EP2520497B1 - Verfahren zum Einlegen von Einzelprodukten in Behälter in einer Roboterstrasse - Google Patents

Verfahren zum Einlegen von Einzelprodukten in Behälter in einer Roboterstrasse Download PDF

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EP2520497B1
EP2520497B1 EP11164695.6A EP11164695A EP2520497B1 EP 2520497 B1 EP2520497 B1 EP 2520497B1 EP 11164695 A EP11164695 A EP 11164695A EP 2520497 B1 EP2520497 B1 EP 2520497B1
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EP
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container
belt
individual products
product
containers
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EP11164695.6A
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EP2520497A1 (de
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Matthias Ehrat
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B5/00—Packaging individual articles in containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, jars
    • B65B5/10—Filling containers or receptacles progressively or in stages by introducing successive articles, or layers of articles
    • B65B5/105—Filling containers or receptacles progressively or in stages by introducing successive articles, or layers of articles by grippers

Definitions

  • the invention relates to a method for inserting individual products into containers in a robotic street and to a device for inserting individual products into containers in a robot line according to the preamble of the independent claims.
  • Such robot lines are used for converting individual products into storage groups, which can hold a certain number of individual products. But they are also used for weight-accurate packaging of unbalanced individual products.
  • the term container is used instead of the term storage group, which means less than the container as such, but much more the arrangement of the individual products or a group of individual products, which after the transfer by the Einlegeroboter in a defined position relative to a transport device and at most in a defined position within the group of individual products.
  • a product band can be a transport device on the ordered at fixed or variable distance, but in relation to the transport device stationary individual products or brought out disorderly. They can also be conveyor chains or chain link belts.
  • a container belt can be a transport device, on the fixed or variable distance, but in relation to the transport device itself stationary container or Cartesian certain deposit positions are introduced. It may be in container tapes but also thermoforming machines or conveyor chains, which are in fixed, or only due to the indexing variable distance troughs or containers.
  • the procedure has hitherto been that the containers were delivered to a first container band and were usually stored there, transferred from the first container band to a second container band, on which filling with the individual products occurred, and after complete filling to a third container band for removal the filled container was handed over again.
  • EP 0'749'902 A1 shows a robot road in which the individual products are counted by means of a relative to the picker base stationary counter at the inlet to the Umsetz Scheme the robot road and then an empty container is released when a number of individual products has been determined to fill the number of containers. It is further provided that all insertion robots are connected via a data bus with the control computer of the robot road and is updated with which individual products have already been implemented by deposit robots.
  • EP 1'285'851 A1 shows a robot road, in which the infeed robots are controlled due to the available individual products and due to the free container positions so that the infeed robots are used as evenly as possible. In this case, the performance of the infeed robots and the speed of the container belt is continuously determined due to side conditions to be observed.
  • the calculation of the corresponding time-discrete equation systems and their optimization proves to be extraordinarily computationally intensive in practice and requires correspondingly powerful control computer.
  • EP 2'233'400 A1 shows a robot road, in which the relative speed of the container belt and the product strip and the operating speed is controlled on the one hand depending on the level of additional storage elements and on the other hand, based on the amount of supplied at the inlet of individual products. Due to the loading and unloading of the storage elements, the performance of the robot road is unnecessarily high.
  • EP 1'352'831 A1 shows a robot road in which the relative speed of the container belt and the product band and the operating speed is controlled on the one hand depending on the level of additional, possibly designed as a conveyor elements, storage elements and on the other hand, based on the amount of supplied at the inlet of individual products. It is there so that both containers and individual products can be cached. In principle, this arrangement may be advantageous for relatively regularly brought up products. However, it requires additional conveying elements.
  • EP 0'856'465 A1 and EP 2'236'424 A1 show a robot road, in which the individual products and containers are introduced in countercurrent. Such robotic lines prove in practice as extremely efficient systems for packaging individual products in containers. In certain applications, however, the use of a countercurrent, in which the containers are directed against the production flow, is not desirable for hygienic or logistical reasons
  • EP 1'819'994 A1 and US 7'775'373 B2 show corresponding arrangements, where there the recirculation incomplete filled containers, a combination of equal and countercurrent bands or a stop of a container band to ensure complete filling are required.
  • WO / 2008/080760 a robot road for forming equilibrium groups, in which at least one transport device for the groups is designed in countercurrent mode and in which the recirculation and storage of individual products is provided.
  • WO / 2005/106405 discloses a method of packaging general cargo of different sizes in which the size of each piece of goods is estimated or determined and then its location registered on the feeder. Subsequently, it is determined in which container the cargo is stored. There it is also proposed that piece goods, which are outside the permissible size, are not processed. There is further provided that the container on the container band are spaced so that they can be closed with a top film. Also US 6'722'506 B1 assigns the cargo after weighing a preferred receiving station.
  • DE 29701564 U1 discloses a generic robotic street having a plurality of robots and a product belt and a container belt running in DC.
  • the product tape is scanned by a line scan camera at a fixed count position.
  • the invention relates to a method for the batchwise conversion of at least one sort of individual products into at least one sort of a specific number of individual product receiving containers by means of a robot road which contains at least two inlay robots.
  • the individual products are transported irregularly at an inlet of the robot road in order to take them individually in a Umsetz Scheme the robot road and implement in containers.
  • the individual products and the containers are transported in cocurrent on at least one product band and on at least one container band.
  • the invention is equally applicable to a single product band and a single container band and to multiple product and / or container bands. When reference is made below to slowest or fastest container or product bands, this is not meant to imply the presence of multiple bands.
  • each tape is considered to be the fastest and slowest.
  • the product belts and the container belts are included moving relative to each other at constant speeds. These speeds are predetermined for each batch and usually stored in the control of the robot road.
  • a container of a different design can be used, and the optimum speed of the product bands and the container bands, which is then constant relative to one another, can be retrieved on the controller.
  • one will tune this relative to each other constant speed so that as many storage positions are available in Umsetz Berlin. On each product band one counting position is determined per batch.
  • This position is determined for each product band so that a detected at a counting position individual product simultaneously reaches the outlet from the Umsetz Geb the robot road as a simultaneously on the slowest moving container belt in the inlet of the Umsetz Anlagenes the robot road controlled container. In the area of the counting position already converted individual products are not counted.
  • Each counting position is determinable in advance for each lot due to the constant relative speed of the product bands and the container bands. In practice, these will be stored on the controller and retrieved there as needed.
  • the individual products are counted on the product band leading to them at the counting position belonging to this product band. For product bands moving at different speeds, the individual products are counted at different counting positions. Single products on faster product lines are counted furthest back.
  • the release for the control of a next container to be filled on the associated container band is carried out as described in claim 3, when the number of individual products was determined at the counting positions, which still expected for the complete filling of a container relative to the counting position of the fastest moving product band becomes.
  • the actual number of fillings of the containers to be filled is usually release-determining.
  • the partial filling which has already taken place must be taken into account.
  • the release for the control does not necessarily cause a control of a container.
  • the enable for the Ein crabung causes that is checked on the slowest moving container belt by arithmetic continuation of the tape feed, when it has reached the virtual Einberichtposition of the container of the associated container band.
  • the actual control of the next container to be filled takes place when the slowest moving container band has reached the Einberichtposition of this container container band.
  • each individual product introduced a feature determination with respect to variety, weight, size, color or other feature.
  • These features of each individual product determine the assignment of the individual products in the implementation in the conversion area to a container transported on a container tape container. This allows the individual products to be converted into defined positions assigned to a characteristic. But it is also possible to form weight-controlled container. This is done by combining disparate individual products and according to the requirements of the total weight and the number of such a weight-controlled container.
  • the feeding of the containers takes place on at least two container bands.
  • the release of a next container to be filled onto the respective container band is then determined on the basis of the frequency distribution. It may well be that the container belts are operated at the same speed and the scattering of the frequency distribution is specifically compensated. If, for example, on a container belt with a desired after filling with four individual products target weight of 500g and on the other container belt container with a target after filling with two individual products target weight of 300g, then it is possible, with a mean weight of the individual products , which varies between 125g and 150g, to implement all individual products.
  • the average weight of the supplied individual products deviates upwards more containers are fed for filling with 300g and conversely more containers are fed to 500g if the average weight deviates downwards.
  • the number of individual products converted into containers differs from one container band to the other container band and that the target weight is identical.
  • the frequency distribution determines the conversion of the individual products into the containers and that the implementation is optimized with respect to another feature. If, for example, individual products are introduced with a large scattering of the individual weight and the conversion is to take place with regard to a specific total weight of the containers, then it should be striven to ensure that this dispersion is within the conversion range is continuously reduced, so that all individual products can be implemented before reaching the outlet from the conversion area. For this purpose, it is necessary for the first stacking robots in the running direction of the containers to implement individual products with a high and a low individual weight. As a result, towards the end of the transfer range, each container can be completely filled with individual products with an average weight.
  • An essential efficiency feature of a robotic line is the fullest possible conversion of the individual products into completely filled containers.
  • a desired level of the container determined. This is set increasing in the direction of the container in the transfer area and corresponds to the respective section of the quotient of the length of the already traversed sections relative to the total length of the Umsetz Kunststoffes.
  • no individual products are converted into containers in each subsection in which the filling of the containers has already reached the desired filling level. This ensures that the individual products are not converted into containers too early.
  • This cascading requires that the stacker robots are distributed as evenly as possible along the transfer area, since the length of the working area of each deposit robot is not determinative of the desired level at its position.
  • the conversion efficiency is continuously adjusted relative to the optimal conversion performance due to the individual products currently located in the work area of each inlay robot and due to the achieved fill level of the containers currently in the work area of each inserter robot so that the containers reach their desired fill level when leaving the work area. This ensures that a complete filling of the container can be guaranteed even in case of failure of a deposit robot. It is further achieved that the relatively constant speeds of the transport devices need not be adjusted. Finally, it is achieved that when starting the robot road after a batch change, the implementation of the individual products as quickly as possible reaches the desired increasing level of containers with individual products.
  • the speed of the product belts and the container belts can also be reduced while maintaining the constant relative speed if the desired fill level in a subsection is undershot to such an extent that the performance of the interposer robots in the remaining subsections is insufficient to prevent the container completely filled. This proves to be advantageous even if the number of supplied individual products can be predetermined. There, if one or more deposit robots fail, the transfer capacity of the installation can be reduced to the extent that the performance of the remaining deposit robots is sufficient to implement all the individual products supplied to the transfer area.
  • a further improvement results from a two-part design of the product bands.
  • the speed of the first upstream parts of the product belts can be controlled independently of the speed of the respective second part of the product belts.
  • the second, downstream portion of the product bands extends at least the length required by the counting position of the individual product determining count position.
  • an additional count of the individual products takes place in each case on the first part of the product band.
  • This additional count is taken into account in determining the speeds of the first and second part of each product band.
  • the relative speed of the second part of each product band and each container band is maintained constant. This ensures that the speed of the second part of each product band and each container band can be reduced.
  • Such a reduction of these speeds is desirable if the number of individual products fed on the / each first part drops significantly below the number conventionally introduced, and thus it can be ensured that the throughput time of the containers is increased by the conversion range, but the number the individual products located in the transfer area can be kept constant.
  • a direct connection of the robot road to a production process instead of the additional counting, a data transmission of the number of individual products brought up to this production process can take place.
  • each product band and each container band are temporarily stopped when in the respective additional count of the individual products on the first part of each product band no more such are introduced or if this temporarily on the first Part of each product band are accumulated.
  • This ensures that in the transfer area in the transport direction the products and containers decreasing density of the brought up and reacted individual products and the increasing level of the partially filled containers can be maintained even in the event of a gap or interruption in the production of individual products.
  • the count of the individual products for the control of the speed of the product belts and the container belts can be taken into account. If the count of the individual products occurs just above the infeed of the product line, then this count may be taken into account instead of the additional count for the control of the line speeds. It is then important to note that between the actual location of the count - here the inlet of the product band - and the effective process-determining counting position - always that point, which determines according to claim 1 due to the relative speed of the fastest product band and the slowest container band - distinguished becomes.
  • the actual location of the count corresponds to the position at which the counter is currently positioned or it corresponds to the position at which the number of the individual products brought up at this position are transmitted as a data stream to the control computer (s) of the robot line.
  • the process-determining counting position corresponds to the position at which by computational updating of the, possibly already implemented, individual products, the number of bypassed individual products is determined in order to control the release for the control of the next container to be filled.
  • a cyclic movement of at least one product band or a container band by a cyclic movement of at least one product band or a container band.
  • Each product band and each container band are thereby moved at cyclic rates relative to each other at constant speeds.
  • a cyclic movement of the container belt can be achieved that also intermittently working filling units in the region of this container belt or transversely to the belt direction running applicators or labelers can be arranged.
  • the preparation of the container is carried out directly by a cyclically operating packaging machine, in particular by a thermoforming machine with tactile shaping, filling and cutting.
  • each product band In order for the constant relative speed of the product and container belts is maintained, each product band must be moved forward for each cyclic movement of the container band, in particular every time an intermittent packaging machine, by that length, which corrected by the relative speed deduction length, ie the length the feed of the packaging machine between two bars, corresponds. Frequently moving product belts are often used in connection with aseptic liquid filling.
  • the chocolates produced in the one-shot process or on casting plates are also introduced cyclically.
  • the count of the individual products at the counting position on the advancing product band can, as described in claim 16 , be determined by arithmetic continuation of upstream-determined counting information.
  • the production information upstream of the respective counting position or a count preceding the respective counting position can be used.
  • actual counting devices they can be cameras, light sensors, proximity sensors, 3D image processing systems, or even weighing units.
  • the counting device can also extend across several product bands, for example as a line scan camera, and the information can be updated mathematically to the individual product bands.
  • a data bus can also be present for the upstream production process of the individual products or for the upstream and downstream control systems.
  • a transmitted data value can be used differently. For example, the feature of each individual product contained in a container may be stored for traceability purposes. If the container is to reach a certain target weight, then this target weight transmitted by the robot road as a data value can be used for control measurement and for the current correction within the robot road. Finally, the data value can also be used directly for the labeling and labeling of a container.
  • the invention also relates to a robotic line for the batchwise conversion of at least one sort of individual products into at least one sort of a specific number of containers receiving individual products.
  • the robot road comprises at least two infeed robots in order to individually grasp individual products in a transfer region of the robotic path and to convert them into the containers.
  • the robot road has at least one product band on which the individual products can be transported and at least one container band on which the containers can be transported in synchronism with the individual containers.
  • Each product band and each container band is, in particular per batch, movable at relatively constant speeds.
  • the or each product band has a counting device whose position is determined such that a counted at the position of the counting device individual product simultaneously reaches the outlet from the Umsetz Scheme the robot road as a simultaneously on the container belt or on the slowest moving container belt in the inlet of the Implementation area of the robot road controlled container.
  • FIG. 1 is in the supervision of a known from the prior art robot road 1, in the running direction 17, ie from left to right, individual products 2, which are arbitrarily arranged on a product belt 6 under deposit robots 4a, 4b, 4c, ... go through , In this case, a count takes place at the inlet into a transfer area 1b of the robot road.
  • a container belt 7 runs in a running direction 16, on which empty containers 3 which are partially filled in the further course are introduced.
  • the product belt 6 is driven by a drive 18 and the container belt 7 is driven by a drive 19.
  • the individual products are counted in a counting area 1a by means of a counting device 8.
  • the counting device 8 is connected to controls 11a, 11b, 11c of the infeed robots. In practice, these controls may also be implemented by a single central controller comprising a computer.
  • a container feeder 12 for example a Be unitedabstapler
  • empty containers are supplied and passed at the inlet of the container belt 7 to this.
  • the individual controllers 11a, 11b, 11c or a single control.
  • a transversely over the container belt 7 extending stopper may be provided, which in turn is to be connected to the controller 11 or the individual controllers 11a, 11b, 11c.
  • next empty, possibly jammed, container 3 is always released as soon as under the counter 8 such a number of individual products 2 have passed on the product belt 6, as it corresponds to the number of fillers of a container 3.
  • the distance between the individual containers which contain a larger number of fillings, must be greater so that the speed of the container strip is increased to such an extent can be moved, that the product band and the container band at about the same speed.
  • Such an increase in the distance is usually not desirable. If, for example, feature-specific, for example non-equilibrium, individual products 2 are to be formed as determined by characteristics as, for example, equilibrium, containers 3 are to be used there, the largest possible distribution of the features, in this example the individual weights, of the individual products 2 and accordingly containers 3 should not be too fast be guided through the transfer area 1b.
  • FIG. 2 a plan view of an inventive robot road 1 shown.
  • the individual products 2, arranged arbitrarily on a product band 6, run in the direction of movement 17, ie from left to right, under the stacking robots 4a, 4b, 4c, ... by.
  • the containers are brought in at a uniform distance by means of a conveyor belt or by means of a transport chain or thermoforming machine.
  • the distance of the containers is different from FIG. 1 so far reduced that twice as many containers are arranged on the container belt 7.
  • a counter 8 which is arranged in front of the transfer area 1b.
  • FIG. 2 Parallel to the product belt 6 runs a container belt 7, on which empty containers 3, which are partially filled in the further course, are introduced. Unlike in FIG. 1 are shown in FIG. 2 about twice as many containers in the transfer area 1b of the robot road.
  • the length of the counting area 1a corresponds approximately to the length of the conversion area 1b.
  • the counting device 8 is connected to the controls 11a, 11b, 11c of the infeed robots. In practice, these controls can also be controlled by a single centralized controller 11, which includes a computer to be realized.
  • FIG. 3 a further plan view of a robot road 1 according to the invention is shown.
  • the individual products 2 randomly arranged on a product band 6 run in the running direction 17, ie from left to right, under the inlay robots 4a, 4b, 4c,....
  • the containers are brought in at a uniform distance by means of a conveyor belt or by means of a transport chain or thermoforming machine.
  • the distance of the containers is opposite FIG. 2 stayed the same.
  • the amount of individual products supplied remained the same.
  • the containers are much smaller than in FIG. 1 and 2 shown.
  • a counting device 8 is shown, which is arranged in the transfer region itself.
  • the control of the robot road 1 takes place here with a single controller 11.
  • FIG. 3 Parallel to the product belt 6 runs a container belt 7, on which empty containers 3, which are partially filled in the further course, are introduced.
  • the containers take 3 in FIG. 3 four times less filling positions than the containers 3 in FIG. 2 .
  • the speed of the container belt 7 can be increased so far that all positions of the container 3 by the inlay robots 4a, 4b, 4c, ... can be occupied, it is necessary that the count of the zoomed individual products 2 in Umsetz Scheme 1b itself takes place, so that always an empty container 3 is controlled as soon as under the counter 8 such a number of individual products 2 have passed through on the product belt 6, as it is at the position of the Counting device 8 as expected for the complete filling of a container 3 still required number of individual products 2 corresponds to which container 3 reaches the outlet from the transfer area 1b at the same time with the position on the product strip 6, at which by means of the counter 8, the individual products 2 are counted.
  • the length of the counting region 1a corresponds approximately to half the length of the conversion region 1b.
  • the expected at the position of the counter 8 as expected for the complete filling of a container 3 number of individual products 2 can be determined in different ways.
  • the individual products 2 already converted into containers 3 can be updated by the controller 11 in the entire conversion area.
  • a cascaded filling of the containers 3 proves to be much more advantageous, which makes it possible for the counting of the individual products 2 and the release of a next container 3 to be filled to take place even without a complicated calculation within a counting within the conversion range 1b.
  • each individual stacker robot 4a, 4b, 4c, ... can be designed in a robotic line 1 such that regardless of the number of zoomed individual products 2 an increase in the filling of the container 3 in the direction of the 16th the container belt 7 is ensured.
  • the filling of the container 3 is then realized so that the increase of the filling levels of the container 3 in the transfer area 1b of the robot road 1 by each deposit robot 4a, 4b, 4c, ... is maintained independently and as accurately as possible.
  • a desired level is determined for each type of individual products 2 and for each associated container 3, which is to be achieved in the working area of the respective stacker robot 4a, 4b, 4c, ...
  • this deposit robot interrupts the further filling of this container 3, although possibly more individual products 2 are available in his workspace.
  • the inlay robots 4a, 4b, 4c, ... are outlined as delta robots in the supervision. However, these can also be other fast insertion robots, such as pickers, SCARA or comparable parallel or serial kinematics.
  • These inlay robots 4a, 4b, 4c, ... are each equipped with a gripping device, for example a sucker, which - after activation of a defined position in the horizontal plane by the controller 11 - lowers itself to a single product 2 located there, this then lifts and, after rotation about a vertical axis according to the desired, correct orientation in the container 3 lowers.
  • a gripping device for example a sucker
  • the grippers of the stacking robots 4a, 4b, 4c, ... know the individual positions on the continuously moving product strip 6 that must be approached, by means of a camera 9a assigned to the stacking robots 4a, 4b, 4c, ... 9b, 9c when passing through the individual products 2 under the respective camera 9a, 9b, 9c every position at which a single product 2 is registered, as well as the rotational position and possibly further features such as weight or color of the individual product 2 determined, and in the control 11 as well as considering the belt speed, which is not always constant in practice.
  • each of the product band 6 already removed individual product 2 is also considered by the controller 11, so the individual products 2 still to be present and to be converted can be converted by the subsequent stacking robot movements of the stacker robot 4a or the subsequent stacker robots 4b, 4c,...
  • the counting device 8 and the cameras 9a, 9b, 9c are combined in a single camera arranged in front of the conversion region 1b, which at the same time serves as counting device 8 and camera 9a, 9b, 9c for position, rotational position and possibly feature determination the individual products 2 is used.
  • the position of the count 1a of the individual products 2 can then be computationally pushed to the point which results from the relative speed of the product belt 6 and the container belt 7.
  • FIG. 4 is a plan view of another robotic road 1 according to the invention shown.
  • the individual products 2 arranged on a product band 6 run in the running direction 17, ie from left to right, under the stacking robots 4a, 4b, 4c,....
  • a counting device and an independently driven compensating belt are shown, which immediately in front of the product band and arranged on this product band counting device are arranged.
  • the product band is made in two parts and each part has a counting device.
  • the product band 6 is preceded by a compensating belt 21 here.
  • This has its own drive 20 and a compensating counter 22 whose detection range covers the inlet area of the compensating belt 21.
  • the compensating belt 21 can be brought to a standstill via the drive 20 until again individual products 2 are detected by the compensating counter 22.
  • On the compensating belt an exemplary arrangement 24 of individual products 2 is shown. So it may be that temporarily no products are delivered. Then the product belt 6 and the container belt 7 can be brought to a standstill until individual products arrive at the inlet of the product belt 6 again.
  • the arrangement 24 of the individual products 2 shows that after the interruption of production only three tracks are occupied by individual products 2.
  • the product belt 6 and the container belt 7 can be operated at half speed until all six tracks are again covered with individual products, as also shown in arrangement 24. If, as shown in the further course of the arrangement 24, a complete series of individual product 2 is missing, then the product band 6 and the container band 7 can be stopped briefly to compensate for the missing row.
  • the compensating belt 21 can also be required by means of a component required for the last production step of the individual products Transport device can be realized.
  • individual products 2 often go through a cooling tunnel at the end.
  • the compensation counter 22 can be arranged at the inlet of the cooling tunnel.
  • the speed of the compensating belt 21 can not be adjusted.
  • the compensation count and possibly also the determination of the characteristics of the individual products 2 takes place during the actual processing of the poultry and is transmitted as a data stream via a data bus to the controllers 11a, 11b, 11c or a single control. If this balance count or data stream is updated accordingly, taking into account the speed of the cooling belt or the chain guide, then the continuous adjustment of the speed of the product belt 6 and the container belt 7 can be due to this updated single product count.
  • FIG. 5 is a plan view of another robotic road 1 according to the invention shown. Again, the run on individual products 2 in the direction 17, ie from left to right, under the stacking robots 4a, 4b, 4c, ... by. However, these are arranged on three product bands 6a, 6b, 6c. A counter is shown for each product band.
  • the three product belts 6a, 6b, 6c run at different speeds.
  • the fastest product band 6a is twice as fast as the slowest moving container band 7a.
  • the slowest product belt 6c is only moved about 25% faster. This also results in the different counting positions 8a, 8b, 8c.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einlegen von Einzelprodukten in Behälter in einer Roboterstrasse sowie eine Vorrichtung zum Einlegen von Einzelprodukten in Behälter in einer Roboterstrasse gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
    • Stand der Technik
  • Solche Roboterstrassen kommen zum Umsetzen von Einzelprodukten in Ablegegruppen, die eine bestimmte Anzahl von Einzelprodukten aufnehmen können, zum Einsatz. Sie werden aber auch zum gewichtsgenauen Verpacken von ungleichgewichtigen Einzelprodukten eingesetzt. Im Folgenden wird anstelle des Begriffs Ablegegruppe der Begriff Behälter verwendet, wobei darunter weniger der Behälter als solches, sondern viel mehr die Anordnung der Einzelprodukte oder einer Gruppe von Einzelprodukten verstanden wird, welche nach dem Umsetzen durch die Einlegeroboter in einer definierten Position gegenüber einer Transportvorrichtung und allenfalls in einer definierten Position innerhalb der Gruppe von Einzelprodukten zu liegen kommen.
  • Dabei werden üblicherweise die Einzelprodukte auf einem Produktband und die Behälter auf einem Behälterband angeliefert und an den an fester Position stehenden Einlegerobotern entlang geführt, weshalb im folgenden nur noch von dieser Bauform gesprochen wird, ohne die Erfindung hierauf zu beschränken, da im Prinzip jeweils auch mehrere Bänder eingesetzt werden können. Ein Produktband kann dabei eine Transportvorrichtung sein, auf der in festem oder veränderlichem Abstand, aber in Bezug auf die Transportvorrichtung ortsfeste Einzelprodukte geordnet oder ungeordnet herangeführt werden. Es kann sich auch um Förderketten oder um Kettengliederbänder handeln. Ein Behälterband kann dabei eine Transportvorrichtung sein, auf der in festem oder veränderlichem Abstand, aber in Bezug auf die Transportvorrichtung selber ortsfeste Behälter oder kartesisch bestimmte Ablegepositionen herangeführt werden. Es kann sich bei Behälterbändern aber auch um Tiefziehmaschinen oder Förderketten handeln, auf welchen sich in festem, oder nur aufgrund der Indexierung veränderlichem, Abstand Mulden oder Behälter befinden.
  • Aus Sicht einer zentralen Steuerung oder der einzelnen Steuerungen jedes Einlegeroboters einer solchen Roboterstrasse besteht kein Unterschied, ob es sich um Behälter oder Mulden oder kartesische Ablegepositionen handelt.
  • Dabei wurde bisher so vorgegangen, dass die Behälter auf einem ersten Behälterband angeliefert und dort meist angestaut wurden, vom ersten Behälterband auf ein zweites Behälterband übergeben wurden, auf welchem das Füllen mit den Einzelprodukten geschah, und nach vollständiger Füllung auf ein drittes Behälterband für den Abtransport der gefüllten Behälter wiederum übergeben wurde.
  • In DE 42'08'818 C2 ist eine Roboterstrasse gezeigt, bei der die Einlegeroboter bezüglich des Produktbandes und Behälterbandes nicht an fester Position stehen, sondern in deren Laufrichtung begrenzt bewegbar sind. Dort wird jedoch entweder das die Einzelprodukte heranführende Produktband zeitweise gestoppt, was die Kopplung an eine kontinuierlich produzierende Herstellmaschine für Einzelprodukte erschwert, oder das Behälterband wird angehalten, wenn ein noch nicht vollständig gefüllter Behälter den Arbeitsbereich des bzw. der Einlegeroboter zu verlassen droht.
  • EP 0'749'902 A1 zeigt eine Roboterstrasse, bei der die Einzelprodukte mittels einer gegenüber dem Pickersockel ortsfesten Zähleinrichtung am Einlauf in den Umsetzbereich der Roboterstrasse gezählt werden und dann ein leerer Behälter freigegeben wird, wenn eine der Füllanzahl des Behälters entsprechende Anzahl Einzelprodukte festgestellt wurde. Es ist weiter vorgesehen, dass alle Einlegeroboter über einen Datenbus mit dem Steuerungsrechner der Roboterstrasse verbunden sind und damit fortgeschrieben wird, welche Einzelprodukte bereits von Einlegerobotern umgesetzt sind.
  • Dabei ist dort vorgesehen, dass die Behälter möglichst mit gleicher Geschwindigkeit parallel neben den für einen Behälter bestimmten Einzelprodukten bewegt werden. Das erschwert den Einsatz von Behältern, welche nur eine geringe Füllanzahl von Produkten aufnehmen, da dort mit mehreren oder mit sehr breiten Behälterbändern gearbeitet werden muss, damit ausreichend Füllpositionen herangeführt werden können. Umgekehrt ist bei Behältern, welche eine grosse Füllanzahl von Produkten aufnehmen, der Abstand der Behälter auf dem Behälterband unnötig gross zu wählen.
  • EP 1'285'851 A1 zeigt eine Roboterstrasse, bei welcher die Einlegeroboter aufgrund der verfügbaren Einzelprodukte und aufgrund der freien Behälterpositionen so angesteuert werden, dass die Einlegeroboter möglichst gleichmässig ausgelastet sind. Dabei wird aufgrund von einzuhaltenden Nebenbedingungen die Leistung der Einlegeroboter und die Geschwindigkeit des Behälterbandes laufend bestimmt. Die Berechnung der entsprechenden zeitdiskreten Gleichungssysteme und deren Optimierung erweist sich in der Praxis als ausserordentlich rechenintensiv und erfordert entsprechend leistungsfähige Steuerungsrechner.
  • EP 2'233'400 A1 zeigt eine Roboterstrasse, bei welcher die Relativgeschwindigkeit des Behälterbandes und des Produktbandes und die Arbeitsgeschwindigkeit einerseits in Abhängigkeit des Füllstandes zusätzlicher Speicherelemente und andererseits aufgrund der Menge der am Einlauf zugeführten Einzelprodukte gesteuert wird. Dabei ist aufgrund der Be- und Entladung der Speicherelemente die Leistung der Roboterstrasse unnötig hoch auszulegen.
  • EP 1'352'831 A1 zeigt eine Roboterstrasse, bei welcher die Relativgeschwindigkeit des Behälterbandes und des Produktbandes und die Arbeitsgeschwindigkeit einerseits in Abhängigkeit des Füllstandes zusätzlicher, allenfalls als Förderelemente ausgeführter, Speicherelemente und andererseits aufgrund der Menge der am Einlauf zugeführten Einzelprodukte gesteuert wird. Dabei ist es dort so, dass sowohl Behälter als auch Einzelprodukte zwischengespeichert werden können. Grundsätzlich kann diese Anordnung bei relativ regelmässig herangeführten Produkten vorteilhaft sein. Sie bedingt aber zusätzliche Förderelemente.
  • EP 0'856'465 A1 und EP 2'236'424 A1 zeigen eine Roboterstrasse, bei welcher die Einzelprodukte und Behälter im Gegenstrom herangeführt werden. Solche Roboterstrassen erweisen sich in der Praxis als ausserordentlich effiziente Systeme zur Verpackung von Einzelprodukten in Behälter. In gewissen Anwendungen ist aber die Anwendung eines Gegenstroms, beim welchem die Behälter entgegen dem Produktionsfluss geführt werden, aus hygienischen oder logistischen Gründen nicht erwünscht
  • Für gewisse Anwendungen, beispielsweise für die Chargierung von Frischfleischverpackungen mit ungleichgewichtigen Fleischstücken gemäss EP 1'819'994 A1 , ist anzustreben, dass die Vorteile dieser Gegenstromanlagen in einer im Gleichstrom betriebenen Roboterstrasse realisiert werden können. EP 1'819'994 A1 und US 7'775'373 B2 zeigen entsprechende Anordnungen, wobei dort die Rezirkulation unvollständig befüllter Behälter, eine Kombination von in gleich- und gegenstromwirkenden Bändern oder ein Stopp eines Behälterbandes zur Sicherstellung der vollständigen Befüllung erforderlich sind. Entsprechend zeigt WO/2008/080760 eine Roboterstrasse zur Bildung gleichgewichtiger Gruppen, bei welcher mindestens eine Transportvorrichtung für die Gruppen in Gegenstromwirkweise ausgeführt ist und bei welcher die Rezirkulation und Speicherung von Einzelprodukten vorgesehen ist.
  • WO/2005/106405 offenbart ein Verfahren zum Verpacken von Stückgütern unterschiedlicher Grösse, bei welchem die Grösse jedes Stückgutes geschätzt oder bestimmt wird und dann seine Lage auf der Zuführvorrichtung registriert wird. Anschliessend wird bestimmt, in welchen Behälter das Stückgut abgelegt wird. Dort wird auch vorgeschlagen, dass Stückgüter, welche ausserhalb der zulässigen Grösse liegen, nicht verarbeitet werden. Dort ist weiter vorgesehen, dass die Behälter auf der Behälterband so beabstandet sind, dass diese mit einer Oberfolie verschlossen werden können. Auch US 6'722'506 B1 ordnet die Stückgüter nach einer Wägung einer bevorzugten Empfangsstation zu.
  • DE 29701564 U1 offenbart eine gattungsgemäße Roboterstrasse mit mehreren Robotern und einem Produktband und einem Behälterband, die im Gleichstrom laufen. Das Produktband wird von einer Zeilenkamera an einer festen Zählposition abgetastet.
  • Diese Verfahren weisen den Nachteil auf, dass sie eine relativ komplizierte Steuerung benötigen und dass sie in erster Linie für das Chargieren mit einem Einlegeroboter oder in während dem Betrieb austauschbare Behälter vorgesehen sind.
  • Es ist daher die Aufgabe gemäss der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere also ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umsetzen von Einzelprodukten in einer im Gleichstrom betriebenen Roboterstrasse zu schaffen, bei welchem eine möglichst gleichmässige Umsetzung von Einzelprodukten, insbesondere auch zum gewichtskontrollierten Verpacken, in Behälter, beispielsweise Blister auf einer Transportvorrichtung, Mulden einer Gruppierkette, Einzelproduktestapel einer mit Mitnehmern versehenen Kette oder auch tiefgezogene Mulden einer Tiefziehverpackungsmaschine, realisiert werden kann, um so die Effizienz und den gleichmässigen Betrieb der Anlage zu verbessern, ohne gleichzeitig den Aufwand für das Handling der zu befüllenden Behälter massgeblich zu erhöhen.
  • Erfindungsgemäss werden diese und andere Aufgaben gemäss dem kennzeichnenden Teil der unabhängigen Patentansprüche 1 bzw. 18 gelöst.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum chargenweisen Umsetzen von mindestens einer Sorte von Einzelprodukten in mindestens eine Sorte eine bestimmte Anzahl von Einzelprodukten aufnehmende Behälter mittels einer Roboterstrasse welche mindestens zwei Einlegeroboter enthält. Die Einzelprodukte werden an einem Einlauf der Roboterstrasse unregelmässig herantransportiert um diese in einem Umsetzbereich der Roboterstrasse einzeln zu ergreifen und in Behälter umzusetzen. Dabei werden die Einzelprodukte und die Behälter im Gleichstrom auf mindestens einem Produktband und auf mindestens einem Behälterband herantransportiert. Die Erfindung ist gleichermassen bei einem einzigen Produktband und einem einzigen Behälterband und bei mehreren Produkt- und/oder Behälterbändern einsetzbar. Wenn nachfolgend auf langsamste oder schnellste Behälter- oder Produktbänder Bezug genommen wird, soll dies nicht das Vorhandensein mehrere Bänder implizieren. Vielmehr ist im Fall von einzelnen Produkt- oder Behälterbändern jedes Band jeweils als das schnellste und das langsamste zu betrachten. Die Produktbänder und die Behälterbänder werden mit relativ zueinander konstanten Geschwindigkeiten bewegt. Diese Geschwindigkeiten werden je Charge vorbestimmt und meist in der Steuerung der Roboterstrasse abgespeichert. Dadurch kann von Charge zu Charge beispielsweise ein anders gestalteter Behälter eingesetzt werden und die dann optimale relativ zueinander konstante Geschwindigkeit der Produktbänder und der Behälterbänder kann auf der Steuerung abgerufen werden. In der Praxis wird man diese relativ zueinander konstante Geschwindigkeit so abstimmen, dass möglichst viele Ablegepositionen im Umsetzbereich verfügbar sind.
    Auf jedem Produktband wird pro Charge eine Zählposition bestimmt. Diese Position wird für jedes Produktband so bestimmt, dass ein an einer Zählposition detektiertes Einzelprodukt zeitgleich den Auslauf aus dem Umsetzbereich der Roboterstrasse erreicht wie ein gleichzeitig auf dem am langsamsten bewegten Behälterband in den Einlauf des Umsetzbereiches der Roboterstrasse eingesteuerter Behälter. Im Bereich der Zählposition bereits umgesetzte Einzelprodukte werden dabei nicht gezählt. Jede Zählposition ist aufgrund der konstanten Relativgeschwindigkeit der Produktbänder und der Behälterbänder für jede Charge im Voraus bestimmbar. In der Praxis wird man diese auf der Steuerung abspeichern und nach Bedarf dort abrufen.
    Die Einzelprodukte werden auf dem sie heranführenden Produktband an der diesem Produktband zugehörigen Zählposition gezählt. Bei unterschiedlich schnell bewegten Produktbändern werden die Einzelprodukte an unterschiedlichen Zählpositionen gezählt. Einzelprodukte auf schnelleren Produktbändern werden am weitesten hinten gezählt. Einzelprodukte auf langsameren Produktbändern entsprechend weiter vorne.
    Dabei kann auch der Fall eintreten, dass die Produkte im Umsetzbereich selber gezählt werden, wenn mindestens ein Produktband langsamer bewegt wird als alle Behälteränder. Dort ist zu berücksichtigen, dass ein Teil der Einzelprodukte bereits in Behälter umgesetzt werden konnte.
    Die Zählung der Einzelprodukte kann auf unterschiedliche Art erfolgen. Beispielsweise durch optische Aufnahmevorrichtungen, durch Wägeeinheiten, welche die Produktanwesenheit prüfen oder durch rechnerisches Fortschreiben von Produktionsdaten. Wenn die Relativgeschwindigkeiten aller Produktbänder und aller Behälterbänder bekannt sind, dann ist es denkbar, zur Zählung der Einzelprodukte eine quer über die gesamte Breite aller Produktbänder abtastende Zählvorrichtung vorzusehen, deren Anordnung sich aus derjenigen Relativgeschwindigkeit bestimmt, welche die am weitesten nach hinten versetzte Anordnung der Zählvorrichtung auf dem am schnellsten bewegten Produktband erfordert. Alle anderen Kombinationen der Produktbandgeschwindigkeiten und der Behälterbandgeschwindigkeiten können dann durch rechnerisches Fortschreiben ermittelt werden.
    Zur Bestimmung des Zeitpunktes der Einsteuerung der Behälter wird bevorzugt - vor allem wenn mehrere Behälterbänder vorhanden sind - für jedes Behälterband auf dem am langsamsten bewegten Behälterband eine virtuelle Einsteuerposition bestimmt. Diese virtuelle Einsteuerposition bestimmt die Einsteuerung eines freigegebenen Behälters auf das dieser virtuellen Einsteuerposition zugehörige Behälterband derart, dass dieser Behälter zeitgleich den Auslauf aus dem Umsetzbereich erreicht, wie ein auf dem am langsamsten bewegten Behälterband eingesteuerter Behälter. Wesentlich ist also auch hier, dass die Behälter optimiert auf den gleichzeitigen Auslauf aus dem Umsetzbereich eingesteuert werden. Diese virtuellen Einsteuerpositionen werden ebenfalls aufgrund der konstanten Relativgeschwindigkeit der Produktbänder und der Behälterbänder für jede Charge bestimmt. Zusätzlich wird man bei der Bestimmung der virtuellen Einsteuerposition berücksichtigen, ob die Behälter beispielsweise mit einem Abstapler direkt am Einlauf des Umsetzbereiches oder mit einer Tiefziehmaschine zurückversetzt gegenüber dem Einlauf des Umsetzbereiches oder im Umsetzbereich selber zugeführt werden. In der Praxis wird man diese virtuellen Einsteuerpositionen als Bestandteil der sogenannten Rezepte auf der Steuerung abspeichern.
  • Die Freigabe zur Einsteuerung eines nächsten zu befüllenden Behälters auf das zugehörige Behälterband erfolgt, wie in Anspruch 3 beschrieben, wenn an den Zählpositionen diejenige Anzahl Einzelprodukte festgestellt wurde, welche für die vollständige Befüllung eines Behälters relativ zu der Zählposition des am schnellsten bewegten Produktbandes erwartungsgemäss noch benötigt wird. Bei langsam bewegten Behälterbändern ist dazu meist die eigentliche Füllanzahl der zu befüllenden Behälter freigabebestimmend. Bei schnell bewegten Behälterbändern dagegen ist die allenfalls bereits erfolgte Teilbefüllung mitzuberücksichtigen.
  • Die Freigabe zur Einsteuerung bewirkt nicht zwingend eine Einsteuerung eines Behälters. Die Freigabe zur Einsteuerung bewirkt, dass auf dem am langsamsten bewegten Behälterband durch rechnerisches Fortschreiben des Bandvorschubs laufend geprüft wird, wann dieses die virtuelle Einsteuerposition des dem freigegebenen Behälters zugehörigen Behälterbandes erreicht hat. Die eigentliche Einsteuerung des nächsten zu befüllenden Behälters erfolgt, wenn das am langsamsten bewegte Behälterband die Einsteuerposition des diesem Behälter zugehörigen Behälterbandes erreicht hat. Damit wird erreicht, dass Behälter welche auf ein schneller laufendes Behälterband freigegeben werden, erst dann eingesteuert werden, das heisst auf dem Behälterband vorwärts bewegt werden, wenn sichergestellt ist, dass diese zeitgleich den Auslauf aus dem Umsetzbereich erreichen, wie wenn diese auf dem langsamsten Behälterband eingesteuert worden wären.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Verfahrens, wie in Anspruch 4 beschrieben, erfolgt für jedes herangeführte Einzelprodukt eine Merkmalsbestimmung bezüglich Sorte, Gewicht, Grösse, Farbe oder eines anderen Merkmales. Diese Merkmale jedes Einzelproduktes bestimmen die Zuordnung der Einzelprodukte bei der Umsetzung im Umsetzbereich zu einem auf einem Behälterband herantransportierten Behälter.
    Dadurch können die Einzelprodukte in definiert einem Merkmal zugeordnete Positionen umgesetzt werden. Es ist aber auch möglich, gewichtsbestimmte Behälter zu bilden. Das erfolgt durch die Kombination von ungleichgewichtigen Einzelprodukten und entsprechend der Anforderungen an das Gesamtgewicht und an die Stückzahl eines solchen gewichtsbestimmten Behälters.
  • Gerade bei Lebensmittelprodukten weichen diese im Gewicht und in der Grösse oft deutlich voreinander ab. Es kann daher erforderlich sein, dass, wie in Anpruch 5 beschrieben, zusätzlich eine Bestimmung der Häufigkeitsverteilung des gemessenen Merkmals, beispielsweise des Gewichts jedes Einzelproduktes, erfolgt. Diese Häufigkeitsverteilung bestimmt dann die Freigabe eines nächsten zu befüllenden Behälters.
    Wenn nur ein durch das Zielgewicht und die darin enthaltene Anzahl von Einzelprodukten bestimmter Behälter im Umsetzbereich gebildet werden kann und wenn das mittlere Gewicht der Einzelprodukte nach unten oder nach oben gegenüber dem mittleren erforderlichen Gewicht abweicht, dann darf der nächste zu befüllende Behälter jeweils nur freigegeben werden, wenn ausreichend Einzelprodukte mit mittlerem erforderlichen Gewicht dem Umsetzbereich zugeführt werden. Es kann dann erforderlich sein, dass zu schwere oder zu leichte Einzelprodukte nicht umgesetzt werden können. Es kann aber auch sein, dass unterschiedliche Behälter zugeführt werden können, beispielsweise mittels zwei hintereinander angeordneter Abstapler, und dass entsprechend der Häufigkeitsverteilung der jeweilige Behälter zugeführt wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn, wie in Anspruch 6 beschrieben, die Heranführung der Behälter auf mindestens zwei Behälterbändern erfolgt. Die Freigabe eines nächsten zu befüllenden Behälters auf das jeweilige Behälterband wird dann aufgrund der Häufigkeitsverteilung bestimmt.
    Dabei kann es durchaus sein, dass die Behälterbänder mit gleicher Geschwindigkeit betrieben werden und die Streuung der Häufigkeitsverteilung gezielt kompensiert wird. Wenn beispielsweise auf einem Behälterband mit einem nach der Befüllung mit vier Einzelprodukten angestrebten Zielgewicht von 500g und auf dem anderen Behälterband Behälter mit einem nach der Befüllung mit zwei Einzelprodukten angestrebten Zielgewicht von 300g herangeführt werden, dann ist es entsprechend möglich, bei einem mittleren Gewicht der Einzelprodukte, welches zwischen 125g und 150g schwankt, alle Einzelprodukte umzusetzen. Wenn das mittlere Gewicht der zugeführten Einzelprodukte nach oben abweicht werden mehr Behälter für die Befüllung mit 300g zugeführt und umgekehrt werden mehr Behälter zu 500g zugeführt, wenn das mittlere Gewicht nach unten abweicht. Es kann aber auch sein, dass sich die Anzahl der in Behälter umgesetzten Einzelprodukte von einem Behälterband zum anderen Behälterband unterscheidet und dass das Zielgewicht identisch ist.
  • Eine solche Optimierung der Umsetzung der Einzelprodukte erfordert entsprechend, dass, wie in Anspruch 7 beschrieben, die Häufigkeitsverteilung die Umsetzung der Einzelprodukte in die Behälter bestimmt und dass die Umsetzung in Bezug auf ein anderes Merkmal optimiert erfolgt.
    Wenn beispielsweise Einzelprodukte mit einer grossen Streuung des Einzelgewichtes herangeführt werden und die Umsetzung im Hinblick auf ein bestimmtes Gesamtgewicht der Behälter erfolgen soll, so ist anzustreben, dass diese Streuung im Umsetzbereich kontinuierlich reduziert wird, damit alle Einzelprodukte vor Erreichen des Auslaufs aus dem Umsetzbereich umgesetzt werden können. Dazu ist es erforderlich, dass die in Laufrichtung der Behälter ersten Einlegeroboter bevorzugt Einzelprodukte mit hohem und niedrigem Einzelgewicht umsetzen. Dadurch kann gegen Ende des Umsetzbereiches jeder Behälter mit Einzelprodukten mit einem mittleren Gewicht vollständig befüllt werden.
  • Ein wesentliches Effizienzmerkmal einer Roboterstrasse ist die möglichst vollständige Umsetzung der Einzelprodukte in möglichst vollständig befüllte Behälter. Dazu wird, wie in Anspruch 8 beschrieben, für jeden, von einem Behälterband durchlaufenen Teilabschnitt des Umsetzbereiches ein Sollfüllstand der Behälter bestimmt. Dieser wird in Laufrichtung der Behälter im Umsetzbereich ansteigend festgelegt und entspricht im jeweiligen Teilabschnitt dem Quotienten aus der Länge der bereits durchlaufenen Teilabschnitte relativ zur Gesamtlänge des Umsetzbereiches. Während der Umsetzung der Einzelprodukte werden in jedem Teilabschnitt, in welchem die Befüllung der Behälter bereits den Sollfüllstand erreicht hat, keine Einzelprodukte mehr in Behälter umgesetzt.
    Dadurch ist sichergestellt, dass die Einzelprodukte nicht zu früh in Behälter umgesetzt werden. Das ist erforderlich, damit trotz unterschiedlicher Geschwindigkeit der Produkt- und Behälterbänder vor dem Auslauf aus dem Umsetzbereich noch eine leere Position in einem Behälter für noch nicht umgesetzte Einzelprodukte vorgefunden wird. Dadurch ist weiter sichergestellt, dass die Zuführung der Behälter, die Umsetzung der unregelmässig herangeführten Einzelprodukte und die Optimierung im Hinblick auf ein Merkmal der befüllten Behälter weitgehend entkoppelt werden kann und dass die Umsetzung von Einzelprodukten in jedem Teilabschnitt des Umsetzbereiches gezielt auf diese Optimierung ausgelegt werden kann.
  • Diese Kaskadierung erfordert, dass die Einlegeroboter möglichst gleichmässig entlang dem Umsetzbereich verteilt sind, da die Länge des Arbeitsbereiches jedes Einlegeroboters nicht bestimmend ist für den Sollfüllstand an seiner Position.
  • Vorteilhafterweise wird, wie in Anspruch 9 beschrieben, zusätzlich für jede Sorte von Einzelprodukten aufgrund ihrer maximal herangeführten Anzahl oder aufgrund anderer leistungsbestimmender Eigenschaften im Voraus für jeden Einlegeroboter eine optimale Umsetzleistung bestimmt. Im eigentlichen Umsetzbetrieb wird die Umsetzleistung aufgrund der sich gegenwärtig im Arbeitsbereich jedes Einlegeroboter befindenden Einzelprodukte und aufgrund des erreichten Füllstandes der gegenwärtig sich im Arbeitsbereich jedes Einlegeroboter befindenden Behälter kontinuierlich gegenüber der optimalen Umsetzleistung so angepasst, dass die Behälter bei Verlassen des Arbeitsbereiches ihren Sollfüllstand erreichen.
    Dadurch wird erreicht, dass auch bei Ausfall eines Einlegeroboters eine möglichst vollständige Befüllung der Behälter gewährleistet werden kann. Weiter wird dadurch erreicht, dass die relativ zueinander konstanten Geschwindigkeiten der Transportvorrichtungen nicht angepasst werden müssen. Schliesslich wird dadurch erreicht, dass beim Anfahren der Roboterstrasse nach einem Chargenwechsel die Umsetzung der Einzelprodukte möglichst rasch den angestrebten ansteigenden Füllstand der Behälter mit Einzelprodukten erreicht.
  • Weiterhin bevorzugt kann, wie in Anspruch 10 beschrieben, auch die Geschwindigkeit der Produktbänder und der Behälterbänder unter Beibehaltung der konstanten Relativgeschwindigkeit reduziert werden, wenn der Sollfüllstand in einem Teilabschnitt soweit unterschritten wird, dass die Leistung der Einlegeroboter in den verbleibenden Teilabschnitten nicht ausreicht, um die Behälter vollständig zu befüllen.
    Das erweist sich auch dann als vorteilhaft, wenn die Anzahl der zugeführten Einzelprodukte vorbestimmt werden kann. Dort kann bei Ausfall eines oder mehreren Einlegeroboters die Umsetzleistung der Anlage soweit reduziert werden, dass die Leistung der verbleibenden Einlegeroboter ausreicht, um alle dem Umsetzbereich zugeführten Einzelprodukte umzusetzen. Auch bei Anordnungen bei welchen die Einzelprodukte in mehreren Spuren herangeführt werden und bei welchen die Zuführung der Einzelprodukte nur reihenweise, also quer zur Laufrichtung des Produktbandes, geregelt werden kann, erweist sich eine Reduktion der Geschwindigkeit der Produkt- und Behälterbänder als hilfreich, um die Anlage nach einem Chargenwechsel aufzustarten. In Verbindung mit einer taktweisen Produktion der Einzelprodukte vor der eigentlichen Roboterstrasse ergeben sich zusätzliche Vorteile, wenn die Taktzahl der Produktion während dem Aufstarten angepasst wird.
  • Eine weitere Verbesserung ergibt sich durch eine zweiteilige Ausführung der Produktbänder. Dadurch kann, wie in Anspruch 11 beschrieben, die Geschwindigkeit der ersten, stromaufwärts angeordneten Teile der Produktbänder unabhängig von der Geschwindigkeit des jeweiligen zweiten Teils der Produktbänder gesteuert werden. Der zweite, stromabwärts angeordnete Teil der Produktbänder erstreckt sich zumindest über die Länge, welche aufgrund der die Zählung der Einzelprodukte bestimmenden Zählposition erforderlich ist.
    Dadurch können die auf dem ersten Teil herangeführten Einzelprodukte auf dem jeweils zweiten Teil der Produktbänder und entsprechend die Behälter auf jedem Behälterband schneller herangeführt und auf die Teilabschnitte der einzelnen Einlegeroboter verteilt werden. Das erweist sich bei eine grosse Anzahl von Einzelprodukten aufnehmenden Behältern als hilfreich, da dort eine schnellere Heranführung der Einzelprodukte und der Behälter nach einem Chargenwechsel für die Erreichung des erwünschten ansteigenden Füllstandes der Behälter im Verlauf des Umsetzbereiches hilfreich ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn, wie in Anspruch 12 beschrieben, jeweils auf dem ersten Teil des Produktbandes eine zusätzliche Zählung der Einzelprodukte erfolgt. Diese zusätzliche Zählung wird bei der Bestimmung der Geschwindigkeiten des ersten und des zweiten Teils jedes Produktbandes berücksichtigt. Dabei wird die Relativgeschwindigkeit des zweiten Teils jedes Produktbandes und jedes Behälterbandes konstant beibehalten.
    Dadurch wird erreicht, dass die Geschwindigkeit des zweiten Teils jedes Produktbandes und jedes Behälterbandes reduziert werden kann. Eine solche Reduzierung dieser Geschwindigkeiten ist erwünscht, wenn die Anzahl der auf dem/jedem ersten Teil zugeführten Einzelprodukte deutlich unter die üblicherweise herangeführte Anzahl zurückfällt und da so sichergestellt werden kann, dass zwar die Durchlaufzeit der Behälter durch den Umsetzbereich erhöht wird, dass aber die Anzahl der sich im Umsetzbereich befindenden Einzelprodukte konstant gehalten werden kann. Im Falle einer direkten Anbindung der Roboterstrasse an einen Produktionsprozess kann anstelle der zusätzlichen Zählung auch eine Datenübermittlung der Anzahl von diesem Produktionsprozess herangeführten Einzelprodukte erfolgen.
  • Zusätzlich hilfreich ist, wenn, wie in Anspruch 13 beschrieben, der zweite Teil jedes Produktbandes und jedes Behälterband vorübergehend gestoppt werden, wenn bei der jeweils zusätzlichen Zählung der Einzelprodukte auf dem ersten Teil jedes Produktbandes keine solchen mehr herangeführt werden oder wenn diese vorübergehend auf dem ersten Teil jedes Produktbandes angestaut werden.
    Dadurch wird erreicht, dass im Umsetzbereich die in Transportrichtung der Produkte und Behälter abnehmende Dichte der herangeführten und umzusetzenden Einzelprodukte und der zunehmende Füllstand der teilbefüllten Behälter auch bei einer Lücke oder einem Unterbruch in der Produktion von Einzelprodukten aufrecht erhalten werden kann. Bei häufigen Unterbrüchen in der Heranführung von Einzelprodukten ist anzustreben, dass jedes Produktband und jedes Behälterband im Umsetzbereich gestoppt werden kann, da dadurch die Gesamteffizienz einer im Gleichstrom betriebenen Roboterstrasse deutlich erhöht werden kann.
  • Weiterhin kann, wie in Anspruchen 14 beschrieben, die Zählung der Einzelprodukte für die Steuerung der Geschwindigkeit der Produktbänder und der Behälterbänder mitberücksichtigt werden. Wenn die Zählung der Einzelprodukte unmittelbar über dem Einlauf des Produktbandes, erfolgt, dann kann auch diese Zählung anstelle der zusätzlichen Zählung für die Steuerung der Bandgeschwindigkeiten berücksichtigt werden. Es ist dann aber unbedingt zu beachten, dass zwischen dem eigentlichen Ort der Zählung - hier der Einlauf des Produktbandes - und der effektiv verfahrensbestimmenden Zählposition - immer diejenige Stelle, welche sich gemäss Anspruch 1 aufgrund der Relativgeschwindigkeit des schnellsten Produktbandes und des langsamsten Behälterbandes bestimmt - unterschieden wird. Der eigentliche Ort der Zählung entspricht der Position, an welcher die Zähleinrichtung gegenwärtig positioniert ist oder er entspricht der Position an welcher die Anzahl der an dieser Position herangeführten Einzelprodukte als Datenstrom an den oder die Steuerungsrechner der Roboterstrasse übermittelt werden. Die prozessbestimmende Zählposition entspricht der Position, an welcher durch rechnerisches Fortschreiben der, allenfalls bereits umgesetzten, Einzelprodukte die Anzahl der vorbeigeführten Einzelprodukte bestimmt wird, um daraus die Freigabe zur Einsteuerung des nächsten zu befüllenden Behälters zu steuern. Durch eine auf dem Steuerungsrechner oder den Steuerungsrechnern realisierte gerechnete Verschiebung der prozessbestimmenden Zählpositionen der Roboterstrasse für jede Sorte von Einzelprodukten kann die eigentliche Zähleinrichtung ortsfest montiert bleiben und es wird nur die prozessbestimmende Zählposition jeweils rechnerisch verschoben. Das erweist sich bei Roboterstrassen, auf welchen unterschiedliche Sorten von Einzelprodukten oder unterschiedliche Behältergrössen verarbeitet werden, als hilfreich, da dort für jede Sorte von Einzelprodukten und Behältern jeweils je Produktband eine prozessbestimmende Zählposition vorgegeben werden kann und keine Bildaufnahmevorrichtungen oder Zähleinrichtungen verschoben werden müssen.
  • Weitere Einsatzmöglichkeiten entstehen, wie in Anspruch 15 beschrieben, durch eine taktweise Bewegung wenigstens eines Produktbandes oder eines Behälterbandes. Jedes Produktband und jedes Behälterband werden dabei mit taktweise relativ zueinander konstanten Geschwindigkeiten bewegt.
    Durch eine taktweise Bewegung des Behälterbandes kann erreicht werden, dass auch intermittierend arbeitende Füllaggregate im Bereich dieses Behälterbandes oder quer zur Bandrichtung laufende Applikatoren oder Etikettierer angeordnet werden können. In einer besonders vorteilhaften Ausführung erfolgt die Heranführung der Behälter direkt durch eine taktweise arbeitende Verpackungsmaschine, insbesondere durch eine Tiefziehmaschine mit taktweiser Formung, Befüllung und Schneidung. Damit die konstante Relativgeschwindigkeit der Produkt- und Behälterbänder aufrecht erhalten wird, muss entsprechend jedes Produktband bei jeder taktweisen Bewegung des Behälterbandes, insbesondere bei jedem Abzug einer intermittierend arbeitenden Verpackungsmaschine, um diejenige Länge vorwärtsbewegt werden, welche der um die Relativgeschwindigkeit korrigierten Abzugslänge, also der Länge des Vorschubs der Verpackungsmaschine zwischen zwei Takten, entspricht.
    Taktweise bewegte Produktbänder werden häufig im Zusammenhang mit aseptischer Flüssigkeitsabfüllung eingesetzt. Auch die im one-shot Verfahren oder auf Giessplatten hergestellten Pralinen werden taktweise herangeführt.
  • Die Zählung der Einzelprodukte an der Zählposition auf dem sie heranführenden Produktband kann, wie in Anspruch 16 beschrieben, durch rechnerisches Fortschreiben von stromaufwärts ermittelter Zählinformation ermittelt werden. Dazu kann einerseits die der jeweiligen Zählposition vorgelagerte Produktionsinformation oder eine der jeweiligen Zählposition vorgelagerte Zählung genutzt werden.
    Soweit eigentliche Zählvorrichtungen genutzt werden, kann es sich um eine Kameras, Lichttaster, Näherungsensoren, 3D Bildverarbeitungssysteme, oder auch um Wägeeinheiten handeln. Die Zählvorrichtung kann sich auch quer über mehrere Produktbänder erstrecken, beispielsweise als Zeilenkamera, und die Information rechnerisch auf die einzelnen Produktbänder fortgeschrieben werden. Anstelle von Zählvorrichtungen kann auch ein Datenbus zum vorgelagerten Produktionsprozess der Einzelprodukte oder zu den vor- und nachgelagerten Steuerungen vorhanden sein.
    Mittels der Zählvorrichtung oder der Produktionsdatenübermittlung kann allenfalls auch für jedes herangeführte Einzelprodukt eine Merkmalsbestimmung bezüglich Sorte, Gewicht, Grösse, Farbe oder eines anderen Merkmales erfolgen.
  • Im Betrieb erweist es sich weiterhin als vorteilhaft, wenn, wie in Anspruch 17 beschrieben, bei der Abführung eines Behälters aus dem Umsetzbereich der Roboterstrasse gleichzeitig ein diesem Behälter zugehöriger Datenwert, welcher den einzelnen Merkmalen oder einem aus diesen einzelnen Merkmalen ermittelten Wert der im Behälter eingesetzten Einzelprodukte entspricht, übertragen wird.
    Ein so übertragener Datenwert kann unterschiedlich genutzt werden. Beispielsweise kann das Merkmal jedes in einem Behälter enthaltenen Einzelproduktes zu Rückverfolgbarkeitszwecken abgespeichert werden. Wenn der Behälter ein bestimmtes Zielgewicht erreichen soll, so kann dieses von der Roboterstrasse als Datenwert übermittelte Zielgewicht zur Kontrollmessung und zur laufenden Korrektur innerhalb der Roboterstrasse verwendet werden. Schliesslich kann der Datenwert auch direkt zur Beschriftung und Etikettierung eines Behälters verwendet werden.
  • Die Erfindung betrifft ausserdem eine Roboterstrasse zum chargenweisen Umsetzen von mindestens einer Sorte von Einzelprodukten in mindestens eine Sorte eine bestimmte Anzahl von Einzelprodukten aufnehmende Behälter. Die Roboterstrasse umfasst mindestens zwei Einlegeroboter, um Einzelprodukte in einem Umsetzbereich der Roboterstrasse einzeln zu ergreifen und in die Behälter umzusetzen. Ausserdem weist die Roboterstrasse mindestens ein Produktband, auf welchem die Einzelprodukte heran transportierbar sind und mindestens ein Behälterband, auf welchem die Behälter im Gleichlauf mit den Einzelbehältern heran transportierbar sind auf.
  • Jedes Produktband und jedes Behälterband ist, insbesondere je Charge, mit relativ zueinander konstanten Geschwindigkeiten bewegbar.
  • Das oder jedes Produktband weist eine Zählvorrichtung auf, deren Position derart bestimmt ist, dass ein an der Position der Zählvorrichtung gezähltes Einzelprodukt zeitgleich den Auslauf aus dem Umsetzbereich der Roboterstrasse erreicht wie ein gleichzeitig auf dem Behälterband oder auf dem am langsamsten bewegten Behälterband in den Einlauf des Umsetzbereiches der Roboterstrasse eingesteuerter Behälter. Durch Anpassung der Zählweise ist es auch denkbar, die Position der Zählvorrichtung an einer anderen (gegen die Laufrichtung weiter zurückliegende) Stelle zu wählen und rechnerisch die Zählvorrichtung so zu betreiben, dass das zeitgleiche Erreichen von Einzelprodukt und Behälter trotzdem in der vorstehend beschriebenen Weise erfolgt.
    • Zeichnungen und Abbildungen
  • Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welches in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine Aufsicht auf eine Roboterstrasse im Gleichstrombetrieb gemäss dem Stand der Technik.
    Figur 2:
    eine Aufsicht auf ein erstes erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel einer Roboterstrasse im Gleichstrombetrieb mit grossen Behältern.
    Figur 3:
    eine Aufsicht auf ein zweites erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel einer Roboterstrasse im Gleichstrombetrieb mit kleinen Behältern.
    Figur 4:
    eine Aufsicht auf eine Alternative des zweiten erfindungsgemässen Ausführungsbeispiels einer Roboterstrasse im Gleichstrombetrieb wie in Figur 2 gezeigt.
    Figur 5:
    eine Aufsicht auf ein drittes erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel einer Roboterstrasse im Gleichstrombetrieb mit mehreren Produktbändern, mehreren Behälterbändern oder Transportketten und unterschiedlichen Behältern.
    Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Eine Ausführungsform gemäss der Erfindung ist im Folgenden anhand der Figuren näher beschrieben:
  • In der Figur 1 ist in der Aufsicht eine aus dem Stand der Technik bekannte Roboterstrasse 1 dargestellt, bei der in Laufrichtung 17, also von links nach rechts, Einzelprodukte 2, die willkürlich auf einem Produktband 6 angeordnet sind unter Einlegerobotern 4a, 4b, 4c, ... durchlaufen. Dabei erfolgt eine Zählung am Einlauf in einen Umsetzbereich 1b der Roboterstrasse.
  • Parallel zum Produktband 6 läuft ein Behälterband 7 in einer Laufrichtung 16, auf welchem leere und im weiteren Verlauf teilbefüllte Behälter 3 herangeführt werden. Das Produktband 6 wird mit einem Antrieb 18 und das Behälterband 7 wird mit einem Antrieb 19 angetrieben.
  • Vor Beginn des Umsetzbereiches des ersten Einlegeroboters 4a werden die Einzelprodukte in einem Zählbereich 1a mittels einer Zähleinrichtung 8 gezählt. Die Zählvorrichtung 8 ist mit Steuerungen 11a, 11b, 11c der Einlegeroboter verbunden. In der Praxis können diese Steuerungen auch durch eine einzelne zentrale Steuerung, welche einen Rechner umfasst, realisiert sein.
  • Mit einer Behälterzuführung 12, beispielsweise einem Behälterabstapler, werden leere Behälter zugeführt und am Einlauf des Behälterbands 7 an dieses übergeben. Um die Anzahl und den Zeitpunkt der Behälterzuführung zu steuern ist auch die Behälterzuführung 12 mit den einzelnen Steuerungen 11a, 11b, 11c (oder einer einzelnen Steuerung) verbunden. Soweit die Behälter bereits auf einem Behälterband zugeführt werden, kann anstelle der Behälterzuführung 12 an dieser Position ein quer über das Behälterband 7 verlaufender Stopper vorgesehen sein, welcher wiederum mit der Steuerung 11 oder den einzelnen Steuerungen 11a, 11b, 11c zu verbinden ist.
  • Der nächste leere, allenfalls angestaute, Behälter 3 wird dabei immer dann freigegeben, sobald unter der Zähleinrichtung 8 eine solche Anzahl von Einzelprodukten 2 auf dem Produktband 6 hindurchgelaufen sind, wie es der Füllanzahl eines Behälter 3 entspricht.
  • Damit nun dieser nächste mit Einzelprodukten 2 zu befüllende Behälter nach der Freigabe in etwa parallel zu den für ihn bestimmten Produkten 2 läuft, muss der Abstand zwischen den einzelnen Behältern, welche eine grössere Füllanzahl beinhalten, grösser gewählt werden, damit die Geschwindigkeit des Behälterbandes soweit erhöht werden kann, dass das Produktband und das Behälterband in etwa mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt werden. Eine solche Erhöhung des Abstandes ist meist nicht erwünscht. Sollen etwa aus merkmalsbestimmten, beispielsweise ungleichgewichtigen, Einzelprodukten 2 möglichst merkmalsbestimmte, beispielsweise gleichgewichtige, Behälter 3 gebildet werden, so will man dort die grösstmögliche Verteilung der Merkmale, in diesem Beispiel die Einzelgewichte, der Einzelprodukte 2 nutzen und entsprechend sollten die Behälter 3 nicht zu schnell durch den Umsetzbereich 1b geführt werden.
  • Entsprechend ist in Figur 2 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemässe Roboterstrasse 1 gezeigt. Wiederum laufen die willkürlich auf einem Produktband 6 angeordneten Einzelprodukte 2 in Laufrichtung 17, also von links nach rechts, unter den Einlegerobotern 4a, 4b, 4c, ... durch. Die Behälter werden in gleichmässigem Abstand mittels eines Förderbands oder mittels einer Transportkette oder Tiefziehmaschine herangeführt. Der Abstand der Behälter ist im Unterschied zu Figur 1 soweit verkleinert, dass doppelt so viele Behälter auf dem Behälterband 7 angeordnet sind. Es ist eine Zähleinrichtung 8 gezeigt, welche vor dem Umsetzbereich 1b angeordnet ist.
  • Parallel zum Produktband 6 läuft ein Behälterband 7, auf welchem leere und im weiteren Verlauf teilbefüllte Behälter 3 herangeführt werden. Anders als in Figur 1 gezeigt, befinden sich in Figur 2 etwa doppelt so viele Behälter im Umsetzbereich 1b der Roboterstrasse.
  • Damit nun aber die Geschwindigkeit des Behälterbandes 7 soweit reduziert werden kann, dass alle Positionen der Behälter 3 durch die Einlegeroboter 4a, 4b, 4c, ... belegt werden können, ist es erforderlich, dass die Zählung der herangeführten Einzelprodukte 2 bereits vor Erreichen des Umsetzbereiches 1b erfolgt, damit immer dann ein leerer Behälter von der Behälterzuführung 12 eingesteuert wird, sobald unter der Zähleinrichtung 8 an der Zählposition eine solche Anzahl von Einzelprodukten 2 auf dem Produktband 6 hindurchgelaufen sind, wie es der Füllanzahl eines Behälters 3 entspricht, welcher den Auslauf aus dem Umsetzbereich 1b zeitgleich mit der Position auf dem Produktband 6 erreicht, an welcher mittels der Zähleinrichtung 8 die Einzelprodukte 2 gezählt werden. In Figur 2 wird davon ausgegangen, dass sich das Behälterband 7 mit halber Geschwindigkeit relativ zur Geschwindigkeit des Produktbandes 6 bewegt. Entsprechend entspricht die Länge des Zählbereiches 1a etwa der Länge des Umsetzbereiches 1b. Die Zählvorrichtung 8 ist mit den Steuerungen 11a, 11b, 11c der Einlegeroboter verbunden. In der Praxis können diese Steuerungen auch hier durch eine einzelne zentrale Steuerung 11, welche einen Rechner umfasst, realisiert sein.
  • In Figur 3 ist eine weitere Aufsicht auf eine erfindungsgemässe Roboterstrasse 1 gezeigt. Wiederum laufen die willkürlich auf einem Produktband 6 angeordneten Einzelprodukte 2 in Laufrichtung 17, also von links nach rechts, unter den Einlegerobotern 4a, 4b, 4c, ... durch. Die Behälter werden in gleichmässigem Abstand mittels eines Förderbands oder mittels einer Transportkette oder Tiefziehmaschine herangeführt. Der Abstand der Behälter ist gegenüber Figur 2 gleich geblieben. Ebenfalls ist die Menge der zugeführten Einzelprodukte gleich geblieben. Die Behälter sind aber deutlich kleiner als in Figur 1 und 2 gezeigt. Es ist eine Zähleinrichtung 8 gezeigt, welche im Umsetzbereich selber angeordnet ist. Die Steuerung der Roboterstrasse 1 erfolgt hier mit einer einzigen Steuerung 11.
  • Parallel zum Produktband 6 läuft ein Behälterband 7, auf welchem leere und im weiteren Verlauf teilbefüllte Behälter 3 herangeführt werden. Dabei nehmen die Behälter 3 in Figur 3 vier Mal weniger Füllpositionen auf als die Behälter 3 in Figur 2. Auf dem Behälterband 7 befinden sich in Figur 3 gleich viele Behälter wie in Figur 2. Damit alle Einzelprodukte 2 in Behälter 3 umgesetzt werden können, muss das Behälterband 7 etwa doppelt so schnell wie das Produktband 6 bewegt werden.
  • Damit nun aber die Geschwindigkeit des Behälterbandes 7 soweit erhöht werden kann, dass alle Positionen der Behälter 3 durch die Einlegeroboter 4a, 4b, 4c, ... belegt werden können, ist es erforderlich, dass die Zählung der herangeführten Einzelprodukte 2 im Umsetzbereich 1b selber erfolgt, damit immer dann ein leerer Behälter 3 eingesteuert wird, sobald unter der Zähleinrichtung 8 eine solche Anzahl von Einzelprodukten 2 auf dem Produktband 6 hindurchgelaufen sind, wie es der an der Position der Zähleinrichtung 8 erwartungsgemäss für die vollständige Befüllung eines Behälters 3 noch benötigten Anzahl von Einzelprodukten 2 entspricht, welcher Behälter 3 den Auslauf aus dem Umsetzbereich 1b zeitgleich mit der Position auf dem Produktband 6 erreicht, an welcher mittels der Zähleinrichtung 8 die Einzelprodukte 2 gezählt werden. Entsprechend entspricht die Länge des Zählbereiches 1a etwa der halben Länge des Umsetzbereiches 1b.
  • Die an der Position der Zähleinrichtung 8 erwartungsgemäss für die vollständige Befüllung eines Behälters 3 noch benötigte Anzahl von Einzelprodukten 2 kann auf unterschiedliche Art bestimmt werden. Einerseits können die bereits in Behälter 3 umgesetzten Einzelprodukte 2 von der Steuerung 11 im ganzen Umsetzbereich fortgeschrieben werden. Als wesentlich vorteilhafter erweist sich aber eine kaskadierte Befüllung der Behälter 3 welche ermöglicht, dass die Zählung der Einzelprodukte 2 und die Freigabe eines nächsten zu befüllenden Behälters 3 auch bei einer Zählung innerhalb des Umsetzbereiches 1b selber ohne aufwendige Berechnungen erfolgen kann.
  • Durch den Einsatz einer kaskadierten Befüllung im Gleichstrom kann die Umsetzleistung jedes einzelnen Einlegeroboters 4a, 4b ,4c, ... in einer Roboterstrasse 1 derart ausgelegt werden, dass unabhängig von der Anzahl der herangeführten Einzelprodukte 2 ein Anstieg der Befüllung der Behälter 3 in Laufrichtung 16 des Behälterbandes 7 gewährleistet ist. Die Befüllung der Behälter 3 wird dann so realisiert, dass der Anstieg der Füllstände der Behälter 3 im Umsetzbereich 1b der Roboterstrasse 1 durch jeden Einlegeroboter 4a, 4b, 4c, ... selbständig und möglichst genau aufrechterhalten wird. Entsprechend wird für jede Sorte von Einzelprodukten 2 und für jeden zugehörigen Behälter 3 ein Sollfüllstand ermittelt, welcher im Arbeitsbereich des jeweiligen Einlegeroboters 4a, 4b, 4c, ... erreicht werden soll. Sobald dieser Sollfüllstand von einem Einlegeroboter für einen Behälter 3 in seinem Arbeitsbereich erreicht wird, unterbricht dieser Einlegeroboter die weitere Befüllung dieses Behälters 3, obwohl allenfalls weitere Einzelprodukte 2 in seinem Arbeitsbereich verfügbar sind.
  • Die Einlegeroboter 4a, 4b, 4c, ... sind in der Aufsicht als Deltaroboter skizziert. Es kann sich dabei aber auch um andere schnelle Einlegeroboter, wie Picker, SCARA oder vergleichbare parallele oder serielle Kinematiken handeln.
  • Diese Einlegeroboter 4a, 4b, 4c, ... sind jeweils mit einer Greifvorrichtung, beispielsweise einem Sauger, ausgerüstet, der - nach Ansteuerung einer definierten Position in der horizontalen Ebene durch die Steuerung 11 - sich auf ein dort befindliches Einzelprodukt 2 absenkt, dieses dann hochhebt und nach Drehung um eine senkrechte Achse entsprechend der gewünschten, richtigen Orientierung in den Behälter 3 absenkt.
  • Damit die Greifer der Einlegeroboter 4a, 4b, 4c, ... die einzelnen Positionen auf dem sich ständig bewegenden Produktband 6, die angefahren werden müssen, kennen, wird mittels einer den Einlegerobotern 4a, 4b, 4c, ... zugeordneten Kamera 9a, 9b, 9c beim Durchlaufen der Einzelprodukte 2 unter der jeweiligen Kamera 9a, 9b, 9c jede Position, an welcher sich ein Einzelprodukt 2 befindet, registriert, sowie die Drehlage und allenfalls weitere Merkmale wie Gewicht oder Farbe des Einzelproduktes 2 ermittelt, und in der Steuerung 11 gespeichert sowie unter Berücksichtigung der Bandgeschwindigkeit, die in der Praxis nicht immer konstant ist, weitergerechnet.
  • Weiterhin wird von der Steuerung 11 jedes am Produktband 6 bereits abgenommene Einzelprodukt 2 ebenfalls berücksichtigt, so dass die jeweils noch vorhandenen und umzusetzenden Einzelprodukte 2 von den nachfolgenden Einlegeroboterbewegungen des Einlegeroboter 4a bzw. den nachfolgenden Einlegerobotern 4b, 4c, ... umgesetzt werden können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Zähleinrichtung 8 und die Kameras 9a, 9b, 9c in einer einzigen, vor dem Umsetzbereich 1b angeordneten Kamera zusammengefasst, welche gleichzeitig als Zähleinrichtung 8 und als Kamera 9a, 9b, 9c zur Positions-, Drehlage- und allenfalls Merkmalsbestimmung der Einzelprodukte 2 dient. Unter Berücksichtigung der vom Antrieb 18 des Produktbandes 6 übermittelten Produktbandgeschwindigkeit kann die Position der Zählung 1a der Einzelprodukte 2 dann rechnerisch an die Stelle geschoben werden, welche sich aus der Relativgeschwindigkeit des Produktbandes 6 und des Behälterbandes 7 ergibt.
  • Entsprechend ist es auch möglich die Zähleinrichtung 8 durch eine Datenschnittstelle zum vorgelagerten Produktionsprozess zu ersetzen. Diese Datenschnittstelle übermittelt dann die gegenwärtig aus der Produktion zugeführten Einzelprodukte 2. Die Kamera 9a und allenfalls die weiteren Kameras 9b, 9c, usw. werden dann zur Positions-, Drehlage- und allenfalls zur Merkmalsbestimmung der Einzelprodukte 2 eingesetzt oder werden nicht benötigt.
  • In Figur 4 ist eine Aufsicht auf eine weitere erfindungsgemässe Roboterstrasse 1 gezeigt. Wiederum laufen die auf einem Produktband 6 angeordneten Einzelprodukte 2 in Laufrichtung 17, also von links nach rechts, unter den Einlegerobotern 4a, 4b, 4c, ... durch. Zusätzlich ist eine Zähleinrichtung und ein unabhängig angetriebenes Ausgleichsband gezeigt, welche unmittelbar vor dem Produktband und der an diesem Produktband angeordneten Zählvorrichtung angeordnet sind. Das Produktband ist zweiteilig ausgeführt und jeder Teil verfügt über eine Zählvorrichtung.
  • Parallel zum Produktband 6 läuft ein Behälterband 7, auf welchem leere und im weiteren Verlauf teilbefüllte Behälter 3 herangeführt werden.
  • Anders als in Figur 2 gezeigt, ist hier dem Produktband 6 ein Ausgleichsband 21 vorgelagert. Dieses verfügt über einen eigenen Antrieb 20 und über eine Ausgleichszähleinrichtung 22, deren Erfassungsbereich den Einlaufbereich des Ausgleichsbandes 21 erfasst. Soweit die Ausgleichszähleinrichtung 22 feststellt, dass keine Einzelprodukte 2 herangeführt werden, kann das Ausgleichsband 21 über den Antrieb 20 zum Stillstand gebracht werden, bis wieder Einzelprodukte 2 von der Ausgleichszähleinrichtung 22 festgestellt werden. Auf dem Ausgleichsband ist eine beispielhafte Anordnung 24 von Einzelprodukten 2 gezeigt. So kann es sein, dass vorübergehend keine Produkte angeliefert werden. Dann können das Produktband 6 und das Behälterband 7 zum Stillstand gebracht werden, bis wieder Einzelprodukte am Einlauf des Produktbandes 6 ankommen. Die Anordnung 24 der Einzelprodukte 2 zeigt, dass nach dem Produktionsunterbruch nur drei Spuren mit Einzelprodukten 2 belegt sind. Da aber die Einzelprodukte 2 in Laufrichtung beabstandet sind, kann das Produktband 6 und das Behälterband 7 mit halber Geschwindigkeit betrieben werden, bis wieder alle sechs Spuren mit Einzelprodukten belegt sind, wie in Anordnung 24 ebenfalls gezeigt. Wenn, wie im weiteren Verlauf der Anordnung 24 gezeigt, eine komplette Reihe Einzelproduke 2 fehlt, dann kann das Produktband 6 und das Behälterband 7 kurzzeitig gestoppt werden, um die fehlende Reihe auszugleichen.
  • Grundsätzlich kann das Ausgleichsband 21 auch mittels einer für den letzten Produktionsschritt der Einzelprodukte erforderlichen Transportvorrichtung realisiert werden. Bei Gebäck und bei Schokolade durchlaufen die Einzelprodukte 2 am Schluss oft einen Kühltunnel. Dort kann am Einlauf des Kühltunnels die Ausgleichszähleinrichtung 22 angeordnet werden. Allerdings kann dann die Geschwindigkeit des Ausgleichsbandes 21 nicht angepasst werden. Bei kettengeführten Geflügelverarbeitungsanlagen ist es ebenfalls denkbar, dass die Ausgleichszählung und allenfalls auch die Merkmalsbestimmung der Einzelprodukte 2 während der eigentlichen Verarbeitung des Geflügels erfolgt und als Datenstrom über einen Datenbus an die Steuerungen 11a, 11b, 11c oder eine einzige Steuerung übertragen wird. Wenn diese Ausgleichszählung oder der Datenstrom entsprechend fortgeschrieben wird und dabei die Geschwindigkeit des Kühlbandes oder der Kettenführung berücksichtigt wird, dann kann die kontinuierliche Anpassung der Geschwindigkeit des Produktbandes 6 und des Behälterbandes 7 aufgrund dieser fortgeschriebenen Einzelproduktzählung erfolgen.
  • In Figur 5 ist eine Aufsicht auf eine weitere erfindungsgemässe Roboterstrasse 1 gezeigt. Wiederum laufen die auf Einzelprodukte 2 in Laufrichtung 17, also von links nach rechts, unter den Einlegerobotern 4a, 4b, 4c, ... durch. Diese sind aber auf drei Produktbändern 6a, 6b, 6c angeordnet. Es ist für jedes Produktband eine Zähleinrichtung gezeigt.
  • Parallel zu den drei Produktbändern 6a, 6b, 6c sind drei Behälterbänder 7a, 7b, 7c angeordnet. Auf diese Behälterbänder werden bezogen auf unterschiedliche virtuelle Positionen 12af, 12bf, 12cf unterschiedlich grosse Behälter freigegeben. Sobald diese Behälter virtuell eine entsprechende Einsteuerposition 12a, 12b, 12c am Einlauf zum Umsetzbereich erreicht haben, werden die Behälter physisch eingesteuert. Bei den Freigabepositionen 12af, 12bf, 12cf in Figur 5 handelt es um verfahrensbestimmende Positionen zur Illustration des Verfahrens. Die eigentliche Vorrichtung wird vorsehen, dass an der Einsteuerposition 12a, 12b, 12c drei Behälterabstapler vorgesehen sind und dass diese entsprechend zeitlich verzögert einen Behälter einsteuern. Diese zeitliche Verzögerung entspricht dann der Strecke um welche sich Behälterband zwischen zugehöriger Freigabe- und Einsteuerposition hätte bewegen müssen, wenn die Behälter an der Freigabeposition selber eingesteuert worden wären.
  • Die drei Produktbänder 6a, 6b, 6c laufen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Das schnellste Produktband 6a ist doppelt so schnell wie das am langsamsten bewegte Behälterband 7a. Das langsamste Produktband 6c dagegen wird nur etwa 25% schneller bewegt. Daraus ergeben sich auch die unterschiedlichen Zählpositionen 8a, 8b, 8c.

Claims (18)

  1. Verfahren zum chargenweisen Umsetzen von mindestens einer Sorte von Einzelprodukten (2) in mindestens eine Sorte eine bestimmte Anzahl von Einzelprodukten (2) aufnehmende Behälter (3) mittels einer, mindestens zwei Einlegerobotern (4a, 4b, 4c) enthaltenden, Roboterstrasse (1), wobei die Einzelprodukte (2) an einem Einlauf der Roboterstrasse unregelmässig herantransportiert werden um diese in einem Umsetzbereich (1b) der Roboterstrasse einzeln zu ergreifen und in Behälter (3) umzusetzen und wobei die Einzelprodukte (2) und die Behälter (3) im Gleichstrom auf mindestens einem Produktband (6; 6a, 6b, 6c) und auf mindestens einem Behälterband (7; 7a, 7b, 7c) herantransportiert werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jedes Produktband (6; 6a, 6b, 6c) und jedes Behälterband (7; 7a, 7b, 7c) mit, insbesondere je Charge, relativ zueinander konstanten Geschwindigkeiten bewegt wird, dass
    für jedes Produktband (6; 6a, 6b, 6c) eine Zählposition derart bestimmt wird, dass ein an der Zählposition (8a, 8b, 8c) gezähltes und nicht umgesetztes Einzelprodukt (2) zeitgleich den Auslauf aus dem Umsetzbereich (1b) der Roboterstrasse (1) erreicht wie ein gleichzeitig auf dem Behälterband (7) oder auf dem am langsamsten bewegten Behälterband (7a, 7b, 7c) in den Einlauf des Umsetzbereiches (1b) der Roboterstrasse eingesteuerter Behälter (3), und dass
    die Einzelprodukte auf dem sie heranführenden Produktband (6; 6a, 6b, 6c) an der diesem Produktband (6; 6a, 6b, 6c) zugehörigen Zählposition (8a, 8b, 8c) gezählt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Behälterband (7a, 7b, 7c) eine virtuelle Einsteuerposition (12af, 12bf, 12cf) bestimmt wird, welche virtuelle Einsteuerposition (12af, 12bf, 12cf) den Zeitpunkt der Einsteuerung eines freigegebenen Behälters (3) auf das dieser virtuellen Einsteuerposition (12af, 12bf, 12cf) zugehörige Behälterband (7a, 7b, 7c) bestimmt, derart dass dieser Behälter (3) gleichzeitig den Auslauf aus dem Umsetzbereich (1b) erreicht, wie ein auf dem am langsamsten bewegten Behälterband (7a) direkt in den Einlauf des Umsetzbereiches (1b) eingesteuerter Behälter (3).
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabe zur Einsteuerung eines nächsten zu befüllenden Behälters (3) auf das zugehörige Behälterband (7; 7a, 7b, 7c) erfolgt, wenn an den Zählpositionen diejenige Anzahl Einzelprodukte (2) festgestellt wurde, welche für die vollständige Befüllung eines Behälters (3) an der Zählposition des am schnellsten bewegten Produktbandes, (6a) erwartungsgemäss noch benötigt wird und dass die Einsteuerung dieses nächsten zu befüllenden Behälters (3) auf das diesem Behälter zugehörige Behälterband erfolgt, wenn das am langsamsten bewegte Behälterband (7a) die virtuelle Einsteuerposition (12af, 12bf, 12cf) des diesem Behälter (3) zugehörigen Behälterbandes erreicht.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Merkmalsbestimmung bezüglich Sorte, Gewicht, Grösse, Farbe oder eines anderen Merkmales jedes herangeführten Einzelproduktes (2) erfolgt und diese Merkmale die Umsetzung der Einzelprodukte (2) in einen herantransportierten Behälter (3) mitbestimmen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Bestimmung der Häufigkeitsverteilung dieser gemessenen Merkmale erfolgt und diese Häufigkeitsverteilung die Freigabe eines nächsten zu befüllenden Behälters (3) mitsteuert.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heranführung der Behälter (3) auf mindestens zwei Behälterbändern (7a, 7b, 7b) erfolgt und die Häufigkeitsverteilung die Freigabe eines nächsten zu befüllenden Behälters (3) auf das jeweilige Behälterband (7a, 7b, 7b) mitbestimmt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Häufigkeitsverteilung die Umsetzung der Einzelprodukte (2) in die Behälter (3) mitbestimmt und die Umsetzung in Bezug auf ein anderes Merkmal optimiert erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden, von einem Behälterband (7; 7a, 7b, 7b) durchlaufenen Teilabschnitt des Umsetzbereiches (1b) ein Sollfüllstand der Behälter (3) bestimmt wird und der Sollfüllstand der Behälter (3) in Laufrichtung (16) der Behälter (3) im Umsetzbereich (1b) ansteigend festgelegt wird und der Sollfüllstand im jeweiligen Teilabschnitt dem Quotienten aus der Länge der bereits durchlaufenen Teilabschnitte relativ zur Gesamtlänge des Umsetzbereiches (1b) entspricht und dass in jedem Teilabschnitt, in welchem die Befüllung der Behälter (3) bereits den Sollfüllstand erreicht hat, keine Einzelprodukte (2) mehr in Behälter (3) umgesetzt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Sorte von Einzelprodukten (2) aufgrund ihrer maximal herangeführten Anzahl oder aufgrund anderer leistungsbestimmender Eigenschaften im Voraus für jeden Einlegeroboter (4a, 4b, 4c) eine optimale Umsetzleistung bestimmt wird und dass aufgrund der gegenwärtig sich im Arbeitsbereich jedes Einlegeroboter (4a, 4b, 4c) befindenden Einzelprodukte und aufgrund des bereits erreichten Füllstandes der gegenwärtig sich im Arbeitsbereich jedes Einlegeroboter (4a, 4b, 4c) befindenden Behälter (3) die Umsetzleistung kontinuierlich gegenüber der optimalen Umsetzleistung so angepasst wird, dass die Behälter (3) bei Verlassen des Arbeitsbereiches ihren Sollfüllstand möglichst erreichen.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Produktbänder (6; 6a, 6b, 6c) und der Behälterbänder (7; 7a, 7b, 7c) unter Beibehaltung der konstanten Relativgeschwindigkeit reduziert wird, wenn der Sollfüllstand in einem Teilabschnitt soweit unterschritten wird, dass die Leistung der Einlegeroboter (4a, 4b, 4c) in den verbleibenden Teilabschnitten nicht ausreicht, um die Behälter (3) vollständig zu befüllen.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Produktband (6; 6a, 6b, 6c) in Laufrichtung (17) zweiteilig ausgeführt ist und dass die Geschwindigkeit jedes ersten, stromaufwärts angeordneten Teils unabhängig von der Geschwindigkeit des jeweiligen zweiten Teils gesteuert wird und jeder zweite, stromabwärts angeordnete Teil sich zumindest über die Länge erstreckt, welche aufgrund der die Zählung der Einzelprodukte (2) bestimmenden Zählposition erforderlich ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem ersten Teil jedes Produktbandes (6; 6a, 6b, 6c) eine zusätzliche Zählung der Einzelprodukte (2) erfolgt und diese zusätzliche Zählung bei der Bestimmung der Geschwindigkeiten des ersten und des zweiten Teils der Produktbänder berücksichtigt wird und die Relativgeschwindigkeit jedes Behälterbandes (7; 7a, 7b, 7c) und des zweiten Teils jedes Produktbandes (6; 6a, 6b, 6c) konstant beibehalten werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Behälterband (7; 7a, 7b, 7c) und der zweite Teil jedes Produktbandes, (6; 6a, 6b, 6c) vorübergehend gestoppt werden, wenn bei der zusätzlichen Zählung der Einzelprodukte (2) auf dem ersten Teil jedes Produktbandes (6; 6a, 6b, 6c) keine solchen mehr herangeführt werden oder wenn diese dort angestaut werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zählung der Einzelprodukte (2) für die Steuerung der Geschwindigkeit der Produktbänder (6; 6a, 6b, 6c) und der Behälterbänder (7; 7a, 7b, 7c) mitberücksichtigt wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Behälterband (7; 7a, 7b, 7c) oder mindestens ein Produktband (6; 6a, 6b, 6c) taktweise bewegt wird und jedes Produktband (6; 6a, 6b, 6c) und jedes Behälterband (7; 7a, 7b, 7c) mit taktweise relativ zueinander konstanten Geschwindigkeiten bewegt werden.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zählung der Einzelprodukte (2) an der Zählposition auf dem sie heranführenden Produktband (6; 6a, 6b, 6c) durch rechnerisches Fortschreiben einer der Zählposition vorgelagerten Produktionsdatenübermittlung oder einer der Zählposition vorgelagerten Zählung der Einzelprodukte erfolgt.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abführung eines Behälters (3) am Auslauf aus dem Umsetzbereich (1b) der Roboterstrasse (1) gleichzeitig ein diesem Behälter (3) zugehöriger Datenwert, welcher den einzelnen Merkmalen oder einem aus diesen einzelnen Merkmalen ermittelten Wert der im Behälter (3) eingesetzten Einzelprodukte (2) entspricht, übertragen wird.
  18. Roboterstrasse (1) zum chargenweisen Umsetzen von mindestens einer Sorte von Einzelprodukten (2) in mindestens eine Sorte eine bestimmte Anzahl von Einzelprodukten (2) aufnehmende Behälter (3), umfassend
    - mindestens zwei Einlegeroboter (4a, 4b, 4c), um Einzelprodukte (2) in einem Umsetzbereich (1b) der Roboterstrasse (1) einzeln zu ergreifen und in die Behälter (3) umzusetzen
    - mindestens ein Produktband (6; 6a, 6b, 6c), auf welchem die Einzelprodukte (2) heran transportierbar sind,
    - mindestens ein Behälterband (7; 7a, 7b, 7c) auf welchem die Behälter (3) im Gleichlauf mit den Einzelprodukten (2) heran transportierbar sind,
    wobei das oder jedes Produktband eine Zählvorrichtung (8) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jedes Produktband (6; 6a, 6b, 6c) und jedes Behälterband (7; 7a, 7b, 7c) mit, insbesondere je Charge, relativ zueinander konstanten Geschwindigkeiten bewegbar ist, und dass für jedes Produktband (6; 6a, 6b, 6c) eine Zählposition (8a, 8b, 8c) derart bestimmbar ist, dass ein an der Zählposition (8a, 8b, 8c) gezähltes Einzelprodukt (2) zeitgleich den Auslauf aus dem Umsetzbereich (1b) der Roboterstrasse (1) erreicht wie ein gleichzeitig auf dem Behälterband (7) oder auf dem am langsamsten bewegten Behälterband (7a, 7b, 7c) in den Einlauf des Umsetzbereiches (1b) der Roboterstrasse eingesteuerter Behälter (3).
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