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EP4110562A1 - Vorrichtung zum habhaftwerden und abgeben eines gegenstandes - Google Patents

Vorrichtung zum habhaftwerden und abgeben eines gegenstandes

Info

Publication number
EP4110562A1
EP4110562A1 EP21708120.7A EP21708120A EP4110562A1 EP 4110562 A1 EP4110562 A1 EP 4110562A1 EP 21708120 A EP21708120 A EP 21708120A EP 4110562 A1 EP4110562 A1 EP 4110562A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
suction
suction opening
sorted
items
arm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21708120.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Enenkel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koerber Supply Chain Logistics GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP4110562A1 publication Critical patent/EP4110562A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B25J15/0616—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum
    • B25J15/0625—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum provided with a valve
    • B25J15/0633—Air-flow-actuated valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B25J15/0616—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum
    • B25J15/0625—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum provided with a valve
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B25J15/0616—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum
    • B25J15/0683—Details of suction cup structure, e.g. grooves or ridges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/021—Optical sensing devices
    • B25J19/023—Optical sensing devices including video camera means

Definitions

  • the invention relates to a device for getting hold of and handing over an object which, under certain circumstances, may also be unstable in position and / or be surrounded by a packaging that is not rigid on the surface.
  • sorting items pieces of luggage, letters, parcels or shipments (hereinafter referred to as sorting items) are separated from a store, e.g. a stack, on a separating device (material input), transported by a conveyor system along a conveyor path and implemented at several sorting outputs for example, by sorting switches or cross-belt sorters or Kippvor devices, supplied to the respective target locations, such as target locations of a baggage sorting system in an airport.
  • the items to be sorted are sorted into the target locations.
  • each target point is assigned a variable target code according to the sorting logic or according to the sorting process by means of a sorting / transport control.
  • a variable destination code is also assigned to the items to be sorted, and they are then sorted into a destination accordingly.
  • destinations can also have the same destination code, for example in the case of destination addresses with a known high volume of mail. This offers z. B. on when the capacity of a target location is insufficient to accommodate all items to be sorted for this target code.
  • the aim is to fully automate the process in accordance with the catchphrase “One Touch” to as many end points as possible.
  • items to be sorted which are particularly unstable, can be gripped well at one point in the sorting process and can also be released again at another point in the sorting process.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a device for getting hold of and dispensing an object, which under certain circumstances can also be unstable and / or surrounded by a non-rigid packaging, which is characterized by a simple structure and a fast process speed and can reliably move the object from one place to another.
  • this object is achieved by a device for getting hold of and dispensing an object, which under certain circumstances also unstable position and / or can be surrounded by a non-rigid packaging, comprising: a) a manually and / or machine-controlled arm, which can be actively fed to the object, b) a suction opening arranged at the freely movable end of the arm for Suction of the object; c) a suction device for providing a vacuum required at the suction opening to get hold of the object; and d) a controllable negative pressure switching valve arranged at the suction opening for setting the negative pressure acting on the object by the suction device.
  • this device it is possible with this device to safely "grasp" objects that are difficult in terms of their surface properties, such as items to be sorted with an inhomogeneous shape and / or a porous surface and / or items packed in plastic bags, etc. to be able to.
  • the word “to be held” was used quite generally because sucking in the literal sense of the word is actually not grasping or grasping the object, but can of course be understood that way. It should also be noted that the English language has an equally successful version of the term “get hold of something” for getting hold of an object. Due to the arrangement of the vacuum valve at the suction opening, there is also such a close spatial proximity of the vacuum valve to the object to be sucked that only a comparatively small volume has to be evacuated before the object is close enough to the object Suction port is docked.
  • the object can be held fast to the suction opening by the negative pressure acting on the object or its packaging, which can result in very short cycle times for moving the object from a first position to a second position and thus comparatively high accelerations of the object may also be carried out.
  • the position of the vacuum valve can then also be adjusted adaptively so that only the one to hold on to suctioned object, the required negative pressure acts on the object, so that even pressure-sensitive objects and / or outer packaging can be held securely and without damage in this way.
  • the object held at the suction opening can then also be released again and, for example, placed on a sorting conveyor or adirevor direction or a simple conveyor belt or the like will.
  • the suction opening on the object side can be designed as a lamellar-shaped suction cup.
  • This suction cup can thus also adapt to the shape and / or the nature of the surface, which has a positive effect on the mechanical form fit between the contracting lamellae and the object.
  • part of the packaging can be sucked into the suction cup that forms a bellows, so that the lamellae of the bellows can also "wrap" around flexible-surface packaging particularly well.
  • Objects held in this way can thus be exposed to relatively large accelerations even with bag-like packaging, which again has a positive effect on the duration of the process.
  • the lamellae of the suction cup are designed with regard to their deformability to a range of expected surface inhomogeneities of the object and / or to a range of expected Ge weights of the object.
  • the suction device is based on a range of expected surface inhomogeneities of the object and / or on a range of the expected weight of the Item is designed. For example, it can be taken into account that in the case of wrinkled, wrinkled, cracked, bent and / or porous objects such leakage air flows can occur, which have to be overcompensated by a corresponding suction power.
  • the vacuum valve In addition to providing the required suction power by the suction device, the vacuum valve must also be designed in such a way that sufficiently high vacuum air flows can be switched on and off again with high dynamics.
  • the procedure can be that the suction device is also arranged directly on the suction opening and is preferably carried by the arm. This also results in only a small volume to be evacuated between the actual suction device and the vacuum valve.
  • the arm can be designed as a robot arm, the control of which can preferably be associated with optical detection means for controlling the movement of the suction opening towards the object.
  • a camera can be arranged at the suction opening, which recognizes the object to be viewed with appropriate image processing software and is thus able to automatically control the robot arm so close to the object that it comes into the area of influence of the intake air flow and so on sucked in at the sheu g opening and then also held for the purpose of its displacement.
  • FIG. 1 shows, in a schematic view, a view of a robot arm with an integrated suction device
  • FIG. 2 shows, in a schematic view, an enlarged section from the robot arm according to FIG. 1; and FIG. 3 shows, in a schematic view, the enlarged section according to FIG. 2 without the cladding tube.
  • the present invention relates - as shown in Figure 1 - to a device 2 for getting hold of (here a hold by sucking gene) and dispensing an object, here specifically a postal sorting item 4, which is surrounded by an inhomogeneous (ie non-dimensionally stable) packaging can be.
  • a device 2 for getting hold of here a hold by sucking gene
  • a postal sorting item 4 which is surrounded by an inhomogeneous (ie non-dimensionally stable) packaging can be.
  • Such items to be sorted are becoming increasingly popular as so-called small consignments, particularly as a result of increasing e-commerce.
  • the present device 2 is now precisely suited for the processing of such sorting pieces, which are hereinafter referred to as difficult, which under certain circumstances can also be positionally unstable and / or surrounded by a packaging that is not rigid on the surface. It is characterized by a simple structure and a fast process speed and enables the items to be sorted 4 to be moved reliably from one location to another.
  • the device 2 for getting hold of and dispensing the item to be sorted 4 has a robotic arm 6 that can be controlled like a dog but also by machine and that can be actively guided towards a item to be sorted.
  • a robotic arm 6 that can be controlled like a dog but also by machine and that can be actively guided towards a item to be sorted.
  • an operator not shown here can move a suction opening 8 arranged on the freely movable end of the robot arm 6 to suck in the item 4 to be sorted and approach so far that the item to be sorted 4 gets into the suction sphere of the suction opening 8 and is then sucked in at the suction opening 8.
  • the handle 10 can also include pressure sensors that allow the control of the robot arm 6 to recognize the direction in which the operator would like to move the robot arm 6.
  • the robot arm 6 can then be controlled in such a way that it executes this desired movement.
  • the entire weight of the robot arm 6 and of the sorting item 4 docked to the suction opening 8 is borne by a movable robot foot 20.
  • the exemplary embodiment of an automatically controllable robot arm 6 with an automatically movable robot foot 20 with rollers 26 that can be driven in each direction is selected.
  • a suction device 12 is provided which is arranged on the robot arm 6 and provides the negative pressure required at the suction opening 8 to get hold of the item 4 via a first hose 14.
  • a controllable negative pressure switching valve 16 is arranged directly on the suction opening 8 and is provided for setting the negative pressure acting on the item to be sorted by the suction device 12.
  • a compressed air hose 18 is provided, with which a pilot valve, not shown here, is controlled with regard to its position so that the air path from the first hose 14 to the item to be sorted 4 in the suction opening 8 opens in an adjustable manner with regard to the air cross-section (for example, by lifting a valve ball from a sealing ring) and can also be closed again (for example by lowering the valve ball onto the sealing ring).
  • This compressed air hose 18 is also supplied from the suction device 12 and controls ge with regard to the pressure.
  • the suction opening 8 is designed as a lamellar suction cup 22 on the side facing the sorting item 4.
  • the lamellae of the suction cup 22 are in terms of their deformability to a range of expected surface inhomogeneities of the items to be sorted and of course also to the Range of expected weights of the items to be sorted 4 designed.
  • the aim of this design is, for example, with the provision of large slat widths, to be able to achieve a form fit when the slats are pulled together, for example for bag-like packaging, so that these items to be sorted can also be subjected to comparatively large accelerations and thus to the desired storage location quickly and efficiently can be moved.
  • the suction device 12 Since the items to be sorted in e-commerce, but basically also other items to be sorted, can also have wrinkled, wrinkled, bent or porous surfaces, certain requirements are placed on the suction device 12 with regard to its suction capacity. This must be designed for a range of expected surface inhomogeneities of the items to be sorted 4 and for the range of the expected weight of the items to be sorted. Thus, the suction device 12 must be able to compensate for comparatively large leakage air flows so that the bottom line is that sufficient negative pressure can be generated to hold such a Sor animal piece 4 on the suction opening 8. Correspondingly, the negative pressure switching valve 16 should then also allow such leakage air flows and also switch or be able to be adjusted accordingly quickly ge.
  • the vacuum switching valve 16 also includes sensors for measuring the air throughput and reports these signals to the control of the suction device 12. In this way, adaptive control of the suction power and / or the setting of the vacuum switching valve 16 can be carried out, so that pressure-sensitive items to be sorted can also be carried out 4 or bag-like packaging should not be subjected to excessive negative pressure.
  • a small camera 24 is provided in the area of the suction opening 8 (a second camera could be provided on the other side for a stereo view, or else otherwise other cameras). Since the control of the robot arm 6 can control the movement of the Point the suction opening 8 at the item 4 to be suctioned. After the item to be sorted 4 is docked at the suction opening 8, the item to be sorted can be moved to the intended destination and there again placed, dropped, discarded or otherwise transferred to the further sorting process.
  • the comparatively small volume between the vacuum switching valve 16 and the sucked-in sorting item 4, which has been evacuated to suck in and hold the sorting item, can be flooded with air again, so that the sorting item 4 is again left to gravity after the vacuum has ceased to exist.
  • FIGS. 2 and 3 show the robot arm 6 in an enlarged section with a cladding tube 26 attached to it (FIG. 2), in which the vacuum switching valve 16 is arranged and the two hoses 14, 18 are guided.
  • FIG. 3 shows this section enlarged accordingly, but without the cladding tube 26.
  • the exemplary embodiments detailed here can of course also be transferred to any type of object that is used in automatic production (generally in industrial processes) from one location (e.g. a removal stack or a removal box) to another location (e.g. storage on a conveyor belt or provision at an assembly location).
  • the device disclosed here has the particular advantage that difficult objects to be grasped are quickly docked and securely held at the suction opening 8 and can be quickly returned at the destination.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Habhaftwerden und Abgeben eines Gegenstandes, der unter Umständen auch lageinstabil und/oder von einer nicht oberflächensteifen Verpackung umgeben sein kann, anzugeben, die sich durch einen einfachen Aufbau und eine schnelle Prozessgeschwindigkeit auszeichnet und dabei den Gegenstand zuverlässig von einem Ort zu einem anderen Ort bewegen lässt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung (2) zum Habhaftwerden und Abgeben eines Gegenstandes (4), der unter Umständen auch lageinstabil und/oder von einer nicht oberflächensteifen Verpackung umgeben sein kann, gelöst, umfassend: a) ein händisch und/oder maschinell gesteuerter Arm (6), der aktiv auf den Gegenstand (4) zuführbar ist, b) eine an dem frei beweglichen Ende des Arms (6) angeordnete Ansaugöffnung (8) zum Ansaugen des Gegenstandes (4); c) eine Saugvorrichtung (12) zur Bereitstellung eines an der Ansaugöffnung (8) zum Habhaftwerden des Gegenstandes (4) erforderlichen Unterdrucks; und d) ein an der Ansaugöffnung (8) angeordnetes steuerbares Unterdruckschaltventil (16) zur Einstellung des von der Saugvorrichtung (12) auf den Gegenstand einwirkenden Unterdrucks. Auf diese Weise ist es mit dieser Vorrichtung möglich auch von der Oberflächenbeschaffenheit her schwierige Gegenstände, wie zum Beispiel Sortierstücke mit einer inhomogenen Gestalt und/oder einer porösen Oberfläche und/oder in Kunststoffbeutel eingepackte Sortierstücke usw., sicher durch das Ansaugen ergreifen (festhalten) und dann entsprechend weitertransportieren zu können.

Description

Vorrichtung zum Habhaftwerden und Abgeben eines Gegenstandes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Habhaftwerden und Abge ben eines Gegenstandes, der unter Umständen auch lageinstabil und/oder von einer nicht oberflächensteifen Verpackung umgeben sein kann .
Grosse Logistikzentren mit Gepäck-, Post- und/oder Paketsortieran- lagen, in welchen Gepäckstücke, Briefe und/oder große Briefe und/o der Pakete verarbeitet werden, werden beispielsweise von der Firma Siemens Logistics GmbH vertrieben.
In derartigen Logistikzentren werden Gepäckstücke, Briefe, Pakete bzw. Sendungen (im Folgenden als Sortierstücke bezeichnet) an einer Vereinzelungsvorrichtung (Stoffeingabe) aus einem Vorrat, z.B. ei nem Stapel, vereinzelt, von einem Fördersystem entlang eines Förder weges transportiert und an mehreren Sortierausgängen, realisiert zum Beispiel durch Sortierweichen oder Querbandsorter oder Kippvor richtungen, den jeweiligen Zielstellen, wie z.B. Zielstellen einer Gepäcksortieranlage in einem Flughafen, zugeführt. Während des Transport- oder Sortierprozesses werden die Sortierstücke in die Zielstellen sortiert. Jeder Zielstelle wird für den Sortierprozess mittels einer Sortier-/Transportsteuerung jeweils ein variabler Ziel-Code entsprechend der Sortierlogik bzw. entsprechend dem Sor tierprozess zugeordnet. Auch den Sortierstücken wird ein variabler Ziel-Code zugeordnet, welchem entsprechend sie dann in eine Ziel stelle sortiert werden. Mehrere Zielstellen können auch den glei chen Ziel-Code haben, beispielsweise bei Zieladressen mit bekannt hohem Sendungsaufkommen. Das bietet sich z. B. an, wenn die Kapazi tät einer Zielstelle nicht ausreicht, um alle Sortierstücke für diesen Ziel-Code aufzunehmen.
Mit dem starken Aufkommen von Kleingutsendungen, für die in den nächsten Jahren jährliche Zuwachsraten von mehr als 20% prognosti ziert werden, steigt zum einen die Anzahl der zu verarbeitenden Sortierstücke massiv an, während zum anderen die sehr häufig nicht homogene Verpackung dieser Kleingutsendungen die Sortierung dieser allgemein als lageinstabil bezeichneten Sortierstücke im Vergleich zu einem herkömmlichen quaderförmigen Paket oder Päckchen wesent lich anspruchsvoller macht. Für diese Kleingutsendungen, die im We sentlichen aus dem B2C-E-Commerce stammen und extrem heterogene und lageinstabile Verpackungen aufweisen, wird der zukünftige Anteil am gesamten Stückgutaufkommen auf mehr als 50% geschätzt.
Weiter wird im Zuge der Automatisierung der Sortierprozesse eine Vollautomatisierung des Prozesses gemäss dem Schlagwort «One Touch» auf möglichst viele Endstellen angestrebt. Hierzu ist es besonders zentral, dass besonders lageinstabile Sortierstücke an einer Stelle im Sortiervorgang gut ergriffen und an einer anderen Stelle im Sor tiervorgang auch wieder abgegeben werden können.
Diese vorstehend genannten Anforderungen zum Handling von Sortier stücken können allgemein aber auch für jede Art von Gegenständen gelten, die von einer Stelle zu einer anderen Stelle bewegt werden müssen, so wie dies beispielsweise auch in industriellen Ferti- gungs- und Automatisierungssystemen auftreten kann. Der vorstehend näher erläuterte Fall der Sortierstücke stellt damit eigentlich nur eine speziellen Anwendungsfall eines industriellen Automatisie rungssystems dar.
Zum Aufgreifen eines Gegenstandes, besonders eines Sortierstücks, existieren derzeit bereits einige Lösungen, die jedoch besonders im Bezug auf lageinstabile Sortierstücke und Sortierstücke mit inhomo gener Struktur und/oder verformbarer Verpackung nicht zufrieden stellend sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Habhaftwerden und Abgeben eines Gegenstandes, der unter Umständen auch lageinstabil und/oder von einer nicht oberflä chensteifen Verpackung umgeben sein kann, anzugeben, die sich durch einen einfachen Aufbau und eine schnelle Prozessgeschwindigkeit auszeichnet und dabei den Gegenstand zuverlässig von einem Ort zu einem anderen Ort bewegen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung zum Hab haftwerden und Abgeben eines Gegenstandes, der unter Umständen auch lageinstabil und/oder von einer nicht oberflächensteifen Verpackung umgeben sein kann, gelöst, umfassend: a) ein händisch und/oder maschinell gesteuerter Arm, der aktiv auf den Gegenstand zuführbar ist, b) eine an dem frei beweglichen Ende des Arms angeordnete Ansaug öffnung zum Ansaugen des Gegenstandes; c) eine Saugvorrichtung zur Bereitstellung eines an der Ansaugöff nung zum Habhaftwerden des Gegenstandes erforderlichen Unterdrucks; und d) ein an der Ansaugöffnung angeordnetes steuerbares Unterdruck schaltventil zur Einstellung des von der Saugvorrichtung auf den Gegenstand einwirkenden Unterdrucks.
Auf diese Weise ist es mit dieser Vorrichtung möglich auch von der Oberflächenbeschaffenheit her schwierige Gegenstände, wie zum Bei spiel Sortierstücke mit einer inhomogenen Gestalt und/oder einer porösen Oberfläche und/oder in Kunststoffbeutel eingepackte Sor tierstücke usw., sicher durch das Ansaugen «ergreifen» zu können.
Im Anspruchswortlaut wurde hier ganz allgemein das Wort «Habhaft werden» verwendet, weil das Ansaugen im reinen Wortsinn eigentlich kein Greifen oder Ergreifen des Gegenstandes ist, grundsätzlich aber natürlich so verstanden werden kann. Es sei zudem angemerkt, dass die englische Sprache mit dem Begriff «get hold of something» eine ebenso gelungene Version für das Habhaftwerden eines Gegen standes kennt. Durch die Anordnung des Unterdruckventils an der An saugöffnung besteht zudem bei ausreichender Annäherung des Arms und damit der Auslassöffnung an den Gegenstand eine so starke räumliche Nähe des Unterdruckventils zu dem anzusaugenden Gegenstand, dass nur ein vergleichsweise geringes Volumen zu evakuieren ist, bevor der Gegenstand an der Ansaugöffnung angedockt ist. Damit kann der Gegenstand sehr schnell an der Ansaugöffnung durch den auf den Ge genstand bzw. dessen Verpackung einwirkenden Unterdrück festgehal ten werden, wodurch sich für die Bewegung des Gegenstandes von ei ner ersten Position zu einer zweiten Position hin sehr kurze Zyk luszeiten ergeben können und somit auch vergleichsweise hohe Be schleunigungen des Gegenstandes durchgeführt werden dürfen. Ent sprechend kann dann auch die Position des Unterdruckventil adaptiv so verstellt werden, dass nur noch der zum Festhalten des einmal angesaugten Gegenstandes erforderliche Unterdrück auf den Gegen stand einwirkt, sodass auch diese Weise auch druckempfindliche Ge genstände und/oder Umverpackungen sicher und ohne Beschädigung festgehalten werden können. Mit dem Abbau des Unterdrucks bei spielsweise durch die entsprechende Einstellung des Unterdruckven tils und/oder die Verringerung der Saugleistung kann der an der An saugöffnung festgehaltene Gegenstand dann auch wieder frei gegeben und beispielsweise auf einem Sortierförderer oder einer Aufgabevor richtung oder einem einfachen Förderband oder ähnlichem abgelegt werden.
Um das Ansaugen von Gegenständen mit einer beispielsweise unförmi gen beutelartigen Verpackung vorteilhaft erleichtern zu können, kann die Ansaugöffnung gegenstandsseitig als lamellenartig gestal teter Saugnapf ausgestaltet sein. Dieser Saugnapf kann sich somit auch an die Gestalt und/oder die Beschaffenheit der Oberfläche an passen, was sich positiv auf den mechanischen Formschluss zwischen den sich zusammenziehenden Lamellen und dem Gegenstand auswirkt.
Bei tütenartiger Verpackung kann so ein Teil der Verpackung in den einen Faltenbalg bildenden Saugnapf eingesogen werden, wodurch die Lamellen des Faltenbalges auch oberflächenflexible Verpackungen be sonders gut «umschlingen» können. Somit können derartig gehaltene Gegenstände auch bei beutelartiger Verpackung relativ grossen Be schleunigungen ausgesetzt werden, was sich somit wieder positiv auf die Prozessdauer auswirkt.
Dabei ist es zweckmässig, wenn in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Lamellen des Saugnapfs hinsichtlich ihrer Verformbar keit auf eine Bandbreite von erwarteten Oberflächeninhomogenitäten des Gegenstandes und/oder auf eine Bandbreite von erwarteten Ge wichten des Gegenstands ausgelegt sind.
Damit bei dem Ansaugen des Gegenstandes auch vergleichsweise hohe Leckageluftströme toleriert werden können, kann es in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Saugvorrich tung hinsichtlich ihrer Saugleistung auf eine Bandbreite von erwar teten Oberflächeninhomogenitäten des Gegenstandes und/oder auf eine Bandbreite des erwarteten Gewichts des Gegenstands ausgelegt ist. Dabei kann beispielsweise berücksichtigt werden, dass bei verknit terten, faltigen, rissigen, verbogenen und/oder porösen Gegenstän den derartige Leckageluftströme auftreten können, die durch eine entsprechende Saugleistung überkompensiert werden müssen. Neben der Bereitstellung der erforderlichen Saugleistung durch die Saugvor richtung muss auch das Unterdruckventil konstruktiv so gestaltet sein, dass ausreichend hohe Unterdruckluftströme mit einer hohen Dynamik an- und auch wieder zurückgeschaltet werden können.
Weiter kann es Vorgehen sein, dass auch die Saugvorrichtung die Saugvorrichtung unmittelbar an der Säugöffnung angeordnet ist und vorzugsweise von dem Arm getragen wird. Damit ergibt sich auch ein nur geringes, zu evakuierendes Volumen zwischen der eigentlichen Saugvorrichtung und dem Unterdruckventil.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Arm als Roboterarm ausgestaltet sein, dessen Steuerung vorzugs weise mit optischen Erfassungsmitteln zur Steuerung der Bewegung der Säugöffnung auf den Gegenstand zu assoziierbar ist. So kann beispielsweise an der Ansaugöffnung eine Kamera angeordnet sein, die mit einer entsprechenden Bildverarbeitungssoftware den anzusau genden Gegenstand erkennt und hierdurch in der Lage ist, den Robo terarm automatisch so nah an den Gegenstand zu steuern, dass er in den Einflussbereich des Ansaugluftstrom gerät und so an der Säu göffnung angesaugt und dann auch zwecks seiner Verlagerung gehalten wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend detailliert mit Bezug auf die Zeichnung näher erläu tert. Dabei zeigt:
Figur 1 in schematischer Ansicht eine Ansicht eines Roboterarms mit integrierter Ansaugvorrichtung;
Figur 2 in schematischer Ansicht einen vergrösserten Ausschnitt aus dem Roboterarm gemäss Figur 1; und Figur 3 in schematischer Ansicht den vergrösserten Ausschnitt ge mäss Figur 2 ohne das Hüllrohr.
Die vorliegende Erfindung betrifft - wie in Figur 1 gezeigt - eine Vorrichtung 2 zum Habhaftwerden (hier ein Festhalten durch Ansau gen) und Abgeben eines Gegenstandes, hier speziell eines postali schen Sortierstücks 4, das von einer inhomogenen (d.h. nicht-form stabilen) Verpackung umgeben sein kann. Derartige Sortierstücke kommen als sogenannte Kleingutsendungen besonders durch den zuneh menden e-commerce stark auf. Für diese Sendungstypen werden für die nächsten Jahren jährliche Zuwachsraten von mehr als 20% prognosti ziert, wodurch zum einen die Anzahl der zu verarbeitenden Sortier stücke massiv anwachsen, während zum anderen die sehr häufig nicht homogene Verpackung dieser Kleingutsendungen die Sortierung dieser allgemein als lageinstabil bezeichneten Sortierstücke im Vergleich zu einem herkömmlichen quaderförmigen Paket oder Päckchen wesent lich anspruchsvoller macht. Dabei besteht im Sortierprozess in der Regel die Anforderung, das Sortierstück an einer ersten Position, wie z.B. auch von einem laufenden Förderband herunterzunehmen, und an einer anderen Stelle, z.B. auch wieder auf ein laufendes Förder band oder einen laufenden Sortierwagen, abzulegen.
Die vorliegende Vorrichtung 2 ist nun genau für die Bearbeitung derartiger hier nachfolgend als schwierig bezeichnete Sortierstü cke, die unter Umständen auch lageinstabil und/oder von einer nicht oberflächensteifen Verpackung umgeben sein kann, geeignet. Sie zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und eine schnelle Pro zessgeschwindigkeit aus und ermöglicht es dabei die Sortierstücke 4 zuverlässig von einem Ort zu einem anderen Ort zu bewegen.
Hierzu weist die Vorrichtung 2 zum Habhaftwerden und Abgeben des Sortierstücks 4 einen hündisch, aber auch maschinell steuerbaren Roboterarm 6 auf, der aktiv auf ein Sortierstück geführt werden kann. Bei einer manuellen Bedienung (freie Verfahrbarkeit des Robo terarm 6 im Raum innerhalb seiner Bewegungsgrenzen) mittels Hand griff 10 kann somit ein hier nicht weiter dargestellter Bediener eine an dem frei beweglichen Ende des Roboterarms 6 angeordnete An saugöffnung 8 zum Ansaugen des Sortierstücks 4 auf dieses zubewegen und soweit annähern, dass das Sortierstück 4 in die Ansaugsphäre der Ansaugöffnung 8 gerät und dann an der Säugöffnung 8 angesaugt wird. Dabei kann der Handgriff 10 auch noch Drucksensoren umfassen, die die Steuerung des Roboterarms 6 erkennen lassen, in welche Richtung der Bediener den Roboterarm 6 bewegen möchte. Somit kann der Roboterarm 6 dann so gesteuert werden, dass er diese gewünschte Bewegung ausführt. Dabei wird das gesamte Gewicht des Roboterarms 6 sowie des an der Ansaugöffnung 8 angedockten Sortierstück 4 von ei nem verfahrbaren Roboterfuss 20 getragen. Für die nachfolgenden Be trachtungen wird aber nun das Ausführungsbeispiels eines automa tisch steuerbaren Roboterarms 6 bei automatisch verfahrbarem Robo terfuss 20 mit in jede Richtung antreibbaren Rollen 26 gewählt.
Weiter ist eine an dem Roboterarm 6 angeordnete Saugvorrichtung 12 vorgesehen, die den an der Ansaugöffnung 8 zum Habhaftwerden des Sortierstück 4 erforderlichen Unterdrucks über einen ersten Schlauch 14 bereitstellt. Ausserdem ist direkt an der Ansaugöffnung 8 ein steuerbares Unterdruckschaltventil 16 angeordnet, das zur Einstellung des von der Saugvorrichtung 12 auf das Sortierstück einwirkenden Unterdrucks vorgesehen ist. Zur Steuerung des Unter- druckschaltventils 16 ist ein Druckluftschlauch 18 vorgesehen, mit dem ein hier nicht weiter dargestelltes Pilotventil hinsichtlich seiner Position so gesteuert wird, dass sich der Luftpfad vom ers ten Schlauch 14 zum Sortierstück 4 in der Ansaugöffnung 8 hinsicht lich des Luftquerschnitts einstellbar öffnen (beispielsweise durch Abheben einer Ventilkugel von einem Dichtring) und auch wieder ver- schliessen lässt (beispielsweise durch Absenken der Ventilkugel auf den Dichtring). Dieser Druckluftschlauch 18 wird ebenfalls aus der Saugvorrichtung 12 heraus versorgt und hinsichtlich des Druckes ge steuert .
Um besonders gut unförmige, beutelartige oder sonst wie inhomogene Sortierstücke nach dem Ansaugen sicher an der Ansaugöffnung 8 hal ten zu können, ist die Ansaugöffnung 8 auf der zu dem Sortierstück 4 gerichteten Seite als lamellenartig gestalteter Saugnapf 22 aus gestaltet. Dabei sind die Lamellen des Saugnapfs 22 hinsichtlich ihrer Verformbarkeit auf eine Bandbreite von erwarteten Oberflä cheninhomogenitäten der Sortierstücke und natürlich auch auf die Bandbreite von erwarteten Gewichten der Sortierstücke 4 ausgelegt. Das Ziel dieser Auslegung besteht beispielsweise bei dem Vorsehen von grossen Lamellenbreiten darin, bespielsweise auch für beutelar tige Verpackungen beim Zusammenziehen der Lamellen einen Form schluss erzielen zu können, sodass diese Sortierstücke ebenfalls vergleichsweise grossen Beschleunigungen ausgesetzt werden können und somit schnell und effizient zu der gewünschten Ablagestelle be wegt werden können.
Da die Sortierstücke des e-commerce, aber grundsätzlich natürlich auch andere Sortierstücke auch verknitterte, faltige, verbogene o- der poröse Oberfläche aufweisen können, werden an die Saugvorrich tung 12 hinsichtlich ihrer Saugleistung gewisse Anforderungen ge stellt. Diese muss auf eine Bandbreite von erwarteten Oberflächen inhomogenitäten der Sortierstücke 4 und auf die Bandbreite des er warteten Gewichts der Sortierstücke ausgelegt ist. Damit muss die Saugvorrichtung 12 in der Lage, auch vergleichsweise grosse Lecka geluftströme kompensieren zu können, damit unter dem Strich ein ausreichender Unterdrück erzeugt werden kann um ein derartiges Sor tierstück 4 an der Säugöffnung 8 festhalten zu können. Entsprechend sollte dann auch das Unterdruckschaltventil 16 derartige Leckage luftströme zulassen und ebenfalls auch entsprechend schnell ge schaltet bzw. eingestellt werden können.
Weiter umfasst das Unterdruckschaltventil 16 auch Sensoren zur Mes sung des Luftdurchsatzes und meldet diese Signale an die Steuerung der Saugvorrichtung 12. Auf diese Weise kann eine adaptive Steue rung der Saugleistung und/oder der Einstellung des Unterdruck- schaltventils 16 vorgenommen werden, sodass auch druckempfindliche Sortierstücke 4 bzw. beutelartige Verpackungen nicht zu stark mit dem Unterdrück beaufschlagt werden.
Zur Steuerung des Roboterarms 6 und damit auch der Säugöffnung 8 auf das nächste anzusaugende und dann festzuhaltende Sortierstück 4 ist im Bereich der Säugöffnung 8 eine kleine Kamera 24 vorgesehen (für einen Stereo-Blick könnte auf der anderen Seite eine zweite Kamera vorgesehen sein, oder auch sonst noch weitere Kameras). Da mit kann die Steuerung des Roboterarms 6 die Bewegung der Säugöffnung 8 auf das anzusaugende Sortierstück 4 richten. Nachdem das Sortierstück 4 an der Säugöffnung 8 angedockt ist, kann das Sortierstück an den vorgesehenen Zielort bewegt und dort wieder ab gelegt, fallen gelassen, abgeworfen oder sonst wie in den weiteren Sortierprozess übergeben werden. Hierzu kann beispielsweise das vergleichsweise kleine Volumen zwischen Unterdruckschaltventil 16 und dem angesaugten Sortierstück 4, das zum Ansaugen und Festhalten des Sortierstück evakuiert worden ist, wieder mit Luft geflutet werden, sodass nach dem Wegfall des Unterdrucks das Sortierstück 4 wieder der Schwerkraft überlassen wird.
Die Figuren 2 und 3 zeigen den Roboterarm 6 in einem vergrösserten Ausschnitt mit einem daran befestigten Hüllrohr 26 (Fig. 2), in dem das Unterdruckschaltventil 16 angeordnet ist und die beiden Schläu che 14, 18 geführt sind. Figur 3 zeigt diesen Ausschnitt entspre chend vergrössert, aber ohne das Hüllrohr 26.
Die hier vorstehend ausgeführten Ausführungsbeispiele sind natür lich auch auf jede Art von Gegenständen übertragbar, die in der au tomatischen Fertigung (allgemein in industriellen Prozessen) von einem Ort (z.B. ein Entnahmestapel oder aus einer Entnahmebox) an einen anderen Ort (z.B. Ablage auf einem Fliessband oder Bereit stellung an einem Assembling-Ort) transportiert werden müssen. Der hier offenbarten Vorrichtung wohnt der besondere Vorteil inne, dass schwierige zu ergreifende Gegenstände an der Ansaugöffnung 8 schnell angedockt und sicher gehalten werden und am Zielort wieder schnell abgegeben werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (2) zum Habhaftwerden und Abgeben eines Gegenstandes (4), der unter Umständen auch lageinstabil und/oder von einer nicht oberflächensteifen Verpackung umgeben sein kann, umfassend: a) ein händisch und/oder maschinell gesteuerter Arm (6), der aktiv auf den Gegenstand (4) zuführbar ist, b) eine an dem frei beweglichen Ende des Arms (6) angeordnete An saugöffnung (8) zum Ansaugen des Gegenstandes (4); c) eine Saugvorrichtung (12) zur Bereitstellung eines an der Ansau göffnung (8) zum Habhaftwerden des Gegenstandes (4) erforderlichen Unterdrucks; und d) ein an der Ansaugöffnung (8) angeordnetes steuerbares Unter- druckschaltventil (16) zur Einstellung des von der Saugvorrichtung (12) auf den Gegenstand einwirkenden Unterdrucks.
2. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaugöffnung (8) gegenstandsseitig als lamellenartig gestalte ter Saugnapf (22) ausgestaltet ist.
3. Vorrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen des Saugnapfs (22) hinsichtlich ihrer Verformbarkeit auf eine Bandbreite von erwarteten Oberflächeninhomogenitäten des Gegenstandes (4) und/oder auf eine Bandbreite von erwarteten Ge wichten des Gegenstands (4) ausgelegt sind.
4. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugvorrichtung (12) hinsichtlich ihrer Saugleistung auf eine Bandbreite von erwarteten Oberflächeninhomogenitäten des Gegenstan des (4) und/oder auf eine Bandbreite des erwarteten Gewichts des Gegenstands (4) ausgelegt ist.
5. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugvorrichtung (12) unmittelbar an Säugöffnung (8) angeordnet ist und vorzugsweise von dem Arm (6) getragen wird.
6. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm als Roboterarm (6) ausgestaltet ist, dessen Steuerung vor zugsweise mit optischen Erfassungsmitteln (24) zur Steuerung der Bewegung der Säugöffnung (8) auf den Gegenstand (4) zu und ggfs, zum weiteren Transport des Gegenstandes (4) assoziierbar ist.
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