DE102010034071B4 - Vorrichtung und Verfahren zum automatisierten Vereinzeln und Zusammenstellen unterschiedlich strukturierter Gebinde von Kommisionsware - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Kommissionieren unterschiedlich strukturierter Gebinde von Kommissionsware, dadurch gekennzeichnet,dass sie ein System aus einem Radialgreifer und einer Stapelanlage zum Stapeln der Kommissionsware mit den folgenden Merkmalen aufweist:a) ein Paar gegenüberliegender Greiferarme (7) eines in drei Richtungen verfahrbaren Radialgreifers als Zentriergreifer mit einem Antrieb (4) zum Zentrieren von Kommissionsware,b) ein Paar gegenüberliegender Greiferzangen des Radialgreifers, bestehend aus jeweils zwei zusätzlichen Greiferarmen (8) als Hauptlastgreifer mit einem Antrieb (6) zum Ergreifen der Kommissionsware, wobei an den Greiferarmen (8) jeweils ein Greiferpaddel (10) in Gummi gelagert ist und jedes Greiferpaddel ( 10) an seinem unteren Ende eine Sicherheits - Greifeinrichtung ( 11) in der Form umklappbarer hakenförmiger Halterungen aufweist,c) einer Detektorvorrichtung (9) zur kollisionsfreien Steuerung der Vertikalbewegung des Radialgreifers,d) einer Stapelanlage mit einer leicht geneigten Grundfläche (16) und einer in Bodennähe im rechten Winkel hierzu angeordneten mindestens einen Zentrierstange (15) zum Stapeln der Kommissionsware.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum automatisierten Vereinzeln und Zusammenstellen unterschiedlich strukturierter Gebinde von Kommissionsware.
- In einer Vielzahl von Unternehmensbereichen, beispielsweise dem Handel mit Nahrungsmitteln, insbesondere Getränken, Molkereiprodukten, Genussmitteln, Ersatz - und Zubehörteilen sowie Industrie - und Haushaltsprodukten liegen Waren in sortenreinen Quellpaletten mit gleichartigen Gebinden vor, beispielsweise Getränkekisten oder Joghurtsteigen gleicher Geschmacksrichtung. Hieraus werden gemischte Zielpaletten zusammengestellt, die je nach Auftrag diverse unterschiedliche Gebinde enthalten, die sich in Sorte, Größe oder anderen Parametern unterscheiden.
- Üblicherweise wird dabei eine sortenreine Quellpalette zunächst komplett vereinzelt und es werden ihre Gebinde in eigenen Puffern geordnet gelagert. Hierbei besteht der Nachteil, dass sehr große Puffer vorgesehen werden müssen, um alle Gebinde einer sortenreinen Quellpalette aufnehmen zu können. Da zur gemischten Palettierung für jede Gebindesorte wenigstens ein Puffer bereitgestellt werden muss, sind solche Anlagen nicht nur unflexibel, sondern weisen auch einen großen Platzbedarf auf.
- Die
DE 10 2006 057 758 A1 schlägt deshalb vor, autarke Transportfahrzeuge aus sortenreinen Gebindelagen, die in Hochregalen vorliegen, zu bestücken und aus den Transportfahrzeugen die Zielpaletten zu erstellen. Auch durch die Verwendung eines Hochregals wird der Platzbedarf insgesamt nicht reduziert. - Aus der
DE 10 2008 020 622 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umsortierung von Stückgutzusammenstellungen bekannt. Dabei werden Gebindezusammenstellungen von verschiedenen Bestückungseinrichtungen durch eine Überführungseinheit aufgelöst und auf zugeordnete Förderbänder verteilt, die als Gebindepuffer dienen, aus denen Zielpaletten palettiert werden. Als Nachteil ergibt sich auch hier ein großer Platzbedarf und eine geringe Anlagenflexibilität. - Die
WO 96 / 02 444A1 16 zum Zentrieren der Kommissionsware. An den Greiferarmen sind jeweils Greiferpaddel in Form von . Klemmleisten18 mit aus elastischem Material, u.a. Gummi, angeordnet. Die Lageranlage verfügt noch über eine Sensorik17 zum Erkennen der Lage der Lagergegenstände und Abstellplätze auf Paletten. -
- Die
DE 299 20 988 U1 gibt u.a. zu2 eine Stapelablage12 mit leicht geneigter Grundfläche und in einer in Bodennähe9 im rechten Winkel hierzu angeordnete Zentrierstange6 zum Stapeln von Kommissionsware an. - Die
DE 27 08 160 A1 beschreibt u.a. in1 einen Greiferkopf5 in Form eines Schichtgreifers mit einem gegenüberliegenden Greiferarmpaar und einem weiteren Paar an gegenüberliegenden Greiferarmzangen mit jeweils zwei zusätzlichen Greiferarmen. - In der
WO 2010 / 047 595 A1 - Dem erfindungsgemäßen Verfahren, bzw. der entsprechenden Vorrichtung, liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzustellen mit dem unterschiedlich strukturierte Gebinde von Kommissionsware vereinzelt und zu Lieferungseinheiten automatisiert zusammengestellt werden können.
- Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. einem Verfahren nach Anspruch 7 gelöst.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben,
Es zeigen dabei im Einzelnen: -
1 : eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Radialgreifers -
2a : eine Seitenansicht einer1 . Ausführungsvariante eines Radialgreifers -
2b : eine Draufsicht auf eine Stapelablage für die1 . Ausführungsvariante -
3a :eine Seitenansicht einer2 .Ausführungsvariante eines Radialgreifers -
3b : eine Draufsicht auf eine Stapelablage für die2 . Ausführungsvariante -
4 : eine Darstellung der Greiferpaddel beider Ausführungsvarianten -
5 : eine Detail - Darstellung der1 .Ausführungsvariante des Radialgreifers - Die grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, mittels eines speziellen dreidimensional verfahrbaren Greifersystems zum Zusammenstellen einer Kommission, Waren von einzelnen sortenreinen Quell - Lagern zu entnehmen und auf eine besondere Weise zu stapeln. Diese spezielle Art des Stapelns mittels einer Stapelanlage ermöglicht die automatische Erfassung der zusammengestellten verschiedenen Gebinde und im Wesentlichen eine versandfertige Weiterbeförderung der gesamten Kommission.
- Die
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Radialgreifers. Wie aus dieser Darstellung im Zusammenhang mit der2a und3a ersichtlich, ergreift der erfindungsgemäße Radialgreifer das zu erfassende Stückgut, bzw. das Gebinde, indem zwei Greiferzangen mit zwei Greiferarmen7 als Zentriergreifer und vier Greiferarmen8 des Hauptlastgreifers, wie die Finger einer Hand sich den Waren von oben radial annähern, und zwischen den vier Greiferarmen durch Druckkraft festhalten. - Der gesamte Radialgreifer wird hierbei über einen zentralen Befestigungsflansch
3 mittels eines Hauptschwenkarms13 geführt. Der Hauptschwenkarm13 kann Teil eines mehrachsigen Roboters oder eines Flur - und / oder Portalförderers sein. - Der gesamte Radialgreifer ist mittels des an der Grundplatte
1 befestigten Antriebs2 um 360 Grad drehbar. - Die beiden Greiferarme
7 des Zentriergreifers werden von dem Antrieb4 des Antriebsriemens5 zangenartig radial soweit gegeneinander bewegt bis sie auf Widerstand stoßen. Die vier Greiferarme8 des Hauptlastgreifers werden ebenfalls zangenartig mittels des Antriebs6 gegeneinander bewegt und ergreifen auf diese Weise das Stückgut14 . - Die Detektorvorrichtung
9 detektiert und registriert die Grenzen der Vertikalbewegung des gesamten Radialgreifers und damit auch die untersten Begrenzungen der Greiferarme7 des Zentriergreifers und der Greiferarme8 des Hauptlastgreifers. - Die Greiferarme
8 des Hauptlastgreifers tragen jeweils rechteckige Greiferpaddel10 als Berührungsfläche zwischen den Greiferarmen8 des Hauptlastgreifers und dem zu erfassenden Stückgut. - Alle Greiferpaddel
10 sind an ihren Unterseiten mit umklappbaren hakenförmigen Halterungen als Bestandteil einer Sicherungs - Greifeinrichtung11 ausgestattet. Betätigt werden diese Halterungshaken mittels eines Antriebs12 , der im einfachsten Fall aus einem oder mehreren Druckzylindern bestehen kann. Es sind jedoch, jeweils nach dem Anwendungsfall, auch motorische Antriebsmittel oder eine Betätigung mittels Piezoelementen möglich. - Die
2a zeigt eine Seitenansicht eines1 .Ausführungsbeispiels eines Radialgreifers. Erfindungsgemäß stapelt der Radialgreifer das Stapelgut14 auf einer Stapelanlage die eine leicht gegen die jeweilige Bodenfläche geneigte Grundfläche16 und an der Grundfläche16 befestigte Zentrierstangen15 aufweist. Eine solche Stapelanlage hat den Vorteil, dass durch die Schrägstellung der Grundfläche16 das Stapelgut automatisch an die Zentrierstangen15 rutscht, bzw. die starke Tendenz hat sich dorthin zu bewegen. Dies gewährleistet, in Verbindung mit den Zangenbewegungen des Radialgreifers, eine sichere und definierte Endlage von Stückgut unterschiedlicher Abmessungen. - Die Grundfläche
16 , hier in der Form einer Grundplatte16 , ist über mehrere Stütz - und Wiegeeinrichtungen17 mit dem Fußboden verbunden, wobei im Schnitt der2a von den jeweils vier Einrichtungen17 lediglich zwei zu erkennen sind. Die Einrichtungen17 dienen zum Einen dazu, der Grundfläche16 die gewünschte Schräglage zu geben, und zum Anderen bieten die Einrichtungen17 die Möglichkeit mittels eingebauter Messmittel, wie Messdosen oder dergleichen, die Gewichtsverteilung jeder Stapelanordnung in Bezug auf die flächenmäßige Verteilung des Gewichts als auch des Gesamtgewichts zu ermitteln. Diese Messergebnisse dienen dann als steuerungstechnische Grundlage für die Bewegungsvorgänge des Radialgreifers. - Wie aus der
2b zu ersehen ist, weist die hier gezeigte Einrichtung17 auf der Stützseite lediglich eine Zentrierstange15 auf an die das Stapelgut14 sich stützen kann. Demzufolge kann diese Zentrierstange15 auf beiden Seiten der Geiferpaddel10 des Hauptlastgreifers8 der1 .Ausführungsvariante eines Radialgreifers räumlich umfangen werden. - Die
3a zeigt eine Seitenansicht einer2 .Ausführungsvariante eines Radialgreifers. In dieser3a ist in der Seitenansicht kein Unterschied zu den Verhältnissen der1 . Ausführungsvariante erkennbar, da sich die, nunmehr jeweils drei, Greiferpaddel10 in dieser Ansicht verdecken. - Die
3b zeigt eine Draufsicht auf eine Stapelablage für die2 . Ausführungsvariante. Hier wird erkennbar, dass die Stütz - und Wiegeeinrichtung17 der Stapelablage auf ihrer Rückseite zwei Zentrierstangen15 aufweist. Dies ist vorzugsweise in den Fällen angebracht in denen vorwiegend Stapelgut mir rundlichen Abmessungen gestapelt werden soll. - Hier ist gezeigt, dass in diesem Fall ein Hauptlastgreifer
8 jeweils drei Greiferarme8 mit jeweils einem Greiferpaddel10 aufweisen muss um den Zwischenraum zwischen den beiden Zentrierstangen15 zu durchdringen und gleichzeitig den Randbereich der Stapelablage erfassen zu können. - In den
4a und4b ist eine Darstellung der Greiferpaddel beider Ausführungsvarianten gezeigt. In der4a ist die Seitenansicht der Greiferpaddel10 im Detail zu erkennen, die, wie oben schon erklärt, in dieser Ansicht gleich ist. So ist hier der rutschhemmende Belag18 der auf der Innenseite sämtlicher Greiferpaddel aufgebracht ist, gezeigt. Zusätzlich sind an dieser Stelle vier Druckleisten19 zu erkennen die mittels des jeweiligen Hubantriebs20 , vereinzelt oder gemeinsam, gegen das Stapelgut gedrückt werden können. Die Greiferpaddel10 sind jeweils im Bereich ihrer Befestigung an den Greiferarmen8 des Hauptlastgreifers in Gummi gelagert. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die Greiferpaddel10 in ihrer Lagerung leicht verdrehen und an die Konturen des Stapelguts14 anpassen können. In einer besonderen Ausführungsform können zu diesem Zweck zusätzliche Druckmittel mit entsprechenden Messmitteln vorgesehen sein, die ein in der Grundstellung verdrehtes Greiferpaddel10 mit definiertem Druck an das Stapelgut14 andrücken. - In einer weiteren Ausführungsform können die Druckleisten
19 , in gewissen Grenzen, in eine definierte Position ausgefahren werden, wobei jede Druckleiste19 unterschiedlich weit ausgefahren werden kann. Gesteuert wird die Tiefe der Ausfahrbewegung hierbei von Abstandssensoren die den Abstand der jeweiligen Druckleiste19 vom Stapelgut14 messen und die Ausfahrbewegung dementsprechend steuern. -
4b zeigt die bei der2 . Ausführungsvariante des Radialgreifers eingesetzten drei Greiferarme auf jeder Seite des Hauptgreifers mit ihren Greiferpaddeln10 .und den an dieser Stelle gut sichtbaren Hubantrieben20 für die Druckleisten19 . Detailliert herausgezeichnet sind hierbei lediglich die beiden linken Greiferpaddel10 . - Als besondere Ausgestaltung kann im Bereich der Druckleisten
19 der zusätzliche Einsatz von, gezielt und definiert mit Druckluft aufblasbaren, „Luftsäcken“ vorgesehen sein. Diese Luftsäcke können hierbei direkt auf den Druckleisten19 installiert sein, also eine linienförmige Struktur aufweisen, oder auch mehr eine ballonartige Struktur aufweisen, wobei auch gleichzeitig diese beiden Strukturen zum Einsatz kommen können. Im Zusammenhang mit diesen Luftsäcken ist es als weitere Ausgestaltung vorgesehen, zusätzliche Sensoren zu installieren, die den mechanischen Widerstand messen der dem Aufblasvorgang solcher Luftsäcke entgegen gebracht wird. Auf diese Weise ist es möglich, automatisch die Festigkeit des Stapelguts14 zu ermitteln und in Verbindung mit, den Abstand des Stapelguts messender, Abstandssensoren, den notwendigen Abstand der Druckleisten19 sowie den notwendigen Luftdruck der Luftsäcke festzustellen. Auf diese Weise ist es möglich zu Demonstrationszwecken die Greifarme8 des Hauptlastgreifers so dezidiert zu steuern, dass sie in die Lage versetzt werden sogar ein rohes Ei unverletzt aufzunehmen und definiert an einer anderen Stelle abzusetzen. - Die
5 zeigt ein weiteres Detail der1 . Ausführungsvariante eins Radialgreifers, erkennbar an den beiden Greiferpaddeln10 . Besonders wird hierbei auf die sechs Sensoren21 zur Messung des Anpressdrucks der Greiferarme7 des Zentriergreifers und der Greiferarme8 des Hauptfastgreifers verwiesen. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um die Auswertung der Signale von Dehnungsmessstreifen. Da sich die jeweiligen Greiferarme7 ,8 bei dem Aufbringen von Anpressdruck leicht verbiegen, kann mittels dieser Dehnungsmessstreifen die verursachte Dehnung der Greiferarme7 ,8 an diesen Stellen gemessen und somit auf die aufgewendete Druckkraft rückgeschlossen werden. - Weiterhin ist am rechten Greiferarm
7 eine Teleskopeinrichtung22 mit einer daran befestigten Vorrichtung23 zur Horizontaldetektion gezeigt. Mit dieser Vorrichtung23 besteht die Möglichkeit in jeder horizontalen Lage den Zustand des Stapelguts zu beobachten, bzw. zu überwachen. - Es kann sich hierbei um eine Kamera handeln deren Bilder lediglich nach den Prinzipien der Mustererkennung (pattern recognition) ausgewertet und steuerungstechnisch verarbeitet werden, oder deren Bilder zur menschlichen Überwachung dienen. Zusätzlich kann auch in einer besonderen Ausgestaltung noch eine Vorrichtung zur Überwachung von, auf dem Stapelgut
14 aufgedruckten, Barcodes vorgesehen sein. - Eine Vorrichtung
23 kann, je nach Erfordernis, jeweils an jedem Greifarm7 ,8 angebracht sein - Die Steuerung der komplexen Bewegungsvorgänge und die Signalverarbeitung der verwendeten Sensoren erfordert ein spezielles Steuerungsprogramm.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Grundplatte des Radialgreifers
- 2
- Antrieb des Drehkopfes des Radialgreifers
- 3
- zentraler Befestigungsflansch des Radialgreifers
- 4
- Antrieb des Zentriergreifers des Radialgreifers
- 5
- Antriebsriemen des Zentriergreifers des Radialgreifers
- 6
- Antrieb für die Hauptgreifer
- 7
- Greiferarme des Zentriergreifers
- 8
- Greiferarme des Hauptlastgreifers
- 9
- Detektorvorrichtung für die Vertikalbewegung des Radialgreifers
- 10
- Greiferpaddel
- 11
- Sicherungs - Greifeinrichtung
- 12
- Antrieb der Sicherungs - Greifeinrichtung
- 13
- Hauptschwenkarm
- 14
- Stapelgut
- 15
- Zentrierstangen der Stapelablage
- 16
- Grundfläche der Stapelablage
- 17
- Stütz - und Wiegeeinrichtung der Stapelablage
- 18
- rutschhemmender Belag
- 19
- Druckleisten zur Greifunterstützung
- 20
- Hubantrieb der Druckleisten
19 - 21
- Sensoren zur Messung des Anpressdrucks der Greifer
- 22
- Teleskopeinrichtung zur Horizontaldetektion
- 23
- Vorrichtung zur Horizontaldetektion
- 24
- Gummilager der Greifpaddel
Claims (10)
- Vorrichtung zum Kommissionieren unterschiedlich strukturierter Gebinde von Kommissionsware, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein System aus einem Radialgreifer und einer Stapelanlage zum Stapeln der Kommissionsware mit den folgenden Merkmalen aufweist: a) ein Paar gegenüberliegender Greiferarme (7) eines in drei Richtungen verfahrbaren Radialgreifers als Zentriergreifer mit einem Antrieb (4) zum Zentrieren von Kommissionsware, b) ein Paar gegenüberliegender Greiferzangen des Radialgreifers, bestehend aus jeweils zwei zusätzlichen Greiferarmen (8) als Hauptlastgreifer mit einem Antrieb (6) zum Ergreifen der Kommissionsware, wobei an den Greiferarmen (8) jeweils ein Greiferpaddel (10) in Gummi gelagert ist und jedes Greiferpaddel ( 10) an seinem unteren Ende eine Sicherheits - Greifeinrichtung ( 11) in der Form umklappbarer hakenförmiger Halterungen aufweist, c) einer Detektorvorrichtung (9) zur kollisionsfreien Steuerung der Vertikalbewegung des Radialgreifers, d) einer Stapelanlage mit einer leicht geneigten Grundfläche (16) und einer in Bodennähe im rechten Winkel hierzu angeordneten mindestens einen Zentrierstange (15) zum Stapeln der Kommissionsware.
- Vorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Greiferpaddel ausfahrbare Druckleisten (19) mit einem Hubantrieb (20) zur Greifunterstützung aufweisen, wobei der Abstand vom Stapelgut (14) mittels Sensoren erfasst und die Steuerung des Hubantriebs (20) an diesen Abstand angepasst wird. - Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur optischen Erfassung des Stapelguts (14) in horizontaler Richtung im Bereich mindestens eines Greifarms (7,8) eine Vorrichtung (23) vorgesehen ist die mittels einer vertikal verfahrbaren Teleskopeinrichtung (22) an die gewünschte Stelle des Stapelguts (14) verfahren werden kann.
- Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des Anpressdrucks der Greifer (7,8) am Stapelgut ( 14) Sensoren (21) vorgesehen sind.
- Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die als Hauptlastgreifer agierende Greifzange des Radialgreifers aus jeweils drei Greiferarmen (8) besteht und die Stapelablage zur Abstützung überwiegend gerundeter Konturen des Stapelguts (14) zwei Zentrierstangen (15) aufweist.
- Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Greiferpaddel 10, insbesondere im Bereich der Druckleisten 19, gesteuert und definiert aufblasbare, linienförmig oder ballonartig strukturierte, Luftsäcke vorgesehen sind die im Verbund mit Sensoren agieren die den mechanischen Widerstand messen der dem Aufblasvorgang entgegen gebracht wird, wobei mittels Abstandssensoren der Abstand des Stapelguts als Grundlage der Steuerungsvorgänge ermittelt wird.
- . Verfahren zum Kommissionieren unterschiedlich strukturierter Gebinde von Kommissionsware, dadurch gekennzeichnet, dass es ein System aus einem Radialgreifer und einer Stapelanlage zum Stapeln der Kommissionsware verwendet und die folgenden Merkmale aufweist: a) die zuerst gewünschte Kommissionsware wird von einem sortenreinen Quell - Lager mittels eines in drei Richtungen verfahrbaren Radialgreifers, bestehend aus der Kombination eines zangenartigen Zentriergreifers und eines zangenartigen Hauptlastgreifers mit jeweils zwei Greifarmen (7,8), in der gewünschten Menge zu einer Stapelablage in der Form einer schiefen Ebene an deren tiefstem Punkt mindestens eine, vertikal orientierte, linienförmige Begrenzung (15) existiert, verbracht und abgelegt, b) die weiter gewünschte Kommissionsware wird einem anderen sortenreinen Quell - Lager auf dieselbe Weise entnommen, auf der Stapelablage abgesetzt und an der Begrenzung der Stapelablage sowie den Abmessungen der unteren Lage der vorhergehenden Lieferung ausgerichtet, c) dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis entweder die gewünschte Kommission zusammengestellt ist oder die Kapazitätsgrenze der Stapelablage oder des Radialgreifers hinsichtlich der Belastung oder der geometrischen Abmessungen erreicht ist.
- Verfahren nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass der zangenartige Hauptlastgreifer des Radialgreifers zur Erfassung von Kommissionsware mit abgerundeten Konturen jeweils drei Greiferarme (8) und die Stapelablage entsprechend zwei linienförmige Begrenzungen (15) aufweisen. - Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung der Verfahrensschritte nach einem der
Ansprüche 7 oder8 , wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird. - Maschinenlesbarer Träger mit dem Programmcode eines Computerprogramms zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 7 oder8 , wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.
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