DE102020117973A1

DE102020117973A1 - Roboterzelle zur Handhabung von Stückgut

Info

Publication number: DE102020117973A1
Application number: DE102020117973.1A
Authority: DE
Inventors: Frank Götz; Dirk Hablick
Original assignee: Rbc Robotics GmbH
Current assignee: Rbc Robotics GmbH
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2022-01-13
Also published as: WO2022008566A1; EP4178766A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Roboterzelle (1) zur Handhabung von Stückgut, welche folgendes umfasst:- eine Einhausung (2),- einen im Inneren der Einhausung (2) angeordneten Roboter (10),- einen ersten Aufnahmebereich (20) für einen ersten Stückgutbehälter (24),- einen zweiten Aufnahmebereich (22) für einen zweiten Stückgutbehälter (26), wobei der erste Aufnahmebereich (20) und der zweite Aufnahmebereich (22) entlang einer ersten Richtung (x) nebeneinander angeordnet sind,- eine Fördereinrichtung (40) für vereinzeltes Stückgut, welche durch die Einhausung (2) hindurchragt, und- einen Träger (50), an oder auf welchem der Roboter (10) entlang der ersten Richtung (x) beweglich gelagert ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Roboterzelle sowie ein Verfahren zum Vereinzeln von Stückgut unter Verwendung einer Roboterzelle.
Hintergrund
Mehrgelenkige Roboterarme und sogenannte Industrieroboter finden vermehrt Verwendung in der Serienfertigung von Maschinen und/oder Fahrzeugen. Bei der Serienfertigung müssen gewisse Bauteile in einer vorgegebenen Ausrichtung jeweils einzeln einer Montage oder Weiterverarbeitung zugeführt werden. Wenn solche Bauteile jedoch als Schüttgut oder als unsortiertes Stückgut in einem Behälter bereitgestellt werden, ist es vergleichsweise aufwendig, die Einzelteile jeweils einzeln zu entnehmen und vereinzelt einer Weiterverarbeitung zuzuführen.
So existieren im Stand der Technik bereits Robotersysteme zum Handhaben von Werkstücken, wobei eine dreidimensionale Position eines Werkstücks mittels eines Kamerasystems erfasst wird und ein mehrachsiger Gelenkarmroboter derart angesteuert wird, dass das betreffende Werkstück in definierter Art und Weise, beispielsweise aus einem Stückgutbehälter mittels des Roboters entnommen und einer Einzel-Fördereinrichtung zugeführt wird.
Solche Robotersysteme, welche gemeinhin auch als Pick and Place-Systeme bezeichnet werden, sind grundsätzlich dazu in der Lage, einen Stückgutbehälter, welcher mit Stückgut bzw. mit Bauteilen gefüllt ist, die in undefinierter Art und Weise im Behälter aufgenommen sind, Stück für Stück zu entleeren und jene Teile oder das Stückgut einer Einzel-Fördereinrichtung zuzuführen.
Sobald der Stückgutbehälter leer ist oder wenn im Stückgutbehälter noch Stückgut enthalten sein sollte, welches vom Roboter nicht in definierter Art und Weise ergriffen werden kann, ist es erforderlich, den (fast) leeren Stückgutbehälter durch einen mit Stückgut gefüllten Stückgutbehälter auszutauschen. Während des Austauschs des Stückgutbehälters ist es allein schon aus Sicherheitsgründen für den das Robotersystem bedienenden Mitarbeiter erforderlich, den Roboters während eines solchen Umrüstens anzuhalten.
Es wäre zwar grundsätzlich möglich, mehrere, jeweils befüllte Behälter in einem unmittelbaren Arbeitsbereich des Roboters anzuordnen. Hierdurch würde jedoch der Platzbedarf für den Roboter vergrößert werden. Auch müsste die Länge des Mehrgelenkarmroboters vergleichsweise groß sein, um, ausgehend von einem festen Standort eines Fußes des Roboters unterschiedliche, beispielsweise nebeneinander angeordnete Stückgutbehälter zu erreichen.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Roboter bzw. eine verbesserte Roboterzelle zur Handhabung von Stückgut bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, vereinzeltes Stückgut ununterbrochen einer Einzel-Fördereinrichtung zuzuführen und welche ferner möglichst kompakt aufgebaut sowie kostengünstig herstellbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen
Erfindungsgemäß ist eine Roboterzelle zur Handhabung von Stückgut vorgesehen. Die Roboterzelle umfasst eine Einhausung sowie einen im Inneren der Einhausung angeordneten Roboter. Bei dem Roboter handelt es sich typischerweise um einen mehrachsigen Gelenkarmroboter. Die Roboterzelle weist ferner einen ersten Aufnahmebereich für einen ersten Stückgutbehälter sowie einen zweiten Aufnahmebereich für einen zweiten Stückgutbehälter auf. Der erste Aufnahmebereich und der zweite Aufnahmebereich sind entlang einer ersten Richtung nebeneinander angeordnet. Typischerweise befinden sich der erste und/oder der zweite Aufnahmebereich im Inneren der Einhausung.
Der erste Aufnahmebereich und der zweite Aufnahmebereich sind überlappungsfrei nebeneinander angeordnet. Der erste Aufnahmebereich kann durch die Größe und Abmessungen eines hierfür vorgesehenen Stückgutbehälters definiert sein. Gleiches kann für den zweiten Aufnahmebereich im Hinblick auf den zweiten Stück Gutbehälter gelten. Erster und zweiter Aufnahmebereich, mithin erste und zweite Stückgutbehälter können im Wesentlichen identische Geometrien aufweisen. Sie können z.B. gleich groß sein.
Die Roboterzelle weist ferner eine Fördereinrichtung für vereinzeltes Stückgut oder für Einzel-Stückgut auf. Die Fördereinrichtung ragt durch die Einhausung hindurch in das Innere der Einhausung. Mit einem Ende ragt die Fördereinrichtung aus der Einhausung heraus. Ein gegenüberliegendes Ende oder ein entsprechender Endabschnitt der Fördereinrichtung befindet sich innerhalb der Roboterzelle, insbesondere in Reichweite des Roboters.
Des Weiteren umfasst die Roboterzelle einen Träger, an oder auf welchem der Roboter entlang der ersten Richtung beweglich gelagert ist.
Der Roboter ist insbesondere als Teil eines Pick and Place-Robotersystems ausgebildet. Der Roboter ist insbesondere dazu ausgestaltet, einzelne Bauteile oder Einzel-Stückgut, welches lose und ggf. ungeordnet im Stückgutbehälter liegt, zunächst sensorisch zu erfassen und gemäß der sensorischen Erfassung den Roboter, insbesondere dessen Endeffektor, welcher typischerweise in Form eines Greifers ausgestaltet ist, derart zu bewegen und anzusteuern, dass einzelnes Stückgut in definierter Art und Weise aus dem Stückgutbehälter entnommen und mittels des Roboters zur Fördereinrichtung verbracht wird.
Indem der Roboter entlang der ersten Richtung beweglich an oder auf dem Träger gelagert ist, kann er wahlweise am ersten oder zweiten Aufnahmebereich angeordnet sein bzw. den ersten oder den zweiten Aufnahmebereich anfahren oder wahlweise in den ersten oder zweiten Aufnahmebereich verschoben oder verbracht werden. Befindet sich der Roboter beispielsweise an einem unmittelbar an den ersten Aufnahmebereich angrenzenden Abschnitt des Trägers, so kann der Roboter beispielsweise das Einzel-Stückgut, welches sich im ersten Stückgutbehälter und im ersten Aufnahmebereich der Roboterzelle befindet, Stück für Stück aus dem Stückgutbehälter entnehmen und jeweils der Fördereinrichtung übergeben.
Währenddessen, das heißt während der Roboter am ersten Aufnahmebereich positioniert ist und dort stückweise den Stückgutbehälter entleert, kann im zweiten Aufnahmebereich beispielsweise ein bereits entleerter Stückgutbehälter durch einen befüllten Stückgutbehälter ersetzt oder ausgetauscht werden. Sobald der Roboter sämtliches Stückgut aus dem ersten Stückgutbehälter entnommen hat oder sich nur solche Stückgüter im ersten Stückgutbehälter befinden, die vom Roboter nicht in der vorgegebenen Art und Weise definiert ergriffen werden können, kann der Roboter entlang des Trägers und entlang der ersten Richtung in einen Abschnitt oder in einen Bereich des Trägers verbracht oder verschoben werden, welcher unmittelbar an den zweiten Aufnahmebereich angrenzt. Alsdann kann der Roboter das im zweiten Aufnahmebereich befindliche, typischerweise vom zweiten Stückgutbehälter bereitgestellte Stückgut einzeln entnehmen und der Fördereinrichtung sukzessive zuführen. Währenddessen kann der erste Stückgutbehälter aus dem ersten Aufnahmebereich heraus bewegt und durch einen befüllten Stückgutbehälter ersetzt werden.
Das Bereitstellen von erstem und zweitem Aufnahmebereich für jeweils einen Stückgutbehälter und die bewegliche Lagerung des Roboters entlang der ersten Richtung, entlang welcher auch erste und zweite Aufnahmebereiche nebeneinander angeordnet sind, ermöglicht es, den Roboter bedarfs- und situationsabhängig in den ersten oder zweiten Aufnahmebereich zu verlagern. Die bewegliche Lagerung des Roboters ermöglicht eine vergleichsweise kompakte Bauform des Roboters, da dieser jeweils unmittelbar an demjenigen Stückgutbehälter platziert oder angeordnet ist, in welchem sich die zur jeweiligen Zeit handzuhabenden Stückgüter befinden.
Der erste und/oder der zweite Aufnahmebereich sowie die darin anordenbaren Stückgutbehälter befinden sich ebenfalls im Inneren der Einhausung der Roboterzelle. Die Einhausung ist typischerweise als geschlossene Einhausung ausgestaltet. Sie kann ein den gesamten Wirkungsbereich umschließendes starres Gehäuse aufweisen. Der Roboter, insbesondere sein Endeffektor, kann aus der Einhausung nicht herausragen. Die Einhausung stellt somit einen schützenden Käfig für den Roboter dar, sodass der Aufenthalt außerhalb der Einhausung vollkommen gefährdungsfrei ist.
Das Bereitstellen zumindest erster und zweiter, optional auch dritter und/oder vierter Aufnahmebereiche für insgesamt mehrere Stückgutbehälter ermöglicht es, die Roboterzelle mit mehreren, jeweils mit Stückgut befüllten Stückgutbehältern zu bestücken. Es ist dabei typischerweise vorgesehen, dass der Roboter zunächst einen der Stückgutbehälter weitreichend entleert, bevor er infolge einer Verlagerung oder Bewegung entlang des Trägers einen weiteren Stückgutbehälter anfährt, um diesen alsdann zu entleeren.
Die zumindest zwei Stückgutbehälter fungieren hierbei als Puffer. Während der Roboter einen der beiden Stückgutbehälter entleert, kann der jeweils andere Stückgutbehälter aus der Roboterzelle herausgeführt und wieder mit Stückgut bestückt in der Roboterzelle platziert werden, ohne dass hierfür der Roboter angehalten werden müsste. Rüstzeiten oder Umrüstzeiten für den Roboter, welche beispielsweise durch einen Wechsel von Stückgutbehältern bedingt wären, können hierdurch auf ein Minimum reduziert werden. Zugleich kann aufgrund der beweglichen Lagerung des Roboters am Träger ein vergleichsweise kompakt ausgestalteter und damit auch vergleichsweise kostengünstig zu implementierender mehrachsiger Gelenkarmroboter verwendet werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Träger eine längserstreckte Führung auf, entlang welcher der Roboter zwischen einem ersten Arbeitsbereich und einem zweiten Arbeitsbereich verschiebbar gelagert ist. Die längserstreckte Führung des Trägers kann als Führungsschiene ausgestaltet sein. Der Roboter selbst kann dabei auf einem Schlitten längsverschieblich auf der Führungsschiene, mithin entlang der Führung bewegt werden. Typischerweise ist der Träger oder der Roboter mit einem Antrieb versehen, mittels welchem der Roboter entlang der Längserstreckung der Führung des Trägers bewegt werden kann.
Dadurch dass sich die längserstreckte Führung entlang der ersten Richtung erstreckt, in welcher auch die ersten und zweiten Aufnahmebereiche für die Stückgutbehälter aneinander angrenzen, kann der Roboter mittels des Trägers wahlweise vom ersten Arbeitsbereich in den zweiten Arbeitsbereich oder auch umgekehrt, das heißt vom zweiten Arbeitsbereich in den ersten Arbeitsbereich verschoben werden.
Im ersten Arbeitsbereich grenzt die Position des Roboters unmittelbar an den ersten Aufnahmebereich, mithin an den ersten Stückgutbehälter an. Im zweiten Arbeitsbereich grenzt die Position des Roboters, insbesondere der Fuß des Roboters, unmittelbar an den zweiten Aufnahmebereich, mithin an den dort befindlichen zweiten Stückgutbehälter an. Durch Verlagerung des Roboters in den ersten oder zweiten Arbeitsbereich können die Arbeitsabstände zum jeweils in den dazugehörigen ersten und zweiten Aufnahmebereichen befindlichen Stückgutbehältern jeweils bedarfsgerecht verkürzt werden, wodurch für den Roboter eine besonders einfache, zügige und effiziente Handhabung von Stückgut ermöglicht wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung hat der Roboter im ersten Arbeitsbereich Zugang zu dem im ersten Aufnahmebereich befindlichen ersten Stückgutbehälter. Im zweiten Arbeitsbereich hat der Roboter Zugang zu dem im zweiten Aufnahmebereich befindlichen zweiten Stückgutbehälter. Der Roboter kann durch seine Beweglichkeit entlang des Trägers derart kompakt ausgebildet sein, dass er, wenn er sich im ersten Arbeitsbereich befindet, keinen oder nur einen deutlich eingeschränkten Zugang zum zweiten Aufnahmebereich und dem dort befindlichen zweiten Stückgutbehälter hat.
Umgekehrt kann gleichermaßen vorgesehen sein, dass, wenn sich der Roboter im zweiten Arbeitsbereich befindet, er keinen oder nur eingeschränkten Zugang zum ersten Aufnahmebereich bzw. zum im ersten Aufnahmebereich befindlichen ersten Stückgutbehälter hat.
Typischerweise ist der erste und der zweite Aufnahmebereich nach oben hin offen ausgestaltet, sodass der Roboter das im jeweiligen Aufnahmebereich befindliche Stückgut nach oben hin entnehmen kann. Es ist ferner vorgesehen, dass der Roboter oberhalb des ersten Aufnahmebereichs und oberhalb des zweiten Aufnahmebereichs angeordnet ist. Mithin kann der Träger gegenüber dem ersten und/oder dem zweiten Aufnahmebereich erhöht angeordnet sein. Dem Träger kann insoweit eine Doppelfunktion zukommen. Mittels des Trägers kann der Roboter erhöht, quasi auf einem Podest angeordnet sein und mit seinem, beispielsweise als Greifer ausgestalteten Endeffektor von oben in den nach oben offenen Stückgutbehälter eintauchen, um dort bedarfsgerecht Stückgut einzeln zu entnehmen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung hat der Roboter im ersten und im zweiten Arbeitsbereich befindlich jeweils Zugang zur Fördereinrichtung. Die Fördereinrichtung kann beispielsweise in einem Zwischenbereich oder inmitten des ersten und zweiten Aufnahmebereichs angeordnet sein. So kann die Fördereinrichtung, insbesondere ihr im Inneren der Einhausung liegendes Ende beispielsweise oberhalb des ersten und/oder zweiten Aufnahmebereichs angeordnet sein.
Somit kann mittels einer einzigen Fördereinrichtung das aus dem ersten Aufnahmebereich und dem zweiten Aufnahmebereich mittels des Roboters gefördertes Stückgut sowohl im ersten Arbeitsbereich als auch im zweiten Arbeitsbereich des Roboters der Fördereinrichtung zugeführt werden. Es ist ferner möglich, dass die Fördereinrichtung mehrere Teilfördereinrichtungen, beispielsweise in Form von mehreren Gleit- oder Förderschienen aufweist, wobei eine erste Gleit- oder Förderschiene in den ersten Aufnahmebereich oder in einen Bereich oberhalb hiervon und eine zweite Gleit- oder Förderschiene in den zweiten Aufnahmebereich oder in einen Bereich oberhalb hiervon hineinragt.
Die Fördereinrichtung weist typischerweise zumindest eine Gleit- oder Förderschiene auf, welche zur einzelnen Aufnahme und Beförderung von Stückgut ausgebildet und geeignet ist. Eine solche Gleit- oder Förderschiene ragt typischerweise durch die Einhausung der Roboterzelle hindurch. Ein innenliegendes Ende der Förder- oder Gleitschiene reicht in den Arbeitsbereich des Roboters, während ein gegenüberliegendes Ende der Gleit- oder Förderschiene außerhalb der Einhausung liegt. Die Förder- oder Gleitschiene kann in den ersten Aufnahmebereich oder in einen Bereich oberhalb hiervon hineinragen. Eine zweite Förder- oder Gleitschiene kann in den zweiten Aufnahmebereich bzw. in einen Bereich oberhalb hiervon hineinragen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Fördereinrichtung an einen Außenrand des Aufnahmebereichs angrenzend oder erhöht hiervon ausgebildet ist und dass der Träger an einen gegenüberliegenden zweiten Außenrand des jeweiligen Aufnahmebereichs angrenzt oder erhöht hiervon ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann sich der erste Aufnahmebereich senkrecht oder schräg zur ersten Richtung zwischen dem Träger und der Fördereinrichtung befinden. Gleiches gilt auch für den zweiten Aufnahmebereich. Hierdurch wird es ermöglicht, dass der Mehrachsengelenk-Roboter beispielsweise zum Ergreifen von Stückgut von oben in den Stückgutbehälter eintaucht, dort ein Stückgut aufnimmt, dieses anhebt und nach vorn an die Fördereinrichtung übergibt.
Meiner weiteren Ausgestaltung kann insbesondere vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Aufnahmebereich entlang der ersten Richtung (x) aneinander angrenzen aber bezüglich einer zweiten Richtung (y), welche sich z.B. quer oder senkrecht zur ersten Richtung, fluchtend oder bündig zueinander angeordnet sind.
Der erste und/oder der zweite Aufnahmebereich können in Bezug auf die zweite Richtung (y) zwischen dem Träger und der Fördereinrichtung angeordnet sein. Sie können in Bezug auf eine vertikale Richtung (z) unterhalb des Trägers bzw. unterhalb des Roboters als auch unterhalb der Fördereinrichtung angeordnet sein.
Für ein besonders zügiges Entleeren des Stückgutbehälters ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Fördereinrichtung zwei, nämlich eine erste und eine zweite Gleit- oder Förderschiene aufweist, wobei die erste Gleit- oder Förderschiene oberhalb des ersten Aufnahmebereichs und die zweite Gleit- oder Förderschiene oberhalb des zweiten Aufnahmebereichs für erste und zweite Stückgutbehälter angeordnet ist und dort aus der Einhausung herausragt. Die Gleit- oder Förderschienen können beispielsweise außerhalb der Roboterzelle liegend mit einem Förderband kinematisch gekoppelt sein, sodass beispielsweise die vom Roboter über die Gleit- und Förderschiene aus der Roboterzelle heraus bewegten Stückgüter über das Förderband vereinzelt, das heißt nacheinander einer Weiterverarbeitung zugeführt werden können.
Bislang wurde der Materialfluss für das Stückgut, ausgehend vom Stückgutbehälter, in Richtung zur Fördereinrichtung beschrieben. Die Roboterzelle kann aber auch umgekehrt konfiguriert sein, um beispielsweise zur Aufnahme von einzeln zugeführten Stückgütern ausgebildet sein, die über die Fördereinrichtung in die Einhausung gelangen. Im Inneren der Einhausung können die einzelnen Stückgüter alsdann von der Fördereinrichtung mittels des Roboters entnommen und im jeweils zugeordneten Stückgutbehälter abgelegt werden.
Sämtliche zuvor beschriebenen Merkmale und Vorteile für den Materialfluss aus dem Stückgutbehälter in Richtung Fördereinrichtung gelten auch gleichermaßen für einen umgekehrten Materialfluss, ausgehend von der Fördereinrichtung hin zum ersten oder zweiten Stückgutbehälter. Hierbei gilt entsprechend, dass beispielsweise einzeln über die Fördereinrichtung zugeführtes vereinzeltes Stückgut in das Innere der Einhausung gelangt, dort vom Roboter einzeln ergriffen und nacheinander jeweils einzeln im ersten oder zweiten Stückgutbehälter abgelegt wird.
Wenn sich der Roboter hierbei in einem ersten Arbeitsbereich befindet kann währenddessen ein zweiter, sich typischerweise im zweiten Aufnahmebereich befindlicher Stückgutbehälter ausgetauscht werden. Ein voller Behälter kann beispielsweise aus der Roboterzelle herausgeführt werden und ein neuer, das heißt leerer Stückgutbehälter kann im Inneren der Einhausung, im zweiten Aufnahmebereich positioniert werden. Sobald der erste Stückgutbehälter beladen oder befüllt ist, kann der Roboter selbsttätig entlang des Trägers in den zweiten Arbeitsbereich verschoben oder verlagert werden und dort das jeweils über die Fördereinrichtung bereitgestellte Stückgut abnehmen und im zweiten Stückgutbehälter Stück für Stück deponieren. Unterdessen kann der erste und mit Stückgut befüllte Stückgutbehälter durch einen leeren Stückgutbehälter ausgetauscht werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der erste Aufnahmebereich über einen ersten, mittels eines ersten Verschlusses verschließbaren Zugang mit dem ersten Stückgutbehälter bestückbar. Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch der zweite Aufnahmebereich über einen zweiten, mittels eines zweiten Verschlusses verschließbaren Zugang mit dem zweiten Stückgutbehälter bestückbar sein. Die Roboterzelle stellt insbesondere einen ersten Zugang für den ersten Aufnahmebereich sowie einen typischerweise entlang der ersten Richtung benachbart hierzu angeordneten zweiten Zugang für den zweiten Aufnahmebereich zur Verfügung.
Beide Zugänge können jeweils über einen separaten Verschluss verschließbar bzw. auch verriegelbar sein. Auf diese Art und Weise kann eine weitere Sicherheitsfunktion implementiert werden, nämlich dass, wenn sich der Roboter angrenzend an den ersten Aufnahmebereich, mithin im ersten Arbeitsbereich befindet, der dort befindliche Stückgutbehälter nicht entnommen, bzw. der dort vorgesehene erste Verschluss arretiert, bzw. gegen Öffnen gesichert ist. Insoweit kann eine Robotersteuerung dazu ausgestaltet sein, den ersten Zugang mittels des ersten Verschlusses über denjenigen Zeitraum verschlossen zu halten, während welchem sich der Roboter im ersten Arbeitsbereich befindet.
Dies kann gleichermaßen auch für den zweiten Zugang und den zweiten Verschluss zutreffen. Somit kann insbesondere mittels der Robotersteuerung eine Sicherheitsfunktion bereitgestellt werden, dass nur derjenige Zugang zu einem Aufnahmebereich zur Bestückung mit dem Stückgutbehälter zugänglich ist, in welchem sich der Roboter gerade nicht befindet.
Befindet sich der Roboter beispielsweise im ersten Arbeitsbereich und somit unmittelbar angrenzend an oder im ersten Aufnahmebereich, so kann der zweite Zugang für den zweiten Stückgutbehälter von außen zugänglich sein. Hierbei kann der zweite Verschluss geöffnet sein oder geöffnet werden, um den zweiten Stückgutbehälter im zweiten Aufnahmebereich auszutauschen. Umgekehrt kann gleichmaßen vorgesehen sein, dass der erste Zugang und der erste Verschluss nur dann zugänglich sind bzw. nur dann geöffnet werden können, wenn sich der Roboter im zweiten Arbeitsbereich, mithin angrenzend an den zweiten Aufnahmebereich oder im zweiten Aufnahmebereich befindet.
Auf diese Art und Weise kann vermieden werden, dass der mehrachsige Gelenkarmroboter in einen solchen Aufnahmebereich eingreift oder eintaucht, welcher durch die Öffnung eines Zugangs gerade von außen zugänglich ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Roboterzelle erstreckt sich der Träger im Inneren der Einhausung oberhalb des ersten und des zweiten Zugangs. Insbesondere kann die Führung des Trägers oberhalb des ersten und des zweiten Zugangs verlaufen, sodass der Stückgutbehälter unterhalb des Trägers in den ersten oder zweiten Zugang und somit in den ersten oder zweiten Aufnahmebereich bewegt werden kann. Die Anordnung des Trägers oberhalb von erstem und zweitem Zugang ermöglicht eine besonders platzsparende Anordnung für den Roboter im Inneren der Roboterzelle. Die Außenabmessungen der Roboterzelle können auf diese Art und Weise minimiert werden. Ferner können die Verfahrwege für den Roboter verkürzt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung sind der erste und der zweite Zugang nebeneinander an einer ersten Außenseite der Einhausung angeordnet. Die Fördereinrichtung durchsetzt eine der ersten Außenseite abgewandte oder gegenüberliegende zweite Außenseite der Einhausung. Hierdurch kann ein besonders effizientes Arbeiten für den Roboter ermöglicht werden. Indem erste und zweite Aufnahmebereiche beispielsweise in fluchtender Verlängerung zum jeweils ersten und zweiten Zugang angeordnet sind, können entsprechende Stückgutbehälter über die jeweiligen Zugänge unmittelbar in erste und zweite Aufnahmebereiche verbracht werden.
Ein im ersten Aufnahmebereich befindlicher Stückgutbehälter ist typischerweise oben offen und ist von dem oberhalb des ersten Aufnahmebereichs angeordneten Gelenkarmroboter uneingeschränkt zugänglich. Der Roboter kann somit von oben in den Aufnahmebereich eintauchen, dort ein Stückgut aufnehmen und dieses nach einem Anheben nach vorn an die Fördereinrichtung übergeben. Vergleichsweise große Schwenkbewegungen des mehrachsigen Gelenkarmroboters sind hierbei nicht vonnöten, wodurch die Taktzeit des Roboters, welche ein Anfahren, Ergreifen, Anheben des Werkstücks und ein sich hieran anschließendes Ablegen des Werkstücks im Bereich der Fördereinrichtung umfasst, auf ein Minimum reduziert werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung befinden sich der erste Zugang und der zweite Zugang entlang der ersten Richtung nebeneinander an einem Boden der Einhausung. Erster und zweiter Verschluss können hierbei als Schwenktür oder Schiebetür ausgestaltet sein. Ein verschlossener oder verriegelter Verschluss, mithin eine dementsprechend verschlossene Tür, blockiert den Zugang zum Aufnahmebereich. Der Verschluss, mithin eine entsprechend ausgestaltete Tür, kann insbesondere mit einem elektromechanischen Schloss oder mit einer elektromechanischen Verriegelung versehen sein, welche mittels der Robotersteuerung betätigbar ist.
Die bodenseitige Anordnung von erstem und zweitem Zugang sowie die hierzu fluchtende Anordnung von erstem und zweitem entsprechend bodenseitigem Aufnahmebereich ermöglicht ein besonders einfaches Zuführen und Abführen von einzelnen Stückgutbehältern. Ein Oberteil der Roboterzelle kann insbesondere der Aufnahme des mehrachsigen Gelenkarmroboters dienen. Die erhöhte Anordnung des Roboters, beispielsweise in einem Oberteil der Einhausung der Roboterzelle, ermöglicht eine ergonomisch günstige Sichtprüfung des Roboters, insbesondere wenn die Einhausung zumindest teilweise transparent oder als eine Art Gittereinhausung ausgestaltet ist. Das Oberteil der Einhausung kann gänzlich frei von Öffnungen sein, sodass keinerlei Gefahr besteht, dass der Roboter aus dem Bereich der Einhausung herausragen könnte.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der erste Verschluss und/oder der zweite Verschluss in Abhängigkeit einer aktuellen Position des Roboters in Bezug auf die erste Richtung verriegelbar, insbesondere elektromechanisch verriegelbare ist. Typischerweise ist hierbei vorgesehen, dass der erste Verschluss beispielsweise mittels der Robotersteuerung solange in einer Verschlussstellung oder in einer Verriegelungsstellung bleibt, solange sich der Roboter im ersten Arbeitsbereich, mithin im ersten Aufnahmebereich befindet. Erst durch ein Verschieben oder Bewegen des Roboters aus dem ersten Arbeitsbereich heraus wird der erste Verschluss entriegelt, sodass ein Öffnen des Verschlusses ermöglicht wird und der dahinterliegende erste Zugang zum Auswechseln des Stückgutbehälters zugänglich wird. Dementsprechendes gilt natürlich auch für den zweiten Verschluss. Auch dieser kann solange in einer Verschlussposition gehalten werden, solange sich der Roboter im zweiten Arbeitsbereich befindet.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Roboterzelle ferner eine entlang der ersten Richtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich gelagertes Schott auf. In der ersten Position verschließt das Schott den ersten Aufnahmebereich nach oben hin. In der zweiten Position verschließt das Schott den zweiten Aufnahmebereich nach oben hin. Das Schott ist typischerweise verschiebbar an der Einhausung oder an einem Träger, beispielsweise am Träger für den Roboter geführt. Es kann mittels einer horizontal ausgerichteten Schiebeführung zwischen der ersten und der zweiten Position verschieblich gelagert sein. In der ersten und/oder in der zweiten Position kann das Schott mit einem Haltemechanismus zusammenwirken. Beispielsweise kann es in der ersten Position, welche eine erste Endposition darstellt, mit einem Halteteil verrasten. Auch für die zweite Endposition kann ein gesondertes Halteteil für eine Verrastung oder Lagesicherung des Schotts vorgesehen sein.
Die Verwendung eines typischerweise längsverschieblichen Schotts stellt ein weiteres Sicherheitsfeatur. In seiner ersten Position kann das Schott den ersten Aufnahmebereich von dem übrigen Inneren der Einhausung abtrennen. Wird dann der erste Zugang durch Öffnen des ersten Verschlusses geöffnet, kann der gesamte erste Aufnahmebereich von außen zugänglich sein. Durch das Schott wird effektiv vermieden, dass der Roboter in den ersten Aufnahmebereich gelangt, solange sich das Schott in der ersten Stellung befindet und/oder solange der erste Aufnahmebereich von außen zugänglich ist. Gleichermaßen gilt dies auch für den zweiten Aufnahmebereich entsprechend.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Schott mittels eines Endeffektors des Roboters, beispielsweise mittels eines am Kopf des mehrachsigen Gelenkarmroboters vorgesehenen Greifers von der ersten Position in die zweite Position und umgekehrt bewegt werden. Auf diese Art und Weise kann ein gesonderter Antrieb für das Schott entfallen. Der Roboter selbst kann derart programmiert sein, dass er im Zuge einer Verschiebung oder Bewegung aus dem ersten Arbeitsbereich in Richtung und in den zweiten Arbeitsbereich das beweglich gelagerte Schott entsprechend mitführt oder mitnimmt.
Hierzu weist das Schott typischerweise ein an seiner Oberseite zugängliche Griffstruktur für den Roboter, insbesondere für dessen Endeffektor auf. Die Griffstruktur kann beispielsweise einen nach oben ragender Griff aufweisen, welcher vom Endeffektor ergriffen und demgemäß zur Verschiebung des Schotts betätigt werden kann. Alternativ ist auch denkbar, dass das Schott an seiner Oberseite eine Öffnung oder Vertiefung aufweist, in welche der Endeffektor des Gelenkarmroboters eingreifen oder mit welcher der Endeffektor wechselwirken kann, um eine Verschiebekraft auf das Schott auszuüben.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Roboterzelle weist diese eine Sensoranordnung zur Lage- und Positionserfassung von Stückgut auf, welches sich im Bereich der Fördereinrichtung oder im ersten und/oder zweiten Stückgutbehälter befindet. Die Roboterzelle weist ferner eine mit der Sensoranordnung datentechnisch gekoppelte Robotersteuerung auf, welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Lage- und Positionserfassung des Stückguts den Roboter zum Eingreifen eines einzelnen Stücks anzusteuern. Die Sensoranordnung kann als bildgebende Sensoranordnung ausgestaltet sein. Sie kann einen oder mehrere bildgebende Sensoren, beispielsweise Kameras aufweisen, mittels derer die Lage und Position einzelner Stückgüter im Bereich der Fördereinrichtung und/oder in einem von ersten und zweiten Aufnahmebereich berührungslos erfasst werden kann.
Die Robotersteuerung der Roboterzelle weist eine datentechnische Auswertung auf, mittels derer die mittels der Sensoranordnung gewonnenen Daten datentechnisch ausgewertet werden können. Der Roboter, mithin seine Robotersteuerung ist schließlich darauf trainiert bzw. programmiert, einzelnes Stückgut aus den Daten der Sensoranordnung zu identifizieren, dessen Lage und Position im dreidimensionalen Raum zu erfassen und schließlich auf Basis der datentechnischen Erfassung des Stückguts den mehrachsigen Gelenkarmroboter derart anzusteuern, dass einzelnes Stückgut präzise erfasst und ergriffen werden kann.
Eine Aktualisierung der Sensordaten kann regelmäßig, beispielsweise nach jedem Ergreifen eines Stückguts oder auch nach mehreren sukzessive aufeinanderfolgenden Greifvorgängen des Roboters erfolgen. Von Vorteil befindet sich die Sensoranordnung jeweils oberhalb der aktuellen Position des Roboters. Aufgrund der Beweglichkeit oder Verschiebbarkeit des Roboters entlang der ersten Richtung kann die Sensoranordnung beispielsweise in einem Übergangsbereich zwischen erstem und zweitem Aufnahmebereich oberhalb von erstem und zweitem Aufnahmebereich, typischerweise auch oberhalb des Roboters angeordnet sein. Es ist denkbar, dass mittels einer einzigen Sensoranordnung sowohl der erste Aufnahmebereich als auch der zweite Aufnahmebereich datentechnisch erfassbar ist, bzw. sind.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist die Sensoranordnung an einer Sensorführung entlang der ersten Richtung zwischen einem ersten Arbeitsbereich oberhalb des ersten Aufnahmebereichs und einem zweiten Arbeitsbereich oberhalb des zweiten Aufnahmebereichs verschiebbar gelagert. Es kann hierbei insbesondere vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung stets oberhalb desjenigen Arbeitsbereichs des Roboters angeordnet ist, in welchem sich der Roboter momentan befindet. Es ist hierbei ferner denkbar, dass ein im ersten Arbeitsbereich befindlicher Roboter unterhalb einer ebenfalls im ersten Arbeitsbereich angeordneten Sensoranordnung operiert. Zum Zwecke einer vollständigen Aufnahme von Lage- und Positionsdaten vom im ersten Aufnahmebereich befindlichem Stückgut kann ferner vorgesehen werden, den Roboter zumindest temporär entlang der ersten Richtung in Richtung zum zweiten Aufnahmebereich, bzw. in Richtung zum zweiten Arbeitsbereich zu bewegen oder zu verfahren, sodass zumindest für die Aufnahme von Positions- und Lagedaten der Stückgüter der Roboter nicht im Wege ist.
Indem die Sensoranordnung entlang der Sensorführung beweglich gelagert ist, kann diese eine für den jeweiligen Arbeitsbereich des Roboters ideale Position einnehmen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Roboterzelle weist die Einhausung zumindest eine Transportaufnahme für ein Hebezeug auf. Diese ermöglicht es, die Roboterzelle anzuheben und/oder zu transportieren. Als Hebezeug kommen beispielsweise ein Gabelstapler oder ein Kran infrage. Die Transportaufnahme kann an einer Decke der Einhausung oder auch am Boden der Einhausung angeordnet sein. Eine deckenseitige Anordnung der Transportaufnahme ist allerdings für die bodenseitige Ausgestaltung von erstem und zweitem Zugang für den jeweils ersten und zweiten Aufnahmebereich von Vorteil. So können der erste Aufnahmebereich und der zweite Aufnahmebereich bodenseitig, typischerweise an der Innenseite eines Bodens der Roboterzelle bzw. an der Innenseite eines Bodens der Einhausung angeordnet sein, sodass Stückgutbehälter beispielsweise mit einer Hubkatze oder dergleichen Beförderungseinrichtungen in den jeweiligen Aufnahmebereich hinein und aus diesem heraus befördert werden können.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung schließlich ein Verfahren zum Vereinzeln von in mehreren Stückgutbehältern bereitgestellten Stückguts unter Verwendung einer zuvor beschriebenen Roboterzelle. Es ist hierbei insbesondere vorgesehen, das in mehreren Stückgutbehältern bereitgestellte Stückgut in erste und zweite Aufnahmebereiche im Inneren der Einhausung der Roboterzelle anzuordnen. Der Roboter kann einen dem jeweiligen Stückgutbehälter zugeordneten Arbeitsbereich anfahren und alsdann mittels der ihm jeweils zugeordneten Sensoranordnung zunächst die Lage und Position einzelner Stückgüter im oben offenen Stückgutbehälter sensorisch erfassen und schließlich den mechanischen Gelenkarmroboter derart ansteuern, dass er jeweils einzelne Stückgüter nacheinander aus dem Stückgutbehälter nach oben entnimmt und einer Fördereinrichtung zuführt, welche die Einhausung durchsetzt. Die im Inneren der Einhausung auf oder an der Fördereinrichtung positionierten oder dort abgelegten Einzel-Stückgüter werden mittels der Fördereinrichtung jeweils einzeln bzw. vereinzelt weitertransportiert und einer dementsprechenden Weiterverarbeitung zugeführt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist ein erster Stückgutbehälter im ersten Aufnahmebereich der Roboterzelle angeordnet. Mittels des Roboters erfolgt alsdann eine Einzelhandhabung einzelnen Stückguts und ein entsprechendes stückweises Befördern von Stückgut aus dem ersten Stückgutbehälter zur Fördereinrichtung oder umgekehrt. Währenddessen oder zeitlich überlappend hierzu wird ein Zugang zum zweiten Aufnahmebereich geöffnet und es wird ein zweiter Stückgutbehälter aus dem Aufnahmebereich eingeführt und/oder aus diesem ausgeführt. Analog hierzu kann der Roboter auch im zweiten Arbeitsbereich angeordnet sein und dort mit dem im zweiten Stückgutbehälter befindlichen Stückgut wechselwirken, während der erste Zugang zum ersten Aufnahmebereich geöffnet und der dort befindliche erste Stückgutbehälter ersetzt oder ausgetauscht wird.
Das hier beschriebene Verfahren ist grundsätzlich mittels einer zuvor beschriebenen Roboterzelle durchführbar und ausführbar. Insoweit gelten sämtliche zur Roboterzelle beschriebenen Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Wirkungen gleichermaßen für das Verfahren zur Stückgutvereinzelung und umgekehrt.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Bestücken eines Stückgutbehälters mit vereinzelt über eine Fördereinrichtung zugeführten Stückguts. Wie bereits zuvor beschrieben, kann die Roboterzelle hierbei hinsichtlich der Materialhandhabung invertiert ausgestaltet bzw. der Roboter dementsprechend invers programmiert sein. Er kann beispielsweise das über die Fördereinrichtung zugeführte vereinzelte Stückgut einzeln im Inneren der Einhausung ergreifen und von der Fördereinrichtung abnehmen und alsdann in dem jeweils zugänglichen oder hierfür vorgesehenen Stückgutbehälter ggf. auch unsortiert ablegen.
Figurenliste
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren nachfolgend erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine perspektivische teils durchsichtige Darstellung einer Ausgestaltung der Roboterzelle in einer ersten Ansicht,
2 eine perspektivische Ansicht der Roboterzelle aus einer anderen Perspektive,
3 eine weitere Darstellung der Roboterzelle gemäß der 1 und 2,
4 eine weitere perspektivische Darstellung der Roboterzelle,
5 eine weitere Darstellung einer weiteren Konfiguration der Roboterzelle,
6 eine weitere Darstellung der Roboterzelle,
7 eine Seitenansicht der Roboterzelle,
8 eine hinsichtlich des Materialflusses veränderte Ausgestaltung einer Roboterzelle,
9 eine weitere Darstellung der Roboterzelle gemäß den 1 bis 7,
10 eine vergrößerte Innenansicht der Roboterzelle,
11 eine weitere perspektivische Darstellung der Roboterzelle und
12 eine mittels eines Hebezeugs angehobene transportable Roboterzelle.

Detaillierte Beschreibung
In den 1 bis 7 ist eine erste erfindungsgemäße Ausgestaltung der Roboterzelle 1 in unterschiedlichen Perspektiven und in unterschiedlichen Konfigurationen dargestellt. Die Roboterzelle 1 weist eine Einhausung 2 auf. Im Inneren der Einhausung 2 ist ein Roboter 10 angeordnet. Der Roboter 10 ist als Mehrachsengelenkarm-Roboter ausgestaltet. Der Roboter 10 weist einen Roboterarm 12 auf. Dieser ist über einen Fuß 14 an einem Träger 50 angeordnet. Der Roboterarm 12 weist ferner einen Kopf 16 mit einem als Greifer 19 ausgestalteten Endeffektor 18 auf. Der Mehrachsengelenkarm-Roboter 10 weist typischerweise einen Unterarm, einen Oberarm sowie ein Handgelenk auf. Er kann z.B. sechs Gelenkachsen aufweisen.
Die Einhausung 2 weist eine Seitenwandstruktur 7 mit einer ersten Außenseite 3 und mit einer gegenüberliegenden Außenseite 4 auf. Jene Außenseiten 3, 4 erstrecken sich entlang einer von der Vertikalen und einer ersten Richtung (x) gebildeten Ebene. Die Seitenwandstruktur 7 ist in ein Oberteil 34 sowie in ein nach unten hieran angrenzendes Unterteil 36 zumindest gedanklich unterteilt. Im Bereich des Unterteils 36 sind an der ersten Außenseite 3 zwei Verschlüsse 25, 27 vorgesehen, mittels derer entsprechende Zugänge 21, 23 in das Innere der Einhausung 2 verschlossen oder verriegelt werden können.
Im Inneren der Einhausung 2 ist zumindest ein erster Aufnahmebereich 20 für einen ersten Stückgutbehälter 24 und ein zweiter Aufnahmebereich 22 für einen zweiten Stückgutbehälter 26 vorgesehen. Der erste und der zweite Aufnahmebereich 20, 22 grenzen entlang der ersten Richtung (x) aneinander an. Der erste und der zweite Aufnahmebereich 20, 22 können über eine vertikale und sich entlang einer zweiten Riochtung (y) erstreckende Trennwand 28 voneinander separiert sein.
Die Stückgutbehälter 24, 26 können kubisch ausgestaltet sein. Sie sind nach oben hin offen, sodass der Roboter 10 mit seinem Roboterarm 12 von oben in die Stückgutbehälter 24, 26 eintauchen und das innerhalb der Stückgutbehälter 24, 26 befindliche Stückgut 5 einzeln ergreifen und aus dem jeweiligen Stückgutbehälter 24, 26 entnehmen kann.
Die Roboterzelle 1 weist ferner eine Fördereinrichtung 40 auf. Die Fördereinrichtung 40 durchsetzt die Einhausung 2 nach außen hin. Wie insbesondere in den 1 und 2 gezeigt, weist die Fördereinrichtung 40 zwei Förder- oder Gleitschienen 42, 44 auf. Diese weisen einen innenliegenden, das heißt im Inneren der Einhausung 2 liegenden Endabschnitt 41 sowie einen außenliegenden Endabschnitt 43 auf, welcher sich außerhalb der Einhausung 2 befindet. Der Roboter 10 ist dazu ausgestaltet, einzelnes Stückgut 5 aus dem Stückgutbehälter 24, 26 aufzunehmen, anzuheben und am ersten Endabschnitt 41 der Förder- oder Gleitschienen 42, 44 abzulegen. Die Förder- oder Gleitschienen 42, 44 sind vorliegend als schiefe Ebene ausgestaltet.
Der außenliegende Endabschnitt 43 ist, in Vertikalrichtung betrachtet, tieferliegend als der innenliegende Endabschnitt 41. Das am innenliegenden Endabschnitt 41 abgelegte Stückgut 5 kann insoweit schwerkraftbedingt entlang der Förder- oder Gleitschiene 42, 44 entlanggleiten und von einem Förderband 45 am außenliegenden Endabschnitt 43 von erster und zweiter Förder- oder Gleitschiene 42, 44 aufgenommen werden und schließlich einer Weiterverarbeitung oder einer Montagelinie zugeführt werden.
Das Stückgut 5, welches in 6 beispielsweise als Metallring dargestellt ist, befindet sich beispielsweise in einem Stückgutbehälter 24, welcher sich außerhalb der Einhausung 2 befindet. Mittels eines Hub- und/oder Transportfahrzeugs 86 kann der erste Stückgutbehälter 24 bei einem geöffneten ersten Verschluss 25 über einen Zugang 21 in den ersten Aufnahmebereich 20 im Inneren der Einhausung 2 bewegt und dort positioniert werden. Eine solche Konfiguration ist in 1 gezeigt. Während dieser Beschickung oder Bestückung des ersten Aufnahmebereichs 20 mit dem ersten Stückgutbehälter 24, befindet sich der Roboter 10, angrenzend an den zweiten Aufnahmebereich 22, welcher entlang der ersten Richtung (x) neben dem ersten Aufnahmebereich 20 angeordnet ist. Während der Roboter sukzessive und nacheinander Stückgut 5 aus dem zweiten Stückgutbehälter 26 entnimmt, welcher im zweiten Aufnahmebereich 22 angeordnet ist, kann der erste Aufnahmebereich 20 für das Auswechseln und Neubestücken mit einem ersten Stückgutbehälter 24 von außen zugänglich gemacht werden.
Wie insbesondere in 2 gezeigt, befindet sich der Roboter 10 oberhalb des ersten und des zweiten Aufnahmebereichs 20, 22, welcher von dem ersten bzw. zweiten Stückgutbehälter 24, 26 eingenommen wird. Wie insbesondere in 2 gezeigt, kann der Roboter 10 in der dort gezeigten Konfiguration und während einer Neubestückung des ersten Aufnahmebereichs 20 in den im zweiten Aufnahmebereich 22 befindlichen Stückgutbehälter 26 von oben eintauchen, zumindest ein Stückgut 5 entnehmen, dieses anheben und am innenliegenden Endabschnitt 41 einer zweiten Förder- oder Gleitschiene 44 ablegen. Das betreffende Stückgut 5 kann alsdann die Förder- oder Gleitschiene 44 herabgleiten und mittels dem sich hieran anschließenden Förderband 45 vereinzelt einer Weiterverarbeitung zugeführt werden.
Während und solange sich der Roboter 10 in dem in den 1 und 2 gezeigten zweiten Arbeitsbereich 32 befindet, ist der sogenannte zweite Zugang 23 für diesen zweiten Aufnahmebereich 22 durch den zweiten Verschluss 27 verschlossen. Der Verschluss 27 kann mittels einer Robotersteuerung 90 gesteuert und bedarfsweise freigegeben werden. Der Verschluss kann ein elektromechanisches Schloss aufweisen, welches über eine Robotersteuerung 90 betätigbar ist. Solange sich der Roboter jedoch im zugehörigen Arbeitsbereich befindet, ist ein Öffnen des betreffenden Zugangs effektiv unterbunden.
Der Roboter 10 ist an oder auf dem horizontal verlaufenden Träger 50 verschiebbar gelagert. Der Träger 50 weist eine längserstreckte Führung 52 auf, die beispielsweise von einer dementsprechenden Führungsschiene 54 im Wesentlichen gebildet sein kann. Wie insbesondere in der Detaildarstellung nach 10 gezeigt, kann die Führung 52 eine längserstreckte stationäre Führungsschiene 54 und einen hierauf oder hieran beweglichen Schlitten 56 aufweisen. Der Schlitten 56 und/oder die Führungsschiene 54 kann mit einem Antrieb 55 gekoppelt sein, sodass der Schlitten 56 und der am Schlitten 56 angeordnete Roboterarm 12 entlang der Führungsschiene 54 bewegt werden kann.
Es ist insbesondere vorgesehen, den gesamten Roboter 10, mithin den gesamten Roboterarm entlang dem Träger bzw. entlang der Führung 52 längsverschieblich zwischen dem ersten Arbeitsbereich 30 und dem zweiten Arbeitsbereich 32 bedarfsgerecht zu bewegen.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Roboter 10 unter Zuhilfenahme einer oberhalb des Roboters angeordneten Sensoranordnung 80 einzelnes Stückgut 5, beispielsweise aus dem im zweiten Aufnahmebereich 22 angeordneten zweiten Stückgutbehälter 26 Stück für Stück entnimmt und dieses Stückgut 5 über die zweite Förder- oder Gleitschiene 44 der Fördereinrichtung 40 in einen Bereich außerhalb der Einhausung 2 befördert. Während dieser Handhabung mehrerer Stückgüter im zweiten Aufnahmebereich 22 kann im ersten Aufnahmebereich 20 ein Austausch des ersten Stückgutbehälters 24 erfolgen. Ist der zweite Stückgutbehälter 26 weitgehend entleert oder ist das im zweiten Stückgutbehälter 26 verbleibende Stückgut 5 vom Roboter 10 nicht handhabbar, so kann der Roboter 10, getriggert durch die datentechnisch hiermit verbundene Robotersteuerung 90 in den ersten Arbeitsbereich 30 entlang des Trägers 50 bewegt werden. In dem ersten Arbeitsbereich 30 hat der Roboter 10, mithin sein Roboterarm 12 ungehindert Zugang zum ersten nach oben hin offenen Stückgutbehälter 24. In gleicher Art und Weise kann der Roboter 10, mithin der Roboterarm 12 gesteuert von der Robotersteuerung 90 sukzessive und nacheinander einzelnes Stückgut 5 aus dem ersten Stückgutbehälter 24 entnehmen und einer ersten Förder- oder Gleitschiene 42 für die Weiterverarbeitung oder Montage zuführen.
Währenddessen oder zeitlich überlappend hiermit kann der zweite Verschluss 27, welcher beispielsweise als schwenkbare Tür am Unterteil 36 der Seitenwandstruktur 7 ausgebildet sein kann, freigegeben und demgemäß geöffnet werden, sodass ein ungehinderter Zugang für den dahinterliegenden zweiten Aufnahmebereich 22 bereitgestellt wird. Der entleerte oder annähernd entleerte Stückgutbehälter 26 kann beispielsweise unter Zuhilfenahme des Hub- und/oder Transportfahrzeugs 86 aus dem zweiten Aufnahmebereich 22 herausbewegt und ein weiterer Stückgutbehälter kann alsdann in den zweiten Aufnahmebereich 22 im Inneren der Einhausung 2 platziert werden. Unterdessen kann der Roboter 10 bzw. der Roboterarm 12 einzelnes Stückgut 5 aus dem ersten Stückgutbehälter 24 entnehmen und der Fördereinrichtung 40 einzeln zuführen.
Oberhalb der nebeneinanderliegenden Aufnahmebereiche 20, 22 weist die Roboterzelle 1 ein bewegliches Schott 60 auf. Dieses kann beispielsweise mittels einer Führung horizontal verschieblich im Inneren der Einhausung 2 zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich gelagert sein. In der zum Beispiel in den 1 bis 4 gezeigten ersten Position des Schotts 60 verschließt dieses den ersten Aufnahmebereich 20 nach oben. Das plattenartig ausgestaltete Schott 60 erstreckt sich hierbei typischerweise vollständig über den darunter befindlichen ersten Stückgutbehälter 24. Auf diese Art und Weise wird der Zugang des Roboters 10 zum ersten Stückgutbehälter 24, mithin zum ersten Aufnahmebereich 20 durch das Schott 60 blockiert. Ein Öffnen des ersten Zugangs 21 zum ersten Aufnahmebereich 20, etwa durch Öffnen des Verschlusses 25, wie in 3 gezeigt, ermöglicht den Austausch eines ersten Stückgutbehälters 24 im ersten Aufnahmebereich 20. Durch das Schott 60, ferner durch eine Trennwand 28 zwischen dem ersten und dem zweiten Aufnahmebereich 20, 28 wird jedoch effektiv verhindert, dass der Roboter 10 bei geöffnetem Verschluss 25 in den von außen zugänglichen Bereich der Roboterzelle gelangen kann.
Das Schott 60 kann mittels einer Schiebeführung 61 beispielsweise an einer Rückwand 62 im Inneren der Einhausung 2 verschiebbar gelagert sein. Das Schott 60 kann an seiner Oberseite eine Handhabe 63 für den Roboter 10, insbesondere für den Endeffektor 18 des Roboterarms 12 aufweisen. Vorliegend ist die Handhabe 63 in Form einer Ausnehmung oder einer Durchgangsöffnung an der Oberseite des Schotts 60 ausgebildet. Zum Bewegen des Schotts 60 zwischen der ersten und der zweiten Position kann der Roboterarm 12 mit seinem Kopf 16 oder Endeffektor 18 mit der Handhabe 63 des Schotts 60 in Eingriff gelangen, um das Schott bedarfsgerecht von der ersten in die zweite Position oder umgekehrt von der zweiten in die erste Position entlang der Schieberführung 61 bewegen.
Dies erfolgt insbesondere bei oder infolge eines Ortswechsels des Roboters 10 selbst, beispielsweise wenn der Roboter 10 vom ersten Arbeitsbereich 30 in den zweiten Arbeitsbereich 32 wechselt; oder umgekehrt.
Für die Ansteuerung des Roboters 10 ist eine lediglich in 9 schematisch dargestellte Robotersteuerung 90 vorgesehen. Ferner umfasst die Roboterzelle 1 eine Sensoranordnung 80, welche mit der Robotersteuerung 90 datentechnisch gekoppelt ist. Die Sensoranordnung 80 befindet sich oberhalb des ersten und des zweiten Arbeitsbereichs 30, 32 des Roboters 10. Sie kann entlang einer Führung 82 von einem ersten Arbeitsbereich 81 oberhalb des ersten Arbeitsbereichs 30 des Roboters in einen zweiten Arbeitsbereich 83 oberhalb des zweiten Arbeitsbereichs 32 des Roboters 10 bedarfsgerecht bewegt werden.
Die Führung erstreckt sich ebenfalls entlang der ersten Richtung (x). Insbesondere ist die Sensoranordnung 80 an der längserstreckten Sensorführung 82 beweglich, etwa längsverschieblich gelagert, um positionsgetreue Daten über die im ersten und zweiten Aufnahmebereich 20, 22 befindlichen Stückgüter aufzunehmen. Die Sensorführung 82 und/oder die Sensoranordnung 80 kann ferner einen elektrisch betätigbaren Antrieb aufweisen, um die Sensoranordnung 80 beispielsweise programmgesteuert entlang der Sensorführung 82 zwischen den ersten und zweiten Arbeitsbereichen 81, 82 zu bewegen.
Die Sensoranordnung kann eine oder mehrere bildgebende Kameras oder dergleichen Sensoranordnungen aufweisen, mittels derer die Lage und/oder Position einzelner Stückgüter 5 innerhalb der Stückgutbehälter 24, 26 dreidimensional ermittelbar sind. Die datentechnische Kopplung der Sensoranordnung 80 mit der Robotersteuerung ermöglicht eine softwaregestützte Erkennung einzelner Stückgüter innerhalb der jeweiligen Aufnahmebereiche 20, 22 bzw. innerhalb der dort angeordneten Stückgutbehälter 24, 26.
Befindet sich der Roboter 10 beispielsweise in dem in 3 gezeigten zweiten Arbeitsbereich 32, ist auch die Sensoranordnung 80 im zweiten Arbeitsbereich 83 angeordnet. Sie befindet sich oberhalb des zweiten Aufnahmebereichs 22 und somit auch oberhalb des dort befindlichen zweiten Stückgutbehälters 26. Für die Lage- und/oder Positionsbestimmung des Stückguts 5 im zweiten Stückgutbehälter 26, kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn der Roboter, wie insbesondere in 4 gezeigt, zumindest temporär vom zweiten Arbeitsbereich 32, wie in 3 gezeigt, in den ersten Arbeitsbereich 30, wie in 4 gezeigt, bewegt wird und dort das zuvor aufgenommene Stückgut im Bereich der ersten Förder- oder Gleitschiene 42 an die Fördereinrichtung 40 übergibt.
Während dieses Abgabevorgangs befindet sich der Roboter 10 außerhalb des Aufnahme- oder Sichtbereichs der Sensoranordnung 80. Während sich der Roboter 10 im ersten Arbeitsbereich 30 aufhält, kann die Sensoranordnung 80 ein abschattungsfreies und barrierefreies Bild oder mehrere Bilder des zweiten Aufnahmebereichs 22 aufnehmen, um für die nachfolgenden Stückgutentnahmeprozesse auf aktualisierte Daten zurückgreifen können. Nach Aufnahme von entsprechenden Lage- und/oder Positionsdaten des Stückguts 5 im zweiten Aufnahmebereich 22 kann der Roboter 10 wieder in den zweiten Arbeitsbereich 32 zurückbewegt werden.
In 5 ist das Schott 60 in einer Zwischenposition zwischen der ersten und der zweiten Position gezeigt.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die ersten und zweiten Aufnahmebereiche 20, 22 in Bezug auf die zweite Richtung (y), welche typischerweise mit der Einführrichtung für die Stückgutbehälter 24, 26 zusammenfällt, von einer sich im Wesentlichen vertikal erstreckenden Rückwand 63, begrenzt. An einer Oberseite der Rückwand 62 liegen die Förder- oder Gleitschienen 42, 44 der Fördereinrichtung 40 auf. Die Rückwand 62 kann einstückig oder mehrteilig mit einem Zwischenboden 64 ausgestaltet sein, auf welchem die Stückgutbehälter 24, 26 abstellbar sind. Der Zwischenboden 64 und die hiermit verbundene Rückwand 62 können auf einem ebenen Boden 6 der Einhausung 2 positioniert und ggf. fixiert sein.
Der Träger 50 für den Roboter 10 erstreckt sich typischerweise oberhalb der beiden Aufnahmebereiche 20, 22. Er erstreckt sich entlang der ersten Richtung (x) über die Breite von erstem und zweitem Aufnahmebereich 20, 22. Der Träger 50 weist einen horizontal verlaufenden Querbalken 58 auf. Der Querbalken 58 liegt mit seinen Längsenden auf gegenüberliegenden Stützen 57, 59 auf. Der von den Stützen 57, 59, dem Querbalken 58 und dem Boden 6 eingegrenzte Bereich bildet den ersten und den zweiten Zugang 21, 23 für die jeweiligen Aufnahmebereiche 20, 22, die durch eine entlang der zweiten Richtung (y) verlaufenden Trennwand 28 voneinander separiert sein können.
Indem der Roboter, insbesondere dessen Träger 50, oberhalb der ersten und zweiten Aufnahmebereiche 20, 22 und damit auch oberhalb der darin anzuordnenden Stückgutbehälter 24, 26 angeordnet ist, ergibt sich eine besonders platzsparende Ausgestaltung der Roboterzelle 1. Die Stückgutbehälter 24, 26 befinden sich, bezogen auf die zweite Richtung (y), senkrecht oder quer zur ersten Richtung (x) zwischen der Rückwand 62 und dem Träger 50. Hierdurch kann eine besonders geringe Distanz zwischen dem Stückgutbehälter 24 und der Fördereinrichtung 40 bereitgestellt werden. Die Förder- oder Hubwege für den Roboter 10 bzw. für den Roboterarm 12 können auf diese Art und Weise möglichst kurz gehalten werden können, was sich vorteilhaft auf möglichst kurze Taktzeiten für die Handhabung der Stückgüter 5 auswirkt.
In der alternativen Ausgestaltung einer Roboterzelle 1 gemäß 8 oder 10 ist eine Umkehr der Förderrichtung für das Stückgut 5 vorgesehen. So werden dort über das Förderband 45 einzelne Stückgüter 5 den Förder- oder Gleitschienen 42, 44 zugeführt und das Stückgut 5 gelangt über die Förder- oder Gleitschienen 42, 44 in das Innere der Einhausung 2. An einem innenliegenden Ende 41 der Förder- oder Gleitschienen 42, 44 ist ein vorliegend nicht dargestellter Anschlag angeordnet, welcher verhindert, das die Stückgüter 5 unkontrolliert in den darunterliegenden Stückgutbehälter 24, 26 fallen.
Sobald einzelne Stückgüter 5 beispielsweise am innenliegenden Endabschnitt 41 der zweiten Gleitschiene 44 zur Anlage gelangen, kann der Roboter 10 die dort befindlichen Stückgüter 5 ergreifen und sorgfältig, insbesondere aber beschädigungsfrei, vergleichsweise behutsam im zweiten Stückgutbehälter 26 ablegen. Wenn der zweite Stückgutbehälter 26 gefüllt ist, kann der Roboter 10 aus dem in 8 gezeigten zweiten Arbeitsbereich 32 in den ersten Arbeitsbereich 30 verfahren werden.
In der Ausgestaltung gemäß 11, bei welcher Stückgut 5 aus den Stückgutbehältern 24, 26 entnommen und nacheinander der Fördereinrichtung 40 zuführbar ist, sind insgesamt zwei entlang der ersten Richtung (x) nebeneinander angeordnete Sensoranordnungen 80, 80` vorgesehen. Sie erste Sensoranordnung 80 befindet sich hierbei oberhalb des ersten Aufnahmebereichs 20. Die zweite Sensoranordnung 80` befindet sich oberhalb des zweiten Aufnahmebereichs 22. Die Robotersteuerung 90 ist mit beiden Sensoranordnungen 80, 80' gleichermaßen gekoppelt. Hierbei können je nach Anforderung wahlweise Daten der ersten und/oder der zweiten Sensoranordnung 80, 80` an die Robotersteuerung 90 übergeben werden.
In 12 ist schließlich dargestellt, dass die Roboterzelle 1 optional mit einer Transportaufnahme 8 für ein Hebezeug 9 ausgestaltet sein kann. Vorliegend befindet sich die Transportaufnahme 8 an einer Oberseite bzw. an einem Deckel oder Dach der Einhausung 2. Die Transportaufnahme 8 weist zwei längserstreckte und parallel zum Boden 6 verlaufende Aufnahmen oder Schächte auf, in welche die als Hebezeug ausgestaltete Gabel eines Hebezeugs, welches vorliegend als Gabelstapler ausgebildet ist, eingreifen kann. Mittels der Transportaufnahme 8 kann die gesamte Roboterzelle 1 angehoben und bedarfsgerecht, beispielsweise in einem Produktionsumfeld platziert werden. Die Transportaufnahme kann lösbar an der Außenseite der Einhausung 2 angeordnet sein. Sie kann beispielsweise mit dem Deckel oder dem Dach der Einhausung 2 verschraubt sein. Bei Nichtgebrauch kann die Transportaufnahme 8 entfernt werden.
Bezugszeichenliste

1: Roboterzelle
2: Einhausung
3: Außenseite
4: Außenseite
5: Stückgut
6: Boden
7: Seitenwandstruktur
8: Transportaufnahme
9: Hebezeug
10: Roboter
12: Roboterarm
14: Fuß
16: Kopf
18: Endeffektor
19: Greifer
20: Aufnahmebereich
21: Zugang
22: Aufnahmebereich
23: Zugang
24: Stückgutbehälter
25: Verschluss
26: Stückgutbehälter
27: Verschluss
28: Trennwand
30: Arbeitsbereich
32: Arbeitsbereich
34: Oberteil
36: Unterteil
40: Fördereinrichtung
41: Endabschnitt
42: Gleitschiene
43: Endabschnitt
44: Gleitschiene
45: Förderband
50: Träger
52: Führung
54: Führungsschiene
55: Antrieb
56: Schlitten
57: Stütze
58: Querbalken
59: Stütze
60: Schott
61: Schiebeführung
62: Rückwand
63: Handhabe
64: Zwischenboden
80: Sensoranordnung
81: Arbeitsbereich
82: Sensorführung
83: Arbeitsbereich
86: Hub- und/oder Transportfahrzeug
90: Robotersteuerung

Claims

Roboterzelle (1) zur Handhabung von Stückgut, welche folgendes umfasst: - eine Einhausung (2), - einen im Inneren der Einhausung (2) angeordneten Roboter (10), - einen ersten Aufnahmebereich (20) für einen ersten Stückgutbehälter (24), - einen zweiten Aufnahmebereich (22) für einen zweiten Stückgutbehälter (26), wobei der erste Aufnahmebereich (20) und der zweite Aufnahmebereich (22) entlang einer ersten Richtung (x) nebeneinander angeordnet sind, - eine Fördereinrichtung (40) für vereinzeltes Stückgut, welche durch die Einhausung (2) hindurchragt, und - einen Träger (50), an oder auf welchem der Roboter (10) entlang der ersten Richtung (x) beweglich gelagert ist.
Roboterzelle (1) nach Anspruch 1, wobei der Träger (50) eine längserstreckte Führung (52) aufweist, entlang welcher der Roboter (10) zwischen einem ersten Arbeitsbereich (30) und einem zweiten Arbeitsbereich (32) verschiebbar gelagert ist.
Roboterzelle (1) nach Anspruch 2, wobei der Roboter (10) im ersten Arbeitsbereich (30) Zugang zu dem im ersten Aufnahmebereich (20) befindlichen ersten Stückgutbehälter (22) hat und wobei der Roboter (10) im zweiten Arbeitsbereich (32) Zugang zu dem im zweiten Aufnahmebereich (22) befindlichen zweiten Stückgutbehälter (26) hat.
Roboterzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, wobei der Roboter (10) im ersten und im zweiten Arbeitsbereich (30, 32) befindlich jeweils Zugang zur Fördereinrichtung (40) hat.
Roboterzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Aufnahmebereich (20) über einen ersten, mittels eines ersten Verschlusses (25) verschließbaren Zugang (21) mit dem ersten Stückgutbehälter (22) bestückbar ist und wobei der zweite Aufnahmebereich (22) über einen zweiten, mittels eines zweitens Verschlusses (27) verschließbaren Zugang (23) mit dem zweiten Stückgutbehälter (24) bestückbar ist.
Roboterzelle (1) nach Anspruch 5, wobei sich der Träger (50) im Inneren der Einhausung (2) oberhalb des ersten und des zweiten Zugangs (21, 23) erstreckt.
Roboterzelle (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei der erste und der zweite Zugang (21, 23) nebeneinander an einer ersten Außenseite (3) der Einhausung (2) angeordnet sind und wobei die Fördereinrichtung (40) eine der ersten Außenseite (3) abgewandte oder gegenüberliegende Außenseite (4) durchsetzt.
Roboterzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, wobei der erste Verschluss (25) und/oder der zweite Verschluss (27) in Abhängigkeit einer aktuellen Position des Roboters (10) in Bezug auf die erste Richtung (6) verriegelbar ist.
Roboterzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner ein entlang der ersten Richtung (x) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich gelagertes Schott (60) aufweist, welches in der ersten Position den ersten Aufnahmebereich (20) nach oben hin verschließt und welches in der zweiten Position den zweiten Aufnahmebereich (22) nach oben hin verschließt.
Roboterzelle (1) nach Anspruch 9, wobei das Schott (60) mittels eines Endeffektors (18) des Roboters (10) von der ersten Position in die zweite Position und umgekehrt beweglich ist.
Roboterzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ferner: - eine Sensoranordnung (80) zur Lage- und Positionserfassung von Stückgut (5) aufweist, welches sich im Bereich der Fördereinrichtung (40) oder im ersten und/oder zweiten Stückgutbehälter (24, 26) befindet und - eine mit der Sensoranordnung (80) datentechnisch gekoppelte Robotersteuerung (90) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Lage- und Positionserfassung des Stückguts (5) den Roboter (10) zum Eingreifen eines einzelnen Stücks anzusteuern.
Roboterzelle (1) nach Anspruch 11, wobei die Sensoranordnung (80) an einer Sensorführung (82) entlang der ersten Richtung (x) zwischen einem ersten Arbeitsbereich (81) oberhalb des ersten Aufnahmebereichs (20) und einem zweiten Arbeitsbereich (83) oberhalb des zweiten Aufnahmebereichs (22) verschiebbar gelagert ist.
Roboterzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einhausung (2) zumindest eine Transportaufnahme (8) für ein Hebezeug (9) aufweist, um den Roboterzelle (1) anzuheben und/oder zu transportieren.
Verfahren zum Vereinzeln von in mehreren Stückgutbehältern (22, 24) bereitgestellten Stückguts (5) unter Verwendung einer Roboterzelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei ein erster Stückgutbehälter (24) im ersten Aufnahmebereich (20) der Roboterzelle (1) angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Schritte: - Einzelhandhabung einzelnen Stückguts (5) und stückweises Befördern von Stückgut (5) aus dem ersten Stückgutbehälter (24) zur Fördereinrichtung (40) oder umgekehrt mittels des Roboters (10), und - Öffnen eines Zugangs (23) zum zweiten Aufnahmebereich (22) und Einführen oder Ausführen eines zweiten Stückgutbehälters (26) in oder aus dem zweiten Aufnahmebereich (22) während der Einzelhandhabung des Roboters (10) im ersten Aufnahmebereich (20).