DE102015223521A1

DE102015223521A1 - Parallelkinematik-Roboter zum Erfassen und Bewegen von Stückgütern, System mit einem solchen Parallelkinematik-Roboter sowie Verfahren zum Bilden einer Neuorientierung aus einer Vielzahl an Stückgütern

Info

Publication number: DE102015223521A1
Application number: DE102015223521.1A
Authority: DE
Inventors: Josef Unterseher; Christian Westermeier; Manuel Kollmuss
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-06-01

Abstract

Es ist ein Parallelkinematik-Roboter (1) zum Erfassen und Bewegen von Stückgütern (6) offenbart. Der Parallelkinematik-Roboter umfasst: – wenigstens ein Arbeitsinstrument zum Entgegennehmen und Freigeben mindestens eine Stückgutes (6), – mehrere Arbeitsarme (3), die an das wenigstens eine Arbeitsinstrument gekoppelt sind, so dass das wenigstens eine Arbeitsinstrument durch eine gemeinsame Bewegung der mehreren Arbeitsarme (3) versetzt werden kann, – eine Welle (13), die mit dem wenigstens einen Arbeitsinstrument mechanisch in Verbindung steht, so dass mittels einer Drehbewegung der Welle (13) eine Entgegennahme und Freigabe des mindestens einen Stückgutes (6) bewirkbar ist sowie – eine Steuerungseinrichtung (S) zum gemeinsamen Bewegen der mehreren Arbeitsarme (3) und Drehen der Welle (13). Hierbei umfasst der Parallelkinematik-Roboter (1) mindestens vier an das wenigstens eine Arbeitsinstrument gekoppelte Arbeitsarme (3), wobei über die Steuerungseinrichtung (S) eine aufeinander abgestimmte Bewegung der mindestens vier Arbeitsarme (3) zum Drehen des wenigstens einen Arbeitsinstrumentes um eine vertikale Achse bewirkbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Parallelkinematik-Roboter zum Erfassen und Bewegen von Stückgütern, ein System mit einem solchen Parallelkinematik-Roboter sowie ein Verfahren zum Bilden einer Neuorientierung aus einer Vielzahl an Stückgütern.
Bekannte Anlagen zum Verteilen oder Gruppieren 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.
In aktuellen Abfüll- und Verpackungslinien werden unterschiedliche Verfahren zum Drehen und Verteilen 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 bspw. 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 bspw. auch an Mehrachsroboterarmen angeordnet sein, die seitlich an den Horizontalfördereinrichtungen platziert sind. Derartige Greifvorrichtungen sind etwa aus der EP 2 388 216 A1 bekannt.
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 Deltaroboters besteht aus einem an der Basis um eine gestellfeste Schwenkachse angetrieben verschwenkbar angeordneten Oberarm und einem mit dem Oberarm und einem Koppelelement gelenkig verbundenen Unterarm. Der Unterarm ist hierbei passiv, frei von einem Antrieb zu dessen Verschwenkung gegenüber dem Oberarm oder dem Koppelelement ausgeführt. Einer oder mehrere der Unterarme können bspw. über Kugelgelenke oder andere mehrachsig bewegliche Gelenke 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 berechneten 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.
Wenigstens einer der Unterarme kann wahlweise 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. Typischerweise sind alle Unterarme jeweils aus solchen als Parallelogrammgestänge fungierenden Strebenpaaren gebildet. Das an den Unterarmen gelenkig aufgehängte Koppelelement dient dabei als Arbeitsplattform, die in der Praxis auch als Tool-Center-Point (TOP) bezeichnet wird. An diesem TOP 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.
Der an der Arbeitsplattform bzw. dem TOP angeordnete Manipulator kann wahlweise drehbar gelagert sein, um den Manipulator ausrichten oder eine gewünschte Drehung der Artikel oder Stückgüter ausführen zu können. Ein solcher Tripod ist aus der WO 2014/053115 A1 bereits bekannt. Der in der WO-Schrift offenbarte Tripod besitzt drei bewegliche Arbeitsarme, um einen Manipulator an eine gewünschte Position zu versetzen. Der Manipulator kann zudem gedreht werden. Hierfür ist eine Hohlwelle vorgesehen, die drehfest an den Manipulator gekoppelt ist und zusammen mit dem Manipulator rotieren kann. Durch die Hohlwelle erstreckt sich konzentrisch eine weitere Welle. Die weitere Welle kann relativ zur Hohlwelle rotierend bewegt werden und ist dafür vorgesehen, den Manipulator anzusteuern, um hierbei einen Artikel mittels des Manipulators zu erfassen.
Um die Ansteuerung des Manipulators mittels der Welle und die Drehbewegung mittels der Hohlwelle umsetzen zu können, ist bei Vorrichtung gemäß der WO 2014/053115 A1 ein aufwändiges Getriebe notwendig. Weiter muss die Hohlwelle eine große Dimension besitzen, damit die weitere Welle in der Hohlwelle aufgenommen werden kann. Hiermit sind hohe Anschaffungskosten einhergehend.
Eine Aufgabe der Erfindung kann aus diesem Grunde darin gesehen werden, eine dementsprechende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche einen einfachen Aufbau besitzt und ökonomisch günstig hergestellt werden kann. Weiter kann eine Aufgabe darin gesehen werden, ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches einfach und unter reduziertem Kostenaufwand umgesetzt werden kann.
Die obigen Aufgaben werden durch einen Parallelkinematik-Roboter, ein System sowie ein Verfahren gelöst, welche die jeweiligen Merkmale in den Ansprüchen 1, 6 und 7 umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
Der erfindungsgemäße Parallelkinematik-Roboter ist ausgebildet zum Erfassen und Bewegen von Stückgütern. Die Stückgüter, welche über den Parallelkinematik-Roboter erfasst und bewegt werden, können beispielsweise als Getränkebehältnisse oder als zu Gebinden zusammengefasste Getränkebehältnisse ausgebildet sein.
Der Parallelkinematik-Roboter umfasst wenigstens ein Arbeitsinstrument zum Entgegennehmen und Freigeben mindestens eines Stückgutes. Das wenigstens eine Arbeitsinstrument kann als Klemm- und/oder Greifinstrument ausgebildet sein. Zudem umfasst der Parallelkinematik-Roboter mehrere Arbeitsarme, die an das wenigstens eine Arbeitsinstrument gekoppelt sind, so dass das wenigstens eine Arbeitsinstrument durch eine gemeinsame Bewegung der mehreren Arbeitsarme versetzt werden kann. Hierbei kann jedem der mehreren Arbeitsarme und dem wenigstens einen Arbeitsinstrument jeweils mindestens eine Gelenkverbindung zwischengeordnet sein. Jeder der mehreren Arbeitsarme kann mit einem eigenen Aktor in Verbindung stehen, über welchen jeweiligen eigenen Aktor eine Bewegung des jeweiligen Arbeitsarmes zum Versetzen des wenigstens einen Arbeitsinstrumentes bewirkt wird. Jeder der mehreren Arbeitsarme kann aus einem Oberarm und einem Unterarm bestehen. Der jeweilige Oberarm und der jeweilige Unterarm können via ein Gelenk miteinander in Verbindung stehen. Der jeweilige Unterarm kann mechanisch an das wenigstens eine Arbeitsinstrument gekoppelt sein. Die mehreren Arbeitsarme und das wenigstens eine Arbeitsinstrument können von einer oberen Aufhängung getragen werden. Die Unterarme können jeweils aus zwei parallel zueinander orientierten Gestängen bestehen.
Weiter umfasst der Parallelkinematik-Roboter eine Welle, die mit dem Arbeitsinstrument mechanisch in Verbindung steht, so dass mittels einer Drehbewegung der Welle eine Entgegennahme und Freigabe des mindestens einen Stückgutes bewirkbar ist. Das Arbeitsinstrument und die Welle können über ein Getriebe mechanisch miteinander in Verbindung stehen. Eine Drehbewegung der Welle kann über einen Aktor bewirkt werden. Sinnvollerweise kann die Welle teleskopierbar sein bzw. wenigstens zwei in linearer Richtung relativ zueinander bewegbare Abschnitte umfassen. Weiter kann es sein, dass die Welle eine obere Aufhängung des Parallelkinematik-Roboters durchsetzt.
Weiter ist eine Steuerungseinrichtung zum gemeinsamen Bewegen der Arbeitsarme und Drehen der Welle vorgesehen. Die Steuerungseinrichtung kann hierzu ggf. mit den Aktoren der Arbeitsarme und dem Aktor der Welle in Verbindung stehen und diese zum Bewegen der Arbeitsarme bzw. zum Drehen der Welle ansteuern. Auf der Steuerungseinrichtung können Informationen hinterlegt sein, mittels welcher die Steuerungseinrichtung eine Bewegung der mehreren Arbeitsarme zum Versetzen des Arbeitsinstrumentes und ein Drehen der Welle zum Entgegennehmen des mindestens einen Stückgutes zeitlich aufeinander abstimmt.
Bei vorliegender Erfindung umfasst der Parallelkinematik-Roboter mindestens vier an das Arbeitsinstrument gekoppelte Arbeitsarme. In bevorzugten Ausführungsformen kann der Parallelkinematik-Roboter genau vier an das Arbeitsinstrument gekoppelte Arbeitsarme umfassen, die ggf. jeweils einen vorherig bereits erwähnten Oberarm sowie einen gelenkig mit dem Oberarm in Verbindung stehenden Unterarm besitzen. Sofern die Welle in einer vertikalen Orientierung ausgebildet ist, kann die Welle eine Symmetrieachse für die wenigstens vier an das Arbeitsinstrument gekoppelten Arbeitsarme bereitstellen.
Über die Steuerungseinrichtung kann eine aufeinander abgestimmte Bewegung der mindestens vier Arbeitsarme zum Drehen des wenigstens einen Arbeitsinstrumentes um eine vertikale Achse bewirkbar sein. Somit kann die Steuerungseinrichtung sinnvollerweise zunächst eine Drehbewegung der Welle bewirken, um das mindestens eine Stückgut über das wenigstens eine Arbeitsinstrument entgegenzunehmen und anschließend das Arbeitsinstrument mittels einer aufeinander abgestimmten Bewegung der mindestens vier Arbeitsarme um die vertikale Achse drehen.
Mittels eines derartigen Parallelkinematik-Roboters können Stückgüter entgegengenommen und gedreht werden, wobei der Parallelkinematik-Roboter einen sehr einfachen Aufbau besitzt. Gegenüber bereits aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen ist der Parallelkinematik-Roboter günstig in der Anschaffung.
In bevorzugten Ausführungsformen kann die Welle zwischen den mindestens vier an das Arbeitsinstrument gekoppelten Arbeitsarmen positioniert sein. Derartige Ausführungsformen sind besonders platzsparend und benötigen keine komplizierten Übersetzungsmechanismen, um ein Drehmoment von der Welle auf das wenigstens eine Arbeitsinstrument zu übertragen.
Weiter kann es sein, dass das wenigstens eine Arbeitsinstrument, wie vorhergehend erwähnt, eine Klemm- und/oder Greifeinrichtung zum Entgegennehmen und Freigeben des mindestens einen Stückgutes umfasst. Die Klemm- und/oder Greifeinrichtung kann mindestens zwei sich gegenüberliegende Anschläge besitzen, die zum Entgegennehmen und Freigeben des mindestens einen Stückgutes relativ zueinander bewegbar sind. Hierbei kann es sein, dass sich mindestens ein erster Anschlag ortsfest an der wenigstens einen Arbeitseinrichtung befindet, wohingegen wenigstens ein weiterer Anschlag mittels einer Drehbewegung der Welle gegenüber dem mindestens einen ersten Anschlag bewegbar ist. In weiteren Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass mindestens ein erster Anschlag und mindestens ein weiterer Anschlag mittels einer Drehbewegung der Welle am Arbeitsinstrument aktiv bewegt werden, wobei sich ihr relativer Abstand zueinander hierbei verändert. Eine Dimensionierung der mindestens zwei sich gegenüberliegenden Anschläge kann derart ausgebildet sein, dass über die mindestens zwei sich gegenüberliegenden Anschläge mehrere Stückgüter bzw. mehrere ggf. zu Gebinden zusammengefasste Getränkebehältnisse klemmend entgegengenommen werden können.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein System zum Bilden einer Neuorientierung aus einer Vielzahl an Stückgütern. Das System umfasst hierbei wenigstens einen Parallelkinematik-Roboter, wie er vorhergehend bereits beschrieben wurde. Weiter umfasst das System einen Zulauf, über welchen mehrere Stückgüter in Richtung des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters bewegt werden. Der Zulauf kann wenigstens ein Transportband bzw. wenigstens eine Horizontalfördereinrichtung besitzen, mittels welches wenigstens einen Transportbandes die mehreren Stückgüter in Richtung des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters transportierbar sind.
Weiter umfasst das System mindestens eine Horizontalfördereinrichtung, welche dem wenigstens einen Parallelkinematik-Roboter stromabwärts nachgeordnet ist. Die mindestens eine Horizontalfördereinrichtung kann an den wenigstens einen Parallelkinematik-Roboter anschließen. Denkbar ist hierbei, dass die mindestens eine Horizontalfördereinrichtung direkt an den wenigstens einen Parallelkinematik-Roboter bzw. an einen Erfassungsbereich des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters anschließt. Auch ist vorstellbar, dass die mindestens eine Horizontalfördereinrichtung dem wenigsten seinen Parallelkinematik-Roboter nicht direkt bzw. nur mittelbar nachgeordnet ist.
In sinnvollen Ausführungsformen kann sich eine eigene Horizontalfördereinrichtung des mindestens einen Parallelkinematik-Roboters zumindest abschnittsweise in einem Erfassungsbereich des mindestens einen Parallelkinematik-Roboters befinden. Der Zulauf bzw. die ggf. als Bestandteil des Zulaufs ausgebildete mindestens eine Horizontalfördereinrichtung kann der eigenen Horizontalfördereinrichtung des mindestens einen Parallelkinematik-Roboters direkt vorgeordnet sein. Die mindestens eine Horizontalfördereinrichtung, welche dem mindestens einen Parallelkinematik-Roboter nachgeordnet ist bzw. welche sich stromabwärts des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters befindet, kann direkt an die eigene Horizontalfördereinrichtung des mindestens einen Parallelkinematik-Roboters anschließen.
Auch kann es sein, dass dem wenigstens einen Parallelkinematik-Roboter eine ortsfeste Arbeitsfläche zugeordnet ist, auf welcher das mindestens eine Stückgut während des Drehens aufsteht und über welche das mindestens eine Stückgut während des Drehend gleitend bewegt wird. Die ortsfeste Arbeitsfläche kann sich zumindest abschnittsweise in einem Erfassungsbereich des Parallelkinematik-Roboters befinden. Die Arbeitsfläche kann hierbei sinnvollerweise derart ausgebildet sein, dass eine Haftreibung zwischen der Arbeitsfläche und dem jeweiligen mindestens einen zu drehenden Stückgut gering gehalten wird.
Für das System ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter über die Steuerungseinrichtung zum Entgegennehmen, Drehen und anschließendem Freigeben mehrerer bestimmter in mindestens einer Reihe mit Anzahl n über den Zulauf transportierbarer Stückgüter ansteuerbar ist, so dass eine hierdurch gebildete bestimmte Formierung aus den mehreren bestimmten Stückgütern mit m parallelen Reihen, deren Anzahl sich gegenüber n unterscheidet, durch den wenigstens einen Parallelkinematik-Roboter herstellbar und via die mindestens eine Horizontalfördereinrichtung stromabwärts bzw. in Richtung weg des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters beförderbar ist. Das System kann daher als Dreh- und Verteilsystem ausgebildet sein, mittels welches Systems aus einem n-reihigen Stückgutstrom ein m-reihiger Stückgutstrom gebildet wird. Mehrere Stückgüter werden hierzu, wie beschrieben, mittels des mindestens einen Parallelkinematik-Roboters entgegengenommen und gedreht.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bilden einer Neuorientierung aus einer Vielzahl an Stückgütern unter Zuhilfenahme wenigstens eines Parallelkinematik-Roboters. Merkmale, welche vorhergehend bereits zum Parallelkinematik-Roboter bzw. System genannt wurden, können auch bei denkbaren Ausführungsformen des Verfahrens vorgesehen sein. Weiter können Merkmale, welche nachfolgend zum Verfahren genannt werden, für denkbare Ausführungsformen des Parallelkinematik-Roboters bzw. Systems Verwendung finden.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mehrerer Stückgüter in einen Erfassungsbereich mindestens eines Parallelkinematik-Roboters bewegt. Die Bewegung in den Erfassungsbereich kann beispielsweise unter Zuhilfenahme einer vorherig bereits beschriebenen Horizontalfördereinrichtung bzw. mittels eines Zulaufs erfolgen.
Weiter wird mindestens ein für eine bestimmte Formierung vorgesehenes Stückgut über den wenigstens einen Parallelkinematik-Roboter entgegengenommen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine für die bestimmte Formierung vorgesehene Stückgut mittels des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters entgegengenommen wird, während weitere Stückgüter dieser Formierung durch eine Horizontalfördereinrichtung weiterbewegt werden. Die weiteren Stückgüter können hierbei ggf. bis zum vollständigen Bilden der bestimmten Formierung ohne Verzögerung oder Beschleunigung fortbewegt werden, wohingegen das mindestens eine Stückgut, wie nachfolgend beschrieben, um eine vertikale Achse gedreht wird. In weiteren denkbaren Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter sämtliche für die bestimmte Formierung vorgesehenen Stückgüter entgegennimmt und zeitgleich um eine gemeinsame vertikale Achse dreht, um hieraus resultierend die bestimmte Formierung herzustellen. Hierbei kann aus einem aus n Reihen bestehendem Stückgutstrom durch Drehen einzelner bestimmter Stückguter um eine gemeinsame vertikale Achse ein aus m Reihen bestehender Stückgutstrom gebildet werden, wobei die n Reihen sich von den m Reihen hinsichtlich ihrer Anzahl unterscheiden.
Um die bestimmte Formierung aus den mehreren Stückgütern zu bilden, wird das mindestens eine für die bestimmte Formierung vorgesehene entgegengenommene Stückgut mittels des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters um eine vertikale Achse gedreht. Zeitlich hierauf folgend wird die aus den mehreren Stückgütern gebildete bestimmte Formierung aus dem Erfassungsbereich des mindestens einen Parallelkinematik-Roboters weiterbewegt.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das mindestens eine für die bestimmte Formierung vorgesehene Stückgut durch wenigstens ein als Bestandteil des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters ausgebildetes Arbeitsinstrument erfasst wird, welches wenigstens eine Arbeitsinstrument zum Erfassen des mindestens einen Stückgutes mittels einer Rotationsbewegung einer Welle des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters angesteuert wird.
Zeitlich hierauf dreht der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter zum Bilden der bestimmten Formierung das mindestens eine erfasste Stückgut mittels einer aufeinander abgestimmten Bewegung von mindestens vier als Bestandteil des jeweiligen wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters ausgebildeten Arbeitsarmen um die vertikale Achse. Die aufeinander abgestimmte Bewegung kann, wie vorhergehend bereits erwähnt, durch eine Steuerungseinrichtung vorgegeben werden. Insbesondere kann der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter mehrere in Strömungsrichtung unmittelbar aufeinander folgende und in n parallelen Reihen transportierte Stückgüter entgegennehmen und zeitlich hierauf um eine gemeinsame vertikale Achse drehen, so dass aus einem Stückgutstrom mit n Reihen ein Stückgutstrom mit einer Anzahl an m Reihen gebildet wird, wobei sich die Anzahl n von m unterscheidet.
Für besonders bevorzugte Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter zum Bilden der bestimmten Formierung das mindestens eine erfasste Stückgut mittels einer aufeinander abgestimmten Bewegung der wenigstens vier als Bestandteil des jeweiligen wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters ausgebildeten Arbeitsarme um einen Winkel von 90° um die vertikale Achse dreht. Derartige Ausführungsformen haben sich insbesondere bewährt, sofern das Verfahren für ein Dreh- und Verteilsystem umgesetzt wird.
Weiter kann es sein, dass die mehreren Stückgüter in einem aus mindestens einer Reihe mit Anzahl n bestehendem Stückgutstrom in den Erfassungsbereich des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters gelangen, wobei der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter aus jeder der n Reihen eine bestimmte Anzahl an Stückgütern entgegennimmt, um eine gemeinsame vertikale Achse dreht und zeitlich hierauf freigibt, woraus resultierend die Stückgüter in der bestimmten Formierung in m parallelen Reihen, deren Anzahl m sich von n unterscheidet, weitertransportiert werden. Hierbei kann der Stückgutstrom in lediglich einer Reihe in den Erfassungsbereich des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters gelangen. Bei weiteren Ausführungsformen kann es sein, dass der Stückgutstrom in mindestens zwei parallelen Reihen bzw. mit einer Anzahl n, die wenigstens zwei beträgt, in den Erfassungsbereich des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters gelangt.
Bei denkbaren Ausführungsformen kann zudem vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter das mindestens eine für die bestimmte Formierung vorgesehene entgegengenommene Stückgut schräg zu seiner Bewegungsrichtung versetzt. Ein schräger Versatz kann durch eine gemeinsame Bewegung der mehreren Arbeitsarme des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters bewirkt werden. Denkbar ist hierbei, dass die Stückgüter der bestimmten Formierung nachfolgend verdichtet werden, wobei hieraus resultierend aus der bestimmten Formierung eine palettierfähige Lage gebildet ist. Der Parallelkinematik-Roboter bzw. das System kann aus diesem Grunde dazu ausgebildet sein, aus mehreren Stückgütern eine Vorgruppierung zu bilden, aus welcher mittels Verdichtung ihrer einzelnen Stückgüter eine palettierfähige Lage hergestellt wird. Die palettierfähige Lage kann sodann auf einer Palette abgesetzt werden.
Weiter kann es sein, dass der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter das mindestens eine für die bestimmte Formierung vorgesehene erfasste Stückgut gegenüber seiner Transportgeschwindigkeit verzögert oder beschleunigt. Der Parallelkinematik-Roboter bzw. der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter kann somit dazu ausgebildet sein, eine Beabstandung von vorauseilenden Stückgütern gegenüber nachfolgenden Stückgütern zu vergrößern oder zu verkleinern.
Weiter ist vorstellbar, dass der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter das mindestens eine für die bestimmte Formierung vorgesehene Stückgut um eine vertikale Achse dreht und zeitgleich schräg zu seiner Bewegungsrichtung versetzt und/oder gegenüber seiner Transportgeschwindigkeit verzögert oder beschleunigt.
Zudem können die mehreren Stückgüter während des Bildens der bestimmten Formierung auf einer Horizontalfördereinrichtung aufstehen, wobei das mindestens eine Stückgut mittels des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters um die vertikale Achse gedreht wird und hierbei seinen Oberflächenkontakt zur Horizontalfördereinrichtung bzw. zu einer ggf. dem wenigstens einen Parallelkinematik-Roboter zugeordneten eigenen Horizontalfördereinrichtung beibehält.
Auch kann es sein, dass sämtliche in den Erfassungsbereich des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters bewegten Stückgüter um eine vertikale Achse gedreht werden. Sämtliche in den Erfassungsbereich des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters bewegten Stückgüter können während des Drehens um die vertikale Achse auf einer Horizontalfördereinrichtung aufstehen und ihren Oberflächenkontakt zur Horizontalfördereinrichtung während des Drehens um die vertikale Achse beibehalten.
Für diverse Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zudem vorgesehen sein, dass die bestimmte Formierung verdichtet wird, woraus resultierend aus der bestimmten Formierung eine palettierfähige Lage gebildet ist. Das Verfahren bzw. der Einsatz des Parallelkinematik-Roboters sind demnach nicht auf Dreh- und Verteilsysteme beschränkt, sondern können weiterhin verwendet werden, um aus einem Stückgutstrom eine palettierfähige Lage zu bilden.
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.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer denkbaren Ausführungsform für den erfindungsgemäßen Parallelkinematik-Roboter sowie für das erfindungsgemäße System. Weiter verdeutlicht 1 einzelne Schritte einer denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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 Erfindung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer denkbaren Ausführungsform für den erfindungsgemäßen Parallelkinematik-Roboter 1 sowie für das erfindungsgemäße System 10. Der Parallelkinematik-Roboter 1 ist vorgesehen zum Erfassen und Bewegen von Stückgütern 6, die vorliegend jeweils durch aus mehreren zu Gebinden 7 zusammengefassten Getränkebehältnissen bestehen.
Im Ausführungsbeispiel aus 1 umfasst der Parallelkinematik-Roboter 1 vier Arbeitsarme 3, die an ein in den Figuren vorliegender Patentanmeldung nicht mit dargestelltes Arbeitsinstrument gekoppelt sind. Das Arbeitsinstrument kann an der Basis 2 des Parallelkinematik-Roboters 1 ortsfest fixiert sein. Die Arbeitsarme 3 stehen jeweils über ein Gelenk mit der Basis 2 in Verbindung, so dass ein jeweiliger Unterarm 8 der Arbeitsarme 3 gegenüber der Basis 2 und gegenüber dem Arbeitsinstrument verschwenkt werden kann.
Jeder Arbeitsarm 3 umfasst einen Oberarm 4 und einen Unterarm 8, der aus zwei parallelen Zügen bzw. Gestängen besteht. Der jeweilige Oberarm 4 ist mit seinem jeweiligen Unterarm 8 gelenkig verbunden. Jedem der Arbeitsarme 3 ist zudem ein eigener Aktor 12 zugeordnet, der einen jeweiligen Oberarm 4 und hierdurch den mit dem jeweiligen Oberarm 4 gekoppelten Unterarm 8 drehend bewegen kann. Die Aktoren 12 können über die Steuerungseinrichtung S gemeinsam angesteuert werden, so dass die Steuerungseinrichtung S ein Drehen der Arbeitsarme 3 bewirkt, um das an der Basis 2 fixierte Arbeitsinstrument zu versetzen. Die Aktoren 12 und die Arbeitsarme 3 sind hängend an einer oberen Aufhängung 9 fixiert.
Weiter ist eine Welle 13 zu erkennen, die sich zwischen den Arbeitsarmen 3 befindet. Die Welle 13 steht mit dem an der Basis 2 festgesetzten Arbeitsinstrument in Verbindung, so dass das Arbeitsinstrument mittels einer Drehbewegung der Welle 13 zur Entgegennahme und Freigabe mindestens eines Stückgutes 6 bzw. Gebindes 7 betätigt werden kann. Der Welle 13 und dem Arbeitsinstrument kann ggf. ein Getriebe zwischengeordnet sein. In denkbaren Ausführungsformen kann sich die Welle 13 auch durch die obere Aufhängung 9 erstrecken. Um die Welle 13 zu drehen, kann die Welle 13 an einen nicht dargestellten Aktor gekoppelt sein, der durch die Steuerungseinrichtung S angesteuert wird.
Über die Steuerungseinrichtung S kann zudem eine aufeinander abgestimmte Bewegung der vier Arbeitsarme 3 bewirkt werden, bei welcher die Basis 2 zusammen mit dem an der Basis 2 festgesetzten Arbeitsinstrument um eine vertikale Achse drehend bewegt wird. Somit kann auf einfache Art und Weise zunächst mindestens ein Stückgut 6 bzw. Gebinde 7 über eine Drehung der Welle 13 und eine hiermit einhergehende Betätigung der Arbeitseinrichtung entgegengenommen werden. Nachfolgend können die Basis 2 sowie das Arbeitsinstrument und das mindestens eine entgegengenommene Stückgut 6 bzw. Gebinde 7 durch eine über die Steuerungseinrichtung S aufeinander abgestimmte Bewegung der Arbeitsarme 3 gedreht werden, wobei das mindestens eine Stückgut 6 zusammen mit weiteren Stückgütern 6 in eine vorbestimmte Formation gebracht wird.
Bei dem System 10 gemäß 1 ist ein Zulauf 30 vorgesehen, über welchen mehrere Stückgüter 6 bzw. Gebinde 7 in Richtung des Parallelkinematik-Roboters 1 transportiert werden. Der Zulauf 30 umfasst vorliegend eine Horizontalfördereinrichtung 31. Weiter ist dem Parallelkinematik-Roboter 1 eine eigene Horizontalfördereinrichtung 51 zugeordnet, wobei sich der Erfassungsbereich des Parallelkinematik-Roboters 1 über die eigene Horizontalfördereinrichtung 51 erstreckt. Anstelle der eigenen Horizontalfördereinrichtung 51 kann auch eine Arbeitsfläche vorgesehen sein, über welche der Parallelkinematik-Roboter 1 das mindestens eine zu drehende Stückgut 6 bzw. Gebinde 7 gleitend hinwegbewegt.
Der eigenen Horizontalfördereinrichtung 51 des Parallelkinematik-Roboters 1 ist die Horizontalfördereinrichtung 31 des Zulaufs 30 unmittelbar vorgeordnet, so dass die Horizontalfördereinrichtung 31 des Zulaufs 30 Stückgüter 6 bzw. Gebinde 7 unmittelbar an die eigene Horizontalfördereinrichtung 51 des Parallelkinematik-Roboters 1 weiterführt. Wie in 1 zu erkennen, werden die Stückgüter 6 bzw. Gebinde 7 über die Horizontalfördereinrichtung 31 des Zulaufs 30 in drei parallelen Reihen bewegt.
Die Steuerungseinrichtung S bewirkt nun, dass der Parallelkinematik-Roboter 1 über sein Arbeitsinstrument vier Stückgüter 6 aus jeder der drei parallelen Reihen entgegennimmt. Um die Stückgüter 6 bzw. Gebinde 7 über den Parallelkinematik-Roboter 1 entgegenzunehmen, kann der Parallelkinematik-Roboter 1 durch eine gemeinsame Bewegung der Arbeitsarme 3 in Richtung der Horizontalfördereinrichtung 31 des Zulaufs 30 versetzt werden. Die gemeinsame Bewegung hierzu wird durch die Steuerungseinrichtung S vorgegeben, indem die Aktoren 12 durch die Steuerungseinrichtung S betätigt werden. Weiter wird die Welle 13, wie vorhergehend beschrieben, drehend bewegt, um die jeweiligen vier Stückgüter 6 der drei parallelen Reihen mittels des Arbeitsinstrumentes entgegenzunehmen bzw. klemmend am Arbeitsinstrument zu halten.
Zeitlich nachdem die vier Stückgüter 6 der drei parallelen Reihen mittels des Parallelkinematik-Roboters 1 bzw. des Arbeitsinstrumentes entgegengenommen wurden, bewirkt die Steuerungseinrichtung S eine aufeinander abgestimmte Bewegung der Arbeitsarme 3, bei welcher die Basis 2, das Arbeitsinstrument und die vier Stückgüter 6 der drei parallelen Reihen um eine gemeinsame vertikale Achse um 90° gedreht werden. Zudem werden die Arbeitsarme 3 angesteuert, um einen Versatz des Arbeitsinstrumentes zusammen mit den entgegengenommenen Stückgütern 6 in Richtung einer stromabwärts positionierten Horizontalfördereinrichtung 71 zu bewirken.
Die stromabwärts positionierte Horizontalfördereinrichtung 71 schließt an die eigene Horizontalfördereinrichtung 51 des Parallelkinematik-Roboters 1 unmittelbar an. Zeitlich nachdem die vier Stückgüter 6 der drei parallelen Reihen um 90° gedreht wurden und zeitlich nachdem das Arbeitsinstrument des Parallelkinematik-Roboters 1 in Richtung der Horizontalfördereinrichtung 71 versetzt wurde, wird die Welle 13 via die Steuerungseinrichtung S erneut in umgekehrter Drehrichtung betätigt, wobei die Stückgüter 6 freigegeben werden und eine bestimmte Formierung bzw. Neuorientierung besitzen, wie sie auf der Horizontalfördereinrichtung 71 ausgebildet ist. 1 verdeutlich hierbei, dass die Stückgüter 6 auf der Horizontalfördereinrichtung 31 des Zulaufs 30 in drei parallelen Reihen befördert werden, wohingegen die Stückgüter 6 durch die Drehung mittels des Parallelkinematik-Roboters 1 bewirkt auf der Horizontalfördereinrichtung 71 in vier parallelen Reihen transportiert werden. Das System 10 ist daher zum Gruppieren und Verteilen von Stückgütern 6 bzw. Gebinden 7 ausgebildet.
Aus Gründen der Vollständigkeit sei erwähnt, dass die in 1 dargestellte Beförderung von Stückgütern 6 durch den Zulauf 30 in drei parallelen Reihen sowie die auf der Horizontalfördereinrichtung 71 ausgebildete Neuorientierung mit vier parallelen Reihen lediglich beispielhaft zu verstehen ist. So können sich sowohl die Anzahl an Reihen des Stückgutstromes im Zulauf als auch die Anzahl an Reihen des Stückgutstromes auf der Horizontalfördereinrichtung 71 von der in 1 gezeigten Ausführungsform unterscheiden.
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.
Bezugszeichenliste

1: Parallelkinematik-Roboter
2: Basis
3: Arbeitsarm
4: Oberarm
6: Stückgut
7: Gebinde
8: Unterarm
9: Aufhängung
10: System
12: Aktor
13: Welle
30: Zulauf
31: Horizontalfördereinrichtung (Zulauf)
51: Eigene Horizontalfördereinrichtung
71: Horizontalfördereinrichtung
S: Steuerungseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2388216 A1 [0003]
WO 2014/053115 A1 [0006, 0007]

Claims

Parallelkinematik-Roboter (1) zum Erfassen und Bewegen von Stückgütern (6), aufweisend – wenigstens ein Arbeitsinstrument zum Entgegennehmen und Freigeben mindestens eines Stückgutes (6), – mehrere Arbeitsarme (3), die an das wenigstens eine Arbeitsinstrument gekoppelt sind, so dass das wenigstens eine Arbeitsinstrument durch eine gemeinsame Bewegung der mehreren Arbeitsarme (3) versetzt werden kann, – eine Welle (13), die mit dem wenigstens einen Arbeitsinstrument mechanisch in Verbindung steht, so dass mittels einer Drehbewegung der Welle (13) eine Entgegennahme und Freigabe des mindestens einen Stückgutes (6) bewirkbar ist sowie – eine Steuerungseinrichtung (S) zum gemeinsamen Bewegen der mehreren Arbeitsarme (3) und Drehen der Welle (13), – dadurch gekennzeichnet, dass – der Parallelkinematik-Roboter (1) mindestens vier an das wenigstens eine Arbeitsinstrument gekoppelte Arbeitsarme (3) umfasst, wobei über die Steuerungseinrichtung (S) eine aufeinander abgestimmte Bewegung der mindestens vier Arbeitsarme (3) zum Drehen des wenigstens einen Arbeitsinstrumentes um eine vertikale Achse bewirkbar ist.
Parallelkinematik-Roboter nach Anspruch 1, bei welcher die Welle (13) zwischen den mindestens vier an das Arbeitsinstrument gekoppelten Arbeitsarmen (3) positioniert ist.
Parallelkinematik-Roboter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei welchem das wenigstens eine Arbeitsinstrument eine Klemm- und/oder Greifeinrichtung zum Entgegennehmen und Freigeben des mindestens einen Stückgutes (6) umfasst.
Parallelkinematik-Roboter nach Anspruch 3, bei welchem die Klemm- und/oder Greifeinrichtung mindestens zwei Anschläge umfasst, die zum Entgegennehmen und Freigeben des mindestens einen Stückgutes (6) mittels einer Drehbewegung der Welle (13) relativ zueinander bewegbar sind.
Parallelkinematik-Roboter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das wenigstens eine Arbeitsinstrument an einer Basis (2) hängend befestigt ist, an welche Basis (2) die mindestens vier Arbeitsarme (3) jeweils gelenkig gekoppelt sind.
System (10) zum Bilden einer Neuorientierung aus einer Vielzahl an Stückgütern, umfassend wenigstens einen Parallelkinematik-Roboter (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 und – einen Zulauf (30), über welchen mehrere Stückgüter (6) in Richtung des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters (1) transportierbar sind, sowie – mindestens eine Horizontalfördereinrichtung (71), welche dem wenigstens einen Parallelkinematik-Roboter (1) stromabwärts nachgeordnet ist, wobei über die Steuerungseinrichtung (S) der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter (1) zum Entgegennehmen, Drehen und anschließendem Freigeben mehrerer in mindestens einer Reihe mit Anzahl n über den Zulauf (30) transportierbarer bestimmter Stückgüter (6) ansteuerbar ist, so dass eine hierdurch gebildete bestimmte Formierung aus den mehreren Stückgütern (6) mit m parallelen Reihen, deren Anzahl sich gegenüber n unterscheidet, durch den wenigstens einen Parallelkinematik-Roboter (1) herstellbar und via die mindestens eine Horizontalfördereinrichtung (71) stromabwärts beförderbar ist.
Verfahren zum Bilden einer Neuorientierung aus einer Vielzahl an Stückgütern (6) unter Zuhilfenahme wenigstens eines Parallelkinematik-Roboters (1), das Verfahren umfassend folgende Schritte: – Bewegen mehrerer Stückgüter (6) in einen Erfassungsbereich des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters (1), – Entgegennehmen mindestens eines für eine bestimmte Formierung vorgesehenen Stückgutes (6) über den wenigstens einen Parallelkinematik-Roboter (1), – Bilden der bestimmten Formierung aus den mehreren Stückgütern (6), wozu das mindestens eine für die bestimmte Formierung vorgesehene entgegengenommene Stückgut (6) mittels des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters (1) um eine vertikale Achse gedreht wird, – Weiterbewegung der aus den mehreren Stückgütern (6) gebildeten bestimmten Formierung aus dem Erfassungsbereich des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters (1), – dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine für die bestimmte Formierung vorgesehene Stückgut (6) durch wenigstens ein als Bestandteil des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters (1) ausgebildetes Arbeitsinstrument erfasst wird, welches wenigstens eine Arbeitsinstrument zum Erfassen des mindestens einen Stückgutes (6) mittels einer Rotationsbewegung einer Welle (13) des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters (1) angesteuert wird und worauf zeitlich folgend der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter (1) zum Bilden der bestimmten Formierung das mindestens eine erfasste Stückgut (6) mittels einer aufeinander abgestimmten Bewegung von mindestens vier als Bestandteil des jeweiligen mindestens einen Parallelkinematik-Roboters (1) ausgebildeter Arbeitsarme (3) um die vertikale Achse dreht.
Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem der mindestens eine Parallelkinematik-Roboter (1) zum Bilden der Formierung das mindestens eine erfasste Stückgut (6) mittels einer aufeinander abgestimmten Bewegung der mindestens vier als Bestandteil des jeweiligen wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters (1) ausgebildeten Arbeitsarme (3) um einen Winkel von 90° um die vertikale Achse dreht.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die mehreren Stückgüter (6) in einem aus mindestens einer Reihe mit Anzahl n bestehendem Stückgutstrom in den Erfassungsbereich des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters (1) gelangen, wobei der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter (1) aus jeder der n Reihen eine bestimmte und vorzugsweise identische Anzahl an Stückgütern (6) entgegennimmt, um eine gemeinsame vertikale Achse dreht und zeitlich hierauf freigibt, woraus resultierend die freigegebenen Stückgüter (6) in der bestimmten Formierung in m parallelen Reihen, deren Anzahl m sich von n unterscheidet, weitertransportiert werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, bei welchem der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter (1) das mindestens eine für die bestimmte Formierung vorgesehene entgegengenommene Stückgut (6) schräg zu seiner Bewegungsrichtung versetzt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, bei welchem der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter (1) das mindestens eine für die bestimmte Formierung vorgesehene entgegengenommene Stückgut (6) gegenüber seiner Transportgeschwindigkeit verzögert oder beschleunigt.
Verfahren nach Anspruch 10 und/oder 11, bei welchem der wenigstens eine Parallelkinematik-Roboter (1) das mindestens eine für die bestimmte Formierung vorgesehene Stückgut (6) um eine vertikale Achse dreht und zeitgleich – schräg zu seiner Bewegungsrichtung versetzt und/oder – gegenüber seiner Transportgeschwindigkeit verzögert oder beschleunigt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, bei welchem die mehreren Stückgüter (6) während des Bildens der bestimmten Formierung auf mindestens einer Horizontalfördereinrichtung aufstehen, wobei das mindestens eine Stückgut (6) mittels des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters (1) um die vertikale Achse gedreht wird und hierbei seinen Oberflächenkontakt zur mindestens einen Horizontalfördereinrichtung beibehält.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 13, bei welchem sämtliche in den Erfassungsbereich des wenigstens einen Parallelkinematik-Roboters (1) bewegten Stückgüter (6) um eine vertikale Achse gedreht werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 14, bei welchem die bestimmte Formierung verdichtet wird, so dass aus der bestimmten Formierung mittels Verdichtung eine palettierfähige Lage gebildet ist.