WO2017025221A1 - Verfahren zum bewegen mindestens einer für den umgang mit stückgütern ausgebildeten handhabungseinrichtung und vorrichtung zum umgang mit stückgütern - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for moving a designed for handling cargo with handling equipment and a
- Handling device for handling piece goods Furthermore, the present invention relates to a device for handling cargo as well as a specific
- Handling devices known from the prior art can, for example, be placed above a horizontal conveyor, wherein the handling devices can grasp, rotate and if necessary move laterally to a transport direction of the horizontal conveyor on the horizontal conveyor transported piece goods.
- a specific spatial arrangement can be made of piece goods, which forms a base to piece goods or containers in
- Such a handling device is known, for example, from EP 2 388 216 A1.
- This known gripping device has two horizontally spaced apart and on an intermediate support via mechanical
- gripping arms Compounds arranged gripping arms.
- the gripper arms can be moved toward each other to detect objects. Further, the gripping arms with defined force in the vertical direction and against the carrier from the carrier can be solved. At the free end, both gripping arms have clamping jaws which are in surface contact with the respective objects when objects are detected.
- Another gripping device shows, for example, DE 102 04 513 A1.
- a plurality of opposing gripping arms are guided in a central piece.
- a gripper arm is displaceable by means of an actuator with respect to another gripping arm, so that both gripping arms can be closed.
- gripping portions for gripping building material packages are provided on the mutually facing sides.
- Gripping device for passing the start-end and intermediate points moves is previously entered manually and by a user in a control device.
- the invention relates to a device for handling piece goods and in particular containers, beverage containers or the like.
- the device has at least one handling device for manipulating piece goods.
- the at least one handling device can have a gripping and / or clamping unit, by means of which piece goods can be picked up, moved and possibly rotated.
- the device may have a horizontal conveyor.
- the at least one handling device can be suspended and above the
- the position can usefully be chosen such that the at least one handling device piece goods during their transport through the horizontal conveyor of the
- Horizontal conveyor to accept and manipulate or laterally to a Transport direction of the horizontal conveyor selectively offset and possibly selectively rotate.
- a selective lateral displacement and possibly a selective lateral rotation can be specified via a control device. It is also conceivable that the at least one handling device in a manipulation of piece goods, which are transported by the horizontal conveyor, with respect to a
- the device comprises an actuator or a plurality of actuators, via which or via which the at least one handling device can be moved along a plurality of work paths, so that the at least one
- Handling device passes a predetermined fixed position or more predetermined fixed positions.
- Handling device happens.
- the fixed positions are manually specified in a control device which will be described below.
- the fixed positions may include a start position and an end position, which are part of the plurality of work paths along which the at least one handling device can be moved.
- a control device which communicates with the actuator or the plurality of actuators for movement of the at least one handling device.
- the actuator or the plurality of actuators may each comprise one servomotor or several servomotors.
- the control device can via the actuator or via the multiple actuators a defined movement of the
- Handling device along the plurality of work paths cause to piece goods during movement of the at least one handling device to
- control device is provided for independent comparison of the plurality of work paths with regard to at least one or more of the following criteria or quality criteria: a) the respective design of drive torques of the one or more
- Actuators upon movement of the at least one handling device along the plurality of work paths b) the relative duration or time duration which the at least one handling device requires for the respective movement along the plurality of work paths. c) the training of moments, which on the at least one
- the at least one handling device via the control device taking into account the fixed position or the plurality
- Work courses can be specified.
- Handling device via the actuator or via the multiple actuators by the control device along the particular work path can be initiated.
- an intelligent logic may be stored in the control device, which, taking into account the criteria a) and / or b) and / or c) and optionally a further criterion d), which will be described below, a
- the particular working path which is predetermined via the control device, can in this case be designed such that during a movement of the handling device along the specific
- Runway drive torque of one or more actuators do not exceed a certain value or kept low, so that premature wear or possibly damage to gears or other components can be excluded upon movement of the at least one handling device along the particular work path.
- Practice has also shown that strong fluctuations in the drive torque can lead to premature wear ß or defect.
- the particular work path can be such or accordingly can be specified via the control device, a particular work path, in which Drive torques of the actuator or the multiple actuators subject to slight fluctuations or run as evenly as possible.
- the specific work path can be such or accordingly can be specified via the control device, a particular work path, in which Drive torques of the actuator or the multiple actuators subject to slight fluctuations or run as evenly as possible.
- Working path which is predetermined by the control device, be designed such that by means of a cyclical movement of the at least one
- Handling device along the particular work piece piece goods can be manipulated with a defined or high throughput.
- information about the particular work path can be optically output by the control device or possibly by a display connected to the control device.
- further information regarding the criteria a) and / or b) and / or c) and / or of the criterion d), which will be described below, can be visually displayed via the control device or optionally via a display.
- Handling device along the particular work path are displayed optically or are visually output via the display. It is also conceivable that information regarding the expected duration in the case of cyclical movement of the at least one handling device can be optically output along the determined working path or can be visually displayed via a display in communication with the control device. It may be that information about the particular work path is output via a display, with the particular work path requiring manual approval so that movement of the at least one handler over the actuator or over the multiple actuators may be caused by the controller along the particular work path. In further embodiments, it may be that the control device specifies a specific work path and then independently and without manual consent causes a movement of the at least one handling device via the one or more actuators.
- At least one handling device can in preferred
- Embodiments be designed together with multiple actuators as a tripod.
- the at least one handling device embodied as a tripod can comprise at least three actuators, which if necessary can be formed by servomotors.
- a tripod means a so-called parallel kinematics robot, which normally has three motor-movable ones
- the at least one handling device embodied as a tripod or as a parallel kinematic robot can have a clamping and / or gripping unit, by means of which the at least one handling device embodied as a tripod or a parallel kinematic robot can receive and manipulate a general cargo or a plurality of individual goods.
- the clamping and / or gripping unit can be positioned over at least three arms of the handling device embodied as a tripod or as a parallel kinematic robot, wherein the at least one handling device embodied as a tripod or a parallel kinematic robot is suspended in a stationary manner.
- Parallel kinematics robot trained at least one handling device can be fixed, for example, hanging and possibly above a horizontal conveyor to a support structure.
- the position of the at least one handling device embodied as a tripod or as a parallel kinematics robot can usefully be selected such that the at least one handling device constructed as a tripod or a parallel kinematics robot can pick up and manipulate general cargo from the horizontal conveying device.
- At least one of the arms as a tripod or as
- Strain sensor or a plurality of strain sensors are arranged to detect the formation of moments which act on the at least one handling device as it moves along the plurality of work paths. Also, several arranged on the at least one handling device
- Acceleration sensors may be provided to detect the formation of moments which act on the at least one handling device as it moves along the plurality of work paths. Possibly. can only be one at the At least one handling device arranged acceleration sensor may be provided to detect the formation of moments which act on the at least one handling device in its movement along the plurality of work paths.
- Robot trained at least one handling device in each case at least one sensor or a plurality of sensors for determining the previously described criterion a) to be assigned.
- the sensor or the plurality of sensors can or
- the trained as a torque transducer sensor or the plurality of each designed as a torque sensor sensors can therefore be mechanically coupled with a respective transmission output shaft of the actuators and with the respective arm or working arm in combination.
- control device for independent comparison of the multiple work paths with respect to the relative energy requirement of the actuator or the plurality of actuators upon movement of the at least one handling device along the plurality of work paths as criterion d) is formed. Furthermore, via the control device taking into account the criterion d) a specific
- control device will specify as a further criterion e) a position or several positions to obstacles or objects, with which the at least one handling device in a manipulation of
- the control device may take into account the position or the plurality of positions in a comparison of the plurality of work paths. In this case, the control device determines that during a movement of the at least one handling device along a work path or along several pathways
- control device can cause this work or the multiple work paths not as a predetermined work path along which the at least one handling device is moved for the manipulation of piece goods.
- the device may include at least one
- Horizontal conveyor for transporting piece goods include.
- the at least one horizontal conveying device can be positioned such that a movement of the at least one handling device takes place along the determined working path at least in sections parallel to a transport direction of the at least one horizontal conveying device.
- the invention also relates to a method for moving at least one handling device designed for handling unit loads.
- a plurality of fixed positions are predetermined, which the at least one handling device moves or passes during its movement.
- a control device compares autonomously, taking into account the fixed positions, several working paths along which the at least one
- Handling device for manipulating piece goods can be cyclically moved, at least with regard to one or more of the following criteria: a) the formation of drive torques of one or more actuators with respective movement of the at least one handling device along the plurality of work paths, b) the relative duration or time duration which the at least one
- the several fixed positions can usefully on the several fixed positions
- Locations be localized, so that the at least one handling device in their movement passes the fixed positions or anatom.
- Moments which act on the at least one handling device can be detected by means of corresponding sensors which are arranged on the at least one handling device.
- the control device taking into account the criterion or the plurality of criteria before a certain work path from the multiple work paths before. Thereupon, a movement of the at least one handling device via the actuator or via the multiple actuators along the determined working path can be initiated by the control device.
- embodiments have proven in which the
- a movement of the at least one handling device about the complete curve can in this case be designed as a cycle within which the at least one handling device manipulates piece goods.
- the control device taking into account criteria a) and / or b) or both criteria a) and b) a specific work path prescribes the plurality of work paths and a movement of the at least one handling device along the particular work path is caused by the control device.
- an intelligent logic can be stored on the control device, which comprises a weighting with regard to the criteria a) and / or b) and predetermines a specific work path from the plurality of work paths by means of the intelligent logic.
- the handling device is moved along the plurality of work paths, wherein the criteria a) and / or or b) and / or c) and or d), which criterion is described below, are detected or detected. It is thus conceivable that the control device compares the several work paths with one another as regards the relative energy requirement of the one or more actuators when the at least one handling device moves along the plurality of work paths as criterion d). Thereafter, the controller under
- criterion d) specify a particular work path from the plurality of work paths and a movement of at least one
- Control device can be initiated. Furthermore, the previously mentioned criteria a) and / or b) and / or c) can be taken into account to select from the several
- control device can also have one or more positions for obstacles and / or objects, with which the
- Handling device could collide with a movement, as criterion e) are specified.
- the control device may take into account the position or the plurality of positions in a comparison of the plurality of work paths. If the control device determines that during a movement of the at least one handling device along a work path or along several work paths, the at least one handling device collides with an obstacle or object, the control device can cause this work path or these several work paths not to be predetermined Be given working path, along which the at least one handling device is moved to manipulate cargo.
- Handling device be designed as a tripod or as a parallel kinematic robot. Accordingly, the at least one handling device can have at least three arms, possibly also only two arms or even four arms, to each of which at least one actuator is associated and which are connected at their respective free end to a clamping and / or gripping unit.
- the actuators of the at least three (two) arms can be controlled at the same time via the control device for moving the clamping and / or gripping unit along the determined work path in order to manipulate a general cargo or a plurality of goods by means of the clamping and / or gripping unit.
- Handling device are therefore possibly in operative connection with each other to move the clamping and / or gripping unit for the manipulation of cargo along the particular work path and to manipulate cargo.
- Torque transducer or the plurality of torque sensors can be coupled to a respective transmission output shaft of the actuators.
- the at least one handling device during its movement along the particular work path a piece good or more
- the horizontal conveying device may have a transport direction for piece goods, wherein the at least one
- Handling device piece goods offset during manipulation obliquely to the transport direction and / or rotates about a vertically oriented axis. If necessary, the piece goods can stand up in a plurality of rows and at a distance from one another on the horizontal conveyor or be transported via the horizontal conveyor.
- the present invention relates to a particular work path, which is predetermined or can be predetermined by a previously described control device, which is designed as part of the device according to the invention and / or the method according to the invention.
- the particular work path comprises the following characteristics:
- a first curved deflector extending upwards in a vertical Z-direction and adjoining the first path section
- a second curved deflector adjoining the second web section and the first web section and extending downward in the Z direction, wherein a relative spacing of the first web section relative to the second web section decreases in the X direction.
- the plurality of work paths or all of the several work paths which the control device compares with one another may comprise the described characteristics. If a horizontal conveyor is provided, then the X-direction can extend in or parallel to the transport direction of the horizontal conveyor. The Z-direction can therefore be perpendicular to the X-direction or perpendicular to the transport direction of the
- embodiments have proven in which a radius of the second curved deflection increases when approaching the first track section. It may also be that an amount of a relative spacing of the first web section relative to the second web section is at least partially at least two thirds of the amount of the greatest possible freedom of movement of the at least one handling device in the vertical Z direction.
- the at least one handling device can have a specific working space within which the at least one handling device can be moved, wherein the first and the second path section as well as the first and second curved deflections enclose an area whose amount is more than 60% of the amount of the Area corresponds, which is formed by the work space.
- the invention also relates to a particular work path for at least one handling device, which can receive piece goods from a horizontal conveyor during its movement and manipulate without interruption of the movement.
- the particular work path includes the following characteristics: a first track section extending horizontally in an X direction, a first in a vertical Z-direction upwardly extending curved deflection, which adjoins the first path section,
- Fig. 1 shows a schematic plan view of a first embodiment of a device according to the invention.
- Fig. 2 shows a schematic perspective view of a handling device, as may be provided in various embodiments of the invention.
- FIG. 3 shows a plurality of working ways, as may be present in various embodiments of the invention.
- FIG. 4 shows two further perspective views (FIGS. 4A and 4B)
- Invention can be configured and do not represent a final limitation.
- the device 1 shows a schematic plan view of a first embodiment of a device 1 according to the invention.
- the device 1 is intended for handling with piece goods 3, in the present case designed as a plurality of beverage containers combined into a respective container 5.
- the device 1 comprises a horizontal conveyor 10, on which the piece goods 3 or containers 5 stand up at a distance from one another and are guided in the transport direction TR. During their transport by means of the horizontal conveyor 10, the cargo 3 pass through two handling devices 7, wherein by means of
- Handling devices 7 cargo 3 are selectively rotated.
- Fig. 1 are
- the handling devices 7 are suspended on a respective support structure 12 such that a respective detection area of the
- Horizontal conveyor 10 extends.
- the handling devices 7 or the detection areas of the handling devices 7 are spaced apart in the transport direction TR.
- FIG. 1 shows only a turning of piece goods 3 about a vertically or vertically oriented axis.
- the handling devices 7 can be designed in such a way that they can displace piece goods 3 or containers 5 at an angle to the transport direction TR of the horizontal conveyor 10.
- handling devices 7 each have a freedom of movement, which is indicated in FIG. 1 as a Y direction and runs horizontally and perpendicular to the transport direction TR.
- the handling devices 7 can also be guided in and opposite to an X-direction, which is oriented parallel to the transport direction TR and aligned with the transport direction TR. This gives the possibility to the
- the piece goods 3 or container 7 by means of detected handling device 7, the piece goods 3 or 7 can be accelerated or delayed by means of the handling device 7 with respect to a transport speed of the horizontal conveyor 10 in the X direction.
- the handling devices 7 are each guided in the Z direction and opposite to the X direction in order to receive further packaged goods 3 or packs 5 from the horizontal conveyor 10 and to
- Handling devices 7 are therefore moved synchronously with the piece goods 3 or at a speed in the x direction, which corresponds to a transport speed of the horizontal conveyor 10.
- Handling devices 7 provided actuators 9 (see Fig. 2) loaded with a high drive torque. This can lead to premature wear of
- Handling devices 7 are chosen such that very high drive torque or highly inhomogeneous drive torque for movement of the
- a control device S which is in communication with the actuators 9 (see FIG.
- the control device S are given several or at least two fixed positions, which should approach the handling devices 7 in order to be able to manipulate piece goods 3.
- the fixed positions may in this case include a respective start position and a respective end position for the handling devices 7, which are traversed by the handling devices 7 in the course of a movement cycle in order to selectively manipulate piece goods 3 transported on the horizontal conveyor 3.
- control device S taking into account the fixed positions, compares several work paths 20, 22 or 24 (see FIG.
- the multiple work paths 20, 22 and 24 are in this case such that the fixed positions on the plurality of work paths 20, 22nd or 24 are located, so that the handling devices 7, as described below, during their movement along a certain of the plurality of work paths 20, 22 and 24 passes the fixed positions.
- the criteria with respect to which the plurality of work paths 20, 22 and 24 are compared by the control device S include in the embodiment of Figure 1: a) a respective design of drive torques A1 to A3 (see Figure 3) of the one or more actuators 9 with respective movement of
- Handling devices 7 along the plurality of work paths 20, 22 and 24 causes and thereby the criteria a), b), c) and d) detects or detected.
- control device S has an intelligent logic or that on the control device S, an intelligent logic is stored, by means of which the control device S taking into account the fixed positions and the criteria a), b), c) and d) a certain Workplace 24 from the several
- Occupations 20, 22 and 24 pretends.
- Information about the particular work path 24 or, for example, the drive torques A1 to A3 occurring during movement of the handling device 7 for the actuators 9, can be visually displayed on a display.
- the control device S After manual approval, the control device S cause a movement of the handling devices 7 via the respective actuators 9 along the particular work path 24, wherein the handling devices 7 receive and manipulate cargo 3 from the horizontal conveyor 10.
- Fig. 2 shows a schematic perspective view of a handling device 7, as may be provided in various embodiments of the invention.
- Handling device 7 may be provided for the embodiment of a device 1 according to FIG.
- the handling device 7 is referred to as so-called. Tripod 8 or as
- Parallel kinematic robot 8 formed with a frame 1 1 and comprises three arms 14 which can be moved independently of each other via an associated actuator 9.
- the actuators 9 are connected to the control device S, which defines a defined and coordinated movement of the arms 14 via the actuators 9 in order to manipulate parcel 3.
- the arms 14 with a
- the clamping and / or gripping unit 30 has two opposing clamping jaws 32 whose relative distance can be increased and decreased in order to grip piece goods 3 for the purpose of manipulation and to release them in terms of time. A release takes place by increasing the relative distance between the two clamping jaws 32.
- the handling device 7 designed as a tripod 8 or as a parallel kinematic robot 8 or the clamping and / or gripping unit 30 of the handling device 7 designed as a tripod 8 or as a parallel kinematic robot 8 is moved via the control device S along the particular work path 24 (see Fig. 3). As a result, the actuators 9 are loaded with low drive torque. In addition, the throughput remains above that designed as a tripod 8 or as a parallel kinematic robot 8
- Handling device 7 manipulatable cargo 3 high.
- Fig. 3 shows a plurality of work paths 20, 22, 24, as in various
- Embodiments of the invention may be present.
- the control device S is given a plurality of fixed positions which a handling device 7 should pass or start during its movement. If these are known, the control device S compares several potential work paths 20, 22 and 24 with each other, in which a plurality of work paths 20, 22 and 24 the
- Handling device 7 approach the fixed positions or can happen.
- the several or three working paths 20, 22 and 24 have been compared with respect to a respective drive torque A1 to A3 of three actuators 9.
- the handling device 7, for which the drive torques A1 to A3 are shown in Fig. 3, is thus designed as a tripod 8 or as a parallel kinematic robot 8 (see Fig. 2), which has three actuators 9 to three arms 14 independently to move from one another and thus to position a clamping and / or gripping unit 30 for the purpose of manipulating piece goods 3.
- A1 is a drive torque of a first actuator 9 with respect to the plurality of work paths 20, 22 and 24 on the
- a drive torque of a further actuator 9 with respect to the plurality of work paths 20, 22 and 24 over time is plotted, with reference to A3 is a drive torque of a third actuator 9 of the tripod 8 and the parallel kinematic robot 8 (FIG. see Fig. 2) with respect to the plurality of working webs 20, 22 and 24 applied over the time course.
- Numeral 26 refers to the respective drive torque A1 to A3 of the three actuators 9 at certain working path 24.
- the respective drive torque A1 to A3 has a smaller maximum deflection and a larger one with a specific movement path 24 compared to the further movement paths 20 and 22 Homogeneity over time. This is accompanied by a lower load on transmission components and less wear.
- the particular work path 24 has a first track portion 40 that extends horizontally in an X direction. As the handling device 7 moves along the first path section 40 or in the X direction, a synchronous movement of the handling device 7 can take place together with piece goods 3, the handling device 7 or possibly the clamping and / or gripping unit 30 (cf. Fig. 2) of the handling device 7 one or more piece goods 3 of a
- Horizontal conveyor 3 receives.
- Handling device 7 along the particular work path 24 in the X direction or along the first path portion 40 may be a delay or acceleration of the one or more received cargo 3 through the
- a first, in a vertical Z-direction upwardly extending curved deflection 42 connects to the first web portion 40 at. Were one or more cargo 3 when moving the handling device 7 along the first
- the handling device 7 is manipulated after release of the one or more packaged goods 3 in the upward direction of the Moves piece goods 3 and follows the course of the first curved deflection, to which reference numeral 42 in Fig. 3 refers.
- a second track section 44 adjoins the first curved deflection 42.
- the handling device 7 is moved in opposite directions to the X direction for receiving further piece goods 3.
- the second track section 44 extends non-parallel or at an angle to the first track section 40.
- a second curved guide link 46 adjoins the second track section 44 and the first track section 40 or connects the first track section 40 and the second track section 44 with one another.
- a relative spacing of the first web section 40 relative to the second web section 44 decreases homogeneously in the X direction.
- curved deflection 46 increases when approaching the first path section 40.
- FIG. 3 A working space within which the handling device 7 can be moved is shown in FIG. 3 by reference number 50. It can be seen here that the first and the second web sections 40 and 44 as well as the first and the second
- curved deflection 42 and 46 together enclose a surface 60 whose amount corresponds to more than 60% of the amount of the area formed by the working space 50.
- FIG. 4 show further aspects, as they may be present in conceivable embodiments of the present invention.
- the handling device 7 of Figures 4A and 4B is as a tripod 8 and as
- Parallel kinematic robot 8 is formed and has three arms 14 which can be moved relative to each other.
- the perspective detailed view of FIG. 4B shows that the arms 14 each comprise a lower tie 17 and a upper tie 16. Via a respective actuator 9, the upper cable 16 can be rotated about a horizontal axis in order to move the respective arm 14.
- the respective upper cable 16 and the respective actuator 9 are also a gear 18 and a sensor 19, in the present case designed as a torque transducer 21,
- the sensor 19 or torque transducer 21 is connected to the Output shaft of the transmission 18 is coupled and thereby able, upon movement of the handling device 7 and the tripod 8 and the parallel kinematic robot 8 along the plurality of working paths 20, 22 and 24 via the actuator 9 to the arm 14 and top 16 each determined torque.
- the sensor 19 and torque transducer 21 is connected to the Output shaft of the transmission 18 is coupled and thereby able, upon movement of the handling device 7 and the tripod 8 and the parallel kinematic robot 8 along the plurality of working paths 20, 22 and 24 via the actuator 9 to the arm 14 and top 16 each determined torque.
- Control device S in connection. This can, taking into account the torque respectively detected via the sensor 19 or torque transducer 21, select or specify a respective particular working path 24 from the plurality of working paths 20, 22 and 24 and a movement of the handling device 7 or of the tripod 8 along the determined working path 24 cause.
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Abstract
Es sind ein Verfahren zur Bewegung mindestens einer für den Umgang mit Stückgütern ausgebildeten Handhabungseinrichtung sowie eine Vorrichtung zum Umgang mit Stückgütern offenbart. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Handhabungseinrichtung zum Manipulieren von Stückgütern und Aktoren, über welche die Handhabungseinrichtung entlang mehrerer Arbeitsbahnen (20, 22, 24) bewegt werden kann, so dass die Handhabungseinrichtung vorgegebene Fixpositionen passiert. Eine Steuerungseinrichtung (S) zur Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung steht mit den Aktoren in Verbindung. Die Steuerungseinrichtung ist zum selbständigen Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) hinsichtlich mindestens eines der nachfolgenden Kriterien vorgesehen: a) der jeweiligen Ausbildung von Antriebsmomenten (A1, A2, A3) der Aktoren bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24), b) der relativen Dauer, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) zur Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) benötigt, c) der Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken. Über die Steuerungseinrichtung (S) ist unter Berücksichtigung der Kriterien eine bestimmte Arbeitsbahn (24) aus den mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) vorgebbar. Weiter kann eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung über die Aktoren durch die Steuerungseinrichtung (S) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) veranlasst werden.
Description
Verfah ren zu m Bewegen mindestens einer fü r den U mgang mit Stückgütern ausgebildeten Handhabu ngseinrichtu ng u nd
Vorrichtung zu m U mgang mit Stückgütern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewegen einer für den Umgang mit Stückgütern ausgebildeten Handhabungseinrichtung und eine
Handhabungseinrichtung zum Umgang mit Stückgütern. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Umgang mit Stückgütern sowie eine bestimmte
Arbeitsbahn für eine Handhabungseinrichtung.
Aus dem Stand der Technik bekannte Handhabungseinrichtungen können beispielsweise oberhalb einer Horizontalfördereinrichtung platziert sein, wobei die Handhabungseinrichtungen auf der Horizontalfördereinrichtung transportierte Stückgüter greifen, drehen und ggf. seitlich zu einer Transportrichtung der Horizontalfördereinrichtung versetzen kann. Hierdurch kann eine bestimmte räumliche Anordnung aus Stückgütern hergestellt werden, welche eine Basis bildet, um Stückgüter oder Gebinde in
nachgeordneten Gruppierstationen zu stapelfähigen Stückgut- oder Gebindelagen zusammenzuschieben.
Eine derartige Handhabungseinrichtung ist beispielsweise aus der EP 2 388 216 A1 bekannt. Diese bekannte Greifvorrichtung besitzt zwei horizontal voneinander beabstandete und an einem zwischengeordneten Träger über mechanische
Verbindungen angeordnete Greifarme. Die Greifarme können aufeinander zubewegt werden, um Objekte zu erfassen. Weiter sind die Greifarme bei definierter Krafteinwirkung in vertikaler Richtung und entgegen dem Träger vom Träger lösbar. Am freien Ende besitzen beide Greifarme Klemmbacken, die bei Erfassen von Objekten mit den jeweiligen Objekten in Oberflächenkontakt stehen.
Eine weitere Greifvorrichtung zeigt bspw. die DE 102 04 513 A1 . Dort sind mehrere sich gegenüberliegende Greifarme in einem Mittelstück geführt. Ein Greifarm ist mittels eines Stellgliedes in Bezug auf einen weiteren Greifarm verschiebbar, so dass beide Greifarme geschlossen werden können. An den unteren Enden der Greifarme sind an den einander zugewandten Seiten Greifabschnitte zum Greifen von Baustoffpaketen vorgesehen.
Sollen derartige Greifvorrichtungen Stückgüter bzw. Gebinde manipulieren, so werden im Stand der Technik vorhergehend Start- End- und ggf. Zwischenpunkte vorgegeben, welche die Greifvorrichtung zur Entgegennahme von Stückgut und dessen Manipulation anfährt. Die jeweilige Bewegungsbahn, entlang welcher sich die
Greifvorrichtung zum Passieren der Start- End -und Zwischenpunkte bewegt, wird bisher manuell und durch einen Benutzer in eine Steuerungseinrichtung eingegeben.
Die Praxis hat hierbei gezeigt, dass die jeweilige Bewegungsbahn, entlang welcher sich die Greifvorrichtung bewegt, starke Auswirkungen auf den Durchsatz von über die Greifvorrichtung manipulierbarer Stückgüter sowie auf einen vorzeitigen Defekt oder Verschleiß der Greifvorrichtung besitzt. So kann es beispielsweise sein, dass eine suboptimale Wahl einer Bewegungsbahn zu Getriebeschäden führt. Weiter kann eine suboptimale Wahl einer Bewegungsbahn zu einem geringen Durchsatz führen, der in der Praxis nach Möglichkeit groß gehalten werden soll, wobei weiterhin Schäden bzw.
Defekte oder ein vorzeitiger Verscheiß nicht erwünscht sind. Eine Aufgabe der Erfindung kann aus diesem Grunde darin gesehen werden, eine
Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, welche die vorherig genannten Nachteile zumindest teilweise vermeidet.
Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, ein Verfahren sowie eine bestimmte Arbeitsbahn gelöst, welche die jeweiligen Merkmale in den Ansprüchen 1 , 5 und 15 umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umgang mit Stückgütern und insbesondere Gebinden, Getränkebehältnissen oder dergleichen. Die Vorrichtung besitzt mindestens eine Handhabungseinrichtung zum Manipulieren von Stückgütern. Die mindestens eine Handhabungseinrichtung kann über eine Greif- und/oder Klemmeinheit verfügen, mittels welcher Stückgut entgegengenommen, versetzt und ggf. gedreht werden kann.
Weiter kann die Vorrichtung eine Horizontalfördereinrichtung besitzen. Die mindestens eine Handhabungseinrichtung kann hängend und oberhalb der
Horizontalfördereinrichtung positioniert sein. Die Position kann sinnvollerweise derart gewählt sein, dass die mindestens eine Handhabungseinrichtung Stückgüter während ihres Transportes durch die Horizontalfördereinrichtung von der
Horizontalfördereinrichtung entgegennehmen und manipulieren bzw. seitlich zu einer
Transportrichtung der Horizontalfördereinrichtung selektiv versetzen und ggf. selektiv drehen kann. Ein selektives seitliches Versetzen und ggf. ein selektives seitliches Drehen können über eine Steuerungseinrichtung vorgegeben werden. Denkbar ist auch, dass die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei einer Manipulation Stückgüter, welche durch die Horizontalfördereinrichtung transportiert werden, gegenüber einer
Transportgeschwindigkeit der Horizontalfördereinrichtung verzögern oder beschleunigen kann, um Stückgüter entsprechend auszurichten.
Weiter umfasst die Vorrichtung einen Aktor oder mehrere Aktoren, über welchen bzw. über welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung entlang mehrerer Arbeitsbahnen bewegt werden kann, so dass die mindestens eine
Handhabungseinrichtung eine vorgegebene Fixposition oder mehrere vorgegebene Fixpositionen passiert. Hierbei können sinnvollerweise mindestens zwei, jedoch auch mehr als zwei Fixpositionen vorgesehen sein, welche die mindestens eine
Handhabungseinrichtung passiert. Beispielsweise kann es sein, dass die Fixpositionen manuell einer nachfolgend noch beschriebenen Steuerungseinrichtung vorgegeben werden. Die Fixpositionen können eine Startposition und eine Endposition umfassen, die Bestandteil der mehreren Arbeitsbahnen sind, entlang welcher die mindestens eine Handhabungseinrichtung bewegt werden kann.
Zudem ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche zur Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung mit dem Aktor oder den mehreren Aktoren in Verbindung steht. Der Aktor oder die mehreren Aktoren kann bzw. können jeweils einen Servomotor oder mehrere Servomotoren umfassen. Die Steuerungseinrichtung kann über den Aktor oder über die mehreren Aktoren eine definierte Bewegung der
Handhabungseinrichtung entlang der mehreren Arbeitsbahnen bewirken, um Stückgüter während einer Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung zu
manipulieren.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung zum selbständigen Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen hinsichtlich mindestens eines oder mehrerer der nachfolgenden Kriterien bzw. Güte- Kriterien vorgesehen ist: a) der jeweiligen Ausbildung von Antriebsmomenten der ein oder mehreren
Aktoren bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der mehreren Arbeitsbahnen,
b) der relativen Dauer bzw. Zeitdauer, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung zur jeweiligen Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen benötigt. c) der Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine
Handhabungseinrichtung bei ihrer Bewegung entlang der mehreren
Arbeitsbahnen einwirken,
Denkbar ist hierbei, dass die mindestens eine Handhabungseinrichtung über die Steuerungseinrichtung unter Berücksichtigung der Fixposition oder der mehreren
Fixpositionen entlang der mehreren Arbeitsbahnen bewegt wird, wobei die Kriterien a) und/oder b) und/oder c) erfasst bzw. festgestellt und nachfolgend miteinander verglichen werden. Auch kann es sein, dass die Steuerungseinrichtung eine intelligente Logik besitzt, um unter Berücksichtigung der ein oder mehreren Fixpositionen ohne aktive Bewegung der Handhabungseinrichtung die Kriterien a) und/oder b) und/oder c) für die mehreren Arbeitsbahnen festzustellen und miteinander zu vergleichen. Weiter ist über die Steuerungseinrichtung unter Berücksichtigung des Kriteriums oder der mehreren Kriterien eine bestimmte Arbeitsbahn aus den mehreren
Arbeitsbahnen vorgebbar. Zudem kann eine Bewegung der mindestens einen
Handhabungseinrichtung über den Aktor oder über die mehreren Aktoren durch die Steuerungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn veranlasst werden.
Beispielsweise kann in der Steuerungseinrichtung eine intelligente Logik hinterlegt sein, welche unter Berücksichtigung der Kriterien a) und/oder b) und/oder c) sowie ggf. eines weiteren Kriteriums d), welches nachfolgend noch beschrieben wird, eine
Entscheidung für eine bestimmte Arbeitsbahn trifft. Die bestimmte Arbeitsbahn, welche über die Steuerungseinrichtung vorgegeben wird, kann hierbei derart ausgebildet sein, dass bei einer Bewegung der Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten
Arbeitsbahn Antriebsmomente der ein oder mehreren Aktoren einen gewissen Wert nicht überschreiten bzw. gering gehalten werden, so dass ein vorzeitiger Verschleiß bzw. ggf. eine Beschädigung von Getrieben oder weiteren Komponenten bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn ausgeschlossen werden kann. Die Praxis hat auch gezeigt, dass starke Schwankungen in den Antriebsmomenten zu einem vorzeitigen Verschlei ß oder Defekt führen können.
Demnach kann die bestimmte Arbeitsbahn dergestalt sein bzw. demnach kann via die Steuerungseinrichtung eine bestimmte Arbeitsbahn vorgegeben werden, bei welcher
Antriebsmomente des Aktors oder der mehreren Aktoren geringen Schwankungen unterliegen bzw. möglichst gleichmäßig verlaufen. Zudem kann die bestimmte
Arbeitsbahn, welche über die Steuerungseinrichtung vorgegeben wird, derart ausgebildet sein, dass mittels einer zyklischen Bewegung der mindestens einen
Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn Stückgüter mit definiertem bzw. hohem Durchsatz manipuliert werden können.
Denkbar ist zudem, dass Informationen über die bestimmte Arbeitsbahn durch die Steuerungseinrichtung bzw. ggf. durch ein mit der Steuerungseinrichtung in Verbindung stehendes Display optisch ausgegeben werden. Zudem können weitere Informationen hinsichtlich der Kriterien a) und/oder b) und/oder c) und/oder des nachfolgend noch beschriebenen Kriteriums d) über die Steuerungseinrichtung bzw. ggf. über ein Display optisch dargestellt werden. Insbesondere kann es sein, dass Informationen hinsichtlich zu erwartender Antriebsmomente bei Bewegung der mindestens einen
Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn optisch dargestellt werden bzw. über das Display optisch ausgebbar sind. Weiter ist vorstellbar, dass Informationen hinsichtlich der zu erwartenden Dauer bei zyklischer Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn optisch ausgegeben bzw. über ein mit der Steuerungseinrichtung in Verbindung stehendes Display optisch darstellbar sind. Es kann sein, dass Informationen zur bestimmten Arbeitsbahn über ein Display ausgegeben werden, wobei die bestimmte Arbeitsbahn einer manuellen Zustimmung bedarf, damit eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung über den Aktor oder über die mehreren Aktoren durch die Steuerungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn veranlasst werden kann. In weiteren Ausführungsformen kann es sein, dass die Steuerungseinrichtung eine bestimmte Arbeitsbahn vorgibt und hierauf selbständig und ohne manuelle Zustimmung eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung über die ein oder mehreren Aktoren veranlasst.
Mindestens eine Handhabungseinrichtung kann in bevorzugten
Ausführungsformen zusammen mit mehreren Aktoren als Tripod ausgebildet sein.
Demnach kann die mindestens eine als Tripod ausgebildete Handhabungseinrichtung wenigstens drei Aktoren umfassen, die ggf. durch Servomotoren ausgebildet sein können. Wenn in diesem Zusammenhang von einem Tripod die Rede ist, so ist damit ein sog. Parallelkinematik-Roboter gemeint, der normalerweise drei motorisch bewegbare
Oberarme aufweist, die an einer oberen Aufhängung gelenkig verankert sind, und an
deren äu ßeren Enden jeweils Unterarme gelenkig gelagert sind, deren untere Enden sich in einem Werkzeugkopf treffen, der durch die unterschiedlich ansteuerbaren Oberarme im Zusammenhang mit den entsprechenden Bewegungen der Unterarme innerhalb eines definierten Bewegungsraumes bewegbar ist. Allerdings sei darauf hingewiesen, dass der im vorliegenden Zusammenhang vorrangig verwendete Begriff des„Tripods" nicht auf drei Arme eingeschränkt zu verstehen ist; so kann der Parallelkinematik-Roboter wahlweise auch nur zwei solche Arme („Duopod") oder auch vier Arme („Quadpod") aufweisen, die hiermit allesamt unter die Definition des verwendeten Begriffs„Tripod" fallen sollen.
Die mindestens eine als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildete Handhabungseinrichtung kann über eine Klemm- und/oder Greifeinheit verfügen, über welche die mindestens eine als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildete Handhabungseinrichtung ein Stückgut oder mehrere Stückgüter entgegennehmen und manipulieren kann. Die Klemm- und/oder Greifeinheit kann über mindestens drei Arme der als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildeten Handhabungseinrichtung positioniert werden, wobei die mindestens eine als Tripod bzw. als Parallelkinematik- Roboter ausgebildete Handhabungseinrichtung ortsfest aufgehängt ist. Bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung muss daher nicht zwingend die gesamte Handhabungseinrichtung bewegt werden, sofern Stückgüter mittels der mindestens einen Handhabungseinrichtung manipuliert werden können. Die als Tripod bzw. als
Parallelkinematik-Roboter ausgebildete mindestens eine Handhabungseinrichtung kann beispielsweise hängend und ggf. oberhalb einer Horizontalfördereinrichtung an einer Tragkonstruktion fixiert sein. Die Position der als Tripod bzw. als Parallelkinematik- Roboter ausgebildeten mindestens einen Handhabungseinrichtung kann hierbei sinnvollerweise derart gewählt sein, dass die als Tripod bzw. als Parallelkinematik- Roboter ausgebildete mindestens eine Handhabungseinrichtung Stückgut von der Horizontalfördereinrichtung entgegennehmen und manipulieren kann.
Denkbar ist, dass an den Armen der mindestens einen als Tripod bzw. als
Parallelkinematik-Roboter ausgebildeten Handhabungseinrichtung jeweils ein
Dehnungssensor oder mehrere Dehnungssensoren angeordnet sind, um die Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken, zu erfassen. Auch können mehrere an der mindestens einen Handhabungseinrichtung angeordnete
Beschleunigungssensoren vorgesehen sein, um die Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken, zu erfassen. Ggf. kann auch nur ein an der
mindestens einen Handhabungseinrichtung angeordneter Beschleunigungssensor vorgesehen sein, um die Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken, zu erfassen. In weiteren Ausführungsformen können der als Tripod bzw. als Parallelkinematik-
Roboter ausgebildeten mindestens einen Handhabungseinrichtung jeweils mindestens ein Sensor oder mehrere Sensoren zur Feststellung des vorherig bereits beschriebenen Kriteriums a) zugeordnet sein. Der Sensor oder die mehreren Sensoren kann bzw.
können als Drehmomentaufnehmer ausgebildet sein, welche einem Arm oder mehreren Armen der als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildeten mindestens einen Handhabungseinrichtung und einem jeweiligen Aktor mechanisch zwischengeordnet sind. Der als Drehmomentaufnehmer ausgebildete Sensor bzw. die mehreren jeweils als Drehmomentaufnehmer ausgebildeten Sensoren können daher mechanisch gekoppelt mit einer jeweiligen Getriebeausgangswelle der Aktoren sowie mit dem jeweiligen Arm bzw. Arbeitsarm in Verbindung stehen.
Weiter ist denkbar, dass die Steuerungseinrichtung zum selbständigen Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen hinsichtlich des relativen Energiebedarfs des Aktors oder der mehreren Aktoren bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der mehreren Arbeitsbahnen als Kriterium d) ausgebildet ist. Weiterhin kann über die Steuerungseinrichtung unter Berücksichtigung des Kriteriums d) eine bestimmte
Arbeitsbahn aus den mehreren Arbeitsbahnen vorgebbar sein und eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung über den Aktor oder die mehreren Aktoren durch die Steuerungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn veranlasst werden.
Denkbar ist auch, dass der Steuerungseinrichtung als weiteres Kriterium e) eine Position oder mehrere Positionen zu Hindernissen bzw. Objekten vorgeben werden, mit welchen die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei einer Manipulation von
Stückgut kollidieren könnte. Die Steuerungseinrichtung kann die Position oder die mehreren Positionen bei einem Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen berücksichtigen. Stellt die Steuerungseinrichtung hierbei fest, dass bei einer Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang einer Arbeitsbahn oder entlang mehrerer
Arbeitsbahnen eine Kollision der mindestens einen Handhabungseinrichtung mit einem Hindernis bzw. Objekt erfolgt, kann die Steuerungseinrichtung bewirken, dass diese Arbeitsbahn oder die mehreren Arbeitsbahnen nicht als vorbestimmte Arbeitsbahn
vorgegeben werden, entlang welcher die mindestens eine Handhabungseinrichtung zur Manipulation von Stückgut bewegt wird.
Wie vorhergehend erwähnt, kann die Vorrichtung mindestens eine
Horizontalfördereinrichtung zum Transport von Stückgütern umfassen. Die mindestens eine Horizontalfördereinrichtung kann derart positioniert sein, dass eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn zumindest abschnittsweise parallel zu einer Transportrichtung der mindestens einen Horizontalfördereinrichtung erfolgt.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Bewegen mindestens einer für den Umgang mit Stückgütern ausgebildeten Handhabungseinrichtung.
Merkmale, welche vorhergehend zur Vorrichtung beschrieben wurden, können auch für das nachfolgend beschriebene Verfahren vorgesehen sein. Zudem können Merkmale, welche nachfolgend zu denkbaren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens beschrieben werden, bei erfindungsgemäßer Vorrichtung vorgesehen sein. Insbesondere die nachfolgend noch beschriebene bestimmte Arbeitsbahn kann sowohl in denkbaren Ausführungsformen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgegeben werden als auch bei denkbaren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein.
Im Rahmen des Verfahrens werden mehrere Fixpositionen vorgegeben, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung während ihrer Bewegung anfährt bzw. passiert.
Eine Steuerungseinrichtung vergleicht selbständig unter Berücksichtigung der Fixpositionen mehrere Arbeitsbahnen, entlang derer die mindestens eine
Handhabungseinrichtung zum Manipulieren von Stückgütern zyklisch bewegt werden kann, mindestens hinsichtlich eines oder mehrerer der nachfolgenden Kriterien: a) der Ausbildung von Antriebsmomenten eines Aktors oder mehrerer Aktoren bei jeweiliger Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der mehreren Arbeitsbahnen, b) der relativen Dauer bzw. Zeitdauer, welche die mindestens eine
Handhabungseinrichtung zur jeweiligen Bewegung entlang der mehreren
Arbeitsbahnen benötigt,
c) der Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken.
Die mehreren Fixpositionen können sinnvollerweise auf den mehreren
Arbeitsbahnen lokalisiert sein, so dass die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei ihrer Bewegung die Fixpositionen passiert bzw. anfährt. Momente, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung einwirken, können mittels entsprechender Sensoren, die an der mindestens einen Handhabungseinrichtung angeordnet sind, festgestellt werden. Zudem gibt die Steuerungseinrichtung unter Berücksichtigung des Kriteriums oder der mehreren Kriterien eine bestimmte Arbeitsbahn aus den mehreren Arbeitsbahnen vor. Hierauf kann eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung über den Aktor oder über die mehreren Aktoren entlang der bestimmten Arbeitsbahn durch die Steuerungseinrichtung veranlasst werden. Insbesondere haben sich Ausführungsformen bewährt, bei welchen die
mindestens eine Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn im
Rahmen einer geschlossenen Kurve bewegt wird. Eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung um die vollständige Kurve kann hierbei als Zyklus ausgebildet sein, innerhalb dessen die mindestens eine Handhabungseinrichtung Stückgut manipuliert.
Weiter kann es sein, dass die mehreren Arbeitsbahnen hinsichtlich des Kriteriums a) und des Kriteriums b) miteinander verglichen werden, wobei die Steuerungseinrichtung unter Berücksichtigung der Kriterien a) und/oder b) bzw. beider Kriterien a) und b) eine bestimmte Arbeitsbahn aus den mehreren Arbeitsbahnen vorgibt und eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn über die Steuerungseinrichtung veranlasst wird. Hierzu kann eine intelligente Logik auf der Steuerungseinrichtung hinterlegt sein, welche eine Gewichtung hinsichtlich der Kriterien a) und/oder b) umfasst und mittels der intelligenten Logik eine bestimmte Arbeitsbahn aus den mehreren Arbeitsbahnen vorgibt. Auch ist denkbar, dass die Handhabungseinrichtung entlang der mehreren Arbeitsbahnen bewegt wird, wobei die Kriterien a) und/und oder b) und/oder c) und oder d), welches Kriterium nachfolgend beschrieben wird, festgestellt bzw. erfasst werden.
So ist denkbar, dass die Steuerungseinrichtung die mehreren Arbeitsbahnen hinsichtlich des relativen Energiebedarfs der ein oder mehreren Aktoren bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der mehreren Arbeitsbahnen als Kriterium d) miteinander vergleicht. Hierauf kann die Steuerungseinrichtung unter
Berücksichtigung des Kriteriums d) eine bestimmte Arbeitsbahn aus den mehreren Arbeitsbahnen vorgeben und eine Bewegung der mindestens einen
Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn über die
Steuerungseinrichtung veranlasst werden. Weiterhin können die vorherig erwähnten Kriterien a) und/oder b) und/oder c) berücksichtigt werden, um aus den mehreren
Arbeitsbahnen eine bestimmte Arbeitsbahn vorzugeben.
In weiteren Ausführungsformen können der Steuerungseinrichtung zudem ein oder mehrerer Positionen zu Hindernissen und/oder Objekten, mit welchen die
Handhabungseinrichtung bei einer Bewegung kollidieren könnte, als Kriterium e) vorgegeben werden. Die Steuerungseinrichtung kann die Position oder die mehreren Positionen bei einem Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen berücksichtigen. Stellt die Steuerungseinrichtung hierbei fest, dass bei einer Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang einer Arbeitsbahn oder entlang mehrerer Arbeitsbahnen eine Kollision der mindestens einen Handhabungseinrichtung mit einem Hindernis bzw. Objekt erfolgt, kann die Steuerungseinrichtung bewirken, dass diese Arbeitsbahn oder diese mehreren Arbeitsbahnen nicht als vorbestimmte Arbeitsbahn vorgegeben werden, entlang welcher die mindestens eine Handhabungseinrichtung zur Manipulation von Stückgut bewegt wird.
Wie vorhergehend bereits erwähnt, kann mindestens eine
Handhabungseinrichtung als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildet sein. Die mindestens eine Handhabungseinrichtung kann demnach wenigstens drei Arme, ggf. auch nur zwei Arme oder auch vier Arme besitzen, denen jeweils wenigstens ein Aktor zugeordnet ist und die an ihrem jeweiligen freien Ende mit einer Klemm- und/oder Greifeinheit in Verbindung stehen. Die Aktoren der wenigstens drei (zwei) Arme können über die Steuerungseinrichtung zur Bewegung der Klemm- und/oder Greifeinheit entlang der bestimmten Arbeitsbahn zeitgleich angesteuert werden, um mittels der Klemm- und/oder Greifeinheit ein Stückgut oder mehrere Stückgüter zu manipulieren. Die Aktoren der wenigstens drei Arme bzw. die wenigstens drei Arme der mindestens einen
Handhabungseinrichtung stehen demnach ggf. miteinander in Wirkverbindung, um die Klemm- und/oder Greifeinheit zur Manipulation von Stückgut entlang der bestimmten Arbeitsbahn zu bewegen und Stückgut zu manipulieren.
Für denkbare Ausführungsformen kann zudem vorgesehen sein, dass das vorherig beschriebene Kriterium a) über einen mit der Steuerungseinrichtung in
Verbindung stehenden und an den Aktor gekoppelten Drehmomentaufnehmer oder über mehrere mit der Steuerungseinrichtung in Verbindung stehende und an die Aktoren gekoppelte Drehmomentaufnehmer festgestellt wird. Insbesondere kann der
Drehmomentaufnehmer bzw. können die mehreren Drehmomentaufnehmer an eine jeweilige Getriebeausgangswelle der Aktoren gekoppelt sein.
Zudem kann es sein, dass die mindestens eine Handhabungseinrichtung während ihrer Bewegung entlang der bestimmten Arbeitsbahn ein Stückgut oder mehrere
Stückgüter von einer Horizontalfördereinrichtung entgegennimmt und manipuliert, wobei das Stückgut oder die mehreren Stückgüter in Oberflächenkontakt mit der
Horizontalfördereinrichtung bleibt bzw. bleiben. Die Horizontalförderreinrichtung kann eine Transportrichtung für Stückgüter besitzen, wobei die mindestens eine
Handhabungseinrichtung Stückgüter bei Manipulation schräg zur Transportrichtung versetzt und/oder um eine vertikal orientierte Achse dreht. Die Stückgüter können ggf. in mehreren Reihen und beabstandet zueinander auf der Horizontalfördereinrichtung aufstehen bzw. via die Horizontalfördereinrichtung transportiert werden.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine bestimmte Arbeitsbahn, welche durch eine vorherig bereits beschriebene Steuerungseinrichtung, die als Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, vorgegeben wird bzw. vorgebbar ist. Die bestimmte Arbeitsbahn umfasst hierbei folgende Charakteristika:
- einen ersten Bahnabschnitt, der sich horizontal in einer X-Richtung erstreckt,
- eine erste in einer lotrechten Z-Richtung nach oben verlaufende kurvenförmige Umlenkung, die an den ersten Bahnabschnitt anschließt,
- einen zweiten Bahnabschnitt, der an die erste kurvenförmige Umlenkung
anschließt und gegenläufig zur X-Richtung orientiert ist,
- eine zweite kurvenförmige Umlenkung, die an den zweiten Bahnabschnitt und an den ersten Bahnabschnitt anschließt und in Z-Richtung nach unten verläuft, - wobei eine relative Beabstandung des ersten Bahnabschnittes gegenüber dem zweiten Bahnabschnitt in X-Richtung abnimmt.
Die Praxis hat gezeigt, dass Handhabungseinrichtung, die zur Manipulation von Stückgütern ausgebildet sind, bei Bewegung entlang solcher bestimmter Arbeitsbahnen mit beschriebenen Charakteristika einen geringen Verschleiß besitzen und dennoch Stückgut mit hohem Durchsatz manipulieren können. Die mehreren Arbeitsbahnen bzw. sämtliche der mehreren Arbeitsbahnen, welche die Steuerungseinrichtung miteinander vergleicht, können aus diesem Grunde die beschriebenen Charakteristika umfassen. Ist eine Horizontalfördereinrichtung vorgesehen, so kann sich die X-Richtung in bzw. parallel zur Transportrichtung der Horizontalfördereinrichtung erstrecken. Die Z-Richtung kann demnach lotrecht zur X-Richtung bzw. lotrecht zur Transportrichtung der
Horizontalfördereinrichtung orientiert sein.
Insbesondere haben sich Ausführungsformen bewährt, bei welchen ein Radius der zweiten kurvenförmigen Umlenkung bei Annäherung an den ersten Bahnabschnitt zunimmt. Auch kann es sein, dass ein Betrag einer relativen Beabstandung des ersten Bahnabschnittes gegenüber dem zweiten Bahnabschnitt zumindest bereichsweise wenigstens zwei Drittel des Betrages der größtmöglichen Bewegungsfreiheit der mindestens einen Handhabungseinrichtung in lotrechter Z-Richtung beträgt.
Weiter kann die mindestens eine Handhabungseinrichtung einen bestimmten Arbeitsraum besitzen, innerhalb dessen die mindestens eine Handhabungseinrichtung bewegt werden kann, wobei der erste und der zweite Bahnabschnitt sowie die erste und die zweite kurvenförmige Umlenkung miteinander eine Fläche umschließen, deren Betrag mehr als 60% des Betrages der Fläche entspricht, die durch den Arbeitsraum gebildet wird.
Die Erfindung betrifft zudem eine bestimmte Arbeitsbahn für mindestens eine Handhabungseinrichtung, welche Stückgut von einer Horizontalfördereinrichtung während seiner Bewegung entgegennehmen und ohne Unterbrechung der Bewegung manipulieren kann. Vorherig bereits zu denkbarer Gestaltung von bestimmten Arbeitsbahnen beschriebene Merkmale, welche für die Vorrichtung bzw. das Verfahren Verwendung finden können, sind auch für die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße bestimmte Arbeitsbahn vorstellbar und sind aus Gründen eines komprimierten Umfangs der
Patentanmeldung nachfolgend nicht redundant erwähnt. Die bestimmte Arbeitsbahn umfasst folgende Charakteristika: einen ersten Bahnabschnitt, der sich horizontal in einer X-Richtung erstreckt,
eine erste in einer lotrechten Z-Richtung nach oben verlaufende kurvenförmige Umlenkung, die an den ersten Bahnabschnitt anschließt,
- einen zweiten Bahnabschnitt, der an die erste kurvenförmige Umlenkung
anschließt und gegenläufig zur X-Richtung orientiert ist, - eine zweite kurvenförmige Umlenkung, die an den zweiten Bahnabschnitt und an den ersten Bahnabschnitt anschließt und in Z-Richtung nach unten verläuft,
- wobei eine relative Beabstandung des ersten Bahnabschnittes gegenüber dem zweiten Bahnabschnitt in X-Richtung abnimmt.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Handhabungseinrichtung, wie sie bei diversen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen sein kann.
Fig. 3 zeigt mehrere Arbeitsbahnen, wie sie bei diversen Ausführungsformen der Erfindung vorliegen können. Fig. 4 zeigt in zwei perspektivischen Ansichten (Fig. 4A und Fig. 4B) weitere
Aspekte, wie sie bei denkbaren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorliegen können.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die
Erfindung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 . Die Vorrichtung 1 ist vorgesehen zum Umgang
mit Stückgütern 3, vorliegend ausgebildet als mehrere zu einem jeweiligen Gebinde 5 zusammengefasste Getränkebehältnisse.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Horizontalfördereinrichtung 10, auf welcher die Stückgüter 3 bzw. Gebinde 5 zueinander beabstandet aufstehen und in Transportrichtung TR geführt werden. Während ihres Transportes mittels der Horizontalfördereinrichtung 10 passieren die Stückgüter 3 zwei Handhabungseinrichtungen 7, wobei mittels der
Handhabungseinrichtungen 7 Stückgüter 3 selektiv gedreht werden. In Fig. 1 sind
Stückgüter 3 bereits von den Handhabungseinrichtungen 7 erfasst und werden um eine vertikale Achse um einen Winkel von 90° gedreht. Die Handhabungseinrichtungen 7 sind an einer jeweiligen Tragekonstruktion 12 derart aufgehängt, dass sich ein jeweiliger Erfassungsbereich der
Handhabungseinrichtungen 7 über einen Streckenabschnitt der
Horizontalfördereinrichtung 10 erstreckt. Die Handhabungseinrichtungen 7 bzw. die Erfassungsbereiche der Handhabungseinrichtungen 7 sind in Transportrichtung TR voneinander beabstandet.
Die Darstellung der Fig. 1 zeigt lediglich ein Drehen von Stückgütern 3 um eine vertikal bzw. lotrecht orientierte Achse. Die Handhabungseinrichtungen 7 können jedoch derart ausgebildet sein, dass diese jeweils Stückgüter 3 bzw. Gebinde 5 schräg zur Transportrichtung TR der Horizontalfördereinrichtung 10 versetzen können. Die
Handhabungseinrichtungen 7 besitzen hierzu jeweils eine Bewegungsfreiheit, die in Fig. 1 als Y-Richtung angedeutet ist und horizontal sowie lotrecht zur Transportrichtung TR verläuft.
Wurden Stückgüter 3 über die jeweilige Handhabungseinrichtung 7 manipuliert, kann die jeweilige Handhabungseinrichtung 7 die manipulierten Stückgüter 3 freigeben, wobei diese von der Horizontalfördereinrichtung 10 in Transportrichtung TR weiter transportiert werden.
Die Handhabungseinrichtungen 7 können zudem in und entgegengesetzt zu einer X-Richtung geführt werden, die parallel zur Transportrichtung TR orientiert ist bzw. mit der Transportrichtung TR fluchtet. Hierdurch besteht die Möglichkeit, die
Handhabungseinrichtungen 7 in Transportrichtung TR synchron zu den Stückgütern 3 zu bewegen, so dass die Stückgüter 3 durch die Handhabungseinrichtungen 7 jeweils entgegengenommen werden können, ohne dass eine Bewegung der Stückgüter 3 hierzu unterbrochen werden muss. Wurden die Stückgüter 3 bzw. Gebinde 7 mittels der
jeweiligen Handhabungseinrichtung 7 erfasst, können die Stückgüter 3 bzw. Gebinde 7 mittels der Handhabungseinrichtung 7 gegenüber einer Transportgeschwindigkeit der Horizontalfördereinrichtung 10 in X-Richtung beschleunigt oder verzögert werden. Nach Freigabe der manipulierten Stückgüter 3 werden die Handhabungseinrichtungen 7 jeweils in Z-Richtung und entgegengesetzt zur X-Richtung geführt, um weitere Stückgüter 3 bzw. Gebinde 5 von der Horizontalfördereinrichtung 10 entgegenzunehmen und zu
manipulieren. Bei Entgegennahme von Stückgütern 3 können die
Handhabungseinrichtungen 7 daher synchron mit den Stückgütern 3 bzw. mit einer Geschwindigkeit in x- Richtung bewegt werden, welche einer Transportgeschwindigkeit der Horizontalfördereinrichtung 10 entspricht.
Insbesondere bei Bewegung der Handhabungseinrichtungen 7 in X- Richtung bzw. entgegengesetzt zur X-Richtung und in Z-Richtung sind für die Bewegung der
Handhabungseinrichtungen 7 vorgesehene Aktoren 9 (vgl. Fig. 2) mit einem hohen Antriebsmoment belastet. Dies kann zu einem vorzeitigen Verschleiß von
Getriebekomponenten führen, sofern die Bewegungsbahnen der
Handhabungseinrichtungen 7 derart gewählt werden, dass sehr hohe Antriebsmomente bzw. stark inhomogene Antriebsmoment für eine Bewegung der
Handhabungseinrichtungen 7 benötigt werden. Werden Geschwindigkeiten der
Handhabungseinrichtungen 7 gedrosselt, um die hohen Antriebsmomente zu reduzieren, nimmt der Durchsatz an manipulierten Stückgütern je Zeiteinheit ab, was in der Praxis unerwünscht ist.
Um dieses Problem zu vermeiden, ist eine Steuerungseinrichtung S vorgesehen, welche zur Bewegung der Handhabungseinrichtungen 7 mit ihren Aktoren 9 (vgl. Fig. 2) in Verbindung steht. Der Steuerungseinrichtung S werden mehrere bzw. wenigstens zwei Fixpositionen vorgegeben, welche die Handhabungseinrichtungen 7 anfahren sollen, um Stückgüter 3 manipulieren zu können. Die Fixpositionen können hierbei eine jeweilige Startposition sowie eine jeweilige Endposition für die Handhabungseinrichtungen 7 umfassen, die im Rahmen eines Bewegungszyklus von den Handhabungseinrichtungen 7 abgefahren werden, um auf der Horizontalfördereinrichtung 3 transportierte Stückgüter 3 selektiv zu manipulieren.
Sind die Fixpositionen vorgegeben, vergleicht die Steuerungseinrichtung S unter Berücksichtigung der Fixpositionen mehrere Arbeitsbahnen 20, 22 bzw. 24 (vgl. Fig. 3) hinsichtlich mehrerer Kriterien selbständig. Die mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 bzw. 24 sind hierbei dergestalt, dass die Fixpositionen auf den mehreren Arbeitsbahnen 20, 22
bzw. 24 lokalisiert sind, so dass die Handhabungseinrichtungen 7, wie nachfolgend noch beschrieben, bei ihrer Bewegung entlang einer bestimmten der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 bzw. 24 die Fixpositionen passiert.
Die Kriterien, hinsichtlich welcher die mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 von der Steuerungseinrichtung S verglichen werden, umfassen beim Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 : a) eine jeweilige Ausbildung von Antriebsmomenten A1 bis A3 (vgl. Fig. 3) der ein oder mehreren Aktoren 9 bei jeweiliger Bewegung der
Handhabungseinrichtungen 7 entlang der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24, b) eine jeweilige Dauer, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung 7 zur jeweiligen Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 benötigt, c) die Ausbildung von Momenten, welche auf die Handhabungseinrichtungen 7 bei ihren Bewegungen entlang der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 einwirken, d) einen jeweiligen Energiebedarf der ein oder mehreren Aktoren 9 bei Bewegung der Handhabungseinrichtungen 7 entlang der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24. Es kann hierbei sein, dass die Steuerungseinrichtung S mehrere Arbeitsbahnen
20, 22 bzw. 24, entlang welcher die Handhabungseinrichtungen 7 bewegt werden können, vergleicht, indem die Steuerungseinrichtung S eine aktive Bewegung der
Handhabungseinrichtungen 7 entlang der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 bewirkt und hierbei die Kritierien a), b), c) und d) feststellt bzw. erfasst. In weiteren
Ausführungsformen ist denkbar, dass die Steuerungseinrichtung S eine intelligente Logik besitzt bzw. dass auf der Steuerungseinrichtung S eine intelligente Logik abgelegt ist, mittels welcher die Steuerungseinrichtung S unter Berücksichtigung der Fixpositionen und der Kriterien a), b), c) und d) eine bestimmte Arbeitsbahn 24 aus den mehreren
Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 vorgibt. Informationen zur bestimmten Arbeitsbahn 24 bzw. beispielsweise zu den bei Bewegung der Handhabungseinrichtung 7 hierbei auftretenden Antriebsmomenten A1 bis A3 für die Aktoren 9, können auf einem Display optisch dargestellt werden. Nach einer manuellen Zustimmung kann die Steuerungseinrichtung S
eine Bewegung der Handhabungseinrichtungen 7 über die jeweiligen Aktoren 9 entlang der bestimmten Arbeitsbahn 24 veranlassen, wobei die Handhabungseinrichtungen 7 Stückgüter 3 von der Horizontalfördereinrichtung 10 entgegennehmen und manipulieren.
Fig. 2 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Handhabungseinrichtung 7, wie sie bei diversen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen sein kann. Die
Handhabungseinrichtung 7 kann für das Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 vorgesehen sein.
In Fig. 2 ist die Handhabungseinrichtung 7 als sog. Tripod 8 bzw. als
Parallelkinematik-Roboter 8 mit einem Gestell 1 1 ausgebildet und umfasst drei Arme 14, die unabhängig voneinander über jeweils einen zugeordneten Aktor 9 bewegt werden können. Die Aktoren 9 stehen mit der Steuerungseinrichtung S in Verbindung, welche eine definierte und aufeinander abgestimmte Bewegung der Arme 14 über die Aktoren 9 vorgibt, um Stückgut 3 zu manipulieren. Hierzu stehen die Arme 14 mit einer
gemeinsamen Klemm- und/oder Greifeinheit 30 mechanisch in Verbindung. Die Klemm- und/oder Greifeinheit 30 besitzt zwei sich gegenüberliegende Klemmbacken 32, deren relativer Abstand vergrößert und verkleinert werden kann, um Stückgut 3 zum Zwecke einer Manipulation zu greifen und zeitlich hierauf folgend freizugeben. Eine Freigabe erfolgt durch Vergrößerung des relativen Abstandes beider Klemmbacken 32. Die als Tripod 8 bzw. als Parallelkinematik-Roboter 8 ausgebildete Handhabungseinrichtung 7 bzw. die Klemm- und/oder Greifeinheit 30 der als Tripod 8 bzw. als Parallelkinematik- Roboter 8 ausgebildeten Handhabungseinrichtung 7 wird über die Steuerungseinrichtung S entlang der bestimmten Arbeitsbahn 24 (vgl. Fig. 3) bewegt. Hierdurch werden die Aktoren 9 mit geringen Antriebsmomenten belastet. Zudem bleibt der Durchsatz an über die als Tripod 8 bzw. als Parallelkinematik-Roboter 8 ausgebildete
Handhabungseinrichtung 7 manipulierbaren Stückgütern 3 hoch.
Die Fig. 3 zeigt mehrere Arbeitsbahnen 20, 22, 24, wie sie bei diversen
Ausführungsformen der Erfindung vorliegen können. Wie vorhergehend bereits erwähnt, werden der Steuerungseinrichtung S mehrere Fixpositionen vorgegeben, welche eine Handhabungseinrichtung 7 bei ihrer Bewegung passieren bzw. anfahren soll. Sind diese bekannt, vergleicht die Steuerungseinrichtung S mehrere potentielle Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 miteinander, bei welchen mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 die
Handhabungseinrichtung 7 die Fixpositionen anfahren bzw. passieren kann.
In Fig. 3 wurden die mehreren bzw. drei Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 hinsichtlich eines jeweiligen Antriebsmomentes A1 bis A3 dreier Aktoren 9 miteinander verglichen. Die Handhabungseinrichtung 7, für welche die Antriebsmomente A1 bis A3 in Fig. 3 dargestellt sind, ist somit als Tripod 8 bzw. als Parallelkinematik-Roboter 8 (vgl. Fig. 2) ausgebildet, welcher drei Aktoren 9 besitzt, um drei Arme 14 unabhängig voneinander zu bewegen und somit eine Klemm- und/oder Greifeinheit 30 zum Zwecke einer Manipulation von Stückgütern 3 zu positionieren. Unter Verweis mit A1 ist ein Antriebsmoment eines ersten Aktors 9 hinsichtlich der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 über den
Zeitverlauf aufgetragen, unter Verweis mit A2 ist ein Antriebsmoment eines weiteren Aktors 9 hinsichtlich der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 über den Zeitverlauf aufgetragen, unter Verweis mit A3 ist ein Antriebsmoment eines dritten Aktors 9 des Tripods 8 bzw. des Parallelkinematik-Roboters 8 (vgl. Fig. 2) hinsichtlich der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 über den Zeitverlauf aufgetragen. Ziffer 26 verweist auf das jeweilige Antriebsmoment A1 bis A3 der drei Aktoren 9 bei bestimmter Arbeitsbahn 24. Wie hierbei gut zu erkennen, besitzt das jeweilige Antriebsmoment A1 bis A3 bei bestimmter Bewegungsbahn 24 gegenüber den weiteren Bewegungsbahnen 20 und 22 einen geringeren maximalen Ausschlag sowie eine größere Homogenität über den Zeitverlauf. Hiermit sind eine geringere Belastung von Getriebekomponenten und ein geringerer Verschleiß einhergehend. Die bestimmte Arbeitsbahn 24 besitzt einen ersten Bahnabschnitt 40, der sich horizontal in einer X-Richtung erstreckt. Wie die Handhabungseinrichtung 7 entlang des ersten Bahnabschnittes 40 bzw. in X-Richtung bewegt, kann hierbei eine synchrone Bewegung der Handhabungseinrichtung 7 zusammen mit Stückgütern 3 erfolgen, wobei die Handhabungseinrichtung 7 bzw. ggf. die Klemm- und/oder Greifeinheit 30 (vgl. Fig. 2) der Handhabungseinrichtung 7 ein oder mehrere Stückgüter 3 von einer
Horizontalfördereinrichtung 3 entgegennimmt. Bei Bewegung der
Handhabungseinrichtung 7 entlang der bestimmten Arbeitsbahn 24 in X-Richtung bzw. entlang des ersten Bahnabschnittes 40 kann eine Verzögerung oder Beschleunigung der ein oder mehreren entgegengenommenen Stückgüter 3 durch die
Handhabungseinrichtung 7 erfolgen.
Eine erste, in einer lotrechten Z-Richtung nach oben verlaufende kurvenförmige Umlenkung 42 schließt an den ersten Bahnabschnitt 40 an. Wurden ein oder mehrere Stückgüter 3 bei Bewegung der Handhabungseinrichtung 7 entlang des ersten
Bahnabschnittes 40 manipuliert, wird die Handhabungseinrichtung 7 nach Freigabe der ein oder mehreren Stückgüter 3 in Richtung nach oben von den manipulierten
Stückgütern 3 wegbewegt und folgt hierbei dem Verlauf der ersten kurvenförmigen Umlenkung, auf welche Ziffer 42 in Fig. 3 verweist.
An die erste kurvenförmige Umlenkung 42 schließt ein zweiter Bahnabschnitt 44 an. Hier wird die Handhabungseinrichtung 7 zur Entgegennahme weiterer Stückgüter 3 gegenläufig zur X-Richtung bewegt. Der zweite Bahnabschnitt 44 verläuft nichtparallel bzw. winklig zum ersten Bahnabschnitt 40. Eine zweite kurvenförmige Umlenkung 46 schließt an den zweiten Bahnabschnitt 44 und an den ersten Bahnabschnitt 40 an bzw. verbindet den ersten Bahnabschnitt 40 und den zweiten Bahnabschnitt 44 miteinander.
Eine relative Beabstandung des ersten Bahnabschnittes 40 gegenüber dem zweiten Bahnabschnitt 44 nimmt in X-Richtung homogen ab. Die Praxis hat gezeigt, dass bestimmte Bewegungsbahnen 24 mit Charakteristika gemäß Fig. 3 niedrige
Antriebsmomente A1 bis A3 für Aktoren 9 erfordern und dennoch einen hohen Durchsatz bei Manipulation von Stückgütern 3 erlauben. Günstig für eine möglichst niedrige
Ausbildung von Antriebsmomenten A1 bis A3 von Aktoren 9 haben sich zudem
Charakteristika gemäß Fig. 3 bewährt, bei welchen ein Radius der zweiten
kurvenförmigen Umlenkung 46 bei Annäherung an den ersten Bahnabschnitt 40 zunimmt.
Ein Arbeitsraum, innerhalb dessen die Handhabungseinrichtung 7 bewegt werden kann, ist in Fig. 3 unter Verweis mit Ziffer 50 dargestellt. Hierbei ist zu erkennen, dass der erste und der zweite Bahnabschnitt 40 und 44 sowie die erste und die zweite
kurvenförmige Umlenkung 42 und 46 miteinander eine Fläche 60 umschließen, deren Betrag mehr als 60% des Betrags der Fläche entspricht, die durch den Arbeitsraum 50 gebildet wird.
Die beiden perspektivischen Ansichten der Fig. 4 zeigen weitere Aspekte, wie sie bei denkbaren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorliegen können. Auch die Handhabungseinrichtung 7 aus den Figuren 4A und 4B ist als Tripod 8 bzw. als
Parallelkinematik-Roboter 8 ausgebildet und besitzt drei Arme 14, die relativ zueinander bewegt werden können. Die perspektivische Detailansicht der Fig. 4B zeigt hierbei, dass die Arme 14 jeweils einen Unterzug 17 und einen Oberzug 16 umfassen. Über einen jeweiligen Aktor 9 kann der Oberzug 16 um eine horizontale Achse gedreht werden, um den jeweiligen Arm 14 zu bewegen.
Dem jeweiligen Oberzug 16 und dem jeweiligen Aktor 9 sind zudem ein Getriebe 18 und ein Sensor 19, vorliegend ausgebildet als Drehmomentaufnehmer 21 ,
zwischengeordnet. Der Sensor 19 bzw. Drehmomentaufnehmer 21 ist an die
Ausgangswelle des Getriebes 18 gekoppelt und hierdurch in der Lage, bei Bewegung der Handhabungseinrichtung 7 bzw. des Tripods 8 bzw. des Parallelkinematik-Roboters 8 entlang der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 ein über den Aktor 9 an den Arm 14 bzw. Oberzug 16 übertragenes Drehmoment jeweils festzustellen. Weiter steht der Sensor 19 bzw. Drehmomentaufnehmer 21 mit der
Steuerungseinrichtung S in Verbindung. Diese kann unter Berücksichtigung des über den Sensor 19 bzw. Drehmomentaufnehmers 21 jeweils festgestellten Drehmomentes eine jeweilige bestimmte Arbeitsbahn 24 aus den mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 auswählen bzw. vorgeben und eine Bewegung der Handhabungseinrichtung 7 bzw. des Tripods 8 entlang der bestimmten Arbeitsbahn 24 veranlassen.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezuqszeichenliste
1 Vorrichtung
3 Stückgut
5 Gebinde
7 Handhabungseinrichtung
8 Tripod, Parallelkinematik-Roboter
9 Aktor
10 Horizontalfördereinrichtung
1 1 Gestell
12 Tragkonstruktion, Tragekonstruktion
14 Arm, Arme
16 Oberzug
17 Unterzug
18 Getriebe
19 Sensor
20 Arbeitsbahn
21 Drehmomentaufnehmer
22 Arbeitsbahn
24 Arbeitsbahn, bestimmte Arbeitsbahn
26 Antriebsmoment der bestimmten Arbeitsbahn
30 Klemm- und/oder Greifeinheit
32 Klemmbacke
40 Erster Bahnabschnitt
42 Erste kurvenförmige Umlenkung
44 Zweiter Bahnabschnitt
46 Zweite kurvenförmige Umlenkung
50 Arbeitsbereich, Arbeitsraum
A1 Antriebsmoment
A2 Antriebsmoment
A3 Antriebsmoment
S Steuerungseinrichtung
TR Transportrichtung
Claims
Ansprüche
Vorrichtung (1 ) zum Umgang mit Stückgütern (3), aufweisend mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) zum Manipulieren von Stückgütern (3),
- wenigstens einen Aktor (9), über welchen die mindestens eine
Handhabungseinrichtung (7) entlang mehrerer Arbeitsbahnen (20, 22, 24) bewegt werden kann, so dass die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) ein oder mehrere vorgegebene Fixpositionen passiert,
- eine Steuerungseinrichtung (S), welche zur Bewegung der mindestens einen
Handhabungseinrichtung (7) mit den ein oder mehreren Aktoren (9) in Verbindung steht, wobei die Steuerungseinrichtung (S) zum selbständigen Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) auf Grundlage mindestens eines oder mehrerer der nachfolgenden Kriterien vorgesehen ist: a) der jeweiligen Ausbildung von Antriebsmomenten (A1 , A2, A3) des einen
Aktors (9) oder der mehreren Aktoren (9) bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24), b) der relativen Dauer, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) zur Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) benötigt, c) der Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine
Handhabungseinrichtung (7) bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken, wobei durch die Steuerungseinrichtung (S) unter Berücksichtigung des wenigstens einen Kriteriums oder unter Berücksichtigung mehrerer Kriterien eine bestimmte Arbeitsbahn (24) aus den mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) vorgebbar bzw.
festlegbar ist, und wobei eine Bewegung der mindestens einen
Handhabungseinrichtung (7) über den einen Aktor (9) oder über die mehreren Aktoren
(9) durch die Steuerungseinrichtung (S) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) veranlasst werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , bei der die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) zusammen mit mehreren Aktoren (9) als Tripod (8) bzw. als Parallelkinematik- Roboter (8) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der einem Aktor (9) oder mehreren Aktoren (9) der als Parallelekinematik-Roboter (8) bzw. als Tripod (8) ausgebildeten
Handhabungseinrichtung (7) jeweils ein Sensor (19) oder mehrere Sensoren (19) zur Feststellung des Kriteriums a) zugeordnet ist bzw. sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der ein Sensor (19) oder mehrere Sensoren (19) als Drehmomentaufnehmer (21 ) ausgebildet ist bzw. sind, welche einem Arm (14) oder mehreren Armen (14) der als Parallelkinematik-Roboter (8) bzw. als Tripod (8) ausgebildeten mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) und einem jeweiligen Aktor (9) mechanisch zwischengeordnet ist bzw. sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die
Steuerungseinrichtung (S) zum selbständigen Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) hinsichtlich des relativen Energiebedarfs des Aktors (9) oder der mehreren Aktoren (9) bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) als Kriterium d) ausgebildet ist, wobei über die Steuerungseinrichtung (S) unter Berücksichtigung des Kriteriums d) eine bestimmte Arbeitsbahn (24) aus den mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) vorgebbar ist, und wobei eine Bewegung der mindestens einen
Handhabungseinrichtung (7) über den Aktor (9) oder die mehreren Aktoren (9) durch die Steuerungseinrichtung (S) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) veranlasst werden kann.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend mindestens eine Horizontalfördereinrichtung (10) zum Transport von Stückgütern (3), welche mindestens eine Horizontalfördereinrichtung (10) derart positioniert ist, dass eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (10) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) zumindest abschnittsweise parallel zu einer
Transportrichtung (TR) der mindestens einen Horizontalfördereinrichtung (10) erfolgt.
7. Verfahren zum Bewegen mindestens einer für den Umgang mit Stückgütern (3) ausgebildeten Handhabungseinrichtung (7), bei welchem Verfahren ein oder mehrere Fixpositionen vorgegeben werden, welche die mindestens eine
Handhabungseinrichtung (7) während ihrer Bewegung anfährt, wobei eine Steuerungseinrichtung (S) unter Berücksichtigung der Fixposition oder der mehreren Fixpositionen mehrere Arbeitsbahnen (20, 22, 24), entlang derer die Handhabungseinrichtung (7) mittels eines Aktors (9) oder mittels mehrerer Aktoren (9) zum Manipulieren von Stückgütern (3) zyklisch bewegt werden kann, mindestens hinsichtlich eines der nachfolgenden Kriterien oder hinsichtlich mehrerer der nachfolgenden Kriterien selbständig miteinander vergleicht: a) der Ausbildung von Antriebsmomenten (A1 , A2, A3) des Aktors (9) oder mehrerer Aktoren (9) bei jeweiliger Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24), b) der Dauer, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) zur jeweiligen Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) benötigt, c) der Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine
Handhabungseinrichtung (7) bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken, wobei die Steuerungseinrichtung (S) unter Berücksichtigung des Kriteriums oder der mehreren Kriterien eine bestimmte Arbeitsbahn (24) aus den mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) vorgibt und eine Bewegung der mindestens einen
Handhabungseinrichtung (7) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) über die Steuerungseinrichtung (S) veranlasst wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) im Rahmen einer geschlossenen Kurve bewegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) zumindest hinsichtlich des Kriteriums a) und des Kriteriums b) miteinander verglichen werden, wobei die Steuerungseinrichtung (S) unter Berücksichtigung der Kriterien a) und b) eine bestimmte Arbeitsbahn (24) aus den mehren Arbeitsbahnen (20, 22, 24)
vorgibt und eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) über die Steuerungseinrichtung (S) veranlasst wird.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die
Steuerungseinrichtung (S) die mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) hinsichtlich des relativen Energiebedarfs des Aktors (9) oder der mehreren Aktoren (9) bei einer Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) als Kriterium d) miteinander vergleicht, unter
Berücksichtigung des Kriteriums d) eine bestimmte Arbeitsbahn (24) aus den mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) vorgibt und eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) über die Steuerungseinrichtung (S) veranlasst wird.
1 1 . Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) wenigstens drei Arme (14) besitzt, denen jeweils wenigstens ein Aktor (9) zugeordnet ist und die über einen jeweiligen freien
Endbereich mit einer gemeinsamen Klemm- und/oder Greifeinheit (30) in Verbindung stehen, wobei die Aktoren (9) der wenigstens drei Arme (14) über die
Steuerungseinrichtung (S) zur Bewegung der Klemm- und/oder Greifeinheit (30) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) zeitgleich angesteuert werden, um mittels der Klemm- und/oder Greifeinheit (30) ein oder mehrere Stückgüter (3) zu
manipulieren.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , bei dem das Kriterium a) über ein oder mehrere mit der Steuerungseinrichtung (S) in Verbindung stehende und an die Aktoren (9) gekoppelte Drehmomentaufnehmer (21 ) festgestellt wird. 13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 12, bei dem die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) während ihrer Bewegung entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) ein Stückgut (3) oder mehrere Stückgüter (3) von einer
Horizontalfördereinrichtung (10) entgegennimmt und manipuliert, wobei das Stückgut (3) oder die mehreren Stückgüter (3) in Oberflächenkontakt mit der
Horizontalfördereinrichtung (10) bleiben.
14. Bestimmte Arbeitsbahn (24), welche durch eine Steuerungseinrichtung (S) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder der Ansprüche 7 bis 12
vorgegeben wird, die bestimmte Arbeitsbahn (24) umfassend folgende Charakteristika:
- einen ersten Bahnabschnitt (40), der sich horizontal in einer X-Richtung erstreckt,
- eine erste in einer lotrechten Z-Richtung nach oben verlaufende kurvenförmige Umlenkung (42), die an den ersten Bahnabschnitt (40) anschließt,
- einen zweiten Bahnabschnitt (44), der an die erste kurvenförmige Umlenkung (42) anschließt und gegenläufig zur X-Richtung orientiert ist,
- eine zweite kurvenförmige Umlenkung (46), die an den zweiten Bahnabschnitt (44) und an den ersten Bahnabschnitt (40) anschließt und in Z-Richtung nach unten verläuft,
- wobei eine relative Beabstandung des ersten Bahnabschnittes (40) gegenüber dem zweiten Bahnabschnitt (44) in X-Richtung abnimmt.
15. Bestimmte Arbeitsbahn nach Anspruch 14, bei der ein Radius der zweiten
kurvenförmigen Umlenkung (46) bei Annäherung an den ersten Bahnabschnitt (40) zunimmt.
16. Bestimmte Arbeitsbahn nach Anspruch 14 oder 15, bei der ein Betrag der relativen Beabstandung des ersten Bahnabschnittes (40) gegenüber dem zweiten
Bahnabschnitt (44) zumindest bereichsweise wenigstens zwei Drittel des Betrages der größtmöglichen Bewegungsfreiheit der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) in lotrechter Z-Richtung beträgt.
17. Bestimmte Arbeitsbahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, bei der die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) einen bestimmten Arbeitsraum (50) besitzt, innerhalb dessen die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) bewegt werden kann, wobei der erste und der zweite Bahnabschnitt (40, 44) sowie die erste und die zweite kurvenförmige Umlenkung (42, 46) miteinander eine Fläche (60) umschließen, deren Betrag mehr als 60% des Betrags der Fläche entspricht, die durch den Arbeitsraum (50) gebildet wird.
18. Bestimmte Arbeitsbahn (24) für mindestens eine Handhabungseinrichtung (7), welche Stückgut (3) von einer Horizontalfördereinrichtung (10) während seiner Bewegung
entgegennehmen und ohne Unterbrechung der Bewegung manipulieren kann, die bestimmte Arbeitsbahn (24) umfassend folgende Charakteristika:
- einen ersten Bahnabschnitt (40), der sich horizontal in einer X-Richtung erstreckt,
- eine erste in einer lotrechten Z-Richtung nach oben verlaufende kurvenförmige (42) Umlenkung, die an den ersten Bahnabschnitt anschließt,
- einen zweiten Bahnabschnitt (44), der an die erste kurvenförmige Umlenkung (42) anschließt und gegenläufig zur X-Richtung orientiert ist,
- eine zweite kurvenförmige Umlenkung (46), die an den zweiten Bahnabschnitt (44) und an den ersten Bahnabschnitt (40) anschließt und in Z-Richtung nach unten verläuft,
- wobei eine relative Beabstandung des ersten Bahnabschnittes (40) gegenüber dem zweiten Bahnabschnitt (44) in X-Richtung abnimmt.
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WO (1) | WO2017025221A1 (de) |
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