DE102014223416A1

DE102014223416A1 - Device for handling and / or manipulating articles such as containers or piece goods

Info

Publication number: DE102014223416A1
Application number: DE102014223416.6A
Authority: DE
Inventors: Kurt Perl
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2014-11-17
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2016-05-19

Abstract

Es ist eine Vorrichtung (10) zur Handhabung und/oder zum Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern oder dergleichen offenbart. Die Vorrichtung (10) umfasst eine obere Aufhängung (18), an welcher wenigstens drei separat angetriebene und unabhängig voneinander bewegbare Stellarme (20) gelenkig befestigt bzw. gelagert sind, wobei jeder der wenigstens drei Stellarme (20) durch wenigstens zwei relativ zueinander schwenkbare Armabschnitte (22, 24) gebildet ist. Die wenigstens zwei zueinander schwenkbaren Armabschnitte (22, 24) jedes der wenigstens drei Stellarme (20) sind durch einen schwenkbar an der oberen Aufhängung (18) angelenkten Oberarm (22) und einen gelenkig am Oberarm (22) angelenkten Unterarm (24) gebildet. Weiterhin umfasst die Vorrichtung (10) einen Manipulator (16), welcher ein oder mehrere Mittel zum Greifen der Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter umfasst und mit den Unterarmen (24) der wenigstens drei Stellarme (20) mechanisch gekoppelt ist, so dass durch eine Bewegung eines oder mehrerer der wenigstens drei Stellarme (20) eine Position des Manipulators (16) vorgegeben werden kann.It is a device (10) for handling and / or manipulating articles, groupings, containers, cargo or the like disclosed. The device (10) comprises an upper suspension (18) on which at least three separately driven and independently movable actuating arms (20) are hinged or mounted, wherein each of the at least three actuating arms (20) by at least two relatively pivotable arm portions (22, 24) is formed. The at least two mutually pivotable arm portions (22, 24) of each of the at least three actuating arms (20) are formed by a pivotally mounted on the upper suspension (18) hinged upper arm (22) and a hinged on the upper arm (22) articulated lower arm (24). Furthermore, the device (10) comprises a manipulator (16), which comprises one or more means for gripping the articles, groupings, packages or piece goods and is mechanically coupled to the forearms (24) of the at least three actuating arms (20), so that a movement of one or more of the at least three actuating arms (20) a position of the manipulator (16) can be specified.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Handhabung und/oder zum Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden oder Stückgütern mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. The present invention relates to a device for handling and / or manipulating articles, groupings, containers or piece goods with the features of independent claim 1.

Bekannte Verpackungs- oder Palettieranlagen zum Stapeln und Palettieren von Objekten wie Paketen oder Gebinden mit mehreren Artikeln wie bspw. Getränkebehältern weisen üblicherweise Horizontalfördereinrichtungen mit Förderbändern auf, auf denen die Stückgüter oder Gebinde in ununterbrochener oder unregelmäßiger Folge zu einer Handhabungseinrichtung befördert werden. Dort erfolgt eine Verschiebung, Ausrichtung und/oder Drehen einzelner Stückgüter oder Gebinde, um diese in eine geeignete räumliche Anordnung zu bringen, die eine Basis bildet, um die Stückgüter oder Gebinde in nachgeordneten Gruppierstationen zu stapelfähigen Stückgut- oder Gebindelagen zusammenzuschieben. Known packaging or palletizing systems for stacking and palletizing objects such as packages or containers with several articles such as beverage containers usually have horizontal conveyors with conveyor belts on which the piece goods or packages are transported in uninterrupted or irregular sequence to a handling device. There is a shift, alignment and / or turning individual piece goods or containers to bring them into a suitable spatial arrangement, which forms a basis to push together the piece goods or containers in subordinate Gruppierstationen stackable piece goods or bundle layers.

In aktuellen Abfüll- und Verpackungslinien werden unterschiedliche Verfahren zum Drehen von Gebinden eingesetzt, die bspw. geeignete bewegliche Anschläge oder zwei Bänder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aufweisen können. Bekannte Handhabungseinrichtungen können auch mit Greifern versehen sein, die bspw. an einem Portalsystem aufgehängt und in einem definierten Bewegungsbereich verschoben, rotiert und zudem in vertikaler Richtung bewegt werden können, um einzelne Stückgüter oder Gebinde zum Drehen und/oder Verschieben anheben zu können. Die Greifer können bspw. auch an Mehrachsroboterarmen angeordnet sein, die seitlich an den Horizontalfördereinrichtungen platziert sind. In current filling and packaging lines, different methods are used for turning containers which, for example, can have suitable movable stops or two belts at different speeds. Known handling devices can also be provided with grippers, for example, suspended on a gantry system and moved in a defined range of motion, rotated and also can be moved in the vertical direction to lift individual cargo or containers for turning and / or moving. The grippers can, for example, also be arranged on multi-axis robot arms, which are placed laterally on the horizontal conveyors.

Bei einer solchen Handhabung von Stückgütern oder Gebinden werden diese in der Praxis zum Zwecke eines Versetzens und/oder ihrer Ausrichtung erfasst, angehoben und in eine gewünschte Position bzw. Orientierung innerhalb einer Gruppierung überführt. Hierzu sind aus dem Stand der Technik bereits zahlreiche Greifvorrichtungen bekannt, so bspw. aus der EP 2 388 216 A1 . Diese bekannte Greifvorrichtung besitzt zwei horizontal voneinander beabstandete und an einem zwischengeordneten Träger über mechanische Verbindungen angeordnete Greifarme. Die Greifarme können aufeinander zubewegt werden, um Objekte zu erfassen. Weiter sind die Greifarme bei definierter Krafteinwirkung in vertikaler Richtung und entgegen dem Träger vom Träger lösbar. Am freien Ende besitzen beide Greifarme Klemmbacken, die bei Erfassen von Objekten mit den jeweiligen Objekten in Oberflächenkontakt stehen. In such a handling of general cargo or containers they are detected in practice for the purpose of displacement and / or their orientation, lifted and transferred to a desired position or orientation within a grouping. For this purpose, numerous gripping devices are already known from the prior art, so for example. From the EP 2 388 216 A1 , This known gripping device has two horizontally spaced and arranged on an intermediate support via mechanical connections gripping arms. The gripper arms can be moved toward each other to detect objects. Further, the gripping arms with defined force in the vertical direction and against the carrier from the carrier can be solved. At the free end, both gripping arms have clamping jaws which are in surface contact with the respective objects when objects are detected.

Eine weitere Greifvorrichtung zeigt bspw. die DE 102 04 513 A1 . Dort sind mehrere sich gegenüberliegende Greifarme in einem Mittelstück geführt. Ein Greifarm ist mittels eines Stellgliedes in Bezug auf einen weiteren Greifarm verschiebbar, so dass beide Greifarme geschlossen werden können. An den unteren Enden der Greifarme sind an den einander zugewandten Seiten Greifabschnitte zum Greifen von Baustoffpaketen vorgesehen. Another gripping device shows, for example, the DE 102 04 513 A1 , There, a plurality of opposing gripping arms are guided in a central piece. A gripper arm is displaceable by means of an actuator with respect to another gripping arm, so that both gripping arms can be closed. At the lower ends of the gripping arms gripping portions for gripping building material packages are provided on the mutually facing sides.

Darüber hinaus gibt es weitere Handhabungseinrichtungen zum Greifen, Verschieben, Drehen und/oder Versetzen von Artikeln oder Gebinden, die auf sog. Deltarobotern oder Parallelkinematik-Robotern basieren, welche in einer dreiarmigen Ausführung auch als Tripode bezeichnet werden. Jeder der Arme eines solchen Tripods oder Deltaroboters besteht aus einem an der Basis um eine gestellfeste Schwenkachse angetrieben verschwenkbar angeordneten Oberarm und einem mit dem Oberarm und dem Koppelelement gelenkig verbundenen Unterarm. Der Unterarm ist hierbei passiv, frei von einem Antrieb zu dessen Verschwenkung gegenüber dem Oberarm oder dem Koppelelement ausgeführt. Einer oder mehrere der Unterarme können bspw. über Kugelgelenke mit den jeweils zugehörigen Oberarmen und dem Koppelelement verbunden sein. Ein solcher einzelner Unterarm ist frei schwenkbar und besitzt keine Eigenstabilität. Alle Oberarme eines Deltaroboters sind jeweils um vorzugsweise innerhalb einer gemeinsamen Ebene liegende Schwenkachsen verschwenkbar angetrieben gelagert. Drei mit dem Koppelelement und jeweils mit ihrem zugehörigen Oberarm verbundene Unterarme bilden in jeder Position ein Kraftdreieck, das sich nur bewegen lässt, wenn die drei Oberarme synchron die für sie berechneten Schwenkbewegungen um deren gestellfeste Schwenkachsen ausführen. Zwei oder mehr Schwenkachsen können parallel verlaufen; in der Regel weisen alle Schwenkachsen zwei Schnittpunkte mit anderen Schwenkachsen auf. In addition, there are other handling devices for gripping, moving, rotating and / or moving articles or containers, which are based on so-called delta robots or parallel kinematic robots, which are also referred to in a three-armed version as tripod. Each of the arms of such a tripod or delta robot consists of a driven at the base about a frame-fixed pivot axis pivotally mounted upper arm and articulated to the upper arm and the coupling element connected to the lower arm. The forearm here is passive, running free of a drive to its pivoting relative to the upper arm or the coupling element. One or more of the lower arms can be connected, for example, via ball joints with the respectively associated upper arms and the coupling element. Such a single forearm is free to pivot and has no inherent stability. All upper arms of a delta robot are in each case mounted so as to be pivotable about preferably pivot axes lying within a common plane. Three connected to the coupling element and each with its associated upper arm forearms form a force triangle in each position, which can only move when the three upper arms synchronously perform the calculated for them pivotal movements about their fixed frame pivot axes. Two or more pivot axes can be parallel; As a rule, all pivot axes have two points of intersection with other pivot axes.

Wenigstens einer der Unterarme kann aus zwei auch als Elle und Speiche bezeichneten, ein Parallelogrammgestänge bildenden Gestängeelementen bestehen, um das Koppelelement in zumindest einer vorgegebenen Ausrichtung relativ zur Basis zu führen. Das Koppelelement dient dabei als Arbeitsplattform, die in der Praxis auch als Tool-Center-Point (TCP) bezeichnet wird. An diesem TCP kann ein Manipulator angeordnet sein, bspw. in Gestalt von gegeneinander zustellbaren Greifarmen o. dgl. Handhabungseinrichtung, so dass damit Artikel, Gebinde o. dgl. Stückgüter ergriffen und gedreht, verschoben oder von einer Auflagefläche angehoben werden können. At least one of the lower arms may consist of two linkage elements, also referred to as ellipses and spokes, forming a parallelogram linkage, for guiding the coupling element in at least one predetermined orientation relative to the base. The coupling element serves as a work platform, which is also referred to in practice as a tool center point (TCP). At this TCP, a manipulator may be arranged, for example. In the form of mutually deliverable gripping arms o. The like. Handling device, so that thus articles, containers o. The like. Piece goods can be gripped and rotated, moved or lifted from a support surface.

Der an der Arbeitsplattform bzw. dem TCP angeordnete Manipulator kann wahlweise drehbar gelagert sein, um den Manipulator ausrichten oder eine gewünschte Drehung der Artikel oder Stückgüter ausführen zu können. Anstelle einer antreibbar drehbaren Lagerung des Manipulators am Koppelelement ist grundsätzlich auch denkbar, den Manipulator unverdrehbar am Koppelelement anzuordnen und das gesamte Koppelelement unter entsprechender Ausgleichbewegung der Arme vermittels der Teleskopwelle gegenüber der Basis zu verdrehen. Damit einhergehend ist jedoch der Nachteil eines nur eingeschränkten Drehwinkels des Koppelelements. Die Einschränkung ergibt sich durch das Erreichen von Endanschlägen der gelenkigen Verbindungen der Oberarme und/oder des Koppelelements mit den Unterarmen und/oder dem gegenseitigen Kontakt benachbarter Unterarme. The arranged on the working platform or the TCP manipulator can optionally be rotatably mounted to align the manipulator or perform a desired rotation of the article or piece goods can. Instead of a drivable rotatable mounting of the manipulator on the coupling element is basically also conceivable to arrange the manipulator non-rotatably on the coupling element and to rotate the entire coupling element with a corresponding compensating movement of the arms by means of the telescopic shaft relative to the base. However, this is associated with the disadvantage of only limited rotation angle of the coupling element. The restriction results from the achievement of end stops of the articulated connections of the upper arms and / or the coupling element with the forearms and / or the mutual contact of adjacent forearms.

Aus der DE 10 2010 006 155 A1 , aus der DE 10 2013 208 082 A1 sowie aus der US 8 210 068 B1 sind derartige Handhabungseinrichtung mit Tripoden bekannt. From the DE 10 2010 006 155 A1 , from the DE 10 2013 208 082 A1 as well as from the US 8 210 068 B1 such handling device with tripods are known.

Die bekannten Parallelkinematik-Roboter bzw. sog. Tripoden können einen für den jeweiligen Roboter verfügbaren Arbeitsraum abdecken, der sich aus der Länge der Oberarme, dem Abstand der Befestigung der Oberarme zum Mittelpunkt einer gestellfesten Basis, der Länge der Unterarme, dem Abstand der Befestigung der Unterarme zum Mittelpunkt des sog. Tool-Center-Points am Werkzeugträger und dem maximalen Schwenkbereich der Oberarme ergibt. Dieser Arbeitsraum ist bezogen auf den Tool-Center-Point in z-Richtung ein Zylinder, an dessen unteren Rand sich ein Kugelsegment anschließt. Ferner wird der Arbeitsraum am oberen Rand gegebenenfalls noch eingeschränkt durch maximale Schwenkwinkel kardanischer Teleskop-Antriebswellen. The known parallel kinematics robots or so-called tripods can cover a work space available for the respective robot, which is composed of the length of the upper arms, the distance between the attachment of the upper arms to the center of a frame-fixed base, the length of the lower arms, the distance of the attachment Forearms to the center of the so-called. Tool Center Points on the tool carrier and the maximum pivoting range of the upper arms results. In terms of the tool center point, this working space is a cylinder in the z direction, at the lower edge of which a sphere segment adjoins. Furthermore, the working space at the upper edge is possibly still limited by maximum pivoting angle gimbal telescopic drive shafts.

Eine besondere Herausforderung bei der Konstruktion solcher Parallelkinematik-Roboter bzw. sog. Tripoden stellt die Dimensionierung der Stellarme, ihrer Antriebe und ihrer Lagerungen dar. Zu knappe Dimensionierungen fördern elastische Verformungen, die zulasten der Stellpräzision gehen, besonders bei stark unterschiedlichen Lasten, die zu handhaben sind. Großzügige Bauteildimensionierungen verhindern elastische Verformungen und reduzieren Schwingungs- und Resonanzprobleme, führen jedoch fast zwangsläufig zu höheren Massen, die bewegt und beschleunigt werden müssen. Zur Beschleunigung und Bewegung dieser höheren Massen sind zudem entsprechend stärker dimensionierte Antriebe unumgänglich, was nicht zuletzt die Bauteil- und Energiekosten erhöht. A particular challenge in the construction of such parallel kinematics robots or so-called tripods is the dimensioning of the control arms, their drives and their bearings. Too tight dimensions promote elastic deformations that are at the expense of control precision, especially for very different loads to handle are. Generous component dimensions prevent elastic deformation and reduce vibration and resonance problems, but almost inevitably lead to higher masses that have to be moved and accelerated. To accelerate and move these higher masses also correspondingly larger-sized drives are inevitable, which not least increases the component and energy costs.

Ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, den Zielkonflikt bei Handhabungssystemen auf Basis von Deltarobotern zwischen einer ausreichenden mechanischen Stabilität der bewegten Teile und ungünstigen Einflüssen durch hohe Bauteilgewichte zumindest teilweise aufzulösen. Um dies zu erreichen, soll eine verbesserte Konstruktion einer solchen Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden. A primary object of the present invention can be seen to at least partially resolve the conflict of objectives in handling systems based on delta robots between sufficient mechanical stability of the moving parts and adverse effects of high component weights. To achieve this, an improved construction of such a device is to be provided.

Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den davon abhängigen Ansprüchen. So schlägt die vorliegende Erfindung zur Erreichung des genannten Ziels eine Vorrichtung zur Handhabung und/oder zum Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern oder dergleichen vor, die insbesondere einer Auflageebene und/oder einem Förderabschnitt einer Vorrichtung zur Handhabung, Förderung, Gruppierung und/oder Verpackung von Artikeln, Stückgütern, Gruppierungen und/oder Gebinden zugeordnet sein kann. Die normalerweise als Greif- und/oder Manipulationseinheit ausgebildete Vorrichtung ist vorzugsweise oberhalb der Auflageebene und/oder dem Förderabschnitt angeordnet und umfasst eine obere Aufhängung, an welcher wenigstens drei separat angetriebene Stellarme gelenkig befestigt sind. Jeder dieser wenigstens drei Stellarme ist durch wenigstens zwei relativ zueinander schwenkbare Armabschnitte gebildet, nämlich einen Oberarm, der schwenkbar an der oberen Aufhängung gehalten und gelagert ist, und einen daran gelenkig angelenkten Unterarm. Zudem kann jeder der wenigstens drei Stellarme unabhängig von den anderen Stellarmen betätigt werden, wodurch sich eine freie Beweglichkeit eines Manipulators ergibt, der ein oder mehrere Mittel zum Greifen der Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter umfasst und der mit den wenigstens drei Stellarmen mechanisch gekoppelt ist, so dass durch eine Bewegung eines oder mehrerer der wenigstens drei Stellarme eine Position des Manipulators vorgegeben werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist zumindest einer der an der oberen Aufhängung gelenkig und angetrieben gelagerten Oberarme eines der wenigstens drei Stellarme an einer der gelenkigen Verbindungsstelle zum jeweiligen Unterarm gegenüber liegenden Seite eine Ausgleichsmasse auf. Dieses wenigstens eine Gegengewicht bzw. die Gegengewichte an den Oberarmen eines Tripod dienen als Gewichtsausgleich und können auf diese Weise effektiv dazu beitragen, die erforderlichen Drehmomente zum Antrieb der Oberarme zu reduzieren, was wiederum den Einsatz kleinerer bzw. schwächerer Motoren erlaubt, da sowohl die statischen Kräfte und Momente als auch die dynamisch wirksamen Kräfte und Momente reduziert werden. This object of the invention is achieved with the subject matter of independent claim 1. Features of advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims. Thus, in order to achieve the stated aim, the present invention proposes a device for handling and / or manipulating articles, groupings, containers, piece goods or the like, in particular a support plane and / or a conveying section of a device for handling, conveying, grouping and / or or packaging of articles, general cargo, groups and / or containers. The device, which is normally designed as a gripping and / or manipulation unit, is preferably arranged above the supporting plane and / or the conveying section and comprises an upper suspension, to which at least three separately driven actuating arms are articulated. Each of these at least three actuating arms is formed by at least two relatively pivotable arm portions, namely an upper arm, which is pivotally supported and supported on the upper suspension, and a hinged thereto articulated lower arm. In addition, each of the at least three actuating arms can be actuated independently of the other actuating arms, resulting in a free mobility of a manipulator comprising one or more means for gripping the articles, groupings, packages or piece goods and is mechanically coupled to the at least three actuating arms , so that a position of the manipulator can be predetermined by a movement of one or more of the at least three actuating arms. According to the present invention, at least one of the upper suspension hinged and driven upper arms of one of the at least three actuating arms on one of the articulated connection point to the respective lower arm opposite side on a balancing mass. This at least one counterweight or counterweights on the upper arms of a tripod serve as a counterweight and can thus effectively contribute to reduce the torques required to drive the upper arms, which in turn allows the use of smaller or weaker engines, since both the static Forces and moments as well as the dynamically effective forces and moments are reduced.

Die Ausgleichsmasse des wenigstens einen an der oberen Aufhängung gelenkig und angetrieben gelagerten Oberarmes ist typischerweise durch ein Gegengewicht gebildet, das einen integralen Teil des Oberarmes bilden kann. Die sinnvolle Ausgestaltung und Positionierung der Ausgleichsmasse in Bezug auf die Lagerung des Oberarmes richtet sich sinnvollerweise nach den vorhandenen Platzverhältnissen. Zudem ist es im Interesse der Zielerreichung der Erfindung sinnvoll, wenn jeder Oberarm der wenigstens drei Stellarme jeweils eine Ausgleichsmasse aufweist, wobei die Ausgleichsmassen jeweils gleich oder unterschiedlich dimensioniert sein können. The balancing mass of the at least one upper arm articulated and driven on the upper suspension is typically formed by a counterweight which may form an integral part of the upper arm. The meaningful design and positioning of the balancing mass in relation to the storage of the upper arm is expediently based on the existing Spaces. In addition, it is useful in the interest of achieving the objectives of the invention, if each upper arm of the at least three actuating arms each having a balancing mass, wherein the balancing weights can be dimensioned the same or different.

Vorzugsweise weisen die Ausgleichsmassen gegenüber der Länge der Oberarme einen kürzeren Hebelarm auf, der insbesondere weniger als die Hälfte der Länge des Oberarmes betragen kann. Auf diese Weise ragen die rückseitig an den Oberarmen angeordneten Gegengewichte bzw. Ausgleichsmassen nicht weit über und können ohne nennenswerte Vergrößerung der Gesamtkonstruktion in die vorhandenen bzw. verfügbaren Einbauräume eingepasst werden. Preferably, the balancing weights compared to the length of the upper arms to a shorter lever arm, which may be less than half of the length of the upper arm in particular. In this way, the counterweights or compensating masses arranged at the back on the upper arms do not protrude far and can be fitted into the available or available installation spaces without appreciable enlargement of the overall construction.

Eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorsehen, dass der Abstand des Massenmittelpunktes der Ausgleichsmasse von der Lagerung des Oberarmes weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Drittel der Länge des Oberarmes beträgt. Auf diese Weise wird eine besonders kompakte Ausführung zur Verfügung gestellt. Wahlweise kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass der Abstand des Massenmittelpunktes der Ausgleichsmasse von der Lagerung des Oberarmes variabel bzw. verstellbar ist, so dass eine Anpassung an unterschiedliche Artikel-, Stückgut- oder Gebindemassen ermöglicht ist, die typischerweise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewegt bzw. gehandhabt werden. A variant of the device according to the invention can provide that the distance of the center of mass of the balancing mass from the storage of the upper arm is less than half, in particular less than one third of the length of the upper arm. In this way, a particularly compact design is provided. Alternatively, it can be provided beyond that the distance of the center of mass of the balancing mass from the storage of the upper arm is variable or adjustable, so that an adaptation to different articles, general cargo or container masses is possible, which typically moves with the device according to the invention or be handled.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. In the following, embodiments of the invention and their advantages with reference to the accompanying figures will be explained in more detail. The proportions of the individual elements to one another in the figures do not always correspond to the actual size ratios, since some shapes are simplified and other shapes are shown enlarged in relation to other elements for better illustration.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Handhabung und/oder zum Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden oder Stückgütern. 1 shows a schematic view of an embodiment of a device according to the invention for handling and / or manipulating articles, groups, containers or cargo.

2 zeigt eine schematische Detailansicht der Vorrichtung gemäß 1. Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar. 2 shows a schematic detail view of the device according to 1 , For identical or equivalent elements of the invention, identical reference numerals are used. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure. The illustrated embodiments are only examples of how the device according to the invention can be designed and do not represent a final limitation.

Einleitend sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die in den 1 bis 2 erläuterten Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sich auf einen Deltaroboter mit drei gleichartigen Schwenkarmen bzw. auf einen Tripod beziehen, der Teil einer Handhabungseinrichtung bzw. eines Manipulators zur Handhabung, zum Drehen, Verschieben oder Aufnehmen von Artikeln, Stückgütern oder Gebinden ist. Hinsichtlich einer möglichen Ausgestaltung des Deltaroboters bzw. Tripods, seines Aufbaus, seiner Funktionsweise und seines Bewegungsraumes sei z.B. auf den Offenbarungsgehalt der DE 10 2013 106 004 A1 verwiesen, auf deren gesamten Inhalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Auf eine detaillierte Beschreibung der Bewegungsmodi, der Antriebe für die drei Schwenkarme etc. soll deshalb an dieser Stelle verzichtet werden. Grundsätzlich könnte die Vorrichtung 10 gemäß 1 bzw. 2 auch vier gleichartige Schwenkarme aufweisen. By way of introduction, it should be pointed out that in the 1 to 2 explained embodiments of the device according to the invention relate to a delta robot with three similar pivoting arms or on a tripod, which is part of a handling device or a manipulator for handling, for rotating, moving or picking up articles, general cargo or containers. With regard to a possible embodiment of the delta robot or tripod, its structure, its mode of operation and its range of motion, reference may be made, for example, to the disclosure content of DE 10 2013 106 004 A1 referenced, the entire contents of which are hereby incorporated by reference. For a detailed description of the movement modes, the drives for the three pivot arms, etc. should therefore be omitted here. Basically, the device could 10 according to 1 respectively. 2 also have four similar pivot arms.

Die schematische Darstellung der 1 zeigt eine denkbare Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Handhabung und/oder zum Manipulieren von hier nicht dargestellten Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern oder dergleichen. Diese hier nicht dargestellten Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter stehen insbesondere auf einer Auflageebene und/oder einem Förderabschnitt 12 einer Vorrichtung 14 zur Handhabung, Förderung, Gruppierung und/oder Verpackung von Artikeln, Stückgütern, Gruppierungen und/oder Gebinden bzw. werden auf dieser Auflageebene oder dem Förderabschnitt 12 in horizontaler Richtung bewegt. Die als Greif- und/oder Manipulationseinheit 16 ausgebildete Handhabungsvorrichtung 10 ist oberhalb der Auflageebene und/oder dem Förderabschnitt 12 angeordnet und umfasst eine obere Aufhängung 18, an der drei separat angetriebene Stellarme 20 gelenkig befestigt sind. Jeder dieser drei Stellarme 20 ist durch zwei relativ zueinander schwenkbare Armabschnitte 22 und 24 gebildet, nämlich jeweils durch einen Oberarm 22, der um eine horizontale Schwenkachse beweglich ist und an der oberen Aufhängung 18 gelenkig und motorisch angetrieben aufgehängt ist, sowie durch einen Unterarm 24, der gelenkig mit dem Oberarm 22 verbunden ist und nach unten führt, so dass sich alle drei Unterarme 24 in einem unteren Koppelabschnitt 26 treffen, dem sog. Tool-Center-Point bzw. TCP. An diesem unteren Koppelabschnitt 26 bzw. dem TCP befindet sich eine separat aktivierbare Greifeinrichtung 28 mit einem Paar gegeneinander zustellbarer Greifbacken, die der Erfassung, dem Greifen und/oder Manipulieren der auf dem Förderabschnitt 12 befindlichen Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter dienen. The schematic representation of 1 shows a conceivable embodiment of a device according to the invention 10 for handling and / or manipulating articles, groups, containers, general cargo, or the like, not shown here. These items, groups, containers or piece goods, not shown here, stand in particular on a supporting plane and / or a conveying section 12 a device 14 for the handling, conveying, grouping and / or packaging of articles, general cargo, groups and / or containers or are at this level or the conveyor section 12 moved in a horizontal direction. The as gripping and / or manipulation unit 16 trained handling device 10 is above the support plane and / or the conveyor section 12 arranged and includes an upper suspension 18 , on the three separately driven actuating arms 20 are hinged. Each of these three control arms 20 is by two relatively pivotable arm portions 22 and 24 formed, namely in each case by an upper arm 22 which is movable about a horizontal pivot axis and on the upper suspension 18 articulated and motor driven, as well as by a forearm 24 , which is articulated with the upper arm 22 is connected and leads down, so that all three forearms 24 in a lower coupling section 26 meet, the so-called Tool Center Point or TCP. At this lower coupling section 26 or the TCP is a separately activatable gripping device 28 with a pair of mutually deliverable gripping jaws, the detection, the gripping and / or manipulating the on the conveyor section 12 articles, groupings, packages or general cargo.

Wie dies bereits im Detail in der DE 10 2013 106 004 A1 beschrieben ist, kann jeder der drei Stellarme 20 unabhängig von den anderen Stellarmen 20 betätigt werden, wodurch sich eine freie Beweglichkeit des Manipulators 16 mitsamt seiner Greifeinrichtung 28 innerhalb eines definierten Bewegungsraumes 30 ergibt, wobei durch eine Bewegung eines oder mehrerer der insgesamt drei Stellarme 20 eine Position der Greifeinrichtung 28 innerhalb des Bewegungsraumes 30 vorgegeben werden kann. Dieser Bewegungs- oder Arbeitsraum 30 ist bezogen auf den Tool-Center-Point 26 in vertikaler Richtung bzw. in z-Richtung ein Zylinder, an dessen unteren Rand sich ein Kugelsegment anschließt, wie dies in 1 angedeutet ist. As already detailed in the DE 10 2013 106 004 A1 is described each of the three control arms 20 independent of the other actuating arms 20 be actuated, resulting in a free movement of the manipulator 16 together with his gripping device 28 within a defined range of motion 30 results, wherein by a movement of one or more of the total of three actuating arms 20 a position of the gripping device 28 within the movement room 30 can be specified. This movement or work space 30 is related to the Tool Center Point 26 in the vertical direction or in the z-direction, a cylinder, at the lower edge of which a ball segment connects, as in 1 is indicated.

Die obere Aufhängung 18 sieht im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 eine Abstützung über insgesamt drei schräge Stützträger 32 vor, die sich wiederum in einem Rahmengestell 34 der Vorrichtung 14 zur Handhabung, Förderung, Gruppierung und/oder Verpackung von Artikeln, Stückgütern, Gruppierungen und/oder Gebinden abstützen. Das Rahmengestell 34 kann bspw. ein starrer Stahlträgerrahmen o. dgl. mit verschraubten Vertikal- und Horizontalträgern sein, der im unteren Bereich den Horizontalförderabschnitt 12 aufnimmt. The upper suspension 18 sees in the embodiment shown the 1 a support over a total of three inclined support beams 32 before, in turn, in a frame 34 the device 14 for the handling, conveying, grouping and / or packaging of articles, piece goods, groups and / or containers. The frame 34 can be, for example, a rigid steel support frame o. The like. With screwed vertical and horizontal beams, in the lower region of the horizontal conveyor section 12 receives.

Die schematische Detailansicht der 2 zeigt die erfindungsgemäße Ausgleichsmasse 36, die an den Oberarmen 22 angeordnet ist, und zwar an einer der gelenkigen Verbindungsstelle 38 zum jeweiligen Unterarm 24 gegenüber liegenden Seite des Oberarms 22. Wie bei allen solchen Tripoden sind die Unterarme 24 nicht separat angetrieben, sondern lediglich an den Verbindungsstellen 38 gelenkig mit den freien Enden der Oberarme 22 verbunden. An ihren Unterseiten sind die Unterarme 24 mit dem gemeinsamen Koppelabschnitt bzw. Tool-Center-Point (TCP) 26 gelenkig verbunden bzw. tragen diesen. Der Koppelabschnitt 26 bildet gleichzeitig den Werkzeugträger für die hier nur schematisch angedeutete Greifeinrichtung 28, die bspw. durch zwei gegeneinander zustellbare Greifbacken o. dgl. gebildet sein kann. The schematic detail view of 2 shows the balancing mass according to the invention 36 on the upper arms 22 is arranged, at one of the articulated joint 38 to the respective forearm 24 opposite side of the upper arm 22 , As with all such tripods are the forearms 24 not driven separately, but only at the joints 38 articulated with the free ends of the upper arms 22 connected. On their undersides are the forearms 24 with the common coupling section or Tool Center Point (TCP) 26 articulated connected or wear this. The coupling section 26 at the same time forms the tool carrier for the gripping device indicated only schematically here 28 , which can be formed, for example, by two gripping jaws o.

Die Oberarme 22, von denen in der Detailansicht der 2 der besseren Übersichtlichkeit halber nur einer gezeigt ist, sind jeweils an der oberen Aufhängung 18 gehalten und um eine horizontale Drehachse verschwenkbar in einem oberen Aufhängungspunkt 40 gelagert. Um die Verschwenkbarkeit 42 (siehe Doppelpfeile in 2) des Oberarms 22 am oberen Aufhängungspunkt 40 um die horizontale Drehachse zu ermöglichen, ist an einem Lagerbock 44 der oberen Aufhängung 18 ein Getriebemotor 46 o. dgl. vorgesehen, der insbesondere durch einen elektrischen Antriebsmotor mit angeflanschtem Getriebe gebildet sein kann, der für die schnellen Stellbewegungen des Oberarms 22 und damit des gesamten Gelenkarmes 20 sorgen kann. Jeder der vorhandenen drei Gelenkarme 20 ist mit jeweils einem solchen Getriebemotor 46 versehen, wobei die Gelenkarme 20 durch die separate Ansteuerbarkeit der Getriebemotore 46 jeweils eigene Stellbewegungen ausführen können, wodurch sich die Bewegungsmöglichkeiten der Greifeinrichtung 28 im vorhandenen Bewegungsraum 30 (vgl. 1) ergeben. Zudem ist vorzugsweise jeder der Oberarme 22 mit einer entsprechenden Ausgleichsmasse 36 ausgestattet, wobei die Ausgleichsmassen 36 sinnvollerweise jeweils gleich dimensioniert und gestaltet sind. The upper arms 22 of which in the detail view the 2 for better clarity, only one is shown, each on the upper suspension 18 held and pivotable about a horizontal axis of rotation in an upper suspension point 40 stored. To the pivotability 42 (see double arrows in 2 ) of the upper arm 22 at the upper suspension point 40 to allow the horizontal axis of rotation is on a bearing block 44 the upper suspension 18 a geared motor 46 o. The like. Provided that may be formed in particular by an electric drive motor with flanged gearbox, which is responsible for the rapid positioning movements of the upper arm 22 and thus the entire articulated arm 20 can provide. Each of the existing three articulated arms 20 is each with such a geared motor 46 provided, wherein the articulated arms 20 due to the separate controllability of the geared motors 46 can each perform their own positioning movements, causing the possibilities of movement of the gripping device 28 in the existing movement room 30 (see. 1 ). In addition, preferably, each of the upper arms 22 with a corresponding balancing mass 36 equipped, the balancing weights 36 meaningfully each have the same dimensions and design.

Wie es die 2 andeutet, kann die Ausgleichsmasse 36 des an der oberen Aufhängung 18 gelenkig und angetrieben gelagerten Oberarmes 22 durch ein integriertes Gegengewicht 48 gebildet sein, das einen integralen Teil des Oberarmes 22 bildet. Like the 2 suggests, the balancing mass 36 of the upper suspension 18 articulated and powered upper arm 22 through an integrated counterweight 48 be formed, which is an integral part of the upper arm 22 forms.

Sinnvollerweise besitzen die Ausgleichsmassen 36 bzw. Gegengewichte 48 gegenüber der wirksamen Länge der Oberarme 22 zwischen ihrem Aufhängungspunkt 40 und der Verbindungstelle 38 zum Unterarm 24 einen kürzeren Hebelarm, der insbesondere weniger als die Hälfte der Länge des Oberarmes 22 beträgt. Im Interesse einer kompakten Bauweise ist es besonders sinnvoll, wenn der Abstand des Massenmittelpunktes der Ausgleichsmasse 36 von der Lagerung 40 des Oberarmes 22 weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Drittel der Länge des Oberarmes 22 beträgt. It makes sense to have the balancing weights 36 or counterweights 48 opposite the effective length of the upper arms 22 between her suspension point 40 and the connection point 38 to the forearm 24 a shorter lever arm, in particular, less than half the length of the upper arm 22 is. In the interest of a compact design, it is particularly useful if the distance of the center of mass of the balancing mass 36 from storage 40 of the upper arm 22 less than half, in particular less than a third of the length of the upper arm 22 is.

Wenn mit der Greifeinrichtung 28 unterschiedlich schwere Produkte gehandhabt werden sollen, kann es ggf. sinnvoll sein, wenn der Abstand des Massenmittelpunktes der Ausgleichsmasse 36 von der Lagerung 40 des Oberarmes 22 variabel gestaltet ist. If with the gripping device 28 If different heavy products are to be handled, it may be useful if the distance between the center of mass of the balancing mass 36 from storage 40 of the upper arm 22 is designed variable.

Der besondere Vorteil des solchermaßen mit einer Ausgleichsmasse 36 bzw. dem Gegengewicht 48 ausgestatteten Oberarmes 22 ist der Ausgleich statischer Gewichtskräfte und Momente des Greifers 28, wodurch sich geringere Antriebsmomente für den jeweiligen Getriebemotor 46 ergeben. Die gesamte Konstruktion kann dadurch leichter ausfallen; insbesondere können kleinere und leichtere Getriebemotoren 46 eingesetzt werden, wenn die Oberarme 22 mit Ausgleichsmassen 36 ausgestattet sind. The particular advantage of such a way with a balancing mass 36 or the counterweight 48 equipped upper arm 22 is the compensation of static weight forces and moments of the gripper 28 , resulting in lower drive torques for the respective geared motor 46 result. The entire construction can thus be easier; In particular, smaller and lighter geared motors 46 be used when the upper arms 22 with balancing weights 36 are equipped.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 wurde unter Bezugnahme auf die in den 1 und 2 gezeigte bevorzugte Ausführungsvariante beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. The device according to the invention 10 was referring to the in the 1 and 2 shown preferred embodiment variant described. However, it will be apparent to those skilled in the art that modifications or changes may be made to the invention without departing from the scope of the following claims.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Vorrichtung, Handhabungsvorrichtung Device, handling device
1212: Förderabschnitt, Horizontalförderabschnitt, Horizontalfördereinrichtung Conveyor section, horizontal conveyor section, horizontal conveyor
1414: Vorrichtung, Handhabungs-, Förder-, Gruppierungs-, Verpackungsvorrichtung Device, handling, conveying, grouping, packaging device
1616: Greifeinheit, Manipulationseinheit, Manipulator Gripping unit, manipulation unit, manipulator
1818: obere Aufhängung upper suspension
2020: Stellarm actuating arm
2222: Oberarm, oberer Armabschnitt Upper arm, upper arm section
2424: Unterarm, unterer Armabschnitt Forearm, lower arm section
2626: Koppelabschnitt, Tool-Center-Point (TCP), Werkzeugträger Coupling section, Tool Center Point (TCP), tool carrier
2828: Greifeinrichtung gripper
3030: Bewegungsraum, Arbeitsraum Movement room, work space
3232: Stützträger support beam
3434: Rahmengestell, Rahmen Frame, frame
3636: Ausgleichsmasse Leveling compound
3838: Verbindungsstelle (zum Unterarm) Joint (to the forearm)
4040: oberer Aufhängungspunkt; Lagerung upper suspension point; storage
4242: Verschwenkbarkeit, Beweglichkeit (der Oberarme) Pivoting, flexibility (upper arms)
4444: Lagerbock bearing block
4646: Getriebemotor, Antriebsmotor Geared motor, drive motor
4848: Gegengewicht, integriertes Gegengewicht Counterweight, integrated counterweight

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2388216 A1 [0004] EP 2388216 A1 [0004]
DE 10204513 A1 [0005] DE 10204513 A1 [0005]
DE 102010006155 A1 [0009] DE 102010006155 A1 [0009]
DE 102013208082 A1 [0009] DE 102013208082 A1 [0009]
US 8210068 B1 [0009] US 8210068 B1 [0009]
DE 102013106004 A1 [0020, 0022] DE 102013106004 A1 [0020, 0022]

Claims

Vorrichtung (10) zur Handhabung und/oder zum Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern oder dergleichen, umfassend: – eine obere Aufhängung (18), an welcher wenigstens drei separat angetriebene und unabhängig voneinander bewegbare Stellarme (20) gelenkig befestigt bzw. gelagert sind, wobei jeder der wenigstens drei Stellarme (20) durch wenigstens zwei relativ zueinander schwenkbare Armabschnitte (22, 24) gebildet ist, und wobei die wenigstens zwei zueinander schwenkbaren Armabschnitte (22, 24) jedes der wenigstens drei Stellarme (20) durch einen schwenkbar an der oberen Aufhängung (18) angelenkten Oberarm (22) und einen gelenkig am Oberarm (22) angelenkten Unterarm (24) gebildet sind, – einen Manipulator (16), welcher ein oder mehrere Mittel zum Greifen der Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter umfasst und mit den Unterarmen (24) der wenigstens drei Stellarme (20) mechanisch gekoppelt ist, so dass durch eine Bewegung eines oder mehrerer der wenigstens drei Stellarme (20) eine Position des Manipulators (16) vorgegeben werden kann, wobei zumindest einer der an der oberen Aufhängung (18) gelenkig und angetrieben gelagerten Oberarme (22) eines der wenigstens drei Stellarme (20) an einer der gelenkigen Verbindungsstelle (38) zum jeweiligen Unterarm (24) gegenüber liegenden Seite eine Ausgleichsmasse (36) aufweist. Contraption ( 10 ) for handling and / or manipulating articles, groupings, containers, general cargo or the like, comprising: - an upper suspension ( 18 ), on which at least three separately driven and independently movable actuating arms ( 20 ) are hinged or mounted, wherein each of the at least three actuating arms ( 20 ) by at least two relatively pivotable arm portions ( 22 . 24 ) is formed, and wherein the at least two mutually pivotable arm portions ( 22 . 24 ) each of the at least three control arms ( 20 ) by a pivotable on the upper suspension ( 18 ) articulated upper arm ( 22 ) and one articulated on the upper arm ( 22 ) articulated forearm ( 24 ), - a manipulator ( 16 ), which comprises one or more means for gripping the articles, groupings, packages or piece goods and with the forearms ( 24 ) of the at least three actuating arms ( 20 ) is mechanically coupled, so that by a movement of one or more of the at least three actuating arms ( 20 ) a position of the manipulator ( 16 ), wherein at least one of the upper suspension ( 18 ) articulated and powered upper arms ( 22 ) one of the at least three actuating arms ( 20 ) at one of the articulated joints ( 38 ) to the respective forearm ( 24 ) opposite side a balancing mass ( 36 ) having.

Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Ausgleichsmasse (36) des wenigstens einen an der oberen Aufhängung (18) gelenkig und angetrieben gelagerten Oberarmes (22) durch ein Gegengewicht (48) gebildet ist, das einen integralen Teil des Oberarmes (22) bildet. Apparatus according to claim 1, wherein the balancing mass ( 36 ) of the at least one on the upper suspension ( 18 ) articulated and driven upper arm ( 22 ) by a counterweight ( 48 ), which is an integral part of the upper arm ( 22 ).

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der jeder Oberarm (22) der wenigstens drei Stellarme (20) jeweils eine Ausgleichsmasse (36) aufweist, wobei die Ausgleichsmassen (36) jeweils gleich oder unterschiedlich dimensioniert sind. Device according to claim 1 or 2, in which each upper arm ( 22 ) of the at least three actuating arms ( 20 ) each have a balancing mass ( 36 ), the balancing weights ( 36 ) are each the same or different dimensions.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Ausgleichsmassen (36) gegenüber der Länge der Oberarme (22) einen kürzeren Hebelarm aufweisen, der insbesondere weniger als die Hälfte der Länge des Oberarmes (22) beträgt. Device according to one of claims 1 to 3, in which the balancing weights ( 36 ) compared to the length of the upper arms ( 22 ) have a shorter lever arm, in particular less than half the length of the upper arm ( 22 ) is.

Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der Abstand eines Massenmittelpunktes der Ausgleichsmasse (36) von der Lagerung (40) des Oberarmes (22) weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Drittel der Länge des Oberarmes (22) beträgt. Apparatus according to claim 4, wherein the distance of a center of mass of the balancing mass ( 36 ) from storage ( 40 ) of the upper arm ( 22 ) less than half, in particular less than one third of the length of the upper arm ( 22 ) is.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher der Abstand des Massenmittelpunktes der Ausgleichsmasse (36) von der Lagerung (40) des Oberarmes (22) variabel bzw. verstellbar ist. Device according to one of claims 1 to 5, wherein the distance of the center of mass of the balancing mass ( 36 ) from storage ( 40 ) of the upper arm ( 22 ) is variable or adjustable.