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Der
Anmeldegegenstand betrifft den Verpackungsmaschinenbau und dort
insbesondere ein Handlingsgerät
zum Ergreifen und Stapeln von Verpackungen, z. B. in einen Karton
hinein.
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Nach
einem Erzeugen und einem nachfolgenden Befüllen von Schachteln werden
diese im Regelfall einer Sammelverpackung zugeführt und auf dieser oder in
dieser gestapelt, um derart die Schachteln für einen Weitertransport vorzusehen.
Als Sammelverpackung werden Paletten, Kartons oder Trays genutzt.
Die Schachteln werden dabei mittels einer Vorrichtung zu deren Handhabung
ergriffen und gestapelt. Statt Schachteln können auch irgendwelche Gegenstände, die
es zu verpacken gilt, mit oder ohne Stapelbildung, gehandhabt werden.
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Aus
der
DE 101 08 321 ist
eine Vorrichtung zum Handhaben von Gegenständen bekannt, mit einem Greifarm
zum Ergreifen der Gegenstände
und einer zwei Arme, welche zueinander parallel ausgerichtet sind,
aufweisender Halteeinrichtung zum Halten des Greifarmes. Bei dieser
Vorrichtung ist jeder Arm an einem Ende über ein Gelenk mit dem Greifarm
verbunden, und ein Antrieb ist mit einem anderen Ende eines Arms
verbunden, um den Arm zu verschwenken, und um derart den Greifarm
auf einen Gegenstand zu bzw. von diesem weg bewegen zu können.
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Diese
bekannte Vorrichtung ist dazu ausgelegt, die Halteeinrichtung zum
Halten des Greifarmes mittels einer reinen Translationsbewegung
und zusätzlich
wahlweise einer Kippbewegung zu versehen. Um eine genaue Vertikalbewegung
zu erreichen, ist die Halteeinrichtung mit einem Parallelogrammgestänge versehen.
Die Antriebe sind als Servomotoren ausgeführt.
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Die
bekannte Vorrichtung und das sie nutzende Verfahren haben den Nachteil,
dass eine Drehbewegung eines Greifkopfes nicht möglich ist.
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Es
liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil bei einer Vorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zu beseitigen.
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Gelöst ist die
Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1. Danach ist am Greifarm ein weiterer Antrieb
zum Drehen des Greifkopfes um eine Vertikalachse vorgesehen.
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Die
vorgeschlagene Vorrichtung hat den Vorteil, dass der Greifkopf,
insbesondere relativ zum Greifarm (Anspruch 5) gedreht werden kann,
um damit einen Gegenstand zu drehen oder nicht zu drehen, wenn er
dem Sammelbehälter
zugeführt
wird. Somit können
Schachteln horizontal und vertikal weitergegeben werden, und dabei
in einer bestimmten Anordnung zueinander gestapelt werden.
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Die
Vorrichtung kann derart betrieben werden, dass der Greifkopf um
die Vertikalachse gedreht wird, um abwechselnd jeweils eine Lage
stets in eine Richtung angeordneter Gegenstände, und danach eine weitere
Lage in eine dazu um 90 Grad gedrehte Gegenstände zu stapeln (Anspruch 8).
Bei einer derartigen Stapelung wird eine hohe Stapelstabilität erreicht.
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Ist
gemäß Anspruch
2 an der Vorrichtung ein Transportband zum Heranführen von
Umverpackungen vorgesehen, welches einen Antrieb aufweist, der dazu
ausgelegt ist, das Transportband vor und zurück zu bewegen, um die Gegenstände in Form
von quer zur Transportrichtung angeordneten Reihen in der Umverpackung
vorzusehen, welche von einem nur quer zum Transportband bewegbaren
Greifarm an die Umverpackung abgegeben werden, so können derart
nacheinander quer zur Transportrichtung angeordnete Reihen nacheinander
vorgesehen werden. Durch entsprechendes Drehen des Greifkopfes relativ
zum Greifarm können
die Gegenstände
dabei abwechselnd in Lagen mit unterschiedlicher Gegenstandsausrichtung
gestapelt werden.
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Ist
gemäß Anspruch
3 eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken des Greifarmes an der
Vorrichtung vorgesehen, so kann der Greifarm zusätzlich in eine dritte Richtung,
und damit innerhalb eines Raumes bewegt werden. Erfolgen dabei gemäß Anspruch
9 das Verschwenken des Greifarmes und das Drehen des Greifkopfes
relativ zum Greifarm in einer Weise, bei welcher die Gegenstände jeweils
in einer vorgegebenen Ausrichtung oder in einer Richtung, die quer
zu dieser Ausrichtung weist, der Umverpackung zugeführt werden,
so können
trotz ihrer ansonsten erfolgenden Drehung der Gegenstände in Folge
der Schwenkbewegung des Greifarmes, die Gegenstände auf Grund der sich überlagernden Drehbewegung
des Greifkopfes um den Greifarm stets mit einer gewünschten
Gegenstandsausrichtung an den Sammelbehälter abgegeben werden.
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Ein
ansonsten nur für
eine Linearbewegung geeigneter Linearantrieb kann auch für eine Drehbewegung
und eine Vertikalbewegung genutzt werden, wobei sich die Drehbe wegung
und die Vertikalbewegung wahlweise der Linearbewegung überlagern, wenn
gemäß Anspruch
4 ein Antrieb, der zum Verschwenken der Halteeinrichtung in einer
Vertikalebene vorgesehen ist, über
ein für
eine Drehung um eine Vertikalachse vorgesehenes Drehgelenk mit einem beweglichen
Teil eines Linearantriebes verbunden ist, und ein weiteres bewegliches
Teil, vorzugsweise dieses Linearantriebes dazu vorgesehen ist, über ein Kopplungsmittel,
vorzugsweise eine Zahnstange in einen Zahnkranz, welcher mit dem
Antrieb verbunden ist, einzugreifen.
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Der
Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass zwei bewegbare Teile eines
Linearantriebes relativ zueinander bewegt werden können, um
derart eine Drehbewegung des Greifarmes auszuüben. Dazu genügt es, einen
ohnehin für
eine Vertikalbewegung benötigten
Antrieb starr mit einem beweglichen Teil zu verbinden und ihn mittels
eines Kopplungsmittels zu drehen. Das Kopplungsmittel wird dabei
durch den Abstand zwischen den beweglichen Teilen betrieben. Es
ist sinnvoll, ein ortsfestes Teil eines Linearantriebes als Sekundärteil und
die beiden beweglichen Teile als Primärteile auszugestalten, um derart
die beweglichen Teile relativ zueinander oder mit konstantem Abstand
zueinander entlang des Sekundärteiles zu
bewegen, um entweder eine Drehbewegung des für die Vertikalbewegung benötigten Antriebes
oder keine Drehbewegung zu erreichen. Als Antrieb eignet sich insbesondere
ein Servomotor, ein Torquemotor oder ein anderer Direktantrieb ohne
Getriebe. Da bei diesen Antrieben kein Getriebe vorgesehen ist,
wird eine kompakte Bauweise der Vorrichtung erreicht. Zudem muss
der Linearantrieb nicht zusätzlich
ein Getriebe des Antriebes beschleunigen, so dass schnellere Linearantriebe
möglich
sind.
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Ist
ein zusätzlicher
Antrieb zum Bewegen des Greifarmes in seine Greifrichtung, welche
in Richtung seiner Erstreckung weist, vorgesehen (Anspruch 6), so
wird eine parallel zum Rohr ausgerichtete, weitere Linearbewegung
des Greifkopfes bewirkt. Eine derartige Bewegung dient z. B. einem schnelleren
Ergreifen eines Gegenstandes. Sie erweitert auch eine Arbeitsfläche eines
Arbeitspunktes des Greifkopfes.
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Um
einen Stapelvorgang zu überwachen, oder
unterschiedlich hohe und große
Sammelbehälter
jeweils optimal befüllen
zu können,
wird gemäß Anspruch
7 vorgeschlagen, dass eine Mehrzahl von Sensoren dazu vorgesehen
ist, einen Aufbau von Reihen auf oder in der Umverpackung zu kontrollieren.
Derart werden noch aufzufüllende
Volumen ebenso registriert wie ein abgeschlossener Befüllvorgang,
ein neu ankommender Sammelbehälter,
dessen genaue Position relativ zum Greifarm und die Größe eines
Gegenstandes mitsamt dem von ihm im Sammelbehälter eingenommenen Platz. Hierbei
ist es auch möglich,
die Gegenstände
entgegen einer vorherigen Stapelvorgabe schließlich noch so zu drehen, dass
sie in ein Restvolumen im Sammelbehälter passen. So kann z. B.
eine Lage Gegenstände
in eine Richtung weisen, und wenige restliche Gegenstände müssen quer
dazu in den Sammelbehälter gesetzt
werden, damit eine optimale Ausnutzung des gesamten Volumens des
Sammelbehälters
erfolgt. Hierzu können
auch Erfahrungswerte aus einem Speicher einer Maschinensteuerung
abgerufen werden. Ein verrutschter Gegenstand kann erkannt werden
und durch einen nachfolgend eingebrachten Gegenstand zurück in seine
ursprüngliche
Position geschoben werden. Derart werden Störfälle vermieden.
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Im
folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispiele darstellenden
Figuren näher beschrieben.
Es zeigt:
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1 in
einer Seitenansicht eine Vorrichtung zum Ergreifen und Abgeben von
Schachteln um diese in einen Karton zu bringen, wobei die Vorrichtung einen
Linearantrieb und einen mit einem beweglichen Teil des Linearantriebes
verbundenen Servomotor aufweist, um einen über zwei parallel zueinander
ausgerichtete Arme gelenkig mit diesen beiden Antrieben verbundenen
Greifarm, dessen Greifkopf drehbar ist, bewegen zu können;
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2 in
einer Seitenansicht die Vorrichtung der 1, in einem
Zustand, bei dem die zuvor ergriffene Schachtel in den Karton gesetzt
wird;
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3 in
einer Ansicht von oben den Karton der 2, nach
dem Einsetzen der Schachtel in den Karton, wobei eine vorgegebene
Stapelart ausgeführt
wird, bei welcher nach einer ersten Lage Schachteln eine zweite
Lage mit anders ausgerichteten Schachteln begonnen wurde, sowie
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4 in
einer Ansicht von oben einen Linearantrieb analog 1,
jedoch mit zwei beweglichen Teilen, welche entlang eines ortsfesten
Teils des Linearantriebes versetzbar sind, mit einem Kopplungsmittel
zwischen den beiden beweglichen Teilen, um durch eine Veränderung
des Abstandes zwischen den beweglichen Teilen einen mit einem beweglichen Teil
gelenkig verbundenen Antrieb drehen zu können.
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Mittels
einer Vorrichtung 1 zum Handhaben werden Schachteln 2 in
einen Karton 3 eingebracht (2). Ein
Greifarm 4 dient zum Ergreifen der Schachteln 2.
Einer zwei zueinander parallel ausgerichtete Arme 5, 6 aufweisende
Halteeinrichtung 7 ist zum Halten des Greifarmes 4 vorgesehen,
wobei jeder Arm 5, 6 an einem Ende 10 über ein
Gelenk 8 mit dem Greifarm 4 verbunden ist, und
ein Antrieb 9 mit einem anderen Ende 11 eines
Arms 5 verbunden ist, um den Arm 5 zu verschwenken,
und um derart sowohl den Greifarm 4 auf eine Schachtel 2 zu
als auch von dieser weg bewegen zu können (1, 2). Der
Antrieb 9 ist starr mit einem beweglichen Teil 12 des
Linearantriebes 13 verbunden. Ein ortsfestes Teil 14 des
Linearantriebes 13 weist eine Führung 15 auf, entlang
der das bewegliche Teil 12 bewegbar ist. Der nicht vom
Antrieb 9 angetriebene Arm 6 ist über ein Gelenk 16 mit
dem beweglichen Teil 12 des Linearantriebes 13 verbunden.
Die Arme 5, 6 der Halteeinrichtung 7 sind
parallel zueinander ausgerichtet und haben die gleiche Länge. Das
ortsfeste, an einem Gestell 35 befestigte Teil 14 des
Linearantriebes 13 erstreckt sich in horizontaler Richtung.
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Der
Greifarm 4 weist einen Greifkopf 18 mit Vakuumsaugern 19 auf,
sowie ein starres Rohr 20 zum Heranführen von Unterdruck an den
Greifkopf 18, welches über
eine flexible Zuleitung 21 mit einem Vakuumerzeuger verbunden
ist.
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Die
Gelenke 8 der Arme 5, 6 sind über eine Verbindung 32 mit
dem starren Rohr 20 verbunden. Das starre Rohr 20 könnte aber
auch durch die flexible Zuleitung 21, die sich oben an
das starre Rohr 20 anschließt, gebildet werden, sofern
diese in einem Rahmen des Greifarmes 4 verlaufen würde. Der
Antrieb 9 ist als Servomotor ausgeführt. Er könnte aber auch als Torquemotor
ohne Getriebe ausgeführt
sein.
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Am
starren Rohr 20 ist ein zusätzlicher Antrieb 22 zum
Bewegen des Rohres 20 in Greifrichtung 26 seiner
Erstreckung vorgesehen, um der Linearbewegung des Linearantriebes 13 und
der Schwenkbewegung des Antriebs 9 zusätzlich noch eine Bewegung in
Greifrichtung 26 zu überlagern,
und um derart den Greifkopf 18 besser in relativ hohe Kartons 3 bewegen
zu können.
Der zusätzliche
Antrieb 22 ist zum Drehen einer Spindel 23 vorgesehen,
welche in ein am Rohr 20 angebrachtes Gewinde 24 eingreift, um
dieses mitsamt dem Greifarm 4 relativ zu den Gelenken 8 zu
versetzen. Im Regelfall wird der Greifarm 4 sowohl mittels
einer Linearbewegung des Linearantriebes 13 als auch mittels
einer Schwenkbewegung des Antriebes 9 bewegt. Die Bewegung
erfolgt in vielen Fällen
optimaler, wenn zumindest zeitweise der Linearbewegung die Schwenkbewegung überlagert
wird. In diesem Fall wird die Schwenkbewegung erst ab einem von
der Linearbewegung definierten Ort ausgeführt. Dabei ist es von Vorteil,
dass die Richtung 25 der Linearbewegung parallel oder in
einem rechten Winkel zur Greifrichtung 26 verläuft.
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Am
Greifarm 4 dient ein weiterer Antrieb 38 zum Drehen
des Greifkopfes 18 um eine Vertikalachse 41. Dieser
Antrieb 38 ist dazu vorgesehen, den Greifkopf 18 relativ
zum Greifarm 4 zu drehen, um derart die ergriffenen Schachteln 2 genau
auszurichten, wenn sie in einem bestimmten Stapelschema in den Karton 3 gesetzt
werden, dessen Laschen 40 geöffnet sind.
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Es
ist an der Vorrichtung 1 ein Transportband 33 zum
Heranführen
von Kartons 3 als Umverpackung bzw. Sammelverpackung vorgesehen,
welches einen Antrieb 42 aufweist, der dazu ausgelegt ist,
das Transportband 33 vor und zurück zu bewegen, um die Gegenstände in Form
von quer zur Transportrichtung 46 angeordneten Reihen 47, 48 in der
Umverpackung vorzusehen, welche von dem nur quer zum Transportband 33 bewegbaren
Greifarmen 4 an die Umverpackung abgegeben werden. Dabei wird
die Vorrichtung 1 derart betrieben, dass der Greifkopf 18 um
die Vertikalachse 41 gedreht wird, um abwechselnd jeweils
eine Lage 51 stets in eine Richtung angeordneter Schachteln 2,
und danach eine weitere Lage 52 in eine dazu um 90 Grad
gedrehte Schachteln 2 zu stapeln (3).
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel
ist bei der Vorrichtung 1 analog den 1 und 2 zusätzlich eine
Schwenkeinrichtung 49 (4) zum Verschwenken
des Schwenkarmes 4 vorgesehen. Die Schwenkeinrichtung 49 dient
zum Verschwenken des Antriebs 9 um eine Vertikalachse und
relativ zum beweglichen Teil 12.
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Dazu
wird das Gelenk 16 am Mantel 17 des Antriebes 9 angebracht
(in 1 gestrichelt dargestellt), so dass durch ein
Verdrehen des Antriebes 9 relativ zum beweglichen Teil 12 der
Greifarm 4 ebenso um diese Vertikalachse schwenkbar ist.
Ansonsten bleibt die genutzte Technik in unveränderter Weise bei diesem zweiten
Ausführungsbeispiel
wie zuvor beim ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben, das Verfahren ändert
sich jedoch. Der Antrieb 9, der zum Verschwenken der Halteeinrichtung 7 in
einer Vertikalebene vorgesehen ist, ist über das für eine Drehung um eine Vertikalachse
vorgesehenes Drehgelenk 50 mit einem beweglichen Teil 12 des
Linearantriebes 13 verbunden. Ein weiteres bewegliches
Teil 43 dieses Linearantriebes 13 ist dazu vorgesehen, über ein
Kopplungsmittel, welche eine Zahnstange 44 aufweist, in
einen Zahnkranz 45 des Antriebes 9 einzugreifen,
um diesen bei Ausführung
einer Relativbewegung der beweglichen Teile 12, 43 zueinander
zu drehen. Werden dagegen die beweglichen Teil 12, 43 mit
konstantem Abstand längs
des ortsfesten Teiles 14 des Linearantriebes 13 bewegt,
so wird der Antrieb 9 nicht gegenüber dem beweglichen Teil 12 gedreht.
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Durch
diese Drehbewegung kann der Karton 3 befüllt werden,
und dabei stets ortsfest relativ zur Vorrichtung 1 während seiner
Befüllung
verbleiben. Um die Ausrichtung der Schachteln 2 im Karton 3 zu erreichen,
erfolgen das Verschwenken des Greifarmes 4 um eine Vertikalachse
und das Drehen des Greifkopfes 18 relativ zum Greifarm 4 in
einer Weise, in der die Gegenstände
jeweils in einer vorgegebenen Ausrichtung oder in einer Richtung
die quer zu dieser Ausrichtung weist, der Umverpackung zugeführt werden.
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Bei
beiden geschilderten Verfahren ist an der Vorrichtung 1 eine
Mehrzahl von Sensoren 36 dazu vorgesehen, einen Aufbau
von Reihen 47, 48 auf oder in der Umverpackung
zu überwachen
(3). Da jeweils zwei Sensoren 36 mit ihrem
Messstrahl 37 den Lagebereich einer Schachtel 2 abdecken,
wird aus den einzelnen Messwerten bezüglich einer Entfernung einer
Schachtel 2 zu den über
ihr angeordneten Sensoren 36 auf die Höhe der Schachtel 2 im Stapel
und auf ihre Ausrichtung geschlossen. Des weiteren werden Freiräume im Karton 3 erkannt,
welche noch mit wie auch immer ausgerichteten Schachteln 2 belegt
werden können.
Die Sensoren 36 eignen sich auch für Paletten, die bis zu einer
bestimmten Höhe
mit Schachteln 2 oder anderen Gegenständen bestückt werden sollen, und wobei
stets eine maximale Stapelhöhe
einzuhalten ist.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Schachtel
- 3
- Karton
- 4
- Greifarm
- 5,
6
- Arm
- 7
- Halteeinrichtung
- 8
- Gelenk
- 9
- Antrieb
- 10,
11
- Ende
- 12
- bewegliches
Teil
- 13
- Linearantrieb
- 14
- ortsfestes
Teil
- 15
- Führung
- 16
- Gelenk
- 17
- Mantel
- 18
- Greifkopf
- 19
- Vakuumsauger
- 20
- starres
Rohr
- 21
- flexible
Zuleitung
- 22
- zusätzlicher
Antrieb
- 23
- Spindel
- 24
- Gewinde
- 25
- Richtung
einer Linearbewegung
- 26
- Greifrichtung
- 31
- Rahmenlinie
- 32
- Verbindung
- 33,
34
- Transportband
- 35
- Gestell
- 36
- Sensor
- 37
- Messstrahl
- 38
- Antrieb
- 39
- Drehgelenk
- 40
- Lasche
- 41
- Vertikalachse
- 42
- Antrieb
- 43
- bewegliches
Teil
- 44
- Zahnstange
- 45
- Zahnkranz
- 46
- Transportrichtung
- 47,
48
- Reihe
- 49
- Schwenkeinrichtung
- 50
- Drehgelenk
- 51,
52
- Lage