DE102015211348A1 - Handling device and method for handling articles - Google Patents
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Abstract
Es ist eine Handhabungsvorrichtung (10) und ein Verfahren zum Greifen, Erfassen, Positionieren, Handhaben, Verschieben, Drehen, Umgruppieren und/oder zum Manipulieren von einzeln, paarweise oder in Gruppen auf einer Horizontalfördereinrichtung (12) transportierten Artikeln, Gebinden oder Stückgütern, offenbart. Die Handhabungsvorrichtung (10) umfasst einen beweglich aufgehängten und in einem Bewegungsraum (30) oberhalb der Horizontalfördereinrichtung (12) gesteuert bewegbaren Manipulator (28) mit einem oder mehreren Mitteln (44) zum Greifen der Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter. Dem Manipulator (28) und/oder beweglichen Aufhängungsteilen der Vorrichtung (10), die mit dem Manipulator (28) verbunden sind, und/oder wenigstens einem Antrieb (50) für den Manipulator (28) ist/sind wenigstens ein Sensor (36) zur Erfassung und/oder Überwachung von Bewegungsverläufen zumindest des Manipulators (28) und/oder zur Erfassung von Stromaufnahmewerten, Druckwerten und/oder von Weg-Zeit-Verläufen für wenigstens einen Antrieb (50) der Handhabungsvorrichtung (10) zugeordnet. Die Handhabungsvorrichtung (10) ist mit einer Steuer- und Auswerteschaltung (40) gekoppelt, die aus einer Auswertung der Sensorwerte (38) im Hinblick auf aus den Steuerbefehlen für die Manipulatorbewegungen zu erwartenden Sensor-, Druck- und/oder Stromaufnahmewerten und/oder Weg-Zeit-Zusammenhängen und durch einen Vergleich der Sollwerte mit den erfassten Sensorwerten (38) ein unerwartetes Ereignis im Bewegungs- und/oder Handhabungsverlauf des Manipulators (28) erkennt und/oder herleitet.It is a handling device (10) and a method for gripping, detecting, positioning, handling, moving, rotating, regrouping and / or for manipulating individually, in pairs or in groups on a horizontal conveyor (12) transported articles, containers or cargo disclosed , The handling device (10) comprises a movably suspended manipulator (28) which is movably movable in a movement space (30) above the horizontal conveying device (12) and has one or more means (44) for gripping the articles, groupings, packages or piece goods. The manipulator (28) and / or movable suspension parts of the device (10), which are connected to the manipulator (28), and / or at least one drive (50) for the manipulator (28) is / are at least one sensor (36) for the detection and / or monitoring of movements of at least the manipulator (28) and / or for detecting current consumption values, pressure values and / or path-time profiles for at least one drive (50) associated with the handling device (10). The handling device (10) is coupled to a control and evaluation circuit (40) which comprises an evaluation of the sensor values (38) with regard to sensor, pressure and / or current consumption values and / or travel to be expected from the control commands for the manipulator movements Time-related relationships and by comparing the setpoints with the detected sensor values (38) an unexpected event in the movement and / or handling history of the manipulator (28) detects and / or derived.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Greifen, Erfassen, Positionieren, Handhaben, Verschieben, Drehen, Umgruppieren und/oder zum Manipulieren von einzeln, paarweise oder in Gruppen auf einer Horizontalfördereinrichtung transportierten Artikeln, Gebinden oder Stückgütern mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1. Die Erfindung betrifft zudem eine Handhabungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8. The present invention relates to a method for gripping, detecting, positioning, handling, moving, rotating, regrouping and / or manipulating individually, in pairs or in groups on a horizontal conveyor transported articles, containers or piece goods with the features of the independent method claim 1. The The invention also relates to a handling device having the features of independent claim 8.
Bekannte Verpackungs- oder Palettieranlagen zum Stapeln und Palettieren von Objekten wie Paketen oder Gebinden mit mehreren Artikeln wie bspw. Getränkebehältern weisen üblicherweise Horizontalfördereinrichtungen mit Förderbändern auf, auf denen die Stückgüter oder Gebinde in ununterbrochener oder unregelmäßiger Folge zu einer Handhabungseinrichtung befördert werden. Dort erfolgt eine Verschiebung, Ausrichtung und/oder Drehen einzelner Stückgüter oder Gebinde, um diese in eine geeignete räumliche Anordnung zu bringen, die eine Basis bildet, um die Stückgüter oder Gebinde in nachgeordneten Gruppierstationen zu stapelfähigen Stückgut- oder Gebindelagen zusammenzuschieben. Known packaging or palletizing systems for stacking and palletizing objects such as packages or containers with several articles such as beverage containers usually have horizontal conveyors with conveyor belts on which the piece goods or packages are transported in uninterrupted or irregular sequence to a handling device. There is a shift, alignment and / or turning individual piece goods or containers to bring them into a suitable spatial arrangement, which forms a basis to push together the piece goods or containers in subordinate Gruppierstationen stackable piece goods or bundle layers.
In aktuellen Abfüll- und Verpackungslinien werden unterschiedliche Verfahren zum Drehen von Gebinden eingesetzt, die bspw. geeignete bewegliche Anschläge oder zwei Bänder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aufweisen können. Bekannte Handhabungseinrichtungen können auch mit Greifern versehen sein, die an einem Portalsystem aufgehängt und in einem definierten Bewegungsbereich verschoben, rotiert und zudem in vertikaler Richtung bewegt werden können, um einzelne Stückgüter oder Gebinde zum Drehen und/oder Verschieben anheben zu können. Die Greifer können wahlweise auch an Armen von Mehrachsrobotern angeordnet sein, die jeweils seitlich an den Horizontalfördereinrichtungen platziert sind. In current filling and packaging lines, different methods are used for turning containers which, for example, can have suitable movable stops or two belts at different speeds. Known handling devices can also be provided with grippers which can be hung on a gantry system and moved in a defined range of motion, rotated and also can be moved in the vertical direction to lift individual piece goods or containers for turning and / or moving can. The grippers can optionally also be arranged on arms of multi-axis robots, which are each placed laterally on the horizontal conveyors.
Bei einer solchen Handhabung von Stückgütern oder Gebinden werden diese in der Praxis zum Zwecke eines Versetzens und/oder ihrer Ausrichtung erfasst, angehoben und in eine gewünschte Position bzw. Orientierung innerhalb einer Gruppierung überführt. Hierzu sind aus dem Stand der Technik bereits zahlreiche Greifvorrichtungen bekannt, so bspw. aus der
Eine weitere Greifvorrichtung zeigt bspw. die
Darüber hinaus gibt es weitere Handhabungseinrichtungen zum Greifen, Verschieben, Drehen und/oder Versetzen von Artikeln oder Gebinden, die auf sog. Deltarobotern oder Parallelkinematik-Robotern basieren, welche in einer dreiarmigen Ausführung auch als Tripode bezeichnet werden. Jeder der Arme eines solchen Tripods oder Deltakinematik-Roboters besteht aus einem an der Basis um eine gestellfeste Schwenkachse verschwenkbar angeordneten Oberarm und einem mit dem Oberarm und dem Koppelelement gelenkig verbundenen Unterarm. Während der Oberarm mit einem Antriebsmotor versehen ist, ist der Unterarm passiv, frei von einem Antrieb zu dessen Verschwenkung gegenüber dem Oberarm oder dem Koppelelement ausgeführt. Einer oder mehrere der Unterarme können bspw. über Kugelgelenke mit den jeweils zugehörigen Oberarmen und dem Koppelelement verbunden sein. Ein solcher einzelner Unterarm ist frei schwenkbar und besitzt keine Eigenstabilität. Alle Oberarme eines Deltaroboters sind jeweils um vorzugsweise innerhalb einer gemeinsamen Ebene liegende Schwenkachsen verschwenkbar angetrieben gelagert. Drei mit dem Koppelelement und jeweils mit ihrem zugehörigen Oberarm verbundene Unterarme bilden in jeder Position ein Kraftdreieck, das sich nur bewegen lässt, wenn die drei Oberarme synchron die für sie berechnete Schwenkbewegungen um deren gestellfeste Schwenkachsen ausführen. Zwei oder mehr Schwenkachsen können parallel verlaufen; in der Regel weisen alle Schwenkachsen zwei Schnittpunkte mit anderen Schwenkachsen auf. In addition, there are other handling devices for gripping, moving, rotating and / or moving articles or containers, which are based on so-called delta robots or parallel kinematic robots, which are also referred to in a three-armed version as tripod. Each of the arms of such a tripod or delta-kinematics robot consists of an upper arm pivoted on the base about a frame-fixed pivot axis and a lower arm pivotally connected to the upper arm and the coupling element. While the upper arm is provided with a drive motor, the lower arm is passive, running freely from a drive to its pivoting relative to the upper arm or the coupling element. One or more of the lower arms can be connected, for example, via ball joints with the respectively associated upper arms and the coupling element. Such a single forearm is free to pivot and has no inherent stability. All upper arms of a delta robot are in each case mounted so as to be pivotable about preferably pivot axes lying within a common plane. Three connected to the coupling element and each with its associated upper arm forearms form a force triangle in each position, which can only be moved when the three upper arms synchronously perform the calculated for them pivoting movements about their fixed frame pivot axes. Two or more pivot axes can be parallel; As a rule, all pivot axes have two points of intersection with other pivot axes.
Wenigstens einer der Unterarme kann aus zwei auch als Elle und Speiche bezeichneten, ein Parallelogrammgestänge bildenden Gestängeelementen bestehen, um das Koppelelement in zumindest einer vorgegebenen Ausrichtung relativ zur Basis zu führen. Das Koppelelement dient dabei als Arbeitsplattform, die in der Praxis auch als Tool-Center-Point (TCP) bezeichnet wird. An diesem TCP kann ein Manipulator angeordnet sein, bspw. in Gestalt von gegeneinander zustellbaren Greifarmen o. dgl. Handhabungseinrichtung, so dass damit Artikel, Gebinde o. dgl. Stückgüter ergriffen und gedreht, verschoben oder von einer Auflagefläche angehoben werden können. At least one of the lower arms may consist of two linkage elements, also referred to as ellipses and spokes, forming a parallelogram linkage, for guiding the coupling element in at least one predetermined orientation relative to the base. The coupling element serves as a work platform, which is also referred to in practice as a tool center point (TCP). At this TCP, a manipulator may be arranged, for example. In the form of mutually deliverable gripping arms o. The like. Handling device, so that thus articles, containers o. The like. Piece goods can be gripped and rotated, moved or lifted from a support surface.
Der an der Arbeitsplattform bzw. dem TCP angeordnete Manipulator kann wahlweise drehbar gelagert sein, um den Manipulator ausrichten oder eine gewünschte Drehung der Artikel oder Stückgüter ausführen zu können. Anstelle einer antreibbar drehbaren Lagerung des Manipulators am Koppelelement ist grundsätzlich auch denkbar, den Manipulator unverdrehbar am Koppelelement anzuordnen und das gesamte Koppelelement unter entsprechender Ausgleichbewegung der Arme vermittels der Teleskopwelle gegenüber der Basis zu verdrehen. Damit einhergehend ist jedoch der Nachteil eines nur eingeschränkten Drehwinkels des Koppelelements. Die Einschränkung ergibt sich durch das Erreichen von Endanschlägen der gelenkigen Verbindungen der Oberarme und/oder des Koppelelements mit den Unterarmen und/oder dem gegenseitigen Kontakt benachbarter Unterarme. The arranged on the working platform or the TCP manipulator can optionally be rotatably mounted to align the manipulator or perform a desired rotation of the article or piece goods can. Instead of a drivable rotatable mounting of the manipulator on the coupling element is basically also conceivable to arrange the manipulator non-rotatably on the coupling element and to rotate the entire coupling element with a corresponding compensating movement of the arms by means of the telescopic shaft relative to the base. However, this is associated with the disadvantage of only limited rotation angle of the coupling element. The restriction results from the achievement of end stops of the articulated connections of the upper arms and / or the coupling element with the forearms and / or the mutual contact of adjacent forearms.
Aus der
Die bekannten Parallelkinematik-Roboter bzw. sog. Tripoden können einen für den jeweiligen Roboter verfügbaren Arbeitsraum abdecken, der sich aus der Länge der Oberarme, dem Abstand der Befestigung der Oberarme zum Mittelpunkt einer gestellfesten Basis, der Länge der Unterarme, dem Abstand der Befestigung der Unterarme zum Mittelpunkt des sog. Tool-Center-Points am Werkzeugträger und dem maximalen Schwenkbereich der Oberarme ergibt. Dieser Arbeitsraum ist bezogen auf den Tool-Center-Point in z-Richtung ein Zylinder, an dessen unteren Rand sich ein Kugelsegment anschließt. Ferner wird der Arbeitsraum am oberen Rand gegebenenfalls noch eingeschränkt durch maximale Schwenkwinkel kardanischer Teleskop-Antriebswellen. The known parallel kinematics robots or so-called tripods can cover a work space available for the respective robot, which is composed of the length of the upper arms, the distance between the attachment of the upper arms to the center of a frame-fixed base, the length of the lower arms, the distance of the attachment Forearms to the center of the so-called. Tool Center Points on the tool carrier and the maximum pivoting range of the upper arms results. In terms of the tool center point, this working space is a cylinder in the z direction, at the lower edge of which a sphere segment adjoins. Furthermore, the working space at the upper edge is possibly still limited by maximum pivoting angle gimbal telescopic drive shafts.
Die Vorteile dieser Deltakinematik-Roboter bzw. Tripoden liegen in ihren geringen bewegten Massen, woraus eine hohe Dynamik aller Stellbewegungen resultiert. Eine besondere Herausforderung bei der Konstruktion solcher Parallelkinematik-Roboter bzw. sog. Tripoden stellt die Dimensionierung der Stellarme, ihrer Antriebe und ihrer Lagerungen dar. Zu knappe Dimensionierungen bergen die Gefahr elastischer Verformungen, was die Stellpräzision der Arme und der damit geführten Handhabungswerkzeuge negativ beeinflusst. Großzügige Bauteildimensionierungen verhindern elastische Verformungen und reduzieren Schwingungs- und Resonanzprobleme, führen jedoch fast zwangsläufig zu höheren Massen, die bewegt und beschleunigt werden müssen. The advantages of these delta-kinematics robots or tripods lie in their low moving masses, resulting in a high dynamics of all positioning movements. A special challenge in the construction of such parallel kinematic robots or tripods is the dimensioning of the control arms, their drives and their bearings. Too small dimensions pose the risk of elastic deformation, which adversely affects the control precision of the arms and the handling tools guided therewith. Generous component dimensions prevent elastic deformation and reduce vibration and resonance problems, but almost inevitably lead to higher masses that have to be moved and accelerated.
Dem Auftreten unerwarteter Ereignisse kann mit bekannten Deltarobotersystemen nur schwer begegnet werden. Derartige unerwartete Ereignisse können bspw. Kollisionen mit zu handhabenden Artikel, Gebinden oder Stückgütern sein, die nicht an einem erwarteten Platz stehen oder leicht verrutscht oder verdreht sind, so dass sie vom Greifwerkzeug, das mit den Stellarmen innerhalb des Bewegungsraumes bewegt werden kann, nicht in gewünschter Weise oder unter Umständen gar nicht erfasst werden können. Derartige Kollisionen können zu Folgeproblemen führen, so bspw. zu einem Lösen und/oder Herabfallen von lösbar fixierten Werkzeugteilen des Greifwerkzeuges, z.B. von magnetisch fixierten Greifbacken. Derartige unerwarteten Ereignisse müssen entweder durch Überwachungspersonen erkannt und/oder mittels optischer Überwachungseinrichtungen detektiert werden, damit die Maschinenumgebung abgeschaltet werden kann und weitere Störungen im Produktionsablauf bzw. Beschädigungen der Maschinenumgebung vermieden werden können. The occurrence of unexpected events can be met with known delta robot systems difficult. Such unexpected events may be, for example, collisions with items to be handled, packages or piece goods that are not in an expected place or are slightly slipped or twisted so that they are not in the gripping tool that can be moved with the actuating arms within the movement space desired manner or may not be detected under certain circumstances. Such collisions can lead to consequential problems, such as, for example, loosening and / or falling off of releasably fixed tool parts of the gripping tool, e.g. of magnetically fixed gripping jaws. Such unexpected events must either be detected by monitoring persons and / or be detected by means of optical monitoring devices so that the machine environment can be switched off and further disturbances in the production sequence or damage to the machine environment can be avoided.
Die
Weitere Kollisionsvermeidungsstrategien sind denkbar, doch benötigen diese allesamt eine relativ aufwendige Störmomenterfassung, um daraus Kollisionsereignisse ableiten zu können. Eine solche Drehmomenterfassung ermöglicht es jedoch in aller Regel nicht, Ereignisse unterhalb der Registrierungsschwelle von normalen Kollisionen mit festen oder beweglichen Gegenständen zu erkennen. Further collision avoidance strategies are conceivable, but all of them require a relatively complex detection of disturbance moments in order to be able to derive collision events from them. However, such torque detection usually does not allow for detecting events below the registration threshold of normal collisions with fixed or moving objects.
Ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung kann dagegen darin gesehen werden, mit Hilfe von wenigen und kostengünstigen Sensoren unerwartete Ereignisse, die beim Betrieb von Handhabungssystemen auf Basis von Portalrobotern oder von Deltakinematik-Robotern auftreten können, zuverlässiger und besser erkennen zu können, um auf diese Weise den Betrieb solcher Handhabungssysteme zuverlässiger zu gestalten. Um dies zu erreichen, sollen eine verbesserte Konstruktion einer solchen Vorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren für den Betrieb einer solchen Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden. On the other hand, a primary object of the present invention can be seen to be able to more reliably and better recognize unexpected events which may occur in the operation of gantry robotic or delta kinematics robot handling systems, with the aid of few and inexpensive sensors, in this way to make the operation of such handling systems more reliable. To achieve this, an improved construction of such a device as well as an improved method for the operation of such a device shall be provided.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Verfahrensanspruchs erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den davon abhängigen Ansprüchen. So schlägt die vorliegende Erfindung zur Erreichung des genannten Ziels ein Verfahren zum Greifen, Erfassen, Positionieren, Handhaben, Verschieben, Drehen, Umgruppieren und/oder zum Manipulieren von einzeln, paarweise oder in Gruppen auf einer Horizontalfördereinrichtung transportierten Artikeln, Gebinden oder Stückgütern vor, das mittels einer Handhabungsvorrichtung durchgeführt wird, die einen beweglich an in einem Bewegungsraum oberhalb der Horizontalfördereinrichtung gesteuert bewegbaren Manipulator aufweist, der ein oder mehrere Mittel zum Greifen der Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter umfasst. Das Verfahren sieht vor, dass die Bewegungsverläufe zumindest des Manipulator sensorisch und/oder durch Erfassung von Stromaufnahmewerten, Druckwerten und/oder von Weg-Zeit-Verläufen für wenigstens einen Antrieb der Handhabungsvorrichtung überwacht und im Hinblick auf aus den Steuerbefehlen für die Manipulatorbewegungen zu erwartenden Sensor-, Druck- und/oder Stromaufnahmewerten und/oder Weg-Zeit-Zusammenhängen ausgewertet werden. Außerdem ist vorgesehen, dass durch einen Vergleich der Sollwerte mit den erfassten Sensorwerten ein unerwartetes Ereignis im Bewegungs- und/oder Handhabungsverlauf des Manipulators erkannt und/oder hergeleitet wird. Dieses unerwartete Ereignis kann insbesondere eine Kollision des Manipulators mit einem der Artikel einzeln, paarweise oder in Gruppen auf der Horizontalfördereinrichtung innerhalb des Bewegungsraumes des Manipulators transportierten Artikel, Gebinde oder Stückgüter sein, die mittels des Vergleichs der Sensorwerte mit den zu erwartenden Sensor-, Druck- und/oder Stromaufnahmewerten und/oder Weg-Zeit-Zusammenhängen erkannt werden kann. Das unerwartete Ereignis kann jedoch auch ein Schaden am Manipulator oder der Greifeinrichtung sein, bspw. der Verlust einer Greifbacke oder dergleichen. Bei allen solchen Ereignissen ist ein signifikanter Unterschied zwischen den sensorisch erfassten Signalverläufen der Bewegungs-, Spannung-, Druck- etc. -sensoren und den zu erwartenden Signalverläufen erkennbar, die aus den Steuerbefehlen für die Handhabungsvorrichtung bzw. den im Bewegungsraum in mehreren Achsen beweglichen Manipulator der Handhabungsvorrichtung abgeleitet werden können und deshalb grundsätzlich bekannt sind. This object of the invention is achieved with the subject matter of the independent method claim. Features of advantageous developments of the invention can be found in the dependent therefrom Claims. Thus, in order to achieve the stated object, the present invention proposes a method for gripping, grasping, positioning, manipulating, displacing, rotating, regrouping and / or manipulating articles, packs or piece goods transported individually, in pairs or in groups on a horizontal conveyor is carried out by means of a handling device which has a movably movable in a movement space above the horizontal conveyor manipulator, which comprises one or more means for gripping the articles, groupings, packages or piece goods. The method provides that the movement progressions of at least the manipulator are monitored by sensors and / or by recording current consumption values, pressure values and / or path-time profiles for at least one drive of the handling device and with regard to sensor to be expected from the control commands for the manipulator movements -, pressure and / or current consumption values and / or path-time relationships are evaluated. In addition, it is provided that an unexpected event in the course of movement and / or handling of the manipulator is detected and / or derived by comparing the desired values with the detected sensor values. This unexpected event may in particular be a collision of the manipulator with one of the articles individually, in pairs or in groups on the horizontal conveyor within the movement space of the manipulator transported articles, packages or piece goods, which by means of the comparison of the sensor values with the expected sensor, pressure and / or current consumption values and / or path-time relationships can be detected. However, the unexpected event may also be a damage to the manipulator or the gripping device, for example the loss of a gripping jaw or the like. In all such events, a significant difference between the sensory detected waveforms of the motion, voltage, pressure etc. sensors and the expected waveforms can be seen, consisting of the control commands for the handling device or in the movement space in multiple axes movable manipulator the handling device can be derived and therefore basically known.
Die Handhabungsvorrichtung kann durch einen Portalroboter gebildet oder Teil eines Portalroboters sein, wobei die Bewegungen und/oder Bauteilbeanspruchungen wenigstens eines beweglichen Elements einer Aufhängung des innerhalb des Bewegungsraumes in wenigstens zwei unterschiedlichen Raumachsen beweglichen Manipulators sensorisch erfasst werden. Wahlweise kann die Handhabungsvorrichtung auch durch einen Parallelkinematik-Roboter gebildet oder Teil eines Parallelkinematik-Roboters sein, wobei die Bewegungen und/oder Bauteilbeanspruchungen wenigstens eines beweglichen Elements einer Aufhängung des innerhalb des Bewegungsraumes in wenigstens zwei unterschiedlichen Raumachsen beweglichen Manipulators sensorisch erfasst werden. The handling device can be formed by a gantry robot or be part of a gantry robot, wherein the movements and / or component stresses of at least one movable element of a suspension of the movable within the movement space in at least two different spatial axes manipulator are detected by sensors. Optionally, the handling device can also be formed by a parallel kinematic robot or be part of a parallel kinematic robot, whereby the movements and / or component stresses of at least one movable element of a suspension of the movable within the movement space in at least two different spatial axes manipulator are detected by sensors.
Bei Einsatz eines Parallelkinematik-Roboters umfasst dieser zumindest eine obere Aufhängung, an welcher üblicherweise wenigstens drei elektromotorisch angetriebene Stellarme gelenkig befestigt sind, wobei die wenigstens drei Stellarme jeweils aus wenigstens zwei relativ zueinander schwenkbaren Armabschnitten bestehen und unabhängig voneinander betätigt werden können. Der Manipulator, der ein oder mehrere Mittel zum Greifen der Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter umfasst, ist mit den wenigstens drei Stellarmen mechanisch gekoppelt, so dass durch eine Bewegung eines oder mehrerer der wenigstens drei Stellarme eine Position des Manipulators vorgegeben werden kann. Zudem weist die Handhabungsvorrichtung wenigstens einen Drucksensor, einen Beschleunigungssensor, einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor oder einen anders funktionierenden Sensor auf, der wenigstens einem der Stellarme, dem Manipulator und/oder einem den Manipulator tragenden und an den Stellarmen aufgehängten Werkzeugträger zugeordnet ist, und der Beschleunigungssignale, Druckwerte, oder dehnungs-, längenänderungs- und/oder spannungsinduzierte Ausgangssignale generiert und an eine Steuer- und Auswerteschaltung liefert. Außerdem können auch die Stellbewegungen der Stellarme sensiert werden, bspw. durch Winkelsensoren in deren Antrieb. Schließlich ist es sinnvoll, eine Überwachungseinrichtung zur Erfassung von Antriebsmomenten und/oder Stromaufnahmewerten wenigstens eines der elektromotorischen Antriebe zumindest eines der an der oberen Aufhängung gelenkig befestigten Stellearme vorzusehen. Aus den Ausgangssignalen des wenigstens einen Sensors an der Handhabungsvorrichtung, sei es des Beschleunigungs- oder Drucksensors oder des Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors werden zu erwartende Antriebsmomentverläufe für den wenigstens einen elektromotorischen Antrieb errechnet, die permanent oder in definierbaren Zeitabständen mit den aus den Stromaufnahmewerten hergeleiteten tatsächlichen Antriebsmomenten verglichen werden. Darüber hinaus wird aus Abweichungen zwischen den Werten auf ein unerwartetes Ereignis wie bspw. eine Kollision des Manipulators oder dessen Greifeinrichtung mit einem festen oder beweglichen Gegenstand geschlossen. Dadurch, dass bei dem Verfahren die Ausgangssignale des wenigstens einen Druck-, Beschleunigungs-, Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors mit aus den Stromaufnahmewerten zumindest des ihm zugeordneten Stellarmantriebs errechneten, zu erwartenden Druck-, Beschleunigungs-, Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungswerten verglichen werden, kann aus den Abweichungen zwischen den gemessenen und den errechneten Werten auf eine mechanische Übertragungsgüte und/oder auf einen erhöhten oder reduzierten Widerstand des wenigstens einen überwachten elektromotorischen Antriebs des jeweiligen Stellarms und damit auf eine Kollision oder eine unerwartete Gewichtsreduzierung am Manipulator, bspw. durch Verlust einer Greifbacke oder den Verlust eines aufgenommenen Artikels o. dgl. geschlossen werden. When using a parallel kinematic robot, this comprises at least one upper suspension to which usually at least three electric motor-driven actuating arms are hinged, wherein the at least three actuating arms each consist of at least two relatively pivotable arm portions and can be operated independently. The manipulator, which comprises one or more means for gripping the articles, groupings, containers or piece goods, is mechanically coupled to the at least three actuating arms, so that a position of the manipulator can be predetermined by a movement of one or more of the at least three actuating arms. In addition, the handling device has at least one pressure sensor, an acceleration sensor, a strain, compression and / or stress sensor or a differently functioning sensor which at least one of the actuating arms, the manipulator and / or assigned to a manipulator and suspended from the actuator arms tool carrier is, and the acceleration signals, pressure values, or strain, Längenänderungs- and / or voltage-induced output signals generated and supplied to a control and evaluation circuit. In addition, the positioning movements of the control arms can be sensed, for example. By angle sensors in their drive. Finally, it makes sense to provide a monitoring device for detecting drive torques and / or current consumption values of at least one of the electromotive drives of at least one of the positioning arms which are hinged to the upper suspension. From the output signals of the at least one sensor to the handling device, be it the acceleration or pressure sensor or the strain, compression and / or stress sensor, expected torque profiles for the at least one electromotive drive are calculated, which are permanently or at definable time intervals with the be compared to the current consumption values derived actual drive torque. In addition, deviations between the values of an unexpected event such as a collision of the manipulator or its gripping device with a fixed or movable object is concluded. Characterized in that in the method, the output signals of the at least one pressure, acceleration, strain, compression and / or voltage sensor calculated from the current consumption values of at least the associated Stellarmantriebs expected, expected pressure, acceleration, strain, compression and / or voltage values can be compared from the deviations between the measured and the calculated values to a mechanical transmission quality and / or an increased or reduced resistance of the at least one monitored electromotive drive of the respective actuator arm and thus to a collision or an unexpected weight reduction on the manipulator, eg. By loss of a jaw or the loss of a recorded article or the like.
Bei dem Verfahren werden insbesondere mechanische Kennwerte wenigstens eines beweglichen Elements der Aufhängung der Handhabungsvorrichtung sensorisch erfasst und mit den aus den Steuerbefehlen für die Manipulatorbewegungen im Zeitverlauf zu erwartenden Kennwerten verglichen. Das Verfahren kann vorsehen, dass die Antriebsmomente und/oder die Stromaufnahmewerte des wenigstens einen elektromotorischen Antriebs, dessen an der oberen Aufhängung gelenkig befestigten Stellarms der Sensor zugeordnet ist, permanent während der Stellbewegungen des Stellarms erfasst und ausgewertet werden. Wahlweise können auch die Signale von zwei oder mehr Druck-, Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensoren ausgewertet werden, die an zwei unterschiedlichen Stellarmen angeordnet sind. Wahlweise können bei dem Verfahren die Beschleunigungen des Manipulators und/oder wenigstens eines beweglichen Elements der Aufhängung der Handhabungsvorrichtung sensorisch erfasst und mit den aus den Steuerbefehlen für die Manipulatorbewegungen im Zeitverlauf zu erwartenden Beschleunigungswerten verglichen werden. In the method, in particular mechanical characteristic values of at least one movable element of the suspension of the handling device are sensed and compared with the characteristic values to be expected from the control commands for the manipulator movements over time. The method can provide that the drive torques and / or the current consumption values of the at least one electromotive drive whose associated to the upper suspension pivotally mounted actuator arm of the sensor is permanently detected and evaluated during the control movements of the actuator arm. Alternatively, the signals of two or more pressure, strain, compression and / or voltage sensors can be evaluated, which are arranged on two different actuating arms. Optionally, in the method, the accelerations of the manipulator and / or at least one movable element of the suspension of the handling device can be sensed and compared with the acceleration values to be expected from the control commands for the manipulator movements over time.
Das Verfahren sieht nicht nur vor, dass die Stromaufnahmewerte wenigstens eines Antriebsmotors der Handhabungsvorrichtung und/oder wenigstens eines von zwei, drei oder mehr Stellarmen des Parallelkinematik-Roboters sensorisch erfasst und mit den aus den Steuerbefehlen für die Manipulatorbewegungen im Zeitverlauf zu erwartenden Stromaufnahmewerten verglichen werden. Außerdem kann es sinnvoll sein, wenn zusätzlich zu den Sensorwerten die Weg-Zeit-Verläufe des wenigstens einen überwachten Antriebs der Handhabungsvorrichtung und/oder des wenigstens einen von zwei, drei oder mehr Stellarmen des Parallelkinematik-Roboters überwacht und ausgewertet und zur Erkennung des unerwarteten Ereignisses im Bewegungs- und/oder Handhabungsverlauf des Manipulators herangezogen werden. The method does not only provide that the current consumption values of at least one drive motor of the handling device and / or at least one of two, three or more actuating arms of the parallel kinematics robot are detected by sensors and compared with the current consumption values to be expected from the control commands for the manipulator movements over time. In addition, it may be useful if, in addition to the sensor values, the path-time profiles of the at least one monitored drive of the handling device and / or the at least one of two, three or more actuating arms of the parallel kinematic robot are monitored and evaluated and for detection of the unexpected event be used in the movement and / or handling history of the manipulator.
Als Sensoren können bspw. Drucksensoren, Beschleunigungssensoren, Dehnmessstreifen o. dgl. eingesetzt werden. Bei Einsatz von Dehnmessstreifen werden bspw. alle Verformungen des mit einem Dehnmessstreifens ausgestatteten Stellarms bzw. Oberarms erfasst. Die Größe der jeweiligen Verformung ist ein Maß für die radial wirkende Kraft, die als Produkt mit dem Abstand des Hebelarms vom Achsmittelpunkt des Getriebes wirkt, bzw. ein Maß für das Drehmoment, das am Abtrieb des Getriebes aufgebracht werden muss. Bei einer Bewegung mit einem Greifwerkzeug, das eine bestimmte Nutzlast – diese kann bspw. durch ein Gebinde mit Behältern (in der Getränke- und Verpackungsmittelindustrie) gebildet sein – zu bewegen hat, ergibt sich daher für jede Verfahrkurve ein charakteristischer Drehmomentverlauf am Getriebeausgang. Gleichzeitig berechnet die Bewegungs- und Positionssteuerung des Roboters die für diese Aktion notwendigen Stromwerte und damit die notwendigen Antriebsmomente des Motors am Getriebeeingang. Bei einer Beschleunigung einer am Greifwerkzeug zu bewegenden Masse wird das erforderliche Motor-Antriebsdrehmoment aufgrund der Trägheiten des Antriebsstrangs (motoreigenes Trägheitsmoment des Läufers, Trägheitsmoment der Kupplung, Trägheitsmoment des Getriebes) und der Reibung im Getriebe immer zwangsläufig höher sein, als das am Getriebeausgang abgegebene Drehmoment. D.h. bei Vergleich der Kurvenverläufe der Drehmomente ergibt sich normalerweise immer ein zu erwartender Abstand, da das Motordrehmoment immer etwas größer ist als das am Getriebeausgang gelieferte Drehmoment. Dieses zuletzt genannte Drehmoment kann jedoch mittels der Dehnmessstreifen hergeleitet werden, während das Motormoment aus dessen Stromaufnahmeverläufen abgeleitet werden kann. For example, pressure sensors, acceleration sensors, strain gauges or the like can be used as sensors. When using strain gauges, for example, all deformations of the adjusting arm or upper arm equipped with a strain gauge are detected. The size of the respective deformation is a measure of the radial force acting as a product with the distance of the lever arm from the axle center of the transmission, or a measure of the torque that must be applied to the output of the transmission. In a movement with a gripping tool, which has a certain payload - this can be formed, for example, by a container with containers (in the beverage and packaging industry) - therefore, results for each traversing a characteristic torque curve at the transmission output. At the same time, the motion and position control of the robot calculates the current values required for this action and thus the necessary drive torques of the motor at the transmission input. Upon acceleration of a mass to be moved on the gripper tool, the required engine drive torque due to the inertia of the drive train (engine inherent inertia of the rotor, moment of inertia of the clutch, moment of inertia of the transmission) and the friction in the transmission will always be necessarily higher than the torque output at the transmission output , That When comparing the curves of the torques normally results in an expected distance, since the engine torque is always slightly larger than the torque delivered at the transmission output. However, this latter torque can be derived by means of the strain gauges, while the engine torque can be derived from the current consumption curves.
Da die Trägheiten des Antriebsstranges eine weitgehend unveränderliche Konstante bilden, kann bei einer auffälligen Abweichung des Motordrehmoments im Wesentlichen nur ein unerwartetes Ereignis aufgetreten sein, insbesondere eine Kollision des Greifarmes oder eine sonstige Störung am Greifarm, die sein Gewicht verändert. Sinnvollerweise erfolgt diese Ereignisbestimmung bei einer Überschreitung vorgebbarer Grenzwerte zwischen den zu erwartenden Stromverbrauchssignalen (hergeleitet aus den Signalen des DMS) und den tatsächlichen Stromverbrauchssignalen. Since the inertia of the drive train form a largely immutable constant, in an abnormal deviation of the engine torque essentially only an unexpected event may have occurred, in particular a collision of the gripper arm or any other disturbance on the gripper arm, which changes its weight. It makes sense that this determination of the event occurs when predefinable limit values are exceeded between the expected power consumption signals (derived from the signals of the DMS) and the actual power consumption signals.
Entsprechende Messungen sind auch mit Beschleunigungssensoren möglich, oder auch mit Drucksensoren, die an sinnvollen Stellen der beweglichen Teile der Handhabungsvorrichtung angebracht sein können. Corresponding measurements are also possible with acceleration sensors, or even with pressure sensors, which can be attached to appropriate points of the moving parts of the handling device.
Bei den durchgeführten Messungen werden vorzugsweise die Motormomente eines charakteristischen Abschnittes einer immer wieder zyklisch durchlaufenen Bewegung mit den Werten der Sensormessung, bspw. der DMS-Messung am Oberarm verglichen. Aus der Veränderung der Messwerte kann nun auf eine Veränderung der Widerstände innerhalb des Bewegungsraumes für den Manipulator geschlossen werden. In the measurements carried out, the engine torques of a characteristic section of a cyclically continuous movement are preferably compared with the values of the sensor measurement, for example the DMS measurement on the upper arm. From the change in the measured values, a change in the resistances within the movement space for the manipulator can now be concluded.
Weiterhin kann das Verfahren vorsehen, dass die Signalanalyse und/oder der Vergleich mit dem vorgegebenen Signalmuster zur Auslösung eines ereignisabhängigen Warnsignals und/oder eines ereignisabhängigen Maschinenstopps genutzt werden kann. Diese Variante ist insbesondere dann sinnvoll einzusetzen, wenn die Grenzwerte für einen störungsfreien Betrieb deutlich überschritten werden, so dass auf diese Weise eine kontrollierte Abschaltung im laufenden Betrieb erfolgen kann. Furthermore, the method can provide that the signal analysis and / or the comparison with the predetermined signal pattern can be used to trigger an event-dependent warning signal and / or an event-dependent machine stop. This variant is particularly useful to use if the limits for trouble-free operation are significantly exceeded, so that in this way a controlled shutdown can be done during operation.
Das oben genannte Ziel der Erfindung wird weiterhin mit dem Gegenstand des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den davon abhängigen Ansprüchen. So schlägt die vorliegende Erfindung zur Erreichung des genannten Ziels eine Handhabungsvorrichtung zum Greifen, Erfassen, Positionieren, Handhaben, Verschieben, Drehen, Umgruppieren und/oder zum Manipulieren von einzeln, paarweise oder in Gruppen auf einer Horizontalfördereinrichtung transportierten Artikeln, Gebinden oder Stückgütern vor. Die Vorrichtung umfasst einen beweglich aufgehängten und in einem Bewegungsraum oberhalb der Horizontalfördereinrichtung gesteuert bewegbaren Manipulator mit einem oder mehreren Mitteln zum Greifen der Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter, wobei dem Manipulator und/oder beweglichen Aufhängungsteilen der Vorrichtung, die mit dem Manipulator verbunden sind, und/oder wenigstens einem Antrieb für den Manipulator wenigstens ein Sensor zur Erfassung und/oder Überwachung von Bewegungsverläufen zumindest des Manipulators und/oder zur Erfassung von Stromaufnahmewerten, Druckwerten und/oder von Weg-Zeit-Verläufen für wenigstens einen Antrieb der Handhabungsvorrichtung zugeordnet ist. Außerdem weist die Handhabungsvorrichtung eine Steuer- und Auswerteschaltung auf oder ist mit einer solchen gekoppelt, die aus einer Auswertung der Sensorwerte im Hinblick auf aus den Steuerbefehlen für die Manipulatorbewegungen zu erwartenden Sensor-, Druck- und/oder Stromaufnahmewerten und/oder Weg-Zeit-Zusammenhängen und durch einen Vergleich der Sollwerte mit den erfassten Sensorwerten ein unerwartetes Ereignis im Bewegungs- und/oder Handhabungsverlauf des Manipulators erkennt und/oder herleitet. The above-mentioned object of the invention is further achieved with the subject matter of the independent apparatus claim. Features of advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims. Thus, in order to achieve the stated object, the present invention proposes a handling device for gripping, grasping, positioning, handling, shifting, rotating, regrouping and / or manipulating articles, packs or piece goods transported individually, in pairs or in groups on a horizontal conveyor. The device comprises a movably suspended manipulator, which is movably controlled in a movement space above the horizontal conveyor, with one or more means for gripping the articles, groupings, packages or piece goods, the manipulator and / or movable suspension parts of the device being connected to the manipulator; and / or at least one drive for the manipulator is associated with at least one sensor for detecting and / or monitoring movement patterns of at least the manipulator and / or for detecting current consumption values, pressure values and / or path-time profiles for at least one drive of the handling device. In addition, the handling device has a control and evaluation circuit or is coupled to one which consists of an evaluation of the sensor values with regard to the sensor, pressure and / or current consumption values and / or travel time expected from the control commands for the manipulator movements. Connections and by a comparison of the setpoints with the detected sensor values detects and / or derives an unexpected event in the movement and / or handling history of the manipulator.
Wie oben erwähnt, kann es sich bei der Handhabungsvorrichtung wahlweise um einen Portalroboter handeln oder kann die Handhabungsvorrichtung Teil eines Portalroboters sein, bei dem wenigstens ein bewegliches Element einer Aufhängung mit einem Sensor zur Erfassung der Bewegungen des Elements und/oder von Bauteilbeanspruchungen ausgestattet ist. Ebenso kann es sich bei der Handhabungsvorrichtung auch um einen Parallelkinematik-Roboter handeln, bei dem wenigstens ein bewegliches Elements der Aufhängung mit einem Sensor zur Erfassung der Bewegungen des Elements und/oder von Bauteilbeanspruchungen ausgestattet ist. As mentioned above, the handling device may optionally be a gantry robot or the handling device may be part of a gantry robot, in which at least one movable element of a suspension is equipped with a sensor for detecting the movements of the element and / or component stresses. Likewise, the handling device may also be a parallel kinematic robot in which at least one movable element of the suspension is equipped with a sensor for detecting the movements of the element and / or component stresses.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Sensor die Beschleunigungen des Manipulators und/oder wenigstens eines beweglichen Elements der Aufhängung der Handhabungsvorrichtung sensorisch erfasst, während in der Steuer- und Auswerteschaltung ein Vergleich der Sensorwerte mit den aus den Steuerbefehlen für die Manipulatorbewegungen im Zeitverlauf zu erwartenden Beschleunigungswerten erfolgt. Wahlweise kann auch vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Sensor die mechanischen Kennwerte wenigstens eines beweglichen Elements der Aufhängung der Handhabungsvorrichtung sensorisch erfasst, wonach in der Steuer- und Auswerteschaltung ein Vergleich der Sensorwerte mit den aus den Steuerbefehlen für die Manipulatorbewegungen im Zeitverlauf zu erwartenden Beschleunigungswerten erfolgt, woraus bei bestimmten Abweichungen von zu erwartenden Signalmustern auf das Auftreten eines unerwarteten Ereignisses wie insbesondere einer Kollision des Manipulators mit einem beweglichen oder festen Gegenstand geschlossen werden kann. It can be provided that the at least one sensor detects the accelerations of the manipulator and / or at least one movable element of the suspension of the handling device, while in the control and evaluation a comparison of the sensor values with those from the control commands for the manipulator movements over time expected acceleration values takes place. Optionally, it can also be provided that the at least one sensor senses the mechanical characteristics of at least one movable element of the suspension of the handling device, after which a comparison of the sensor values with the acceleration values to be expected from the control commands for the manipulator movements takes place in the control and evaluation circuit , from which it can be concluded in certain deviations from expected signal patterns on the occurrence of an unexpected event such as in particular a collision of the manipulator with a movable or fixed object.
Die Steuer- und Auswerteschaltung kann vorzugsweise die Stromaufnahmewerte wenigstens eines Antriebsmotors der Handhabungsvorrichtung und/oder wenigstens eines von zwei, drei oder mehr Stellarmen des Parallelkinematik-Roboters protokollieren und/oder sensorisch erfassen, so dass in der Steuer- und Auswerteschaltung ein Vergleich der sensorisch erfassten und/oder protokollierten Stromaufnahmewerte mit den aus den Steuerbefehlen für die Manipulatorbewegungen im Zeitverlauf zu erwartenden Stromaufnahmewerten erfolgen kann, woraus wiederum bei bestimmten Abweichungen von zu erwartenden Signalmustern auf das Auftreten eines unerwarteten Ereignisses wie insbesondere einer Kollision des Manipulators mit einem beweglichen oder festen Gegenstand geschlossen werden kann. The control and evaluation circuit may preferably record the current consumption values of at least one drive motor of the handling device and / or at least one of two, three or more actuating arms of the parallel kinematic robot and / or detect it by sensors, so that a comparison of the sensory detected in the control and evaluation circuit and / or logged current consumption values can be made with the expected from the control commands for the manipulator movements over time power consumption values, which in turn be concluded for certain deviations from expected signal patterns on the occurrence of an unexpected event such as in particular a collision of the manipulator with a movable or fixed object can.
Eine weitere Variante der Handhabungsvorrichtung kann vorsehen, dass die Steuer- und Auswerteschaltung die Weg-Zeit-Verläufe des wenigstens einen überwachten Antriebs der Handhabungsvorrichtung und/oder des wenigstens einen von zwei, drei oder mehr Stellarmen des Parallelkinematik-Roboters überwacht und auswertbar und zur Erkennung des unerwarteten Ereignisses im Bewegungs- und/oder Handhabungsverlauf des Manipulators heranzieht. A further variant of the handling device can provide that the control and evaluation circuit monitors and evaluates the path-time profiles of the at least one monitored drive of the handling device and / or the at least one of two, three or more actuating arms of the parallel kinematic robot and for detection the unexpected event in the movement and / or handling history of the manipulator draws.
Bei einer Ausführungsvariante der Handhabungsvorrichtung als Deltakinematik-Roboter umfasst diese vorzugsweise eine obere Aufhängung, an welcher wenigstens drei separat elektromotorisch angetriebene Stellarme gelenkig befestigt sind, wobei jeder der wenigstens drei Stellarme durch wenigstens zwei relativ zueinander schwenkbare Armabschnitte gebildet ist, und wobei die wenigstens drei Stellarme unabhängig voneinander betätigt werden können. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Manipulator, welcher ein oder mehrere Mittel zum Greifen der Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter umfasst und mit den wenigstens drei Stellarmen mechanisch gekoppelt ist, so dass durch eine Bewegung eines oder mehrerer der wenigstens drei Stellarme eine Position des Manipulators vorgegeben werden kann, sowie wenigstens einen geeigneten Sensor, bspw. einen Beschleunigungs- oder einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor, der wenigstens einem der Stellarme, dem Manipulator und/oder einem den Manipulator tragenden und an den Stellarmen aufgehängten Werkzeugträger zugeordnet ist, und der beschleunigungs-, dehnungs-, längenänderungs- und/oder spannungsinduzierte Ausgangssignale generiert, und Mittel zur Erfassung von Antriebsmomenten und/oder Stromaufnahmewerten wenigstens eines der elektromotorischen Antriebe zumindest eines der an der oberen Aufhängung gelenkig befestigten Stellearme. Aus den Ausgangssignalen des wenigstens einen Beschleunigungs-, Druck-, Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors können aus den Stromaufnahmewerten zu erwartende Beschleunigungs-, Druck-, Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungswerte generiert werden, die in einer Auswerte- und/oder Recheneinheit verarbeitet werden können. Aus Abweichungen zwischen den miteinander verglichenen Werten kann eine mechanische Übertragungsgüte und/oder eine Bewegungsabweichung oder ein sonstiges unerwartetes Ereignis abgeleitet werden. Da die Ausgangssignale des wenigstens einen Beschleunigungs- und/oder Schwingungssensors oder auch des Drucksensors oder Dehnmesssensors hinsichtlich Abweichungen von einem vorgebbaren Handhabungs- und/oder Manipulierungsablauf und/oder hinsichtlich Kollisionen des Manipulators mit Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern oder anderen Gegenständen auswertbar sind, kann aus dem Vergleich der Werte auf ein unerwartetes Ereignis wie insbesondere eine Kollision geschlossen werden. In one embodiment variant of the handling device as a delta kinematics robot, this preferably comprises an upper suspension on which at least three separately electric motor-driven actuating arms are articulated, wherein each of the at least three actuating arms through at least two relatively pivotable arm portions is formed, and wherein the at least three actuating arms can be operated independently. Furthermore, the device comprises a manipulator which comprises one or more means for gripping the articles, groupings, containers or piece goods and is mechanically coupled to the at least three actuating arms, so that predetermined by a movement of one or more of the at least three actuating arms, a position of the manipulator an acceleration or strain, compression and / or stress sensor associated with at least one of the actuator arms, the manipulator and / or a tool carrier supporting the manipulator and suspended from the actuator arms, and generates acceleration, strain, displacement and / or voltage-induced output signals, and means for detecting drive torques and / or current consumption values of at least one of the electromotive drives of at least one of the control arms hinged to the upper suspension. From the output signals of the at least one acceleration, compression, strain, compression and / or stress sensor, acceleration, pressure, strain, compression and / or stress values to be expected from the power consumption values can be generated, which are stored in an evaluation and / or arithmetic unit can be processed. Deviations between the values compared with one another can be used to derive a mechanical transmission quality and / or a motion deviation or any other unexpected event. Since the output signals of the at least one acceleration and / or vibration sensor or of the pressure sensor or Dehnmesssensors are evaluable with respect to deviations from a predetermined handling and / or manipulation process and / or with respect to collisions of the manipulator with articles, groups, containers, cargo or other objects, can be concluded by comparing the values to an unexpected event such as in particular a collision.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. In the following, embodiments of the invention and their advantages with reference to the accompanying figures will be explained in more detail. The proportions of the individual elements to one another in the figures do not always correspond to the actual size ratios, since some shapes are simplified and other shapes are shown enlarged in relation to other elements for better illustration.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar. For identical or equivalent elements of the invention, identical reference numerals are used. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure. The illustrated embodiments represent only examples of how the device according to the invention and the method according to the invention can be configured and do not constitute a final limitation.
Einleitend sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die in den
Die schematische Seitenansicht der
Die als Greif- und/oder Manipulationseinheit
Wie dies bereits im Detail in der
Die obere Aufhängung
Die Vorrichtung umfasst außerdem wenigstens einen Sensor
Der wenigstens eine Sensor
Die schematische Teilansicht der
Wahlweise kann der Sensor
Die Oberarme
Wie es die schematische Detailansicht der
Wie dies die Darstellung der
Als Sensoren
Beim Einsatz von Dehnmessstreifen
Zur Ermittlung der Kurven MIst können bspw. alle Verformungen des mit einem Dehnmessstreifens
Somit ergibt sich beim Vergleich der Kurvenverläufe der Drehmomente (MSoll und MIst) normalerweise immer ein zu erwartender sehr kleiner Abstand, der erst bei einer Störung durch eine Kollision oder ein anderes unerwartetes Ereignis deutlich überschritten wird, so dass bspw. zu bei einer Kollision der Greifeinheit
Weiterhin kann das Verfahren vorsehen, dass die Signalanalyse und/oder der Vergleich mit dem vorgegebenen Signalmuster zur Auslösung eines ereignisabhängigen Warnsignals und/oder eines ereignisabhängigen Maschinenstopps genutzt werden kann. Diese Variante ist insbesondere dann sinnvoll einzusetzen, wenn die Manipulationseinheit nicht mehr sinnvoll eingesetzt werden kann, so wie dies z.B. bei Verlust einer Greifbacke
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. The invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, it will be apparent to those skilled in the art that modifications or changes may be made to the invention without departing from the scope of the following claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Vorrichtung, Handhabungsvorrichtung Device, handling device
- 1212
- Förderabschnitt, Horizontalförderabschnitt, Horizontalfördereinrichtung Conveyor section, horizontal conveyor section, horizontal conveyor
- 1414
- Vorrichtung, Handhabungs-, Förder-, Gruppierungs-, Verpackungsvorrichtung Device, handling, conveying, grouping, packaging device
- 1616
- Greifeinheit, Manipulationseinheit, Manipulator Gripping unit, manipulation unit, manipulator
- 1818
- obere Aufhängung upper suspension
- 2020
- Stellarm actuating arm
- 2222
- Oberarm, oberer Armabschnitt Upper arm, upper arm section
- 2424
- Unterarm, unterer Armabschnitt Forearm, lower arm section
- 2626
- Koppelabschnitt, Tool-Center-Point (TCP), Werkzeugträger Coupling section, Tool Center Point (TCP), tool carrier
- 2828
- Greifeinrichtung, Manipulator Gripping device, manipulator
- 3030
- Bewegungsraum, Arbeitsraum Movement room, work space
- 3232
- Stützträger support beam
- 3434
- Rahmengestell, Rahmen Frame, frame
- 3636
- Sensor sensor
- 3838
- Ausgangssignal output
- 4040
- Auswerte- und/oder Rechnereinheit, Steuer- und Auswerteschaltung Evaluation and / or computer unit, control and evaluation circuit
- 4242
- Verbindungsstelle, Gelenk (zwischen Oberarmen und Unterarmen) Joint, joint (between upper arms and lower arms)
- 4444
- Greifbacken (der Greifeinrichtung), Mittel zum Greifen Gripping jaws (the gripping device), means for gripping
- 4646
- oberer Aufhängungspunkt (der Oberarme) upper suspension point (upper arms)
- 4848
- Lagerbock bearing block
- 5050
- Motor, Antriebsmotor, elektromotorischer Antrieb, Getriebemotor Motor, drive motor, electric motor drive, geared motor
- 5252
- Dehnungsmessstreifen, DMS Strain gage, strain gauge
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102013106004 A1 [0037, 0040] DE 102013106004 A1 [0037, 0040]
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