DE102005018207A1

DE102005018207A1 - Lastaufnahmemittel für Stückgüter

Info

Publication number: DE102005018207A1
Application number: DE200510018207
Authority: DE
Inventors: Rainer Prof. Dr.-Ing. Bruns
Original assignee: HELMUT SCHMIDT UNI UNI DER BUN; Helmut Schmidt Universitaet
Current assignee: HELMUT SCHMIDT UNI UNI DER BUN; Helmut Schmidt Universitaet
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-10-26
Also published as: EP1731452A3; EP1731452A2; DE202006020442U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum maschinellen bzw. automatischen Aufnehmen einzelner Stückgüter, bestehend aus einem festen Außenteil, einem daran befestigten Schlauch und einem daran befestigten Innenteil, wobei der Schlauch beim Absenken des Innenteils das Stückgut zumindest teilweise umschließt und durch Anheben des Innenteils das Stückgut fasst und anhebt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum maschinellen bzw. automatischen Aufnehmen einzelner Stückgüter.
Der Fachbegriff aus der Materialflusstechnik hierfür ist "Lastaufnahmemittel". Stückgüter sind einzelne Gegenstände oder Objekte die einzelnd bewegt werden.

In Materialflusssystemen werden Stückgüter bei den verschiedenen logistischen Funktionen, wie dem Transportieren, dem Umschlagen, dem Handhaben, dem Positionieren, dem Palettieren oder dem Kommissionieren bewegt, d.h. sie verändern ihren Ort und oder ihre räumliche Position. Bei einer maschinellen beziehungsweise automatischen Ausführung dieser Bewegung müssen die Stückgüter zunächst von der Maschine (Kran, Regalbediengerät, Flurförderzeug, Roboter, Handhabungsgerät, Positioniergerät, Hebezeug, Sortieranlage), die die Bewegung durchführt, aufgenommen (gegriffen, gehalten) werden. Dieses gilt unabhängig davon, ob das Stückgut nur eine einfache geradlinige Bewegung oder eine komplizierte räumliche Bewegung ausführen soll.

Durch das Lastaufnahmemittel müssen Kräfte von der Maschine auf das Stückgut übertragen werden können, damit eine Bewegung durchgeführt werden kann. Denn zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Bewegung sind verschiedene Widerstandskräfte, wie Reibungskräfte, die Schwerkraft und Massenträgheitskräfte zu überwinden. Die Kräfte können vom Lastaufnahmemittel auf das Stückgut z.B. über dessen Oberfläche durch Normal- und oder Reibungskräfte sowie über im Inneren des Stückgutes angreifende Massenkräfte (Magnetkräfte, elektrostatische Kräfte) übertragen werden.

Bekannt sind daher viele unterschiedliche Lastaufnahmemittel, die auf den verschiedenen Wirkprinzipien der Kraftübertragung beruhen. Wichtige Ausführungsformen von Lastaufnahmemittel sind:

– Gabelzinken
– Seile und Gurte
– Vakuumheber
– Greifarme
– Greifklauen
– Lasthebemagnete
– Zangen
– Klemmen.

Lastaufnahmemittel nach dem Stand der Technik besitzen den Nachteil, dass sie nur für normierte Ladungseinheiten (Ladungsträger wie die Palette, den Container oder genormte Kisten) oder nur für spezielle Stückgüter verwendbar sind. Als Beispiele seien hier genannt:

– Lasthebemagnet nur für Stückgüter aus Eisen oder Stahl
– Vakuumheber nur für Stückgüter mit glatter und ebener Oberfläche
– Gabelzinken nur für Paletten oder Container.

Außerdem müssen viele Lastaufnahmemittel zur Aufnahme des Stückgutes sehr genau positioniert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Vorrichtung zum sicheren und schonenden Aufnehmen unterschiedlicher Stückgüter zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch das im folgenden näher beschriebene Lastaufnahmemittel gelöst.

Aufbau des Lastaufnahmemittels
Das bestimmende Element des Lastaufnahmemittels ist ein doppelwandiger Schlauch (Bezugszeichen 1 in der einzigen Figur). Die beiden Wände dieses Schlauches bilden eine geschlossene Kammer, die mit einer Flüssigkeit, einem Gas, einer Paste oder einem Granulat (viele kleine vorzugsweise kugelförmige Partikel) gefüllt ist. Zur Verbesserung der Lastaufnahme durch eine optimale Anpassung an die Gestalt der aufzunehmenden Stückgüter kann der Druck im Inneren des Schlauches erhöht oder abgesenkt werden. Hierzu ist eine Pumpe beziehungsweise ein Kompressor 4 vorzusehen, dessen Saug- oder Druckseite mit dem Schlauchinneren verbunden ist. Zur Einstellung des Druckes kann ein Steuerventil 5 verwendet werden. Der Schlauch selbst besteht aus einem elastischen Material, zum Beispiel aus Gummi oder einem Kunststoff-Elastomer.
Vorzugsweise ist der Schlauch mehrschichtig aufgebaut, wobei die innere Schicht z.B. zur Abdichtung dienen kann, die mittlere Schicht z.B. die erforderliche Festigkeit (z.B. Gewebe) sicherstellt und eine äußere Schicht z.B. die Übertragung großer Reibungskräfte durch einen hohen Reibbeiwert ermöglicht. Die äußere Schicht kann hierzu z.B. auch im unteren Teil mit einem Profil auf der Oberfläche oder mit Noppen versehen werden.
Die Außenwand des Schlauches ist teilweise von einem festen Außenteil 2 umschlossen. In einem Teilbereich der Kontaktfläche von Außenteil und Schlauch sind diese fest miteinander verbunden, zum Beispiel verklebt. Das Außenteil 2 dient dazu, den Schlauch zu halten und im Raum zu bewegen. Es bildet die Schnittstelle zu der Maschine, die die Bewegung des Stückgutes durchführt. Zum Beispiel kann das Außenteil am Arm eines Roboters befestigt sein. Das Außenteil ist im wesentlichen ein Rohr mit einem kreisförmigen, rechteckigen, polygonen oder ovalen Querschnitt. Das Außenteil oder das Innenteil kann aus demselben Material bestehen wie der Schlauch.
Auf einem Teil der Innenseite des Schlauches befindet sich ein festes Innenteil 3, das dazu dient, die zum Aufnehmen der Stückgüter erforderliche Bewegung der Schlauchoberfläche zu erzeugen. In einem Teilbereich der Kontaktfläche von Innenteil und Schlauch sind diese fest miteinander verbunden, zum Beispiel verklebt. Das Innenteil ist z.B. im wesentlichen eine Stange, deren Querschnittsform vorzugsweise an die des Außenteiles angepasst ist.
Das untere Ende des Außenteils sowie des Innenteils ist vorzugsweise mit geeigneten Abrundungen zu versehen, um hohe Beanspruchungen des Schlauches zu vermeiden.
Beide Teile können aus Metall, Kunststoff oder irgend einem anderen festen Material bestehen.
Das Innenteil ist axial beweglich in dem Außenteil gelagert, so dass das Innenteil relativ zum Außenteil auf und ab bewegt werden kann. In der untersten Position des Innenteils ist die Kontaktfläche zwischen dem Außenteil und dem Schlauch am kleinsten. Folglich darf nur dieser Bereich eine feste Verbindung zwischen dem Schlauch und dem Außenteil aufweisen. In der obersten Position des Innenteils ist die Kontaktfläche zwischen dem Innenteil und dem Schlauch am kleinsten. Daher darf nur dieser Bereich eine feste Verbindung zwischen dem Schlauch und dem Innenteil aufweisen.
Um die zur Aufnahme von Stückgütern notwendige Relativbewegung zwischen Innen- und Außenteil zu erzeugen, ist ein geeigneter Antrieb vorzusehen. Ein derartiger Antrieb kann elektromagnetisch, pneumatisch, hydraulisch, mechanisch oder manuell ausgeführt sein. Für einen automatischen Betrieb kann der Antrieb weg- oder kraftgeregelt arbeiten.
Zur automatischen Aufnahme von Stückgütern muss das Lastaufnahmemittel zunächst über dem Stückgut positioniert werden. Hierfür ist eine Steuerung mit der zugehörigen Sensorik und Aktorik vorzusehen. Anschließend muss durch Absenken des Lastaufnahmemittels der Kontakt zwischen dem unteren Ende des Schlauches und des Stückgutes hergestellt werden. Die Steuerung des Abgesenkvorganges kann dabei mit Hilfe des Druckes im Inneren des Schlauches vorgenommen werden, der sich mit geringem technischen Aufwand messen lässt. Alternativ kann z.B. auch der Abstand zwischen einem Referenzpunkt des Lastaufnahmemittels und dem Boden, auf dem das Stückgut liegt, gemessen und eingestellt werden.
Funktion des Lastaufnahmemittels
Zum Aufnehmen eines Stückgutes wird das Lastaufnahmemittel so über das aufzunehmende Stückgut positioniert, dass die Unterkante des doppelwandigen Schlauches mit dem Gegenstand Kontakt bekommt. Die optimale Kontaktkraft kann dabei zum Beispiel mit Hilfe des Innendruckes im Schlauch eingestellt wer den. Dann wird das Innenteil 3 nach oben bewegt. Hierdurch wird eine Bewegung der Schlauchoberfläche erzeugt die den Gegenstand in den freien Teil der Schlauch mit der hineinzieht. Damit hierbei der Kontakt zwischen dem Gegenstand und der Schlauchunterseite nicht verloren geht, kann das Außenteil gleichzeitig geringfügig nach unten bewegt werden.
Da der Schlauch aus einem elastischen Material besteht und mit einem fließfähigen (viskosen) Material gefüllt ist, passt er sich flexibel an die unterschiedlichsten Oberflächenkonturen von Gegenständen an.
Vorteile der Erfindung
Es können mit dem Lastaufnahmemittel außerordentlich unterschiedlich geformte Stückgüter schonend und problemlos aufgenommen werden. So lassen sich zum Beispiel mit einem einzigen Lastaufnahmemittel folgende Stückgüter aufnehmen:

– Tüten
– Flaschen
– Textilien
– Schrauben
– Münzen
– (rohe) Eier
– Erntegut
– kleinere Maschinenteile
– Kunststoffteile
– sperrige Teile (Brillen, Kopfhörer usw.), etc.

– Kartons
– größere Maschinenteile
– Stoffballen
– Säcke, etc.

Es ist auch möglich, mehrere Gegenstände hintereinander aufzunehmen und erst dann wieder abzugeben. Das Lastaufnahmemittel kann daher sehr flexibel in Materialflussystemen eingesetzt werden. Dieses ist besonders dann vorteilhaft, wenn unterschiedliche Stückgüter in zeitlich kurz hintereinander liegender Abfolge bewegt werden sollen, wie dieses zum Beispiel beim Wechsel des Produktionsprogramms in der Fertigung oder bei Sortier- und Kommissionieranlagen der Fall ist.
Das Lastaufnahmemittel ist sehr einfach aufgebaut und daher mit geringem technischen Aufwand und geringen Kosten herstellbar.
Der Energieverbrauch ist insbesondere im Vergleich zu anderen flexibel einsetzbaren Lastaufnahmemitteln wie dem Vakuumheber sehr gering.
Es ist keine hohe Positioniergenauigkeit zur Aufnahme der Stückgüter erforderlich.
Die Stückgüter werden sehr schonend aufgenommen, das heißt sie werden nur sehr gering mechanisch beansprucht. So kann zum Beispiel ein rohes Ei problemlos aufgenommen und bewegt werden.

Claims

Vorrichtung zum maschinellen bzw. automatischen Aufnehmen einzelner Stückgüter, bestehend aus einem festen Außenteil (2), einem daran befestigten Schlauch (1) und einem daran befestigten Innenteil (3), wobei der Schlauch (1) beim Absenken des Innenteils (3) das Stückgut zumindest teilweise umschließt und durch Anheben des Innenteils (3) das Stückgut fasst und anhebt.