DE102004047018B4

DE102004047018B4 - Einrichtung zur positionsgenauen Übergabe von Gegenständen von einem Transportband auf ein mobiles Transportorgan

Info

Publication number: DE102004047018B4
Application number: DE102004047018.9A
Authority: DE
Inventors: Volker Hoffesommer; Martin Kohl; Dr. Nagel Günther
Original assignee: Grenzebach Onero GmbH
Current assignee: Grenzebach Onero GmbH
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: DE102004047018A1

Abstract

Einrichtung zur positionsgenauen Übergabe eines Gegenstands (4) von einem stationären Transportband (2, 3) auf ein mobiles Transportorgan (1), mit folgenden Merkmalen: das stationäre Transportband (2, 3) weist an seinem der Übergabestelle entsprechendem Ende einen sehr kleinen Umlenkradius auf, das mobile Transportorgan (1) wird während der Übergabe des Gegenstands (4) aus einer unter dem übergabeseitigen Endbereich des stationären Transportbands (2, 3) greifenden Startposition synchron mit dem zu übergebenden Gegenstand (4) in Transportrichtung bewegt, eine Überwachungseinrichtung (5) erfasst den auf dem stationären Transportband (2, 3) herangeführten Gegenstand (4) beim Passieren mindestens einer gegebenen Position entlang des stationären Transportbands, eine Steuerung ermittelt aufgrund vorgegebener oder gemessener Daten Bewegungsgeschwindigkeit des Gegenstands (4) und Zeitpunkt von dessen Ankunft an der Übergabestelle und steuert den Antrieb des mobilen Transportorgans (1) im Sinne einer mit der Bewegung des Gegenstands (4) synchronisierten Bewegung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur determinierbaren Positionierung von Gegenständen auf einem mobilen Transportorgan bei der Übergabe dieser Gegenstände von einem stationären Transportband auf das mobile Transportorgan.
Übergabeprozesse von einem stationären Transportband auf ein mobiles Transportorgan finden überall dort statt, wo Gegenstände über ein stationäres Fördersystem von einer Aufgabe- oder Ladestelle zu einer Übergabestelle geleitet werden und an dieser Übergabestelle für den weiteren Transport, zum Beispiel zur Einlagerung in Ladebehälter, auf ein mobiles Transportorgan übergeben werden, welches den betreffenden Gegenstand dem Weitertransport zuführt. Das mobile Transportorgan kann dabei typischerweise ein Zuführorgan zu einer Hebe- und Fördereinrichtung, beispielsweise in Gestalt eines Roboters, sein. Beispielsweise kann es sich um eine bewegliche Plattform oder dergleichen handeln, die ein von dem Transportband übernommenen Gegenstand in eine Aufnahmeposition befördert, an welcher er von einem Roboterarm aufgenommen werden kann.
Zu übergebende Gegenstände können hierbei zum Beispiel Gepäckstücke auf einem Flughafen sein, die mittels eines mit Transportbändern arbeitenden stationären Fördersystems zu einer Gepäckabnahmestation transportiert werden und dort mittels eines Roboters in Gepäckcontainer oder auf Gepäckwagen verladen werden. Eine weitere beispielhafte Anwendung ist die Verladung von Waren, die aus einem Lagerbereich mittels einer stationären Fördertechnik an einen Verlade- oder Packplatz transportiert werden und dort mittels eines Packroboters in ein Lade- oder Transportbehältnis gepackt werden, beispielsweise beim Versandhandel oder bei der Ersatzteilauslieferung.
Für Gegenstände mit gleichförmiger und stabiler Form und Oberfläche wie zum Beispiel Pakete, Kisten, Kartons und dergleichen sind bereits mobile Transportorgane in Gestalt von Vakuumgreifern gängiger Stand der Technik. Diese Vakuumgreifer erfassen die Gegenstände mittels unterdruckbeaufschlagter Vakuumsauger. Die Positionierung der Gegenstände bzw. die positionsgenaue Übergabe der Gegenstände von einem stationären Fördersystem aus erfolgt hierbei normalerweise durch Vorsehen einer Lageerkennung des Gegenstands und der in Abhängigkeit davon erfolgenden entsprechenden Positionierung des mobilen Transportorgans an dem Gegenstand. Nachteilig daran ist, daß diese Lösung nur für bestimmte Gegenstände mit entsprechenden Formeigenschaften sowie entsprechenden Oberflächeneigenschaften, wie zum Beispiel glatter und stabiler Oberfläche, eingesetzt werden kann.
Für die Übergabe und den Weitertransport von unregelmäßigen oder in ihren Formeigenschaften variierenden Gegenständen mittels eines mobilen Transportorgans sind aus dem Stand der Technik beispielhaft folgende Möglichkeiten bekannt:
In der DE 199 59 622 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren beschrieben, wobei ein mobiles Transportorgan an den zu übergebenden Gegenstand angelegt und dann mit diesem durch eine Umreifung verbunden wird. Nachteilig daran sowie an ähnlichen Vorrichtungen und Verfahren ist zum einen, daß der betreffende Gegenstand zur Positionierung zum Stillstand gebracht werden muß, die Umreifung also nicht während der Bewegung des Gegenstands erfolgen kann, und zum anderen, daß überhaupt eine Befestigung des Gegenstands an dem mobilen Transportorgan notwendig ist.
In der DE 100 12 090 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beladen von in Flugzeugen mitzuführenden Container beschrieben. Die dort vorgeschlagene Einrichtung weist zwar gegenüber dem Gegenstand der DE 199 59 622 A1 den Vorteil auf, daß keine zusätzlichen Mittel für die Befestigung der Gegenstände an dem mobilen Transportorgan benötigt werden. Allerdings ist auch bei dem dort beschriebenen Verfahren die Positionierung und Übergabe der Gegenstände nur dadurch zu erreichen, daß der Gegenstand von einem stationären Fördersystem zunächst auf einer Auflageplatte zwischengelagert wird und von dort dann von dem mobilen Transportorgan übernommen wird. Dies bedingt wiederum den Stillstand des Gegenstands auf der Auflageplatte und ermöglicht keine Übergabe in Gestalt einer ohne Unterbrechung weitergehenden Transportbewegung.
Beide eben erwähnten Vorrichtungen und Verfahren haben also den Nachteil, daß die Übergabe und Positionierung des betreffenden Gegenstands auf dem mobilen Transportorgan nicht in Gestalt einer kontinuierlichen Förderbewegung erfolgen kann und wegen des notwendigen Anhaltens jedes Gegenstands ein erhöhter Zeitbedarf erforderlich ist und dementsprechend die Durchlaufkapazität geringer ist, als sie bei kontinuierlicher Förderbewegung sein könnte.
In der DE 100 35 810 A1 ist ein mobiles Transportorgan beschrieben, das ebenfalls für Übernahme und Transport von Gegenständen mit vielfältiger Form geeignet ist, und bei dessen Einsatz jedoch eine kontinuierliche Zuförderung der Gegenstände von einem stationären Fördersystem möglich ist. Die Gegenstände werden am Endpunkt des stationären Fördersystems auf die Auflagefläche des mobilen Transportorgans weitergefördert und gegebenenfalls durch eine Schrägstellung des mobilen Transportorgans gegen dessen Rück- und Seitenwand gelehnt. Nachteilig ist an dieser bekannten Vorrichtung allerdings, daß die Gegenstände auf das mobile Transportorgan rutschen und daher eine genau determinierbare Positionierung jedes Gegenstands auf dem mobilen Transportorgan nicht erreicht werden kann.
In der DE 100 18 385 A1 ist ebenfalls ein mobiles Transportorgan beschrieben, das für Übernahme und Transport von Gegenständen mit vielfältiger Form geeignet ist, und bei dessen Einsatz eine kontinuierliche Zuförderung der Gegenstände von einem stationären Fördersystem möglich ist. Bei diesem bekannten Transportorgan wird die Auflagefläche für den Gegenstand durch ein Förderband gebildet, das den Gegenstand nach der Übernahme vom stationären Fördersystem weitertransportiert und hierdurch stabil auf dem mobilen Transportorgan lagert. Solange bei der Übernahme des Gegenstands die Förderrichtung des stationären Fördersystems mit der Förderrichtung des Förderbands des mobilen Transportorgans mindestens im wesentlichen übereinstimmt, ist eine stabile und determinierbare Positionierung in den meisten Fällen ausführbar. Bei einer Übernahme, bei der die Förderrichtungen nicht übereinstimmen, ist hingegen eine determinierbare Positionierung nicht mehr möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit welcher bei Einsatz eines mobilen Transportorgans bei der Übergabe eines Gegenstands wie beispielsweise eines beliebigen Gepäckstücks von einer stationären Fördereinrichtung eine exakt determinierbare Positionierung des Gegenstands auf dem mobilen Trägerorgan ermöglicht wird. Dabei soll die Übergabe im Wege einer kontinuierlichen Bewegung, d. h. ohne Anhalten oder Zwischenpositionierung des zu übergebenden Gegenstands, direkt von der stationären Fördereinrichtung erfolgen. Zudem soll die Übergabe auch dann ermöglicht werden, wenn die Gegenstände auf der stationären Fördereinrichtung beliebig orientiert sind.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebene Anordnung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Endstelle der stationären Fördereinrichtung speziell ausgeformt, nämlich mit einem möglichst geringen Radius versehen, der im wesentlichen nur durch die bautechnische Realisierung, zum Beispiel die Dimension der Umlenkrollen eines Transportförderbands, nach unten beschränkt ist, und die Übergabe erfolgt in überwachter und gesteuerter Weise.
Die anliegenden Zeichnungen zeigen in den 1 bis 3 jeweils in schematischer Darstellung drei Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Die 1 bis 3 der Zeichnungen zeigen jeweils ein mobiles Transportorgan 1 an einem stationären Übergabeförderband 2, welches das Endglied einer stationären Fördereinrichtung bildet, die beispielsweise aus einer Anzahl von Gurtförderbändern 3 besteht. Ein Gepäckstück 4 oder ein sonstiger Gegenstand wird von dem Übergabeförderband 2 unter Mitwirkung einer Überwachungseinheit 5 auf das mobile Transportorgan 1 übergeben. Im Falle, daß die Orientierung der Gegenstände auf der stationären Fördereinrichtung nicht bekannt oder vorgegeben ist, kann optional auf der stationären Fördereinrichtung eine Lagedetektion vorgesehen werden. Diese kann zusätzlich zu der Überwachungseinheit 5 realisiert sein oder vorteilhafterweise in dieser integriert sein. Die Lagedetektion ermittelt den Winkel der Orientierung des Gegenstandes zu einem Bezugssystem, z. B. zwischen der Richtung der längsten Seite des Gegenstandes und der Förderrichtung der stationären Fördereinrichtung.
Die Fördereinrichtung mit Gurtförderbändern 3 entspricht dem Stand der Technik. Das den Endabschnitt dieser stationären Fördereinrichtung bildende Übergabeförderband 2 ist erfindungsgemäß, wie in den Zeichnungen dargestellt, so ausgebildet, daß das Übergabeförderband an seinem übergabeseitigen Ende einen möglichst kleinen Umlenkradius hat, so daß der Abstand zwischen der Oberseite des Übergabeförderbands 2 und dem darunter positionierten mobilen Transportorgan 1 am übergabeseitigen Ende möglichst klein ist. Dazu wird eine Umlenkrolle mit entsprechend kleinem Durchmesser verwendet.
In den 1 bis 3 sind beispielhafte Ausführungsformen des Übergabeförderbandes dargestellt. Wie man sieht, kann das Übergabeförderband 2 zum Übergabeende hin entweder auf der Oberseite (1) und/oder der Unterseite (2) geneigt oder direkt als genügend flaches Band (3) ausgeführt sein. Die Länge der geneigten Förderstrecke ist dabei grundsätzlich frei wählbar und hängt auch von den örtlichen Einbaubedingungen ab. Die Länge der geneigten Strecke sollte aber so gewählt werden, daß im Falle der geneigten Fläche an der Oberseite die zu transportierenden Gegenstände vollständig auf der geneigten Oberfläche aufliegen, und die an sich ebenfalls frei wählbare Steigung der geneigten Strecke darf eine auch von der Art der zu transportierenden Gegenstände abhängige Höchstneigung nicht überschreiten, um ein unkontrolliertes Rutschen oder Rollen der Gegenstände zu vermeiden. Im Fall der geneigten Fläche an der Unterseite muß für die angestrebte Positionierung des Gegenstandes auf der mobilen Transporteinheit diese genügend weit unter das Band fahren können, wobei die Schrägstellung der mobilen Transporteinheit maximal nur so groß sein darf, dass eine unkontrollierte Lageänderung des Gegenstandes verhindert wird.
Es versteht sich, daß das Übergabeförderband 20 auch anderweitig, zum Beispiel in seinem ganzen Verlauf mit etwa ebener Oberseite ausgebildet sein kann, zum Beispiel indem es mindestens im Bereich des mobilen Transportorgans 1 mit entsprechend kleiner Bauhöhe ausgeführt wird.
Das Übergabeförderband 2 ist so ausgestattet, daß es entweder mit konstanter Transportgeschwindigkeit angetrieben wird, die bekannt bzw. vorgebbar oder messbar ist, oder es kann ein Meßsystem vorgesehen sein, das die Transportgeschwindigkeit des heranbeförderten Gegenstands 4 jeweils misst.
Die Lage und Orientierung des Gegenstandes auf der Transporteinheit muß entweder bekannt sein oder durch eine Lagedetektionseinheit erfasst werden.
Die Überwachungseinrichtung 5 dient dazu, den Zeitpunkt der Ankunft eines zu übergebenden Gegenstands am Übergabeende des Übergabeförderbands 2 zu bestimmen. Die Überwachungseinrichtung 5 kann beispielsweise durch eine oder mehrere Lichtschranken gebildet sein. Natürlich können ohne Einschränkung auch andere geeignete technische Lösungen eingesetzt werden. Wesentlich ist nur, daß die Distanz 6 zwischen dem Erfassungspunkt des Gegenstands bzw. dessen vorauslaufender Kante und dem Übergabepunkt auf das mobile Transportorgan 1 bekannt und festgelegt ist. Dabei ist der Erfassungspunkt nicht an das Übergabeförderband 2 gebunden, sondern kann in seiner Position frei gewählt werden, wobei jedoch auf der gesamten Strecke bis zur Übergabestelle die Geschwindigkeit des Gegenstands bekannt sein muß. Soweit nicht schon aufgrund anderer Messprozesse innerhalb der stationären Fördereinrichtung bekannt, kann mit der Überwachungseinrichtung 5 auch die Länge eines zu übergebenden Gegenstands in Förderrichtung bestimmt werden. Im Falle einer beliebigen und nicht bekannten Orientierung kann durch die Überwachungseinrichtung 5 eine Lagedetektion erfolgen, z. B. durch den Einsatz von Laserscanner oder Lichtgittern. Gleichzeitig können über eine solche Einrichtung die Geometriedaten des Gegenstandes erfasst werden. Wird für den Fall einer beliebigen und nicht bekannten Orientierung die Lage nicht von der Überwachungseinheit 5 erfaßt, ist eine zusätzliche Detektionseinheit für die Lage des Gegenstandes nötig.
Ein Rechner (nicht dargestellt) ist mit der Überwachungseinrichtung 5 und der Steuerung (nicht dargestellt) für die Bewegung des mobilen Transportorgans 1 verbunden. Falls das Übergabeförderband und gegebenenfalls weitere Transportbänder zwischen Übergabestelle und Erfassungspunkt nicht mit einer voreingestellten konstanten Transportgeschwindigkeit arbeiten, ist der Rechner außerdem mit der Geschwindigkeitssteuerung der Transportbänder oder der Einrichtung zur Messung der Transportgeschwindigkeit des Gegenstands verbunden.
Wird nun ein Gegenstand 4 auf dem Übergabeförderband 2 herangeführt, wird aufgrund der Erfassung des Gegenstands 4 durch die Überwachungseinrichtung 5 und die aus den gegebenen Parameter, wie Distanz 6, Transportgeschwindigkeit des Übergabeförderbands, der exakte Zeitpunkt der Ankunft des Gegenstands am Übergabepunkt berechnet. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Gegenstands 4 ist bekannt bzw. gemessen worden. Ebenfalls ist bekannt bzw. vorgegeben, mit welcher Orientierung und an welcher exakten Stelle des mobilen Transportorgans 1 der Gegenstand 4 zu liegen kommen soll, damit er mit diesem weitertransportiert und mit genau definierter Position z. B. in einem Behälter oder auf einer Lagefläche platziert werden kann. Aufgrund dieser Vorgaben wird also nun das mobile Transportorgan 1 so bewegt, daß es die gleiche Bewegungsgeschwindigkeit wie der zu übergebende Gegenstand 4 hat und zeit- und positionsgenau so am Übergabepunkt vorbeibewegt wird, daß der Gegenstand 4 bei der Übergabe genau auf die vorgesehene Stelle des mobilen Transportorgans 1 zu liegen kommt. Aufgrund des geringen Umlenkradius des Übergabeförderbands 2 an der Übergabestelle und daher des geringen Abstands der Oberseite des Übergabeförderbands 2 von der Oberseite des mobilen Transportorgans 1 und die synchrone Bewegung von Transportorgan 1 und Gegenstand 4 erfolgt eine sichere und verrutschfreie Übergabe des Gegenstands 4.
Für die Startpositionierung des mobilen Transportorgans wird aus den Daten der Orientierung und Lage des Gegenstandes auf dem stationären Transportband der einzustellende Winkel zwischen der Richtung des mobilen Transportorgans 1 und der Förderrichtung des Übergabeförderbandes 2 sowie die räumliche Positionierung errechnet und das mobile Transportorgan wird entsprechend ausgerichtet. Dabei können die Daten der Orientierung und Lage des Gegenstandes vorgegeben sein oder durch die Lagedetektion der Überwachungseinheit 5 oder einer zusätzlichen Lagedetektionseinheit geliefert werden.

Claims

Einrichtung zur positionsgenauen Übergabe eines Gegenstands (4) von einem stationären Transportband (2, 3) auf ein mobiles Transportorgan (1), mit folgenden Merkmalen: das stationäre Transportband (2, 3) weist an seinem der Übergabestelle entsprechendem Ende einen sehr kleinen Umlenkradius auf, das mobile Transportorgan (1) wird während der Übergabe des Gegenstands (4) aus einer unter dem übergabeseitigen Endbereich des stationären Transportbands (2, 3) greifenden Startposition synchron mit dem zu übergebenden Gegenstand (4) in Transportrichtung bewegt, eine Überwachungseinrichtung (5) erfasst den auf dem stationären Transportband (2, 3) herangeführten Gegenstand (4) beim Passieren mindestens einer gegebenen Position entlang des stationären Transportbands, eine Steuerung ermittelt aufgrund vorgegebener oder gemessener Daten Bewegungsgeschwindigkeit des Gegenstands (4) und Zeitpunkt von dessen Ankunft an der Übergabestelle und steuert den Antrieb des mobilen Transportorgans (1) im Sinne einer mit der Bewegung des Gegenstands (4) synchronisierten Bewegung.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lage und Orientierung des Gegenstands (4) auf dem stationären Transportband (2, 3) mittels entsprechender Erfassungsmittel erfasst wird.
Einrichtung nach Anspruch 2, wobei das mobile Transportorgan (1) in Abhängigkeit von der erfassten tatsächlichen Lage und Orientierung des Gegenstands (4) auf dem stationären Transportband (2, 3) sowie der angestrebten Position des Gegenstandes auf dem Transportband positioniert und ausgerichtet wird.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das stationäre Transportband (2) schwach geneigt zur Übergabestelle hin verläuft.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das stationäre Transportband (2) als ebene Fläche mit geringer Bauhöhe zumindest im Bereich der Übergabestelle ausgeführt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das stationäre Transportband (2) auf der Unterseite steigend zur Übergabestelle hin ausgeführt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuerung den Zeitpunkt der Ankunft des Gegenstands (4) an der Übergabestelle aus dem Zeitpunkt der Erfassung des Gegenstands (4) durch die Überwachungseinrichtung (5), der Distanz zwischen der Erfassungsstelle und der Übergabestelle, und der vorgegebenen oder gemessenen Geschwindigkeit des Gegenstands (4) ermittelt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuerung die synchronisierte Bewegung des mobilen Transportorgans (1) in Abhängigkeit von der Bewegung des Gegenstands (4) so steuert, daß eine zuvor bestimmte Stelle des Gegenstands (4) sich auf einer definierten Position zu einem gegebenen Bezugspunkt des mobilen Transportorgans (1) befindet.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Erfassungseinrichtung (5) auch die Lage und Orientierung des Gegenstands (4) in Bezug auf die Transportrichtung erfasst und die Steuerung die synchronisierte Bewegung des mobilen Transportorgans (1) in Abhängigkeit von der Bewegung des Gegenstands (4) so steuert, daß die Position und Orientierung des mobilen Transportorgans (1) der Lage und Orientierung des Gegenstandes (4) angepasst wird.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lage und Orientierung des Gegenstands (4) in Bezug auf die Transportrichtung durch eine separate Lagedetektionseinrichtung erfasst wird und die Steuerung die synchronisierte Bewegung des mobilen Transportorgans (1) in Abhängigkeit von der Bewegung des Gegenstands (4) so steuert, daß die Position und Orientierung des mobilen Transportorgans (1) der Lage und Orientierung des Gegenstandes (4) angepasst wird.