DE102010010226A1

DE102010010226A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten von Gegenständen

Info

Publication number: DE102010010226A1
Application number: DE201010010226
Authority: DE
Inventors: Jean-Louis Burgy
Original assignee: KAMMANN MASCHINENBAU GmbH
Current assignee: KAMMANN MASCHINENBAU GmbH
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-09-08
Also published as: EP2363288A1

Abstract

Um eine herkömmliche Vorrichtung zum Ausrichten von Gegenständen in ihrem Aufbau zu vereinfachen und damit eine kostengünstigere Herstellung bereitzustellen wird eine entsprechende Vorrichtung vorgeschlagen umfassend eine Robotereinrichtung mit einem Greifarm zum Ergreifen und nachfolgenden Einsetzen eines Gegenstandes in eine Halteeinrichtung, welche zum Halten des Gegenstandes zumindest eine Stirnseitenaufnahme aufweist, die zur Anlage an einen Stirnseitenabschnitt des in der Halteeinrichtung eingesetzten Gegenstandes ausgebildet ist, sowie ein Mittel zur Einstellung eines ausgerichteten Zustandes des Gegenstandes in der Halteeinrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Kameraeinrichtung umfasst ist, welche einen Stirnseitenabschnitt des vom Greifarm ergriffenen Gegenstandes bildlich erfasst, sowie eine Bildverarbeitungseinrichtung zur Erfassung der Lage einer vorgegebenen Markierung am Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes, wobei eine mit der Bildverarbeitungseinrichtung datenverbundene Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Lage der erfassten Markierung am Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes das Mittel zur Einstellung eines ausgerichteten Zustandes des Gegenstandes ansteuert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten von Gegenständen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Derartige Vorrichtungen werden insbesondere zur Vorbereitung eines Dekoriervorgangs in einer Druckmaschine oder eines Etikettiervorgangs in einer Etikettiervorrichtung verwendet. Bei der gattungsbildenden Vorrichtung ist an einer Stirnseitenaufnahme der Halteeinrichtung in der Regel ein federbelasteter Finger vorgesehen, welcher bewegbar um eine Achse angeordnet ist und der während des Einsetzens des Gegenstandes so lange gedreht wird, bis er in eine zugeordnete Ausnehmung an dem Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes eingreift, welcher zur Anlage an der Stirnseitenaufnahme der Halteeinrichtung zum Liegen kommt. Da eine solche Vorrichtung zum Ausrichten von Gegenständen in der Regel eine Vielzahl von derartigen Halteeinrichtungen umfasst, muss jede dieser Halteeinrichtungen eine solche beschriebene federbelastete Fingermimik aufweisen, um den Gegenstand in der Halteeinrichtung auszurichten und beispielsweise damit für eine nachfolgende Bedruckung am Umfang des Gegenstandes vorzubereiten. Je nach auszurichtendem Gegenstand müssen ferner spezielle Formatteile in der Halteeinrichtung für die beschriebene Ausrichtung verwendet werden. Diese Gestaltung herkömmlicher Vorrichtungen ist kostenintensiv.
Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine herkömmliche Vorrichtung zum Ausrichten von Gegenständen in ihrem Aufbau zu vereinfachen und damit eine kostengünstigere Herstellung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird auf überraschende Weise schon durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Kameraeinrichtung vorgesehen, welche einen Stirnseitenabschnitt des vom Greifarm des Roboters ergriffenen Gegenstandes bildlich erfasst, sowie eine Bildverarbeitungseinrichtung zur Erfassung der Lage einer vorgegebenen Markierung am Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes, wobei eine mit der Bildverarbeitungseinrichtung datenverbundene Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Lage der erfassten Markierung am Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes das Mittel zur Einstellung eines ausgerichteten Zustandes des Gegenstandes ansteuert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist gegenüber bekannten Vorrichtungen den Vorteil auf, dass zum Ausrichten der Gegenstände keine speziellen Formatteile in der Vorrichtung mehr notwendig sind. Insbesondere erübrigt sich auch das Vorsehen einer komplizierten Fingermimik an der Halteeinrichtung, um die Lage des Gegenstandes in der Halteeinrichtung zu erfassen. Dagegen ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Stirnseitenabschnitt, beispielsweise einen Bodenabschnitt eines Gegenstandes, welcher eine vorgegebene Markierung wie eine besondere geometrische Gestaltung aufweist, bildlich zu erfassen und diese Information bei der nachfolgenden Orientierung und Ausrichtung zu verwenden, sodass der Gegenstand in einem ausgerichteten Zustand in der Halteeinrichtung eingesetzt ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Gegenstand auch während der Orientierung und Ausrichtung bildlich erfasst wird und diese Informationen beispielsweise zur weiteren Orientierung und Ausrichtung genutzt wird.
Die bildliche Erfassung des Stirnseitenabschnittes ist nicht auf den Stirnseitenabschnitt selbst beschränkt. Vielmehr erfasst die Kameraeinrichtung den Gegenstand von dem Stirnseitenabschnitt aus und kann somit beispielsweise auch das Innere des Gegenstandes und damit sich möglicherweise dort befindliche Markierungen von dem Stirnseitenabschnitt aus bildlich erfassen. Dabei kann das Erfassen des Bildes gleichzeitig mit der Beladung der Maschine ohne zusätzliche Vorrichtungen und nahezu ohne zeitlichen Verlust erfolgen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere bei Gegenständen, welche in der Vorrichtung zur Vorbereitung eines Dekoriervorgangs, eines Prägevorgangs oder eines Etikettiervorgangs ausgerichtet werden sollen. Das nachfolgende Dekorieren kann beispielsweise durch ein Siebdruck-, Flexodruck- oder ein Digitaldruckverfahren ausgeführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht auf eine besondere Form von auszurichtenden Gegenständen beschränkt; es kann sich dabei beispielsweise um Flaschen, Gläser und Tassen, aber auch um Tiegel oder Flakons handeln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann Gegenstände einer großen Anzahl von Materialien wie Glas, Kunststoff oder Metall ausrichten.
Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Behandeln von Gegenständen ausgebildet, welche beispielsweise nach deren Ausrichtung an einer bestimmten Stelle auf dem Umfang zu dekorieren sind. Diese Gegenstände weisen zumindest an einer Stirnseite eine oder mehrere Markierungen auf, beispielsweise eine erhabene Markierung oder eine Mulde, die mittels der Kameraeinrichtung erfasst werden, sodass der Gegenstand ausgerichtet werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere als Bestandteil der Transportvorrichtung einer Druckmaschine bzw. einer Etikettiermaschine etc.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zweckmäßigerweise kann das Mittel zur Einstellung eines ausgerichteten Zustandes des Gegenstandes ein Mittel zum Drehen des Gegenstandes im Greifarm der Robotereinrichtung aufweisen. Insofern wird die Orientierung bzw. Ausrichtung des Gegenstandes durch den Roboter durchgeführt, der dann den ausgerichteten Gegenstand in die Halteeinrichtung einsetzt. Eine Bewegung des Gegenstandes in der Halteeinrichtung selbst kann damit entfallen.
In einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Mittel zur Einstellung des ausgerichteten Zustandes des Gegenstandes in der Halteeinrichtung selbst integriert ist. Beispielsweise kann die Halteeinrichtung ein Mittel zum Drehen des Gegenstandes aufweisen, d. h. der Gegenstand wird in der Halteeinrichtung gedreht, nachdem er in diese eingesetzt ist.
Besonders zweckmäßig kann es jedoch sein, dass sowohl der Roboterarm als auch das Mittel zum Drehen des Gegenstandes in der Halteeinrichtung in Abhängigkeit des von der Kameraeinrichtung erfassten Stirnseitenabschnittes angesteuert werden, um den Gegenstand in den gewünschten ausgerichteten Zustand in der Halteeinrichtung zu bringen.
Die Halteeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann beispielsweise eine Dornaufnahme aufweisen, sodass der Gegenstand mit einer Stirnseite an der Halteeinrichtung anliegt. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn die Halteeinrichtung zwei Stirnseitenaufnahmen aufweist, die als Bodenaufnahme und Spitzenaufnahme ausgebildet sind, wobei der in die Halteeinrichtung eingesetzte Gegenstand mit einem Bodenabschnitt an der Bodenaufnahme und mit einem Spitzenabschnitt an der Spitzenaufnahme anliegt. Durch eine solche Gestaltung kann der jeweilige Gegenstand zwischen Bodenaufnahme und Spitzenaufnahme eingespannt werden und kann somit fest fixiert und ausgerichtet den nachfolgenden Prozessen wie einem Druck oder einem Etikettierprozess zugeführt werden.
Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich, wenn die optische Achse der Kameraeinrichtung im Wesentlichen parallel zur Achse der Halteeinrichtung verläuft. Hierdurch wird erreicht, dass nach der Kameraaufnahme eine einfache Bewegung des Roboterarms ausreicht, um den Gegenstand in die Halteeinrichtung einzusetzen. Darüber hinaus kann dadurch während der Kameraaufnahme ein flächiger Fokus auf den Stirnseitenabschnitt erleichtert werden.
Verfahrensseitig wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ausrichten von Gegenständen, insbesondere zur Vorbereitung eines Dekoriervorgangs in einer Druckmaschine oder eines Etikettiervorgangs in einer Etikettiervorrichtung, wobei der Gegenstand von einem Greifarm eines Roboters ergriffen und nachfolgend in eine Halteeinrichtung eingesetzt wird, sodass ein Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes an einer Stirnseitenaufnahme der Halteeinrichtung anliegt, wobei ein vorgegebener, ausgerichteter Zustand des in die Haltevorrichtung eingesetzten Gegenstandes eingestellt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass vor dem Einsetzen des Gegenstandes in die Halteeinrichtung ein Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes bildlich erfasst wird und eine Bildverarbeitung durchgeführt wird zur Erfassung der Lage einer vorgegebenen Markierung am Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes und wobei in Abhängigkeit der mittels der Bildverarbeitung erfassten Lage der vorgegebenen Markierung am Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes dieser so bewegt wird, dass er in dem vorgegebenen ausgerichteten Zustand in der Haltevorrichtung angeordnet ist.
Nach der Erfassung der Lage der vorgegebenen Markierung am Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes mittels der Bildverarbeitung kann danach die Ausrichtung des Gegenstandes erfolgen, einerseits dadurch, dass der Roboter den Gegenstand vor dem Einsetzen in die Halteeinrichtung in die gewünschte Lage orientiert, insbesondere dreht oder dadurch, dass der Gegenstand zunächst in die Halteeinrichtung eingesetzt wird und danach in dieser gedreht wird, um eine vorgegebene Drehlage des Gegenstandes in der Halteeinrichtung einzustellen, die dem ausgerichteten Zustand des Gegenstandes in der Halteeinrichtung entspricht.
Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert.
1 zeigt in einem Ausschnitt eine Vorrichtung 1 zum Ausrichten von flaschenförmigen Gegenständen, welche für einen nachfolgenden Dekoriervorgang ausgerichtet werden. Dargestellt ist gerade eine Betriebsposition, bei welcher der Greifarm 2 des Roboters die Flasche 3 mit ihrem Boden auf eine Kameraeinrichtung 4 ausrichtet zur bildlichen Erfassung des Bodenabschnitts. Das erfasste Bild wird in einer Mikrocomputereinrichtung verarbeitet, um die Lage einer vorgegebenen Markierung am Bodenabschnitt der Flasche 3 zu erfassen. Mit Kenntnis der Lage dieser Markierung berechnet nun eine Steuervorrichtung die notwendigen Schritte, damit die Flasche 3 in einem vorgegebenen ausgerichteten Zustand in der Halteeinrichtung zum Liegen kommt, wobei in der Figur allein eine Bodenaufnahme 5 gezeigt ist, welche nach dem Einsetzen der Flasche 3 durch den Greifarm 2 des Roboters am Boden der Flasche 3 anliegt. Zur Klarheit der Darstellung ist die Spitzenaufnahme der Halteeinrichtung nicht dargestellt, welche nach dem Einsetzen der Flasche 3 in die Halteeinrichtung axial an der dem Boden gegenüberliegenden Seite der Flasche 3 anliegt. In der dargestellten Ausführungsform wird die Ausrichtung der Flasche 3 dadurch durchgeführt, dass die Flasche 3 in der Halteeinrichtung gedreht wird. Hierzu ist an der Bodenaufnahme 5 ein Motorantrieb angebracht, welcher von einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Lage der zuvor erfassten Markierung am Boden der Flasche 3 und der daraus berechneten notwendigen Schritte so angesteuert wird, dass der vorgegebene ausgerichtete Zustand der Flasche 3 zur Vorbereitung des nachfolgenden Druckvorganges eingestellt wird. Der Druckvorgang selbst wird dann in einer nicht dargestellten Druckstation durchgeführt, wobei die Flasche 3 in der beschriebenen Halteeinrichtung verbleibt.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Flasche 3 im Ansprechen auf die erfasste Lage der Markierung am Boden der Flasche 3 durch die Robotereinrichtung gedreht wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Robotereinrichtung mit den entsprechenden Freiheitsgraden ausgestattet. Eine nachfolgende Bewegung der Flasche 3 nach dem Einsetzen in die Halteeinrichtung kann damit entfallen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Greifarm
3: Flasche
4: Kameraeinrichtung
5: Bodenaufnahme

Claims

Vorrichtung (1) zum Ausrichten von Gegenständen, insbesondere zur Vorbereitung eines Dekoriervorgangs in einer Druckmaschine, umfassend – eine Robotereinrichtung mit einem Greifarm (2) zum Ergreifen und nachfolgenden Einsetzen eines Gegenstandes in eine – Halteeinrichtung, welche zum Halten des Gegenstandes zumindest eine Stirnseitenaufnahme aufweist, die zur Anlage an einen Stirnseitenabschnitt des in der Halteeinrichtung eingesetzten Gegenstandes ausgebildet ist, sowie ein – Mittel zur Einstellung eines ausgerichteten Zustandes des Gegenstandes in der Halteeinrichtung, gekennzeichnet durch eine Kameraeinrichtung (4), welche einen Stirnseitenabschnitt des vom Greifarm (2) ergriffenen Gegenstandes bildlich erfasst, eine Bildverarbeitungseinrichtung zur Erfassung der Lage einer vorgegebenen Markierung am Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes, wobei eine mit der Bildverarbeitungseinrichtung datenverbundene Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Lage der erfassten Markierung am Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes das Mittel zur Einstellung eines ausgerichteten Zustandes des Gegenstandes ansteuert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Einstellung eines ausgerichteten Zustandes des Gegenstandes in der Halteeinrichtung ein Mittel zum Drehen des Gegenstandes im Greifarm (2) der Robotereinrichtung aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Einstellung eines ausgerichteten Zustandes des Gegenstandes in der Halteeinrichtung ein Mittel zum Drehen des Gegenstandes in der Halteeinrichtung aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung zwei Stirnseitenaufnahmen aufweist, die als Bodenaufnahme (5) und Spitzenaufnahme ausgebildet sind, wobei der in die Halteeinrichtung eingesetzte Gegenstand mit einem Bodenabschnitt an der Bodenaufnahme (5) und mit einem Spitzenabschnitt an der Spitzenaufnahme anliegt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse der Kameraeinrichtung (4) im Wesentlichen parallel zur Achse der Halteeinrichtung verläuft.
Verfahren zum Ausrichten von Gegenständen, insbesondere zur Vorbereitung eines Dekoriervorgangs in einer Druckmaschine, wobei der Gegenstand von einem Greifarm (2) eines Roboters ergriffen und nachfolgend in eine Halteeinrichtung eingesetzt wird, sodass ein Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes an einer Stirnseitenaufnahme der Halteeinrichtung anliegt, wobei ein vorgegebener, ausgerichtete Zustand des in die Haltevorrichtung eingesetzten Gegenstandes eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vordem Einsetzten des Gegenstandes in die Halteeinrichtung ein Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes bildlich erfasst wird und eine Bildverarbeitung durchgeführt wird zur Erfassung der Lage einer vorgegebenen Markierung am Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes und wobei in Abhängigkeit der mittels der Bildverarbeitung erfassten Lage der vorgegebenen Markierung am Stirnseitenabschnitt des Gegenstandes dieser so bewegt wird, dass er in dem vorgegebenen ausgerichteten Zustand in der Haltevorrichtung angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene ausgerichtete Zustand des Gegenstandes in der Haltevorrichtung durch eine vorgegebene Drehlage des Gegenstandes in der Halteeinrichtung festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen des vorgegebenen ausgerichteten Zustandes des Gegenstandes in der Halteeinrichtung der Gegenstand vor dem Einsetzen in die Halteeinrichtung durch Ansteuern zumindest einer Roboterdrehachse bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen des vorgegebenen ausgerichteten Zustandes des Gegenstandes in der Halteeinrichtung der Gegenstand nach dem Einsetzen in die Halteeinrichtung um eine Drehachse der Halteeinrichtung verdreht wird.