DE4407324A1 - Robotarm eines Flächenportalroboters - Google Patents
Robotarm eines FlächenportalrobotersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Roboterarm eines Flächenportalrobo
ters zum Erfassen von banderolierten Stapeln flacher Kartonzu
schnitte der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Gat
tung.
Flächenportalroboter werden z. B. bei der Ver- und Entsorgung
von Bobinenwechslern bei der Zigarettenherstellung sowie bei
der Handhabung von banderolierten gestapelten flachen Kartonzu
schnitten eingesetzt, die von Paletten aufzunehmen und einer
Packmaschine zuzuführen sind.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 33 44 903 ist eine
Greiferanordnung für einen Industrieroboter bekannt, bei der am
Roboterarm ein schwenkbarer Doppelarm befestigt ist, der an den
Enden über Schnellkupplungen mit Spezialgreifern zur Handha
bung von Leiterplatten und Folien verbunden ist. Dieser Roboter
arm weist nachteiligerweise keine Untergreifvorrichtung auf,
hält also die Leiterplatte nur durch Ansaugen, und ist deshalb
für schnelle Bewegungen ungeeignet, da die Gefahr des Ablösens
der Leiterplatte besteht, wenn die Beschleunigungskräfte die
Ansaugkräfte übersteigen. Weiterhin nachteilig wirkt sich aus,
daß der Arm selbst nicht zur Aufnahme von Transportgegenständen
geeignet ist, sondern für jeden Zweck einen Spezialgreifer
aufnehmen muß.
Weiter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 35 02 182
eine Vorrichtung zur Feineinstellung der Greifer eines Roboters
mit einer Untergreifvorrichtung bekannt, welche zwischen einer
Ruhelage und einer Arbeitslage mittels eines Gestänges schwenk
bar ist. Diese Greifeinrichtung greift die Gegenstände im we
sentlichen von der Seite, wozu nachteiligerweise ein gewisser
Freiraum um gestapelte aufzunehmende Teile zu schaffen ist.
Außerdem ist eine komplizierte separate Betätigung für den
Untergreifer notwendig.
Eine weitere Einrichtung zum Beschicken von Verpackungsmaschi
nen mit Bogenstapeln wird in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 40 28 150 vorgeschlagen. Ungeeigneterweise kann diese Ein
richtung jedoch lediglich ganze Reihen von Nutzstapeln erfassen
und ist wegen ihres speziell konstruierten Aufnahmeteils nur
für den Transport sehr spezieller Gegenstände brauchbar.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Zuführen von banderolierten
Stapeln eines bogenförmigen Materials, z. B. von Päckchenzu
schnitten zu Verpackungsmaschinen, ist aus der europäischen
Patentschrift Nr. 0 411 523 bekannt. Diese Vorrichtung weist
einen Arbeitskopf auf, der mit Greifelementen zum Greifen der
Zuschnitt-Stapel versehen ist. Im Ausführungsbeispiel wird eine
pneumatische Saugvorrichtung beschrieben, welche die bandero
lierten Stapel aufnimmt, so daß sie mit Hilfe einer Untergreif
vorrichtung fixiert und dadurch sehr rasch bewegt werden kön
nen.
Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt wiederum darin, daß ein
spezieller Arbeitskopf für die Aufnahme von Zuschnitt-Stapeln
und für die Untergreifvorrichtung speziell anzubringende Betä
tigungseinrichtungen notwendig sind. Damit ist für dieses Hand
ling ein Roboter notwendig, der nur bedingt Zusatzaufgaben
wahrnehmen kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Roboterarm
eines Flächenportalroboters zur Verfügung zu stellen, der die
Nachteile des Standes der Technik nicht mehr aufweist, insbe
sondere ohne aufwendige Umrüstung des Arbeitskopfes verschie
denartige Gegenstände sicher aufnehmen kann, einen schnellen
und flexiblen Transport der Gegenstände sicherstellt sowie eine
einfache Betätigung der verstellbaren Bauteile am Arbeitskopf
gestattet.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des An
spruchs 1 beschriebenen Merkmale eines Flächenportalroboters
gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Roboterarms liegt in
der Art und Weise der mechanischen Kopplung zwischen dem Ar
beitskopf und dem hiervon trennbaren Werkzeug zum Erfassen der
banderolierten Stapel der Kartonzuschnitte. Zunächst besteht
nämlich die Möglichkeit, einen üblichen, mit einem Mehrbacken
futter versehenen Arbeitskopf zur Aufnahme und Fixierung des
Werkzeugs zu verwenden, indem eine Zylinderfläche des Werkzeugs
mit dem Mehrbackenfutter in Eingriff kommt.
Der vorgeschlagene Flächenportalroboter kann andererseits mit
dem Mehrbackenfutter seines Arbeitskopfes vor der Aufnahme oder
nach der Ablage dieses Werkzeugs jederzeit Gegenstände aufneh
men, welche eine geeignete Zylinderfläche aufweisen, z. B. Bobi
nen mit Zigaretten- oder Belagpapier.
Auf diese Art besteht mit dem erfindungsgemäßen Flächenportal
roboter nunmehr die Möglichkeit, ohne eine umfassende Umrüstung
auf ein anderes Greifwerkzeug durch den Arbeitskopf selbst ver
schiedenartige, geeignete Flächen aufweisende Materialien zu
transportieren, was die Einsatzfähigkeit eines solchen Roboters
wesentlich erhöht, da Werkzeuggreifzeiten und Umrüstzeiten
eingespart werden können. Weiterhin kann jedes mit einer vom
Mehrbackenfutter greifbaren Fläche ausgestattete weitere Werk
zeug aufgenommen werden, wodurch sich die Einsatzflexibilität
dieses Flächenportalroboters weiter steigern läßt.
Der Arbeitskopf eines solchen Flächenportalroboters, welcher
auch Gegenstände mit zylinderförmigen Flächen aufnehmen und
transportieren kann, ist zum Abschieben dieser Gegenstände, wie
z. B. Papier-Bobinen, schon mit einer parallel zur Arbeitskopf
achse bewegbaren Schubvorrichtung ausgestattet. Ein weiterer
großer Vorteil des hier vorgeschlagenen Flächenportalroboters
liegt deswegen darin, daß eine solche, zum Abschieben von z. B.
Bobinen vorgesehene Schubvorrichtung nach der Kopplung des
Arbeitskopfes mit dem Werkzeug zur Betätigung der Untergreif
vorrichtung dieses Werkzeugs verwendet werden kann.
Es sind also vorteilhafterweise keine weiteren Betätigungsme
chanismen für die Untergreifvorrichtung am Arbeitskopf vorzuse
hen, da diese schon in Gestalt der Schubvorrichtung vorhanden
sind.
Weiterhin können bei der Aufnahme des Werkzeugs auf einfache
Weise mittels Steckkupplungen die Anschlüsse der Saugvorrich
tung mit einer Unterdruckquelle verbunden werden.
Durch die Unteransprüche werden bevorzugte Ausführungsformen
und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Roboterarms beschrie
ben.
So besteht die Möglichkeit, ein Mehrbackenfutter am Arbeitskopf
zu verwenden, welches dort bereits vorhanden und für die Auf
nahme von Bobinen vorgesehen ist, indem es die zylindrische
Innenfläche im Zentrum der Bobinen von innen her greift.
Vorteilhafterweise muß bei dieser Konstruktion die aufzugrei
fende Fläche des Werkzeuges lediglich als einfach herzustellen
de Innenzylinderfläche mit in der Zylinderfläche im wesentli
chen gleichen Abmaßen wie die Bobinenkerne ausgestaltet werden.
In bevorzugter Ausgestaltung des Roboterarms ist die die Unter
greifvorrichtung des Werkzeugs betätigende Schubvorrichtung
eine am Arbeitskopf zum Ausstoßen von Bobinen vorgesehene Aus
schieberbrille. Solche Ausschieberbrillen eignen sich in ihrer
Form und Ausgestaltung gut zum Betätigen von Hebelvorrichtungen
und finden somit eine sehr geeignete Zweitverwendung, wodurch
auch Steuerungs- und Antriebseinheiten der Ausschieberbrille,
die bereits vorhanden sind, diesem weiteren Zweck dienen kön
nen.
Bevorzugt kann die mechanische Kopplung des Arbeitskopfes mit
dem Werkzeug durch einen form- und/oder kraftschlüssigen Ein
griff zwischen dem Mehrbackenfutter, insbesondere einem Drei
backenfutter, und einem Hohlzylinder am Werkzeug erfolgen.
Insbesondere durch die form- und kraftschlüssige Verbindung der
beiden Bauteile kann die Sicherheit der Verbindung zwischen
Mehrbackenfutter und Werkzeug noch besser gewährleistet werden.
So liefert z. B. der Eingriff eines an der Außenfläche des Mehr
backenfutters angebrachten Ringvorsprungs in eine in der Innen
fläche des Werkzeughohlzylinders ausgebildete Ringnut eine sehr
gute Betriebssicherheit gegen Abrutschen des Werkzeugs.
Es besteht die Möglichkeit, den Roboterarm so auszugestalten, daß
das Werkzeug einen an einer Grundplatte befestigten Spann- und
Zentrierring mit mindestens zwei Zentrierstiften aufweist, und
daß die Grundplatte an einer die Hebelvorrichtung zur Betäti
gung der Untergreifvorrichtung aufnehmenden Konsole befestigt
ist.
Durch diese vorbeschriebene Ausgestaltung wird eine einfach
ausgeführte Zentrierung des Werkzeugs am Arbeitskopf möglich,
wodurch die genaue Einführung der Steckkupplungen ebenfalls ge
währleistet ist. Die Grundplatte kann dabei vorteilhafterweise
gleichzeitig als Befestigung der Konsole verwendet werden,
welche die Untergreifvorrichtung und die sie betätigende Hebel
vorrichtung aufnimmt.
Vorteilhafterweise weist die am Werkzeug befestigte Saugvor
richtung elastisch mit einem Spiel von etwa 15 mm gelagerte
Saugköpfe auf.
Die Verwendung von Saugköpfen ist eine bewährte Art der pneuma
tischen Verbindung. Durch die flexible Lagerung der Saugköpfe
besteht die Möglichkeit, Unregelmäßigkeiten in der Auflageflä
che der pneumatisch zu erfassenden und zu transportierenden
Stapel sowie durch schräges Aufsetzen der Saugvorrichtung ent
stehende Ansaugprobleme auszugleichen. Außerdem wird ein
gleichzeitiges Greifen von mehreren Stapeln ermöglicht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Roboterarms
besteht darin, die Saugvorrichtung zur Aufnahme von drei Sta
peln von Kartonzuschnitten mit drei jeweils mit Steckkupplungen
versehenen Saugplatten mit jeweils mehreren Saugköpfen auszu
statten, die einzeln durch Unterdruck ansteuerbar sind.
Die Arbeitsgeschwindigkeit des Roboterarms sowie die Fördermenge
können naturgemäß durch den Einsatz von drei Saugplatten ver
größert werden. Durch die unabhängige einzelne Ansteuerbarkeit
der Saugplatten durch Unterdruck wird die Saugvorrichtung auch
beim Ausfall einer einzelnen Saugplatte noch effektiv mittels
der beiden unabhängig angesteuerten anderen Platten arbeiten
können. Ebenso können, falls nur die Aufnahme von weniger als
drei Stapeln erforderlich ist, die verbleibenden Saugplatten
abgeschaltet werden. Durch das gleichzeitige Greifen von drei
Stapeln wird Zeit für den Roboter gewonnen, andere Materialien
zu handhaben.
Bei der obigen Ausgestaltung ist es sinnvoll, zum Untergreifen
der drei Stapel von Kartonzuschnitten für jeden Stapel jeweils
eine Untergreifvorrichtung am Werkzeug vorzusehen. Die Vorteile
einzeln ansteuerbarer Untergreifvorrichtungen entsprechen den
jenigen einzeln ansteuerbarer Saugplatten, wobei einzelne Un
tergreifvorrichtungen zusätzlich noch die Möglichkeit bieten,
die Lücken zwischen den unteren Teilen der Untergreifvorrich
tungen dazu zu nutzen, die drei Kartonstapel auf einem Hubtisch
abzuladen, der über ein Ablageband ausfahrbare Absetzkolben
aufweist, wodurch die Untergreifvorrichtungen nach der Ablage
zwischen den Absetzkolben nach unten weggefahren werden können.
Die Ausführungsform des Roboterarms zur Aufnahme von drei Stapeln
von Kartonzuschnitten kann noch dadurch verbessert werden, daß
entsprechend der Größe der zu handhabenden Stapel die Saugplat
ten und die Untergreifvorrichtungen gegeneinander horizontal
verschiebbar sind. Die Auswirkungen unterschiedlicher Größen
und Anordnungen der Stapel werden somit für den Betrieb unkri
tisch.
Die Untergreifvorrichtung eines erfindungsgemäßen Roboterarms
kann bevorzugt auf einer an der Konsole drehbar gelagerten
Betätigungswelle sitzen, die über ein Zahnradvorgelege mit
einer Schubstange gekoppelt ist, die wiederum an einen Betä
tigungshebel angelenkt ist. Diese einfache Konstruktion erlaubt
eine genaue Ansteuerung der Untergreifvorrichtung und ein opti
males Zusammenwirken mit der als Betätigungsvorrichtung für die
Untergreifvorrichtung vorgesehenen Schubvorrichtung, z. B. einer
Ausschieberbrille für Bobinen.
Vorteilhafterweise weist der Betätigungshebel an seinem freien
Ende eine Rolle auf, über welche er von der Schubvorrichtung,
die parallel zur Längsachse des Roboterarms verschiebbar ist,
betätigt wird, wodurch die Untergreifvorrichtung aus der Ruhe
lage in die Arbeitslage bewegbar ist, in welcher die Rolle auf
der Grundplatte anliegt.
Der Einsatz der Rolle am freien Ende des Betätigungshebels
bewirkt eine reibungslose Führung des freien Endes bei der
Betätigung der Untergreifvorrichtung, während die Grundplatte
beim Anschlag der Rolle gleichzeitig vorteilhafterweise die
Bewegung der Untergreifvorrichtung in der richtigen Winkelposi
tion anhält.
In einer bevorzugten Ausführungsform des vorgeschlagenen Robot
armes umfaßt das Zahnradvorgelege ein Zahnrad, welches mit
einem auf der Betätigungswelle sitzenden zweiten Zahnrad kämmt
und mit der Schubstange verbunden ist.
Der Einsatz der Zahnräder ermöglicht eine genaue und einstell
bare Umwandlung der Längsbewegung der Betätigungswelle in eine
Drehbewegung für die Untergreifvorrichtung.
Die Untergreifvorrichtung kann eine einfach herzustellende
rechteckige Platte sein, welche eine gute Auflage und ein ver
drehfreies Halten der zu transportierenden Stapel gewährlei
stet.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel
anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Aufsicht auf einen typischen
Arbeitsbereich eines Flächenportalroboters in einem
Zigarettenherstellungsaggregat,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Flächenportalroboters beim
Transport von Kartonzuschnittstapeln von einer Palet
te zu einem Ablageband,
Fig. 3 eine perspektivische Aufsicht auf einen Flächenpor
talroboter mit dessen Arbeitsbereich,
Fig. 4 einen vertikalen Teilschnitt eines mit einem Werkzeug
verbundenen Arbeitskopfes sowie der Untergreifvor
richtung,
Fig. 5 den Arbeitskopf gemäß Fig. 3 beim Abschieben einer
Bobine;
Fig. 6 den Arbeitskopf des Flächenportalroboters mit dem
Werkzeug beim Ablegen eines Kartonzuschnittstapels
auf einem Hubtisch.
Aus der Fig. 1, die einen typischen Arbeitsbereich eines Flä
chenportalroboters in einem Zigarettenherstellungsaggregat
zeigt, wird grundsätzlich ersichtlich, wie verschiedene Ver
brauchsmaterialien im Arbeitsbereich des Flächenportalroboters
auf Paletten gestapelt gelagert sind, die von einem fahrerlosen
Transportsystem abgestellt werden. Der am linken hinteren Ende
dargestellte Flächenportalroboter muß in der Lage sein, sowohl
Kartonzuschnittstapel K als auch Bobinenstapel zu entstapeln
und zur Weiterverarbeitung der zugehörigen Packmaschine zuzu
führen. Dabei kann der Zuschnittstapel Hinge-Lid-Zuschnitte (HLZ)
enthalten, aus denen Hinge-Lid-Zigarettenschachteln ge
faltet werden.
Wie weiterhin der in Fig. 2 gezeigten Darstellung zu entnehmen
ist, die einen Flächenportalroboter mit seinem Arbeitskopf 22
und dem aufgenommenen Werkzeug A beim Transport von drei Kar
tonzuschnittstapeln K von einer Palette auf ein Ablageband B
zeigt, sind alle Arbeitsmittel im Arbeitsbereich des Arbeits
kopfes des Flächenportalroboters angeordnet, wobei ein schräg
nach oben verlaufendes Förderband die abgestapelten Kartonzu
schnitte K der weiteren Verarbeitung in der Packmaschine zu
führt.
Ein Flächenportalroboter, wie ihn Fig. 3 zeigt, weist vier oder
mehr (je nach Verfahrlänge) Ständer 24 auf, die einen Rahmen
abstützen, der aus zwei gegenüberliegenden Tragrahmen 27 und
diese beiden Tragrahmen verbindenden gegenüberliegenden zwei
Fahrträgern 21 besteht. Auf den Fahrträgern 21 sind die gegen
überliegenden Enden eines Querportals verfahrbar gelagert, das
einen Roboterarm 18 trägt, der seinerseits an seinem Arbeitskopf
22 ein Werkzeug aufnehmen kann und mit Antrieben 29, 30, 31, 32
versehen ist, mit denen der Arbeitskopf in X-, Y- und Z-Rich
tung sowie um eine c- und eine a-Achse bewegbar ist.
Die gesonderten Antriebe für die X-, Y- und Z-Achse sowie für
die Drehachsen c und a erlauben es dem Roboterarm 18, mit seinem
Arbeitskopf 22 jeden Punkt des in Fig. 3 mit einer Strichpunkt-
Linie angedeuteten Arbeitsbereiches 25 zu erreichen, in welchem
Paletten in einer bestimmten Ordnung positioniert sind (siehe
Fig. 1), welche die zu transportierenden Verbrauchsmaterialien
aufnehmen, die zum Herstellen und Verpacken von Zigaretten in
Päckchen und zum Verpacken der Zigarettenpäckchen in "Stangen"
erforderlich sind. Mit dieser Flexibilität des Roboters bezüg
lich seiner Bewegung in und um die angegebenen Achsrichtungen
können in Verbindung mit der Auswahl unterschiedlicher Werkzeu
ge, die an einer geeigneten Stelle des Arbeitsbereiches 25
abgelegt sein können, vielfältige Greiffunktionen erfüllt wer
den. Das Aufspannen verschiedener Haltevorrichtungen bzw. Grei
fer an dem Arbeitskopf des Roboterarms 18 ist durch Drehen um die
a-Achse möglich. So können z. B. volle Bobinen mit Hilfe eines
Dreibackenfutters eines Futtergreifers am Innendurchmesser
ihres Kerns ergriffenen werden und exakt in eine gewünschte
Position zur Weiterverarbeitung transportiert werden. Ein Grei
fen leerer Bobinenkerne ist z. B. mittels eines Parallelgreifers
von außen möglich.
Zum Greifen der HLZ-Stapel K wird ein Werkzeug mit zusätzlicher
Untergreiffunktion eingesetzt.
Damit diese HLZ-Stapel sicher ergriffen werden und sich beim
Weitertransport nicht gegeneinander verschieben können, sind
sie vorgespannt von einer Banderole aus Papier umgeben. Das
Banderolenpapier ist relativ luftundurchlässig und reißfest.
Dieses wird mit einer einfachen Dispersionsbeschichtung er
reicht, die die Recyclingfähigkeit des Papiers nicht beein
trächtigt.
Zum Ergreifen und Transportieren dieser HLZ-Stapel ist ein
Werkzeug vorgesehen, welches im Teilschnitt in Fig. 4 darge
stellt ist und eine Untergreifvorrichtung 13 und Saugplatten an
einer Konsole 10 aufweist.
Vor dem HLZ-Transfer befindet sich das Werkzeug A in dem Ar
beitsbereich 25 in einer Ablage mit entsprechender Lagesiche
rung und Platzüberwachung. Zum Ergreifen des Werkzeugs durch
den Roboter mit Hilfe des an seinem Arbeitskopf 22 vorgesehenen
Mehrbackenfutters ist ein entsprechender Befehl von der Zen
tralsteuereinheit des Roboters erforderlich. Nach Erteilung des
Arbeitsbefehles "HLZ-Zuschnitte Zuführen" verfährt der Roboter
in die geforderte Position und vermißt zunächst die HLZ-Höhen
lage sowie ihre Position- und Winkellage mit Hilfe von als
solchen bekannten Lasern für die X- und Y-Koordinaten und mit
tels eines Höhensensors. Nachdem diese Positionen der HLZ-Sta
pel vermessen worden sind, werden die Werte in der zentralen
Robotersteuerung zwischengespeichert. Nach der Aufnahme der
aktuellen HLZ-Lagedaten in die zentrale Robotersteuerung ver
fährt der Roboter zwecks Aufnahme des Werkzeugs A zu dessen
Ablageposition und erfaßt das Werkzeug. Nach der Aufnahme ver
fährt der Roboter in die abgespeicherte aktuelle HLZ-Position
zum Aufnehmen und Transportieren von HLZ-Stapeln mit Hilfe des
Werkzeugs A.
Gemäß Fig. 4 weist das Werkzeug A ein zylinderförmiges, topf
artiges Anschlußteil auf, das als Spann- und Zentrierring 2
ausgeführt ist und integrierte pneumatische Steckkupplungs
stücke 3 aufweist, mit denen im eingekuppelten Zustand mit dem
das Werkzeug A tragenden Roboterarm 18 eine druckdichte Anschluß
verbindung zu den in der Haltevorrichtung 36 angeordneten Ge
genstücken hergestellt ist. Nach dieser Zentrierung der Ver
riegelung der Steckkupplungsstücke 3 mit den zugeordneten, an
der Haltevorrichtung 36 vorgesehenen Gegenstücken drückt ein
Dreibackenfutter F der Haltevorrichtung 36 gegen die Innenflä
che des Spann- und Zentrierringes 2 und fixiert somit die Hal
tevorrichtung 36 form- und/oder kraftschlüssig am Werkzeug A.
Darüberhinaus sind zur sicheren Ankupplung der Haltevorrichtung
36 des Roboterarmes 18 an den Spann- und Zentrierring 2 Zentrier
stifte 14 vorgesehen, die sich zur Führung der am Roboterarm 18
befindlichen Haltevorrichtung im und über den Rand des zylin
drischen Spann- und Zentrierringes 2 hinaus erstrecken.
Der zylindrische Spann- und Zentrierring 2 ist mit seinen pneu
matischen Steckkupplungsstücken 3 und den Zentrierstiften 14 an
einer Grundplatte 1 so befestigt, daß an der der Befestigungs
seite für den Spann- und Zentrierring 2 gegenüberliegenden
Seite der Grundplatte 1 flexible Leitungen 4 angebracht sind.
Darüberhinaus sind an der Unterseite der Grundplatte 1 drei
Saugplattenkonsolen 10 befestigt, die jeweils eine Saugplatte
11 mit jeweils zwölf Saugköpfen 12 tragen und in deren Innerem
gefederte Stiftbolzen angeordnet sind. An die Saugplatten 11
ist jeweils eine flexible Leitung 4 angeschlossen. Die Saug
plattenkonsolen 10 tragen jeweils in einer senkrecht zur Aus
dehnungsrichtung der Saugplatten 11 verlaufenden Richtung ein
Führungsteil 9 mit Spezialflachführung und Rollenumlaufbock
einschließlich eines Anschlages. Die Führungsteile 9 sind an
der Konsole 5 befestigt, die außerdem eine Vorrichtung zum
Untergreifen der mittels der Saugköpfe 12 angehobenen HLZ-Sta
pel aufweist. Diese in der Konsole 5 angeordnete Vorrichtung
umfaßt einen Betätigungshebel 16 mit einer Rolle 20 an dessen
freien Ende, eine Schubstange 6 mit an beiden Enden befindli
chen Unibalköpfen 17, eine Rückholfeder 15, ein Zahnradvorgele
ge 7 mit zwei miteinander in Eingriff befindlichen Zahnrädern
34, 35, eine Betätigungswelle 8 mit drei Untergreiffingern 13,
sowie einen Lagerbock der Welle 8. Dabei sitzt das Zahnrad 35
auf der Welle 8 und kämmt mit dem Zahnrad 34, das mit der
Schubstange 6 verbunden ist.
Nach Aufsetzen der Saugköpfe 12 des Werkzeugs A auf die
HLZ-Stapel werden diese angesaugt und aus dem Setzmuster der Sta
pelpalette freigefahren. Danach wird durch Absenken einer an
dem Roboterarm 18 befindlichen Ausschieberbrille 33, an der die
Rolle 20 für die Aktivierung der Untergreifvorrichtung anliegt,
der Betätigungshebel 16 nach unten gedrückt, so daß die Schub
stange mit den Unibalköpfen 17 entgegen der Kraft der Rückhol
feder 15 nach oben bewegt wird und gleichzeitig ein Drehen des
Zahnradvorgeleges 7 erfolgt. Da sich das Zahnrad im Eingriff
mit einem auf der Betätigungswelle 8 befindlichen Zahnrad 35
befindet, wird bei Drehung des Zahnrades 34 (in Fig. 4 im Uhr
zeigersinn) die Betätigungswelle 8 ebenfalls gedreht. An der
Betätigungswelle sind die Untergreiffinger 13 derart befestigt,
daß sie bei vertikalem Bewegen der Schubstange 6 durch Betäti
gung des Betätigungshebels 16 mittels der Ausschieberbrille 33
um 180° zwischen einer Ruhelage, in welcher sie außer Anlage an
dem Boden des HLZ-Stapels sind, und einer Arbeitslage schwenk
bar sind, in welcher sie einen Teil des Stapelbodens abstützen
und somit zum Festhalten des Stapels an jeder Saugplatte bei
tragen.
Mit Hilfe dieser Untergreiffinger 13 erfolgt also die Lagesi
cherung der HLZ-Stapel durch zusätzliches Untergreifen und
Einspannen in Z-Richtung gegen die Saugplatten 11 im letzten
Drittel der Zuschnitte. Mit Hilfe der Untergreiffinger 13 kön
nen zusätzlich Stapelhöhentoleranzen automatisch ausgeglichen
und auf Unterkante Stapel in Niveau gebracht werden.
Die Untergreiffinger 13 des Werkzeuges sind ferner so gestal
tet, daß das Werkzeug bei minimalem Palettenabstand von 200 mm
zwischen den Paletten mit Ladung eintauchen kann. Das Werkzeug
ist so ausgelegt, daß eine Abstandsänderung der HLZ-Zuschnitte
von 97 mm jeweils um plus 20 mm für den Saug- und Untergreifer
teil durch Verschieben möglich ist. Die drei Saugplatten 11
sind einzeln axial verschiebbar federnd aufgehängt. Die Unter
greifvorrichtung kann also fertigungsbedingte Stapelhöhenunter
schiede überbrücken. Die drei Saugplatten 11 mit jeweils zwölf
Saugköpfen 12 des Werkzeugs sind einzeln pneumatisch gesteuert,
so daß die Saugplatten 11 unabhängig voneinander Zuschnittsta
pel aufnehmen können oder nicht.
Fig. 5 dient dazu, aufzuzeigen, wie der Arbeitskopf des Flä
chenportalroboters zum Greifen und Abschieben von Bobinen ver
wendet werden kann. Am Roboterarm 18 ist im Dreibackenfutter F
die Bobine B an ihrer inneren Zylinderfläche aufgespannt. Nach
dem Lockern der Aufspannung durch das Dreibackenfutter F
schiebt die Ausschieberbrille 33, die gemäß Fig. 4 auch den
Betätigungshebel 16 der Untergreifvorrichtung betätigen kann,
die Bobine vom Arbeitskopf des Flächenportalroboters in Pfeil
richtung ab und kann sie so auf einen (nicht dargestellten)
Bobinenwechsler plazieren. Hier werden noch einmal die vielfäl
tige Einsatz- und Verwendungsmöglichkeiten der Einzelbauteile
des Arbeitskopfes des Flächenportalroboters deutlich.
Die Fig. 6 zeigt schematisch einen Arbeitskopf des Flächenpor
talroboters, der, wie auch in Fig. 4 dargestellt, mit einem
Werkzeug einen Kartonzuschnittstapel ansaugt und untergreift.
Aus der Darstellung dieser Fig. 6 wird ersichtlich, wie der
HLZ-Stapel 28 auf einen Hubtisch H über einem Ablageband B
abgelegt wird, wobei die Untergreifvorrichtung 13 nach dem
Ablegen wegklappt und die Saugköpfe den HLZ-Stapel freigeben,
worauf der Hubtisch nach unten wegfährt, bis der Kartonzu
schnittstapel auf dem Ablageband B zu liegen kommt und weiter
transportiert wird.
Claims (14)
1. Roboterarm eines Flächenportalroboters,
- a) mit einem Arbeitskopf (22),
- b) der in drei lineare Richtungen und um zwei Drehachsen be wegbar ist, und
- c) mit einem an dem Arbeitskopf (22) vorgesehenen Werkzeug (A) zum Erfassen von banderolierten Stapeln (K) flacher Kartonzuschnitte mittels einer auf der Oberseite des Sta pels aufgesetzten Saugvorrichtung (11, 12) und einer schwenkbaren Untergreifvorrichtung (13),
gekennzeichnet durch die folgenden Merk
male:
- d) die mechanische Kopplung zwischen dem Arbeitskopf (22) und dem hiervon trennbaren Werkzeug (A) erfolgt über ein an dem Arbeitskopf (22) vorgesehenes Mehrbackenfutter (M), welches eine Zylinderfläche des Werkzeugs (A) ergreift;
- e) bei der mechanischen Kopplung zwischen dem Arbeitskopf (22) und dem Werkzeug (A) erfolgt der Anschluß der Saug vorrichtung (11, 12) an eine Unterdruckquelle mittels über flexible Leitungen (4) mit dieser verbundene Steckkupp lungen (3); und
- f) eine am Arbeitskopf (22) vorgesehene Schubvorrichtung (33) betätigt über eine Hebelvorrichtung (16, 6, 7, 34) die Untergreifvorrichtung (13) des Werkzeugs (A).
2. Roboterarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Mehrbackenfutter (M) ein zur Aufnahme von Bobinen (B)
geeignetes innengreifendes Futter ist.
3. Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schubvorrichtung (33) eine zum Ab
schieben von Bobinen geeignete Ausschiebebrille (33) ist.
4. Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kopplung des Arbeitskopfes (22) mit dem
Werkzeug durch eine form- und/oder kraftschlüssige Ver
bindung zwischen dem Mehrbackenfutter (M), insbesondere
einem Dreibackenfutter, und einem Hohlzylinder am Werkzeug
(A) erfolgt.
5. Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Werkzeug (A) einen an einer Grundplatte
befestigten Spann- und Zentrierring (2) mit mindestens
zwei Zentrierstiften (14) aufweist, und daß die Grund
platte (1) an einer die Hebelvorrichtung zur Betätigung
der Untergreifvorrichtung (13) aufnehmenden Konsole (5)
befestigt ist.
6. Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Saugvorrichtung elastisch mit relativ
großem Spiel gelagerte Saugköpfe (12) aufweist.
7. Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Saugvorrichtung zur Aufnahme von drei
Stapeln von Kartonzuschnitten (K) drei jeweils mit Steck
kupplungen (3) versehene Saugplatten (11) mit jeweils
mehreren Saugköpfen (12) aufweist, die einzeln durch Un
terdruck ansteuerbar sind.
8. Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß zum Untergreifen der drei Stapel von Karton
zuschnitten (K) für jeden Stapel jeweils eine einzeln
ansteuerbare Untergreifvorrichtung (13) am Werkzeug (A)
vorgesehen ist.
9. Roboterarm nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Saugplatten (11) und die Untergreif
vorrichtungen (13) entsprechend der Größe der zu handha
benden Stapel (K) gegeneinander horizontal verschiebbar
sind.
10. Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Untergreifvorrichtung (13) auf einer an
der Konsole (5) drehbar gelagerten Betätigungswelle (8)
sitzt, die über ein Zahnradvorgelege (7) mit einer Schub
stange (6) gekoppelt ist, und daß die Schubstange (6) an
einem Betätigungshebel (16) angelenkt ist.
11. Roboterarm nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der
Betätigungshebel (16) an seinem freien Ende eine Rolle
(20) aufweist, über welche er von der Schubvorrichtung
(33), die parallel zu der Längsachse des Roboterarms (18)
verschiebbar ist, betätigt wird und damit auch die Unter
greifvorrichtung (13) aus der Ruhelage in die Arbeitslage
bewegbar ist, in welcher die Rolle (20) auf der Grundplat
te (1) anliegt.
12. Roboterarm nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Zahnradvorgelege ein Zahnrad (34)
aufweist, welches mit einem auf der Betätigungswelle (8)
sitzenden zweiten Zahnrad (35) kämmt und mit der Schub
stange (6) verbunden ist.
13. Roboterarm nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Untergreifvorrichtung (13) eine
rechteckige Platte ist.
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