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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Palettieren von Werkstücken sowie eine zu diesem Zweck verwendbare Hilfsvorrichtung.
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Verschiedene Vorrichtungen zum Palettieren von Teilen sind zum Beispiel aus den Dokumenten
DE 10 2016 219 871 A1 und
DE 39 42 492 C2 bekannt. Im letztgenannten Fall ist die Übergabe von Spulen in der Textilindustrie vorgesehen.
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Die
EP 2 203 280 B1 offenbart einen Handhabungsroboter für eine Palettiervorrichtung. Hierbei kann es sich um einen Roboter mit drei oder vier Achsen handeln, wobei der Roboter eine auf Trägern geführte Brücke aufweist. Die Brücke des in der
EP 2 203 280 B1 beschriebenen Roboters trägt einen vertikalen Teleskopmast, an dessen unterstem Teilabschnitt sich ein Aufnahmekopf für zu palettierende Produkte befindet.
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Ein automatisches System zur Handhabung von palettisierten Waren ist in der
EP 1 251 083 B1 beschrieben. Es handelt sich hierbei um ein computergestütztes System, welches für Vertriebszentren konzipiert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Fortschritte gegenüber dem Stand der Technik bei der Palettierung von Werkstücken, insbesondere Werkstücken mit kreisrunder Grundform, zu erzielen, wobei ein besonders günstiges Verhältnis zwischen apparativem Aufwand und Prozesssicherheit angestrebt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine zum Palettieren von Werkstücken vorgesehene Hilfsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Palettieren von Werkstücken gemäß Anspruch 7. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Palettierverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die im Rahmen des Verfahrens zum Einsatz kommende Hilfsvorrichtung, und umgekehrt.
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Die Hilfsvorrichtung, nachfolgend auch Palettierhilfsvorrichtung genannt, weist einen Rahmen auf, in welchem durch Stege, die sich in einem definierten Muster, insbesondere in einem Rechteckmuster, kreuzen, Felder zur Werkstückaufnahme gebildet sind, wobei das Muster von der Form der zu palettierenden Gegenstände abhängt. Alternativ zu einem Rechteckmuster kann beispielsweise ein dreieckiges Muster, ein hexagonales Muster oder ein Trapezmuster gegeben sein.
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In jedem Feld befinden sich zum Einführen von Werkstücken vorgesehene Ausrichtkonturen, durch welche das jeweilige Feld eine von seiner Grundform, insbesondere Rechteckform, abweichende Form hat. Zumindest ein Teil der Ausrichtkonturen ist zugleich zur Stabilisierung einer unterhalb der Ausrichtkontur befindlichen Verpackungswandung, die Teil eines ebenfalls das vorliegende Muster beschreibenden Verpackungseinsatzes ist, ausgebildet. Dank der mit Hilfe der Palettierhilfsvorrichtung erfolgenden präzisen Positionierung der Wandungen des Verpackungseinsatzes können Teil insbesondere nahezu mit Nullspiel gefügt werden. Möglich ist auch ein ursprüngliches Untermaß von Feldern, wobei es in diesem Fall beim Palettieren zu einem Aufspreizen mit Hilfe der Palettierhilfsvorrichtung kommt.
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Die Ausrichtkonturen, welche in verschiedenster Weise gestaltet sein können, haben somit eine Mehrfachfunktion. Zum einen bezieht sich das Ausrichten auf die zu positionierenden Werkstücke, zum anderen erfolgt durch die entsprechenden Konturen auch eine Ausrichtung von Abschnitten, nämlich Wandungen, einer Verpackung, deren Stabilität, insbesondere was seitliche Auslenkungen betrifft, geringer als die Stabilität der Palettierhilfsvorrichtung ist.
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Bei den Werkstücken, welche zu palettieren sind, kann es sich beispielsweise um scheibenförmige oder um zylindrische, vertikal in die Verpackung einzusetzende Teile handeln. In der Draufsicht weisen die Werkstücke beispielsweise eine kreisrunde Grundform auf. Ebenso sind zum Beispiel Werkstücke mit elliptischer oder rechteckiger Grundform palettierbar. Das Palettieren der Werkstücke geschieht in folgenden Schritten:
- - Bereitstellung eines Behälters mit definiertem, insbesondere rechteckigem, Grundriss,
- - Bereitstellung eines Verpackungseinsatzes, welcher durch sich kreuzende Leisten aus flexiblem Material gebildet ist,
- - Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Hilfsvorrichtung,
- - Einsetzen des Verpackungseinsatzes in den Behälter, wobei durch die auf den Verpackungseinsatz aufgesetzte Hilfsvorrichtung die flexiblen Leisten in definierter Position gehalten werden,
- - Einführen der Werkstücke durch die Hilfsvorrichtung hindurch in den Verpackungseinsatz,
- - Abnehmen der Hilfsvorrichtung vom Verpackungseinsatz.
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Der vierte Schritt, beginnend mit „Einsetzen“, kann mehrere Teilschritte umfassen, die in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden können. Beispielsweise sind folgende Teilschritte durchführbar:
- - Einsetzen des Verpackungseinsatzes in den Behälter,
- - Aufsetzen der Hilfsvorrichtung oder Palettierhilfsvorrichtung auf den Verpackungseinsatz, womit die flexiblen Leisten des Verpackungseinsatzes in definierter Position gehalten oder in die entsprechende Position gebracht werden.
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Alternativ kann in umgekehrter Reihenfolge zunächst außerhalb des Behälters die Palettierhilfsvorrichtung auf den Verpackungseinsatz aufgesetzt werden, was die gewünschte Ausrichtfunktion beinhaltet, und erst im nächsten Teilschritt die gesamte Anordnung, welche den Verpackungseinsatz und die darauf befindliche Palettierhilfsvorrichtung umfasst, von oben in den Behälter eingesetzt werden. In diesem Fall wird somit der Verpackungseinsatz außerhalb des Behälters durch die Palettierhilfsvorrichtung abgeholt und dann in der geforderten, ursprünglich nicht notwendigerweise genau eingehaltenen Form im Behälter platziert.
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Der Verpackungseinsatz bildet das Muster der Palettierhilfsvorrichtung nicht notwendigerweise 1:1 in Form eines einzigen Einsatzes ab. Beispielsweise kann an Stelle eines einzigen Verpackungseinsatzes eine Mehrzahl einzelner Einsätze, auch in Form einzelner Schachteln, welche durch den Verpackungseinsatz aufgespreizt werden können, gegeben sein.
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Die Ausrichtkonturen, welche durch die Palettierhilfsvorrichtung bereitgestellt werden, können sich unter anderem an Kreuzungspunkten der Stege befinden. Insbesondere können diese Ausrichtkonturen durch quadratische, diagonal zum Rechteckmuster der Palettierhilfsvorrichtung sowie des Verpackungseinsatzes ausgerichtete Zusatzelemente gebildet sein. Bei den Zusatzelementen kann es sich entweder um fest mit der übrigen Palettierhilfsvorrichtung verbundene Elemente oder um abnehmbare Elemente handeln. In Fall einer dauerhaften Verbindung zwischen den Zusatzelementen, welche sich an den Kreuzungspunkten der Stege befinden, und den Stegen ist die Palettierhilfsvorrichtung typischerweise dazu ausgebildet, in ihrer Gesamtheit, das heißt einschließlich sämtlicher Ausrichtkonturen, in einem einzigen Arbeitsschritt in den Behälter eingesetzt und in einem späteren Arbeitsschritt komplett aus dem Behälter entnommen zu werden.
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Handelt es sich bei den Zusatzelementen dagegen um abnehmbare Elemente, so können die Zusatzelemente beispielsweise auf sternförmige Angriffselemente, deren Mittelpunkt jeweils einer Stegkreuzung entspricht, aufgesetzt sein. Die sternförmigen Angriffselemente ermöglichen insbesondere den Angriff eines Roboters oder einer sonstigen Handhabungsvorrichtung an der Palettierhilfsvorrichtung. Zusatzelemente befinden sich nicht notwendigerweise an sämtlichen Kreuzungspunkten der Stege.
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Was die Handhabung mit Hilfe von Robotern betrifft, wird beispielhaft auf die Dokumente
DE 10 2018 107 231 A1 und
DE 10 2013 102 651 A1 hingewiesen. Die Abnehmbarkeit der Zusatzelemente von den Stegen bedeutet allgemein, dass an der im Behälter befindlichen Palettierhilfsvorrichtung während des Palettierverfahrens Änderungen vorgenommen werden können. Insbesondere ist die Möglichkeit gegeben, ein einzelnes Zusatzelement mit quadratischer Grundform oder mehrere solcher Zusatzelemente vor dem Einführen der Werkstücke auf den Kreuzungspunkt beziehungsweise auf die Kreuzungspunkte aufzusetzen und vor dem Abnehmen der Palettierhilfsvorrichtung wieder von dem mindestens einen Kreuzungspunkt abzuheben. In analoger Weise kann auch die Möglichkeit vorgesehen sein, andere Komponenten der Palettierhilfsvorrichtung, durch welche Ausrichtkonturen bereitgestellt werden, lediglich phasenweise mit den übrigen Komponenten der insgesamt rahmenförmige Palettierhilfsvorrichtung zu verbinden.
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Der Behälter, in welchen der Verpackungseinsatz sowie die Palettierhilfsvorrichtung eingesetzt werden, weist typischerweise eine quaderartige Grundform auf, wobei auch andere Grundformen des Behälters möglich sind. Beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die
DE 10 2006 037 335 B4 verwiesen. Die Wandungen des Behälters können entweder als geschlossene oder als durchbrochene, insbesondere gelochte, Flächen ausgebildet sein. Entsprechendes gilt für den Boden des Behälters.
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Ausrichtkonturen können sich auch am Rahmen der Palettierhilfsvorrichtung befinden. Entsprechend der in zahlreichen Anwendungsfällen gegebenen runden Grundform der Werkstücke kann es sich hierbei um abgerundete Konturen handeln. In analoger Weise können die Ausrichtkonturen auch an sonstige Formen der Werkstücke angepasst sein. Ebenso können durch den Rahmen bereitgestellte Ausrichtkonturen abschnittsweise eben sein, wobei sie zur Tangierung der Werkstücke an verschiedenen Stellen des Werkstückumfangs vorgesehen sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung befinden sich an den Stegen der Palettiervorrichtung Ausrichtkonturen, die alternierend in benachbarte Felder des Verpackungseinsatzes eingreifen. Dies bedeutet, dass eine erste Ausrichtkontur, welche direkt durch einen Steg gebildet sein kann, in ein neben dem Steg liegendes Feld eingreift, wogegen die in Längsrichtung des Steges nächste Ausrichtkontur, die ebenfalls unmittelbar durch den Steg gebildet sein kann, in ein weiteres, dem ersten Feld gegenüberliegendes Feld eingreift. Die Ausrichtkonturen, welche in Form von Laschen oder Fähnchen vom Steg ausgehen und typischerweise schräg gegenüber den übrigen Abschnitten des Steges gestellt sind, sind gabelartig über eine Verpackungswandung gestülpt und stabilisieren diese damit mechanisch. Zugleich wird durch die schräggestellten Ausrichtkonturen, welche sich an mehreren Seiten eines Feldes befinden, das Werkstück in zumindest näherungsweise zentrierter Weise im betreffenden Feld positioniert. Im Einzelfall, bei Untermaß von Feldern, können die fahnenförmigen Elemente, welche Ausrichtkonturen darstellen, zugleich genutzt werden, um die beispielsweise aus Karton oder sonstigen nachgiebigen Materialien gefertigten Stege im erforderlichen Maße auseinanderzudrücken.
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Je nach Anwendung kann ein einzelnes Feld zur Aufnahme jeweils eines einzigen Werkstücks oder einer Anzahl übereinander gestapelter Werkstücke vorgesehen sein. In jedem Fall kann nach Abschluss des Palettiervorgangs die Palettierhilfsvorrichtung vom Verpackungseinsatz wieder abgenommen werden. Verbleibt die Palettierhilfsvorrichtung auf dem Verpackungseinsatz, so stellt sie eine Transportsicherung dar.
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Die Palettierhilfsvorrichtung ist besonders für das Palettieren von Teilen mit Hilfe eines Industrieroboters oder einer sonstigen Handhabungsvorrichtung geeignet. Hierfür kann zum Beispiel ein 4- oder 6-Achs-Robototer an sich bekannter Bauart zum Einsatz kommen.
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Was die Werkstoffe, aus welchen die Palettierhilfsvorrichtung betrifft, existieren zahlreiche Gestaltungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann die Palettierhilfsvorrichtung komplett aus Kunststoff oder komplett aus Metall gefertigt sein. Ebenso sind Ausgestaltungen möglich, in denen ein Materialmix gegeben ist. Zum Beispiel kann es sich beim Rahmen der Palettierhilfsvorrichtung um ein Kunststoffteil handeln, wogegen die sich kreuzenden Stege in Form von Metallstreifen vorliegen.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
- 1 ausschnittsweise einen Behälter mit einem Verpackungseinsatz und einer Palettierhilfsvorrichtung in perspektivischer Ansicht,
- 2 eine Draufsicht auf den Behälter samt Palettierhilfsvorrichtung,
- 3 bis 5 Details der Anordnung nach 1.
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Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Palettiersystem umfasst einen Behälter 2, in welchen Werkstücke 5, im vorliegenden Fall Bandspannrollen, mit Hilfe eines Verpackungseinsatzes 8 und einer Palettierhilfsvorrichtung 11 automatisiert einzulegen sind. Der Behälter 2 weist geschlossene Wände 3 sowie einen ebenfalls geschlossenen Boden 4 auf. Die Werkstücke 5 sind jeweils durch ein Kugellager 6 gebildet, welches von einem Kunststoffring 7 umgeben ist. Der Kunststoffring 7 ist breiter als Kugellager 6, sodass bei aufeinander gestapelten Werkstücken 5 stets Kunststoff auf Kunststoff liegt.
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Ein rechteckiges Muster, in welchem die Werkstücke 5 im Behälter 2 platziert werden, ist durch den Verpackungseinsatz 8 vorgegeben, welcher durch sich kreuzende Leisten 9, allgemein als Verpackungswandungen bezeichnet, gebildet ist. Die Leisten 9 sind im vorliegenden Fall aus Pappe gefertigt. Alternativ kann es sich beispielsweise um Leisten aus Kunststoff handeln. Felder, in welche die Werkstücke 5 einzulegen sind, sind mit 10 bezeichnet. Entsprechend der einheitlichen Größe der Werkstücke 5 weisen auch die Felder 10 gleiche Grundabmessungen auf.
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Die Palettierhilfsvorrichtung 11, welche ebenfalls in Form einzelner Felder 10 gegliedert ist, stellt sicher, dass die Werkstücke 5 ausschließlich in den vorgegebenen Positionen in den Behälter 2 eingesetzt werden können, wobei durch die Palettierhilfsvorrichtung 11 gleichzeitig die Leisten 9 in der korrekten Position gehalten oder in die entsprechende Position gebracht werden.
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Die Palettierhilfsvorrichtung 11 weist einen Rahmen 12 auf, welcher sich kreuzende Stege 13, 14 umschließt. Die Lage der Stege 13, 14 entspricht der Lage der Verpackungswandungen 9. Ein sternförmiges Angriffselement 15, welches sich am Kreuzungspunkt zweier Stege 13, 14 befindet, ist für die automatisierte Handhabung mit Hilfe eines Roboters nutzbar.
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Ferner sind in den Figuren Zusatzelemente 16 erkennbar, welche sich an Ecken der Felder 10, das heißt an Kreuzungen der Stege 13,14, befinden. Jedes Zusatzelement 16 hat in der Draufsicht eine quadratische Grundform, wobei es gegenüber der Ausrichtung der ebenfalls quadratischen Felder 10 um 45° schräggestellt ist. Durch jede der vier Seitenflächen eines Zusatzelementes 16 ist eine Ausrichtkontur 17 bereitgestellt, an welcher das in dem Verpackungseinsatz 8 abzusenkende Werkstück 5 entlanggleiten kann. In denjenigen Feldern 10, die an den Rahmen 12 grenzen, sind zusätzliche Ausrichtkonturen 18 am Rahmen 12 gegeben.
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Weitere Ausrichtkonturen 19, 20 existieren in Form von Laschen an den Stegen 13, 14. Zwei in Längsrichtung eines Steges 13, 14 nacheinander angeordnete Laschen 19, 20, welche auch als Flügel bezeichnet werden, sind gabelartig gespreizt, sodass die erste Lasche 19 in ein erstes Feld 10 und die zweite Lasche 20 in ein benachbartes Feld 10 eingreift. Die Verpackungswandung 9 ist damit durch die Ausrichtkonturen 19, 20, welche sich am Steg 13, 14 befinden, zu beiden Seiten hin abgestützt. Ein Aufsetzen von Werkstücken 5 auf die Kanten der Verpackungswandungen 9 wird durch die Laschen 19, 20 verhindert. Die Stege 13, 14 einschließlich der Ausrichtkonturen 19, 20 fungieren damit auch als Kantenschutz.
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Wie insbesondere aus den 3 bis 5 hervorgeht, ist auch der Rahmen 12 einschließlich der Ausrichtkonturen 18 derart gestaltet, dass die Verpackungswandungen 9 in eine exakt definierte Lage gezwungen werden, womit trotzt der Flexibilität des Verpackungseinsatzes 8 jedes Feld 10 seine vorgegebene Form behält. Insgesamt ermöglicht der Verpackungseinsatz 8 zusammen mit der Palettierhilfsvorrichtung 11 eine dichte, praktisch spielfreie Bestückung des Behälters 2 mit Werkstücken 5.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Palettiersystem
- 2
- Behälter
- 3
- Behälterwand
- 4
- Behälterboden
- 5
- Werkstück, Bandspannrolle
- 6
- Kugellager
- 7
- Kunststoffring
- 8
- Verpackungseinsatz
- 9
- Verpackungswandung, Leiste
- 10
- Feld
- 11
- Hilfsvorrichtung, Palettierhilfsvorrichtung
- 12
- Rahmen
- 13
- Steg
- 14
- Steg
- 15
- sternförmiges Angriffselement
- 16
- Zusatzelement
- 17
- Ausrichtkontur des Zusatzelementes
- 18
- Ausrichtkontur am Rahmen
- 19
- Ausrichtkontur, Lasche am Steg
- 20
- Ausrichtkontur, Lasche am Steg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016219871 A1 [0002]
- DE 3942492 C2 [0002]
- EP 2203280 B1 [0003]
- EP 1251083 B1 [0004]
- DE 102018107231 A1 [0016]
- DE 102013102651 A1 [0016]
- DE 102006037335 B4 [0017]
