DE102016104257A1

DE102016104257A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Transportieren und Einsortieren von Kunststoffvorformlingen

Info

Publication number: DE102016104257A1
Application number: DE102016104257.9A
Authority: DE
Inventors: Robert Aust; Jochen Forsthövel
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2017-09-14
Also published as: WO2017153060A1

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zum Transportieren und/oder Einsortieren von Kunststoffbehältnissen (10) und insbesondere Kunststoffvorformlingen (10) in eine Transporteinrichtung (6), mit einer Vorhalteeinrichtung (4), welche die Kunststoffbehältnisse (10) in einem vorgegebenen Übergabebereich B vorhält. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung (1) eine Aufnahmeeinrichtung (2) auf, welche dazu geeignet und bestimmt ist einzelne Kunststoffbehältnisse (10) oder Gruppen von Kunststoffbehältnissen von der Vorhalteeinrichtung (4) aufzunehmen und sie an die weitere Transporteinrichtung (6) zu übergeben, wobei die Aufnahmeeinrichtung (2) entlang variabler Bewegungspfade bewegbar ist, um die Kunststoffbehältnisse (10) aufzunehmen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Transportieren und/oder Einsortieren von Kunststoffvorformlingen. Bei der Getränkeherstellung ist es üblich, dass Kunststoffvorformlinge zunächst erwärmt werden und in diesem erwärmten Zustand anschließend von einer Umformungseinrichtung, wie beispielsweise einer Blasformmaschine, zu Kunststoffbehältnissen, wie beispielsweise Kunststoffflaschen expandiert werden. Zu diesem Zweck sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, welche diese Kunststoffvorformlinge einer Heizeinrichtung, wie beispielsweise einem Ofen, zuführen.
Die Kunststoffvorformlinge (auch als Preforms bezeichnet) werden üblicherweise als Schüttgut angefördert. Im Stand der Technik erfolgt dann eine Vereinzelung dieser Kunststoffvorformlinge über Sortiersysteme. Eine übliche Vorgehensweise sind dabei Sortiersysteme, welche zwei sich drehende Rollen aufweisen, zwischen denen die zu transportierenden Kunststoffvorformlinge über deren Tragring gehalten werden. Dabei machen sich diese Sortiersysteme den Umstand zu Nutze, dass der Durchmesser des Tragrings signifikant größer ist, als ein Grundkörper der Kunststoffvorformlinge.
Derartige im Stand der Technik bekannte Sortiervorrichtungen sind beispielsweise die oben genannten Rollensortierer, daneben jedoch auch Scheibensortierer, bei denen aber ebenfalls die Kunststoffvorformlinge über ihren Tragring gehalten werden. Die Zuführung der Kunststoffvorformlinge ist eine der größten Störquellen in der Getränkelinie. Insbesondere zur Gewichtseinsparung ist auch in jüngerer Zeit eine Tendenz sichtbar, die Durchmesser der Tragringe bzw. die Neck-Finishes kleiner zu gestalten. Generell ist es auch ein Bestreben, dass die Kunststoffvorformlinge immer leichter werden sollen und andererseits auch die Liniengeschwindigkeiten immer höher. Dies macht die Vereinzelung der Kunststoffvorformlinge stets schwieriger und aufwendiger. Weiterhin wichtige Kräfte sind auch hierbei die Massenkräfte, also die Schwerkraft, sowie die Zentrifugalkraft (bei Verwendung eines Scheibensortierers).
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche auch das Transportieren und/oder Einsortieren von Kunststoffvorformlingen mit geringerem Tragringdurchmesser erlauben und welche dabei insbesondere auch höhere Produktionsgeschwindigkeiten ermöglichen. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Transportieren und/oder Einsortieren von Kunststoffbehältnissen und insbesondere von Kunststoffvorformlingen in eine Transporteinrichtung weist eine Vorhalteeinrichtung auf, welche die Kunststoffvorformlinge in einem vorgegebenen Übergabebereich vorhält (und/oder diesem Übergabebereich zuführt).
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zumindest eine Aufnahmeeinrichtung auf, welche dazu geeignet und bestimmt ist, einzelne Kunststoffbehältnisse oder Gruppen von Kunststoffbehältnissen von der Vorhalteeinrichtung aufzunehmen und sie an eine weitere Transporteinrichtung zu übergeben, wobei die Aufnahmeeinrichtung entlang variabler Bewegungspfade bewegbar ist, um die Kunststoffbehältnisse aufzunehmen.
Unter einer Vorhalteeinrichtung wird eine Einrichtung verstanden, welche die Kunststoffvorformlinge dem genannten Übergabebereich zur Verfügung stellt, also insbesondere zuführt oder in diesem Übergabebereich aufbewahrt. So kann die Vorhalteeinrichtung beispielsweise eine Zuführeinrichtung wie etwa ein Transportband sein. Im Folgenden wird daher die Vorhalteeinrichtung auch als Zuführeinrichtung bezeichnet. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Vorhalteeinrichtung ein Reservoir ist, in dem eine Vielzahl von Kunststoffvorformlingen aufbewahrt wird und auf das bevorzugt die Aufnahmeeinrichtung zugreifen kann.
Es wird daher vorgeschlagen, dass keine Transporte mit Rollen- oder Scheibensortierung vorgenommen wird sondern die Kunststoffvorformlinge vereinzelt oder in definierten Gruppen aufgenommen werden und anschließend an eine weitere Transporteinrichtung übergeben werden.
Vorteilhaft werden die Kunststoffvorformlinge mittels der Zuführeinrichtung in einer losen Schüttung zugefördert. Damit ist bevorzugt die Zuführeinrichtung dazu geeignet und bestimmt, Kunststoffvorformlinge als lose Schüttung und insbesondere liegend zu transportieren.
Wie oben erwähnt, handelt es sich bei den Kunststoffbehältnissen insbesondere um Kunststoffvorformlinge.
Unter einer Bewegbarkeit der Aufnahmeeinrichtung entlang variabler Bewegungspfade wird verstanden, dass die Aufnahmeeinrichtung nicht einem stets gleichbleibenden Bewegungsprofil folgt, wie dies beispielsweise bei Führungskurvensteuerungen üblich ist, sondern die Aufnahmeeinrichtung sich auch auf sich ändernden Transportpfaden bewegen kann. Bevorzugt ist dabei eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche diese Bewegungspfade der Aufnahmeeinrichtung steuert. Dabei ist es auch möglich, dass beispielsweise zwei aufeinander folgende Kunststoffvorformlinge einsortiert werden und hierbei die Aufnahmeeinrichtung beide Kunststoffvorformlinge hintereinander aufnimmt, sich jedoch entlang abweichender Bewegungspfade bewegt. Vorteilhaft unterscheidet sich dabei insbesondere ein Anfangsabschnitt der Bewegungspfade für den Transport einzelner Kunststoffvorformlinge voneinander. Dies beruht darauf, dass die Aufnahmeeinrichtung den Kunststoffvorformling an seiner jeweiligen Position auf dem Zuführband (bzw. allgemein der Vorhalteeinrichtung und/oder Zuführeinrichtung) greifen muss. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Zuführeinrichtung die Kunststoffvorformlinge in einen Pufferbereich führt, in dem die Kunststoffvorformlinge ruhen und die Aufnahmeeinrichtung die Kunststoffvorformlinge aus diesem Puffer bzw. Ruhebereich entnimmt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung mehrere Aufnahmeeinrichtungen auf, welche zur vereinzelten Aufnahme der Kunststoffvorformlinge geeignet und/oder bestimmt sind. Hierbei ist eine Leistungssteigerung durch eine Vielzahl von Aufnahmeeinrichtungen möglich. Diese können dabei zeitlich parallel arbeiten. Gleichwohl ist es jedoch möglich, dass jede einzelne dieser Aufnahmeeinrichtungen auf unterschiedlichen Bewegungspfaden bewegbar ist.
Dabei können auch mehrere Zuführbereiche definiert werden, welche den einzelnen Aufnahmeeinrichtungen zugewiesen sind. So wäre es möglich, dass eine erste Aufnahmeeinrichtung die Kunststoffvorformlinge aus einem ersten geometrisch definierten Zuführbereich entnehmen kann und eine zweite Aufnahmeeinrichtung aus einem zweiten geometrisch definierten Zuführbereich wobei sich diese Zuführbereiche geometrisch unterscheiden. Dabei ist es denkbar, dass diese Zuführbereiche geometrisch vollständig voneinander abgegrenzt sind aber auch dass diese sich überlappen.
So wäre es beispielsweise möglich, dass in einer Bewegungsrichtung eines als Zuführeinrichtung dienenden Transportbandes bestimmte Bereiche, etwa sich in dieser Bewegungsrichtung erstreckende Streifen des Bandes als erster Zuführbereich definiert werden und andere sich in der Bewegungsrichtung erstreckende Streifen als zweiter Zuführbereich. Auch wäre es möglich, dass derartige Streifen in einer Querrichtung des Transportbandes definiert werden. Auch bei Vorsehen eines stationären Speichers, aus dem die Kunststoffvorformlinge entnommen werden, könnten derartige geometrische Zuführbereiche definiert werden. Auf diese Weise könnten die einzelnen Aufnahmeeinrichtungen unabhängig voneinander arbeiten, ohne miteinander zu kollidieren.
Auch im Falle der weiteren Transporteinrichtung könnten derartige Übergabebereiche definiert werden. So wäre es möglich, dass die weitere Transporteinrichtung mehrere Aufnahmeschienen aufweist, welche jeweils zur Aufnahme der Kunststoffvorformlinge geeignet sind. Dabei könnte je eine derartige Aufnahmeschiene je einer Aufnahmeeinrichtung zugeordnet sein. Auch wäre es möglich, dass alle Aufnahmeeinrichtung gesteuert die Kunststoffvorformlinge in mehreren Aufnahmeschienen ablegen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Aufnahmeeinrichtung auf, welche eine Bewegung der Aufnahmeeinrichtung in wenigstens zwei und bevorzugt in drei zueinander senkrechten Richtungen ermöglicht. Damit ist bevorzugt die Aufnahmeeinrichtung bzw. die Bewegungseinrichtung zumindest in bestimmten räumlichen Bereichen frei bewegbar. Vorteilhaft ist jedoch ein Bewegungsbereich der Aufnahmeeinrichtung räumlich begrenzt, sodass beispielsweise die Aufnahmeeinrichtung nicht über den Bereich der Vorhalteeinrichtung bzw. Zuführeinrichtung hinaus geraten kann und insofern der örtliche Bereich limitiert ist. Diese Limitierung kann jedoch auch durch die Beschaffenheit der Bewegungseinrichtung erfolgen.
Bevorzugt erlaubt jedoch die Bewegungseinrichtung eine Positionierung der Aufnahmeeinrichtung an im Wesentlichen beliebigen Stellen der Zuführeinrichtung, in welchen die Kunststoffvorformlinge ergriffen werden sollen. Hierzu ist es möglich, dass ein Aufnahmebereich definiert wird, innerhalb dessen die Aufnahmeeinrichtung die Kunststoffvorformlinge greift.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Bewegungseinrichtung wenigstens drei Antriebe auf, welche diese Bewegungen durchführen. So könnte beispielsweise die Aufnahmeeinrichtung an einen mehrteiligen Roboterarm angeordnet sein, der unterschiedliche Schwenk- bzw. Drehbewegungen erlaubt.
Dabei könnte insbesondere eine Robotereinrichtung vorhanden sein, welche die besagte Bewegung der Aufnahmeeinrichtung ermöglicht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei der Aufnahmeeinrichtung um eine aktive Aufnahmeeinrichtung. Dies bedeutet hier, dass eine Aufnahme mit dem Stückgut bzw. den Kunststoffvorformlingen erst durch eine Aktivierung der Aufnahmeeinrichtung ermöglicht wird. Bei dieser Aktivierung kann es sich beispielsweise um eine Greifbewegung handeln, mittels derer die Kunststoffvorformlinge gegriffen werden. Daneben könnte es sich bei der Aktivierung auch um die Aktivierung eines Unterdrucks handeln, mittels dessen die Kunststoffvorformlinge angesaugt werden.
Vorteilhaft ist die Aufnahmeeinrichtung schwenkbar an einen Träger angeordnet. Durch diese schwenkbare und/oder drehbare Anordnung ist es auch möglich, unterschiedliche Kunststoffvorformlinge zu greifen. So könnte beispielsweise die Aufnahmeeinrichtung jeweils derart geschwenkt werden, dass sie an eine Mündung eines zu greifenden Kunststoffvorformlings anlegbar ist. Sobald dies geschehen ist, kann die Aufnahmeeinrichtung beispielsweise mit einem Unterdruck beaufschlagt werden, um so das Behältnis anhaften zu lassen. Auf diese Weise ist es möglich, dass die einzelnen Kunststoffvorformlinge definiert transportiert werden und beispielsweise an ihrer Mündung gehalten werden.
Es wäre jedoch auch möglich, dass ein Greifelement die Kunststoffvorformlinge jeweils an ihrer Mündung, beispielsweise ihrer Gewinde greift.
Es wird daher insgesamt eine Vereinzelung des Schüttgutes bzw. der Kunststoffvorformlinge insbesondere durch ein robotisches System vorgeschlagen. Dabei kann es sich beispielsweise um ein unten genauer beschriebenes Tripod-System handeln, welches drei Antriebe aufweist, wobei durch eine entsprechende Verstellung der Antriebe auch die Positionierung der Aufnahmeeinrichtung geändert wird.
Dabei ist es beispielsweise möglich, dass eine Preform-Schütte auf ein langsam laufendes Förderband aufgegeben wird, und anschließend die Kunststoffvorformlinge durch Greifer aufgenommen und in die abtransportierende Transporteinrichtung verbracht werden. Diese abführende Transporteinrichtung kann dabei eine Schwerkraft basierte Transporteinrichtung sein. Es wären jedoch auch andere Transportmechanismen denkbar, wie beispielsweise ein Lufttransport oder ein Transportsystem, welches beispielsweise mitlaufende Bänder aufweist oder auch ein Langstator-Transportsystem, auf dem magnetkraftgetrieben Shuttles unabhängig voneinander steuerbar sind und die Preformen aufnehmen. Wie oben erwähnt, können dabei mehrere derartiger Roboter parallel zueinander eingesetzt werden. Die Anzahl dieser Robotereinrichtungen kann sich dabei nach der gewünschten Fördergeschwindigkeit richten.
Das hier vorgeschlagene System arbeitet damit, nach einem grundsätzlichen anderen Prinzip als die im Stand der Technik bekannten Anlagen. Bei derartigen robotergestützten System gibt es keine prinzipiellen Leistungsgrenzen, da hier nicht mittels physikalischen Eigenschaften wie einer Tragringgröße oder einer Preformmasse als treibende Kraft sortiert werden muss sondern die Sortierung aktiv durch ein, wie unten genauer beschrieben, bevorzugt ferngesteuertes und/oder kameragesteuertes System betrieben wird. Dadurch entfallen auch die Einschränkungen der Geometrie der Kunststoffvorformlinge, wie beispielsweise ein Tragringdurchmesser oder Grundkörperdurchmesser. Auch im Stand der Technik problematische Kunststoffvorformlinge, bei denen der Schwerpunkt nicht deutlich unterhalb des Tragrings liegt, werden nach diesem Sortierprinzip ebenso gut wie andere sortiert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei den Antrieben um pneumatische Antriebe. Diese weisen den Vorteil auf, dass ein sehr schneller Bewegungsablauf möglich ist. Es wäre jedoch auch möglich, hydraulische oder motorische, insbesondere linearmotorische, Antriebe einzusetzen. Bei der Verwendung eines pneumatischen Antriebs könnten entsprechende Druck- oder Unterdruckerzeugungsmittel auch dafür verwendet werden, einen Unterdruck zu erzeugen, mit dem die Kunststoffvorformlinge an der Aufnahmeeinrichtung (vorübergehend) fixiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die weitere Transporteinrichtung wenigstens eine Transportschiene auf. So ist es denkbar, dass die Kunststoffvorformlinge in diese Transportschiene eingesetzt werden. Bei einer weiteren bevorzugten Vorgehensweise weist die weitere Transporteinrichtung zwei oder mehrere Transportschienen auf, in welche die Kunststoffvorformlinge vorteilhaft wahlweise ablegbar sind. Dabei können sich diese zwei oder mehreren Transportschienen bevorzugt parallel zueinander erstrecken und/oder die Aufnahmeeinrichtung kann dazu geeignet und bestimmt sein, die Kunststoffvorformlinge in diesen zwei oder mehreren parallelen Transportschienen abzulegen. Wie oben erwähnt, wäre es dabei möglich, unterschiedlichen Aufnahmeeinrichtungen unterschiedliche Transportschienen zuzuordnen oder aber unterschiedliche Abschnitte der gleichen oder unterschiedlicher Transportschienen.
Es wäre jedoch in einer bevorzugten Ausführungsform auch möglich, dass die weitere Transporteinrichtung nicht als Transportschiene ausgebildet ist sondern wenigstens eine und bevorzugt einer Vielzahl von Greifeinrichtungen aufweist, welche dazu geeignet und bestimmt sind, die Kunststoffvorformlinge zu greifen. Diese Greifeinrichtung kann dabei beispielsweise als Greifklammer ausgebildet sein. Dabei könnte eine derartige Greifklammer beispielsweise in eine an dem Kunststoffvorformling vorgesehene Nut eingreifen. Diese Vorgehensweise ist insbesondere im Hinblick darauf sinnvoll, dass, wie oben erwähnt, die Tragringe der Kunststoffvorformlinge zunehmend kleiner werden und teilweise auch schon ganz wegfallen, was einen Transport mittels Transportschienen erschwert.
Bevorzugt weist die weitere Transporteinrichtung eine Vielzahl von Greifeinrichtungen auf. Bevorzugt ist diese Vielzahl von Greifeinrichtungen an einem beweglichen Träger angeordnet. Bei diesem beweglichen Träger kann es sich beispielsweise um ein Transportrad oder eine Transportkette handeln.
Die Aufnahmeeinrichtung übergibt bei diesen Ausführungsbeispielen die Kunststoffvorformlinge – bevorzugt unmittelbar – an die wenigstens eine Greifeinrichtung und bevorzugt an die Vielzahl von Greifeinrichtungen.
Bevorzugt ist dabei die Aufnahmeeinrichtung auch wieder deaktivierbar, um den Kunststoffvorformling von der Aufnahmeeinrichtung zu lösen. So kann beispielsweise ein Vakuum abgeschaltet werden oder eine Greifeinrichtung ihren Griff lockern. Falls die weitere Transporteinrichtung zwei oder mehrere Transportschienen aufweist, können diese auch beispielsweise mittels einer Weicheneinrichtung wieder zusammengeführt werden. Dabei kann diese Zusammenführung mittels einer Steuereinrichtung erfolgen, welche beispielsweise die Zuführung aus unterschiedlichen Transportschienen in eine gemeinsame weiterführende Schiene schalten kann und etwa in Abhängigkeit von einem Belegungsgrad jeweils die Kunststoffvorformlinge zuführt.
Daneben ist auch eine Einsortierung der Kunststoffvorformlinge in ein Shuttle-System möglich. Bevorzugt werden die Kunststoffvorformlinge in der weiteren Transporteinrichtung hintereinander bzw. seriell transportiert. Weiterhin wäre es auch denkbar, dass die weitere Transporteinrichtung die Kunststoffbehältnisse zu deren Transport mit einem fließfähigen Medium beaufschlagt. So kann es sich beispielsweise bei der weiteren Transporteinrichtung um einen Lufttransporteur handeln.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Aufnahmeeinrichtung eine Greifeinrichtung zum Greifen der Kunststoffbehältnisse und/oder eine Ansaugeinrichtung zum Ansaugen der Kunststoffbehältnisse auf. Diese beiden Mittel dienen jedoch jedenfalls dazu, um einzelne Kunststoffvorformlinge gezielt für einen bestimmten Zeitraum, insbesondere einem Zeitraum ihres Transports, mit der Aufnahmeeinrichtung zu halten.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorhalte- bzw. Zuführeinrichtung als Transportband ausgebildet, welches die Kunststoffbehältnisse transportiert. Hinsichtlich der Ausgestaltung dieser Transporteinrichtung sind unterschiedlichste Varianten denkbar. So wäre es beispielsweise möglich, dass die Zuführeinrichtung einen verengten Transportbereich hat, dem die Kunststoffvorformlinge zugeführt werden, und die Kunststoffvorformlinge in diesem Bereich in zwei oder mehreren Lagen übereinanderliegen.
Es wäre jedoch auch umgekehrt denkbar, dass die Zuführeinrichtung einen verbreiterten Abschnitt aufweist, sodass erreicht wird, dass die Kunststoffvorformlinge nicht mehr zu dicht beieinander liegen.
Daneben kann die Zuführeinrichtung Verteilelemente aufweisen, welche bewirken, dass die Kunststoffvorformlinge auf der Zuführeinrichtung nicht mehr in mehreren übereinanderliegenden Lagen transportiert werden, sondern nur als eine Lage, um somit ein Greifen, zu erleichtern. Zu diesem Zweck könnte beispielsweise über einem Transportband ein Spalt ausgebildet sein, der nur so groß ist, dass ihn zwar einzelne Kunststoffvorformlinge passieren können, nicht jedoch übereinanderliegende Kunststoffvorformlinge. Dabei wäre es auch möglich, dass oberhalb des Transportbandes ein Klappelement angeordnet ist, welches auch diesen Effekt einer Vorvereinzelung der Kunststoffvorformlinge bewirkt.
Daneben könnte die Zuführeinrichtung auch Orientierungseinrichtungen aufweisen, welche die Kunststoffvorformlinge zumindest vororientieren, beispielsweise tendenziell so ausrichten, dass die Kunststoffvorformlinge mit ihrer Mündung zuerst (oder entgegengesetzt) antransportiert werden. So wäre es beispielsweise möglich, die Kunststoffvorformlinge im Wesentlichen derart auszurichten, dass deren Längsrichtung parallel zu einer Bewegungsrichtung des Transportbandes ist. Hierbei könnte es sich beispielsweise wieder um Elemente handeln, die zwar von dem Grundkörper der Kunststoffvorformlinge passiert werden können, nicht jedoch von einem Gewindebereich. Auch kann die Zuführeinrichtung Bereiche aufweisen, welche beispielsweise lediglich den Transport eines Kunststoffvorformlings und insbesondere entlang seiner Längsrichtung ermöglichen. Daneben könnte es sich bei der Zuführeinrichtung auch etwa um ein Rutschenelement handeln, über welches Kunststoffvorformlinge, beispielsweise einen Pufferbereich wie einer Schütte, zugeführt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Bildaufnahmeeinrichtung auf, welche Bilder der von der ersten Transporteinrichtung transportierten Kunststoffbehältnisse aufnimmt. Besonders bevorzugt ist diese Bildaufnahmeeinrichtung vor der Aufnahmeeinrichtung bzw. dem Aufnahmeroboter angeordnet. Vorteilhaft weist die Aufnahmeeinrichtung eine Steuerungseinrichtung auf, welche auch auf Basis der von dieser Bildaufnahmeeinrichtung gewonnenen Bilder gesteuert wird. So kann beispielsweise ein Bild der Kunststoffvorformlinge aufgenommen werden und anhand dieses Bildes kann die Steuerungseinrichtung ermitteln, wie die Kunststoffvorformlinge liegen, sodass die Aufnahmeeinrichtung entsprechend zur Aufnahme der Kunststoffvorformlinge gesteuert werden kann. Vorteilhaft dient die Bildaufnahmeeinrichtung einer Positionserfassung der einzelnen Kunststoffvorformlinge und insbesondere auch einer entsprechenden Steuerung der Aufnahmeeinrichtung.
Daneben kann mittels dieser Steuerung etwa auch eine Transportgeschwindigkeit der Zuführeinrichtung gesteuert werden. So könnte etwa bei einer großen Dichte an Kunststoffvorformlingen auf einem Transportband die Transportgeschwindigkeit dieses Transportbandes gedrosselt werden, um eine zuverlässige Aufnahme aller Kunststoffvorformlinge zu ermöglichen. Auch könnte mittels der Bildaufnahmeeinrichtung eine genaue Positions- und/oder Lagebestimmung der auf der Zuführeinrichtung liegenden Kunststoffvorformlinge oder der in einem Zuführbereich befindlichen Kunststoffvorformlinge durchgeführt werden.
Zur Steuerung der Aufnahmeeinrichtung kann überdies eine Transportgeschwindigkeit der Zuführeinrichtung berücksichtigt werde, um präzise vorhersagen zu können, an welcher Stelle sich ein zu einem Zeitpunkt t mittels der Bildaufnahmeeinrichtung beobachteter Kunststoffvorformling zu einem Zeitpunkt t + dt befindet. Bevorzugt ist die Bildaufnahmeeinrichtung oberhalb der Zuführeinrichtung angeordnet. Daneben könnte auch eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen sein, welche die Kunststoffvorformlinge beleuchtet. Eine derartige Beleuchtung kann die Bildaufnahme erleichtern. Auch wäre es möglich, dass die Bildaufnahmeeinrichtung dazu geeignet und bestimmt ist, auch Fehler der angeförderten Kunststoffvorformlinge zu erfassen. In der Folge könnte ein als fehlerhaft erkannter Kunststoffvorformling ausgeschleust werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Aufnahmeeinrichtung dazu geeignet, die Kunststoffvorformlinge zu wenden oder zu schwenken und insbesondere, diese von einer liegenden Position in eine vertikale Ausrichtung zu wenden bzw. zu schwenken.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann als Bewegungseinrichtung für die Aufnahmeeinrichtung auch eine Kinematik eingesetzt werden, bei der die Aufnahmeeinrichtung von wenigstens zwei, bevorzugt von wenigstens drei, bevorzugt von wenigstens vier und besonders bevorzugt von drei bis sechs Achsen und insbesondere Linearachsen geführt wird.
Daneben oder zusätzlich ist eine Führung auch durch Gelenkarme möglich. Diese Achsen und/oder die Gelenkarme können dabei in einer festen Basis gelagert sein. Bevorzugt können dabei diese Achsen als sog. Parallelkinematik ausgeführt sein.
Durch die parallele Anordnung bilden die Achsen eine geschlossene kinematische Kette, was gegenüber Vertikal- oder Hoizontal-Knickarmrobotern eine höhere Wiederholgenauigkeit und Steifigkeit der Konstruktion ermöglicht, jedoch nur einen relativ begrenzten Arbeitsraum.
So könnte beispielsweise ein Tripod-Roboter (für dreiachsige Systeme) oder ein Hexapod-Roboter (für sechsachsige Systeme bzw. Kinematiken) mit parallelen Linearachsen verwendet werden. Auch könnten zusätzlich Möglichkeiten vorhanden sein, bei denen die Greiferplattform bzw. die Aufnahmeeinrichtung mit weiteren seriellen Handachsen ausgestattet wird, um so die Freiheitsgrade der Bewegung weiter zu verbessern und auch in unterschiedlichen Ausrichtungen liegende Kunststoffvorformlinge besser greifen zu können.
Kinematiken für hohe Belastungen können dabei aus drei, vier oder sechs Linearachsen aufgebaut sein, die eine hohe Stabilität, jedoch nur geringe Geschwindigkeit und Dynamik ermöglichen.
Kinematiken für schnelle Pick-and-Place-Aufgaben, die z. B. auch als Delta-Roboter bezeichnet werden, könnten beispielsweise drei bis vier Gelenkachsen mit stationären Antrieben aufweisen. Dabei kann diese Auswahl auch davon abhängen, wie die Zuführung der Kunststoffvorformlinge erfolgt (etwa durch ein bewegtes Transportband oder stationär, etwa durch eine Schütte oder dergleichen.
Durch die Möglichkeit, die derartigen Antriebe außerhalb einer Armkinematik anzuordnen, haben diese Parallelkinematiken nur geringe bewegte Massen und können eine sehr hohe Geschwindigkeit und Dynamik erreichen.
Die Arme der Roboterkinematik könnten dabei bevorzugt in einem gemeinsamen Grundrahmen gelagert sein, der bevorzugt hängend montiert oder auf den Boden gestellt wird. Eine dreidimensionale Bewegung der Aufnahmeeinrichtung bzw. Greiferplattform in YXZ-Richtung erfolgt bevorzugt über eine koordinierte Ansteuerung aller Motoren, wobei sich die Plattform besonders bevorzugt auch kippen lässt. Zusätzlich kann die Greiferplattform mit weiteren Achsen ausgestattet sein. Für hohe Kräfte, die typischerweise bei Hexapod-Robotern gefordert sind, kann die Bewegung der Arme in Längsrichtung z.B. durch den Einsatz von Spindeltrieben in den Achsen erzeugt werden.
Weiterhin könnten auch Roboter zur schnellen Handhabung vorgesehen sein, bei denen die Antriebsmotoren für den Oberarm fest in einem Grundrahmen gelagert und gelenkig mit den antriebslosen Unterarmen verbunden sind, wodurch die bewegte Masse der Arme auf ein Minimum reduziert wird.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Transportieren von Kunststoffbehältnissen und insbesondere von Kunststoffvorformlingen gerichtet. Dabei werden Kunststoffvorformlinge mittels einer Zuführeinrichtung zugeführt und/oder mittels einer Vorhalteeinrichtung vorgehalten. Weiterhin werden einzelne Kunststoffvorformlinge oder Gruppen von Kunststoffvorformlingen von der Zuführeinrichtung mittels einer Aufnahmeeinrichtung aufgenommen. Weiterhin werden die von der Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Kunststoffvorformlinge zu einer weiteren Transporteinrichtung transportiert. Weiterhin werden die Kunststoffvorformlinge an diese weitere Transporteinrichtung transportiert und schließlich werden diese Kunststoffvorformlinge mittels der weiteren Transporteinrichtung weitertransportiert. Dabei wird die Aufnahmeeinrichtung entlang variabler Bewegungspfade bewegt wird, um die Kunststoffbehältnisse aufzunehmen und/oder um diese zu transportieren. Es wird also auch verfahrensseitig ein individueller Transport der einzelnen Kunststoffvorformlinge vorgeschlagen, wobei sich die unterschiedlichen Bewegungspfade der wenigstens einen Aufnahmeeinrichtung insbesondere auch nach der Position der Kunststoffvorformlinge auf der Zuführeinrichtung und/oder der Vorhalteeinrichtung richten.
Vorteilhaft werden die Kunststoffvorformlinge wenigstens mittelbar zu einer Erwärmungseinrichtung transportiert, welche zum Erwärmen der Kunststoffvorformlinge dient. Dabei ist es möglich, dass die Kunststoffvorformlinge zunächst an einem sogenannten Eintaktstern übergeben werden, der diese dann der Erwärmungseinrichtung übergibt.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge mit der weiteren Transporteinrichtung hintereinander transportiert. Bevorzugt erfolgt dabei ein vereinzelter Transport der Kunststoffvorformlinge. Vorteilhaft werden die Kunststoffvorformlinge mittels der weiteren Transporteinrichtung unter Wirkung der Schwerkraft und/oder mithilfe eines fließfähigen Mediums und insbesondere mittels Luft gefördert.
Vorteilhaft wird eine Position der Kunststoffvorformlinge in der Zuführeinrichtung und/oder in der Vorhalteeinrichtung erfasst. Dies kann dabei beispielsweis mittels einer Bildaufnahmeeinrichtung wie etwa einer Videokamera erfolgen. Bevorzugt wird eine Bewegung der Aufnahmeeinrichtung auf Basis einer erfassten Position der Kunststoffvorformlinge gesteuert. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge mit mehreren Aufnahmeeinrichtungen gegriffen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei der weiteren Transporteinrichtung um eine Transporteinrichtung, welche die Kunststoffvorformlinge vereinzelt aufnimmt. So können beispielsweise Greifeinrichtungen vorgesehen sein, wie Greifklammern, welche die Kunststoffvorformlinge an einer definierten Position, etwa in einer Mündungsnut, greifen. Dies kann insbesondere dann interessant sein, wenn die Tragringe der Kunststoffvorformlinge immer kleiner werden, wodurch auch ein Transport mit Schienen erschwert würde. Die hier beschriebene Vorgehensweise mittels eines aktiven Greifers würde hingegen keinen Tragringüberstand für den Durchmesser des Grundkörpers der Kunststoffvorformlinge mehr erfordern.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Figuren. Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
2 eine Detaildarstellung einer Verteilvorrichtung.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Transportieren und/oder Einsortieren von Kunststoffvorformlingen 10. Dabei werden diese Kunststoffvorformlinge 10 mittels einer ersten Zuführeinrichtung 4, wie einem Transportband umsortiert bzw. in loser Schüttung antransportiert. Anstelle oder zusätzlich zu der Zuführeinrichtung könnte auch eine Aufnahmeeinrichtung verwendet werden, wie ein Behältnis, welches zur Aufnahme einer Vielzahl von Kunststoffvorformlingen geeignet und bestimmt ist.
Das Bezugszeichen 20 kennzeichnet in seiner Gesamtheit eine Transporteinheit, welche dazu dient, die Kunststoffvorformlinge 10 auf eine weitere Transporteinrichtung 6, hier beispielsweise eine (abführende) Transportschiene zu transportieren. Diese Transporteinheit 20 weist hier vier Aufnahmemittel 2 auf, welche jeweils dazu geeignet und bestimmt sind, einzelne Kunststoffvorformlinge (oder auch definierte Gruppen von Kunststoffvorformlingen) aufzunehmen und zu der Transportschiene 6 zu bewegen. Dabei kann diese Aufnahmeeinrichtung unterschiedliche Elemente zum Aufnehmen und/oder Greifen der Kunststoffvorformlinge aufweisen, wie beispielsweise Saugelemente, Greifelemente oder dergleichen.
Bevorzugt transportiert die Transportschiene bzw. allgemein die weitere Transporteinrichtung die Kunststoffvorformlinge in einer vertikalen Ausrichtung ab. Bevorzugt bewirkt daher die Aufnahmeeinrichtung auch ein Wenden bzw. Schwenken der Kunststoffvorformlinge, insbesondere ein Wenden bzw. Schwenken von einer liegenden Position in eine vertikale Position. Dabei kann dieses Wenden bzw. Schwenken auch während des Transports der Kunststoffvorformlinge erfolgen.
Diese Aufnahmeeinrichtung 2 ist hier an drei Bewegungseinheiten 24, 26 und 28 angeordnet, welche eine gezielte Bewegung der Aufnahmeeinrichtung ermöglichen.
Die in die zweite Transporteinrichtung 6 eingesetzten Kunststoffvorformlinge werden anschließend hintereinander abtransportiert. Dies kann beispielsweise unter Wirkung der Schwerkraft erfolgen oder auch durch Beaufschlagung mit Luft. Auch wenn die Kunststoffvorformlinge, wie oben ausgeführt, von einer Vielzahl von Greifeinrichtungen weitertransportiert werden, werden die Kunststoffvorformlinge hierbei bevorzugt in einer vertikalen Ausrichtung (d.h. mit ihrer Mündung nach oben oder nach unten) transportiert.
Beim Transport der Kunststoffvorformlinge können, wie in 1 gezeigt, mehrere dieser Bewegungseinrichtungen eingesetzt werden. Diese können dabei parallel zueinander arbeiten.
Das Bezugszeichen 40 in 1 bezieht sich auf eine Bildaufnahmeeinrichtung, welche Bilder der von der Transporteinrichtung 4 transportierten Kunststoffvorformlinge aufnimmt. Diese Bilder wiederum können zur Steuerung der Aufnahmeeinrichtungen 2 bzw. deren Bewegungen eingesetzt werden.
Das Bezugszeichen B kennzeichnet den Zuführbereich, innerhalb dessen die Kunststoffvorformlinge vorgehalten werden, um von der Aufnahmeeinrichtung übernommen werden zu können. Dabei handelt es sich hier bei dem dem Zuführbereich um einen Abschnitt des Transportbandes, auf dem die Kunststoffvorformlinge liegen.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Transporteinheit 20. Diese weist einen Träger 22 auf, an dem hier drei Antriebseinrichtungen 34, 36 und 38 angeordnet sind. An diesen einzelnen Antriebseinrichtungen 34, 36 und 38, welche bevorzugt als pneumatische Antriebseinrichtungen ausgeführt sind, sind wiederum die oben erwähnten Bewegungseinheiten 24, 26 und 28 verschieblich angeordnet. Diese Bewegungseinheiten bilden damit gemeinsam mit den Antriebseinrichtungen eine in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnet Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Aufnahmeeinrichtung 2 aus.
Das Bezugszeichen 44 bezieht sich auf Gelenke und auch das Bezugszeichen 42 bezieht sich auf Gelenke. Durch eine Verstellung der einzelnen Antriebseinrichtungen ist es möglich, die Aufnahmeeinrichtung 2 im Wesentlichen frei im Raum zu bewegen. Daneben ist bevorzugt die Aufnahmeeinrichtung 2 schwenkbar und oder drehbar an den Bewegungsmitteln 24, 26 und 28 angeordnet. Auf diese Weise kann die Aufnahmeeinrichtung in räumlich beliebiger Weise ausgerichtet werden, um die Kunststoffvorformlinge 10 zu greifen.
Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Aufnahmemittel / Aufnahmeeinrichtung
4: Zuführeinrichtung / Transporteinrichtung
6: weitere Transporteinrichtung / Transportschiene
10: Kunststoffvorformlinge
20: Transporteinheit
22: Träger
24, 26, 28: Bewegungseinheiten
25: Bewegungseinrichtung
34, 36, 38: Antriebseinrichtungen
40: Bildaufnahmeeinrichtung
42, 44: Gelenke
B: Zuführbereich

Claims

Vorrichtung (1) zum Transportieren und/oder Einsortieren von Kunststoffbehältnissen (10) und insbesondere Kunststoffvorformlingen (10) in eine Transporteinrichtung (6), mit einer Vorhalteeinrichtung (4), welche die Kunststoffbehältnisse (10) in einem vorgegebenen Übergabebereich B vorhält, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zumindest eine Aufnahmeeinrichtung (2) aufweist, welche dazu geeignet und bestimmt ist, einzelne Kunststoffbehältnisse (10) oder Gruppen von Kunststoffbehältnissen von der Vorhalteeinrichtung (4) aufzunehmen und sie an die Transporteinrichtung (6) zu übergeben, wobei die Aufnahmeeinrichtung (2) entlang variabler Bewegungspfade bewegbar ist, um die Kunststoffbehältnisse (10) aufzunehmen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Bewegungseinrichtung (25) zum Bewegen der Aufnahmeeinrichtung (2) aufweist, welche eine Bewegung der Aufnahmeeinrichtung (2) in wenigstens zwei und bevorzugt in drei zueinander senkrechten Richtungen (x, y, z) ermöglicht.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtung (25) wenigstens drei Antriebseinrichtungen (34, 36, 38) zum Bewegen der Aufnahmeeinrichtung (2) aufweist.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Transporteinrichtung (6) wenigstens eine Transportschiene und/oder wenigstens eine Greifeinrichtung zum Greifen der Kunststoffbehältnisse aufweist.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (2) eine Greifeinrichtung zum Greifen der Kunststoffbehältnisse (10) und/oder eine Ansaugeinrichtung zum Ansaugen der Kunststoffbehältnisse (10) aufweist.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorhalteeinrichtung als Transportband (4) ausgebildet ist, welches die Kunststoffbehältnisse (10) transportiert.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Bildaufnahmeeinrichtung (40) aufweist, welche Bilder der von der ersten Transporteinrichtung (6) transportierten Kunststoffbehältnisse aufnimmt.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Steuerungseinrichtung zum Steuern einer Bewegung der Aufnahmeeinrichtung (2) in Abhängigkeit von mittels der Bildaufnahmeeinrichtung (40) aufgenommenen Bildern aufweist.
Verfahren zum Transportieren von Kunststoffbehältnissen (10) und insbesondere von Kunststoffvorformlingen (10) mit den Schritten: – Zuführen der Kunststoffbehältnisse (10) mittels einer Zuführeinrichtung (4) und/oder Vorhalten der Kunststoffbehältnisse (10) mittels einer Vorhalteeinrichtung (4); – Aufnahme einzelner Kunststoffbehältnisse (10) von der Zuführeinrichtung und/oder der Vorhalteeinrichtung (4) mittels einer Aufnahmeeinrichtung (2); – Transportieren der von der Aufnahmeeinrichtung (2) aufgenommenen Kunststoffvorformlinge (10) zu einer weiteren Transporteinrichtung (6); – Übergabe der Kunststoffvorformlinge (10) an die weitere Transporteinrichtung (6); – Weitertransport der Kunststoffvorformlinge (10) mittels der weiteren Transporteinrichtung (6) dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (2) entlang variabler Bewegungspfade bewegt wird, um die Kunststoffbehältnisse (10) aufzunehmen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffbehältnisse (10) mit der weiteren Transporteinrichtung (6) hintereinander transportiert werden.