DE102020120294A1 - Device for handling, treating and/or inspecting objects - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Handhaben, Behandeln und/oder Prüfen von Objekten (24, 26), vorzugsweise Behältern. Die Vorrichtung (10) weist ein Planarantriebssystem (14) mit einem Grundelement (16) und mindestens einer Bewegungsvorrichtung (18), die bezüglich des Grundelements (16) bewegbar ist und eine Effektoreinrichtung (20, 22) zum Handhaben, Behandeln und/oder Prüfen eines Objekts (24, 26) aufweist, auf. Die Vorrichtung (10) weist eine Trägervorrichtung (12) auf, die das Grundelement (16) bewegbar trägt. Vorteilhaft stellt die Vorrichtung (10) ein hochflexibles System zum Wechselwirken mit Objekten (24, 26) dar.The invention relates to a device (10) for handling, treating and/or inspecting objects (24, 26), preferably containers. The device (10) has a planar drive system (14) with a base element (16) and at least one movement device (18) which can be moved with respect to the base element (16) and an effector device (20, 22) for handling, treating and/or testing of an object (24, 26). The device (10) has a carrier device (12) which movably carries the base element (16). The device (10) advantageously represents a highly flexible system for interacting with objects (24, 26).
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Handhaben, Behandeln und/oder Prüfen von Objekten, vorzugsweise Behältern, wobei die Vorrichtung ein Planarantriebssystem aufweist.The present disclosure relates to a device for handling, treating and/or inspecting objects, preferably containers, the device having a planar drive system.
Technischer HintergrundTechnical background
Behälter in unterschiedlichen Geometrien und Formen werden in Abfüll- und Verpackungsanlagen durch die einzelnen Anlagenteile transportiert, dabei gefüllt, verschlossen, etikettiert, inspiziert und ausgeschleust, gruppiert und verpackt.Containers of various geometries and shapes are transported through the individual system parts in filling and packaging systems, where they are filled, closed, labeled, inspected and discharged, grouped and packaged.
Die
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Bekannt sind ferner Roboter für das Handling, Bearbeiten oder Prüfen von Gegenständen. Üblicherweise ist am Werkzeugmittelpunkt (TCP - tool center point) eines jeden Roboters ein wechselbares und für den jeweiligen Anwendungsfall geeignetes Werkzeug befestigt. Bekannt sind auch Mehrfachwerkzeuge mit mehreren gleichen oder jeweils unterschiedlichen Werkzeugen. Unterschiedliche Produkte erfordern oft jeweils daran angepasste Werkzeuge mit entsprechenden Entwicklungs- und Herstellaufwänden. Roboter können ferner i.d.R. pro Takt nur einen Gegenstand handhaben, wenn die Gegenstände für die Aufnahme ungeordnet vorliegen. Aufgaben mit sehr hohen Anforderung an die Flexibilität von Roboter-Endeffektoren können bis dato noch nicht von ihnen ausgeführt werden (z.B. Auffalten eines Kartonzuschnitts).Also known are robots for handling, processing or testing objects. A replaceable tool that is suitable for the respective application is usually attached to the tool center point (TCP - tool center point) of each robot. Multiple tools with several identical or different tools are also known. Different products often require tools that are adapted to them, with corresponding development and manufacturing costs. Furthermore, robots can usually only handle one object per cycle if the objects are not arranged for picking up. Tasks that place very high demands on the flexibility of robot end effectors have not yet been able to be performed by them (e.g. unfolding a cardboard blank).
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine alternative und/oder verbesserte Vorrichtung zum Handhaben, Behandeln und/oder Prüfen von Objekten zu schaffen.An object of the invention is to provide an alternative and/or improved device for handling, treating and/or inspecting objects.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.The object is achieved by the features of independent claim 1. Advantageous developments are specified in the dependent claims and the description.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Handhaben, Behandeln und/oder Prüfen von Objekten, vorzugsweise Behältern (z. B. Karton, Flasche, Dose, Kanister usw.). Die Vorrichtung weist ein (zum Beispiel magnetisches) Planarantriebssystem mit einem (z. B. plattenförmigen) Grundelement und mindestens einer Bewegungsvorrichtung auf. Die mindestens eine Bewegungsvorrichtung ist bezüglich des Grundelements bewegbar (z. B. mittels magnetischer Wechselwirkung zwischen dem Grundelement und der mindestens einen Bewegungsvorrichtung). Die mindestens eine Bewegungsvorrichtung weist eine Effektoreinrichtung zum Handhaben, Behandeln und/oder Prüfen eines Objekts auf. Die Vorrichtung weist zudem eine (z. B. stationäre oder bewegbare) Trägervorrichtung auf, die das Grundelement bewegbar trägt (zum Beispiel während eines Betriebs des Planarantriebssystems).One aspect of the present disclosure relates to an apparatus for handling, treating, and/or inspecting objects, preferably containers (e.g., carton, bottle, can, canister, etc.). The device has a (for example magnetic) planar drive system with a (for example plate-shaped) base element and at least one movement device. The at least one movement device is moveable with respect to the base element (e.g. by means of magnetic interaction between the base element and the at least one movement device). The at least one movement device has an effector device for handling, treating and/or checking an object. The apparatus also includes a support device (e.g., stationary or moveable) that movably supports the base member (e.g., during operation of the planar propulsion system).
Vorteilhaft stellt die Vorrichtung ein hochflexibles System zum Wechselwirken mit Objekten dar. Bedingt durch die vorzugsweise beliebig in Richtung und Winkel bewegbaren Effektoreinrichtungen sind beispielsweise Handhabungs- oder Behandlungsprozesse (z. B. Fertigungsprozesse) ohne Formatteil- oder Werkzeugwechsel denkbar. Die Wechselwirkung mit den Objekten kann zudem komplexer als bisher werden. Die Bewegungen der Effektoreinrichtungen können sehr flexibel angepasst werden, einerseits durch die Bewegbarkeit der Bewegungseinrichtungen relativ zum Grundelement, andererseits durch die Bewegbarkeit der Trägervorrichtung. Die Vorrichtung kann auch beispielsweise ein einfaches Teilehandling, den Entfall von Format- und Spezialwerkzeugen sowie sehr schnelle Umrüstzeiten, wenn überhaupt erforderlich, ermöglichen. Auch ein paralleles Handling, Prüfen und/oder Behandeln mehrerer Objekte gleichzeitig kann ermöglicht werden.The device advantageously represents a highly flexible system for interacting with objects. Due to the effector devices, which can preferably be moved in any direction and angle, handling or treatment processes (e.g. manufacturing processes) without changing format parts or tools are conceivable, for example. The interaction with the objects can also become more complex than before. The movements of the effector devices can be adjusted very flexibly, on the one hand by the mobility of the movement devices relative to the base element, on the other hand by the mobility of the carrier device. The device can also enable, for example, simple part handling, the elimination of format and special tools, and very fast changeover times, if required at all. Parallel handling, checking and/or treating a number of objects at the same time can also be made possible.
In einem Ausführungsbeispiel trägt die Trägervorrichtung das Grundelement linear bewegbar, vorzugsweise mit einem, zwei oder drei Freiheitsgraden. Alternativ oder zusätzlich kann die Trägervorrichtung das Grundelement rotatorisch bewegbar tragen, vorzugsweise mit einem, zwei oder drei Freiheitsgraden.In one embodiment, the carrier device carries the base element in a linearly movable manner, preferably with one, two or three degrees of freedom. Alternatively or additionally, the carrier device can carry the basic element in a rotationally movable manner, preferably with one, two or three degrees of freedom.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Trägervorrichtung dazu ausgebildet, das Grundelement zu bewegen, während die Effektoreinrichtung das Objekt handhabt, behandelt und/oder prüft, vorzugsweise zum Unterstützen des Handhabens, Behandelns und/oder Prüfens.In a further exemplary embodiment, the carrier device is designed to move the basic element while the effector device handles, treats and/or examines the object, preferably to support the handling, treat- ment and/or examination.
Bevorzugt kann eine Steuereinheit der Trägervorrichtung mit einer Steuereinheit des Planarantriebssystems gekoppelt sein oder beide Steuereinheiten können miteinander integriert sein.A control unit of the carrier device can preferably be coupled to a control unit of the planar drive system, or both control units can be integrated with one another.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Trägervorrichtung als eine mobile oder stationäre Robotervorrichtung (z. B. mit paralleler oder serieller Kinematik) ausgeführt. Vorzugsweise kann das Planarantriebssystem von der Robotervorrichtung als ein Effektor verwendbar sein, und/oder die Effektoreinrichtung kann von der Robotervorrichtung als ein Endeffektor verwendbar sein.In a further exemplary embodiment, the carrier device is designed as a mobile or stationary robot device (eg with parallel or serial kinematics). Preferably, the planar drive system can be used by the robotic device as an effector, and/or the effector device can be used by the robotic device as an end effector.
In einer Weiterbildung ist die Trägervorrichtung als eine Gelenkarm-Robotervorrichtung/Knickarm-Robotervorrichtung (z. B. 5-, 6- oder 7-Achse-Knickarmroboter, Dualarmroboter, Palletierroboter, SCARA-Roboter), Portal-Robotervorrichtung, Delta-Robotervorrichtung, Duopod-Robotervorrichtung, Tripod-Robotervorrichtung, Quadpod-Robotervorrichtung, Pentapod-Robotervorrichtung oder Hexapod-Robotervorrichtung ausgeführt.In a further development, the carrier device is designed as an articulated-arm robot device/articulated-arm robot device (e.g. 5, 6 or 7-axis articulated-arm robot, dual-arm robot, palletizing robot, SCARA robot), portal robot device, delta robot device, duopod -Robotic device, tripod robotic device, quadpod robotic device, pentapod robotic device or hexapod robotic device executed.
In einer Ausführungsform weist die Effektoreinrichtung einen Greifer oder eine Klemmhalterung zum Handhaben des Objekts, einen Sensor zum Erfassen des Objekts und/oder ein Werkzeug zum Behandeln des Objekts auf. Je nach Anforderung kann die Vorrichtung somit sehr flexibel mit unterschiedlichen Effektoreinrichtungen ausgestattet sein, die auch miteinander gemeinsam zum Wechselwirken mit dem Objekt verwendet werden können.In one embodiment, the effector device has a gripper or a clamp mount for handling the object, a sensor for detecting the object and/or a tool for treating the object. Depending on the requirement, the device can thus be equipped very flexibly with different effector devices, which can also be used together to interact with the object.
Beispielsweise kann die Effektoreinrichtung in Kommunikationsverbindung mit einer Steuereinheit der Vorrichtung sein. So können bspw. Signale von der als Sensor ausgebildeten Effektoreinrichtung zu der Steuereinheit übertragen werden.For example, the effector device can be in communication with a control unit of the device. For example, signals can be transmitted from the effector device designed as a sensor to the control unit.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Effektoreinrichtung passiv. Da die Effektoreinrichtung bspw. nicht extra mit Energie versorgt werden muss, kann die Vorrichtung besonders flexibel eingesetzt werden.In a further embodiment, the effector device is passive. Since the effector device does not have to be supplied with energy, for example, the device can be used particularly flexibly.
Alternativ kann die Effektoreinrichtung aktiv sein. Vorzugsweise kann eine Energieübertragung zu der Effektoreinrichtung kabelgebunden oder mittels induktiver Energieübertragung oder mittels einer Relativbewegung der jeweiligen Bewegungsvorrichtung mit der Effektoreinrichtung zu einer anderen Bewegungsvorrichtung erfolgen.Alternatively, the effector device can be active. Energy can preferably be transmitted to the effector device by cable or by means of inductive energy transmission or by means of a relative movement of the respective movement device with the effector device to another movement device.
In einer Ausführungsvariante ist das zu handhabende, zu prüfende und/oder zu behandelnde Objekt einer Gruppe von Objekten mit unterschiedlichen Formen, Positionen und/oder Orientierungen zugeordnet, vorzugsweise einer Gruppe von Kartonzuschnitten. Vorzugsweise kann das Planarantriebssystem dazu ausgebildet sein, eine Bewegung der mindestens einen Bewegungsvorrichtung beim Handhaben, Behandeln und/oder Prüfen an eine jeweilige Form, Position und/oder Orientierungen des zu handhabenden, zu prüfenden und/oder zu behandelnden Objekts anzupassen, vorzugsweise beim Aufnehmen des Objekts mittels der Effektoreinrichtung. Somit wird auf einfache Weise die Wechselwirkung mit unterschiedlichen Objekten, Objektpositionen und Objektorientierungen ermöglicht.In a variant embodiment, the object to be handled, checked and/or treated is assigned to a group of objects with different shapes, positions and/or orientations, preferably a group of carton blanks. Preferably, the planar drive system can be designed to adapt a movement of the at least one movement device during handling, treatment and/or testing to a respective shape, position and/or orientation of the object to be handled, tested and/or treated, preferably when picking up the Object by means of the effector device. The interaction with different objects, object positions and object orientations is thus made possible in a simple manner.
Beispielsweise kann eine jeweilige Form, Position und/oder Orientierung des Objekts von einer Sensorik erfasst werden und/oder die Vorrichtung kann in unterschiedlichen Programmmodi betreibbar sein.For example, a respective shape, position and/or orientation of the object can be detected by a sensor system and/or the device can be operable in different program modes.
In einer weiteren Ausführungsvariante sind mehrere Bewegungsvorrichtungen umfasst, die vorzugsweise bezüglich des Grundelements unabhängig voneinander bewegbar sind.In a further embodiment variant, several movement devices are included, which can preferably be moved independently of one another with respect to the base element.
In einer Weiterbildung weisen die mehreren Bewegungsvorrichtungen zumindest teilweise gleiche und/oder zumindest teilweise unterschiedliche Effektoreinrichtungen auf. Vorteilhaft können gleiche Effektoreinrichtungen das gleichzeitige, parallele Handhaben, Prüfen und/oder Behandeln mehrerer Objekte ermöglichen oder bspw. den Wegfall von Formatteilen zum Handhaben. Vorteilhaft können unterschiedliche Effektoreinrichtungen komplexe Wechselwirkungen mit den Objekten ermöglichen, z. B. gleichzeitiges Handhaben und Behandeln oder gleichzeitiges Handhaben, Prüfen und Behandeln.In a further development, the multiple movement devices have at least partially identical and/or at least partially different effector devices. Advantageously, the same effector devices can enable the simultaneous, parallel handling, checking and/or treating of a number of objects or, for example, the omission of format parts for handling. Different effector devices can advantageously enable complex interactions with the objects, e.g. B. simultaneous handling and treatment or simultaneous handling, testing and treatment.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Planarantriebssystem (z. B. mittels einer Steuereinheit) dazu ausgebildet, dass die Effektoreinrichtungen der mehreren Bewegungsvorrichtungen gemeinsam (z. B. gleichzeitig oder nacheinander) dasselbe Objekt handhaben, behandeln und/oder prüfen, oder gleichzeitig mehrere Objekte handhaben, behandeln und/oder prüfen. So kann beispielsweise ein Durchsatz der Vorrichtung erhöht werden.In one embodiment, the planar drive system is designed (e.g. by means of a control unit) so that the effector devices of the plurality of movement devices jointly (e.g. simultaneously or successively) handle, treat and/or check the same object, or handle a number of objects at the same time, treat and/or examine. For example, a throughput of the device can be increased.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Planarantriebssystem (z. B. mittels einer Steuereinheit) dazu ausgebildet, das Objekt zum Halten oder Transportieren zwischen den Effektoreinrichtungen von mindestens zwei Bewegungsvorrichtungen (z. B. genau zwei, drei oder vier Bewegungsvorrichtungen) der mehreren Bewegungsvorrichtungen zu klemmen. So kann ein Wegfall von Formatteilen, wie z. B. unterschiedliche Greiferköpfe, ermöglicht werden.In a further exemplary embodiment, the planar drive system (e.g. by means of a control unit) is designed to clamp the object for holding or transporting between the effector devices of at least two movement devices (e.g. exactly two, three or four movement devices) of the plurality of movement devices . Thus, a omission of format parts, such as B. different gripper heads are made possible.
In einer Ausführungsform ist das Planarantriebssystem (z. B. mittels einer Steuereinheit) dazu ausgebildet, das Objekt von der Effektoreinrichtung mindestens einer der mehreren Bewegungsvorrichtungen zu halten, während das Objekt von der Effektoreinrichtung mindestens einer anderen der mehreren Bewegungsvorrichtungen behandelt wird. So kann eine komplexe und flexible Behandlung des Objekts ermöglicht werden.In one embodiment, the planar drive system is configured (e.g. by means of a control unit) to hold the object from the effector device of at least one of the plurality of movement devices while the object is being treated by the effector device of at least one other of the plurality of movement devices. In this way, a complex and flexible treatment of the object can be made possible.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Planarantriebssystem (z. B. mittels einer Steuereinheit) dazu ausgebildet, das Objekt, vorzugsweisen einen Kartonzuschnitt, mittels der Effektoreinrichtung mindestens einer der mehreren Bewegungsvorrichtung zu halten und nacheinander mittels der Effektoreinrichtungen anderer der mehreren Bewegungsvorrichtungen zu behandeln, vorzugsweise zu falten, zu verkleben und/oder zu verpressen. So kann bspw. eine hochkomplexe Behandlung des Objekts in mehreren unterschiedlichen Behandlungsschritten ermöglicht werden.In a further embodiment, the planar drive system is designed (e.g. by means of a control unit) to hold the object, preferably a cardboard blank, by means of the effector device of at least one of the several movement devices and to successively treat it by means of the effector devices of other of the several movement devices, preferably to fold, glue and/or press. For example, a highly complex treatment of the object in several different treatment steps can be made possible.
In einer Ausführungsvariante ist das Planarantriebssystem (z. B. mittels einer Steuereinheit) dazu ausgebildet, in mehreren Modi betrieben zu werden, wobei modusabhängig mindestens eine der mehreren Bewegungsvorrichtungen in einer Parkstellung positioniert ist und beim Handhaben, Behandeln und/oder Prüfen des Objekts nicht verwendet wird. Die Vorrichtung kann somit auch als ein Werkzeugwechselsystem mit extrem schnellen Umrüstzeiten aufgrund fliegender Werkzeugwechsel verwendbar sein. Bspw. müsste nicht mehr extra ein Werkzeugwechselmagazin zum Werkzeugwechsel angefahren werden.In one embodiment variant, the planar drive system is designed (e.g. by means of a control unit) to be operated in a number of modes, with at least one of the number of movement devices being positioned in a parking position depending on the mode and not used when handling, treating and/or inspecting the object will. The device can thus also be used as a tool changing system with extremely fast changeover times due to flying tool changes. For example, a tool change magazine would no longer have to be approached to change tools.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Planarantriebssystem (z. B. mittels einer Steuereinheit) dazu ausgebildet, mittels der Effektoreinrichtungen der mehreren Bewegungsvorrichtungen mehrere Objekte aufzunehmen und die aufgenommenen Objekte in einer veränderten Orientierung und/oder Reihenfolge abzugeben.In a further embodiment, the planar drive system is designed (e.g. by means of a control unit) to pick up a number of objects using the effector devices of the plurality of movement devices and to deliver the picked up objects in a changed orientation and/or sequence.
Es ist möglich, dass die Vorrichtung, die Trägervorrichtung und/oder das Planarantriebssystem eine Steuereinheit aufweist, die eine Bewegung der Bewegungsvorrichtung(-en) und/oder der Trägervorrichtung und/oder eine Betätigung der Effektoreinrichtung(-en) steuert.It is possible for the device, the carrier device and/or the planar drive system to have a control unit which controls a movement of the movement device(s) and/or the carrier device and/or an actuation of the effector device(s).
Vorzugsweise kann sich der Begriff „Steuereinheit“ auf eine Elektronik (z. B. mit Mikroprozessor(en) und Datenspeicher) beziehen, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben und/oder Verarbeitungsaufgaben übernehmen kann. Auch wenn hierin der Begriff „Steuern“ verwendet wird, kann damit gleichsam zweckmäßig auch „Regeln“ bzw. „Steuern mit Rückkopplung“ und „Verarbeiten“ umfasst bzw. gemeint sein.The term “control unit” can preferably refer to electronics (e.g. with microprocessor(s) and data memory) which, depending on the training, can take on control tasks and/or regulation tasks and/or processing tasks. Even if the term “control” is used here, it can also appropriately include or mean “regulation” or “control with feedback” and “processing”.
Bevorzugt kann die hierin offenbarte Vorrichtung in einer Behälterbehandlungsanlage für Flaschen, Dosen und/oder Kanister zum Behälterhandling, zum Behälterprüfen und/oder zum Behälterbehandeln umfasst sein. Alternativ kann die hierin offenbarte Vorrichtung beispielsweise in einer Verpackungsanlage zum Herstellen, Aufbauen und/oder Aufklappen von Verpackungen (z. B. Kartons) umfasst sein.The device disclosed herein can preferably be included in a container treatment system for bottles, cans and/or canisters for container handling, for container testing and/or for container treatment. Alternatively, the device disclosed herein can be included, for example, in a packaging system for producing, assembling and/or unfolding packaging (e.g. cartons).
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar.The preferred embodiments and features of the invention described above can be combined with one another as desired.
Figurenlistecharacter list
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Perspektivansicht einer Vorrichtung zum Handhaben, Behandeln und/oder Prüfen von Objekten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; -
2 eine schematische Draufsicht auf ein Planarantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und -
3 eine schematische Draufsicht auf ein Planarantriebssystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
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1 a schematic perspective view of a device for handling, treating and/or inspecting objects according to an embodiment of the present disclosure; -
2 a schematic plan view of a planar drive system according to an embodiment of the present disclosure; and -
3 a schematic plan view of a planar drive system according to a further embodiment of the present disclosure.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.The embodiments shown in the figures correspond at least in part, so that similar or identical parts are provided with the same reference symbols and, for their explanation, reference is also made to the description of the other embodiments or figures in order to avoid repetition.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter AusführungsformenDetailed description of exemplary embodiments
Die
Die Vorrichtung 10 weist eine Trägervorrichtung 12 und ein Planarantriebssystem 14 mit einem Grundelement 16 und mehreren Bewegungsvorrichtungen 18 auf.The
Die Trägervorrichtung 12 kann stationär oder mobil ausgeführt sein. Die Trägervorrichtung 12 ist dazu ausgebildet, das Grundelement 16 des Planarantriebssystems 14 zu tragen und zu bewegen.The
Je nach Ausführung der Trägervorrichtung 12 kann die Trägervorrichtung 12 das Grundelement 16 zwischen verschiedenen Positionen und/oder Orientierungen bewegen. Bspw. kann die Trägervorrichtung 12 das Grundelement 16 in einem orthogonalen Koordinatensystem entlang einer, zwei oder drei Koordinatenachsen (z. B. x-, y- und/oder z-Achse) bewegen und/oder um eine, zwei oder drei der Koordinatenachsen drehen. Die Trägervorrichtung 12 kann bevorzugt ein bis sechs Freiheitgrade zum Bewegen des Grundelements 16 aufweisen.Depending on the design of the
Die Bewegung der Trägervorrichtung 12 zum Bewegen des Grundelements 16 kann beispielsweise dazu genutzt werden, das Grundelement 16 zu transportieren, z. B. von einer Objektaufnahmestelle zu einer Objektabgabestelle. Die Trägervorrichtung 12 kann das Grundelement 16 auch bewegen, um die Prüfung, Behandlung oder Handhabung des Objekts oder der Objekte zu ermöglichen oder zu unterstützen.The movement of the
Die Trägervorrichtung 12 ist besonders bevorzugt als eine Robotervorrichtung ausgeführt. In
Es ist allerdings auch möglich, dass die Trägervorrichtung 12 beispielsweise als eine anders ausgebildete Robotervorrichtung ausgeführt ist, zum Beispiel als mobile Robotervorrichtung, als Robotervorrichtung mit paralleler Kinematik, als Dualarm-Robotervorrichtung, als Palletier-Robotervorrichtung, als SCARA-Robotervorrichtung, als Portal-Robotervorrichtung, als Delta-Robotervorrichtung, als Duopod-Robotervorrichtung, als Tripod-Robotervorrichtung, als Quadpod-Robotervorrichtung, als Pentapod-Robotervorrichtung oder als Hexapod-Robotervorrichtung. Es ist auch möglich, dass die Trägervorrichtung 12 z. B. mangels Mehrzweckfähigkeit oder mangels freier Programmierbarkeit nicht als Robotervorrichtung ausgeführt ist.However, it is also possible for the
Das Planarantriebssystem 14 ist vorzugsweise ein magnetisches Planarantriebssystem. Die Bewegungsvorrichtungen 18 können mittels magnetischer Wechselwirkung mit dem Grundelement 16 frei und unabhängig voneinander über das Grundelement 16 bewegt werden. Die Bewegungsvorrichtungen 18 können auch mittels magnetischer Wechselwirkung mit dem Grundelement 16 bezüglich des Grundelements 16 gedreht werden (z. B. Gieren). Die Bewegungsvorrichtungen 18 können auch mittels magnetischer Wechselwirkung mit dem Grundelement 16 bezüglich des Grundelements 16 geneigt werden (z. B. Nicken und/oder Rollen). Die Bewegungsvorrichtungen 18 können ebenfalls mittels magnetischer Wechselwirkung mit dem Grundelement 16 bezüglich des Grundelements 16 eine Hubbewegung nach oben oder nach unten ausführen. Eine Anzahl der Bewegungsvorrichtungen 18 kann je nach Anwendungsfall frei wählbar sein.The
Das Grundelement 16 bildet einen Stator des Planarantriebssystems 14. Die Bewegungsvorrichtungen 18 bilden Läufer des Planarantriebssystems 14. Die Bewegungsvorrichtungen 18 werden berührungslos von dem Grundelement 16 getragen, vorzugsweise auf einer Oberseite des Grundelements 16 und vorzugsweise mit einer eisenlosen Motorausführung. Alternativ könnte ein eisenbehafteter Motor mit naturgemäß stärkeren Vortriebs- und Anziehungskräften verwendet werden. Vorteilhaft wäre in diesem Fall, die Bewegungsvorrichtungen mit einem Fahrwerk auszustatten, das die höheren Anziehungskräfte aufnimmt. Das Grundelement 16 kann beispielsweise mehrere, verteilt angeordnete Elektromagnete, z. B. elektrische Spulen, aufweisen. Die Bewegungsvorrichtungen 18 können Permanentmagnete aufweisen. Die Elektromagnete sind bevorzugt in einer Matrix angeordnet, welche sich in einer Ebene des Grundelements 16 erstreckt. Eine Steuereinheit (nicht dargestellt) des Planarantriebssystems 14 kann eine Stromzuführung zu den Elektromagneten des Grundelements 16 steuern, um elektromagnetische Felder an einer gewünschten Position des Grundelements 16 mit einer gewünschten Feldstärke aufzubauen. Ein Vortrieb, eine Drehung, eine Neigung und/oder ein Hub der Bewegungsvorrichtungen 18 kann durch entsprechende elektromagnetische Felder der Elektromagnete des Grundelements 16 bewirkt werden.The
Eine Ausrichtung des Grundelements 16 und/oder eine Position des Grundelements 16 kann mittels der Trägervorrichtung 12 verändert werden. Folglich können so auch die Ausrichtungen und/oder Positionen der Bewegungsvorrichtungen 18 im Raum verändert werden. Das Grundelement 16 ist an die Trägervorrichtung 12 montiert, um mittels der Trägervorrichtung 12 bewegt zu werden. Vorzugsweise ist eine Rückseite des Grundelements 16 an der Trägervorrichtung 12 angebracht, bevorzugt mittig bezüglich der Rückseite. Beispielsweise kann das Grundelement 16 an einer Roboterwerkzeugaufnahme der bevorzugt als Robotervorrichtung ausgeführten Trägervorrichtung 12 angebracht werden.An alignment of the
Die Bewegungsvorrichtungen 18 können jeweils gleiche oder unterschiedliche Effektoreinrichtungen 20, 22 tragen. Die Effektoreinrichtungen 20, 22 können bevorzugt als Endeffektoren der als Robotervorrichtung ausgeführten Trägervorrichtung 12 verwendbar sein. Es ist möglich, dass die Bewegungsvorrichtungen 18 jeweils nur eine einzige Effektoreinrichtung 20, 22 tragen, oder dass die Bewegungsvorrichtungen 18 jeweils mehrerer Effektoreinrichtungen 20, 22 tragen.The
Sind beispielsweise mehrere Bewegungsvorrichtungen 18 mit den gleichen Effektoreinrichtungen 20 oder 22 ausgestattet, so kann es beispielsweise möglich sein, dass die Vorrichtung 10 mehrere Objekte parallel prüfen, behandeln oder handhaben kann. Beispielsweise kann eine Effektoreinrichtung einer ersten Bewegungsvorrichtung ein erstes Objekt prüfen, behandeln und/oder handhaben, während eine Effektoreinrichtung einer zweiten Bewegungsvorrichtung ein zweites Objekt prüft, behandelt und/oder handhabt. Es ist auch möglich, dass die Effektoreinrichtungen der ersten Bewegungsvorrichtung einen ersten Abschnitt des Objekts prüft, behandelt und/oder handhabt, während die Effektoreinrichtung der zweiten Bewegungsvorrichtung einen anderen Abschnitt des Objekts prüft, behandelt und/oder handhabt.If, for example, a number of
Es können beispielsweise auch mehrere Effektoreinrichtungen 20, 22 mehrerer Bewegungsvorrichtungen 18 mehrere Objekte gleichzeitig aufnehmen und die aufgenommenen Objekte in einer veränderten Orientierung und/oder Reihenfolge wieder abgeben.For example,
Sind andererseits mehrere Bewegungsvorrichtungen 18 mit unterschiedlichen Effektoreinrichtungen 20, 22 ausgestattet, so kann es beispielsweise möglich sein, dass eine Effektoreinrichtung einer ersten Bewegungsvorrichtung eine erste Aktion bezüglich des Objekts ausführt (zum Beispiel prüfen, behandeln oder handhaben), während eine Effektoreinrichtung einer zweiten Bewegungsvorrichtung eine zweite Aktion bezüglich des Objekts ausführt (zum Beispiel Prüfen, Behandeln oder Handhaben). So können beispielsweise auch komplexe Herstellvorgänge, bei dem ein oder mehrere komplexe Behandlungsvorgänge an einem aufgenommenen Objekt ausgeführt werden, möglich sein. Die Behandlungsvorgänge können durch eine entsprechende Bewegung der Trägervorrichtung 12 noch unterstützt werden.On the other hand, if
Es ist auch möglich, dass die Bewegungsvorrichtungen 18 in der Art eines Werkzeugwechselsystems mit fliegendem Werkzeugwechsel betrieben werden. In einem ersten Modus der Vorrichtung 10 ist mindestens eine erste Bewegungsvorrichtung in einer Wartestellung bzw. Parkposition, während eine Effektoreinrichtung mindestens einer zweiten Bewegungsvorrichtung ein Objekt prüft, behandelt oder handhabt. Bei einem Programmwechsel in einen zweiten Modus kann hingegen die mindestens eine zweite Bewegungsvorrichtung in der Wartestellung positioniert werden, während eine Effektoreinrichtung der mindestens einen ersten Bewegungsvorrichtung ein anderes Objekt prüft, behandelt oder handhabt.It is also possible for the
Es ist auch denkbar, dass die Bewegungsvorrichtungen 18 durch Andocken des Grundelements 16 an ein stationäres oder wiederum an einer anderen Handhabungseinheit 12 angebrachtes weiteres Grundelement zwischen den Grundelementen wechseln, um z.B. einen Werkzeugwechsel durchzuführen, oder um die Bewegungsvorrichtungen mitsamt Objekt hochdynamisch auf ein Grundelement zu transportieren oder von ihm zu entfernen.It is also conceivable for the
In
Die Effektoreinrichtungen 20, 22 können passiv sein und ohne Energie- und/oder Medienzuführung oder -abführung funktionieren. Beispielsweise können die Effektoreinrichtungen 20, 22 als passive Klemmhalterungen zum Einklemmen und Halten der Objekte ausgeführt sein.The
Die Effektoreinrichtungen 20, 22 können auch aktiv, zum Beispiel antreibbar, sein. Eine Energieübertragung zu den Effektoreinrichtungen 20, 22 kann beispielsweise kabelgebunden oder mittels induktiver Energieübertragung (elektromagnetischer Induktion) von dem Grundelement 16 bewirkt werden.The
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Effektoreinrichtungen 20, 22 durch eine Relativbewegung zwischen zwei Bewegungsvorrichtungen 18 antreibbar sind. Es kann also beispielsweise ein Getriebemechanismus vorhanden sein, der eine Relativbewegung zwischen zwei Bewegungsvorrichtungen 18 in einen Antrieb der Effektoreinrichtungen 20, 22 wandelt. Beispielsweise könnte eine der Bewegungsvorrichtungen 18 eine Effektoreinrichtung 20 sowie ein drehbares Zahnrad aufweisen. Das drehbare Zahnrad ist antreibend mit der Effektoreinrichtung 20 verbunden. Eine andere der Bewegungsvorrichtungen 18 trägt eine Zahnstange. Die Zahnstange kann in Eingriff mit dem Zahnrad gebracht werden. Bewegen sich die entsprechenden Bewegungsvorrichtungen relativ zueinander, treibt die die Zahnstange das Zahnrad an, das wiederum die Effektoreinrichtung 20 antreibt.Alternatively or additionally, it is possible that the
Das Objekt 24 ist zwischen mehreren, vorzugsweise passiven, Effektoreinrichtungen 20, 22 mehrerer Bewegungsvorrichtungen 18 gegriffen, vorzugsweise geklemmt. Mittels gemeinsamer Bewegung können die Bewegungsvorrichtungen 18 das Objekt 24 bewegen. Das Objekt 24 kann auch mittels Bewegung der Trägervorrichtung 12 bewegt werden. Es können beispielsweise auch mehrere Objekte 24 gegriffen werden, wenn weitere Bewegungsvorrichtungen umfasst wären (nicht in
Die Klemmkraft kann an die verschiedenen zu handhabenden Objekte angepasst werden. Beispielsweise wird zum Halten von vollen, großen Glasflaschen eine höhere Klemmkraft benötigt wie bei leeren, dünnwandigen PET-Flaschen. Leere PET-Flaschen würden durch die große Klemmkraft für die Glasflaschen zusammengedrückt.The clamping force can be adjusted according to the different objects to be handled. For example, holding full, large glass bottles requires a higher clamping force than empty, thin-walled PET bottles. Empty PET bottles would be crushed by the high clamping force for the glass bottles.
Mehrere Bewegungsvorrichtungen 18 sind jeweils mit einem als Sauggreifer ausgeführten Effektoreinrichtung 22 zum Handhaben der Objekte 26 ausgestattet. Jeweils zwei (oder mehr oder weniger) Bewegungsvorrichtungen 18 können eines der Objekte 26 durch Ansaugen mittels der Effektoreinrichtungen 22 tragen, vorzugsweise zur Objektseparierung (z. B. Kartonzuschnittseparierung) von einem Objektstapel, einer Objektpalette oder einer sonstigen Objektansammlung. Es können auch mehrere Objekte 26 mit entsprechend mehreren Bewegungsvorrichtungen 18 gleichzeitig gehandhabt werden, wie dargestellt ist.A plurality of
Die Bewegung der Bewegungsvorrichtungen 18 können sich an eine jeweilige Position, Orientierung und/oder Form, z. B. Kontur, der Objekte 26 anpassen. Die Bewegungsanpassung kann bspw. programmgesteuert oder sensorgestützt (z. B. ebenfalls mittels einer Effektoreinrichtung einer Bewegungsvorrichtung oder mittels eines externen Sensorsystems) vorgenommen werden. Insbesondere können die Effektoreinrichtungen 20, 22 von den Bewegungsvorrichtungen 18 und/oder der Trägervorrichtung 12 vor dem Aufnehmen des Objekts 26 so positioniert werden, dass die Effektoreinrichtungen 26 an gewünschten Abschnitten des Objekts 26 positioniert sind, sodass zweckmäßig eine sichere Aufnahme und Handhabung des Objekts 26 gewährleistet werden kann. Es ist auch möglich, dass vor dem Aufnehmen des Objekts 26 zunächst eine Position und/oder Orientierung des Objekts 26 erfasst wird (z. B. ebenfalls mittels einer Effektoreinrichtung einer Bewegungsvorrichtung oder mittels eines externen Sensorsystems). Beispielsweise könnten die Objekte 26 ungeordnet auf einer Palette liegen. Die Effektoreinrichtung(en) 20, 22 können dann von den Bewegungsvorrichtungen 18 und/oder der Trägervorrichtung 12 angepasst an die erfasste Position und/oder Orientierung zu dem erfassten Objekt 26 zum Aufnehmen des Objekts 26 bewegt werden.The movement of the
Bei einer nicht in
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und beispielsweise unabhängig von den Merkmalen bezüglich des Vorhandenseins und/oder der Konfiguration des Planarantriebssystems und/oder der Trägervorrichtung des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart.The invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a large number of variants and modifications are possible, which also make use of the idea of the invention and therefore fall within the scope of protection. In particular, the invention also claims protection for the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to. In particular, the individual features of independent claim 1 are each disclosed independently of one another. In addition, the features of the dependent claims are independent of sämtli are disclosed according to the features of independent claim 1 and, for example, independently of the features relating to the presence and/or the configuration of the planar drive system and/or the supporting device of independent claim 1.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Vorrichtungcontraption
- 1212
- Trägervorrichtungcarrier device
- 1414
- Planarantriebssystemplanar drive system
- 1616
- Grundelementbasic element
- 1818
- Bewegungsvorrichtungmoving device
- 2020
- Effektoreinrichtungeffector device
- 2222
- Effektoreinrichtungeffector device
- 2424
- Objektobject
- 2626
- Objektobject
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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