-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Tuben-Handhabungsvorrichtung,
die zum Einsetzen von Tuben in eine Tubenfüllmaschine, zum Umsetzen von
Tuben innerhalb der Tubenfüllmaschine
und/oder zum Entnehmen von Tuben aus der Tubenfüllmaschine dient und die zumindest
einen räumlich
bewegbaren Träger
aufweist, an dem eine Vielzahl von Tubengreifern in zumindest einer
Greiferreihe angeordnet sind, wobei die Tubengreifer in einer ersten
Relativstellung, in der sie einen ersten vorbestimmten gegenseitigen
Abstand aufweisen, in die in einem Vorrat befindlichen Tuben eingeführt werden
und diese aufnehmen und dann unter Änderung ihres gegenseitigen
Abstandes längs
der Greiferreihe in eine zweite Relativstellung verstellt werden,
in der sie einen zweiten vorbestimmten gegenseitigen Abstand aufweisen,
der dem Abstand von Tubenaufnahmen entspricht, in die die Tuben
eingesetzt werden. Darüber
hinaus betrifft die Erfindung eine Tuben-Handhabungsvorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens.
-
In
einer Tubenfüllmaschine
kann es in verschiedenen Situationen notwendig sein, die Tuben zu ergreifen
und zwischen verschiedenen Stationen oder Maschinenabschnitten umzusetzen.
Die leeren, unverschlossenen Tuben werden üblicherweise nahe der Tubenfüllmaschine
in enger Packung als Vorrat beispielsweise in entsprechenden Behältern bereitgestellt
und müssen
in Tubenhalter oder Tubenaufnahmen eingesetzt werden, in denen sie
die verschiedenen Stationen der Tubenfüllmaschine laufen. Nach dem
Befüllen
und Verschließen
der Tuben müssen
diese aus den Tubenaufnahmen entnommen und entweder einer nachfolgenden
Verpackungsmaschine zugeführt
oder in enger Packung direkt in einen Ständer oder Karton eingesetzt
werden.
-
Im
Folgenden soll beispielhaft das Einsetzen der leeren, unverschlossenen
Tuben in die Tubenaufnahmen erläutert
werden, jedoch sind andere Handhabungs- und Umsetzvorgänge der
Tuben in der Tubenfüllmaschine
durch die Erfindung in gleicher Weise mit erfasst.
-
Aus
der WO 00/64749 A1 ist eine Tuben-Handhabungsvorrichtung bekannt,
die einen Industrieroboter aufweist, an dessen Arm ein Träger mit
einer Vielzahl von Tubengreifern angebracht ist. Die Tubengreifer
sind in zumindest einer Greiferreihe angeordnet, die üblicherweise
10 bis 15 Tubengreifer umfasst. Zum Aufnehmen von Tuben aus dem
Vorrat und zum Einsetzen in die Tubenaufnahmen der Tubenfüllmaschine
wird der Roboter-Arm so verfahren, dass der Träger mit den Tubengreifern oberhalb
der vertikal ausgerichteten, nach oben offenen Tuben angeordnet
ist. Die Tubengreifer fahren dann von oben in jeweils eine leere
Tube ein und ergreifen diese. Dies kann allein infolge Reibung oder
auch mittels entsprechend verstellbarer Greiferelemente erfolgen.
-
Durch
Verfahren des Roboter-Arms werden die Tuben dann aus dem Vorrat
entnommen und in eine Position an den entsprechenden Tubenaufnahmen
der Tubenfüllmaschine
gebracht. Der Roboter-Arm führt
die Tuben in die Tubenaufnahmen ein und gibt sie anschließend frei,
so dass die Tuben in den Tubenaufnahmen mehrere Stationen der Tubenfüllmaschine,
beispielsweise eine Füllstation
und eine Verschlussstation, durchlaufen können.
-
In
dem Vorrat sind die Tuben üblicherweise in
enger Packung angeordnet. Die Tubenaufnahmen weisen hingegen einen
gegenseitigen Abstand auf. Dies hat zur Folge, dass der gegenseitige
Abstand der Tubengreifer während
des Umsetzvorganges verändert
werden muss. Zum Aufnehmen der leeren Tuben aus dem Vorrat müssen die
Tubengreifer einen ersten, relativ geringen gegenseitigen Abstand aufweisen,
wohingegen die Tubengreifer beim Einsetzen der Tuben in die Tubenaufnahmen
einen zweiten gegenseitigen Abstand aufweisen müssen, der größer als
der erste gegenseitige Abstand ist, d.h. die Tubengreifer und somit
die Tuben müssen
in Längsrichtung
der Greiferreihe auseinandergezogen werden, was mittels einer Verstellvorrichtung
erfolgt.
-
Zur
Erzielung einer hohen Arbeitseffektivität ist es wünschenswert, möglichst
viele Tuben gleichzeitig mit der Tuben-Handhabungsvorrichtung zu
erfassen und umzusetzen. Da für
jede Tube ein eigener Tubengreifer notwendig ist, sollte somit die
Anzahl der Tubengreifer möglichst
groß sein.
Dies führt
jedoch zu einer großen
Baulänge
des Trägers,
da die Greiferreihe in der auseinandergezogenen zweiten Relativstellung
der Tubengreifer, in der die Tuben und die Tubengreifer einen relativ
großen
gegenseitigen Abstand aufweisen, relativ lang ist. Ein übermäßig langer
Träger
ist jedoch schwierig zu handhaben und benötigt einen großen Raum
für die
Umsetzbewegung. In der Praxis ist deshalb die Anzahl der Tubengreifer
pro Greiferreihe auf etwa 15 Tubengreifer beschränkt. Da die Tubenfüllmaschinen
und die Verpackungsmaschinen eine immer höhere Arbeitsgeschwindigkeit
aufweisen, muss die Zuführung
bzw. das Einsetzen der Tuben ebenfalls mit höherer Leistungsfähigkeit
erfolgen. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, die Tuben mittels
zweier parallel arbeitender Industrieroboter aus dem Vorrat zu entnehmen
und in die Tubenaufnahmen einzusetzen. Dieses Vorgehen ist jedoch
sehr teuer und die beiden Industrieroboter haben einen sehr großen Raumbedarf.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung
einer Tuben-Handhabungsvorrichtung zu schaffen, mit denen sich die
Tuben mit hoher Effektivität
umsetzen lassen. Darüber hinaus
soll eine Tuben-Handhabungsvorrichtung geschaffen werden, mit der
sich das Verfahren in konstruktiv einfacher Weise ausführen lässt.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich
des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
Dabei ist vorgesehen, dass die Tubengreifer in zwei Tubengreifergruppen
unterteilt sind und dass die Tubengreifer der ersten Tubengreifergruppe
unabhängig
von den Tubengreifern der zweiten Tubengreifergruppe unter Änderung
des gegenseitigen Abstandes längs
der Greiferreihe zwischen der ersten und der zweiten Relativstellung
verstellt werden.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist somit vorgesehen, nicht alle an dem Träger gelagerten Tubengreifer
gleichzeitig in die auseinandergezogene zweite Relativstellung zu
bringen, sondern die Tubengreifer der beiden Tubengreifergruppen
können
nacheinander in die auseinandergezogene zweite Relativstellung gebracht
werden. Die notwendige Gesamtlänge
des Trägers
ist somit durch die Länge der
sich in der auseinandergezogenen zweiten Relativstellung befinden den
Tubengreifer der einen Tubengreifergruppe und die Länge der
sich in der zusammengeschobenen ersten Relativstellung befindenden
Tubengreifer der anderen Tubengreifergruppe bestimmt. Dies führt dazu,
dass die Anzahl an Tubengreifern, die an einem Träger herkömmlicher
Länge gelagert
werden können,
von bisher ca. 15 Tubengreifern auf nunmehr ca. 22 Tubengreifer
erhöhen lässt, ohne
dass der Träger
einen größeren Bauraum benötigt. Auf
diese Weise ist eine wesentliche Effektivitätssteigerung beim Umsetzen
von Tuben zu erreichen.
-
Erfindungsgemäß ist vorzugsweise
vorgesehen, dass sämtliche
Tubengreifer beider Tubengreifergruppen die Tuben gleichzeitig aus
dem Vorrat aufnehmen, wobei sich alle Tubengreifer in der zusammengeschobenen
ersten Relativstellung befinden. Daraufhin werden zunächst nur
die Tubengreifer der ersten Tubengreifergruppe aus der zusammengeschobenen
ersten Relativstellung in die auseinandergezogene zweite Relativstellung
verstellt, während
die Tubengreifer der zweiten Tubengreifergruppe in einer Warteposition
verbleiben. Zum Einnehmen der Warteposition kann vorzugsweise vorgesehen
sein, dass die Tubengreifer der zweiten Tubengreifergruppe als Einheit
unter Beibehaltung des gegenseitigen Abstandes längs der Greiferreihe vorzugsweise
an das eine Ende des Trägers
verstellt werden.
-
Während die
Tubengreifer die genannten Verstellungen erfahren haben, ist der
Träger,
der vorzugsweise an dem Arm eines Industrieroboters angebracht ist,
in eine Position an den von Tubenaufnahmen geschwenkt worden, in
die die Tuben eingesetzt werden sollen. Da sich die Tubengreifer
und somit auch die Tuben der ersten Tubengreifergruppe in der auseinandergezogenen
zweiten Relativstellung befinden, die den Abstand der Tubenaufnahmen
entspricht, können
dann die auf den Tubengreifer 11 der ersten Tubengreifergruppe ge haltenen
Tuben in die Tubenaufnahmen eingesetzt werden. Nachdem die Tubengreifer
der ersten Tubengreifergruppe die Tuben freigegeben haben, werden
sie in eine Warteposition verfahren. Dabei kann es sich um die zusammengeschobene
erste Relativstellung handeln, wobei hierbei vorgesehen ist, dass
die Tubengreifer der ersten Tubengreifergruppe als Einheit unter
Beibehaltung des gegenseitigen Abstandes längs der Greiferreihe vorzugsweise
an den Rand des Trägers
verschoben werden.
-
Gleichzeitig
oder unmittelbar anschließend werden
die Tubengreifer der zweiten Tubengreifergruppe aus ihrer Warteposition
in die auseinandergezogene zweite Relativstellung verstellt, so
dass auch die von ihnen gehaltenen Tuben in die Tubenaufnahmen eingesetzt
werden. Anschließend
kehrt der Träger
zu dem Tubenvorrat zurück,
wobei die Tubengreifer beider Tubengreifergruppen in die zusammengeschobene
erste Relativstellung gebracht werden, so dass sie weitere Tuben
aus dem Vorrat aufnehmen können.
-
Wenn
zunächst
nur die Tuben, die auf den Tubengreifern der ersten Tubengreifergruppe
gehalten sind, in die Tubenaufnahmen eingesetzt werden, muss sichergestellt
sein, dass die Tuben, die gleichzeitig auf den Tubengreifern der
zweiten Tubengreifergruppe gehalten sind, den Einsetzvorgang nicht behindern.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Tubengreifer
der einen Tubengreifergruppe vor oder während des Einsetzens der Tuben
in die Tubenaufnahmen relativ zu den Tubengreifer der anderen Tubengreifergruppe
in Längsrichtung
der auf den Tubengreifern gehaltenen Tuben verstellt werden. Auf
diese Weise ist erreicht, dass die Tuben, die auf den Tubengreifern
der einen Tubengreifergruppe gehalten sind, über die Tuben der anderen Tubengreifergruppe
axial hervorstehen, so dass sie in die Tubenaufnahmen eingesetzt
werden können,
ohne dass die Tuben der anderen Tubengreifergruppe mit den Tubenaufnahmen
in Kontakt kommen.
-
Damit
die sich in der Warteposition befindenden Tubengreifer einer Tubengreifergruppe
einen möglichst
geringen Platzbedarf haben, kann in Weiterbildung der Erfindung
vorgesehen sein, dass die Tubengreifer jeder Tubengreifergruppe
in der Warteposition in geringstmöglichem gegenseitigen Abstand
und vorzugsweise in direkter Anlage der Tuben angeordnet sind. In
der Warteposition befinden sich die Tubengreifer darüber hinaus
an einem axialen Ende des Trägers,
so dass sie die Verstellung der Tubengreifer der anderen Tubengreifergruppe
in die auseinandergezogene zweite Relativstellung nicht behindern.
-
Hinsichtlich
der Tuben-Handhabungsvorrichtung wird die oben genannte Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Tubengreifer in zwei Tubengreifergruppen unterteilt sind
und dass die Tubengreifer der ersten Tubengreifergruppe unabhängig von
den Tubengreifern der zweiten Tubengreifergruppe unter Veränderung
des gegenseitigen Abstandes längs
der Greiferreihe verstellbar sind.
-
Dabei
ist vorzugsweise vorgesehen, dass die beiden Tubengreifergruppen
jeweils die gleiche Anzahl von Tubengreifern enthalten. Darüber hinaus können die
Tubengreifer der einen Tubengreifergruppe relativ zu den Tubengreifern
der anderen Tubengreifergruppe in Längsrichtung der auf den Tubengreifern
gehaltenen Tuben verstellbar sein. Weitere Merkmale der Tuben-Handhabungsvorrichtung
ergeben sich aus der vorstehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Tuben-Handhabungsvorrichtung unmittelbar
vor dem Aufnehmen von Tuben aus einem Vorrat,
-
2 die
Tuben-Handhabungsvorrichtung gemäß 1 unmittelbar
vor dem Einsetzen der Tuben der ersten Tubengreifergruppe in Tubenaufnahmen,
-
3 die
Tuben-Handhabungsvorrichtung gemäß 2 nach
dem Einsetzen der Tuben der ersten Tubengreifergruppe in die Tubenaufnahmen,
-
4 die
Tuben-Handhabungsvorrichtung gemäß 3 unmittelbar
vor dem Einsetzen der Tuben der zweiten Tubengreifergruppe in die
Tubenaufnahmen und
-
5 die
Tuben-Handhabungsvorrichtung gemäß 4 unmittelbar
nach dem Einsetzen der Tuben der zweiten Tubengreifergruppe in die
Tubenaufnahmen.
-
1 zeigt
eine Tuben-Handhabungsvorrichtung 10, die einen Industrieroboter 11 herkömmlichen
Aufbaus umfasst, an dessen Arm 11a ein Querträger 13 angeordnet
ist, an dem eine Vielzahl von Tubengreifern 14 in einer
längs des
Trägers 13 verlaufenden
Greiferreihe angeordnet und verstellbar gehalten sind. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind zwanzig Tubengreifer 14 vorgesehen, die in eine erste
Tubengreifergruppe I, die die gemäß 1 linken
zehn Tubengreifer 14 der Greiferreihe umfasst, und eine
zweite Tu bengreifergruppe II unterteilt sind, die die gemäß 1 rechten
zehn Tubengreifer 14 der Greiferreihe umfasst. Die Tubengreifer 14 jeder
Tubengreifergruppe I bzw. II können einerseits
als Einheit unter Beibehaltung ihres gegenseitigen Abstandes längs der
Greiferreihe verstellt werden, andererseits ist es möglich, die
Tubengreifer 14 jeder Tubengreifergruppe I bzw. II auch
mittels einer Verstellvorrichtung unter Änderung des gegenseitigen Abstandes
längs der
Greiferreihe zu verstellen. In 1 befinden
sich alle Tubengreifer 14 beider Tubengreifergruppen I
und II in einer zusammengeschobenen ersten Relativstellung, in der
die Tubengreifer 14 einen gegenseitigen Abstand aufweisen,
der dem Abstand von in einem als Vorrat dienenden Behältnis B
befindlichen leeren Tuben T entspricht, die in dem Behältnis B
in enger Packung aufgenommen sind. Die Tuben T sind in dem Behältnis B
vertikal ausgerichtet und nach oben offen.
-
Zum
Aufnehmen der Tuben T wird der Träger 13 mit den Tubengreifern 14 beider
Tubengreifergruppen I und II so verfahren, dass die Tubengreifer 14 in
die Tuben T eintauchen (siehe Pfeil V1).
Die Tuben T können
dann von den Tubengreifern 14 entweder mittels Reibung
oder über
spezielle Greiferelemente erfasst werden. Durch Verfahren des Trägers 13 werden
dann die erfassten Tuben T aus dem Behältnis B herausgezogen.
-
Anschließend wird
der Träger
mit den auf den Tubengreifern 14 sitzenden Tuben zum Einsetzen
in Tubenaufnahmen 15 (siehe 2) verfahren. Dabei
werden die Tubengreifer 14.2 der zweiten Tubengreifergruppe
II als Einheit unter Beibehaltung des gegenseitigen Abstandes längs des
Trägers 13 in
eine endseitige Warteposition verfahren, wie es in 2 dargestellt
ist. Die Tubengreifer 14.1 der ersten Tubengreifergruppe
I werden aus der zusammengeschobenen ersten Relativstellung in die
auseinandergezogene zweite Relativstellung verstellt, in der die
Tubengreifer 14.1 und somit die Tuben T1 einen gegenseitigen
Abstand aufweisen, der dem gegenseitigen Abstand der Tubenaufnahmen 15 einer
Tubenfüllmaschine
entspricht. Gleichzeitig werden die Tubengreifer 14.1 der
ersten Tubengreifergruppe I relativ zu den Tubengreifern 14.2 der
zweiten Tubengreifergruppe II in Längsrichtung der auf den Tubengreifern
gehaltenen Tuben, d.h. in Axialrichtung, verstellt, so dass die
auf den Tubengreifern 14.1 der ersten Tubengreifergruppe
I gehaltenen Tuben T1 nach unten über die
auf den Tubengreifern 14.2 der zweiten Tubengreifergruppe
II gehaltenen Tuben T2 axial hervorstehen,
wie es in 2 gezeigt ist.
-
Anschließend wird
der Träger 13 durch
Verfahren des Roboterarms in Richtung der Tubenaufnahmen 15 bewegt
(siehe Pfeil V2), wodurch die axial hervorstehenden
Tuben T1 auf den Tubengreifern 14.1 der
ersten Tubengreifergruppe I in die Tubenaufnahmen 15 eingesteckt
werden.
-
Die
Tubenaufnahmen 15 sind in einer Reihe angeordnet und werden
in Richtung des Pfeils R taktweise transportiert.
-
3 zeigt
den Zustand unmittelbar nach dem Einstecken der Tuben T1,
die auf den Tubengreifern 14.1 der ersten Tubengreifergruppe
I gehalten sind, in die Tubenaufnahmen 15. Dabei ist ersichtlich, dass
diese Tuben T1 über die auf den Tubengreifern 14.2 der
zweiten Tubengreifergruppe II gehaltenen Tuben T2 soweit
hervorstehen, dass diese mit den Tubenaufnahmen 15 nicht
in Kontakt kommen.
-
Anschließend werden
die in die Tubenaufnahmen 15 eingesteckten Tuben T1 von den Tubengreifern 14.1 der
ersten Tubengreifergruppe I freigegeben und die Tubengreifer 14.1 werden
aus den in die Tubenaufnahme 15 eingesteckten Tuben T1 herausgezogen, indem der Träger 13 mittels
des Roboters 11 von den Tubenaufnahmen 15 weg
bewegt wird (siehe Pfeil V3).
-
Sobald
die Tubengreifer 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I von
den eingesteckten Tuben T1 freikommen, werden
die Tubengreifer 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I in
die zusammengeschobene erste Relativstellung längs der Greiferreihe verschoben
und in eine gemäß 4 am
linken Ende des Trägers 13 angeordnete
Warteposition gebracht. Gleichzeitig werden die Tubengreifer 14.2 der
zweiten Tubengreifergruppe II längs
der Greiferreihe in die auseinandergezogene zweite Relativstellung
gebracht und zusätzlich
relativ zu den Tubengreifern 14.1 der ersten Tubengreifergruppe
I in Längsrichtung
der auf den Tubengreifern 14.2 gehaltenen Tuben T2 axial verstellt, so dass sie über die
Tubengreifer 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I hervorstehen,
wie es in 4 gezeigt ist. Daraufhin wird
der Träger 13 auf
die Tubenaufnahmen 15 zu bewegt (siehe Pfeil V4),
wodurch die auf den Tubengreifern 14.2 der zweiten Tubengreifergruppe
II gehaltenen Tuben T2 in die Tubenaufnahmen 15 eingesetzt
werden. In dem in 5 dargestellten eingesetzten
Zustand befinden sich die Tubengreifer 14.1 der ersten Tubengreifergruppe
I oberhalb der bereits im vorhergehenden Schritt in die Tubenaufnahmen 15 eingesetzten
Tuben T1, ohne mit diesen in Kontakt zu
kommen.
-
Anschließend geben
die Tubengreifer 14.2 der zweiten Tubengreifergruppe II
die eingesetzten Tuben T2 frei und der Träger 13 wird
von den Tubenaufnahmen 15 weg bewegt (siehe Pfeil V5), wodurch die Tubengreifer 14.2 der
zweiten Tubengreifergruppe II aus den eingesetzten Tuben T2 herausgezogen werden. Der Träger 13 kehrt
daraufhin zu dem Tubenvorrat zurück,
wobei sämtliche
Tubengreifer 14 beider Tubengreifergruppen I und II in
die zusammengeschobene erste Re lativstellung gebracht und direkt
nebeneinander oberhalb der im Behältnis B befindlichen Tuben
T angeordnet werden, wie es in 1 gezeigt
ist, so dass der zuvor erläuterte
Vorgang des Tubenaufnehmens, -umsetzens und -einsetzens erneut ablaufen
kann.