DE102011011255B4

DE102011011255B4 - Greifeinrichtung

Info

Publication number: DE102011011255B4
Application number: DE102011011255.3A
Authority: DE
Inventors: Dr. Sdahl Michael; Johannes Mühlschlegel
Original assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Current assignee: Multivac Sepp Haggenmueller GmbH and Co KG
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2014-04-03
Anticipated expiration: 2031-02-16
Also published as: DE102011011255A1; US20120205929A1; US8596699B2

Abstract

Greifeinrichtung (5), die zwei einander gegenüberliegende Greifer (5a, 5b) aufweist, die gegeneinander bewegbar sind, wobei jeder Greifer (5a, 5b) einen Halter (8) und eine daran angebrachte Greifbacke (9) umfasst, wobei der Halter (8) zweiachsig elastisch ist, um sowohl eine horizontale, als auch eine vertikale Bewegung (H, V) der Greifbacke (9) gegenüber dem Halter (8) zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (8) einen C-förmigen Außenbereich (12) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Greifeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Greifeinrichtungen werden im Logistikbereich und insbesondere im Bereich der Verpackungsindustrie eingesetzt, um Produkte (beispielsweise Lebensmittelprodukte) aufzunehmen und umzusetzen.
Bekannte technische Lösungen wie DD 214 565 A1 und DD 289 993 A5 offenbaren Greiferelemente, die mittels einer elastischen Platte beweglich oder elastisch nachgiebig gegenüber einem zu ergreifenden Teil vorgesehen sind. Die gattungsgemäße DE 35 03 107 A1 zeigt einen Greifer mit senkrecht zur Klemmrichtung verschiebbaren Stützplatten. Aus der DD 276 256 A1 ist ein Montagegreifer für Handhabungsgeräte bekannt, der durch Federkräfte elastisch verlagerbare Greiferfinger aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Greifeinrichtung zur Verfügung zu stellen, die einerseits Produkte, die große Toleranzen in den Abmessungen an der aufzunehmenden Seite aufweisen, aufnehmen kann, wobei andererseits die Greifeinrichtung bei einer vertikalen Kollision mit einem Transportband keinen Schaden nehmen soll.
Diese Aufgabe wird gelost durch eine Greifeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Greifeinrichtung weist zwei einander gegenüberliegenden Greifer auf, die gegeneinander bewegbar sind, wobei jeder Greifer einen Halter und eine daran angebrachte Greifbacke umfasst. Die Greifeinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Halter zweiachsig elastisch ist, um sowohl eine horizontale, als auch eine vertikale Bewegung der Greifbacke gegenüber dem Halter zu ermöglichen. im Rahmen der elastischen Verformung des Halters können Produkte mit großen Toleranzunterschieden von der Greifeinrichtung aufgenommen werden und bei einem Aufsetzen der Greifbacken auf einem Transportband die Kraft auf die Greifereinrichtung minimiert werden, um so Beschädigungen an Greifbacken und Haltern zu verhindern. Zudem weist der Halter einen C-förmigen Außenbereich auf, um eine zweiachsige Bewegung in einer einfachen Konstruktion zu ermöglichen.
Vorzugsweise ist der Halter einteilig ausgebildet, um durch ein kastengünstiges Herstellungsverfahren wie Wasserstrahlschneiden herstellbar und hygienisch zu sein, da keine unnötigen Kontakt- und Montagestellen innerhalb des Halters oder an dem Halter vorhanden sind.
Bevorzugt besteht der Halter aus POM (Polyoxymethylen), da dieser Werkstoff für den Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen ist und die Greifeinrichtung somit im Lebensmittelbereich eingesetzt werden kann. Alternativ zu POM kann als Werkstoff z. B. auch Edelstahl verwendet werden.
Der Halter weist bevorzugt einen Anschlag für die horizontale Bewegung auf, da durch die Elastizität im Halter ein Überschwingen, das durch die hohen Beschleunigungen der Greifereinrichtung und der Trägheit der am Halter angebrachten Greifbacken auftreten kann, verhindert wird. Ebenso weist der Halter einen Anschlag für die horizontale Bewegung auf. Solche Dauerwechselschwingungen konnten mit einer großen unkontrollierten Amplitude über einen längeren Zeitraum zu Schäden am Halter führen.
Jeder Halter weist bevorzugt die gleiche Federkraft auf, um eine symmetrische horizontale Bewegung zweier einander gegenüberliegenden Halter zu gewährleisten.
Die Greifbacke ist vorteilhafterweise gegenüber dem Halter verstellbar, um die Greifeinrichtung verschiedenen Produktabmessungen anpassen zu können. Dabei kann die Öffnungs- und Schließbewegung in einer einfachen konstruktiven Ausführung zwischen zwei Endpositionen eines Verstellantriebes ausgeführt sein.
Bevorzugt weisen die Greifbacken eine im Wesentlichen senkrecht ausgerichtete Kontaktfläche auf, wobei zwei zueinander wirkende Greiferbacken zum Aufnehmen eines Produkts mittels Kraftschluss vorgesehen sind. Somit kann der Abstand von Produkten untereinander auf dem Transportband sehr klein sein, da die Greifbacken durch die vertikale Ausführung nur sehr wenig Raum benötigen. Auch beim Ablegen beispielsweise in eine Verpackungsmulde ist diese Ausführung von Vorteil.
Vorzugsweise sind die Greifer mittels eines Pneumatikzylinders auseinander und zueinander bewegbar. Der Pneumatikzylinder ist eine konstruktiv einfache und kostengünstige Ausführung und weist zwei Endlagen auf, die als Endpositionen der Öffnungs- und Schließbewegung der Greifer vorgesehen sind.
Die Verstellgeschwindigkeit und/oder die Kraft des Pneumatikzylinders sind vorzugsweise einstellbar, beispielsweise mit einem Proportionalventil und/oder einem Druckminderungsventil. Somit kann die Greifeinrichtung flexibel auf verschiedene Produkteigenschaften angepasst werden. Die vom Bediener an einer Steuerung vorgenommenen Einstellungen der Ventile können in einem Rezeptspeicher in der Steuerung einem Produkt zugeordnet abgespeichert werden.
Bevorzugt ist die Greifeinrichtung an einer Handhabungseinheit vorgesehen, beispielsweise an einem Roboter. Dies ermöglicht eine hohe Leistung von aufzunehmenden Produkten pro Zeiteinheit.
Vorzugsweise ist dabei die Handhabungseinheit ein Zwei-, Drei- oder Vierachsroboter. Ein Vierachsroboter bietet die Möglichkeit, Produkte in unterschiedlichen Drehlagen aufzunehmen und in einer bestimmten Drehlage wieder abzulegen.
Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Vierachsroboters mit einer Greifeinrichtung,
2 eine schematische Ansicht einer Greifeinrichtung von oben,
3 eine schematische Ansicht einer Greifeinrichtung von unten,
4 eine Frontansicht einer Greifeinrichtung mit Produkt,
5 eine Frontansicht einer Greifeinrichtung in Kontakt mit einem Transportband,
6 eine schematische Ansicht einer alternativen Greifeinrichtung.
Gleiche Komponenten sind in den Figuren durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt einen Vierachsroboter 1 mit drei Armpaaren 2a, 2b, 2c und einer nicht dargestellten vierten Drehachse, die eine Greifeinrichtung 5 um eine Achse A dreht, um die Greifeinrichtung 5 auf ein Produkt 3 anzupassen, das auf einem Transportband 4 in den Bereich des Vierachsroboters 1 herangeführt wird. Mittels zweier Greifer 5a, 5b an der Greifeinrichtung 5 wird das Produkt 3 an zwei Seiten erfasst und vom Transportband 4 aufgenommen.
Die 2 zeigt die Greifeinrichtung 5 mit einer Aufnahme 6 für die Adaption an den Vierachsroboter 1. Anschlüsse 7 dienen der Fluidversorgung zur Betätigung des nicht näher dargestellten Zylinders im Inneren der Greifeinrichtung 5. An dem Zylinder sind beidseitig zwei elastische Halter 8 angebracht.
In der 3 ist gezeigt, dass jeweils an einem Halter 8 eines Greifers 5a, 5b montierte die Greiferbacken 9 mittels einer Schraubverbindung 10 über eine Kulisse 11 in den Greifbacken 9 in der Bewegungsrichtung R verstellbar sind.
Der elastische Halter 8 soll anhand von in 4 näher erläutert werden. Der Halter 8 weist im Außenbereich 12 eine geringe Wandstärke und einen im Wesentlichen C-förmigen Verlauf auf. Die Greiferbacke 9 ist an einem bewegbaren Ende 13 des Halters 8 angebracht. Beim beidseitigen Erfassen des Produktes 3 mit den Greifbacken 9 fährt der Zylinder die Halter 8 auf eine Endposition zusammen. Dabei sind die Greifbacken 9 so gegenüber den Haltern 8 eingestellt, dass es zu einer horizontalen Bewegung H des Endes 13 und zu einer elastischen Verformung des Halters 8 kommt und dabei eine Federkraft erzeugt wird. Diese bewirkt eine Haltekraft F über die Kontaktflächen 16 der Greifbacken 9 auf das Produkt 3. In Folge führt dies zu einem Kraftschluss zwischen dem Produkt 3 und den Greiferbacken 9. Es entsteht ein Spalt S zwischen dem Ende 13 und einem Anschlag 15a des Halters 8. Die Kraft F hängt von der Vorspannung der Halter 8 ab, die durch die Endposition des Zylinders und der Einstellung der Greifbacken 9 gegenüber den Haltern 8 beeinflusst wird. Der Anschlag 15a dient als Begrenzung der horizontalen Bewegung H in einer Richtung. Somit sollen Schwingungen des Endes 13 in horizontaler Richtung in ihrer Amplitude begrenzt werden. Die hohen Beschleunigungen und die Trägheit der Greifbacke 9 führen ansonsten zu Schwingungen, die über einen längeren Zeitraum bei großen Amplituden zu Schäden am Halter 8 führen würden. Die Kontaktfläche 16 der Greifbacke 9 ist weitestgehend vertikal ausgeführt. Am unteren Ende der Kontaktfläche 16 ist eine Abkantung 17 angebracht, die zum Einen für eine Auflage des Produktes 3 an zwei Seiten sorgt und zum Anderen eine abgestumpfte Fläche gegenüber dem Transportband 4 aufweist, um im Falle eines Kontaktes der Greifbacke 9 auf dem Transportband 4 Beschädigungen auszuschließen oder wenigstens zu minimieren.
5 zeigt die Greifeinrichtung 5 in einer geöffneten Endposition, bei der der Pneumatik-Zylinder wenigstens so weit die Halter 8 bzw. die Greifbacken 9 auseinander bewegt, dass das Produkt 3 erfassbar ist. Der Zylinder kann Endschalter aufweisen, über die die Endpositionen einstellbar sind. Zur Aufnahme des Produkts 3 muss die Greifeinrichtung 5 soweit wie möglich an das Transportband 4 nach unten bewegt werden. Sollte es dabei zu einem Aufsetzen der Greifbacken 9 auf dem Transportband 4 und so zu einer vertikalen Bewegung V kommen, drücken die Greifbacken 9 die Enden 13 der Halter 8 nach oben. Durch die elastische Verformung im Außenbereich 12 führt dies nur zu einer geringen Kraft X, mit der die Greifbacken 9 auf dem, beispielsweise laufenden, Transportband 4 aufliegen. Diese geringe Kraft X wird durch die Vorspannung im Halter 8 erzeugt und führt weder zu einer Beschädigung der Greifeinrichtung 5, noch zu einer Beschädigung des Transportbandes 4. Eine Bewegung V erzeugt durch Schwingungen während der Bewegungen der Greifeinrichtung 5 wird durch einen Anschlag 15b des Halters 8 begrenzt.
Es sind auch Varianten denkbar, bei denen mehrere Halter 8 an einem Zylinder einer Greifeinrichtung 5 vorgesehen sind oder eine Greifeinrichtung 5 mehrere Zylinder aufweist, wie in 6 dargestellt, an denen Halter 8 vorgesehen sind, um längere Produkte (z. B. Fischfilets) oder eine Reihe von Produkten 3 gleichzeitig aufzunehmen, beispielsweise fünf einander gegenüberliegende Greiferpaare 5a und 5b.
Im Rahmen der Erfindung sind die Begriffe „horizontale Bewegung” und „vertikale Bewegung” in dem Sinne zu verstehen, dass darunter auch jegliche Paare senkrecht zueinander gerichteter Bewegungen gemeint sind. Bei der horizontalen Bewegung handelt es sich demnach um eine erste Bewegung in einer ersten Richtung, während es sich bei der vertikalen Bewegung um eine zweite Bewegung in einer zweiten, senkrecht zur ersten Bewegungsrichtung stehenden Richtung handelt. Die Greifeinrichtung 5 kann also insbesondere auch verkippt sein, so dass eine erste Bewegungsrichtung der Greifbacken 9 zwar in horizontaler Richtung erfolgt, eine zweite Bewegung der Greifbacken 9 jedoch nicht exakt in vertikaler Richtung, sondern in einer schräg nach oben gerichteten Richtung, die dennoch senkrecht zur ersten, horizontalen Bewegung ist.

Claims

Greifeinrichtung (5), die zwei einander gegenüberliegende Greifer (5a, 5b) aufweist, die gegeneinander bewegbar sind, wobei jeder Greifer (5a, 5b) einen Halter (8) und eine daran angebrachte Greifbacke (9) umfasst, wobei der Halter (8) zweiachsig elastisch ist, um sowohl eine horizontale, als auch eine vertikale Bewegung (H, V) der Greifbacke (9) gegenüber dem Halter (8) zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (8) einen C-förmigen Außenbereich (12) aufweist.
Greifeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (8) einteilig ausgebildet ist.
Greifeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (8) aus POM ist.
Greifeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (8) einen Anschlag (15a, 15b) für die horizontale Bewegung (H) und/oder die vertikale Bewegung (V) aufweist.
Greifeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Halter (8) die gleiche Federkonstante aufweist.
Greifeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifbacke (9) gegenüber dem Halter (8) verstellbar ist.
Greifeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifbacken (9) eine im Wesentlichen senkrecht ausgerichtete Kontaktfläche (16) aufweisen, wobei zwei zueinander wirkende Greiferbacken (9) zum Aufnehmen eines Produktes (3) mittels Kraftschluss (F) vorgesehen sind.
Greifeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifer (5a, 5b) mittels eines Pneumatik-Zylinders auseinander und zueinander bewegbar sind.
Greifeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellgeschwindigkeit und/oder Kraft des Pneumatikzylinders einstellbar ist.
Greifeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinrichtung (5) an einer Handhabungseinheit (1) vorgesehen ist.
Greifeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinheit (1) ein Zwei-, Drei- oder Vierachsroboter ist.