DE102018132888A1

DE102018132888A1 - Greifvorrichtung

Info

Publication number: DE102018132888A1
Application number: DE102018132888.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Poly Clip System GmbH and Co KG
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-06-25
Also published as: WO2020127562A1; BR112021011825A2; MX2021007262A; US20220072718A1; AU2019406578A1; CA3124300A1; EP3898134A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Greifvorrichtung (100) zum Aufnehmen, Fördern und Abgeben eines Produkts (P), die Greifvorrichtung (100) enthaltend: eine Grundstruktur (110), die an ein Handhabungsgerät (R) mittels eines Kopplungselements (112) vorzugsweise zerstörungsfrei lösbar anbringbar ist; mindestens zwei Greifelemente (120), die jeweils wenigstens eine Unterseitenfläche (122) und mindestens eine Oberseitenfläche (124) aufweisen, wobei die Oberseitenfläche (124) der Greifelemente (120) in Richtung des Kopplungselements (112) und die Unterseitenflächen (122) der Greifelemente (120) von dem Kopplungselement (112) wegweisen; mindestens ein Antriebsmittel (13), um die Greifelemente (120) zwischen einer ersten Position, in welcher die Greifelemente (120) auf gegenüberliegenden Seiten des aufzunehmenden Produkts (P) positionierbar sind, und einer zweiten Position, in der die Greifelemente (120) das aufzunehmende Produkt (P) ergreifen, reversibel zu bewegen; und eine Anschlagplatte (140), die zumindest annähernd auf den Oberseitenflächen (124) der Greifelemente (120) aufliegt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zum Aufnehmen, Fördern und Abgeben eines Produkts, insbesondere eine Greifvorrichtung, die an einem Handhabungsgerät angebracht ist, zum Handhaben von Lebensmitteln.
HINTERGRUND
Eine Greifvorrichtung, die bspw. an einem Handhabungsgerät angebracht ist, dient im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum einen zum Aufnehmen, Fördern und Abgeben eines Produkts und zum anderen zum Komprimieren des Produkts in eine vordefinierte Form. Dabei wird das Produkt vorzugsweise von einer Produktauflage aufgenommen und von der Greifvorrichtung ergriffen. Anschließend wird das Produkt mittels des Handhabungsgeräts in eine vordefinierte Position transportiert und dort abgegeben. Zudem wird das Produkt von der Greifvorrichtung gezielt am Umfang verpresst, vorzugsweise von oben und seitlich verpresst.
Um bspw. ein Produkt, wie einen Fleischstrang, mittels einer Portioniermaschine in annähernd gleich dicke und schwere Scheiben schneiden zu können, ist es notwendig, den Fleischstrang zunächst in eine vordefinierte Form zu pressen, um den Schneidprozess in der Portioniermaschine zu erleichtern. Hierzu wird, gemäß dem Stand der Technik, der Fleischstrang in ein Formrohr eingebracht sowie mittels einer Anschlagplatte an einem Ende des Formrohrs und eines verfahrbaren Pressstempels verpresst. Die Form des Fleischstrangs wird hierbei durch die des Formrohrs bestimmt.
Da insbesondere lange Fleischstränge ein nicht unbeträchtliches Gewicht aufweisen können, ist das Aufnehmen und Einlegen dieser Fleischstränge für eine Bedienperson sehr anstrengend und belastend.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Greifvorrichtung, die an ein Handhabungsgerät anbringbar ist, sowie ein Verfahren zum Steuern einer solchen Greifvorrichtung bereitzustellen, die/das in der Lage ist, eine Bedienperson zu entlasten, das Produkt zu komprimieren, vorzugsweise seitlich zu komprimieren, und Taktzeiten zu verkürzen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe wird gelöst, indem eine Greifvorrichtung sowie ein Verfahren zum Steuern der Greifvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, die durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 10 definiert sind. Weitere Entwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung zum Aufnehmen, Fördern und Abgeben eines Produkts enthält eine Grundstruktur, die an ein Handhabungsgerät mittels eines Kopplungselements vorzugsweise zerstörungsfrei lösbar anbringbar ist, mindestens zwei Greifelemente, die jeweils wenigstens eine Unterseitenfläche und mindestens eine Oberseitenfläche aufweisen, wobei die Oberseitenflächen der Greifelemente in Richtung des Kopplungselements und die Unterseitenflächen der Greifelemente von dem Kopplungselement wegweisen, mindestens ein Antriebsmittel, um die Greifelemente zwischen einer ersten Position, in welcher die Greifelemente auf gegenüberliegenden Seiten eines aufzunehmenden Produkts positionierbar sind, und einer zweiten Position, in der die Greifelemente das aufzunehmende Produkt ergreifen, reversibel zu bewegen und eine Anschlagplatte, die zumindest annähernd auf den Oberseitenflächen der Greifelemente aufliegt.
Diese Greifvorrichtung ist in der Lage, ein Produkt wie bspw. ein Lebensmittel in Form eines Fleischstrangs oder ein mit einer ähnlichen Konsistenz ausgestattetes Lebensmittel wie z.B. Fisch oder Brot zu ergreifen bzw. zu greifen und bspw. zu einer Weiterverarbeitungsstation zu fördern. Dabei entlastet die Greifvorrichtung zum einen eine Bedienperson, die diese Tätigkeit nach dem Stand der Technik von Hand ausführt. Zum anderen wird der Prozess beschleunigt, was zu einer erhöhten Taktfrequenz, Produktionsrate und Effizienz führt, da mehrere Verarbeitungsstationen mit Hilfe eines Handhabungsgeräts beschickt werden können. Zudem werden im Zuge dessen auch Kosten eingespart.
In einigen Ausführungsformen weisen die Greifelemente der Greifvorrichtung nach innen gewölbte Greifflächen auf, die in der Lage sind, das aufzunehmende Produkt zumindest teilweise zu untergreifen. Durch diese Formgebung der Greifelemente ist gewährleistet, dass das Produkt nicht nach unten ausweicht. Zudem wird mit Hilfe der Greifflächen die Form des Produkts beeinflusst.
In einigen Ausführungsformen ist zumindest eines der Greifelemente bezüglich der Grundstruktur translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar. Durch translatorisch und/oder rotatorisch bewegbare Greifelemente sind Produkte auch an schwer erreichbaren Stellen aufnehmbar, da die Breite der Greifvorrichtung verringert werden kann. Dies kann bspw. durch drehbar gelagerte Greifelemente realisiert werden, die sich scherenartig reversibel öffnen und schließen lassen, wodurch eine geringe Greiföffnungsbreite notwendig wird, um das Produkt zu ergreifen.
In einigen Ausführungsformen sind die Greifelemente mittels werkzeuglos lösbarer Befestigungsmittel an der Grundstruktur angebracht. Dies ermöglicht eine schnelle Austauschbarkeit der Greifelemente, wodurch eine Anpassung seitens der Greifelemente je nach Art des Produkts und dessen Formgebung erfolgen kann.
In einigen Ausführungsformen ist an der Anschlagplatte zumindest ein Saugelement angeordnet, das während eines Saugprozesses das aufzunehmende Produkt zumindest teilweise anhebt. Das Saugelement dient hierbei zum Ansaugen des Produkts von einer Auflagefläche für das Produkt, bei dem es sich zum Beispiel um ein Förderband handeln kann, mit dem das Produkt zu der Greifvorrichtung gefördert wird. Hierdurch müssen die Greifelemente nicht auf die Produktauflage aufgesetzt werden, um das Produkt gezielt zu ergreifen.
In einigen Ausführungsformen ist das Saugelement so in die Anschlagplatte eingelassen bzw. integriert, dass dieses während des Saugprozesses zumindest annähernd eine gerade Fläche mit der Anschlagplatte bildet. Durch diese spezifische Anordnung des Saugelements wird gewährleistet, dass das Produkt durch das Saugelement nicht unerwünschterweise verformt wird.
In einigen Ausführungsformen wird jedes der Greifelemente mittels zumindest zwei Führungsstangen geführt. Dadurch wird die Stabilität der Greifelemente vergrößert und eine rotatorische Bewegung um eine der Führungsstangen verhindert bzw. die Kräfte, um eine solche Rotation zu verhindern, werden verkleinert.
In einigen Ausführungsformen sind die Greifelemente der Greifvorrichtung in der Lage, das Produkt in eine vordefinierte Form zu verpressen. Eine Verpressung des Produkts ist oftmals erforderlich, um dieses bspw. in ein sog. Form- oder Magazinrohr einzubringen. Da das Fördern und das Verpressen in einem Bearbeitungsgang erfolgt, können Zeit und zusätzliche Bauteile an der Weiterverarbeitungsstation eingespart werden.
In einigen Ausführungsformen ist ein Erfassungsmittel an der Anschlagplatte angebracht, das in der Lage ist, das Produkt zu detektieren. Die Detektion des Produkts dient zum Erfassen des Produkts zwischen den Greifelementen, was ein gezieltes und zeitgesteuertes Greifen ermöglicht.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Handhabungsgeräts mit einer Greifvorrichtung, vorzugsweise einer Greifvorrichtung wie sie vorstehend geschildert worden ist, enthält dieses die folgenden Schritte: Erfassen des aufzunehmenden Produkts auf einer Produktauflage, Positionieren der Greifelemente der Greifvorrichtung in eine erste Position, in welcher die Greifelemente auf gegenüberliegenden Seiten des aufzunehmenden Produkts positioniert sind, Ergreifen des aufzunehmenden Produkts, indem sich mindestens eines der Greifelemente in die Richtung des Produkts reversibel bewegt, bis eine zweite Position erreicht ist, Komprimieren des Produkts, wobei das Produkt mittels der Greifelemente und der Anschlagplatte sowie ggf. der Produktauflage in eine vordefinierte Form gepresst werden kann, und Verfahren der Greifvorrichtung mit dem Produkt in eine vordefinierte Position.
Nach einem weiteren Verfahren zum Steuern eines Handhabungsgeräts mit einer Greifvorrichtung wird das Produkt auf der Produktauflage mittels der Greifelemente, der Anschlagplatte und der Produktauflage in eine vordefinierte Form gepresst.
Nach einem weiteren Verfahren zum Steuern eines Handhabungsgeräts mit einer Greifvorrichtung wird das Produkt während des Verfahrens mittels der Greifelemente und der Anschlagplatte in eine vordefinierte Form gepresst.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Ausheber unterhalb einer Produktauflage und/oder einem Transportband angeordnet sein, wobei der Ausheber in der Lage ist, das aufzunehmende Produkt und die Produktauflage und/oder das Transportband anzuheben. Dabei dient das Anheben der Produktauflage und/oder des Transportbandes dazu, dass dieses beim Ergreifen des Produkts mittels der Greifvorrichtung nicht beschädigt oder versehentlich gegriffen wird. Somit erhöht der Ausheber zudem die Lebensdauer der Produktauflage und/oder des Transportbandes, da die Greifvorrichtung im Wesentlichen keinen Kontakt mit dieser/diesem hat. Eine derartige Ausgestaltung kann auch unabhängig von der vorstehend geschilderten Greifvorrichtung eingesetzt werden.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Greifvorrichtung, die an einem Handhabungsgerät angebracht ist, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Greifvorrichtung,
3 zeigt eine Draufsicht der in 1 gezeigten Greifvorrichtung,
4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in 3 der in 1 gezeigten Greifvorrichtung,
5 zeigt eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Greifvorrichtung im geöffneten Zustand,
6 zeigt eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Greifvorrichtung im geschlossenen Zustand, und
7 zeigt eine Vorderansicht einer Greifvorrichtung im geöffneten Zustand nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine perspektivische Überblicksansicht eines Handhabungsgeräts R, bei dem es sich um einen Knickarmroboter bzw. einen Sechs-Achs-Roboter handelt. Ein Roboter ist ein Manipulator, der wiederum eine universelle, programmierbare Maschine zur Handhabung, Montage oder Bearbeitung von Werkstücken oder dgl. ist. Das Handhabungsgerät R könnte jedoch auch jedes andere Gerät sein, das in der Lage ist, ein Produkt aufzunehmen, zu fördern und abzugeben. Denkbar wäre bspw. ein Portalroboter, ein Scara-Roboter, ein Parallelroboter oder ein Kran.
Der Roboter R steht auf einer oder mehreren Fundamentplatten F, wobei der Roboter R und die Fundamentplatten F, vorzugsweise durch Befestigungsmittel, wie bspw. Schrauben, in dem Boden verankert sind. Dabei leiten die Fundamentplatten F die während des Betriebs des Roboters R entstehenden Kräfte großflächig in den Boden ab. Unter dem Begriff Boden ist hierbei ein geeignetes Fundament zu verstehen, welches die Kräfte des Roboters R aufnimmt, weitestgehend abschwächt und großflächig in das Erdreich ableitet.
An dem freien Ende des nicht näher bezeichneten Roboterarms ist ein Endflansch E vorgesehen, der zur lösbaren Anbringung einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung 100, wie sie nachstehend im Zusammenhang mit den 2 bis 7 beschrieben wird, dient.
Die Steuerung des Roboters R und der Greifvorrichtung 100 wird vorzugsweise über eine separate, nicht gezeigte Steuerungseinheit bewerkstelligt, die mit dem Roboter R verbunden ist. Zudem wird die Greifvorrichtung 100, ebenso wie der Roboter R, direkt von der sich in der Steuerungseinheit befindlichen Steuerung angesteuert.
Vorzugsweise werden sowohl die Greifvorrichtung 100, der Roboter R als auch die Steuerung mittels mindestens einer externen Energieversorgung gespeist.
Der Knickarmroboter R ist in der Lage, sowohl translatorische als auch rotatorische Bewegungen durchzuführen und ist somit im Raum frei beweglich. Zudem lässt sich die an dem Roboter R befestigte Greifvorrichtung 100 getrennt von dem Roboter R ansteuern, was eine zeitgleiche Ansteuerung des Roboters R und der Greifvorrichtung 100 ermöglicht. Dies bedeutet, dass die Greifvorrichtung 100 während des Verfahrens des Roboters R geöffnet und geschlossen werden kann bzw. das Produkt in eine vordefinierte Form verpresst werden kann.
Die 2 bis 4 zeigen verschiedene Ansichten der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung 100. Die Greifvorrichtung 100 weist im Wesentlichen eine quaderförmige Grundstruktur 110, zwei Greifelemente 120, Antriebsmittel 130 für ein translatorisches Verfahren der Greifelemente 120 und eine Anschlagplatte 140 auf.
Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Greifvorrichtung 100. Die Greifvorrichtung 100 besteht hierbei aus einer im Wesentlichen quaderförmigen, länglichen Grundstruktur 110, die vorzugsweise aus Edelstahl oder einem anderen lebensmitteltauglichen Material hergestellt ist und entsprechend den auftretenden Belastungen aus einem Vollmaterial oder einem in Quaderform gebogenen Material bzw. Blech besteht. Des Weiteren kann die Grundstruktur 110 eine Beschichtung aufweisen, die das Material schützt und/oder zur Lebensmitteltauglichkeit der Grundstruktur 110 führt.
Die quaderförmige Grundstruktur 110 weist eine zum Endflansch E des Roboters R weisende Fläche 110a, eine parallel gegenüberliegende, vom Endflansch E des Roboters R wegweisende Fläche 110b, zwei sich gegenüberliegende Seitenflächen 110c, eine Vorder- und eine Rückfläche 110d auf, wobei die beiden Seitenflächen 110c sowie die Vorder- und Rückfläche 110d die beiden Flächen 110a, 110b miteinander verbinden. Dabei sind die Vorderfläche 110d und entsprechend die gegenüberliegende Rückfläche 110d rechteckförmig ausgestaltet, wobei deren Länge und Breite zumindest annährend geometrisch ähnlich sind. Demgegenüber besitzen die beiden Seitenflächen 110c, die zum Endflansch E weisende Fläche 110a und die vom Endflansch E wegweisende Fläche 110b der Grundstruktur 110 eine Länge, die um ein Vielfaches größer ist als die Länge oder Breite der Vorder- bzw. Rückfläche 110d der Grundstruktur 110. Dabei hängt die Länge der senkrecht zur Vorder- und Rückfläche 110d stehenden Flächen 110a, 110b, 100c der Grundstruktur 110 im Wesentlichen von der Länge des aufzunehmenden Produkts P ab.
Die Grundstruktur 110 ist an ihrer Seite, die in dem an dem Roboter R montierten Zustand zu dem Roboter R weist, mittels eines an der Grundstruktur 110 befestigtem Kopplungselements 112 am Endflansch E des Roboters R lösbar angebracht. Das Kopplungselement 112 ist hierbei mittig auf der zum Endflansch E des Roboters weisenden Fläche 110a der Grundstruktur 110 angebracht, wobei das Kopplungselement 112 das lösbare Anbringen an dem Roboter R ermöglicht. Das Kopplungselement 112 ist hierbei fest mit der Grundstruktur 110 verbunden und weist an seinem freien Ende einen im Wesentlichen scheibenförmigen, nicht näher bezeichneten Verbindungsabschnitt auf, der mit dem Endflansch E des Roboters R, bspw. mittels Schrauben, lösbar verbunden werden kann.
In den Seitenflächen 110c der Grundstruktur 110 sind jeweils vier, im Wesentlichen zirkulare oder kreisförmige Öffnungen 114 eingelassen bzw. eingearbeitet. Wie in der Schnittansicht der 4 gezeigt ist, sind die Öffnungen 114 in Längsrichtung mittig zu den Seitenflächen 110c der Grundstruktur 110 angeordnet.
Zudem sind vorteilshafterweise seitlich an den jeweiligen Endabschnitten der Öffnungen 114 beidseitig Zylinderverlängerungsstutzen 116 bzw. Führungsbuchsen angebracht, die so angeordnet sind, dass sie senkrecht zu den Seitenflächen 110c der Grundstruktur 110 ausgerichtet sind und seitlich die jeweiligen axialen Längen der Grundstruktur 110 vergrößern. Die Zylinderverlängerungsstutzen 116 sind so ausgerichtet, dass sie parallel zur Vorder- und Rückseite 110d, sowie zur zum Endflansch E weisenden Fläche 110a und zur vom Endflansch E wegweisenden Fläche 110b stehen.
3 zeigt eine Draufsicht der Greifvorrichtung 100. Dabei sind die Zylinderverlängerungsstutzen 116 so angeordnet, dass jeweils vier Zylinderverlängerungsstutzen 116 an einem Endabschnitt der Seitenflächen 110c der Grundstruktur 110 vorhanden sind. Dabei sind jeweils abwechselnd zwei zugehörige Zylinderverlängerungsstutzen 116 einem der Greifelemente 120 und die nächstliegenden Zylinderverlängerungsstutzen 116 dem anderen Greifelement 120 zugehörig.
Insbesondere aus der 4 ist ersichtlich, dass die Zylinderverlängerungsstutzen 116 im Wesentlichen parallel zur zum Endflansch E weisenden Fläche 110a und vom Endflansch E wegweisenden Fläche 110b der Grundstruktur 110 eingelassen sind.
In jeweils zwei Zylinderverlängerungsstutzen 116 ist jeweils ein zylindrischer, axial reversibel verfahrbarer Kolben 118 bzw. eine Führungsstange 118 aufgenommen, der bzw. die vorteilhafterweise eine axiale Länge aufweist, die größer als die axiale Länge zwischen zwei gegenüberliegenden Zylinderverlängerungsstutzen 116 ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind jeweils zwei Führungsstangen 118 bzw. vier Zylinderverlängerungsstutzen 116 einem Greifelement 120 zugeordnet.
Die Führungsstangen 118 dienen hierbei zum reversiblen Aus- und Einfahren der Greifelemente 120 der Greifvorrichtung 100, wie dies in den 5 und 6 gezeigt ist und nachstehend noch näher erläutert werden wird. Dabei werden die Führungsstangen 118 innerhalb der Zylinderverlängerungsstutzen 116 durch ein im nachfolgenden ebenfalls näher beschriebenes Antriebsmittel 130 hin- und herbewegt.
Der Antrieb der vier Führungsstangen 118 wird mit einem Servomotor über eine Verzahnung vorzugsweise über eine Zahnstange oder einen Spindeltrieb ausgeführt. Dabei werden die zwei der Vorderseite 110d der Grundstruktur 110 am nächsten liegenden Führungsstangen 118 mittels eines Antriebsmittels 130 angetrieben und die zwei der Rückseite 110d der Grundstruktur 110 am nächsten liegenden Führungsstangen 118, die über einen Riementrieb mit dem Antriebsmittel 130 verbunden sind, ebenfalls angetrieben, wodurch die Führungsstangen 118 eine synchrone Bewegung ausführen.
Wie dies aus den 5 und 6 ersichtlich ist, dienen die Zylinderverlängerungsstutzen 116 einerseits zur Führung der Führungsstangen 118 und andererseits ermöglichen sie eine größere Greiföffnungsbreite, um je nach Gegebenheit größere oder kleinere Produkte P zu greifen. Gleichzeitig kann die Grundstruktur 110 in ihren räumlichen Abmessungen klein gehalten werden. Die maximale Greiföffnungsbreite der Greifvorrichtung 100 an die Breite des Produkts P anzupassen, führt zum einen zu einer möglichst kompakten Bauweise der Greifvorrichtung 100 und zum anderen zu verkürzten Taktzeiten, da beim Schließen bzw. Öffnen der Greifvorrichtung 100 die Greifelemente 120 eine kürzere Strecke zurücklegen müssen.
Wenn sich die Greiföffnungsbreite der Greifvorrichtung 100 vergrößern soll, werden dafür längere Führungsstangen 118 benötigt. Dies führt bei geöffneter Stellung der Greifelemente 120 der Greifvorrichtung 100, durch die ausgefahrene Führungsstange 118, zu höheren Hebelkräften am Austrittspunkt der Führungsstange 118 (hier: Seitenflächen 110c der Grundstruktur 110). Diese können durch die Verwendung von Zylinderverlängerungsstutzen 116, die den Angriffspunkt der Hebelkraft verschieben, vermindert bzw. abgeschwächt werden.
Zudem ist an den freien Enden jeweils zweier zu einem Greifelement 120 gehörender Führungsstangen 118 mittels jeweils zwei Verbindungselementen 119 ein Seitenblech 128 im Wesentlichen senkrecht zu den Führungsstangen 118 angebracht, wobei das jeweilige freie Ende der Seitenbleche 128 vom Endflansch E des Roboters R wegweist.
Die Verbindungselemente 119 weisen an einem Ende eine zylindrische Einbuchtung auf, die jeweils auf die Führungsstangen 118 gesteckt und bspw. verpresst oder verschraubt werden kann. Um die Führungsstange 118 mit dem Verbindungselement 119 zu verbinden, können zudem Mittel, wie bspw. Kleben, Schweißen oder Löten verwendet werden.
Das Verbindungselement 119 besteht bspw. aus Edelstahl oder einem anderen lebensmitteltauglichen Material. Des Weiteren kann das Verbindungselement 119 eine Beschichtung aufweisen, die das Material schützt und/oder zur Lebensmitteltauglichkeit des Verbindungselements 119 führt.
Das Verbindungselement 119 dient zur Übertragung der linearen Bewegung der Führungsstangen 118 auf die, an den freien Enden der Verbindungselemente 119 angebrachten, Seitenbleche 128. Dabei werden die Seitenbleche 128 mit den Verbindungselementen 119 vorzugsweise verschweißt, verklebt oder verschraubt.
Die Seitenbleche 128 sind durch ein mehrfach abgekantetes Winkelblech gebildet, wobei ein erster Abschnitt 128a, der mit dem Verbindungselement 119 fest verbunden ist, im Wesentlichen, bezogen auf 5, vertikal, ein zweiter Abschnitt 128b im Wesentlichen horizontal und ein dritter Abschnitt 128c im Wesentlichen vertikal verläuft, so dass sich eine treppenstufenähnliche Ausgestaltung für ein Seitenblech 128 ergibt. Der erste und dritte Abschnitt 128a, 128c weisen eine größere Breite auf als der zweite Abschnitt 128b. Eine erste Abkantungslinie liegt bei ungefähr einem Drittel der Breite des Seitenblechs 128 und die zweite Abkantungslinie bei ungefähr zwei Dritteln der Breite des Seitenblechs 128.
Um eine ausreichende Steifigkeit der Seitenbleche 128 unter Last gewährleisten zu können, sind die treppenförmigen Seitenbleche 128 je nach Anforderung und Belastung mit Querstreben bzw. quer stehenden Blechen verstärkt. Die Querstreben 129 bzw. quer stehenden Bleche sind hierbei so angeordnet, dass sie die im Wesentlichen senkrecht gebogenen Abschnitte der Seitenbleche 128 verstärken.
Die zwei Seitenbleche 128 sind im Wesentlichen einander gegenüberliegend angeordnet, wobei sich zwischen den Seitenblechen 128 teilweise die Grundstruktur 110 befindet. Dabei ist an den Seitenblechen 128 wiederum an deren freien Enden in Längsrichtung jeweils ein Greifelement 120 angebracht, das vorteilhafterweise mittels mindestens eines werkzeuglos lösbaren Befestigungsmittels 150, wie bspw. einem Arretierverschluss oder einem händisch betätigbaren Schraubverschluss, befestigt ist. Naturgemäß können auch nicht werkzeuglos lösbare Befestigungsmittel wie bspw. Verschrauben oder Verschweißen verwendet werden, um das Seitenblech 128 mit dem Greifelement 120 zu verbinden.
In der vorliegenden Ausführungsform sind in Längsrichtung mehrere Befestigungsmittel 150 bzw. Schraubverschlüsse in Reihe angebracht, die die Greifelemente 120 an den Enden der Seitenblechen 128, die von dem Endflansch E des Roboters R wegweisen, befestigen. Selbstverständlich kann auch jeweils nur ein Befestigungsmittel 150 pro Greifelement 120 vorgesehen sein.
Die Greifflächen 126 der Greifelemente 120 weisen im Wesentlichen eine sich in Längsrichtung erstreckende C-förmige Ausgestaltung auf, wobei die Greifelemente 120 so angeordnet sind, dass ihre C-förmigen bzw. konkaven Greifflächen 126 zueinander weisen. Die Greifflächen 126 können glatte als auch wellenförmige bzw. geriffelte oder längs- bzw. quergenutete Oberflächenstrukturen aufweisen.
Die Greifelemente 120 bestehen bspw. aus Edelstahl, Kunststoff oder einem anderen lebensmitteltauglichen Material. Des Weiteren können die Greifelemente 120 eine Beschichtung aufweisen, die das Material schützt und/oder zur Lebensmitteltauglichkeit der Greifelemente 120 führt.
Die axiale Länge der Greifelemente 120 richtet sich vorzugsweise nach der Länge des zu greifenden Produkts P. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Länge der Greifelemente 120 geringfügig größer als die des zu greifenden Produkts P, wie dies bspw. in der 2 gezeigt ist.
Zum reversiblen, translatorischen Bewegen der Greifelemente 120 in Richtung des gegenüberliegenden Greifelements 120 sind jedem Greifelement 120 zumindest eine Führungsstange 118, vorzugsweise zwei Führungsstangen 118, zugeordnet, die beispielsweise pneumatisch, servopneumatisch, hydraulisch oder durch einen elektrischen Antrieb betätigbar sind.
Wie bereits erwähnt, kann grundsätzlich nur jeweils eine Führungsstange 118 und/oder ein Antrieb 130 zum Bewegen der Greifelemente 120 vorgesehen sein. Aufgrund der Länge der Greifelemente 120 sind jedoch zumindest vier Zylinderverlängerungsstutzen 116 und zwei Führungsstangen 118 pro Greifelement 120 vorteilhaft, da diese als Führung dienen können und so eine ungewollte Verdrehung der Greifelemente 120 vermieden wird.
Mittels Antriebsmitteln 130, welche die Führungsstangen 118 in den Zylinderverlängerungsstutzen 116 antreiben, lassen sich die Greifelemente 120 aus einer ersten offenen Position, in welcher die Greifelemente 120 auf gegenüberliegenden Seiten des aufzunehmenden Produkts P positionierbar sind und damit vorzugsweise ihren größten Abstand zueinander aufweisen (5), in eine zweite geschlossene Position reversibel und translatorisch aufeinander zubewegen, in welcher die Greifelemente 120 das aufzunehmende Produkt P greifen bzw. ergreifen (6). Die 5 und 6 zeigen hierbei die Greifvorrichtung 100 in geöffneter und in geschlossener Stellung. Die geöffnete und geschlossene Stellung können variabel mittels des Antriebsmittels 130 bzw. Servomotors 130 eingestellt werden.
Dabei übertragen die sich in den Zylinderverlängerungsstutzen 116 bewegenden Führungsstangen 118 ihre lineare Bewegung an die Verbindungselemente 119, an die Seitenbleche 128 und somit auch an die daran angebrachten Greifelemente 120. Vorteilhafterweise agieren die Greifelemente 120 parallelgreifend, d.h. die Greifelemente 120 bewegen sich beim Schließen und Öffnen synchron aufeinander zu bzw. voneinander weg. Selbstverständlich können die Greifelemente 120 auch sequentiell betätigt werden oder nur ein Greifelement 120 wird auf das andere, dann vorzugsweise feststehende Greifelement 120 reversibel zubewegt.
Die Greifelemente 120 weisen jeweils eine Unterseitenfläche 122 und eine Oberseitenfläche 124 auf, wobei die Oberseitenflächen 124 der Greifelemente 120 in Richtung der Grundstruktur 110 der Greifvorrichtung 100 weisen und die Unterseitenflächen 122 der Greifelemente 120 von der Grundstruktur 110 der Greifvorrichtung 100 wegweisen.
Das mindestens eine Antriebsmittel 130 ist auf der zum Endflansch E weisenden Seite der Grundstruktur 110 mittig zwischen zwei nebeneinanderliegenden Führungsstangen 118, die jeweils zwischen dem Kopplungselement 112 liegen, wie in 3 gezeigt, angebracht. Mittels einer Öffnung in der zum Endflansch E weisenden Seite der Grundstruktur 110 wird das Antriebsmittel 130 zu den anzutreibenden Führungsstangen 118 geführt.
Hierbei werden die Führungsstangen 118 vorzugsweise mit einem Servomotor und Zahnstangen angetrieben. Auch kann die Führungsstange 118 als Zahnstange ausgebildet sein. Des Weiteren können die Führungsstangen 118 optional auch bspw. mit Hilfe einer Gewinde-, Kugelumlauf- oder metrischen Gewindespindel anstelle einer Zahnstange angetrieben werden. Zudem kann anstelle der Zahnstange auch ein sog. Kurbeltrieb zum Antreiben der Greifelemente 120 verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform genügt ein Antrieb 130, um die Greifelemente 120 zu bewegen, wobei zwei Führungsstangen 118 mittels des Antriebs 130 angetrieben werden und die anderen zwei Führungsstangen 118 über einen Zahnriementrieb mit den angetriebenen Führungsstangen 118 verbunden sind und somit ebenfalls angetrieben werden. In einigen Ausführungsformen können jedoch zwei Antriebsmittel 130 vorgesehen sein, wobei jeweils ein Antriebsmittel 130 zwei Führungsstangen 118 antreibt. Wie der 3 zu entnehmen ist, ist für das zweite Antriebsmittel 130 bereits eine entsprechende Öffnung in der zum Endflansch E des Roboters R weisenden Fläche 110a der Grundstruktur 110 vorgesehen.
Zudem kann in einer weiteren Ausführungsform ein Kupplungselement (nicht gezeigt) vorgesehen sein, welches jeweils zwei zu einem Greifelement 120 gehörende Führungsstangen 118 verbindet. Hierdurch kann eine Ansteuerung zweier zusammengehöriger Führungsstangen 118 mittels eines Antriebsmittels 130 realisiert werden.
Auf der vom Endflansch E wegweisenden Seite 110b der Grundstruktur 110 ist die im Wesentlichen rechteckige Anschlagplatte 140 angebracht. Dabei weist die Anschlagplatte 140 eine Breite, die zumindest der maximalen Öffnungsbreite der Greifelemente 120 entspricht, und eine Länge auf, die vorzugsweise der axialen Länge der Greifelemente 120 entspricht. Die Anschlagplatte 140 ist hierbei so angeordnet, dass diese zumindest annähernd flächig auf den Oberseitenflächen 124 der Greifelemente 120 aufliegt.
Dabei sind die Greifelemente 120 als auch die Anschlagplatte 140 aus POM Food, Edelstahl oder Kunststoff gefertigt, wobei auch andere lebensmitteltaugliche Materialien möglich sind, die zudem den Belastungen während des Greifprozesses standhalten. Des Weiteren können die Greifelemente 120 und die Anschlagplatte 140 eine Beschichtung aufweisen, die das Material schützt und/oder zur Lebensmitteltauglichkeit der Grundstruktur 110 führt.
Dabei sind die Kanten 122a, 124a und/oder die Ober- und Unterseitenflächen 122, 124 der Greifelemente 120 vorteilhafterweise abgerundet, um die Reibung zwischen einer Produktauflage PA und der Anschlagplatte 140 zu vermindern. Zusätzlich können die Greifelemente 120 entweder vollständig, oder partiell an ihren Kanten 122a, 124a, Ober- und Unterseitenflächen 122, 124 beschichtet sein, wobei die Beschichtung reibungsmindernd wirkt.
Vorteilhafterweise sind die Seitenbleche 128, an denen die Greifelemente 120 angebracht sind, so gebogen, dass sie während des Greifens einerseits nicht mit der Anschlagplatte 140 kollidieren und andererseits ein sicheres Greifen des Produkts P ermöglichen.
Wie bereits erläutert, weisen die Seitenbleche 128 eine treppenförmige Ausgestaltung auf, wobei die Seitenbleche 128 kostengünstig und einfach bspw. mittels einer Biegemaschine hergestellt werden können.
Zudem ist das Antriebsmittel 130 der Führungsstangen 118 in der Lage, das mittels der Greifelemente 120 aufgenommene Produkt P zu verpressen. Dabei erfolgt die Verpressung im Wesentlichen seitlich, wobei das Produkt P in eine vordefinierte Form gepresst wird. Zudem ist der Begriff Verpressung so zu verstehen, dass ein Pressen des Produktes P über die Haltekraft hinaus bewerkstelligt wird. Dabei wird das Produkt P in eine vordefinierte Form gepresst, so dass dieses anschließend bspw. in einen im Wesentlichen horizontal stehenden Schacht oder in ein Form- bzw. Magazinrohr eingebracht werden kann.
Das Produkt P kann somit zum einen während des Förderns des Produkts P mittels des Handhabungsgeräts R verpresst werden. Dabei dient die Anschlagplatte 140 dazu, dass das zu verpressende Produkt P während des Pressvorgangs nicht seitlich nach oben ausweichen kann.
Zum anderen kann das zu verpressende Produkt P auf der Produktauflage PA verpresst werden. Dabei ist die Produktauflage PA bspw. eine fördernde Einrichtung wie ein Förderband oder eine andere Transporteinrichtung. Dies hat den Vorteil, dass die Produktauflage PA dafür sorgt, dass das zu verpressende Produkt P zudem nicht seitlich nach unten ausweichen kann. Der Pressvorgang kann direkt beim Greifen des Produkts P als auch während des Verfahrens des Handhabungsgeräts R durchgeführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Greifelemente 120 translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar. Mögliche Drehpunkte für die rotatorische Bewegung eines Greifelements 120 sind bspw. die Verbindungselemente 119, die zwischen den Führungsstangen 118 und den Seitenblechen 128 angeordnet sind, womit eine translatorische und rotatorische Bewegung der Greifelemente 120 möglich ist. Eine rein rotatorisch bewegbare Greifvorrichtung 100 kann bspw. durch einen scherenartigen Aufbau der Greifelemente 120 realisiert werden.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Greifvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung, dabei ist an der vom Endflansch E des Roboters R wegweisenden Seite 140a der Anschlagplatte 140 zumindest ein Saugelement 160 angeordnet. Vorzugsweise ist das zumindest eine Saugelement 160 mittig oder seitlich an der Anschlagplatte 140 angeordnet oder in diese eingelassen. Je nach Länge des Produkts P können mehrere Saugelemente 160 notwendig sein, die axial hintereinander mittig in Längsrichtung auf der Anschlagplatte 140 angeordnet sind.
Die Saugelemente 160 sind hierbei so ausgelegt, dass sie in der Lage sind, das aufzunehmende Produkt P zumindest teilweise von seiner Auflagefläche PA, wie beispielsweise einem Förderband, anzuheben. Dabei sind die Saugelemente 160 vorzugsweise so in die Anschlagplatte 140 eingelassen, dass diese während des Saugprozesses zumindest annähernd eine gerade Fläche mit der vom Endflansch E des Roboters R wegweisenden Seite 140a der Anschlagplatte 140 bilden.
Die 7 zeigt zudem einen länglichen Ausheber 180, der unterhalb der Produktauflage PA angeordnet ist. Dabei kann im Folgenden der Ausheber 180 als System verstanden werden, wobei der Ausheber 180 unabhängig von der Präsenz des Saugelements 160 und des Roboters R eingesetzt bzw. angesteuert werden kann.
Der Ausheber 180 weist hierbei in Längsrichtung vorzugsweise eine T-förmige Ausgestaltung auf, wobei der Ausheber 180 vorzugsweise annähernd die Länge des aufzunehmenden Produkts P aufweist.
Dabei ist der längliche Ausheber 180 so unter der Produktauflage PA, die vorzugsweise ein Transportband ist, angeordnet, dass sich dieser zumindest zeitweise im Wesentlichen vollständig unterhalb des Produkts P befindet.
Der Ausheber 180 ist in der Lage, das Produkt P und die Produktauflage PA anzuheben, dies dient dazu, dass die Greifelemente 120 einfacher unter das Produkt P geschoben werden können und dieses somit untergreifen. Außerdem wird die Produktauflage PA beim Greifen nicht beschädigt, da die Greifelemente 120 nicht auf der Produktauflage PA aufliegen. Dabei kann der Ausheber 180 bspw. pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch angesteuert werden.
Des Weiteren kann der Ausheber 180 unabhängig von dem Roboter R angesteuert werden und/oder mittels eines Auslösemechanismus, wie bspw. einer Lichtschranke, ausgelöst werden. Dabei ist der Auslösemechanismus so positioniert, dass das Produkt P diesen, an der Stelle, an der das Produkt P gegriffen werden soll, bzw. kurz danach, auslöst.
Optional kann an der Anschlagplatte 140 zusätzlich zumindest ein Erfassungsmittel 170 angebracht sein, welches detektiert, ob das Produkt P an der Anschlagplatte 140 anliegt und/oder ob das Saugelement 160 das Produkt P angesaugt hat bzw. ob der Ausheber 180 das Produkt P angehoben hat. Dabei kann das Erfassungsmittel 170 bspw. ein Druckschalter oder ein Sensor (nicht gezeigt) sein, der zumindest teilweise in die Anschlagplatte 140 eingelassen ist.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Steuern eines Handhabungsgeräts R mit einer Greifvorrichtung 100 beschrieben. Zunächst wird das aufzunehmende Produkt P auf einer Produktauflage PA erfasst, dies geschieht bspw. durch ein Erfassungsmittel wie bspw. eine Lichtschranke. Die Erfassungsmittel übermitteln ein Signal an den Roboter R, welcher sich anschließend mit geöffneten Greifelementen 120 der Greifvorrichtung 100 in eine erste Position positioniert, in welcher die Greifelemente 120 auf gegenüberliegenden Seiten des aufzunehmenden Produkts P positioniert sind. Ist die erste Position erreicht, ergreift der Roboter R mittels der Greifvorrichtung das aufzunehmende Produkt P, indem sich mindestens eines der Greifelemente 120 in die Richtung des Produkts P reversibel bewegt, bis eine zweite Position erreicht ist, in der das Produkt P von der Greifvorrichtung 100 ergriffen wurde. Anschließend wird das Produkt P in eine vordefinierte Form gepresst bzw. komprimiert oder mittels einer vordefinierten Kraft komprimiert, dies geschieht mittels der Greifelemente 120 und der Anschlagplatte 140 sowie ggf. der Produktauflage PA. Darauf folgend verfährt der Roboter R mit der Greifvorrichtung 100 und dem aufgenommenen Produkt P in eine vordefinierte Position, in der das Produkt P abgegeben wird.
Zum einen kann das Produkt P bereits auf der Produktauflage PA mittels der Greifelemente 120, der Anschlagplatte 140 und der Produktauflage PA in eine vordefinierte Form gepresst werden. Zum anderen kann das Produkt P während des Verfahrens mittels der Greifelemente 120 und der Anschlagplatte 140 in eine vordefinierte Form gepresst werden, wodurch zusätzlich, durch das simultane Verfahren und Verpressen, die Taktzeit verkürzt werden kann.
Bezugszeichenliste

R: Handhabungsgerät
E: Endflansch
F: Fundamentplatte
P: Produkt
PA: Produktauflage
100: Greifvorrichtung
110: Grundstruktur
110a: eine zum Endflansch des Roboters weisende Fläche der Grundstruktur
110b: eine vom Endflansch des Roboters wegweisende Fläche der Grundstruktur
110c: Seitenflächen der Grundstruktur
110d: Vorder- und Rückfläche der Grundstruktur
112: Kopplungselement
114: Öffnung
116: Zylinderverlängerungsstutzen
118: Führungsstange
119: Verbindungselement
120: Greifelement
122: Unterseitenfläche
122a: Kante
124: Oberseitenfläche
124a: Kante
126: Greifflächen
128: Seitenblech
128a: erster Abschnitt des Seitenblechs
128b: zweiter Abschnitt des Seitenblechs
128c: dritter Abschnitt des Seitenblechs
129: Querstreben
130: Antriebsmittel
140: Anschlagplatte
140a: vom Endflansch des Roboters wegweisende Seite der Anschlagplatte
150: Befestigungsmittel
160: Saugelement
170: Erfassungsmittel
180: Ausheber

Claims

Greifvorrichtung (100) zum Aufnehmen, Fördern und Abgeben eines Produkts (P), die Greifvorrichtung (100) enthaltend: eine Grundstruktur (110), die an ein Handhabungsgerät (R) mittels eines Kopplungselements (112) vorzugsweise zerstörungsfrei lösbar anbringbar ist; mindestens zwei Greifelemente (120), die jeweils wenigstens eine Unterseitenfläche (122) und mindestens eine Oberseitenfläche (124) aufweisen, wobei die Oberseitenflächen (124) der Greifelemente (120) in Richtung des Kopplungselements (112) und die Unterseitenflächen (122) der Greifelemente (120) von dem Kopplungselement (112) wegweisen; mindestens ein Antriebsmittel (130), um die Greifelemente (120) zwischen einer ersten Position, in welcher die Greifelemente (120) auf gegenüberliegenden Seiten des aufzunehmenden Produkts (P) positionierbar sind, und einer zweiten Position, in der die Greifelemente (120) das aufzunehmende Produkt (P) ergreifen, reversibel zu bewegen; und eine Anschlagplatte (140), die zumindest annähernd auf den Oberseitenflächen (124) der Greifelemente (120) aufliegt.
Greifvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Greifelemente (120) der Greifvorrichtung (100) nach innen gewölbte Greifflächen (126) aufweisen, die in der Lage sind, das aufzunehmende Produkt (P) zumindest teilweise zu untergreifen.
Greifvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eines der Greifelemente (120) bezüglich der Grundstruktur (110) translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar ist.
Greifvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Greifelemente (120) mittels werkzeuglos lösbarer Befestigungsmittel (150) an der Greifvorrichtung (100) angebracht sind.
Greifvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei an der Anschlagplatte (140) zumindest ein Saugelement (160) angeordnet ist, das während eines Saugprozesses das aufzunehmende Produkt (P) zumindest teilweise anhebt.
Greifvorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei das Saugelement (160) so in die Anschlagplatte (140) eingelassen ist, dass dieses während des Saugprozesses zumindest annähernd eine gerade Fläche mit der Anschlagplatte (140) bildet.
Greifvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jedes der Greifelemente (120) mittels zumindest zwei Führungsstangen (118) geführt wird.
Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Greifelemente (120) der Greifvorrichtung (100) in der Lage sind, das Produkt (P) in eine vordefinierte Form zu verpressen.
Greifvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Erfassungsmittel (170) an der Anschlagplatte (140) angebracht ist, das in der Lage ist, das Produkt (P) zu detektieren.
Verfahren zum Steuern eines Handhabungsgeräts (R) mit einer Greifvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 enthaltend die folgenden Schritte: Erfassen des aufzunehmenden Produkts (P) auf einer Produktauflage (PA); Positionieren der Greifelemente (120) der Greifvorrichtung (100) in eine erste Position, in welcher die Greifelemente (120) auf gegenüberliegenden Seiten des aufzunehmenden Produkts (P) positioniert sind; Ergreifen des aufzunehmenden Produkts (P), indem sich mindestens eines der Greifelemente (120) in die Richtung des Produkts (P) reversibel bewegt, bis eine zweite Position erreicht ist; Komprimieren des Produkts (P), wobei das Produkt (P) mittels der Greifelemente (120) und der Anschlagplatte (140) sowie ggf. der Produktauflage (PA) in eine vordefinierte Form gepresst wird; und Verfahren der Greifvorrichtung (100) mit dem Produkt (P) in eine vordefinierte Position.
Verfahren zum Steuern eines Handhabungsgeräts (R) mit einer Greifvorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei das Produkt (P) auf der Produktauflage (PA) mittels der Greifelemente (120), der Anschlagplatte (140) und der Produktauflage (PA) in eine vordefinierte Form gepresst wird.
Verfahren zum Steuern eines Handhabungsgeräts (R) mit einer Greifvorrichtung (100) nach Anspruch 10, wobei das Produkt (P) während des Verfahrens mittels der Greifelemente (120) und der Anschlagplatte (140) in eine vordefinierte Form gepresst wird.