksauggreifer. Aus der beispielsweise aus einer Datenbank bekannten Luftdurchlässigkeit des handzuhabenden einzelnen Werkstücks kann damit abgeglichen werden, ob tatsächlich lediglich ein Werkstück angesaugt worden ist.

[0022] Denkbar wäre zusätzlich oder alternativ, dass die Sensoreinrichtung ein Kamerasystem mit einer Bildverarbeitung umfasst. Dabei kann bzw. können der Saugbereich der Handhabungsvorrichtung und/oder ein Stapel übereinander angeordneter, handzuhabender Werkstücke überwacht werden. Dadurch kann ermittelt werden, ob Unregelmäßigkeiten auftreten, beispielsweise weil ein weiteres Werkstück am ersten Werkstück anliegt. In diesem Zusammenhang ist auch denkbar, dass die Sensoreinrichtung einen Kamerasensor umfasst. Die Sensoreinrichtung kann sogenannte Gut-Szenarien als geteachte Bilder beispielsweise aus einer Datenbank ermitteln. Mit Gut-Szenarien sind Szenarien gemeint, in denen lediglich ein Werkstück angesaugt worden ist. Diese Gut-Szenarien können mit der Ist-Situation verglichen werden, sodass überprüft werden kann, ob tatsächlich lediglich ein Werkstück angesaugt worden ist.

[0023] Vorzugsweise umfasst die Handhabungsvorrichtung mehrere Unterdrucksauggreifer, wobei zumindest einer der Unterdrucksauggreifer eine Blaseinrichtung aufweist. Dabei kann unter Durchführung der Schritte a) bis c) zunächst ein erster Bereich, insbesondere ein Randbereich, des Werkstücks mittels dieses Unterdrucksauggreifers abgehoben und angesaugt werden. Somit kann insbesondere zunächst der Randbereich zum Vereinzeln des Werkstücks von der Auflage abgehoben und angesaugt werden.

[0024] In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass zum Handhaben des Werkstücks wenigstens ein weiterer Unterdrucksauggreifer vorhanden ist, der nach dem Ansaugen des ersten Bereichs einen zweiten Bereich ansaugt. Um einen sicheren Transport zu gewährleisten, kann somit wenigstens ein weiterer Unterdrucksauggreifer aktiviert werden, der einen zweiten, insbesondere mittig gelegenen, Bereich des Werkstücks ansaugt und damit sicher hält. Dabei ist denkbar, dass das Werkstück nach dem Ansaugen des Randbereichs bereits vollständig von der Auflage abgehoben ist. Dieser Sauggreifer kann insbesondere keine Blaseinrichtung aufweisen.

[0025] Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch gelöst durch eine Handhabungsvorrichtung, welche zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die Handhabungsvorrichtung umfasst dabei einen Unterdrucksauggreifer, der eine Saugstelle mit einer Saugfläche mit wenigstens einer Saugöffnung zum Ansaugen eines Werkstücks und eine Blaseinrichtung zum Einblasen von Blasluft zwischen das Werkstück und die Saugfläche aufweist. Die Blaseinrichtung kann einstückig mit dem Unterdrucksauggreifer ausgebildet sein. Andererseits kann diese insbesondere lösbar am Unterdrucksauggreifer angeordnet sein, beispielsweise mittels einer Clipsverbindung angeclipst sein. Ein Saugstellenabschnitt kann als Befestigungsabschnitt für die Blaseinrichtung ausgebildet sein. Dabei kann die Blaseinrichtung eine oder insbesondere mehrere Einblasdüsen aufweisen. Je nach benötigtem Blasluftstrom kann bzw. können die Anordnung und/oder Anzahl der Düsen unterschiedlich sein.

[0026] Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eingeblasene Blasluft in einem Winkel β zur Saugfläche aus der Blaseinrichtung tritt, wobei der Winkel β veränderbar ist. Hierzu kann die Blaseinrichtung jedenfalls abschnittsweise relativ zur Saugfläche verlagerbar und/oder drehbar sein.

[0027] Besonders bevorzugt ist, wenn an der Saugstelle ein die Saugfläche in Richtung des Werkstücks überragendes Anlageelement, insbesondere ein Wulst, vorgesehen ist. Die Saugfläche insbesondere flach ausgebildet sein. Dabei kann die Saugfläche insbesondere mehrere Saugöffnungen umfassen. Um die Öffnung bzw. die Öffnungen jedenfalls abschnittsweise verlaufend kann ein von der Saugfläche abragendes Anlageelement vorgesehen sein. An dieses Anlageelement kann das Werkstück im angesaugten Zustand formschlüssig zur Anlage kommen. Damit der Reibkoeffizient zwischen Unterdrucksauggreifer und Werkstück erhöht werden, indem das Werkstück etwas "eingebuchtet" wird. Das Anlageelement kann insbesondere als Wulst ausgebildet sein. Dieser kann entweder einstückig mit der Saugfläche ausgebildet sein. Insbesondere kann dieser allerdings in eine Nut in der Saugfläche eingebracht sein. Der Wulst kann aus Elastomer-Material hergestellt sein bzw. ein solches Material umfassen. Die Saugöffnung bzw. die Saugöffnungen können vollständig oder abschnittsweise von dem Wulst umgeben sein.

[0028] Der Formschluss zwischen Unterdrucksauggreifer und Werkstück kann auch dadurch bereitgestellt werden, dass die Blaseinrichtung in einer sich orthogonal zur Saugfläche erstreckenden Richtung über die übersteht, sodass die Blaseinrichtung selbst ein Anlageelement ausbilden kann.

[0029] Vorteilhafterweise ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen, die zum Erkennen der Anzahl gegriffener Werkstücke ausgebildet und eingerichtet ist. Die Sensoreinrichtung kann dabei Sensoren innerhalb des Unterdrucksauggreifers und/oder an dessen Oberfläche umfassen. So kann bzw. können an der Saugstelle, insbesondere der Saugfläche der Saugstelle, des Unterdrucksauggreifers ein Lichtsensor, ein kapazitiver Sensor und/oder ein Widerstandssensor zur Erkennung des Berührens oder des Anliegens eines Werkstücks an der Saugstelle, insbesondere der Saugfläche der Saugstelle, vorgesehen sein. Ferner kann im Unterdrucksauggreifer ein Unterdrucksensor zur Erkennung des Anliegens eines Werkstücks und/oder der Anzahl anliegender Werkstücke vorgesehen sein. Ferner kann ein Kamerasystem mit Bildverarbeitung zur Beobachtung des Bereichs, an dem das Werkstück an dem Sauggreifer anliegt, vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Kamera-Sensor vorgesehen sein, der Gut-Szenarien als geteachte Bilder aufweist und diese mit der Ist-Situation vergleicht. Das Kamerasystem und/oder der Kamerasensor können auch entfernt vom Unterdrucksauggreifer derart angeordnet werden, dass eine Auflage, die insbesondere mehrere übereinander angeordnete Werkstücke umfassen kann, überwacht wird.

[0030] Vorzugsweise sind mehrere Unterdrucksauggreifer vorgesehen, wobei ein erster Unterdrucksauggreifer eine Blaseinrichtung aufweist, und wobei ein zweiter Unterdrucksauggreifer insbesondere keine Blaseinrichtung aufweist. Dabei ist beispielsweise denkbar, dass der erste Unterdrucksauggreifer zum Ansaugen eines Rands bzw. eines Ecks des handzuhabenden Werkstücks ausgebildet ist. Somit kann der erste Unterdrucksauggreifer eine rechteckige oder quadratische Saugfläche zum Ansaugen eines Randstücks aufweisen. Alternativ kann der erste Unterdrucksauggreifer eine dreieckförmige Saugfläche zum Ansaugen eines Eckstücks des Werkstücks umfassen. Denkbar wäre auch, sowohl einen Unterdrucksauggreifer mit rechteckiger oder quadratischer Saugfläche als auch einen Unterdrucksauggreifer mit dreieckförmiger Saugfläche vorzusehen. Zum Ansaugen eines insbesondere mittleren Teils eines Werkstücks nach dem Ansaugen eines Eck- bzw. Randbereichs kann ein zweiter Unterdrucksauggreifer mit einer runden Saugfläche vorgesehen sein. Dieser zweite Unterdrucksauggreifer kann ohne Blaseinrichtung ausgebildet sein und somit vorwiegend dazu dienen, eine hinreichende Sicherung des Werkstücks beim Transportieren des Werkstücks bereitzustellen.

[0031] Insbesondere ist vorgesehen, dass die Blaseinrichtung) seitlich neben der Saugfläche angeordnet ist. Dadurch kann ein seitliches Einblasen bezüglich der Saugfläche realisiert werden.

[0032] Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.

[0033] Es zeigen:

Figur 1

eine schematische Darstellung einer Handhabungsvorrichtung mit einem Unterdrucksauggreifer mit daran angeordneter Blaseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Figuren 2a - 2c

Draufsicht auf Saugstellen von Unterdrucksauggreifern gemäß dreier verschiedener Ausführungsformen;

Figuren 3a - 3c

a) Draufsicht auf eine Saugstelle eines Unterdrucksauggreifers gemäß einer weiteren Ausführungsform; b) schematischer Teil-Querschnitt durch die Saugstelle des Unterdrucksauggreifers gemäß Figur 3a; c) schematischer Teil-Querschnitt durch die Saugstelle eines Unterdrucksauggreifers gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Figuren 4a - 4c

Ablauf eines Verfahrens zur Handhabung eines Werkstücks mittels einer Handhabungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform; und

Figuren 5a - 5e

ein weiteres Verfahren zur Handhabung eines Werkstücks mittels einer Handhabungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.

[0034] Figur 1 zeigt eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnete Handhabungsvorrichtung, welche einen Unterdrucksauggreifer 10 umfasst. Die Handhabungsvorrichtung 36 ist an einer schematisch gezeigten Schnittstelle 38 eines Manipulators, beispielsweise eines Roboters, angeordnet, insbesondere daran angeflanscht. Ferner umfasst der Unterdrucksauggreifer 10 eine Saugstelle 14 mit einer ebenen Saugfläche 15 mit einer Mehrzahl von Saugöffnungen 16. Die Saugöffnungen 16 münden beispielsweise in einen Saugraum 18, der von einem Gehäuse 20 begrenzt wird. An zwei Seiten der Saugstelle 14 kann eine Nut in die Saugstelle 14 eingebracht sein. In dieser Nut kann ein Wulst anordenbar sein, was später hinsichtlich Figur 3c noch näher beschrieben werden wird.

[0035] Der Unterdrucksauggreifer 10 umfasst ferner eine Blaseinrichtung 22. Die Blaseinrichtung 22 umfasst einen rohrförmigen Abschnitt 23 mit einer Anzahl nebeneinander angeordneter Öffnungen 24, die Einblasdüsen darstellen. Die Blaseinrichtung 22 kann an einer in Figur 1 lediglich schematisch gezeigten Aufnahme 25 lösbar anordenbar sein. Die Blaseinrichtung 22 ist insbesondere seitlich neben der Saugfläche 15 angeordnet. In orthogonaler Richtung 35 zur Werkstückoberfläche 33 überragt die Blaseinrichtung 22 die Saugfläche 15.

[0036] Die Blaseinrichtung 22 ist in der Aufnahme 25 drehbar anordenbar. Wie in Figur 1 gezeigt ist, schließt die Hauptströmungsrichtung (symbolisiert durch den Pfeil 52) der eingeblasenen Blasluft 51 beim Austritt aus den als Öffnungen 24 in den rohrförmigen Bereich 23 eingebrachten Düsen einen Winkel β mit der ebenen Saugfläche 15 ein. Die Hauptströmungsrichtung kann dabei insbesondere mit der Haupterstreckung der Öffnungen 24 (axiale Richtung der Öffnungen 24) zusammenfallen. Die Größe des Winkels β ist im dargestellten Beispiel veränderbar. Um diesen Winkel β für einen Benutzer darzustellen, kann die Blaseinrichtung 22 einen nicht gezeigten Zeiger aufweisen. Das Gehäuse 20 des Unterdrucksauggreifers 10 kann dementsprechend nicht gezeigte komplementäre Markierungen aufweisen, so dass durch ein Zusammenspiel des Zeigers mit den Markierungen der Winkel β sichtbar ist.

[0037] Um ein Werkstück 30 handzuhaben, kann der Unterdrucksauggreifer 10, wie in den Figuren 1 und 4 gezeigt ist und später anhand der Figur 4 noch ausführlich beschrieben wird, schräg auf das handzuhabende Werkstück 30 aufgesetzt werden. Nach dem Aufsetzen liegt beispielsweise die Blaseinrichtung 22 am Werkstück 30 an, und die ebene Saugfläche 15 schließt einen Winkel α mit der Oberfläche 33 des Werkstücks 30 ein. In diesem Fall kann die Haupterstreckung der Öffnungen 24 bzw. die Hauptströmungsrichtung 52 der ausgeblasenen Blasluft 51 beim Austritt aus den Öffnungen 24 einen Winkel γ mit der Oberfläche 33 des Werkstücks 30 einschließen. Das eigentliche Verfahren zum Handhaben eines Werkstücks 30 wird später anhand der Figuren 4 und 5 detailliert beschrieben.

[0038] In Figur 2 sind vier verschiedene geometrische Ausführungen der Saugstellen 14 mit Saugflächen 15 von Unterdrucksauggreifern 10 dargestellt. Figur 2a zeigt eine dreieckförmige Saugfläche 15. Damit kann insbesondere ein Eckbereich eines Werkstücks 30 in vorteilhafter Weise angesaugt werden. Figur 2b zeigt eine rechteckförmige Saugfläche 15, mit der insbesondere ein Randbereich eines Werkstücks 30 in vorteilhafter Weise angesaugt werden kann. Schließlich zeigt Figur 2b eine runde Saugfläche 15, mit der insbesondere ein mittiger Bereich eines Werkstücks 30 angesaugt werden kann.

[0039] Figur 3a zeigt ebenfalls eine runde Geometrie der Saugfläche 15 eines Unterdrucksauggreifers 10. Allerdings ist eine die Öffnungen 16 umgebende Nut 26 kreisringförmig in die Saugfläche 15 eingebracht. In der Nut 26 ist ein Anlageelement 32 in Form eines Wulstes angeordnet. Dieses Anlageelement 32 überragt die Saugfläche 15. Im Unterschied zu der in den Figuren 3a und b gezeigten Ausführungsform ist das Anlageelement 32 gemäß Figur 3c einstückig mit der Saugfläche 15 ausgebildet. In den Figuren 2a bis 2c weist die Saugstelle 14 jeweils kein Anlageelement auf. Selbstverständlich kann allerdings auch bei diesen Ausführungsformen ein Anlageelement 32, wie in den Figuren 3a-3c gezeigt, vorgesehen werden.

[0040] Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Unterdrucksauggreifer 10 können zur Handhabung von Werkstücken verwendet werden, was im Folgenden anhand der Figuren 4 und 5 gezeigt ist.

[0041] Die Handhabungsvorrichtung 36 kann einen nicht gezeigten Unterdruckerzeuger umfassen. Dieser kann beispielsweise nach dem Venturi-Prinzip betrieben werden. Hierzu weist die Handhabungsvorrichtung 36 einen pneumatischen und/oder elektrischen Anschluss 40 auf, um den Unterdruckerzeuger mit Energie zu versorgen. Ferner weist die Handhabungsvorrichtung 36 einen Anschluss 42 auf, welcher dazu dient, der Blaseinrichtung 22 Blasluft 51 zuzuführen. Weiterhin umfasst die Handhabungsvorrichtung 36 ein Abluftmodul 44 für aus dem Unterdruckerzeuger kommende Abluft. Schließlich umfasst die Handhabungsvorrichtung 36 einen Anschluss 43 für Abblasluft. Dabei kann ein Drucksensor 46 vor dem Anschluss 43 vorgesehen sein. Denkbar wäre auch, dass eine externe Unterdruckversorgung vorgesehen ist, die den Unterdrucksauggreifer 10 über den Anschluss 40 mit Unterdruck versorgt.

[0042] Schließlich ist im Bereich der Saugfläche 15 ein Sensor 48 einer Sensoreinrichtung vorgesehen. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Lichtsensor oder einen kapazitiven Sensor handeln.

[0043] Wie erläutert dient die Handhabungsvorrichtung 36 zur Handhabung eines Werkstücks 30. Dieses Werkstück kann beispielsweise die oberste Lage eines Stapels 50 übereinander gestapelter Werkstücke sein. Das Werkstück 30 kann insbesondere mattenartig, luftdurchlässig und/oder biegeschlaff ausgebildet sein. Die weiteren Werkstücke des Stapels 50 können insbesondere ebenso mattenartig, luftdurchlässig und/oder biegeschlaff ausgebildet sein. Die Werkstücke können dabei dieselbe Luftdurchlässigkeit oder insbesondere auch eine unterschiedlich hohe Luftdurchlässigkeit aufweisen.

[0044] Die Funktionsweise der Handhabungsvorrichtung 36 ist insbesondere wie folgt:
Um das Werkstück 30 handzuhaben, wird die Handhabungsvorrichtung 36 zunächst derart an das Werkstück angenähert, dass die Saugfläche einen Winkel α (größer 0° und kleiner 90°) zur Werkstückoberfläche 33 des Werkstücks 30 aufweist. Zur erforderlichen Schrägstellung der Handhabungsvorrichtung 36 wird über die mechanische Schnittstelle 38 verkippt. Vor dem Verkippen kann die Saugfläche 15 parallel zur Werkstückoberfläche 33 verlaufen, sodass die Handhabungsvorrichtung 36 insgesamt ebenfalls um den Winkel α verkippt wird. Nach diesem Schritt liegt die Blaseinrichtung 22 am Werkstück 30 an. Insbesondere kann die Handhabungsvorrichtung nach Schritt a) in einem Rand- oder Eckbereich des Werkstücks 30 angeordnet sein.

[0045] Sodann wird, wie in Figur 4b gezeigt ist, Blasluft 51 über die Blaseinrichtung 22 zwischen das Werkstück 30 und die Saugfläche 15 eingeblasen. Die Hauptströmungsrichtung 52 der Luft beim Austritt aus der Blaseinrichtung 22 schließt dabei einen Winkel β mit der Saugfläche 15 des Unterdrucksauggreifers 10 ein. Sodann wird das Werkstück 30 vom Stapel 50 abgehoben. Die Winkel α und β können insbesondere verschieden sein. Dabei sind die Winkel α und β so angepasst, dass lediglich ein Werkstück 30 angehoben wird. In diesem Zusammenhang kann insbesondere der Bernouli-Effekt ausgenutzt werden. Nach diesem Schritt ist das Werkstück 30 jedenfalls abschnittsweise vom Stapel 50 abgehoben. Der abgehobene Abschnitt des Werkstücks kann an der Anlagefläche 15 bereits zur Anlage kommen oder jedenfalls in deren Nähe sein. In einem nächsten Schritt wird daraufhin über den nicht gezeigten Unterdruckerzeuger ein Unterdruck im Unterdrucksauggreifer 10 erzeugt, so dass das Werkstück 30 an die Saugfläche 15 so angesaugt wird, dass ein sicherer Transport des Werkstücks 30 möglich ist. Mittels des Sensors 48 kann insbesondere ermittelt werden, ob tatsächlich lediglich ein Werkstück 30 vom Stapel 50 vereinzelt wurde und sodann abgehoben wurde.

[0046] In diesem Zusammenhang ist denkbar, dass der Winkel α, der Winkel β und/oder ein Blasluft-Volumenstrom zur Vereinzelung und Handhabung eines spezifischen Werkstücks 30 in einer Datenbank hinterlegt sind. Dabei kann insbesondere die Luftdurchlässigkeit und/oder das Gewicht des Werkstücks 30 korreliert mit den Parametern α, β und/oder dem Blasluft-Volumenstrom hinterlegt sein.

[0047] Andererseits ist auch denkbar, vor der eigentlichen Durchführung des Verfahrens gemäß Figur 4a bis 4c einen Testzyklus durchzuführen, bei dem in der Konfiguration gemäß Figur 4a beispielsweise der Winkel β diskret oder kontinuierlich geändert wird, bis das Werkstück 30 zu flattern beginnt. In analoger Weise können die Parameter α und der Blasluft-Volumenstrom so ermittelt werden und sodann das eigentliche Handhabungsverfahren durchgeführt werden.

[0048] Nach dem Transport des Werkstücks 30 kann Abblasluft über den Anschluss 43 eingeblasen werden, um das Werkstück 30 von der Handhabungsvorrichtung 36 abzulösen.

[0049] Das Verfahren gemäß Figur 5 unterscheidet sich von Figur 4 zunächst dadurch, dass die Handhabungsvorrichtung 36 drei Unterdrucksauggreifer 10a, 10b und 10c umfasst. Dabei können die Unterdrucksauggreifer 10a und 10c eine dreieckige Saugfläche aufweisen. Damit können, wie in den Figuren 5b und 5c gezeigt ist, zunächst die Eckbereiche des handzuhabenden Werkstücks 30 angehoben werden. Hierzu weisen die Unterdrucksaugreifer 10a und 10c eine Blaseinrichtung 22, wie in Figur 1 beschrieben, auf. Somit werden zunächst die Eckbereiche des Werkstücks 30 angehoben und das Werkstück 30 damit vom Stapel 50 abgehoben. Um daraufhin das Werkstück 30 sicher zu transportieren, wird im Sauggreifer 10b ein Unterdruck in herkömmlicher Art und Weise erzeugt. Der Unterdrucksauggreifer 10b kann hierbei insbesondere keine Blaseinrichtung aufweisen, sondern lediglich in herkömmlicher Art und Weise zur Erzeugung eines Unterdrucks dienen, so dass das Werkstück 30 so an die Handhabungsvorrichtung 36 angesaugt ist, dass ein sicherer Transport möglich ist. Denkbar ist auch, dass einer der beiden Unterdrucksauggreifer 10a bzw. 10c oder beide eine quadratische oder rechteckige Saugfläche 15 aufweisen, so dass ein Randbereich des Werkstücks 30 abgehoben werden kann.

Ansprüche

1. Verfahren zur Handhabung von zumindest teilweise luftdurchlässigen, biegeschlaffen Werkstücken (30) mittels einer Handhabungsvorrichtung (36), die einen Unterdrucksauggreifer (10) umfasst, wobei der Unterdrucksauggreifer (10) eine Saugstelle (14) mit einer Saugfläche (15) mit wenigstens einer Saugöffnung (16) zum Ansaugen des Werkstücks (30) und eine Blaseinrichtung (22) zum Einblasen von Blasluft (51) aufweist, das Verfahren umfassend folgende Schritte:

a. Annähern des Unterdrucksauggreifers (10) an eine Werkstückoberfläche (33) des Werkstücks (30), wobei die Saugfläche (15) nach der Annäherung schräg zur Werkstückoberfläche (33) angeordnet ist;

b. Einblasen von Blasluft (51) zwischen das Werkstück (30) und die Saugfläche (15), sodass das Werkstück (30) von einer Auflage in Richtung der Saugfläche (15) abgehoben wird; und

c. Ansaugen des Werkstücks (30) mit dem Sauggreifer (10).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Saugfläche (15) nach Schritt a) einen Winkel α mit der Werkstückoberfläche (33) einschließt, wobei α größer als 0° und kleiner als 90° ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eingeblasene Blasluft in Schritt b) unter einem Winkel β zur Saugfläche (15) aus der Blaseinrichtung (22) austritt, wobei β größer als 0° und kleiner als 90° ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, wobei der Winkel α verschieden vom Winkel β ist, vorzugsweise wobei der Winkel α kleiner als der Winkel β ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eingeblasene Blasluft in Schritt b) unter einem Winkel γ zur Werkstückoberfläche (33) aus der Blaseinrichtung (22) austritt, wobei γ größer als 0° und kleiner als 90° ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blaseinrichtung (22) seitlich neben der Saugfläche (15) angeordnet ist, sodass in Schritt b) eingeblasene Blasluft seitlich neben der Saugfläche (15) aus der Blaseinrichtung (22) austritt und in einen Zwischenraum zwischen Saugfläche (15) und der Werkstückoberfläche (33) einströmt, insbesondere zwischen der Saugfläche (15) und der Werkstückoberfläche (33) hindurchströmt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor Schritt a) ein Testverfahren durchgeführt wird, bei dem zunächst der Unterdrucksauggreifer (10) an das Werkstück (30) angenähert wird, und sodann Blasluft (51) zwischen das Werkstück (30) und die Saugfläche (15) eingeblasen wird, wobei wenigstens ein Parameter des Unterdrucksauggreifers (10), insbesondere der Winkel α und/oder der Winkel β und/oder der für Schritt b) zu verwendende Blasluft-Volumenstrom, diskret oder kontinuierlich solange verändert wird bis das Werkstück (30) jedenfalls abschnittsweise von der Auflage (50) abgehoben wird.

8. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach Schritt c) die Anzahl angesaugter Werkstücke sensorisch erfasst wird.

9. Handhabungsvorrichtung (36), welche zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist, umfassend einen Unterdrucksauggreifer (10), der eine Saugstelle (14) mit einer Saugfläche (15) mit wenigstens einer Saugöffnung (16) zum Ansaugen eines Werkstücks (30) und eine Blaseinrichtung (22) zum Einblasen von Blasluft (51) zwischen das Werkstück (30) und die Saugfläche (15) aufweist.

10. Handhabungsvorrichtung (36) nach Anspruch 9, wobei die Blaseinrichtung (22) seitlich neben der Saugfläche (15) angeordnet ist.

11. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Blaseinrichtung (22) in einer sich orthogonal zur Saugfläche (15) erstreckenden Richtung über die Saugfläche (15) übersteht.

12. Handhabungsvorrichtung (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, wobei eingeblasene Blasluft (51) in einem Winkel β zur Saugfläche (15) aus der Blaseinrichtung (22) tritt, und wobei der Winkel β veränderbar ist.

13. Handhabungsvorrichtung (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 12, wobei an der Saugstelle (14) ein die Saugfläche (15) in Richtung des Werkstücks (30) überragendes Anlageelement (32), insbesondere ein Wulst, vorgesehen ist.

14. Handhabungsvorrichtung (36) nach einem der Ansprüche 9 - 13, umfassend eine Sensoreinrichtung, die zum Erkennen der Anzahl gegriffener Werkstücke (30) ausgebildet und eingerichtet ist.

15. Handhabungsvorrichtung (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 - 14, umfassend mehrere Unterdrucksauggreifer (10a, 10b, 10c), wobei ein Unterdrucksauggreifer (10a, 10c) eine Blaseinrichtung (22) aufweist, und wobei ein anderer Unterdrucksauggreifer (10b) insbesondere keine Blaseinrichtung aufweist.

Zeichnung