DE102005020968A1

DE102005020968A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Handhaben von Gegenständen

Info

Publication number: DE102005020968A1
Application number: DE200510020968
Authority: DE
Inventors: Roman Dr. Kammler; Walter Dr. Baur
Original assignee: Rovema Verpackungsmaschinen GmbH and Co KG; Rovema GmbH
Current assignee: Rovema Verpackungsmaschinen GmbH and Co KG; Rovema GmbH
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2006-11-09

Abstract

Bei einer Vorrichtung (1) zum Handhaben von Gegenständen, insbesondere zum Einbringen von Schachteln (2) in einen Karton (3), dient ein Greifarm (4) zum Ergreifen der Gegenstände. Eine einen Arm (6) oder zwei Arme (5, 6) aufweisende Halteeinrichtung (7) ist zum Halten des Greifarmes (4) vorgesehen. Jeder Arm (5, 6) ist an einem Ende (10) mit dem Greifarm (4) verbunden, und eine Welle (16) eines Antriebs (9) ist mit einem anderen Ende (11) des Arms (5, 6) verbunden, um den Arm (5, 6) zu verschwenken und um derart den Greifarm (4) auf einen Gegenstand zu bzw. von diesem wegzubewegen. Um die Halteeinrichtung (7) schnell verschieben zu können, wird vorgeschlagen, dass der Antrieb (9) mittels eines Linearantriebes (13) linear versetzt wird, wobei der Schwenkbewegung des Antriebes (9) diese Linearbewegung überlagert wird, und dass eine Achse (27) der Welle (16) ein Bodenelement (25) und ein Kopfelement (29) des Antriebs (9) passiert. Die Schwenkbewegung kann jeweils an einem von der Linearbewegung definierten Ort gestartet, ausgeführt und beendet werden.

Description

Der Anmeldegegenstand betrifft den Verpackungsmaschinenbau und dort insbesondere ein Handlingsgerät zum Ergreifen und Stapeln von Verpackungen, z. B. in einen Karton hinein.
Nach einem Erzeugen und einem nachfolgenden Befüllen von Schachteln werden diese im Regelfall einer Sammelverpackung zugeführt und auf dieser oder in dieser gestapelt, um derart die Schachteln für einen Weitertransport vorzusehen. Als Sammelverpackung werden Paletten, Kartons oder Trays genutzt. Die Schachteln werden dabei mittels einer Vorrichtung zu deren Handhabung ergriffen und gestapelt. Statt Schachteln können auch irgendwelche Gegenstände, die es zu verpacken gilt, mit oder ohne Stapelbildung, gehandhabt werden.

Aus der DE 101 08 321 ist eine Vorrichtung zum Handhaben von Gegenständen bekannt, mit einem Greifarm zum Ergreifen der Gegenstände und einer zwei Arme, welche zueinander parallel ausgerichtet sind, aufweisenden Halteeinrichtung zum Halten des Greifarmes. Bei dieser Vorrichtung ist jeder Arm an einem Ende mit dem Greifarm verbunden, und ein Antrieb ist mit einem anderen Ende eines Arms verbunden, um den Arm zu verschwenken, und um derart den Greifarm auf einen Gegenstand zu bzw. von diesem weg bewegen zu können.

Diese bekannte Vorrichtung ist dazu ausgelegt, die Halteeinrichtung zum Halten des Greifarmes mittels einer reinen Translationsbewegung und zusätzlich wahlweise einer Kippbewegung zu versehen. Um eine genaue Vertikalbewegung zu erreichen, ist die Halteeinrichtung mit einem Parallelogrammgestänge versehen. Die Antriebe sind als Servomotoren ausgeführt.

Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass eine Translationsbewegung der Halteeinrichtung nur in einem geringen Umfang möglich ist.

Es liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen.

Gelöst ist die Aufgabe gemäß den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 12.

Die vorgeschlagene Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bildet die eingangs beschriebene Vorrichtung weiter. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Antrieb über ein Bodenelement starr mit einem beweglichen Teil eines Linearantriebes verbunden ist, und für das bewegliche Teil des Linearantriebes eine Führung vorgesehen ist, entlang der das bewegliche Teil bewegbar ist, und dass der vom Antrieb angetriebene Arm um eine Achse der Welle des Antriebs drehbar ist, wobei die Achse das Bodenelement und ein dem Bodenelement gegenüber liegendes Kopfelement des Antriebs passiert.

Die vorgeschlagene Vorrichtung kann derart betrieben werden, dass der Greifarm mittels einer Linearbewegung versetzt wird, wobei dieser Linearbewegung eine Schwenkbewegung überlagert wird, welche an jeweils einem von der Linearbewegung definiertem Ort gestartet, ausgeführt und beendet wird, und wobei die Richtung der Linearbewegung parallel oder in einem rechten Winkel zur Greifrichtung verläuft (Anspruch 12).

Die vorgeschlagene Neuerung hat den Vorteil, dass durch Nutzung des Linearantriebes große Linearbewegungen unabhängig von der Schwenkbewegung und auch in Kombination mit der Schwenkbewegung ausgeführt werden können. Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Linearbewegung in horizontaler oder in vertikaler Richtung erfolgt. Ist sie horizontal ausgerichtet, unterstützt sie ein Versetzen der Gegenstände. Ist sie vertikal ausgerichtet, so unterstützt sie das Ergreifen und wieder Abgeben der Gegenstände. Es ist eine sehr schnelle Handhabung der Gegenstände möglich. Die Linearbewegung kann auch wahlweise zu- bzw. weggeschaltet werden, je nach Handlingsart (Anspruch 14). Dadurch, dass der drehende Antrieb starr mit dem Linearantrieb verbunden ist, kann er an jeweils eine von einer Maschinensteuerung vorgegebene Stelle verschoben werden. Durch Überlagerung der Linearbewegung und der Schwenkbewegung wird der von den beiden Armen ausgerichtete Greifarm in ausgerichteter Position über ein relativ große Fläche bewegt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Neuerung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 sowie 13 und 14 beschrieben.

Sind gemäß Anspruch 2 die Arme der Halteeinrichtung parallel zueinander ausgerichtet und gleich lang, so wird in einfacher Weise erreicht, dass der Greifarm stets vertikal ausgerichtet bleibt.

Als Antrieb eignet sich insbesondere ein Servomotor, ein Torquemotor oder anderer Direktantrieb ohne Getriebe (Anspruch 3). Da bei diesen Antrieben kein Getriebe vorgesehen ist, wird eine kompakte Bauweise der Vorrichtung erreicht. Zudem muss der Linearantrieb nicht zusätzlich ein Getriebe des Antriebes beschleunigen, so dass schnellere Linearbewegungen möglich sind.

Prinzipiell kann sich das ortsfeste Teil des Linearantriebes in horizontaler (Anspruch 4) oder in vertikaler Richtung (Anspruch 5) erstrecken. Je nach zur Verfügung stehendem Raum ist eine dieser Bauarten zu bevorzugen. Eine horizontale Erstreckung ist insofern von Vorteil, als ergriffene Gegenstände damit sehr schnell in horizontaler Richtung versetzt werden können, z. B. von einem Transportband in einen neben diesem stehenden Karton. Eine vertikale Erstreckung eignet sich besonders für große zurückzulegende Vertikaldistanzen.

Der Schwenkbereich der Vorrichtung kann verändert bzw. an einen Verpackungsort angepasst werden, wenn die Länge eines Armes bzw. der Arme verändert wird. Dies wird erreicht, wenn gemäß Anspruch 6 ein Arm bzw. die Arme austauschbar oder gemäß Anspruch 7 längenverstellbar, z. B. teleskopartig ausgestaltet sind.

Zum Erfassen der Gegenstände von oben oder von einer Seite kann der Greifarm einen Greifkopf mit Vakuumsaugern aufweisen (Anspruch 8).

Der Greifarm kann in technisch einfacher Weise mit Unterdruck versorgt werden, wenn er gemäß Anspruch 9 ein starres Rohr zum Heranführen von Unterdruck an den Greifkopf aufweist, welches über eine flexible Zuleitung mit einem Vakuumerzeuger verbunden ist. Dabei können am Rohr die Gelenke der Arme befestigt werden. Eine derartige Ausgestaltung weist ein sehr geringes Massenträgheitsmoment auf und eignet sich für ein sehr schnelles handling. Ist an diesem starren Rohr ein zusätzlicher Antrieb zum Bewegen des Rohres in Greifrichtung seiner Erstreckung vorgesehen (Anspruch 10), so kann das Rohr mit diesem relativ zu den Gelenken versetzt werden, um eine parallel zum Rohr ausgerichtete weitere Linearbewegung des Greifkopfes zu bewirken. Eine derartige Bewegung dient z. B. einem schnelleren Ergreifen eines Gegenstandes. Sie erweitert auch eine Arbeitsfläche eines Arbeitspunktes des Greifarmes. Gemäß Anspruch 11 kann der zusätzliche Antrieb zum Drehen einer Spindel vorgesehen sein, welche in ein am Rohr angebrachtes Gewinde eingreift. Somit wird eine Drehbewegung des zusätzlichen Antriebes in einer Linearbewegung des Rohres oder eines anders ausgestalteten Greifarmes umgesetzt.

Der Einsatz eines zusätzlichen Antriebes führt dazu, dass gemäß Anspruch 13 der Linearbewegung und der Schwenkbewegung zusätzlich eine, vorzugsweise lineare Bewegung in Greifrichtung überlagert wird. Es könnte jedoch auch eine weitere Schwenkbewegung überlagert werden, um den Schwenkbereich zu vergrößern.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren näher beschrieben. Es zeigt:
1 in einer Seitenansicht eine Vorrichtung zum Handhaben von Schachteln, welche einen Linearantrieb und einen mit einem beweglichen Teil des Linearantriebes verbundenen Torquemotor aufweist, um einen über zwei parallel zueinander ausgerichtete Arme mit diesen beiden Antrieben verbundenen Greifarm bewegen zu können, sowie
2 in einer Ansicht von oben einen teil des Gegenstandes der 1.
Mittels einer Vorrichtung 1 zum Handhaben werden Schachteln 2 in einen Karton 3 eingebracht. Ein Greifarm 4 dient zum Ergreifen der Schachteln 2. Eine zwei zueinander parallel ausgerichtete Arme 5, 6 aufweisende Halteeinrichtung 7 ist zum Halten des Greifarmes 4 vorgesehen, wobei jeder Arm 5, 6 an einem Ende 10 starr mit dem Greifarm 4 verbunden ist, und eine Welle 16 eines Antriebs 9 mit dem anderen Ende 11 der Arme 5, 6 verbunden ist, um die Arme 5, 6 um eine Achse 27 der Welle 16 zu verschwenken, und um derart sowohl den Greifarm 4 auf eine Schachtel 2 zu als auch von dieser weg bewegen zu können (1, 2). Der Antrieb 9 ist über ein Bodenelement 28 seines Mantels 17 starr mit einem beweglichen Teil 12 des Linearantriebes 13 verbunden. Ein ortsfestes Teil 14 des Linearantriebes 13 ist auf ein Tragelement 31 montiert und weist eine Führung 15 auf, entlang der das bewegliche Teil 12 bewegbar ist. Die Arme 5, 6 der Halteeinrichtung 7 sind parallel zueinander ausgerichtet und haben die gleiche Länge. Das ortsfeste Teil 14 des Linearantriebes 13 erstreckt sich in horizontaler Richtung. Eine Achse 27 der Welle 16 verläuft senkrecht zu dem Bodenelement 28 und einem Kopfelement 29 des Antriebs 9 und passiert diese Elemente 28, 29.
Der Greifarm 4 weist einen Greifkopf 18 mit Vakuumsaugern 19 auf, sowie ein starres Rohr 20 zum Heranführen von Unterdruck an den Greifkopf 18, welches über eine flexible Zuleitung 21 mit einem Vakuumerzeuger verbunden ist.
Die Arme 5, 6 sind über eine Halterung 8 und über eine Verbindung 32 mit dem starren Rohr 20 verbunden. Das starre Rohr 20 könnte aber auch durch die flexible Zuleitung 21, die sich oben an das starre Rohr 20 anschließt, gebildet werden, sofern diese in einem Rahmen des Greifarmes 4 verlaufen würde. Es dient ein Torquemotor ohne Getriebe als Antrieb 9. Der Antrieb 9 könnte aber auch als Servomotor ausgeführt sein.
Am starren Rohr 20 ist ein zusätzlicher Antrieb 22 zum Bewegen des Rohres 20 in Greifrichtung 26 seiner Erstreckung vorgesehen, um der Linearbewegung des Linearantriebes 13 und der Schwenkbewegung des Antriebs 9 zusätzlich noch eine Bewegung in Greifrichtung 26 zu überlagern, und um derart den Greifkopf 18 vertikal bewegen zu können. Der zusätzliche Antrieb 22 ist zum Drehen einer Spindel 23 vorgesehen, welche in ein am Rohr 20 angebrachtes Gewinde 24 eingreift, um dieses mitsamt dem Greifarm 4 relativ zu den Gelenken 8 zu versetzen.
In einer anderen Ausgestaltung könnte sich das ortsfeste Teil 14 des Linearantriebes 13 in vertikaler Richtung erstrecken. Zudem könnte der Linearantrieb 13 zu- und abschaltbar sein
Eine hohe Packleistung wird erreicht, wenn der Greifarm 4 sowohl mittels einer Linearbewegung des Linearantriebes 13 und des zusätzlichen Antriebs 22 als auch mittels einer Schwenkbewegung des Antriebes 9 bewegt wird. Die Bewegung erfolgt in vielen Fällen optimal, wenn zumindest zeitweise einer Linearbewegung eine Schwenkbewegung überlagert wird. In diesem Fall wird die Schwenkbewegung ab einem von der Linearbewegung genau definierten Ort gestartet, entlang einer vorgegebenen Strecke ausgeführt und dann ortsgenau beendet. Dabei ist es von Vorteil, dass die Richtung 25 der Linearbewegung parallel oder in einem rechten Winkel zur Greifrichtung 26 verläuft. Die ortsgenaue Steuerung der Linearbewegung wird durch entsprechendes Ansteuern des als Primärteil ausgeführten beweglichen Teil 12 ausgeführt, um eine möglichst hohe Packleistung durch effektive Orts-Zeit-Vorgaben zu erreichen.
Der Bewegungsraum für den Greifarm 4 könnte vergrößert werden, wenn der Linearantrieb 13 mitsamt dem auf ihm montierten Antrieb 9 um 180 Grad gedreht als Deckenausführung die an sich unveränderte Halteeinrichtung 7 und den unveränderten Greifarm 4 bewegen würden. Dann könnte das Gestell 35 und das Tragelement 31 entfallen, und die von einem Transportband 34 herangeführten Schachteln 2 könnten in analoger Weise in jeweils einen auf einem Transportband 33 bereitgestellten Karton 3 gesetzt werden.

1: Vorrichtung
2: Schachtel
3: Karton
4: Greifarm
5, 6: Arm
7: Halteeinrichtung
8: Halterung
9: Antrieb
10, 11: Ende
12: bewegliches Teil
13: Linearantrieb
14: ortsfestes Teil
15: Führung
16: Welle
17: Mantel
18: Greifkopf
19: Vakuumsauger
20: starres Rohr
21: flexible Zuleitung
22: zusätzlicher Antrieb
23: Spindel
24: Gewinde
25: Richtung einer Linearbewegung
26: Greifrichtung
27: Achse
28: Bodenelement
29: Kopfelement
31: Tragelement
32: Verbindung
33, 34: Transportband
35: Gestell

Claims

Vorrichtung (1) zum Handhaben von Gegenständen, insbesondere zum Einbringen von Schachteln (2) in einen Karton (3), mit einem Greifarm (4) zum Ergreifen der Gegenstände, einer mindestens einen Arm (5, 6) aufweisenden Halteeinrichtung (7) zum Halten des Greifarmes (4), wobei der Arm (5, 6) an einem Ende (10) mit dem Greifarm (4) verbunden ist, und eine Welle (16) eines Antriebs (9) mit einem anderen Ende (11) des Arms (5), verbunden ist, um den Arm (5) zu verschwenken, und um derart den Greifarm (4) auf einen Gegenstand zu bzw. von diesem weg bewegen zu können, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (9) über ein Bodenelement (28) starr mit einem beweglichen Teil (12) eines Linearantriebes (13) verbunden ist, dass eine Führung (15) für das bewegliche Teil (12) des Linearantriebes (13) vorgesehen ist, entlang der das bewegliche Teil (12) in eine Richtung (25) bewegbar ist, und dass der vom Antrieb (9) angetriebene Arm (6) um eine Achse (27) der Welle (16) drehbar ist, welche das Bodenelement (25) und ein dem Bodenelement (25) gegenüber liegendes Kopfelement (29) des Antriebs (9) passiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Arme (5, 6) der Halteeinrichtung (7) vorgesehen sind, die parallel zueinander ausgerichtet sind und die die gleiche Länge haben.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb (9) ein Servomotor, ein Torquemotor oder ein anderer Direktantrieb ohne Getriebe vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das ortsfeste Teil (14) des Linearantriebes (13) in horizontaler Richtung erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das ortsfeste Teil des Linearantriebes in vertikaler Richtung erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (5, 6) austauschbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm bzw. die Arme (5, 6) längenverstellbar, insbesondere teleskopartig ausgestaltet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifarm (4) einen Greifkopf (18) mit Vakuumsaugern (19) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifarm (4) ein starres Rohr (20) zum Heranführen von Unterdruck an den Greifkopf (18) aufweist, welches über eine flexible Zuleitung (21) mit einem Vakuumerzeuger verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am starren Rohr (20) ein zusätzlicher Antrieb (22) zum Bewegen des Rohres (20) in Greifrichtung (26) seiner Erstreckung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Antrieb (22) zum Drehen einer Spindel (23) vorgesehen ist, welche in ein am Rohr (20) angebrachtes Gewinde (24) eingreift.
Verfahren zum Bewegen einer Halteeinrichtung (7) zum Halten eines Greifarmes (4), welcher zum Greifen von Gegenständen, insbesondere von Schachteln (2) vorgesehen ist, welche nacheinander ergriffen und an eine Sammelverpackung abgegeben, insbesondere in einen Karton (3) oder auf eine Palette geschichtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifarm (4) mittels einer Linearbewegung versetzt wird, dass der Linearbewegung eine Schwenkbewegung überlagert wird, welche jeweils an einem von der Linearbewegung definierten Ort gestartet, ausgeführt und beendet wird, und dass die Richtung (25) der Linearbewegung parallel oder in einem rechten Winkel zur Greifrichtung (26) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearbewegung und der Schwenkbewegung zusätzlich noch eine Bewegung in Greifrichtung (26) überlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearbewegung abschaltbar ist.