DE102007046919A1

DE102007046919A1 - Greifer zum automatischen Ergreifen von Packeinheiten

Info

Publication number: DE102007046919A1
Application number: DE102007046919A
Authority: DE
Inventors: Roland Fritzsche
Original assignee: Dematic GmbH
Current assignee: Dematic GmbH
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2027-09-29
Also published as: US20090087295A1; DE102007046919B4; US7938614B2

Abstract

Greifer (1) zum automatischen Ergreifen und Ablegen von Packeinheiten unterschiedlichen Ausmaßes und Beschaffenheit, mit einem Traggestell (2), an dem ein Träger (3), ein Niederhalter (4) und ein Abstreifer (5) befestigt sind, wobei der Träger (3) gegenüber dem Traggestell (2) horizontal beweglich ausgestaltet ist, der Niederhalter (4) vertikal in Richtung des Trägers beweglich ist, so dass durch mechanische Klemmung die Packeinheit gegen den Träger (3) drückbar ist, und der Abstreifer (5) oberhalb des Trägers (3) angeordnet ist, so dass die Packeinheit beim Zurückziehen des Trägers (3) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifer (5) horizontal parallel zum Träger (3) beweglich ausgestaltet ist.

Description

Greifer zum automatischen Ergreifen und Ablegen von Packeinheiten unterschiedlichen Ausmaßes und Beschaffenheit, insbesondere um einen Träger in einer vorbestimmten räumlichen Anordnung mehrlagig zu Bestapeln.
Das automatische Bestapeln eines Trägers, insbesondere einer Palette oder eines Rollwagens, mit Packeinheiten zum Ausbilden eines Stapels, also das Palettieren ist an sich bekannt. Hierbei werden jedoch Packeinheiten mit uniformer Größe bzw. Ausmaß und Beschaffenheit durch Roboter, Greifer etc. auf rechnerisch bestimmte Plätze abgelegt.
Bei dem Prozess des automatischen Beladens eines Ladungsträgers mit unterschiedlichen Packeinheiten, also solchen mit unterschiedlichen Abmessungen und Beschaffenheiten und Materialien, um einen Stapels auszubilden, handelt es sich dagegen um das sogenannte automatische „mixed-case" Palettieren. Die Packeinheiten können dabei also neben abweichenden Abmessungen zusätzlich in der Beschaffenheit variieren, d. h. feste oder weiche Verpackungen, nachgiebige Verpackungen, eckige, runde unregelmäßige Verpackungen usw. aufweisen.
Hierbei ist es gewünscht, die Handhabung aller Packeinheiten mit einem einzigen "universellen" Greifer durchzuführen.
Hierbei müssen unterschiedliche Aspekte berücksichtigt werden, die die Komplexität gegenüber dem „einfachen" Stapeln enorm erhöhen.
So kann eine nachfolgende Packeinheit nur gut auf eine vorherige Packeinheit gestapelt bzw. abgelegt werden, wenn dieses eine flache bzw. ebene Oberfläche aufweist, die zudem etwa waagerecht ausgerichtet sein sollte, und wenn die Packeinheit das Gewicht der auf ihm abgelegten weiteren Packeinheit ohne Beschädigung tragen kann.
Ferner sollte der gebildete Stapel eine möglichst hohe Stabilität aufweisen, u. a. damit er beim Transport nicht umfällt. Eine Umwicklung mit Folie hilft zwar, kann aber nicht alleine einen fehlerhaft gebildeten Stapel stabilisieren.
Zudem wird abnehmerseitig immer häufiger eine Optimierung der Stapel aufgrund der gewünschten Entladereihenfolge gewünscht.
Diese Vielfalt der vorkommenden Packeinheiten und Anforderungen macht eine automatische Behandlung bzw. das Ergreifen der Packeinheiten bisher schwierig oder unmöglich.
Das Stapeln unterschiedlicher Packeinheiten bzw. Waren unterschiedlicher Größe bzw. Ausmaßes erfolgt daher meist noch von Hand, da die Anforderungen an die Stabilität des Stapels, die Packungsdichte innerhalb des Stapels und die Reihenfolge der Beladung sowie die dabei bedingte Entladungsreihefolge und nicht zuletzt die Stapelbarkeit der Waren extrem hoch sind und bisher nicht auch nur teilweise von den bekannten Verfahren und Vorrichtungen erfüllt werden.
Eine Möglichkeit liegt darin, die Packeinheiten nicht mittels eines Greifers anzuheben, sondern nur in einer Ebene zu verschieben.
Aus der EP 1 462 394 B1 ist z. B. eine entsprechende Vorrichtung zum automatischen Beladen eines Ladungsträgers mit einem Ladestapel bildenden Packeinheiten, also eine Vorrichtung zum Palettieren bekannt, bei der die Packeinheiten nicht gehoben werden. Bei der Vorrichtung werden die Packeinheiten auf Tablaren lagernd zugeführt und von diesen auf einen Packtisch abgelegt. Dort wird die Packeinheit auf dem Tisch liegend von einem Pusher entlang der Breitseite der zu beladenden Palette verschoben, bis die Beladungskoordinaten in X-Richtung erreicht sind. Anschließend schiebt ein weiterer Pusher und eine Beladezunge die Packeinheit in Richtung der Ladetiefe über die Palette bis die Beladungskoordinaten in Z-Richtung erreicht sind. Anschließend fährt die Beladezunge zurück, wobei der Pusher stehen bleibt und als Abstreifer dient, so dass die Packeinheit auf der Palette an der gewünschten Stelle abgesetzt wird. Dabei wird der sich bildende Stapel von einer Beladehilfe an den übrigen drei Seiten gestützt. Es wird also quasi "gegen die Wand" gestapelt.
Diese Vorrichtung und das damit verbundene Verfahren sind nachteilig, da die Palette bzw. ein Rollwagen nur von einer Seite zugänglich sind. Die jeweilige Packeinheit kann nur bedingt auf einen beliebigen freien Platz in beliebiger Reihenfolge abgelegt werden. Zudem muss die Palette nach jedem Beladevorgang für die Beladung des nächsten freien Platzes in der Höhe justiert werden, wenn die Palette im sogenannten „mixed-case" Verfahren, also mit unterschiedlichen Packeinheiten beladen wird. Das Verschieben der Artikel mittels der Pusher auf dem Packtisch ist zeitaufwendig und hat aufgrund der eingeschränkten Zugänglichkeit Nachteile bei der Bildung der Packmuster. Auch hat sich herausgestellt, dass mit dieser Vorrichtung nicht das gesamte vorkommende Spektrum an Packeinheiten stapelbar ist.
Die beliebige Reihenfolge und Auswahl des freien Platzes indem sich bildenden Stapel ist jedoch zum Erzielen eines Stapels mit den gewünschten Eigenschaften, insbesondere Stabilität und Packungsdichte, enorm wichtig.
Von der Firma Ro-Ber Industrieroboter GmbH, Kamen ist dagegen ein Greifer bekannt, mit dem bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Packeinheiten anheb- und bewegbar ist, um eine Bestapelung durchzuführen. Wie aus Logistik im Unternehmen, Heft 4/5, Vol. 13 (1999), Seiten 76 bis 78 hervorgeht, umfasst der Greifer einen Tragkamm, auf der die Packeinheit aufgenommen wird, und einen Niederhalter, also eine mechanische Klammerung der Packeinheit von oben und unten, was einen sichern Transport erlaubt. Ferner wird die Packeinheit zusätzlich von der Seite her mittels eines Saugers fixiert. Zum Absetzen der Packeinheiten wird der bewegliche Tragkamm zurückgefahren und die Packeinheit abgesetzt, wobei sie an einem feststehenden Abstreifer anliegt. Nachteilig ist hier, dass die Fläche, die durch den Tragkamm gebildet wird immer gleich groß ist. Packeinheiten, die größer als die Fläche sind, stehen über. Bei geringer Eigenstabilität oder schadhafter Verpackung der Packstücke kann es dazu kommen, dass Teile der Packeinheiten herunterhängen oder sogar verloren werden. Im schlimmsten Fall führt das zu einem Crash oder zu einer unvollständigen Auftragsabwicklung.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Greifer zum automatischen Ergreifen von Packeinheiten unterschiedlichen Ausmaßes und Beschaffenheit, um einen Träger in einer vorbestimmten räumlichen Anordnung mehrlagig zu bestapeln und ein Verfahren zu dessen Verwendung zum Bestapeln bereitzustellen, der bzw. das auf flexible Weise eine mixed-case Bestapelung von unterschiedlichsten Packeinheiten mit hohem Durchsatz mit einem einzigen Greifer erlaubt. Dabei sollen der Greifer und das entsprechende Verfahren trotz der sehr unterschiedlichen Abmessungen, Materialien und Beschaffenheiten eine sichere Ablage der Packeinheiten auf dem Träger an der gewünschten Position erlauben.
Diese Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 wiedergegebenen Greifer gelöst.
Dadurch, dass der Abstreifer horizontal parallel zum Träger beweglich ausgestaltet ist, ist es möglich, die jeweilige Packeinheit an den Enden des Trägers zu positionieren, entweder links- oder rechtsseitig oder auch z. B. mittig, je nach vorbestimmter Position auf dem Träger. Dies verhindert zusammen mit dem Ruhen des Niederhalters auf der Packeinheit beim Zurückziehen des Trägers zur Abgabe der Packeinheit ein Verrutschen oder Kippen der Packeinheit. Somit kann die Positionierung besonders sicher und genau erfolgen. Daher können Packeinheiten unterschiedlichen Ausmaßes und Beschaffenheit sicher ergriffen und abgelegt werden.
Auch hat sich in Versuchen heraus gestellt, dass sogar Packeinheiten mit beschädigter Verpackung sicher ergriffen und abgelegt werden können.
Durch die Vorpositionierung des Abstreifers und/oder des Niederhalters können sehr kurze Greifzeiten erreicht werden, da die Packeinheiten nun unabhängig von den Abmessungen und Beschaffenheiten oder Formen immer an der Vorderkante bzw. dem Ende des Trägers positioniert werden können, da der Abstreifer als entsprechender Anschlag vor der Aufnahme der Packeinheit positioniert werden kann.
Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung des Trägers als Tragplatte oder Tragkamm mit mehreren beabstandeten Zinken. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Weise unter die Packeinheiten gegriffen werden kann, insbesondere bei deren Lagerung/Anlieferung auf Rollenbahnen, da dann mit den Zinken zwischen die Rollen oder herausstehende Aushubplatten gefahren werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Niederhalter plattenförmig ausgestaltet, so dass er flächig von oben auf die Packeinheit drücken kann. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Niederhalter Abmessungen aufweist, so dass er sich über gesamte Fläche des Trägers erstreckt. Somit werden sowohl kleine als auch sperrige Packeinheiten oder besonders problematische Waren, wie Toilettenpapierverpackungen sicher gehalten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Abstreifer eine Horizontalwan dung auf, die mit einem stangenartigen Aufbau versehen ist. Dann ist es sinnvoll, dass der Niederhalter mit Ausnehmungen für den Durchgriff des Abstreifers versehen ist. Somit kann trotz großer Höhenerstreckung des Abstreifers, der Niederhalter auch bei kleineren Packeinheiten ohne Probleme weit nach unten in Richtung des Trägers gefahren werden. Besonders sinnvoll ist es dabei, wenn der Niederhalter mit langlochartigen Ausnehmungen versehen ist, da somit auch eine gleichzeitige Positionierung des Abstreifers möglich ist, im Gegensatz zu einem reinen Lochraster.
Zur Handhabung besonders breiter oder besonders schmaler Packeinheiten ist es günstig, wenn der Träger, z. B. die Zinken des Tragkamms, und/oder der Niederhalter in zwei oder mehrere Gruppen eingeteilt ist, deren Abstand zueinander variierbar ist. Somit kann der Tragkamm nach Art eines verstellbaren Rechens in der Breite verstellt werden.
Eine weitere Verbesserung des Greifverhaltens bei weichen Packeinheiten erhält man, wenn der Niederhalter auf seiner dem Träger zugewandten Seite einen elastischen Belag aufweist, z. B. aus Schaumstoff.
Sowohl der Tragkamm, der Niederhalter als auch der Abstreifer können über elektromotorische oder ggf. auch pneumatische Antriebe verfahrbar ausgestaltet sein.
Des Weiteren können Sensoren zur Bestimmung der Niederhaltekraft zwischen den Zinken des Tragkamms und dem Niederhalter vorgesehen sein, so dass gerade bei empfindlichen Produkten keine Schäden durch den Niederhalter zu erwarten sind, obwohl dieser mit entsprechender Kraft die sichere Handhabung gewährleistet. Alternativ dazu kann die Niederhaltekraft auch über das Motordrehmoment oder den Pneumatikdruck gesteuert werden.
Üblicherweise wird der Greifer an einem Handhabungsgerät, Roboter usw. angeordnet sein. Dazu kann der Greifer über das Traggestell eine Befestigung an einem Lasthebemittel insbesondere Roboter, Portalroboter ermöglichen.
Zusätzlich kann der Greifer über den Einsatz von Vakuumsaugköpfen, Pneumatikeinheiten o. ä. die auf die Packeinheiten wirkenden Haltekräfte verstärken.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, in der
1 eine Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Greifer;
2 eine Draufsicht auf den Greifer aus 1;
3 eine Vorderansicht auf den Greifer aus 1 und
4 eine perspektivische Ansicht des Greifers aus 1.
In den Figuren ist ein als Ganzes mit 1 bezeichneter Greifer zum automatischen Ergreifen und Ablegen von Packeinheiten unterschiedlichen Ausmaßes und Beschaffenheit gezeigt, der insbesondere eingesetzt wird, um Paletten oder Rollwagen mit verschiedensten Packstücken zu bestapeln.
Der Greifer 1 umfasst ein Traggestell 2, an dem ein Träger 3, ein Niederhalter 4 und ein Abstreifer 5 befestigt sind.
Das Traggestell 2 dient ferner dazu, den Greifer an einem nicht dargestellten Roboterarm zu befestigen, wozu eine Anschlussplatte 6 (siehe 2) vorgesehen ist. Über den Roboter erfolgt auch die Versorgung des Greifers 1 mit Strom.
Der Träger 3 ist vorliegend als Tragkamm 7 mit mehreren beabstandeten flachen Zinken 8 ausgestaltet. Der Tragkamm 7 ist dazu über einen sich etwa vertikal vom Traggestell 2 nach unten erstreckenden Tragarm 9 an diesem befestigt. Der Tragarm 9, und somit der auch der Tragkamm 7, ist gegenüber dem Traggestell 2 über einen elektromotorischen Riemenantrieb 10 horizontal verfahrbar, um durch Zurückziehen des Tragkamms 7 die Abgabe des Packstücks zu bewirken. In den Figuren ist der Träger 3 in einer mittleren Stellung dargestellt.
Der Niederhalter 4 ist ebenfalls an einem sich etwa vertikal vom Traggestell 2 nach unten erstreckenden Tragarm 11 befestigt, wobei dieser Tragarm 11 feststehend ausgeführt ist. An dem Tragarm 11 ist der Niederhalter 4 über einen weiteren elektromotorischen Riemenantrieb (unsichtbar unterhalb der Platte 6) vertikal in Richtung des Tragkamms 7 schlittenartig beweglich, so dass der Abstand zwischen Niederhalter 4 und Träger 3 bzw.
Tragkamm 7 veränderbar ist und das Packstück durch mechanische Klemmung gegen den Tragkamm 8 drückbar ist. In den Figuren ist der Niederhalter 4 in seiner obersten Stellung dargestellt.
Der Niederhalter 4 ist dabei mit einem plattenförmigen Druckelement 13 ausgestaltet, das über ein entsprechendes Haltebauteil 14 an dem Tragarm 11 befestigt ist und auf das entsprechende Packstück einwirkt. Das plattenförmige Druckelement 13 erstreckt sich mit seiner Grundfläche über die entsprechenden aktiven Abmessungen des Tragkamms 7.
Der Niederhalter 4 ist weiter mit langlochartigen Ausnehmungen 15 (siehe 4) in dem plattenförmigen Druckelement 13 für den Durchgriff des Abstreifers 5 versehen.
Der Abstreifer 5 selbst ist oberhalb. des Tragkamms 7 bzw. der Zinken 8 angeordnet, so dass die Packeinheit beim Zurückziehen des Trägers 3 gegen den Abstreifer 5 anliegt und somit festgelegt ist. In den Figuren ist der Abstreifer 5 in seiner vordersten Stellung dargestellt und wird durch einen Riemenantrieb 12 verfahren bzw. positioniert, Die Niederhalterhaltekraft wird durch Messung und Überwachung des Drehmoments des elektromotorischen Antriebes bestimmt.
Zum Zurückhalten des Packstücks weist der Abstreifer 5 eine Horizontalwandung 16 auf, die mit stangenartigem Aufbau versehen ist.
Die Stangen 17 der Horizontalwandung 16 durchgreifen dabei die Langlöcher 15 des Niederhalters 4 und münden in je einem durch den Riemenantrieb 12 bewegten Schlitten 18 auf einer Linearführung an Traggestell 2, der eine etwa horizontale und parallel zum Träger 3 beweglich Verfahrbarkeit des Abstreifers 5 zulässt. Somit kann dieser entsprechend der Packstückabmessungen positioniert werden.
Zur Versteifung des Abstreifers 5 sind die Stangen 17 an ihrem dem Tragkamm zu gewandten Seite mit einem Querstück 19 verbunden.
Der Tragkamm 8 ist über ein vorgespanntes Gelenk 20 an dem Tragarm 9 befestigt, so dass bei einem Aufsetzen des Tragkamms 8 beim Bestapeln dieser nachgeben kann, um den Greifer 1 zu schonen. Bei zu hartem Aufsetzen schlägt eine Auslösestange 21, die sich etwa senkrecht von dem Gelenk 20 nach oben parallel zum Tragarm 9 erstreckt, gegen einen entsprechenden Sensor zum Notstopp.

1: Greifer
2: Traggestell
3: Träger
4: Niederhalter
6: Anschlussplatte
7: Tragkamm
8: Zinken
9: Tragarm
10: Riemenantrieb
11: Tragarm
12: Riemenantrieb
13: Druckelement
14: Haltebauteil
15: Ausnehmungen
16: Horizontalwandung
17: Stangen
18: Schlitten
19: Querstück
20: Gelenk
21: Auslösestange

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1462394 B1 [0012]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Logistik im Unternehmen, Heft 4/5, Vol. 13 (1999), Seiten 76 bis 78 [0015]

Claims

Greifer (1) zum automatischen Ergreifen und Ablegen von Packeinheiten unterschiedlichen Ausmaßes und Beschaffenheit, mit einem Traggestell (2), an dem ein Träger (3), ein Niederhalter (4) und ein Abstreifer (5) befestigt sind, wobei der Träger (3) gegenüber dem Traggestell (2) horizontal beweglich ausgestaltet ist, der Niederhalter (4) vertikal in Richtung des Trägers beweglich ist, so dass durch mechanische Klemmung die Packeinheit gegen den Träger (3) drückbar ist, und der Abstreifer (5) oberhalb des Trägers (3) angeordnet ist, so dass die Packeinheit beim Zurückziehen des Trägers (3) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifer (5) horizontal parallel zum Träger (3) beweglich ausgestaltet ist.
Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) als Tragplatte oder Tragkamm (7) mit mehreren beabstandeten Zinken (8) ausgeführt ist.
Greifer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (4) plattenförmig ausgestaltet ist.
Greifer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (4) Abmessungen aufweist, so dass er sich über gesamte Fläche des Trägers (3, 7) erstreckt.
Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifer (5) eine Horizontalwandung (16) aufweist, die mit stangenartigen Aufbau versehen ist.
Greifer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (4) mit Ausnehmungen (15) für den Durchgriff des Abstreifers (5) versehen ist.
Greifer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (4) mit langlochartigen Ausnehmungen (15) versehen ist.
Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) und/oder der Niederhalter (4) in zwei oder mehr Gruppen eingeteilt ist, deren Abstand zueinander variierbar ist.
Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter auf seiner dem Träger zugewandten Seite einen elastischen Belag aufweist.
Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3), der Niederhalter (4) und der Abstreifer (5) über elektromotorische oder pneumatische Antriebe (10, 12, 18) verfahrbar ausgestaltet sind.
Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren zur Bestimmung der Niederhaltekraft zwischen dem Träger und dem Niederhalter vorgesehen sind.
Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhalterhaltekraft durch Messung oder Einstellung des Drucks bei pneumatischen Antrieb oder des Drehmoments bei elektrischem Antrieb bestimmt wird.
Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über das Traggestell eine Befestigung an einem Handhabungsgerät insbesondere Roboter, Portalroboter ermöglicht wird.
Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über Vakuumsaugköpfe, Pneumatikeinheiten o. ä. die auf die Packeinheiten wirkenden Haltekräfte verstärkt werden.