Saug-Hebevorrichtung zur Manipulation von Gegenständen, z. B. in Werkstätten

Abstract

 Gegenstand der Erfindung ist eine Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B. in Werkstätten, umfassend eine Antriebseinrichtung (5) zur Erzeugung eines Unterdrucks in einem volumenveränderlichen Hohlkörper mit einer Saugöffnung, sowie einem in einem Bereich der Saugöffnung angeordneten Saugnapf (26) zur Aufnahme des Gegenstandes, wobei der volumenveränderliche Hohlkörper als Balg (15) ausgebildet ist, wobei die Antriebseinrichtung (5) elektromotorisch ausgebildet ist, wobei der Balg (15) durch mindestens ein Rückschlagventil (19) mit einem Speicher (21) in Verbindung steht, wobei das Rückschlagventil (19) derart zwischen Balg (15) und Speicher (21) angeordnet ist, dass bei Volumenvergrößerung des Balges (15) der Speicher (21) evakuiert wird, wobei der elektromotorische Antrieb eine Regelung zur Aufrechterhaltung eines definierbaren Vakuums im Speicher (21) und im Saugnapf (26) aufweist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Saug-Hebevorrichtung zur Manipulation von Gegenständen, z. B. in Werkstätten, umfassend eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks in einem volumenveränderlichen Hohlkörper mit einer Saugöffnung sowie einem in einem Bereich der Saugöffnung angeordneten Saugnapf zur Aufnahme des Gegenstandes, wobei der volumenveränderliche Hohlkörper als Balg ausgebildet ist.

[0002] Saug-Hebevorrichtungen zur Manipulation von Gegenständen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt.
Bekannt sind hierbei insbesondere druckluftbetriebene Kolbenzylinderantriebe mit endseitig angeordnetem Saugnapf, um durch Erzeugung eines Unterdruckes im Bereich des Saugnapfes Gegenstände z. B. in Werkstätten zu manipulieren. Als volumenveränderliche Hohlkörper zur Erzeugung eines Unterdruckes werden häufig Kolbenzylinderkombinationen eingesetzt, wobei endseitig eine Öffnung zum Zylinderboden vorgesehen ist, wobei sich im Bereich der Öffnung ein Saugnapf befindet. Zur Erzeugung des Vakuums ist erforderlich, dass der Kolbenzylinderantrieb einen Kolben aufweist, der gegenüber dem Zylinder eine verhältnismäßig saubere Abdichtung zeigt, um ein entsprechendes Vakuum zu ziehen. Derartige Zylinder bestehen insbesondere aus Metall, wobei zumindest der Kolben ebenfalls aus Metall ausgebildet ist. Derartige Saug-Hebevorrichtungen sind entsprechend teuer.

[0003] Aus der DE 24 42 454 A1 ist eine Vakuumtragvorrichtung gemäß der eingangs genannten Art bekannt. Hierbei ist ein Balg vorgesehen, der mit einem sogenannten Magnetantrieb in Verbindung steht. Durch den Magnetantrieb wird in einer Endstellung der Balg maximal komprimiert, in einer anderen Endstellung maximal elongiert. Zwischenstellungen sind offensichtlich nicht möglich. Das heißt, die Kraft, die auf den zu hebenden Gegenstand ausgeübt wird, ist entweder maximal oder nicht vorhanden.

[0004] Dies bringt gewisse Probleme mit sich, insbesondere im Hinblick darauf, dass möglicherweise Undichtigkeiten, beispielsweise im Bereich des Saugnapfes vorhanden sind, die es erforderlich erscheinen lassen, um den Gegenstand sicher von einem Ort zum anderen transportieren zu können, dass das Vakuum nachgeführt wird.

[0005] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Saug- Hebevorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die in der Lage ist, auch bei Leckagen den angehobenen Gegenstand sicher von einem Ort zum nächsten zu transportieren.

[0006] Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Antriebseinrichtung elektromotorisch ausgebildet ist, wobei der Balg durch mindestens ein Rückschlagventil mit einem Speicher in Verbindung steht, wobei das Rückschlagventil derart zwischen Balg und Speicher angeordnet ist, dass bei Volumenvergrößerung des Balges der Speicher evakuiert wird, wobei der elektromotorische Antrieb eine Regelung zur Aufrechterhaltung eines definierbaren Vakuums im Speicher und im Saugnapf aufweist.

[0007] Durch die Vergrößerung des Volumens des Balges findet eine Erhöhung des Unterdruckes bei belegtem Saugnapf statt. Dieser sorgt dafür, dass ein an dem Saugnapf befindlicher Gegenstand in Abhängigkeit der Größe des Vakuums und des Gewichts angehoben werden kann. Gegenstand der Erfindung ist nun, die Anordnung eines Speichers, der durch ein Rückschlagventil mit dem Balg in Verbindung steht. Hieraus wird deutlich, dass bei der Expansion des Balges auch der Speicher mit einem Unterdruck geladen wird. Im Idealfall herrscht im Speicher und im Balg der gleiche Unterdruck. Das heißt, der am Saugnapf befindliche Gegenstand kann sicher von einem Ort zum anderen transportiert werden. Stellt man sich nun allerdings vor, dass im Bereich des Saugnapfes ein Leck entsteht, durch das Luft nachgeführt wird, dann baut sich das Vakuum sowohl im Speicher als auch im Balg ab. Zu einem bestimmten Zeitpunkt würde nun der am Saugnapf hängende Gegenstand herabfallen. Das Vakuum kann unmittelbar aufrechterhalten werden, wenn die Möglichkeit für den Balg besteht, zu expandieren. Das heißt, dass die durch den Eintritt von Luft hervorgerufene Verminderung des Unterdruckes durch ein Nachführen des Balges kompensiert werden kann. Ist nun die maximale Auszugslänge des Balges erreicht, besteht diese Möglichkeit nicht mehr, mit der Folge, dass der an dem Saugnapf hängende Gegenstand herabfallen würde. Nun besteht allerdings die Möglichkeit, da es, wenn der Speicher noch einen gewissen Unterdruck aufweist, durch den der Gegenstand am Saugnapf gehalten wird, den Balg mit schneller Geschwindigkeit zu komprimieren und wieder zu expandieren, also quasi zu "pumpen". Dadurch nun, dass der Balg mit dem Speicher durch ein Rückschlagventil in Verbindung steht, das dafür sorgt, dass bei der Komprimierung des Balges keine Luft in den Speicher gepresst wird, dass dann bei erneuter Expansion des Balges das Vakuum wieder erneut aufgebaut bzw. aufrechterhalten werden kann.

[0008] Vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen zu der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0009] So ist insbesondere vorgesehen, dass die Höhe des Vakuums durch die Stromaufnahme des elektromotorischen Antriebes geregelt wird. Hieraus ergibt sich, dass bei einem bestimmten vorgegebenen Wert der Stromaufnahme ein bestimmtes Vakuum gezogen werden kann. Das heißt, dass das Vakuum einstellbar ist. Dies in Abhängigkeit vom Gewicht und von der Art des Teiles, das angehoben werden soll. So kann z. B. nach einem vorteilhaften Merkmal die Stromaufnahme als Sollwert mit einem Maximalwert vorgegeben werden. Hierdurch wird beispielsweise erreicht, dass zerbrechliche Güter, wie z. B. Eier angehoben werden können, ohne dass die Gefahr der Zerstörung der Schale besteht. Durch die Vorgabe einer maximalen Stromaufnahme für den elektromotorischen Antrieb, wird beispielsweise im Fall einer Leckage auch erreicht, dass der elektromotorische Antrieb immer versucht, dass Vakuum aufrechtzuerhalten. Das heißt, dass, wie bereits an anderer Stelle zuvor beschrieben, der Balg in einen Pumpmodus übergeht, währenddessen das Vakuum durch den Speicher aufrechterhalten wird. Denn bei einer Leckage wird, da die erforderliche Kraft zur Aufrechterhaltung des Vakuums abnimmt, die Stromaufnahme absinken, was über die Regelung bewirkt, dass der elektromotorische Antrieb versucht, den vorgegebenen Maximalwert der Stromaufnahme zu erreichen.

[0010] Vorteilhaft weist der Balg ein Auslassventil in Form eines Rückschlagventils auf, das zum Auslass der Luft in die Umgebung bei Komprimierung des Balges dient. Die Luft des Balges muss bei Komprimierung des Balges ausweichen können. Über den Speicher ist dies nicht möglich, da zwischen Speicher und Balg ein Rückschlagventil eingebaut ist, dass ein solches verhindert. Insofern ist das Auslassventil vorgesehen, dass den Balg zur Umgebung hin öffnet.

[0011] Es wurde bereits verschiedentlich darauf hingewiesen, dass der Speicher die Aufgabe hat, beim "Pumpen des Balges" während der Komprimierung des Balges dafür zu sorgen, dass durch den Unterdruck im Speicher der Gegenstand am Saugnapf sicher gehalten werden kann. Insofern ist vorgesehen, dass der Speicher derart dimensioniert ist, dass er in der Lage ist, ein Vakuum bestimmter Höhe oder Größe bei der Komprimierung des Balges aufrechtzuerhalten. Dies kann insbesondere dadurch geschehen, dass der Balg ein bestimmtes Volumen aufweist, das dafür sorgt, dass der Speicher mit Unterdruck geladen wird. Das heißt, dass der Balg und der Speicher vom Prinzip her den gleichen Unterdruck aufweisen. Insofern ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Speicher in Reihe mit dem Balg geschaltet ist.

[0012] Des Weiteren ist insbesondere vorgesehen, dass die elektromotorische Antriebseinrichtung einen Linearmotor umfasst, wobei der Linearmotor Mittel zur Veränderung des Balgvolumens aufweist. Solche Mittel zur Veränderung des Balgvolumens sind hierbei insbesondere eine Stange, die mit dem Balg stirnseitig, beispielsweise durch einen Teller in Verbindung steht. Alternativ kann auch vorgesehen sein kann, den Balg stirnseitig mit einem Gewinde zu versehen, um die Stange durch das Gewinde mit der Stirnseite des Balges zu verbinden.

[0013] Der Balg weist darüber hinaus, wie bereits ausgeführt, einen Speicher auf, wobei der Speicher im Bereich des Speicherbodens mindestens eine Öffnung besitzt, an der mindestens ein Saugnapf angeordnet ist. Durch Volumenveränderung des Balges kann nun sowohl innerhalb des Speichers als auch innerhalb des Balges ein Unterdruck erzeugt werden, der sich bis in den Saugnapf fortsetzt, und dort die entsprechende Kraft in Form eines Unterdrucks zum Anheben und schlussendlich zur Manipulation des Gegenstands erzeugt.

[0014] Der Balg ist vorteilhaft als Falten- oder Wellenbalg ausgebildet, wobei durch eine solche Konturgebung des Balges eine definierte Verformung des Balges ermöglicht wird. Insbesondere wird verhindert, dass sich der Balg bei Beaufschlagung mit Unterdruck selbst bei nur geringem Unterdruck im Bereich der Außenwandung übermäßig verformt. Dem kann auch dadurch weiterhin entgegengetreten werden, dass beispielsweise bei einem Faltenbalg auf dem äußeren und/oder inneren Scheitel der Falten, Ringe vorgesehen sind, die den Balg stabilisieren. Gleiches kann auch bei einem Wellenbalg vorgesehen sein.

[0015] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Balg einen Festigkeitsträger auf, der mit einem Elastomer beschichtet ist. Ein Balg mit einem solchen Festigkeitsträger, der vorteilhaft als Falten- oder Wellenbalg ausgebildet ist, also eine definierte Kontur umfasst, ist insbesondere formstabil. Es hat sich darüber hinaus herausgestellt, dass ein solcher Balg auch überaus haltbar ist, und einer Vielzahl von Lastwechseln standhält.

[0016] Der Festigkeitsträger ist hierbei insbesondere ein Gewebe, Gewirk oder Gestrick.

[0017] Die elektromotorische Antriebseinrichtung kann in einer Variante ein elektromotorischer Spindelantrieb sein, wobei der Spindelantrieb endseitig beispielsweise den Teller zur Verbindung mit der Stirnseite des Balges aufweist.

[0018] Nach einem weiteren Merkmal zeigt der Saugnapf ein Belüftungsventil, um das Absetzen des angehobenen Teiles zu beschleunigen.

[0019] Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert. -

Fig. 1

zeigt die Saughebevorrichtung;

Fig. 1a

zeigt das obere Ende des Balges mit eingesetztem Gewinde zur Aufnahme der Kolbenstange;

Fig. 2

zeigt schematisch die Regelung.

[0020] Die Figur 1 zeigt die insgesamt mit 1 bezeichnete Saug-Hebevorrichtung mit der insgesamt mit 5 bezeichneten elektromotorischen Antriebseinrichtung mit dem Linearmotor 7 der Kolbenstange 9 und dem Teller 10, wobei der Teller 10 den stirnseitigen Abschluss für den Balg 15 bildet. Zur Verbindung der Kolbenstange 9 mit dem Teller dient ein im Teller eingearbeitetes Gewinde 30, das das Außengewinde 9a der Kolbenstange 9 aufnimmt.

[0021] Der Balg 15 weist einen Balgboden 17 auf, wobei der Balgboden 17 durch ein Rückschlagventil 19 mit dem mit 21 bezeichneten Speicher in Verbindung steht. Der mit 21 bezeichnete Speicher besitzt ein Speichergehäuse 22, das im Boden 24 zwei Auslässe 23 mit Leitungen 27 zu den mit 26 bezeichneten Saugnäpfen aufweist. Im Bereich des Balgbodens 17 ist darüber hinaus das Auslassventil 25 vorgesehen, das bei der Komprimierung des Balges die Luft in die Umgebung auslässt. Die Funktionsweise der mit 1 bezeichneten Saug-Hebevorrichtung stellt sich nunmehr wie folgt dar. Ausgangslage: Der Balg befindet sich im Wesentlichen in seiner maximal ausgezogenen Stellung. Bei Komprimierung des Balges 15 wird die im Balg befindliche Luft über das Auslassventil 25 in die Umgebung abgegeben. Wird der komprimierte Balg nunmehr auseinandergezogen, also in eine in der Zeichnung dargestellte Stellung überführt, so wird im Bereich des Speichers 21, dass heißt im Speichergehäuse 22, ebenso wie im Balg 15 selbst ein Unterdruck erzeugt. Dies geschieht in Bezug auf den Balg durch das Rückschlagventil 19. Das Auslassventil 25, das ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildet ist, ist hierbei verschlossen.

[0022] Stellt man sich nun vor, dass der durch den Balg bei der Expansion erzeugte Unterdruck aufgrund eines Lecks abfällt, wird der Balg zur Beibehaltung des Unterdrucks kontinuierlich weiter auseinanderfahren. Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist die maximale Endstellung als Auszugslänge des Balges erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird der Balg durch die Antriebseinrichtung 5 wieder in die komprimierte Stellung überführt, wobei in dem Zeitraum bis zur Überführung in die komprimierte Stellung und zur nachfolgenden Expansion durch den Unterschied im Speicher 21 der entsprechende Unterdruck an den Saugnäpfen 26 aufrechterhalten wird. So können selbst größere Leckagen für einen bestimmten Zeitraum kompensiert werden, in dem nämlich der Balg, wie dies bereits an anderer Stelle erläutert worden ist, in einen kontinuierlichen Pumpvorgang übergeht.

[0023] Die Funktion der Regelung, die in dem beigefügten Schaubild gemäß Fig. 2 dargestellt ist, ergibt sich wie folgt.

[0024] Wie bereits an anderer Stelle dargestellt, wird die Stromstärke als Sollwert vorgegeben. Der PID-Regler selbst ist durch eine Software voreingestellt. Die Stromversorgung ist somit das Stellglied, das die zu regelnde Größe, nämlich die Stromstärke regelt. Der Linearantrieb bildet die sogenannte Regelstrecke. Ein Strommesser misst den tatsächlichen Strom und gibt den Wert zurück in den Regelkreis, wobei die geregelte Stromstärke die Antriebskraft mithin das Vakuum vorgibt.

Bezugszeichenliste:

[0025] 

1

Saug-Hebevorrichtung

5

Antriebseinrichtung

7

Linearmotor

9

Kolbenstange

10

Teller

15

Balg

17

Balgboden

18

Ring

19

Rückschlagventil

21

Speicher

22

Speichergehäuse

23

Auslässe

24

Boden

25

Auslassventil

26

Saugnapf

27

Leitung

Ansprüche

1. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten, umfassend eine Antriebseinrichtung (5) zur Erzeugung eines Unterdrucks in einem volumenveränderlichen Hohlkörper mit einer Saugöffnung, sowie einem in einem Bereich der Saugöffnung angeordneten Saugnapf (26) zur Aufnahme des Gegenstandes, wobei der volumenveränderliche Hohlkörper als Balg (15) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass Antriebseinrichtung (5) elektromotorisch ausgebildet ist, wobei der Balg (15) durch mindestens ein Rückschlagventil (19) mit einem Speicher (21) in Verbindung steht, wobei das Rückschlagventil (19) derart zwischen Balg (15) und Speicher (21) angeordnet ist, dass bei Volumenvergrößerung des Balges (15) der Speicher (21) evakuiert wird, wobei der elektromotorische Antrieb eine Regelung zur Aufrechterhaltung eines definierbaren Vakuums im Speicher (21) und im Saugnapf (26) aufweist.

2. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Höhe des Vakuums durch die Stromaufnahme der elektromotorischen Antriebseinrichtung (5) geregelt wird.

3. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die maximale Stromaufnahme als Sollwert vorgegeben wird.

4. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Balg (15) ein Auslassventil (25) in Form eines Rückschlagventils zum Ausstoß der Luft bei Komprimierung des Balges (15) aufweist.

5. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Speicher (21) derart dimensioniert ist, dass er in der Lage ist, ein Vakuum bestimmter Höhe bei Komprimierung des Balges (15) aufrechtzuerhalten.

6. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Speicher (21) in Reihe zum Balg (15) geschaltet ist.

7. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektromotorische Antriebseinrichtung (5) einen Linearmotor (7) umfasst.

8. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektromotorische Antriebseinrichtung (5) ein Mittel zur Veränderung des Balgvolumens aufweist.

9. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel zur Veränderung des Balgvolumens eine Kolbenstange (9) umfasst, die mit dem Balg (15) stirnseitig in Verbindung steht.

10. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Balg (15) einen Balgboden (17) mit mindestens einem Rückschlagventil (19) zum Speichergehäuse aufweist.

11. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Speicherboden (24) mindestens ein Auslass (23) zu mindestens einem Saugnapf (26) vorgesehen ist.

12. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Balg (15) als Falten- oder Wellenbalg ausgebildet ist.

13. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Balg (15) im Bereich der äußeren und/oder inneren Wellen- oder Faltenscheitel durch Ringe (18) verstärkt ist.

14. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach einem der voranstehenden Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Balg (15) zur Aufnahme der Kolbenstange (9) stirnseitig ein eingearbeitetes Gewinde (30) aufweist.

15. Saug-Hebevorrichtung (1) zur Manipulation von Gegenständen, z. B.
in Werkstätten nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Saugnapf (26) mit einem steuerbaren Belüftungsventil in Verbindung steht.

Zeichnung