DE102021113060A1

DE102021113060A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Handhabung und/oder Gruppierung von Stückgütern

Info

Publication number: DE102021113060A1
Application number: DE102021113060.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Habermann; Alexander Mann
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2022-11-24
Also published as: EP4341182A1; WO2022243161A1; BR112023022234A2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Handhabung und/oder Gruppierung von Stückgütern (20). Die Vorrichtung (1) weist dabei zumindest einen sich entlang einer Hauptachse (HA) erstreckenden Handhabungstisch (2) umfassend wenigstens eine Manipulationszone (3) und wenigstens eine Sammelzone (4) auf. Die Manipulationszone (3) und die Sammelzone (4) sind entlang der Hauptachse (HA) hintereinander angeordnet, wobei die Sammelzone (4) in einer in Richtung der Hauptachse (HA) verlaufenden Transportrichtung (F) der Stückgüter (20) nach der Manipulationszone (3) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung (1) ferner zumindest einen ersten Manipulator (5) zur Stückgutmanipulation aufweist. Der erste Manipulator (5) ist wenigstens abschnittsweise in Richtung der Hauptachse (HA) ortsveränderlich bewegbar ausgebildet. Hierbei ist der erste Manipulator (5) zwischen zumindest einer Normalposition (P1) und wenigstens einer von der Normalposition (P1) verschiedenen Bedarfsposition (P2) beweglich. Der erste Manipulator (5) weist einen seiner Normalposition (P1) zugeordneten Basisarbeitsbereich zur Stückgutmanipulation in der Manipulationszone (3) und einen seiner Bedarfsposition (P2) zugeordneten Bedarfsarbeitsbereich zur Stückgutmanipulation außerhalb seines Basisarbeitsbereiches auf. Ferner weist die Vorrichtung (1) zumindest eine optische Erkennungseinrichtung (6) zur Überwachung der Stückgutmanipulation in der Manipulationszone (3) und/oder Sammelzone (4) auf.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Handhabung und/oder Gruppierung von Stückgütern, insbesondere zur Handhabung und/oder Gruppierung der Stückgüter zur Lagenbildung bei der Palettierung, sowie auf ein entsprechendes Verfahren zur Handhabung und/oder Gruppierung von Stückgütern.
Bekannt ist es, Stückgüter oder Artikel, beispielsweise Gebinde oder Verpackungseinheiten, zu übergeordneten, größeren Einheitenzusammenzustellen und zu verpacken, um die Stückgüter bzw. Artikel in dieser Form zu lagern, zu transportieren und in den Handel zu bringen. Stückgüter können vorliegend Packmittel oder Verpackungseinheiten, wie zum Beispiel mit einem Produkt (Füllgut) gefüllte Flaschen, kartonartige Behälter oder auch Dosen usw. sein, die zum Beispiel etwa in Umverpackungen, beispielsweise in Kartons, Trays, Schrumpffolie usw. als Gebinde verpackt sind.
Auch ist die Bildung bzw. das Zusammenstellen von Paletten bekannt und wird für gewöhnlich als Palettierung bezeichnet. Bei der Palettierung werden zunächst die Artikel oder Stückgüter beispielsweise zu Vorgruppierungen oder Gruppierungen bzw. Vorgruppen oder Gruppen gruppiert und/oder zusammengestellt, um anschließend durch weiteres Zusammenstellen bzw. Zusammenordnen der Gruppierungen oder Vorgruppierungen einzelne Lagen von Stückgütern zu bilden. Schließlich werden mehrere solcher Lagen übereinander angeordnet und dadurch ein Lagenstapel erzeugt, wobei solche Lagenstapel beispielsweise auf einer Transportpalette abgelegt bzw. gebildet werden und diese fertiggestellten, beladenen Paletten (gegebenenfalls nach einer Umwicklung mittels eines Folienwicklers) schließlich die Transport-, Lager- und Auslieferungseinheit bilden.
Die Lagenbildung und gegebenenfalls auch das Aufeinanderstapeln der Lagen erfolgt beispielsweise in Produktionslinien von Getränkeabfüllanlagen. Dabei können beispielsweise - quasi als einer der abschließenden Produktionsschritte in solchen Produktionslinien - Lagen aus gefüllten Behältern bzw. daraus erzeugten Gebinden übereinander gestapelt werden.
Bekannt ist es ferner, in den entsprechenden, eingangs beschriebenen Produktions- und/oder Verpackungslinien für die Handhabung und Gruppierung zum Zwecke der Lagenbildung Roboter bzw. Manipulatoren oder Robotersysteme bzw. Manipulatorsysteme einzusetzen. Dies wird häufig auch als Robotergruppierung bezeichnet. In der Regel werden hierbei die Stückgüter über zuführende Transporteinheiten, beispielsweise Transportbänder, welche auch als Zulaufbänder oder Zuteilbänder bezeichnet werden können, einem Arbeits- oder Erfassungsbereich der genannten Roboter bzw. Manipulatoren zugeführt, in welchem die Stückgüter dann mittels der Roboter bzw. Manipulatoren an eine jeweilige vorgegebene bzw. gewünschte Zielposition bewegt und zur korrekten, gewünschten Lagenbildung zusammengestellt und geordnet bzw. gruppiert werden.
Die bekanntermaßen in solchen Produktions- und/oder Verpackungslinien eingesetzten Roboter bzw. Manipulatoren umfassen in der Regel zumindest einen Manipulatorarm, beispielsweise einen Gelenkarm, an dessen freiem Ende wenigstens eine Aufnahmevorrichtung bzw. Greifvorrichtung zum Aufnehmen bzw. Greifen der Stückgüter vorgesehen ist. Über den Manipulatorarm können die Stückgüter während der Stückgutmanipulation beispielsweise auf einem Handhabungstisch in einer Ebene, welche der Transportebene entspricht, in Richtung der x-Achse und y-Achse dieser Transportebene verschoben werden. Ebenso kann der Manipulatorarm die Stückgüter häufig auch versetzen, und zwar durch Anheben in Richtung einer eine vertikale Höhenachse bildenden z-Achse und durch Wieder-Absetzen an der Zielposition.
Problematisch bei der Handhabung von Stückgütern an der Robotergruppierung ist, dass es immer wieder zu Fehlpositionierungen von Stückgütern kommt, so dass ein Stückgut oder mehrere Stückgüter nicht korrekt positioniert wird/werden. Eine derartige Fehlpositionierung kann beispielsweise in Form einer Winkelabweichung vorliegen, wobei das Stückgut verdreht ist oder in Form einer Positionsabweichung, in der das Stückgut in Richtung der x- und/oder y-Achse der Transportebene nicht korrekt platziert ist. Erkannt werden solche Fehlpositionierungen häufig erst sehr spät in dem gesamten Prozess der Lagenbildung und Palettierung, nämlich in der späteren Funktionskette, beispielsweise dann, wenn versucht wird, eine erstellte Lage von Stückgütern zu palettieren. Die Fehlpositionierung bzw. Abweichung muss dann durch eine Bedienperson erkannt und durch manuellen Eingriff beseitigt werden.
Es besteht somit Bedarf, die Handhabung und/oder Gruppierung von Stückgütern mittels Manipulatoren zu verbessern, insbesondere auch hinsichtlich der Fehlererkennung und -behebung.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Handhabung und/oder Gruppierung von Stückgütern aufzuzeigen, die die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Systeme überwindet und die insbesondere die Fehlererkennung und Fehlerbehebung verbessert.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Handhabung und/oder Gruppierung von Stückgütern gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Ferner wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zur Handhabung und/oder Gruppierung von Stückgütern gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 16 angegeben. Die abhängigen Ansprüche betreffen dabei besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung zur Handhabung und/oder Gruppierung von Stückgütern bereit, wobei die Vorrichtung zumindest einen sich entlang einer Hauptachse erstreckenden Handhabungstisch mit wenigstens einer Manipulationszone und wenigstens einer Sammelzone aufweist. Die Manipulationszone und die Sammelzone sind dabei entlang der Hauptachse hintereinander angeordnet, wobei die Sammelzone in einer in Richtung der Hauptachse verlaufenden Transportrichtung der Stückgüter nach bzw. hinter der Manipulationszone angeordnet ist. Die Vorrichtung weist ferner zumindest einen ersten Manipulator zur Stückgutmanipulation auf. Die Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass der erste Manipulator wenigstens abschnittsweise in Richtung der Hauptachse ortsveränderlich bewegbar ausgebildet ist und dabei zwischen zumindest einer Normalposition und wenigstens einer von der Normalposition verschiedenen Bedarfsposition beweglich ist. Der erste Manipulator weist hierbei einen seiner Normalposition zugeordneten Basisarbeitsbereich zur Stückgutmanipulation in der Manipulationszone sowie ferner einen seiner Bedarfsposition zugeordneten Bedarfsarbeitsbereich zur Stückgutmanipulation außerhalb seines Basisarbeitsbereiches auf. Zudem weist die Vorrichtung zumindest eine optische Erkennungseinrichtung zur Überwachung der Stückgutmanipulation in der Manipulationszone und/oder Sammelzone auf.
Der erste Manipulator kann über einen vorgegebenen Abschnitt, insbesondere Streckenabschnitt, in Richtung entlang der Hauptachse bewegt, nämlich beispielsweise mittels einer linearen, translatorischen Bewegung bzw. Translation verschoben werden. Der erste Manipulator kann daher vorliegend auch als beweglicher oder ortsungebundener bzw. mobiler Manipulator verstanden werden, der entlang des vorgegebenen Abschnitts, insbesondere Streckenabschnitts, in Richtung entlang der Hauptachse verschiedene Positionen oder Ortspositionen einnehmen kann.
Die Bewegung, insbesondere Verschiebung bzw. Translation, des Manipulators kann dabei im Wesentlichen als eine parallel oder näherungsweise parallel zur Hauptachse erfolgende Hin- und Rückbewegung zwischen der zumindest einen Normalposition und der wenigstens einen Bedarfsposition verstanden werden, insbesondere als Hinbewegung von der Normalposition hin zur Bedarfsposition und entsprechende Rückbewegung von der Bedarfsposition zurück zur Normalposition. Die translatorische Bewegung des Manipulators kann somit im Wesentlichen in Transportrichtung der Stückgüter sowie entgegen der Transportrichtung der Stückgüter erfolgen. Für die Bewegung des Manipulators ist selbstverständlich ein geeigneter, dem Fachmann geläufiger Antrieb bzw. ein entsprechendes Antriebsmittel vorgesehen.
Die Normalposition des ersten Manipulators entspricht insbesondere einer Ortsposition, in welcher der Manipulator innerhalb seines Basisarbeitsbereichs arbeitet und die Stückgutmanipulation durchführt. Der Basisarbeitsbereich des Manipulators liegt somit in bzw. innerhalb der Manipulationszone des Handhabungstisches.
Die Normalposition kann beispielsweise eine erste Extremposition sein, nämlich eine Position, aus der der Manipulator nur in einer Richtung bewegt werden kann, nämlich durch eine Bewegung in Richtung der Transportrichtung der Stückgüter. Alternativ kann die Normalposition aber auch eine mittlere Position sein, so dass der Manipulator ausgehend von der Normalposition in Transportrichtung der Stückgüter sowie in einer dazu gegenläufigen Richtung bewegt werden kann.
Die Bedarfsposition stellt eine von der Normalposition verschiedene Position dar. In der wenigstens einen Bedarfsposition arbeitet der Manipulator innerhalb seines Bedarfsarbeitsbereichs und führt hier die Stückgutmanipulation außerhalb des besagten Basisarbeitsbereichs durch. Beispielsweise können verschiedene Bedarfspositionen, insbesondere eine Vielzahl von Bedarfspositionen definiert sein, insbesondere mit zugeordneten Bedarfsarbeitsbereichen.
Durch die optische Erkennungseinrichtung zur Überwachung der Stückgutmanipulation in der Manipulationszone und/oder Sammelzone kann besonders vorteilhaft die Durchführung der Stückgutmanipulation optisch mitverfolgt werden. Dabei können gleichzeitig bzw. synchron mit der durch den Manipulator ausgeführten Manipulation der einzelnen Stückgüter oder Stückgutgruppen optische Daten, beispielsweise Bilddaten, von der Stückgutmanipulation aufgenommen bzw. erfasst werden. Die optische Erkennungseinrichtung ist dabei insbesondere derart ausgebildet und/oder wirkt derart mit weiteren bei der Vorrichtung vorgesehenen Komponenten zusammen - zum Beispiel mit einer entsprechenden Steuerung bzw. Steuer- und/oder Regeleinheit - dass die erfassten Daten verarbeitet, verglichen und auswertet werden und dadurch eine Abweichung (Soll-Ist-Abweichung) erkannt werden kann.
Somit kann durch optische Kontrolle überwacht bzw. geprüft werden, ob das Stückgut bzw. die Stückgüter vor, während und/oder nach dem jeweiligen Manipulationsschritt in der gewünschten, insbesondere korrekten bzw. erforderlichen exakten Ausrichtung und Positionierung vorliegen. Das heißt, es kann vorteilhaft ein Positionierungsfehler bzw. eine Fehlpositionierung erkannt werden, insbesondere auch ein Positionierungsfehler bezüglich eines an seine Zielposition verbrachten bzw. in seiner Zielposition befindlichen Stückguts. Das Erkennen eines solchen Positionierungsfehlers geht vorteilhafterweise einher mit der Ermittlung und Zuordnung eines Bedarfsarbeitsbereichs für den Manipulator. Die Begriffe „Fehlpositionierung“ und „Positionierungsfehler“ werden im Sinne der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen als synonyme Begriffe verwendet.
Die optische Erkennungseinrichtung und der zumindest eine erste Manipulator können in direkter kommunizierender Verbindung oder - beispielsweise über eine zentrale, mit dem ersten Manipulator sowie der optischen Erkennungseinrichtung kommunizierende Steuer- und/oder Regeleinheit - indirekter kommunizierender Verbindung miteinander stehen. Zweckmäßigerweise kommunizieren der erste Manipulator, die optische Erkennungseinrichtung und die ggf. vorhandene Steuer- und/oder Regeleinheit derart miteinander, dass die von der optischen Erkennungseinrichtung erfassten Daten und/oder die zugehörigen Auswertedaten, insbesondere der ermittelte und/oder zugeordnete Bedarfsarbeitsbereich, dem Manipulator zur Verfügung stehen. Der Manipulator kann in Abhängigkeit dieser erfassten Daten und/oder Auswertedaten automatisiert, insbesondere automatisch und selbstständig, durch Bewegung entlang der Hauptachse diejenige Bedarfsposition einnehmen, die dem erkannten, ermittelten Bedarfsarbeitsbereich zugeordnet ist.
An dieser eingenommenen Bedarfsposition kann der Manipulator - wiederum vorzugsweise automatisiert, insbesondere vollständig automatisiert bzw. automatisch und selbstständig - nötige, korrigierende Manipulationsschritte zur Korrektur der Fehlpositionierung bzw. zur Behebung des Positionierungsfehlers ausführen. Durch die Möglichkeit der Rückwärtsfahrt kann ein fehlerhaft positioniertes Stückgut gegebenenfalls aus einer ungünstigen Position für den Manipulator wieder zurück in die Manipulationszone gefahren und dort korrigiert werden.
Insbesondere kann mit der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung somit eine frühzeitige, automatisierte Fehlererkennung erfolgen, wobei die Fehlererkennung insbesondere vorteilhaft ausgeübt werden kann, bevor es zu einem Folgeschaden kommt, der gegebenenfalls einen größeren Behebungsaufwand verursachen würde. Weiterhin bringt die vorliegende erfindungsgemäße Vorrichtung enorme Vorteile mit sich, da manuelle Eingriffe durch Bedienpersonal zur Behebung eines fehlerhaften Zustands reduziert oder sogar vollständig vermieden werden können. Die Fehlerkorrektur erfolgt automatisch und selbstständig durch die Vorrichtung bzw. Maschine selbst, was vorzugsweise eine höhere Maschinenverfügbarkeit in der Produktionslinie bzw. am Einsatzort bewirkt.
Ein Manipulator ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Manipulator oder Roboter, der in Produktionslinien auf dem technischen Gebiet zur Stückgutmanipulation eingesetzt werden kann und der beispielsweise einen Arm, insbesondere Manipulatorarm oder Roboterarm, beispielsweise einen Gelenkarm, aufweist, an dessen freiem Ende eine Manipulations- oder Aufnahme- oder Erfassungs- bzw. Greifeinrichtung vorgesehen ist, welche zum Erfassen oder Greifen der Stückgüter ausgebildet ist. Die von der Erfassungs- bzw. Greifeinrichtung aufgenommenen, erfassten Stückgüter können mithilfe des Manipulator- oder Roboterarms mindestens in zwei, vorzugsweise in allen drei Raumrichtungen, nämlich in Richtung einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse bewegt werden. Die senkrecht zueinander orientierten x- und y-Achsen verlaufen dabei im Wesentlichen horizontal und sind in einer horizontalen Ebene aufgenommen, welche eine Transportebene des Handhabungstisches definiert. Die z-Achse definiert eine vertikale Höhenachse.
Der Manipulator im vorliegenden Sinne kann vorzugsweise einzelne oder mehrere Stückgüter aufnehmen bzw. erfassen und zum Zwecke der Gruppierung und Lagenbildung manipulieren, beispielsweise kann der Manipulator auch eine definierte Gruppe oder Vorgruppierung von Stückgütern erfassen und zum Zwecke der Gruppierung und Lagenbildung manipulieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung ferner zumindest einen zweiten Manipulator zur Stückgutmanipulation, wobei der zweite Manipulator ebenfalls wenigstens abschnittsweise in Richtung der Hauptachse ortsveränderlich bewegbar ausgebildet ist und dabei zwischen zumindest einer Normalposition und wenigstens einer von der Normalposition verschiedenen Bedarfsposition beweglich ist. Der zweite Manipulator weist vorteilhaft einen seiner Normalposition zugeordneten Basisarbeitsbereich zur Stückgutmanipulation in der Manipulationszone und einen seiner Bedarfsposition zugeordneten Bedarfsarbeitsbereich zur Stückgutmanipulation außerhalb seines Basisarbeitsbereiches auf. Dadurch kann sowohl die Stückgutmanipulation an sich als auch insbesondere die Korrektur von Fehlpositionierungen bzw. die Behebung von Positionierungsfehlern mit höherer Effizienz durchgeführt werden. Zum Beispiel kann hierbei eine Optimierung und Effizienzsteigerung dergestalt erfolgen, dass derjenige Manipulator den Positionswechsel und die Fehlerkorrektur vornimmt, der beispielsweise einen kürzeren Bewegungsweg zur nötigen Bedarfsposition zurücklegen muss oder der im entsprechenden Bedarfsarbeitsbereich das fehlpositionierte Stückgut oder die fehlpositionierten Stückgüter schneller oder unter geringerem Kraft- und Energieaufwand erreichen kann oder die Korrektur-Manipulation einfacher und gezielter ausführen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante stehen die optische Erkennungseinrichtung und der zweite Manipulator in direkter oder indirekter kommunizierender Verbindung miteinander.
Vorzugsweise erstreckt sich der Bedarfsarbeitsbereich des ersten Manipulators und/oder des zweiten Manipulators zumindest teilweise in die Sammelzone. Dies hat den Vorteil, dass der jeweilige Manipulator nicht nur in der Manipulationszone, sondern auch in der Sammelzone bzw. in einem Teil der Sammelzone eine Stückgutmanipulation vornehmen kann, was mehr Flexibilität bei der Stückgutmanipulation und der Fehlerkorrektur ermöglicht.
Bevorzugt ist bzw. sind der erste und/oder zweite Manipulator in Richtung der Hauptachse verfahrbar ausgebildet. Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung zumindest ein Schienensystem zum verfahrbaren Tragen des ersten und/oder zweiten Manipulators auf, wobei der erste und/oder zweite Manipulator auf Schienen des Schienensystems verfahrbar ist bzw. sind. Das Schienensystem kann beispielsweise an einem Maschinengestell der Vorrichtung befestigt sein oder als separates Schienensystem ausgebildet und mit entsprechenden Sockeln und/oder Verankerungen zum Aufstellen ausgestattet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Variante sind der erste und zweite Manipulator bezogen auf die Hauptachse einander gegenüberliegend angeordnet und können entlang gegenüberliegender, sich in Richtung der Hauptachse erstreckender Längsseiten des Handhabungstisches zwischen den jeweiligen Normal- und Bedarfspositionen bewegt, insbesondere verfahren, werden. In dieser Ausführungsvariante kann die Stückgutmanipulation sowie auch eine erforderliche Fehlerkorrektur von beiden Längsseiten des Handhabungstisches aus erfolgen, wodurch eine höhere Effizienz erreicht werden kann. Beispielsweise kann hierbei jeder Manipulator einen jeweiligen Basis- und Bedarfsarbeitsbereich aufweisen, die sich an der jeweiligen Längsseite von außen her bis etwa in die Mitte des Handhabungstisches erstrecken. Auch ist es denkbar, die jeweiligen Basis- und Bedarfsarbeitsbereiche der Manipulatoren in anderer Weise aufzuteilen.
Besondere Vorteile ergeben sich auch, wenn der erste und/oder zweite Manipulator durch die in Richtung der Hauptachse erfolgende Bewegung auch Zwischenpositionen zwischen der jeweiligen Normalposition und einer eine äußere Extremposition bildenden Bedarfsposition einnehmen können. Vorzugsweise ist es dabei möglich, dass die Manipulatoren eine Vielzahl möglicher Zwischenpositionen, nämlich beispielsweise stufenlos jede mögliche Zwischenposition anfahren können.
Weiterhin vorteilhaft weist die Vorrichtung wenigstens einen stationären Manipulator zur Stückgutmanipulation mit einem zugeordneten Arbeitsbereich in der Manipulationszone auf. Der zusätzliche stationäre Manipulator ist vorzugsweise bezogen auf die Transportrichtung der Stückgüter vor den/dem mobilen Manipulatoren angeordnet. Der stationäre Manipulator kann sich beispielsweise in einem Einlauf- bzw. Zulauf- oder Zuteilungsbereich, insbesondere an einem stirnseitigen Einlauf- bzw. Zulauf- oder Zuteilungsende des Handhabungstisches, befinden.
Der erste und der zweite Manipulator können insbesondere baugleich zueinander ausgebildet sein. Ferner kann der stationäre Manipulator - bis auf die Tatsache, dass dieser nicht in Richtung der Hauptachse beweglich ausgebildet ist - baugleich zu dem ersten und/oder zweiten Manipulator ausgebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante stehen die optische Erkennungseinrichtung und der stationäre Manipulator in direkter oder indirekter kommunizierender Verbindung miteinander.
Bevorzugt umfasst die optische Erkennungseinrichtung zur Überwachung der Stückgutmanipulation wenigstens eine Kamera, insbesondere eine elektronische Kamera. Diese ist vorteilhaft so ausgebildet und angeordnet, dass ein optischer Erfassungsbereich der Kamera zumindest einen Teilbereich der Manipulationszone und/oder der Sammelzone umfasst. Durch die elektronische Kamera können insbesondere Bilddaten zu Verarbeitungs- und Auswertezwecken von der Manipulationszone und/oder der Sammelzone aufgenommen und werden. Vorzugsweise umfasst der optische Erfassungsbereich der Kamera mindestens 30 %, insbesondere mindestens 50 %, der Fläche der Manipulationszone und/oder der Sammelzone.
Besondere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die wenigstens eine Kamera auf einem Höhenniveau oberhalb einer Transportebene des Handhabungstisches angeordnet und von oben her auf die Manipulationszone und/oder die Sammelzone gerichtet ist. Die Aufnahme der Bilddaten erfolgt in dieser Weise in einer Art Draufsicht oder schrägen Ansicht von oben auf den Handhabungstische, wodurch ein großer Erfassungsbereich ausgenutzt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die wenigstens eine Kamera in einem Übergangsabschnitt zwischen der Manipulationszone und der Sammelzone angeordnet. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Kamera dabei auf einem Halterahmen angeordnet und von diesem gehalten, wobei der Halterahmen beispielsweise mit einem Maschinengestell oder Maschinenrahmen der Vorrichtung verbunden bzw. an diesem befestigt sein kann.
Vorzugsweise umfasst die optische Erkennungseinrichtung mehrere, insbesondere baugleiche Kameras, wobei zumindest im Bereich der Manipulationszone und zumindest im Bereich der Sammelzone wenigstens jeweils eine der mehreren Kameras angeordnet ist. Beispielsweise können alle Kameras dabei an einem Halterahmen gehalten sein, wobei hier die Möglichkeit besteht, dass sämtliche Kameras an einem gemeinsamen Halterahmen befestigt sind oder dass für die mehreren verschiedenen Kameras auch mehrere Halterahmen vorgesehen sind. Sämtliche vorhandenen Kameras können mit dem Manipulator bzw. den Manipulatoren kommunizierend verbunden und vorzugsweise auch untereinander kommunizierend verbunden sein, so dass insbesondere erfasste Daten aller Kameras gesammelt und gemeinsam zur Verfügung stehen.
Vorteilhaft umfasst die Vorrichtung eine Steuer- und/oder Regeleinheit, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit in kommunizierender Verbindung mit der optischen Erkennungseinrichtung und mit dem ersten und/oder zweiten Manipulator steht und wenigstens zur Steuerung und/oder Regelung des zumindest einen ersten und/oder zweiten Manipulators ausgebildet ist. Zusätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit zur Steuerung und/oder Regelung des zuvor erwähnten stationären Manipulators ausgebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu ausgebildet, erfasste Bilddaten von der optischen Erkennungseinrichtung zu empfangen und auszuwerten und den ersten Manipulator und/oder den zweiten Manipulator in Abhängigkeit der ausgewerteten Bilddaten zu steuern und/oder zu regeln, insbesondere bedarfsgerecht eine Bewegung des zumindest einen ersten und/oder zweiten Manipulators von dessen Normalposition zur entsprechenden Bedarfsposition zu steuern und/oder zu regeln.
Besonders bevorzugt werden beispielsweise hierbei die von der optischen Erkennungseinrichtung, insbesondere von der bzw. den Kamera(s) erfassten Bilddaten an die Steuer- und/oder Regeleinheit übergeben, wo dann ein Vergleich der erfassten Daten mit vorgegebenen Sollwerten (Soll-Ist-Abgleich) erfolgt. Die vorgegebenen Sollwerte können zum Beispiel in einer Speichereinrichtung der Steuer- und/oder Regeleinheit abgelegt sein. In Abhängigkeit dieses Soll-Ist-Abgleichs wird bei Erkennen eines Positionierungsfehlers von der Steuer- und/oder Regeleinheit ein Steuer- und/oder Regelsignal ausgegeben und an den ersten und/oder zweiten Manipulator übermittelt, so dass der erste und/oder zweite Manipulator mittels einer Bewegung in Richtung der Hauptachse aus seinem eigentlichen Arbeitsbereich in der Manipulationszone, nämlich aus seinem Basisarbeitsbereich, herausfährt und die ebenfalls von der Steuer- und/oder Regeleinheit ausgegebene bzw. übermittelte Bedarfsposition anfährt, um dort den entsprechenden Positionierungsfehler durch geeignete Stückgutmanipulation zu korrigieren. Der normalerweise fixe Basisarbeitsbereich wird damit um den Bedarfsarbeitsbereich erweitert, welcher vorliegend auch als Korrekturbereich verstanden werden kann.
Bevorzugt ist der Handhabungstisch mehrteilig ausgebildet. Er umfasst vorzugsweise zumindest einen die Manipulationszone bildenden Manipulations- oder Gruppiertisch und wenigstens einen die Sammelzone bildenden Sammel- oder Lagenbildungstisch. Ganz besonders bevorzugt weist der Handhabungstisch ferner wenigstens eine Abschiebezone auf, wobei die Abschiebezone in Transportrichtung hinter der Sammelzone angeordnet ist und wobei die Abschiebezone vorzugsweise durch einen Abschiebetisch gebildet ist.
Der Handhabungstisch kann eine oder mehrere Transportvorrichtungen zum Transportieren der Stückgüter in Transportrichtung aufweisen. Insbesondere kann der Handhabungstisch für die Manipulationszone, die Sammelzone und/oder die Abschiebezone jeweils eine eigene Transportvorrichtung aufweisen.
Vorteile ergeben sich weiterhin, wenn ein Anschlagelement zum Stoppen der Stückgüter vorgesehen ist, wobei das Anschlagelement an einem in Bezug auf die Transportrichtung der Stückgüter hinteren Ende der Sammelzone angeordnet ist und insbesondere gesteuert zwischen einer einen Transportweg der Stückgüter in Transportrichtung frei gebenden Transportstellung und einer den Transportweg der Stückgüter in Transportrichtung blockierenden Haltestellung beweglich ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist das Anschlagelement im Wesentlichen leistenförmig und in vertikaler Richtung hubbeweglich ausgebildet, wobei sich das Anschlagelement seiner Länge nach in einer im Wesentlichen senkrecht zur Hauptachse verlaufenden Querrichtung erstreckt.
Die vorliegende Erfindung betrifft, wie eingangs erwähnt, auch ein Verfahren zur Handhabung und/oder Gruppierung von Stückgütern, bei dem die Stückgüter über einen sich entlang einer Hauptachse erstreckenden Handhabungstisch in einer in Richtung der Hauptachse verlaufenden Transportrichtung transportiert und dabei zu einer geordneten Gruppe und/oder Lage von Stückgütern zusammengestellt werden. Die Stückgüter werden dabei zunächst mittels zumindest eines ersten Manipulators durch Stückgutmanipulation in einer Manipulationszone des Handhabungstisches positioniert und dann zur Gruppierung und/oder Lagenbildung in einer in Transportrichtung hinter der Manipulationszone angeordneten Sammelzone zusammengestellt. Das Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Stückgutmanipulation in der Manipulationszone und/oder Sammelzone mittels zumindest einer optischen Erkennungseinrichtung überwacht wird und dazu Ist-Daten betreffend eine Positionierung der Stückgüter von der optischen Erkennungseinrichtung erfasst werden und durch Datenabgleich mit entsprechenden Soll-Daten ausgewertet werden. In Abhängigkeit des Ist-Soll-Wert-Abgleichs wird dabei eine Fehlpositionierung von Stückgütern erkannt und korrigiert, wobei sich der erste Manipulator bedarfsabhängig zur Korrektur der Fehlpositionierung aus einer Normalposition, der ein Basisarbeitsbereich des ersten Manipulators zur Stückgutmanipulation in der Manipulationszone zugeordnet ist, durch eine in Richtung der Hauptachse erfolgende Bewegung in zumindest eine Bedarfsposition bewegt und dort in einem zugeordneten Bedarfsarbeitsbereich mittels Stückgutmanipulation die Fehlpositionierung von Stückgütern korrigiert.
Die weiter oben im Zusammenhang mit der Vorrichtung bereits erläuterten Vorteile treffen allesamt auch das erfindungsgemäße Verfahren zu, weshalb hinsichtlich des Verfahrens ausdrücklich auf die entsprechenden obigen Beschreibungspassagen verwiesen wird.
Bevorzugt erfolgt die Erkennung und die Korrektur der Fehlpositionierung automatisiert sowie mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit gesteuert und/oder geregelt.
Ebenso bevorzugt wird die Stückgutmanipulation in der Manipulationszone mittels des ersten Manipulators und wenigstens eines in Richtung der Hauptachse ortsveränderlich bewegbaren zweiten Manipulators durchgeführt, wobei der erste und zweite Manipulator vorzugsweise sich in Bezug auf die Hauptachse gegenüberliegend seitlich am Handhabungstisch angeordnet sind. In Abhängigkeit von der relativen räumlichen Position der erkannten Fehlpositionierung auf dem Handhabungstisch bewegt sich zur Korrektur der Fehlpositionierung entweder der erste oder der zweite Manipulator durch eine in Richtung der Hauptachse erfolgende Bewegung in die entsprechende Bedarfsposition und korrigiert die Fehlpositionierung.
Weiterhin bevorzugt bewegen sich der erste und/oder zweite Manipulator nach erfolgter Korrektur der Fehlpositionierung von Stückgütern wieder aus der entsprechenden Bedarfsposition zurück in die Normalposition.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 stark vereinfacht und grob schematisch dargestellt eine Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung in einer Draufsicht;
2 stark vereinfacht und grob schematisch dargestellt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung in einer Draufsicht;
3 eine Ausführungsvariante des Handhabungstisches und der optischen Erkennungseinrichtung in einer stark vereinfachten Draufsicht unter Weglassung sonstiger weiterer Vorrichtungs-Komponenten; und
4 in den Abschnitten A bis C jeweils in einer stark vereinfachten Draufsicht auf den Handhabungstisch einen jeweiligen Betriebszustand der vorliegenden Vorrichtung bei der Fehlererkennung und Fehlerbehebung.

Die in den Figuren allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Vorrichtung zur Handhabung und/oder Gruppierung von Stückgütern 20 kann beispielsweise Bestandteil einer Produktionslinie zur Herstellung von Getränken sein und einen Teil einer Verpackungs- und/oder Palettierungseinrichtung darstellen, in welcher die Stückgüter 20 zum Beispiel geordnet, gruppiert oder zusammengestellt werden und zum Zwecke der Lagenbildung zu entsprechenden Gruppen G bzw. Gruppierungen, Vorgruppen, Teillagen oder Lagen L angeordnet werden. Mehrere solcher gebildeter Lagen L können dann - vorzugsweise auf Paletten - zu einem Lagenstapel übereinander gestapelt werden, wodurch schließlich eine Palette als Transport- und Lagereinheit zusammengestellt wird, die mit einem Stapel aus lagenweise übereinander angeordneten Stückgütern 20 bepackt ist.
Die zur Handhabung und/oder Gruppierung vorgesehenen Stückgüter 20 können beispielsweise mit Behältern bestückte Kartons, Kisten oder Trays sein. Alternativ können die Stückgüter 20 mit Schrumpffolie, Papp-/Kartonzuschnitten, Kunststoffringen und/oder Klebepunkten zusammengehaltene Behälter sein, aber auch einzelne Behälter, wie Flaschen, Dosen oder dergleichen. Auch können Gruppen oder Vorgruppierungen von Stückgütern 20 für die Handhabung vorgesehen sein.
Die Vorrichtung 1 wird an ihrem eingangsseitigen Zulaufende 2a, welches auch als Einlaufende oder Zuteilende bezeichnet werden kann, über eine in den Figuren nicht dargestellte Zulauftransportvorrichtung, beispielsweise über ein einspuriges oder mehrspuriges Zuführtransportband oder Zuteilband, mit den für die Handhabung und/oder Gruppierung vorgesehenen Stückgütern 20 versorgt, wobei die Stückgüter 20 in eine Transportrichtung F gefördert werden und in dieser grundsätzlichen Transportrichtung F auch die Vorrichtung 1 vom Zulaufende 2a bis zu ihrem ausgangsseitigen Auslaufende 2b passieren.
Die Stückgüter 20 werden hierbei in der Regel in mindestens einer Reihe oder in mehreren, im Wesentlichen parallelen Reihen von der Zulauftransportvorrichtung antransportiert und laufen in dieser Weise an die Vorrichtung 1 bis mindestens zu deren Zulaufende 2a heran, wo die Stückgüter 20 schließlich an die Vorrichtung 1 übergeben werden, welche auch als Robotergruppierung verstanden werden kann.
1 zeigt in einer stark vereinfachten und grob schematischen Darstellung eine Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung 1 in einer Draufsicht. Die Vorrichtung 1 weist einen sich entlang einer Hauptachse HA erstreckenden Handhabungstisch 2 auf. Die Transportrichtung F der Stückgüter 20 verläuft dabei in Richtung der Hauptachse HA. Der Handhabungstisch 2 weist oberseitig eine im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Handhabungsfläche auf, auf welcher die Stückgüter 20 zu deren Handhabung und/oder Gruppierung aufliegen, d.h. zumindest während bestimmter Manipulationsschritte bei der Handhabung und/oder Gruppierung.
Die Handhabungsfläche des Handhabungstisches 2 ist vorzugsweise von einem in den Figuren nicht sichtbaren, auf dem Untergrund aufstehenden Tragrahmen oder Traggestell getragen bzw. gehalten und ist insbesondere in einem vorgegebenen Höhenniveau in einem definierten Abstand zum Untergrund angeordnet. Die Handhabungsfläche bildet eine Transportebene E, wobei sich die Transportebene E in einer x- und y-Richtung erstreckt und x- und y-Achsen in dieser Transportebene E verlaufen bzw. von der Transportebene E aufgenommenen sind. Wie durch das in 1 nur grob vereinfacht angedeutete Koordinatensystem verläuft die y-Achse in Längsrichtung der Vorrichtung 1, nämlich im Wesentlichen parallel zu deren Hauptachse HA und die x-Achse erstreckt sich im Wesentlichen quer zur Hauptachse HA der Vorrichtung 1. Die in 1 nur der Vollständigkeit halber zusätzlich angedeutete z-Achse entspricht einer vertikalen Höhenachse, welche - dem Betrachter entgegenkommend - aus der Zeichnungsebene der 1 heraustritt.
Der Handhabungstisch 2 umfasst im dargestellten Beispiel eine Manipulationszone 3 und eine Sammelzone 4, wobei die Manipulationszone 3 und die Sammelzone 4 entlang der Hauptachse HA aufeinanderfolgend angeordnet sind und die Sammelzone 4 in Transportrichtung F der Stückgüter 20 auf die Manipulationszone 3 folgt. Der Handhabungstisch 2 des Ausführungsbeispiels gemäß der 1 ist als mehrteiliger Handhabungstisch 2 ausgebildet und setzt sich aus einem die Manipulationszone 3 definierenden Manipulations- oder Gruppiertisch 2.1 sowie einem in Transportrichtung F direkt daran anschließenden und die Sammelzone 4 definierenden Sammel- oder Lagenbildungstisch 2.2 zusammen. Selbstverständlich kann der Handhabungstisch 2 alternativ auch durch einen einzigen Tisch mit Manipulationszone 3 und Sammelzone 4 gebildet sein.
Die Vorrichtung 1 weist ferner einen ersten Manipulator 5 zur Stückgutmanipulation auf, wobei der Manipulator 5 die Stückgüter 20 hauptsächlich in der Manipulationszone 3 durch Stückgutmanipulation manipuliert, um die Stückgüter 20 für eine Gruppierung zur anschließenden Lagenbildung korrekt auf der Handhabungsfläche zu positionieren. Der Manipulator 5 erfasst bzw. greift hierzu ein Stückgut 20 - oder gegebenenfalls auch mehrere als (Vor-)Gruppe zusammengeordnete Stückgüter 20 - um dieses Stückgut 20 bzw. die Stückgüter 20 in x- und y-Richtung zu bewegen und dadurch in ihre jeweilige vorgegebene Zielposition zu bringen und zwar in einer für die jeweilige Zielposition wiederum vorgegebene korrekte Positionierung bzw. Orientierung. Die Bewegung der Stückgüter 20 in die Zielposition erfolgt beispielsweise durch ein Verschieben der Stückgüter 20 in x- und y-Richtung über die Transportebene E oder auch durch ein Versetzen, bei dem die Stückgüter 20 durch zusätzliches, zumindest kurzzeitiges, Heben und Senken in z-Richtung angehoben und wieder abgesetzt werden. In der Sammelzone 4 wird aus den orientierten, exakt positionierten Stückgütern 20 schließlich eine Gruppe G gebildet, die nach Vervollständigung zu einer Lage L (siehe 2) zusammengestellt wird.
Der erste Manipulator 5 ist vorliegend seitlich am Handhabungstisch 2 an einer sich in Richtung der Hauptachse HA erstreckenden Längsseite des Handhabungstisches 2 angeordnet und ist als nicht stationärer, mobiler Manipulator 5 ausgebildet, der mittels einer translatorischen Bewegung, insbesondere einer Verschiebebewegung, in Richtung entlang der Hauptachse HA ortsveränderlich bewegbar ausgebildet ist und dadurch verschiedene Positionen relativ zum Handhabungstisch 2 einnehmen kann. Insbesondere ist der Manipulator 5 zwischen zumindest einer im Bereich der Manipulationszone 3 angeordneten Normalposition P1, welche seine Grund- oder Basisstellung definiert, und wenigstens einer im Bereich der Sammelzone 4 oder nahe der Sammelzone 4 angeordneten Bedarfsposition P2 beweglich bzw. verfahrbar.
Der erste Manipulator 5 ist dazu über ein Schienensystem 12 getragen, wobei das Schienensystem 12 mit Schienen 13 ausgestattet ist, die sich ihrer Länge nach in Richtung der Hauptachse HA erstrecken und auf denen der Manipulator 5 verschiebbar bzw. verfahrbar ist, so dass der Manipulator 5 in Verschieberichtung V zwischen der Normalposition P1 und der Bedarfsposition P2 mittels Hin- und Rückbewegung hin- und rückbeweglich ist. Das Schienensystem 12 kann beispielsweise an dem Tragrahmen oder Traggestell des Handhabungstisches 2 angebracht sein oder als separates selbststehendes Schienensystem 12 ausgebildet sein, welches über einen eigenen Sockel- oder Verankerungsabschnitt auf dem Untergrund aufsteht bzw. dort verankert ist.
Die Schienen 13 des Schienensystems 12 verlaufen im dargestellten Beispiel ebenfalls entlang der Längsseite des Handhabungstisches 2, jedoch in einem ausreichenden seitlichen Abstand zum Handhabungstisch 2, um ein ungehindertes Verschieben bzw. Verfahren des Manipulators 5 zu erlauben. Auch ist es möglich, dass die Schienen 13 auf einem Höhenniveau oberhalb der Transportebene E verlaufen.
Der erste Manipulator 5 weist einen seiner Normalposition P1 zugeordneten Basisarbeitsbereich zur Stückgutmanipulation innerhalb der Manipulationszone 3 auf, welcher als sein eigentlicher, ihm zugeordneter Arbeitsbereich gilt. Dieser generelle Basisarbeitsbereich kann jedoch um einen seiner Bedarfsposition P2 zugeordneten Bedarfsarbeitsbereich zur Stückgutmanipulation außerhalb seines Basisarbeitsbereiches erweitert bzw. ergänzt werden, wenn der Manipulator 5 bedarfsabhängig, nämlich bei Bedarf, die Bedarfsposition P2 durch eine Verfahrbewegung einnimmt.
Die Vorrichtung 1 weist ferner eine optische Erkennungseinrichtung 6 zur Überwachung der Stückgutmanipulation in der Manipulationszone 3 und/oder Sammelzone 4 auf, welche im vorliegenden Beispiel der 1 eine elektronische Kamera 9 umfasst, die in einem Übergangsbereich zwischen der Manipulationszone 3 und der Sammelzone 4 angeordnet ist. Zumindest die elektronische Kamera 9 der optischen Erkennungseinrichtung 6 ist auf einem Höhenniveau oberhalb der Transportebene E des Handhabungstisches 2 angeordnet, so dass die elektronische Kamera 9 von oben her auf die Transportebene E gerichtet ist und ein optischer Erfassungsbereich der elektronischen Kamera 9 zumindest einem Teilbereich der Manipulationszone 3 und vorzugsweise zusätzlich einem Teilbereich der Sammelzone 4 entspricht.
Die optische Erkennungseinrichtung 6, insbesondere deren elektronische Kamera 9, kann Bilddaten von der Transportebene E des Handhabungstisches 2 und den dort befindlichen Stückgütern 20 in ihrer jeweiligen Positionierung erfassen bzw. aufnehmen und auswerten bzw. vergleichen.
Die optische Erkennungseinrichtung 6, insbesondere deren elektronische Kamera 9, steht mit dem Manipulator 5 in kommunizierender Verbindung, wobei hierzu im dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine Steuer- und/oder Regeleinheit 16 vorgesehen ist, welche selbst sowohl mit der optischen Erkennungseinrichtung 6 wie auch mit dem Manipulator 5 in kommunizierender Verbindung steht. Diese kann beispielsweise kabelgebunden oder alternativ per Funk mit der optischen Erkennungseinrichtung 6 und mit dem Manipulator 5 in kommunizierender Verbindung stehen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 16 ist insbesondere dazu ausgebildet, erfasste Bilddaten von der optischen Erkennungseinrichtung 6 zu empfangen und auszuwerten, mit vorgegebenen in einer Speichereinheit hinterlegten Soll-Daten zu vergleichen und den Manipulator 5 in Abhängigkeit der ausgewerteten Bilddaten, insbesondere in Abhängigkeit des Soll-Ist-Abgleichs, zu steuern und/oder zu regeln.
Vorteilhaft gibt die Steuer- und/oder Regeleinheit 16 in Abhängigkeit des Soll-Ist-Abgleichs ein Signal zum Steuern und/oder Regeln des Manipulators 5 aus, welches an den Manipulator 5 übermittelt wird. Das ausgegebene, übermittelte Steuer- und/oder Regelsignal initiiert somit bedarfsgerecht eine Bewegung des Manipulators 5 von dessen Normalposition P1 zur Bedarfsposition P2 und eine entsprechende Stückgutmanipulation im Bedarfsarbeitsbereich.
Mit der optischen Erkennungseinrichtung 6 ist die Vorrichtung 1 dazu ausgebildet und eingerichtet, Positionierungsfehler von Stückgütern 20 zu erkennen. Im Falle einer solchen Fehlererkennung durch die optische Erkennungseinrichtung 6 kann der verfahrbare Manipulator 5 dann auf gesteuerte/geregelte Weise automatisiert und selbstständig aus seinem eigentlichen Basisarbeitsbereich in der Manipulationszone 3 heraus in Richtung Sammelzone 4 fahren, um bedarfsweise die Bedarfsposition P2 einzunehmen und dort im Bedarfsarbeitsbereich die Fehlpositionierung zu korrigieren. Sollte ein fehlerhaft positioniertes Stückgut gegebenenfalls in einer sehr ungünstigen Position sein, so dass es an dortiger Stelle für eine korrigierende Stückgutmanipulation durch den Manipulator 5 nicht gut zugänglich ist, so kann der Manipulator 5 das Stückgut 20 auch wieder zurück in die Manipulationszone 3 bringen und eine richtige Positionierung bzw. Korrektur im Basisarbeitsbereich durchführen.
Die Fehlpositionierung eines Stückgutes 20 kann hier eine fehlerhafte Position in x-y-Richtung betreffen oder aber eine fehlerhafte Winkel-Ausrichtung oder Winkel-Orientierung des Stückgutes 20, d.h. beispielsweise, dass das Stückgut 20 verglichen zur Soll-Orientierung in Bezug auf die Hauptachse HA verdreht ist.
Die 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung 1, und zwar wiederum in einer stark vereinfachten und grob schematischen Darstellung als Draufsicht. Bei der Vorrichtung 1 gemäß 2 umfasst der Handhabungstisch 2 zusätzlich eine in Transportrichtung F an die Sammelzone 4 anschließende und auslaufseitig am Auslaufende 2b vorgesehene Abschiebezone 10, welche in dem dargestellten Beispiel durch einen Abschiebetisch 2.3 gebildet ist. (Bei der Ausführungsform gemäß 1 ist ein solche Abschiebezone 10 nicht dargestellt, kann aber durchaus vorhanden sein.)
In der Abschiebezone 10 wird beispielsweise eine fertige Lage L aus Stückgütern 20 erstellt, die dann etwa von der Abschiebezone 10 aus auf eine Palette bzw. auf einen bereits auf einer Palette gebildeten Lagenstapel übergeschoben werden kann.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist zusätzlich an einem - in Bezug auf die Transportrichtung F der Stückgüter 20 - hinteren Ende der Sammelzone 4 ein Anschlagelement 11 zum Stoppen der Stückgüter 20 vorgesehen, welches insbesondere gesteuert zwischen einer einen Transportweg der Stückgüter 20 in Transportrichtung F frei gebenden Transportstellung und einer den Transportweg der Stückgüter 20 in Transportrichtung F blockierenden Haltestellung veränderlich ist. Über das Anschlagelement 11 kann die in der Sammelzone 4 entstehende Gruppe G von Stückgütern 20 sicher in der Sammelzone 4 zurückgehalten werden, bis die Gruppe G vollständig ist.
Das im Beispiel der 2 im Wesentlichen leistenförmige Anschlagelement 11, welches auch als Stoppelement bezeichnet werden kann, erstreckt sich seiner Länge nach quer zur Hauptachse HA. In vertikaler Richtung, nämlich in z-Richtung, ist das Anschlagelement 11 hubbeweglich ausgebildet. Grundsätzlich ist es hierbei möglich, dass das Anschlagelement 11 oberhalb der Transportebene E angeordnet ist, und zwar in seiner Transportstellung in einem Abstand, der mindestens einer Höhe der Stückgüter 20 entspricht. Das Anschlagelement 11 kann vorzugsweise durch Senkbewegung in Richtung zur Transportebene E hin in seine Haltestellung abgesenkt werden. Auch kann das Anschlagelement 11 in seiner Transportstellung unter der Transportebene E angeordnet sein und von unten her durch eine Hubbewegung in seine Haltestellung angehoben werden, bis es nach oben hin die über die Transportebene E hinausragt. Selbstverständlich sind auch andere Anschlagelemente 11 denkbar, die beispielsweise durch Verschwenken oder horizontales Verschieben zwischen ihrer jeweiligen Transportstellung und Haltestellung bewegbar sind.
Bei der Vorrichtung 1 gemäß 2 ist im Unterschied zu der Ausführungsform der 1 zusätzlich auch noch ein zweiter mobiler Manipulator 7 vorgesehen, der ebenfalls auf Schienen 13' eines Schienensystems 12' über einen Längenabschnitt des Handhabungstisches 2 in Richtung der Hauptachse HA verfahrbar ist und ebenfalls zwischen einer Normalposition P1' und einer Bedarfsposition P2' beweglich ist. Die bedarfsabhängige Bewegung des zweiten Manipulators 7 sowie die korrigierende Stückgutmanipulation im Bedarfsarbeitsbereich des zweiten Manipulators 7 erfolgt in gleicher Weise wie für den ersten Manipulator im Zusammenhang mit 1 bereits beschrieben wurde.
Wie aus der 2 ferner hervorgeht, können die Manipulatoren 5, 7 auch Zwischenpositionen P3, P3' zwischen der jeweiligen Normalposition P1, P1' und Bedarfsposition P2, P2' einnehmen. Vorzugsweise ist es dabei möglich, dass die Manipulatoren 5, 7 eine Vielzahl möglicher Zwischenpositionen P3, P3', nämlich beispielsweise stufenlos jede mögliche Zwischenposition P3, P3', anfahren und in einem jeweiligen dort zugeordneten Zwischenarbeitsbereich nach Bedarf eine korrigierende Stückgutmanipulation ausführen können. Es versteht sich von selbst, dass das Einnehmen von Zwischenpositionen P3 auch bei der Ausführungsvariante gemäß 1 möglich ist.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsvariante ist ferner ein stationärer Manipulator 8 vorgesehen, der eingangsseitig im Bereich des Zulaufendes 2a des Handhabungstisches 2 stationiert ist, insbesondere stirnseitig am Handhabungstisch 2 angeordnet ist. Der stationäre Manipulator 8 weist einen Arbeitsbereich auf, der einem zulaufseitigen Bereich der Manipulationszone 3 entspricht.
In 3 ist eine Variante der optischen Erkennungseinrichtung 6 mit mehreren elektronischen Kameras 9, 9', 9" bzw. deren bevorzugte Anordnung relativ zum Handhabungstisch 2 dargestellt, und zwar anhand einer stark vereinfachten Draufsicht unter Weglassung sonstiger weiterer Komponenten der Vorrichtung. In dem Beispiel der 3 ist für die Manipulationszone 3, die Sammelzone 4 und die Abschiebezone 10 jeweils eine elektronische Kamera 9, 9', 9" vorgesehen, wobei die elektronischen Kameras 9, 9', 9" jeweils in einem Höhenniveau oberhalb der Transportebene E angeordnet und von oben her auf den Handhabungstisch 2 gerichtet sind. Jede der elektronischen Kameras 9, 9', 9" ist dabei zentral oder in etwa zentral über der jeweiligen Zone (Manipulationszone 3, Sammelzone 4, Abschiebezone 10) angeordnet.
Die elektronischen Kameras 9, 9', 9" sind dabei über jeweilige Halterahmen 14 gehalten. Vorzugsweise können die elektronischen Kameras 9, 9', 9" dabei auch einstellbar, ausrichtbar und/oder schwenkbar am jeweiligen Halterahmen 14 befestigt sein, um die Kameraeinstellung relativ zum Handhabungstisch 2 bzw. auf die Transportebene E hin anwendungsbezogen einstellen zu können.
Es versteht sich, dass auch Ausführungsvarianten mit nur zwei Kameras 9, 9', 9" möglich sind. Grundsätzlich ist die Anordnung der Kameras 9, 9', 9" relativ zum Handhabungstisch 2 frei wählbar, solange sichergestellt ist, dass der optische Erfassungsbereich der Kameras 9, 9', 9" die Überwachung der Stückgutmanipulation wenigstens in Teilabschnitten der Manipulationszone 3 und/oder Sammelzone 4 zulässt.
Die Arbeits- bzw. Betriebsweise der vorliegenden Vorrichtung 1, insbesondere die bedarfsbedingte, automatisierte Fehlererkennung und Fehlerbehebung wird nachfolgend mit Bezug auf die 4 (dortige Abschnitte A bis C) näher beschrieben und verdeutlicht.
Abschnitt A der 4 zeigt die Stückgutmanipulation in der Manipulationszone 3, und zwar in einem Betriebszustand oder Verfahrenszustand, bei dem kein Fehler vorliegt und alle Stückgüter 20, nämlich sowohl in der Manipulationszone 3 als auch in der Sammelzone 4 korrekt positioniert sind, das heißt in ihrer jeweiligen korrekten Positionierung und Ausrichtung, insbesondere auch in jeweils korrekter Positionierung vor und nach einem Manipulationsschritt, somit auch in korrekter Positionierung an der zugewiesenen Zielposition, vorliegen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur vereinzelte Stückgüter 20 dargestellt und nur der Manipulator 5 ist im Manipulationszustand, das heißt in Zugriff auf ein Stückgut 20 gezeigt. Es versteht sich jedoch, dass auch die Manipulatoren 7, 8 gleichzeitig arbeiten können.
Die Stückgutmanipulation wird von der optischen Erkennungseinrichtung 6, insbesondere von deren Kamera 9, überwacht, wodurch in dem in Abschnitt A gezeigten Zustand erkannt wird, dass kein Fehler vorliegt.
In Abschnitt B der 4 verhält es sich anders, da hier ein Stückgut 20 fehlerhaft positioniert ist, und zwar das Stückgut 20, welches mit einem in Abschnitt B der 4 mit dem Bezugszeichen 15 bezeichneten, gefüllten Sternchen markiert ist. Das fehlerhaft positionierte Stückgut 20 ist hier nicht der Soll-Ausrichtung entsprechend seiner Länge nach in Richtung der Hauptachse HA gerade orientiert, sondern schräggestellt, so dass das Stückgut 20 in Bezug auf die Hauptachse HA längs verdreht angeordnet ist bzw. in einem spitzen Winkel zur Hauptachse HA steht. Dieser Positionierungsfehler wird durch die mittels der elektronischen Kamera 9 erfolgenden Überwachung der Stückgutmanipulation erkannt.
Der erkannte Positionierungsfehler (markiert durch gefülltes Sternchen) wird an einen der ortsveränderlich bewegbaren, mobilen Manipulator 5, 7 kommuniziert, vorzugsweise über die in 4 nicht dargestellte Steuer- und/oder Regeleinheit. Im Beispiel der 4 wird der Positionierungsfehler an den ersten Manipulator 5 gemeldet, da die aktuelle Normalposition P1 dieses Manipulators 5 in geringerer räumlicher Entfernung zum Positionierungsfehler liegt und der Positionierungsfehler für den Manipulator 5 besser zugänglich ist.
Vermittelt durch diese Daten- bzw. Signalübertragung kann der verfahrbare Manipulator 5 nun selbstständig eine Korrektur des Positionierungsfehlers ausführen und wird dazu zunächst gesteuert veranlasst aus seiner Normalposition P1 heraus in die Bedarfsposition P2 zu fahren, und zwar durch eine Verfahrbewegung zur Sammelzone 4 hin, nämlich in der der Transportrichtung F entsprechenden Verschieberichtung V.
An der Bedarfsposition P2 kann der Manipulator 5 dann in seinem dortigen Bedarfsarbeitsbereich entsprechende Manipulationsschritte ausführen, um den Positionierungsfehler zu beheben. In dem in Abschnitt C der 4 gezeigten Fall greift der Manipulator 5 das fehlpositionierte Stückgut 20 und bringt es durch Winkelkorrektur, insbesondere durch eine Drehbewegung D, in die korrekte Ausrichtung bzw. Positionierung.
Die Fehlererkennung und Fehlerbehebung kann hier voll automatisiert, ohne manuellen Eingriff erfolgen, und zwar sehr frühzeitig innerhalb des Handhabungs- bzw. Gruppierungsprozesses, insbesondere im Wesentlichen bereits zeitgleich mit der Stückgutmanipulation während des Handhabungs- bzw. Gruppierungsprozesses.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Handhabungstisch
2a: Zulaufende
2b: Auslaufende
2.1: Manipulations- oder Gruppiertisch
2.2: Sammel- oder Lagenbildungstisch
2.3: Abschiebetisch
3: Manipulationszone
4: Sammelzone
5: erster, mobiler Manipulator
6: optische Erkennungseinrichtung
7: zweiter, mobiler Manipulator
8: ortsfester Manipulator
9, 9', 9": elektronische Kamera
10: Abschiebezone
11: Anschlagelement
12, 12': Schienensystem
13, 13': Schienen
14: Halterahmen
15: Markierung eines Positionierungsfehlers
16: Steuer- und/oder Regeleinheit
D: Drehbewegung
E: Transportebene
F: Transportrichtung
G: Gruppierung oder Vorgruppierung
HA: Hauptachse
L: Lage
P1, P1': Normalposition
P2, P2': Bedarfsposition
P3, P3': Zwischenposition
V: Verschieberichtung

Claims

Vorrichtung (1) zur Handhabung und/oder Gruppierung von Stückgütern (20), aufweisend zumindest einen sich entlang einer Hauptachse (HA) erstreckenden Handhabungstisch (2) umfassend wenigstens eine Manipulationszone (3) und wenigstens eine Sammelzone (4), wobei die Manipulationszone (3) und die Sammelzone (4) entlang der Hauptachse (HA) hintereinander angeordnet sind und die Sammelzone (4) dabei in einer in Richtung der Hauptachse (HA) verlaufenden Transportrichtung (F) der Stückgüter (20) nach der Manipulationszone (3) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung (1) ferner zumindest einen ersten Manipulator (5) zur Stückgutmanipulation aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Manipulator (5) wenigstens abschnittsweise in Richtung der Hauptachse (HA) ortsveränderlich bewegbar ausgebildet ist und dabei zwischen zumindest einer Normalposition (P1) und wenigstens einer von der Normalposition (P1) verschiedenen Bedarfsposition (P2) beweglich ist, wobei der erste Manipulator (5) einen seiner Normalposition (P1) zugeordneten Basisarbeitsbereich zur Stückgutmanipulation in der Manipulationszone (3) aufweist, und wobei der erste Manipulator (5) einen seiner Bedarfsposition (P2) zugeordneten Bedarfsarbeitsbereich zur Stückgutmanipulation außerhalb seines Basisarbeitsbereiches aufweist, und dass die Vorrichtung (1) zumindest eine optische Erkennungseinrichtung (6) zur Überwachung der Stückgutmanipulation in der Manipulationszone (3) und/oder Sammelzone (4) aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest einen zweiten Manipulator (7) zur Stückgutmanipulation, wobei der zweite Manipulator (7) wenigstens abschnittsweise in Richtung der Hauptachse (HA) ortsveränderlich bewegbar ausgebildet ist und dabei zwischen zumindest einer Normalposition (P1') und wenigstens einer von der Normalposition (P1') verschiedenen Bedarfsposition (P2') beweglich ist, und wobei der zweite Manipulator (7) einen seiner Normalposition (P1') zugeordneten Basisarbeitsbereich zur Stückgutmanipulation in der Manipulationszone (3) sowie einen seiner Bedarfsposition (P2') zugeordneten Bedarfsarbeitsbereich zur Stückgutmanipulation außerhalb seines Basisarbeitsbereiches aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Bedarfsarbeitsbereich des ersten Manipulators (5) und/oder des zweiten Manipulators (7) zumindest teilweise in die Sammelzone (4) erstreckt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Manipulator (5, 7) in Richtung der Hauptachse (HA) verfahrbar ausgebildet ist/sind, wobei die Vorrichtung (1) vorzugsweise zumindest ein Schienensystem (12, 12') zum verfahrbaren Tragen des ersten und/oder zweiten Manipulators (5, 7) aufweist und der erste und/oder zweite Manipulator (5, 7) auf Schienen (13, 13') des Schienensystems verfahrbar ist/sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Manipulator (5, 7) bezogen auf die Hauptachse (HA) einander gegenüberliegend angeordnet sind und entlang gegenüberliegender, sich in Richtung der Hauptachse (HA) erstreckender Längsseiten des Handhabungstisches (2) zwischen den jeweiligen Normal- und Bedarfspositionen (P1, P1', P2, P2') bewegbar sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen stationären Manipulator (8) zur Stückgutmanipulation mit einem zugeordneten Arbeitsbereich in der Manipulationszone (3).
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Erkennungseinrichtung (6) zur Überwachung der Stückgutmanipulation wenigstens eine Kamera (9) umfasst, wobei die zumindest eine Kamera (9) so ausgebildet und angeordnet ist, dass ein optischer Erfassungsbereich der Kamera (9) zumindest einen Teilbereich der Manipulationszone (3) und/oder der Sammelzone (4) umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kamera (9) auf einem Höhenniveau oberhalb einer Transportebene (E) des Handhabungstisches (2) angeordnet und von oben her auf die Manipulationszone (3) und/oder die Sammelzone (4) gerichtet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kamera (9) in einem Übergangsabschnitt zwischen der Manipulationszone (3) und der Sammelzone (4) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Erkennungseinrichtung (6) mehrere Kameras (9, 9', 9") umfasst, wobei zumindest im Bereich der Manipulationszone (3) und zumindest im Bereich der Sammelzone (4) wenigstens jeweils eine der mehreren Kameras (9, 9', 9") angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuer- und/oder Regeleinheit (16), wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit (16) in kommunizierender Verbindung mit der optischen Erkennungseinrichtung (6) und mit dem ersten Manipulator (5) steht und wenigstens zur Steuerung und/oder Regelung des ersten Manipulators (5) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (16) dazu ausgebildet ist, erfasste Bilddaten von der optischen Erkennungseinrichtung (6) zu empfangen und auszuwerten und den ersten Manipulator (5) in Abhängigkeit der ausgewerteten Bilddaten zu steuern und/oder zu regeln, insbesondere bedarfsgerecht eine Bewegung des ersten Manipulators (5) von der Normalposition (P1) zur Bedarfsposition (P2) zu steuern und/oder zu regeln.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhabungstisch (2) mehrteilig ausgebildet ist, wobei der Handhabungstisch (2) zumindest einen die Manipulationszone (3) bildenden Manipulations- oder Gruppiertisch (2.1) und wenigstens einen die Sammelzone (4) bildenden Sammel- oder Lagenbildungstisch (2.2) umfasst.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhabungstisch (2) wenigstens eine Abschiebezone (10) aufweist, wobei die Abschiebezone (10) in Transportrichtung (F) hinter der Sammelzone (4) angeordnet ist, wobei die Abschiebezone (10) vorzugsweise durch einen Abschiebetisch (2.3) gebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlagelement (11) zum Stoppen der Stückgüter (20) vorgesehen ist, wobei das Anschlagelement (11) an einem in Bezug auf die Transportrichtung (F) der Stückgüter (20) hinteren Ende der Sammelzone (4) angeordnet ist und insbesondere gesteuert zwischen einer einen Transportweg der Stückgüter (20) in Transportrichtung (F) frei gebenden Transportstellung und einer den Transportweg der Stückgüter (20) in Transportrichtung (F) blockierenden Haltestellung beweglich ist.
Verfahren zur Handhabung und/oder Gruppierung von Stückgütern (20), bei dem die Stückgüter (20) über einen sich entlang einer Hauptachse (HA) erstreckenden Handhabungstisch (2) in einer in Richtung der Hauptachse (HA) verlaufenden Transportrichtung (F) transportiert und dabei zu einer geordneten Gruppe (G) und/oder Lage (L) von Stückgütern (20) zusammengestellt werden, wobei die Stückgüter (20) zunächst mittels zumindest eines ersten Manipulators (5) durch Stückgutmanipulation in einer Manipulationszone (3) des Handhabungstisches (2) positioniert und dann zur Gruppierung und/oder Lagenbildung in einer in Transportrichtung (F) hinter der Manipulationszone (3) angeordneten Sammelzone (4) zusammengestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Stückgutmanipulation in der Manipulationszone (3) und/oder Sammelzone (4) mittels zumindest einer optischen Erkennungseinrichtung (6) überwacht wird und dazu Ist-Daten betreffend eine Positionierung der Stückgüter (20) von der optischen Erkennungseinrichtung (6) erfasst werden und durch Datenabgleich mit Soll-Daten ausgewertet werden, und dass in Abhängigkeit des Ist-Soll-Wert-Abgleichs eine Fehlpositionierung von Stückgütern (20) erkannt und die Fehlpositionierung korrigiert wird, wobei sich der erste Manipulator (5) bedarfsabhängig zur Korrektur der Fehlpositionierung aus einer Normalposition (P1), der ein Basisarbeitsbereich zur Stückgutmanipulation in der Manipulationszone (3) zugeordnet ist, durch eine in Richtung der Hauptachse (HA) erfolgende Bewegung in zumindest eine Bedarfsposition (P2) bewegt und dort in einem zugeordneten Bedarfsarbeitsbereich mittels Stückgutmanipulation die Fehlpositionierung von Stückgütern (20) korrigiert.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung und die Korrektur der Fehlpositionierung automatisiert sowie mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit (16) gesteuert und/oder geregelt erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Stückgutmanipulation in der Manipulationszone (3) mittels des ersten Manipulators (5) und wenigstens eines in Richtung der Hauptachse (HA) ortsveränderlich bewegbaren zweiten Manipulators (7) durchgeführt wird, wobei sich in Abhängigkeit von der relativen räumlichen Position der erkannten Fehlpositionierung auf dem Handhabungstisch (2) zur Korrektur der Fehlpositionierung der erste oder der zweite Manipulator (5, 7) durch eine in Richtung der Hauptachse (HA) erfolgende Bewegung in die entsprechende Bedarfsposition (P2, P2') bewegt und die Fehlpositionierung korrigiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste und/oder zweite Manipulator (5, 7) nach erfolgter Korrektur der Fehlpositionierung von Stückgütern (20) wieder aus der entsprechenden Bedarfsposition (P2, P2') zurück in die Normalposition (P1, P1') bewegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren unter Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 durchgeführt wird.