Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Greifen und/oder Handhaben von platinenförmigen Werkstücken beliebi- ger Form, insbesondere von Blechteilen mit Durchbrüchen, wobei die Vorrichtung nach dem Vakuum-Saugprinzip mit mehreren an eine Saugleitung .anschließbaren Sauggreifelementen arbeitet.

Blechwerkstücke, wie sie für den Gerätebau benötigt werden, können komplizierte Formen mit unregelmäßigen Außenkonturen, diversen Ausnehmungen und sehr unterschiedlichen Größen aufweisen sowie auch aus unterschiedlichsten Werkstoffen bestehen. Daher ist es schwierig, eine universell funktio¬ nierende Greif-Technologie zu schaffen. Im Rahmen einer flexiblen Blechteilfertigung muß eine Greif-Technologie in ein universelles Entsorgungssystem eingebracht werden können. In der Praxis ergeben sich jedoch jeweils zahlreiche Ein¬ schränkungen, die der Forderung, alle Eventualfälle in einer flexiblen Fertigung abzudecken, zuwiderlaufen. Dadurch ist eine Vollautomatisierung ohne Einschränkung auf bestimmte Zu- griffsvoraussetzungeπ beim Stand der Technik bisher unmöglich.

Vom Stand der Technik sind bisher unterschiedliche Lösungsaπ- sätze für obige Problematik, die aber alle nur eingeschränkt funktionsfähige Lösungen sind, bekannt. Beispielsweise wird be¬ reits in der EP-B-0 135 095 eine Greifvorrichtung mit einzeln über eine Saugleitung aktivierbaren Sauggreifelementen beschrie¬ ben, mit der insbesondere die automatische Beschickung und Entsorgung einer Stanz-Nibbel-Maschine unter Anwendung eines Industrieroboters möglich ist. Daneben wurde mit der

DE-A-37 23 743 kürzlich ein Verfahren zur Entsorgung von Blech-Trennmaschinen mit zugehöriger Anlage vorgeschlagen, mit denen eine flexible Blechentsorgung erfolgen kann und

wobei ein "Handling" der Blechteile ohne Greifen möglich ist. Hier betrifft die Beschränkung den Entsorgungsweg aus der Blechtrennmaschine, weil Teile im Restgitter bzw. Fenster- Abfallteile nur nach unten ausgeschleust werden können, was aber bei großen Teilen häufig nicht möglich ist.

Bei letzterem Verfahren, wird also das Problem des Greifens bzw. eines hängenden "Handlings" der Werkstücke umgangen. Bei ersterem Verfahren muß dagegen jeweils die Form bzw. Außenkon¬ tur des Blechteiles im Rahmen der Fertigung bekannt sein und darf nicht zuwenig Aufsetzfläche für die Saugnäpfe verbleiben. Für viele Anwendungszwecke sollen dagegen beliebig aufeinander¬ folgende Teile unterschiedlicher Größe, die unterschiedliche Außenkonturen und eine Vielzahl unterschiedlicher Durchbrüche aufweisen, einzeln störungsfrei gegriffen werden. Diese Pro- blematik trifft insbesondere dann zu, wenn bestehende Entsor¬ gungsanlagen an Blechtrennmaschinen komplettiert werden müssen oder bewährte Trennmaschinen-Systeme konstruktiv wenig verän-τ dert werden sollen.

Für eine solche Anwendung bietet sich das bekannte Vakuum- Ansaugprinzip an: Beispielsweise ist in der Zeitschrift "Werk¬ statt und Betrieb" 117 (1984) 10, S. 641-646 ein flexibles Fertigungssystem mit einem aus einer Vielzahl von Sauggreifer¬ elementen gebildeten Greifer beschrieben, der dort als univer- seil brauchbar dargestellt wird. In der Praxis zeigt sich je¬ doch, daß ein derartiger Greifer auch mit beispielsweise 60 einzeln ansteuerbaren Sauggreifelementen nur einen stark ein¬ geschränkten Teil des Fertigungsspektrums eines gerätebauenden Betriebes entsorgen kann. Problemteile lassen sich mit dem be- kannten Sauggreifer nicht greifen und handhaben.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der auch Problemteile gegriffen werden können.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Viel¬ zahl von vergleichsweise klein ausgebildeten Sauggreifelemen¬ ten im engen Raster angeordnet sind, wobei die einzelnen Saug¬ greifelemente mit Strömungsventilen derartig ausgebildet sind, daß im geschlossenen Zustand eine definierte Luftmenge hindurch- strömen kann. Vorzugsweise wird von den Sauggreifelementen ein flächennutzendes Raster von einzelnen Sechseckzellen gebildet, deren Schlüsselweite kleiner als 20 mm ist. Dabei ergibt sich insbesondere bei flächendichter Anordnung der Sauggreifelemente zu einer Parzelle eine Besetzungszahl von 61 bei einer Schlüs- seiweite von 144 mm der Parzelle, wobei ein einzelnes Saug¬ greifelement einen Durchmesser d = 16 mm hat.

Es hat sich gezeigt, daß mit einer erfindungsgemäßen Vorrich¬ tung ein quasi "Blind"-Greifen auch von Problemteilen möglich ist. Dies läßt sich durch die Miniaturisierung und die Vielzahl der Sauggreifelemente einerseits und durch die selbststeuernde Ausbildung des Greifers andererseits erklären. Insbesondere läßt sich mathematisch-statistisch belegen, daß mit einer Auf¬ teilung der Aktivflächen der Greifelemente in viele Klein- zellen der Traganteil der Aktivfläche funktionsentscheidend zunimmt.

Zum "Blind"-Greifen gehört auch die Eigenschaft, daß zunächst "ins Leere" gegriffen werden darf, ohne daß die Funktionsfä- higkeit des Greifers entweder durch Vakuum-Zusammenbruch oder durch Totalverschluß der Sauggreifeelemente verlorengeht.

Für obigen Zweck sind die Strömungsventile in die einzelnen Sauggreifelemente eingebaut bzw. integriert. Es hat sich als besonders einfach erwiesen, daß zur Realisierung eines Strö¬ mungsventils ein bereits vorhandenes Befestigungs-Fitting des eigentlichen Saugnapfes herangezogen wird, wobei dessen Mund¬ stück als Ventilsitz verwendet wird. Hierbei ist es wichtig,

daß der Ventilsitz - beispielsweise aus hartelastischem Kunst¬ stoff - eine zweckentsprechende Oberflächenstruktur und/oder Rauhigkeit aufweist bzw. erhält, so daß er mit dem zugehörigen Dichtelement nicht vollständig abdichtet. Es ist auch möglich, durch Metall-Ventilsitze diese Dichtigkeit zu erzielen.

Die Erfindung nutzt also in einfachster Weise aus, daß statt der früher verwendeten Ventilsitze aus Elastomer solche aus stabilem Kunststoff mit definierter, gewollter Fehlpassung verwendet werden.

Es wurd-2 zwar bereits kürzlich in der Fachwelt vorgeschlagen (Technische Information Fa. Schmalz GmbH - Förder- und Hand¬ habungstechnik), für Sauggreifer Strömungsventile mit veränder¬ barer Durchström-Fließkraft auf die Kugel vorzusehen, so daß auch unter Voraussetzung poröser Oberfläche das Ventil offen bleibt. Schließt das Ventil bei zu großer Porosität der Ober¬ fläche des zu greifenden Werkstückes, ist es für diese poröse Oberfläche unwirksam. Weiterhin wird in der technischen Infor¬ mation vorgeschlagen, ein einzelnes Strömungsventil für mehrere Sauggreifelemente gemeinsam anzuwenden, so daß sich eine soge¬ nannte Nesterbildung ergibt. Allerdings ergeben sich dadurch Änderungen nur in der Freiheit zum konstruktiven Gestalten der Greifanordnung, weil die Tragkraft von einem großen Sauggreif¬ element im gleichen Maße besteht wie von mehreren kleineren, zu einem Nest zusammengeschalteten Sauggreifelementen. Die Tragkraft geht in beiden Fällen verloren, wenn das einzige Ventil schließt. Die erfindungsgemäße Lehre, die Leckluft am geschlossenen Ventilsitz so groß zu machen, daß "ins Leere" greifende Sauggreifelemente das Vakuum nicht wesentlich beein- flussen und dabei dennoch aktivierungsbereit bleiben, ist dort jedoch nicht angesprochen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich

aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungs¬ beispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit weiteren Unteransprüchen. Es zeigen

FIG 1 den Grundriß einer als sogenanntes Problemteil bezeich- neten Platine mit einer komplizierten Außenkontur und einer Vielzahl von Durchbrüchen und Einschnitten,

FIG 2 die Aufteilung der Tragflächen von einem Sauggreifelement mit 50 mm Durchmesser in ein Raster von Sechseckzellen, FIG 3 die Aufteilung einer 144 mm-Parzelle in 61 Stück 16 mm- Kleinzellen,

FIG 4 ein hier verwendetes Sauggreifelement mit Ventil im Querschnitt und

FIG 5 schematisch die mit Sauggreifelement gemäß FIG 4 kom¬ plettierte Gesamtanordnung.

In FIG 1 ist eine Platine 1 gezeigt, die als Problemteil gilt. Die Platine 1 hat eine unregelmäßige Kontur 2, diverse Ein¬ schnitte 3 und/oder Durchbrüche 4. Derartige Platinen sind mit herkömmlichen Sauggreifereinrichtungen schwierig zu hand- haben.

In FIG 2 ist gezeigt, daß bei der Erfindung durch eine Viel¬ zahl von Sauggreifelementen die Wahrscheinlichkeit, daß die Tragkraft eines Greifers erhalten bleibt, verbessert werden kann. 11 gibt die Kontur eines Sauggreifelementes mit 50 mm Durchmesser an. Wenn ein derartiges Sauggreifelement auf eine Platine 1 gemäß FIG 1 mit unregelmäßigen Einschnitten 3 und/ oder Durchbrüchen 4 aufgesetzt wird, ist die Wahrscheinlichkeit groß, daß ein Einschnitt und/oder Durchbruch getroffen wird und somit die Tragkraft dieses Sauggreifeelementes 11 verlorengeht.

Demgegenüber sind in die Kontur des einen Sauggreifelementes 11 sieben Sauggreifelemente 12 bis 18 mit einem Durchmesser von

17 mm bzw. 16 mm eingebracht. Es wird deutlich, daß hier im wesentlichen der gleiche Platzbedarf vorhanden ist, sofern elementare, an ein einzelnes Sauggreifelement 12 bis 18 ange¬ paßte Sechseckzellen 10 mit einer Schlüsselweite 16 mm zu einer Zelle 19 mit Schlüsselweite von 48 mm zusammengesetzt sind. Es kann also ein flächennutzendes Rastermaß gebildet werden.

In FIG 3 ist ein 50 mm-Sauggreifelement in einer Parzelle 20 mit 144 mm Schlüsselweite, wie es bei herkömmlichen Greiferan- Ordnungen im Mittel üblich ist, dargestellt. Gleichermaßen sind Greifelemente in flächendichter Anordnung in der Parzelle 20 angeordnet.

Untersuchungen über die Wahrscheinlichkeit der Wirksamkeit von sogenannten Polypgreifer-Besatzflächen haben ergeben, daß die bisher verwendeten Sauggreifelemente für ein "Blind-Greifen" tatsächlich um eine bis zwei Größenordnungen zu groß gewählt . sind. Statt des Sauggreifelementes 11 mit einem Durchmesser von 50 mm und ca. 20 cm ² Aktivfläche in der Parzelle mit 144 mm Schlüsselweite -sind vielmehr 61 Sauggreifelemente 12 bis 18 mit 16 mm Durchmesser und je ca. 2 cm ² Aktivfläche sinnvoll, obwohl eine spezifisch geringere Besatzdichte in Kauf genommen ist. Aus der FIG 2 wird deutlich, daß bei Vorliegen eines 1 mm ² großen Loches in einer Platine bei den sieben Sauggreifelemen- ten 12 bis 18, von denen eines ausfällt, noch eine Aktivfläche von 6 x 2 cm ² = 12 cm ² vorhanden ist. Dagegen ist die Aktiv¬ fläche des Sauggreifelentes 11 in diesem Fall gleich Null. Noch stärker wirkt sich dieser Effekt bei der FIG 3 aus, wenn die 61 Sauggreifelemente mit 16 mm Durchmesser zur Veranschau- lichung mit einem auf 144 mm Durchmesser vergrößerten Saugnapf verglichen werden. Selbst bei Vorliegen einer Vielzahl von 1 mm ² großen Löchern wäre die Tragfähigkeit noch gesichert.

In FIG 4 besteht ein Sauggreifelement 30 aus dem eigentlichen Saugnapf 31, der mit seinem rückseitigen Teil 33 über ein als Überwurfmutter ausgebildetes Verbinduπgselement 38 mit einem Fitting-Teil 34 verbunden ist. Die Teile 33 und 34 bilden ein Strömungsveπtil 35. Das Strömungsventil 35 besteht in an sich bekannter Weise aus Ventilsitz 36 und einem gegen den Ventil¬ sitz 36 drückenden Abdichtelement, beispielsweise, einer Kugel 37. Beim Stand der Technik ist üblicherweise der Ventilsitz 36 mit einer elastomeren Dichtung versehen. Bei FIG 3 hat der Ven¬ tilsitz 36 gegenüber der Kugel 37 eine Fehlpassung, die bei- spielsweise durch eine Oberflächenstruktur und/oder -rauhigkeit realisiert wird. Dadurch wird erreicht, daß auch bei geschlos¬ senem Ventil 35 der Ventilsitz nicht vollständig abdichtbar ist, sondern vielmehr eine definierte Luftmenge hindurchströmt. Ein Gitter 32 trennt den Saugnapf 31 vom Strömungsventil 35.

In FIG 5 wird eine GreifVorrichtung 40 im wesentlichen durch zwei Platten 41 und 42 mit dazwischenliegenden Abdichtelementen 43 und 44 gebildet, wobei an der oberen Platte 41 ein Befesti¬ gungsflansch 45 zwecks Ankopplung an ein Handhabungsgerät oder einen Roboter angebracht ist. An der oberen Platte 42 ist ein Vakuumanschluß 46 vorhanden, über den der Raum zwischen den Platten 41 und 42 mit Vakuum beaufschlagbar ist. An der Unter¬ seite sind im Sechseckraster Ausnehmungen 47, 48, etc vorhan¬ den, in die Sauggreifer 30, 30' etc. einsetzbar sind.

Bei dem Sauggreifelement 30 nach FIG 4 bzw. bei der Greifvor¬ richtung 40 nach FIG 5 sind die Saugnäpfe 31 und das den Ven¬ tilsitz 36 tragende Fitting-Hauptteil 34 in einfacher Weise austauschbar, so daß sich verschlissene Teile leicht auswechseln lassen. Dies ist für die Praxis vorteilhaft, da ansonsten die gesamte Anordnung ausgetauscht werden müßte.

Mit einer flächenhaften Greifvorrichtung mit beispielsweise

16x13 = 208 einzelnen Sauggreifelementen 30 im Abstand mit Schlüsselweite 16 mm ist gegenüber dem Stand der Technik ein erheblicher Fortschritt gewährleistet. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß nunmehr beliebige Werkstücke bis zu einer Größe von ca. der vierfachen Greifergröße quasi "blind" gegriffen werden können. Bei kleineren Werkstücken als die Greifergröße muß beachtet werden, daß diese nur handhabbar sind, wenn sie aus der Grundfläche herausragen, d.h. ausgehoben sind oder auf einem Werkstückstapel ohne störende Nachbarschaft liegen.

Für Werkstücke, die vom Koordinatentisch einer Trennmaschine zu entsorgen sind, hat dieses die Konsequenz, daß ein hierfür eingesetzter, herkömmlich großer Greifer nicht über die Gesamt¬ fläche aktiv sein darf. Zwar sind im Kernbereich der Werkstücke die Aktivflächen des Greifers erwünscht; im Außenkonturbereich darf jedoch nicht über die Grenze des zu entsorgenden Werk¬ stücks gegriffen werden, wenn dort z.B. Restgitterflächen lie¬ gen. Die praxisgerechte Lösung besteht darin, daß anstelle der größeren Einzelsaugnäpfe von ca. 50 mm bis 100 mm Durchmesser, die einzeln programmierbar oder abschaltbar sind, im Raster von 100 bis 200 mm Greifvorrichtungs-Module mit z. B. 144 mm

Schlüsselweite mit zu Sechseckzellen zusammengefaßten kleineren Sauggreifelementen, beispielsweise 16 mm Durchmesser, einge¬ setzt werden.

Mit dieser neuen Ausrüstung ist es möglich, anstelle der einzeln schaltbaren, großen Sauggreifelemente bei den herkömm¬ lichen Greifern entsprechend große Parzellen mit einer Polyp¬ greiferfläche einzusetzen, wobei bei kleineren Werkstücken be¬ stimmte Bereiche gezielt abgeschaltet werden können. Die her- kömmliche Flächenaufteilung des großen Greifers bezüglich Be¬ satzdichte der einzelnen schaltbaren Sauggreifelemente kann mit einer feineren Strukturierung an der sog. Freischnittecke bei¬ behalten werden. Die einzelnen Parzellen können dabei im ge-

wählten Grundraster, beispielsweise mit Schlüsselweite 16 mm puzzleartig strukturiert sein, um einen lückenlosen Besatz zu erzielen. Wenn Rahmenteile aus einem Restgitter ausgehoben werden müssen, ist zweckmäßigerweise die Strukturierung über die gesamte Greiferfläche feiner zu wählen als wenn in der Freischnittecke frei zugängliche Werkstücke entsorgt werden müssen.

Ergänzend wird noch auf den Sinn der Leckluft bei den "ins Leere" greifenden Sauggreifelementen eingegangen:

Die Anordnung der vielen kleinen Sauggreifelemente zu einem Dicht-an-Dicht-Besatz weist eine geringere Flächennachgiebig¬ keit auf als man sie von großen Sauggreifelementen in aufge¬ lockerter Besatzdichte her kennt. Zudem haben die einzelnen Sauggreifelemente Sitz-Toleranzen, so daß nicht alle Sauggreif¬ elemente auf einem vollkommen ebenen Werkstück aufsitzen wür¬ den. Weiter liegen in der Praxis durch die Trennbearbeitung . mehr oder weniger flächenverworfene Werkstücke vor. Auch die Parallelität beim Aufsetzen ist nicht leicht zu gewährleisten. Es hat sich auch gezeigt, daß der erforderliche Druck für ein sattes Aufsitzen bei großer Greiferfläche unbeherrschbar werden kann. Aus allen diesen Gründen ist es wahrscheinlich, daß beim Aufsetzen des Greifers auf das Werkstück nur ein Teil der Saug¬ greifelemente voll abdichten, d.h. sofort wirksam wird, wenn das Vakuum eingeschaltet wird. Der übrige Teil der Sauggreif¬ elemente dichtet erst beim selbsttätigen Nachsetzen des Werk¬ stücks ab und wird - aufgrund der Restaktivität der Leckluft - zunächst unvollständig, dann - nach dem Aufbau des Vakuum und Abfallen der Ventilkugel - voll wirksam. Nur die auf Durch- brüchen weiterhin "ins Leere" greifenden Sauggreifelemente sind inaktiv für die Tragkraft. Würden die geschlossenen Ventile voll abdichten, käme es nicht zu dem Nachsetzeffekt, so daß

unter ungünstigen Voraussetzungen kein ausreichender Tragflä¬ chenanteil zur Verfügung stehen würde. Durch die neuen Saug¬ greifelemente mit der im Bypaß immer strömenden Luftmenge bleibt jedes Element auch dann aktiv, wenn es beispielsweise auf eine verschmutzte Werkstückoberfläche aufgedrückt ist und es zunächst zum Traganteil nichts beiträgt.

In einem speziellen Anwendungsfall der neuen Greifvorrichtung kann der gesamte Polypgreifer mit aktiviertem Vakuum in be¬ liebiger Konfiguration an ein Werkstück angedrückt und dieses ergriffen werden. An der Abwerfstelle wird das Werkstück mecha¬ nisch abgerissen oder z. B. mittels Kufen abgeschält, ohne daß das Vakuum durch Abschaltung der Saugleitung desaktiviert wer¬ den muß, was in bewegten Systemen manchmal vorteilhaft ist. Ein weiterer spezieller Anwendungsfall der neuen Greifvorrichtung ist die Verwendung als ein Abschnitt in einem ringförmig umlau¬ fenden Überkopftransportband. Viele solche Abschnitte können als Glieder in ein Gliederband beweglich zueinander verbunden, sein. Für die Vakuum-Einbringung und gegebenenfalls gezielte Ein- und Ausschaltung gibt es verschiedene konstruktive Lösungen.

Es hat sich gezeigt, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in allen Fällen einer "fliegenden Übernahme" die Werkstücke im Gegensatz zum Stand der Technik sicher erfaßt und festgesaugt werden, wobei aufgrund der kleinen Sauggreifelemente das Vakuum an den geschlossenen Flächen voll zur Wirkung kommt.