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Die vorliegende Erfindung betrifft die Beabstandung von Gebinden einer Gebindelage mittels eines Manipulators, insbesondere eines Roboters.
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In vielen Bereichen werden auf Förderern, beispielsweise Band-, Ketten- oder Rollenförderern, sowie auf Förderhilfsmitteln, insbesondere Paletten, Tablaren oder dergleichen, eine oder mehrere Lagen von Warengebinden, die beispielsweise in Behältern oder durch Pack- oder Packhilfsmittel wie Folien gebunden sein können, und/oder von Einzelwaren aufgestapelt und damit beispielsweise für den Transport, die Lagerung oder den Verkauf zusammengestellt. Einzelwaren und Warengebinde werden nachfolgend einheitlich als Gebinde bezeichnet.
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Insbesondere in der Logistikkette solcher Gebinde sollen einzelne Gebinde oder Gebindereihen mehrerer nebeneinander stehender Gebinde, die anfangs in mehreren Zeilen einer kompakten Gebindelage noch auf Anschlag stehen, voneinander beabstandet werden, beispielsweise, um die einzelnen Gebinde(reihen) durch einfache Robotergreifer aufnehmen oder ihre Lage durch Sensoren besser erfassen zu können.
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Die vorliegende Erfindung geht aus von der WO 2007 / 131 668 A1. Aus dieser ist ein Manipulatorgreifer zum Depalletieren von gestapelten Gebinden bekannt, der zwei verschiebbare Tragböden aufweist, die in einer Schließbewegung eine Lage unterfahren und diese hierzu durch Rollen, die auf den einander zugewandten Stirnseiten der Tragböden motorisch gedreht werden, reibschlüssig anheben. Durch Zufahren eines beweglichen Klemmanschlages in Schließrichtung kann die Lage nach dem Unterfahren auf den zusammengeschobenen Tragböden gegen einen festen Gegenanschlag verspannt werden. Ein beabstandetes Ablegen von Gebinden geht aus der WO 2007 / 131 668 A1 nicht hervor.
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Die
DE 297 21 203 U1 betrifft eine Vorrichtung zum Palettieren von Stückgutlagen und lehrt, einen Umsetzkopf mit einer Tragplatte horizontal und gleichzeitig einen Abstreifer mit gleicher Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung zu bewegen, so dass dieser seine Relativstellung zu einem Stückgutstapel während des gesamten Abstreifvorgangs unverändert beibehält.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Gebinde einer Gebindelage mittels eines Manipulatorgreifers zu beabstanden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 14 stellt einen zur Durchführung eines solchen Verfahrens eingerichteten Manipulatorgreifer, Anspruch 15 bzw. 16 ein Computerprogramm bzw. ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren basiert auf einem Manipulatorgreifer mit einem oder mehreren in je einer Ablegerichtung bewegbaren Tragböden, auf denen Gebinde einer Gebindelage beispielsweise durch Saugen, seitliches Einschieben oder Aufrollen aufgenommen, insbesondere abgestellt bzw. -legt werden können. Die Gebindelage weist in der Ablegerichtung zwei oder mehr Gebindezeilen auf, die jeweils ein Gebinde oder eine Gebindereihe umfassen und in der Ablegerichtung voneinander beabstandet abgelegt werden sollen.
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Zum Beabstanden von Gebindezeilen werden der oder die Tragböden in einer Ablegbewegung in der jeweiligen Ablegerichtung bewegt. Vorzugsweise werden die Tragböden dabei linear, insbesondere im Wesentlichen horizontal, verschoben. Gleichermaßen sind jedoch auch andere Ablegbewegungen, beispielsweise ein Auseinanderschwenken der Tragböden oder dergleichen möglich. Weist der Manipulatorgreifer zwei oder mehr gegeneinander bewegbare Tragböden auf, werden diese bevorzugt in entgegengesetzte Ablegerichtungen bewegt.
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Dabei bewegen sich der bzw. die Tragböden vorzugsweise relativ zu einem Werkzeugflansch, mit dem der Manipulatorgreifer an einem Manipulator, beispielsweise einem Knickarm- oder Portalroboter befestigt ist. Zusätzlich oder alternativ kann eine Bewegung des bzw. der Tragböden auch durch eine Bewegung des gesamten Greifers durch den Manipulator in der jeweiligen Ablegerichtung erfolgen. Die Ablegbewegung eines Tragbodens erfolgt stets relativ zu der Ablegefläche, auf der die Gebindezeilen abgelegt werden sollen, beispielsweise einem Förderer, bei relativ zu diesem ruhenden Greifer also auch relativ zu dem Werkzeugflansch. Eine Bewegung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann dabei im Sinne eines Bewegungsablaufes über der Zeit gegebenenfalls auch einen zeitweisen Stillstand umfassen.
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Wenigstens einem, vorzugsweise jedem bewegbaren Tragboden ist ein Anschlag zugeordnet. Zum Ablegen von Gebindezeilen wird durch eine Relativbewegung zwischen Tragboden und Anschlag ein Abstand zwischen einer Kante des Tragbodens und dem Anschlag verringert, so dass die kantennächste Gebindezeile von dem Anschlag und gegebenenfalls dazwischen angeordneten weiteren Gebindezeilen über die Kante geschoben und somit abgelegt wird.
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Diese Relativbewegung zwischen Tragboden und Anschlag kann bei in der Ablegerichtung bewegtem Tragboden dadurch realisiert werden, dass der Anschlag relativ zu der Ablegefläche, auf der die Gebindezeilen abgelegt werden sollen, wenigstens zeitweise keine Bewegung, eine Abschubbewegung in der Ablegerichtung, die jedoch geringer ist als die Ablegbewegung des Tragbodens, und/oder eine Bewegung entgegen der Ablegerichtung ausführt. Bei relativ zu der Ablegefläche ruhendem Greifer erfolgt eine Abschubbewegung in der Ablegerichtung damit stets auch relativ zu dem Werkzeugflansch.
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Indem nun die vorstehend erläuterte Ablegbewegung des Tragbodens, mit der die Gebindezeilen relativ zu der Ablegefläche verschoben und somit ihre jeweiligen Ablegepositionen voneinander beabstandet werden können, und die Relativbewegung zwischen Tragboden und Anschlag, mit der die einzelnen Gebindezeilen abgelegt werden, überlagert und miteinander synchronisiert werden, können Gebindezeilen in der Ablegerichtung voneinander beabstandet abgelegt werden.
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Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann dies vereinfacht am Diagramm der 9 erläutert werden. In diesem ist rechts die von der Relativbewegung zwischen Tragboden und Anschlag abhängige verbleibende Ladefläche I zwischen Tragbodenkante und Anschlag über der Zeit t aufgetragen und mit der unterschiedlichen Breite nebeneinander stehender Gebinde diskretisiert. Zu den Zeitpunkten t1, t2, t3 hat sich die Ladefläche I jeweils soweit verringert, dass ein Gebinde von dem Tragboden herunterschoben und abgelegt wird. Im linken Quadranten ist die Ableggeschwindigkeit x(t) des Tragbodens über der Ablegefläche aufgetragen, die angibt, wo sich die Kante des Tragbodens zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet. Zu den Zeitpunkten t1, t2, t3 wird somit das jeweilige Gebinde an dieser Stelle x1, x2, x3 in Ablegerichtung abgelegt. Man erkennt, dass durch Synchronisierung der Relativbewegung (rechts in 9) und der Ablegbewegung (links in 9) die Beabstandung der Gebinde in x-Richtung eingestellt werden kann. So vergrößern sich bei Zunahme der Ableggeschwindigkeit (flachere x(t)-Kurve) und gleichbleibender Relativbewegung die Abstände der abgelegten Gebinde. Natürlich können anstelle der gezeigten geraden x(t), l(t) auch andere Kurven realisiert werden, wobei insbesondere auch Abschnitte senkrecht zur Zeitachse, in denen sich die Ladefläche oder Kantenposition nicht verändert, möglich sind.
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Bezüglich des konstruktiven Aufbaus eines für ein erfindungsgemäßes Verfahren besonders geeigneten Manipulatorgreifers und der Aufnahme der Gebindelage durch Aufrollen wird auf die
WO 2007/131668 A1 Bezug genommen, deren Offenbarung diesbezüglich ausdrücklich in die vorliegende Beschreibung einbezogen wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn bei dem in der
WO 2007/131668 A1 beschriebenen Manipulatorgreifer der feste Anschlag quer zur Ablegerichtung (Bezugsziffer 13 im Ausführungsbeispiel) durch einen beweglichen Anschlag ersetzt, der Greifer diesbezüglich also symmetrisch mit zwei beweglichen Anschlägen ausgebildet ist, wie er im Ausführungsbeispiel der
WO 2007/131668 A1 mit Bezugsziffer 14 gezeigt ist. Allgemein kann der Manipulatorgreifers zwei oder mehr, vorzugsweise jeweils paarweise gegeneinander bewegbare, Tragböden zur Aufnahme der Gebinde und je einem in der jeweiligen Ablegerichtung bewegbaren Anschlag aufweisen, wobei zum Ablegen von Gebinden die Tragböden in, insbesondere entgegengesetzte, Ablegerichtungen bewegt und Bewegungen der Anschläge mit den Bewegungen der Tragböden synchronisiert werden.
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Unter synchronisierten Bewegungen werden vorliegend insbesondere aufeinander abgestimmte Bewegungen oder die Abhängigkeit der einen von der anderen Bewegung verstanden. Insbesondere können hierzu Antriebe für Tragboden und Anschlag miteinander, insbesondere softwaretechnisch oder mechanisch, gekoppelt sein. Beispielsweise kann die Ablegbewegung eines Tragbodens zeitweise oder ständig größer sein als die mit ihr synchronisierte Abschubbewegung des jeweiligen Anschlags, wobei das Verhältnis von Ableg- zu Abschubbewegung konstant sein oder variieren kann. Dies kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass die Ableggeschwindigkeit des Tragbodens in der Ablegerichtung zeitweise bzw. ständig größer ist als die Abschubgeschwindigkeit des Anschlags in der Ablegerichtung.
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Insbesondere, um zwischen Ablegepositionen benachbarter Gebindezeilen größerer Abstände umzusetzen, kann es vorteilhaft sein, wenn die Ablegbewegung eines Tragbodens zeitweise im Wesentlichen gleich der synchronisierten Abschubbewegung des jeweiligen Anschlags ist, so dass in diesen Zeiten die Ladefläche nicht verringert wird. Dies kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass die Ableggeschwindigkeit des Tragbodens in der Ablegerichtung zeitweise im Wesentlichen gleich der Abschubgeschwindigkeit des Anschlags in der Ablegerichtung ist.
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Wie sich insbesondere aus 9 ergibt, kann die Bewegung eines Tragbodens und/oder eines Anschlages beim Ablegen von Gebinden zeitweise oder ständig im Wesentlichen kontinuierlich erfolgen, was einen gleichmäßigere, ruckärmere Bewegung ergibt. Gleichermaßen kann die Bewegung eines Tragbodens und/oder eines Anschlages beim Ablegen von Gebinden jedoch auch zeitweise oder ständig taktweise erfolgen, was insbesondere auch große Beabstandungen ermöglicht, wobei auch Mischformen mit abschnittsweise kontinuierlichen Bewegungen möglich sind.
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Wie ebenfalls aus 9 ersichtlich, kann die Beabstandung vorgegeben werden, indem Ableg- und Abschubbewegung in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Soll-Abstand zwischen Gebinden in der Ablegerichtung x, einer Erstreckung bzw. Breite von Gebinden in der Ablegerichtung und/oder einer Bewegung des Manipulators in der Ablegerichtung synchronisiert werden.
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Insbesondere, um einzelne Gebinde einer Gebindereihe mit einfachen Greifern handhaben oder ihre Position ausreichend akkurat erfassen zu können, kann es wünschenswert sein, nicht nur benachbarte Gebindereihe, sondern auch Gebinde in der Reihe voneinander zu beabstanden. Dies ist zum einen durch Wiederholung des vorstehend erläuterten Verfahrens mit um 90° verdrehter Ablegerichtung möglich. Nachteilig muss dann jedoch jede Gebindereihe einzeln gegriffen werden. Vorzugsweise werden daher eine oder mehrere Gebindereihen, die in der Ablegerichtung x von anderen Gebindereihen beabstandet worden sind, in einer Förderrichtung, insbesondere im Wesentlichen rechtwinklig zu der Ablegerichtung, auf einem langsameren Förderer abgelegt und durch einen Übergang zu einem schnelleren Förderer einen Geschwindigkeitssprung auch in Förderrichtung voneinander beabstandet. Um verschiedene Gebinden unterschiedlich zu beabstanden, können Gebinde verschiedener Gebindelagen auf unterschiedlichen Förderern abgelegt werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
- 1: einen Manipulatorgreifer in der Draufsicht in einem Verfahrensschritt nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- 2 bis 5: den Greifer nach 1 in weiteren Verfahrensschritten;
- 6: den Greifer nach 1 bei Ablage auf einem Förderer in einem weiteren Verfahrensschritt;
- 7: die Gebinde beim Übergang auf einen anderen Förderer in einem weiteren Verfahrensschritt;
- 8: eine Anlage mit einem Manipulatorgreifer und verschiedenen Förderern in einem Verfahrensschritt nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
- 9: ein Diagramm mit Ladefläche I und Ablegebewegung x über der Zeit t.
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1 zeigt schematisch einen abgewandelten Greifer, wie er in der
WO 2007/131668 A1 beschrieben ist, jedoch mit im Wesentlichen symmetrischen Tragböden
20,
21 und zugeordneten beweglichen Anschlägen
30,
31. In
1 sind beide Tragböden
20,
21 in einer Ablegrichtung
x (von rechts nach links in
1, vgl. auch
2) zusammengeschoben und bilden eine geschlossene Ladefläche, die außen von den Anschlägen
30,
31 begrenzt wird und auf der die Gebindelage
10 aufgenommen ist. Die unterschiedlichen Gebinde sind in Matrixnotation nummeriert, wobei die führende Ziffer die Gebindezeile („1.“ = linke Zeile; „4“ = rechte Zeile), die letzte Ziffer die Position in der Zeile („.1“ = oben, „.5“ = unten) bezeichnet.
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Das beabstandete Ablegen wird nachfolgend in diskreten Schritten anhand der Figurenfolge 1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 7 beschrieben, kann jedoch, wie insbesondere 9 zeigt, analog auch durch kontinuierliche Bewegungen x(t) und I(t) realisiert werden.
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In einem ersten Zeitabschnitt (2) fahren die Tragböden 20, 21 um jeweils x22 auseinander. Dabei verfahren die Anschläge 30, 31 im Wesentlichen gleich oder jedenfalls ausreichend um x32 ≈ x22, so dass keine Gebindezeile abgeschoben wird. Die Größen „x2...“, „x3...“ bezeichnen dabei die Verschiebungen der Kante des Tragbodens 20, 21 bzw. des Anschlags 30, 31 aus der geschlossenen Grundposition, wobei die Endziffer die Figur bezeichnet.
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In einem zweiten Zeitabschnitt (3) werden die Tragböden 20, 21 um jeweils x33 auseinandergefahren, die Anschläge 30, 31 jedoch im Wesentlichen weiterhin nur um x32 oder jedenfalls ausreichend weniger, so dass sich die Ladefläche um Δ3 = x23 - x33 verringert und eine kantennächste Gebindezeile 2.1...2.5 bzw. 3.1,...3.5 vom jeweiligen Tragboden abgeschoben wird. Diese beiden Zeilen weisen aufgrund der vorhergehenden Auseinanderbewegung im ersten Zeitabschnitt (vgl. 2) einen Abstand a23 in der Ablegrichtung x auf.
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Ein dritter Zeitabschnitt (
4) entspricht im Wesentlichen dem ersten Zeitabschnitt (vgl.
2), wobei die Tragböden
20,
21 ohne oder jedenfalls mit ausreichend geringer Verringerung der Ladefläche weiter auseinanderfahren, so dass beispielsweise gilt:
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Ein vierter Zeitabschnitt (5) entspricht im Wesentlichen dem zweiten Zeitabschnitt (vgl. 1), wobei die Tragböden 20, 21 um x25 > x24, die Anschläge 30, 31 jedoch im Wesentlichen weiterhin nur um x35 ≈ x34 oder jedenfalls ausreichend weniger verschoben wurden, so dass die Gebindezeile 1.1...1.5 bzw. 4.1,...4.5 vom jeweiligen Tragboden abgeschoben wurde. Diese beiden Zeilen weisen aufgrund der vorhergehenden Auseinanderbewegung im dritten Zeitabschnitt (vgl. 4) einen Abstand a12 in der Ablegrichtung x auf.
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Ein fünfter Zeitabschnitt (5) entspricht im Wesentlichen dem ersten und dritten Zeitabschnitt (vgl. 2, 4), wobei die Tragböden 20, 21 ohne oder jedenfalls mit ausreichend geringer Verringerung der Ladefläche weiter auseinanderfahren, um die voneinander beabstandeten Gebindezeilen 1...4, die auf einem Förderband 40 abgestellt wurden, vollständig freizugeben.
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Indem die auf dem Förderband 40 abgestellten Gebindezeilen 1...4 beim Übergang auf ein schnelleres Förderband 50 einen Geschwindigkeitssprung erfahren, werden die Gebinde 1.3...1.5, 2.4, 2.4, 3.3...3.5, 4.4 und 4.5 auch quer zur Ablegerichtung (von oben nach unten in 7) voneinander beabstandet, wobei ihr Abstand b1.45, b4.45 durch das Verhältnis der Geschwindigkeiten v40, v50 der Förderer 40, 50 beim Übergang eingestellt werden kann. Durch einen Sensor 70 können so die Positionen einzelner Gebinde akkurat erfasst werden.
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8 zeigt eine komplexere Anwendung: ein Manipulator 100 greift mit dem vorstehend erläuterten Manipulatorgreifer mit seinen Tragböden 20, 21 verschiedene, taktweise angeförderte sortenreine Gebindelagen 10 und setzt diese auf verschiedenen Förderern 40...43 ab. Ein weiterer Manipulator 200 greift je nach Kommissionierungsauftrag verschiedene Gebindereihen 1', 2', 3' von den einzelnen Förderern 40...43 und setzt diese auf einen Förderer 60, auf dem die Reihen durch einen Anschlag wieder zu einer kompakten, nun gemischten Gebindelage gestaut und anschließend von dem Manipulator 100 aufgenommen und der Logistigkette zugeführt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1.1...1.5
- Gebinde der Gebindezeile/reihe 1
- 2.1...2.5
- Gebinde der Gebindezeile/reihe 2
- 3.1...3.5
- Gebinde der Gebindezeile/reihe 3
- 4.1...4.5
- Gebinde der Gebindezeile/reihe 4
- 1', 2', 3'
- Gebindezeilereihe
- 10
- Gebindelage
- 20,21
- Tragboden
- 30, 31
- Anschlag
- 40...43,
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- 50,60
- Förderband
- 70
- Sensor
- 100, 200
- Roboter
- x
- Ablegerichtung
- x2.j
- Bewegung des Tragbodens 20, 21 in Fig. j
- x3.j
- Bewegung des Anschlags 30, 31 in Fig. j
- ajk
- Abstand der Gebindezeilen j und k in Ablegerichtung
- bj.kl
- Abstand der Gebinde k und I der Zeile j quer zur Ablegerichtung
- v40, v50
- Geschwindigkeit
