DE102021131446B4

DE102021131446B4 - Stapelentpacker und Verfahren zu dessen Betrieb

Info

Publication number: DE102021131446B4
Application number: DE102021131446.1A
Authority: DE
Inventors: Knut Oppermann
Original assignee: Vision Tec Patent GmbH; Vision-Tec Patent GmbH
Current assignee: Vision Tec Patent GmbH; Vision-Tec Patent GmbH
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2024-01-11
Anticipated expiration: 2041-12-01
Also published as: DE102021131446A1

Abstract

Stapelentpacker (10) zum Entpacken eines Gebindestapels (12) aus mehreren übereinander gestapelten Gebindelagen, umfassend- einen Vertikal-Transporter, mittels dessen der Gebindestapel (12) relativ zu einer Entladezone (22) vertikal verfahrbar ist, nämlich zwischen einer Grundstellung, in der seine oberste Gebindelage unterhalb der Entladezone (22) positioniert ist und einer Mehrzahl von Entladestellungen, in denen seine jeweils oberste Gebindelage in der Entladezone positioniert ist, und- einen Entlader, mittels dessen Gebinde (121) der jeweils obersten Gebindelage aus der Entladezone (22) entfernbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladezone (22) von einem horizontal ausgerichteten, starren Rahmen (281) umfasst ist, dessen Innenwandung mit zum Rahmeninneren ragenden, biegeelastischen Borsten (282) bewehrt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Stapelentpacker zum Entpacken eines Gebindestapels aus mehreren übereinander gestapelten Gebindelagen, umfassend

- einen Vertikal-Transporter, mittels dessen der Gebindestapel relativ zu einer Entladezone vertikal verfahrbar ist, nämlich zwischen einer Grundstellung, in der seine oberste Gebindelage unterhalb der Entladezone positioniert ist und einer Mehrzahl von Entladestellungen, in denen seine jeweils oberste Gebindelage in der Entladezone positioniert ist, und
- einen Entlader, mittels dessen Gebinde der jeweils obersten Gebindelage aus der Entladezone entfernbar sind.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betrieb eines Stapelentpackers zum Entpacken eines Gebindestapels aus mehreren übereinander gestapelten Gebindelagen, umfassend die Schritte

a) Positionieren des Gebindestapels in einem in einer Grundstellung, in der seine oberste Gebindelage unterhalb einer Entladezone positioniert ist befindlichen Vertikal-Transporter,
b) vertikales Verfahren des Gebindestapels mittels des Vertikal-Transporters relativ zu der Entladezone, nämlich von der Grundstellung in eine Mehrzahl von Entladestellungen in der die jeweils oberste Gebindelage des Gebindestapels in der Entladezone positioniert ist, und
c) Entfernen der Gebinde der obersten Gebindelage aus der Entladezone mittels eines Entladers.

Stand der Technik
Eine gattungsgemäße Vorrichtung sowie ein Verfahren zu deren Betrieb sind bekannt aus der DE 43 29 180 A1 .
Stapelentpacker bzw. sogenannte Depalettierer sind dem Fachmann allgemein bekannt. Sie dienen regelmäßig dazu, auf einem Träger, insbesondere einer Palette, lagenweise gestapelte Gebinde lagenweise zu entnehmen, um sie einer weiteren Behandlung, z.B. einer Sortierung, Reinigung, Befüllung, Verpackung etc. zuzuführen. Insbesondere in der Getränkeindustrie finden derartige Entpacker vielfach Einsatz, um Leergut, welches in auf Paletten gestapelten Flaschenkästen angeliefert wird, zu vereinzeln und der Weiterbehandlung zuzuführen.
Aus der eingangs genannten, gattungsbildenden Druckschrift sind eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, bei denen ein Gebindestapel, beispielsweise ein Flaschenkastenstapel, auf einer Palette angeliefert wird. Mittels eines Horizontalförderers wird er auf einem Hubtisch positioniert, wobei der Raum oberhalb des Hubtischs durch vertikale Schachtwände seitlich umkammert ist, um einen an die lateralen Dimensionen des Stapels angepassten Schacht zu bilden. Der Schacht dient der seitlichen Stabilisierung des Stapels gegen Lateralkräfte, die während des Entpackens auf den Stapel einwirken können. Eine der Seitenwände ist türartig öffenbar, sodass der Stapel aufrecht mittels des Horizontalförderers in den Schacht und auf den Hubtisch gefahren werden kann. Zum Entpacken wird der Stapel mittels des Hubtischs jeweils um die Höhe einer Gebindelage angehoben, sodass die jeweils oberste Gebindelage über den oberen Schachtrand hinausragt. Dort wird die oberste Gebindelage von einem am gesamten Lagenumfang angreifenden Klemmgreifer erfasst und seitlich auf einen Abförderer verschoben.
Aus der US 3 139 993 A ist ein System zum Entpacken des Stapels nach unten bekannt. Der im Schacht befindliche Stapel wird im Bereich seiner zweituntersten Gebindelage mittels gemeinsam horizontal verfahrbarer Klemmschienen geklemmt. Beim nachfolgenden Absenken des Hubtischs wird die von der Klemmung nicht betroffene, unterste Gebindelage mit abgesenkt, während alle höheren Gebindelagen aufgrund der Klemmung ihre Vertikalposition behalten. Sobald die unterste Gebindelage unter dem Schacht freikommt, wird sie seitlich abgefördert. Der Hubtisch wird wieder angehoben und zwar so weit, dass er den Boden der geklemmten Gebindelage, die nun die neue unterste Gebindelage ist, unterstützt. Alsdann werden die Klemmschienen wieder gelöst und der Hubtisch um die Höhe einer Gebindelage nach unten verfahren, wonach das Verfahren wiederholt wird, bis der gesamte Stapel lagenweise entpackt ist.
Aus der FR 2 450 220 A1 ist ein ebenfalls nach unten entpackendes System bekannt, bei dem allerdings anders als bei der vorgenannten Druckschrift eine gesamte, verfahrbare Schachtwand als flächiges Klemmmittel genutzt wird. Bei der FR 2 319 554 A2 erfolgt die Klemmung mittels zweier einander gegenüberliegender und symmetrisch gegeneinander verfahrbarer Schachtwände.
Die DE 20 2013 103 400 U1 offenbart ein System zum Entpacken eines Gebindestapels von oben her. Dabei wird der Gebindestapel, bestehend aus höhengleichen, jeweils durch eine plattenförmige Zwischenlage voneinander getrennten Gebindelagen, in vertikaler Richtung nicht bewegt wird. Vielmehr senkt sich ein sog. Lagenschieber von oben auf den Gebindestapel und schiebt dessen oberste, Gebindelage seitlich auf einen höhenverstellbaren Abschiebeboden. Währenddessen wird die zweitoberste Gebindelage, von einem unabhängig höhenverstellbaren, ringförmigen Lagenhalter fixiert.
All solche Systeme haben sich für Anwendungen gut bewährt, bei denen in jeder Lage gleichförmige, insbesondere höhengleiche Gebinde zusammengefasst sind. Bei einem Stapel aus gleich hohen, zumindest lagenweise gleich hohen, Gebinden besteht der Stapel aus einer bestimmten Anzahl wohldefinierter derartiger Gebindelagen. Diese können zur Erleichterung des seitlichen Abförderns der jeweils obersten bzw. untersten Lage durch ebene Trennelemente, beispielsweise Kartonschichten, voneinander getrennt sein. Diese Art des Stapels stellt die überwiegende Mehrzahl der in der Industrie, insbesondere auch der Getränkeindustrie, zu handhabenden Gebindestapel dar.
Speziell in der Leergutbranche bereiten jedoch sogenannte „Zauberwürfel“ Probleme. Unter einem „Zauberwürfel“ versteht man im Fachjargon ungeordnete, „wild“ zu einem Stapel aufgetürmte Flaschenkästen, meist gefüllt mit Leerflaschen, unterschiedlicher Herkunft und entsprechend unterschiedlicher Form, insbesondere unterschiedlicher Höhe. Leerguthändler erhalten derartige „Zauberwürfel“ regelmäßig von Supermärkten, die Kosten, Aufwand und Platzbedarf für eine sortenreine, insbesondere kastensortenreine Sortierung und Stapelung scheuen. Sie sind zwar hinsichtlich ihrer Höhe und insbesondere ihres Stapelquerschnitts innerhalb recht weiter Toleranzen vorgegeben, um einen palettierten Transport auf Lkw zu ermöglichen - in diesem Sinne ist der nachfolgend verwendete Begriff des „zugelassenen Stapelquerschnitts“ zu verstehen. Davon abgesehen hat der Leergutverwerter aber nur sehr wenig A-priori-Wissen über die Geometrie der Stapel, was eine automatisierte Entpackung erschwert. Insbesondere sind das gattungsgemäße Verfahren und die gattungsgemäße Vorrichtung für die Entpackung eines solchen „Zauberwürfels“ nicht geeignet. Denn speziell im oberen Bereich des Stapels sind keine als Ganzes abschiebbaren Gebindelagen vorhanden. Vielmehr befinden sich die Unterkanten der einzelnen Gebinde der obersten Gebindelage in der Regel auf unterschiedlichen Höhenniveaus.
Auch die DE 42 41 165 A1 und die DE 19 59 054 A offenbaren Stapelentpacker, die jeweils lediglich die oberste Gebindelage eines sortenreinen Stapels ergreifen und abtransportieren. Auch sie sind für die Handhabung von „Zauberwürfeln“ nicht geeignet.
Die DE 10 2014 103 413 A1 offenbart eine Anordnung zum manuellen Entstapeln und/oder Stapeln von Waren. Der niedrige Automatisierungsgrad dieses Systems macht es für Anwendungen in der Getränkebranche unwirtschaftlich.
Die US 2019 / 0 071 267 A1 offenbart ein System, bei dem die Gebinde mittels eines Roboterarms einzeln aus der jeweils obersten Lage entfernt werden. Nachteilig ist allerdings, dass der Gebindestapel als Ganzes dabei keinerlei Stabilisierung erfährt. Zum Entpacken von „Zauberwürfeln“, bei denen die einzelnen Gebinde miteinander verkantet und/oder ineinander verhakt sein können, ist dieses System daher nicht geeignet.
Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein für die effiziente Entpackung von „Zauberwürfeln“ geeignetes System einem Stapelentpacker und einem Verfahren zu dessen Betrieb zur Verfügung zu stellen.
Darlegung der Erfindung
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Entladezone von einem horizontal ausgerichteten, starren Rahmen umfasst ist, dessen Innenwandung mit zum Rahmeninneren ragenden, biegeelastischen Borsten bewehrt ist.
Die Aufgabe wird weiter in Verbindung mit den Merkmalen von Anspruch 10 dadurch gelöst, dass in Schritt b) der Vertikal-Transporter jeweils so weit verfahren wird, dass die jeweils oberste Gebindelage in einem horizontal ausgerichteten, die Entladezone umgebenden Rahmen, dessen Innenwandung mit zum Rahmeninneren ragenden, biegeelastischen Borsten bewehrt ist, elastisch fixiert wird.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Grundidee der vorliegenden Erfindung liegt darin, die oberste, jeweils zu entpackende Gebindelage einerseits in der Entladezone zu stabilisieren, andererseits aber eine Relativbewegungsfreiheit der einzelnen Gebinde dieser obersten Lage sowohl in vertikaler als auch horizontaler Richtung zuzulassen. Dies ermöglicht es nämlich, die individuellen Gebinde der obersten Lage einzeln mittels eines Individualentladers zu entnehmen. Gerade bei Flaschenkästen ist es, anders beispielsweise als bei Kartons, üblich, dass die Wände, um bei minimalem Materialeinsatz maximale Stabilität zu erzeugen, sehr komplexe Formgebungen aus Öffnungen, Rippen, Stegen, Vorsprüngen etc. aufweisen. Diese komplexe Formgebung ist für die einzelnen Kastensorten höchst unterschiedlich. Bei einem „Zauberwürfel“, bei dem Flaschenkästen unterschiedlichster Sorten einander in jeder Richtung eng benachbart angeordnet sind, verhaken sich einander benachbarte Kästen leicht ineinander, sodass eine rein vertikale Entnahme mittels eines Individualentladers nicht möglich ist. Vielmehr erscheint es erforderlich, dass der Individualentlader den jeweils erfassten Kasten auch seitlich bewegt, um ihn von seinen unmittelbaren Nachbarkästen freizubekommen. Eine solche Horizontalbewegbarkeit verträgt sich jedoch schlecht mit den Anforderungen an eine Stabilisierung des Stapels, der bei der Entpackung selbstverständlich nicht umstürzen soll. Der erfindungsgemäße, borstenbewehrte Rahmen, der nachfolgend auch als „Bürstenrüstung“ angesprochen werden soll, löst diesen Zielkonflikt. Anders als die aus dem Stand der Technik bekannten Klemmmechanismen, die jeweils dazu eingerichtet waren, ganze Gebindelagen innerlich und äußerlich zu fixieren, bietet die Bürstenrüstung die Möglichkeit, die Gebindelage als Ganze zwar zu fixieren, individuelle Bewegungen einzelner Kästen jedoch sowohl in horizontaler Richtung (zum Freikommen) und sodann in vertikaler Richtung (zum Entladen) zuzulassen. Gleichzeitig wird eine Anpassung an die fallweise stark schwankenden Stapelquerschnitte erreicht. Hierzu ist der Rahmen als solcher größer als jeder mögliche (zugelassene) Stapelquerschnitt, d.h. die gebundenen Ansätze der Borsten sind stets von dem Stapeläußeren beabstandet. Die freien Borstenenden hingegen ragen bei leerer Entladezone weit in denjenigen Bereich hinein, der bei einer besetzten Entladezone mit Gebinden gefüllt ist. Die Längen der Borsten sind also so bemessen, dass der zwischen den Borstenspitzen verbleibende, lichte Querschnitt kleiner ist als der zugelassene Stapelquerschnitt ist. Da die Besetzung der Entladezone durch ein Hochschieben des Gebindestapels von unten her erfolgt, biegen sich die elastischen Bürsten dabei also nach oben und klemmen durch ihre elastische Biegefederkraft die in der Entladezone befindliche, oberste Gebindelage. Gleichwohl verbleibt vollumfänglich ein Abstand zum Rahmen, sodass individuell durch ein weiteres, lokales Aufbiegen der Borsten einzelne Gebinde mittels des Individualentladers seitlich noch näher an den Rahmen herangeschoben werden können, um dadurch von ihren Nachbarn in der Gebindelage freizukommen. In einer solchen horizontal verschobenen Position ist dann eine vertikale Entnahme, der die nach oben gebogenen Borsten auch keinen Widerstand entgegensetzen, ohne weiteres möglich.
Grundsätzlich ist es für die erfindungsgemäße Wirkung und Funktion unerheblich, ob die Bürstenrüstung von oben auf den Gebindestabel abgesenkt oder umgekehrt der Gebindestapel von unten in die Bürstenrüstung eingefahren wird oder ob gar Bürstenrüstung und Gebindestapel aufeinander zu verfahren werden. Hinsichtlich der konstruktiven Realisierbarkeit hat es sich jedoch eine Variante bewährt, bei der der Vertikal-Transporter als ein Hubtisch ausgebildet ist, auf dem der Gebindestapel positioniert ist bzw. wird und mittels dessen er von der unteren Grundstellung in die Mehrzahl angehobener Entladestellungen vertikal derart anhebbar ist bzw. angehoben wird, dass seine jeweils oberste Gebindelage dadurch in der Entladezone positionierbar ist bzw. positioniert wird.
Denkbar ist freilich auch ein Entlader, der die gesamte oberste Gebindelage als solche ergreift und vertikal aus der Entladezone entfernt. Dies ist jedoch aufgrund der Unterschiedlichkeit der jeweils zu ergreifenden Gebindelagen konstruktiv höchst aufwändig und auch im Hinblick auf die Entpackung eines „Zauberwürfels“ nicht besonders sinnvoll. Erfindungsgemäße Stapelentpacker sollen nämlich insbesondere in Sortieranlagen zum Einsatz kommen, in denen die unterschiedlichen Gebinde wieder sortenrein gruppiert werden. Hierzu ist die individuelle Handhabung der einzelnen Kästen erforderlich. Es ist daher, wie oben bereits angedeutet, bevorzugt vorgesehen, dass der Entlader als ein Individualentlader ausgebildet ist, mittels dessen Gebinde der jeweils obersten Gebindelage einzeln oder gruppenweise anhebbar sind bzw. im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens angehoben werden. Insbesondere kann der Entlader als ein Industrieroboter ausgebildet sein, mittels dessen Effektors einzelne Gebinde der jeweils obersten Gebindelage greifbar und mittels seines Manipulators vertikal und horizontal bewegbar sind. Unter einem Industrieroboter sei im Kontext der vorliegenden Beschreibung gemäß der üblichen Definition eine universelle, programmierbare Maschine zur Handhabung von Werkstücken (hier Gebinde) verstanden, die im Wesentlichen aus einem Manipulator (Roboterarm), einem Effektor (hier ein Greifer) und der zugehörigen Steuerung bestehen. Derartige Industrieroboter können zusätzlich mit verschiedenen Sensoren ausgerüstet sein, mittels deren die Wechselwirkung zwischen Effektor und Gebinde überwacht wird. Ein solcher Industrieroboter erlaubt es, dass beim Entfernen der Gebinde aus der obersten Gebindelage nacheinander einzelne randständige Gebinde dieser obersten Gebindelage gegriffen und entgegen der Federkraft der biegeelastischen Borsten nach schräg außen oben, d.h. in einer Bewegung mit horizontaler und vertikaler Bewegungskomponente, entnommen werden.
Der Fachmann wird anhand der obigen Erläuterungen verstehen, dass insbesondere die Fixierung der obersten, in der Entladezone befindlichen Gebindelage mittels der Bürstenrüstung wesentlich ist. Besonders bevorzugt wird jedoch zugleich mit der obersten auch die zweitoberste Gebindelage elastisch in dem Rahmen, d.h. mittels der Bürstenrüstung fixiert. Dadurch wird nämlich zusätzlich der untere „Rest“ des Stapels ebenfalls stabilisiert. Um eine maximale Stabilisierung des Stapels zu erreichen, kann der Rahmen schachtartig ausgebildet sein und sich über mehrere Gebindelagen erstrecken. Dies ist jedoch nicht erforderlich. Vielmehr kann es ausreichend sein, wenn die vertikale Ausdehnung des Rahmens geringer als die Höhe einer Gebindelage ist. Es kommt dann lediglich darauf an, dass der Stapel so positioniert wird, dass die Lagengrenze zwischen oberster und zweitoberster Gebindelage im Wirkbereich der Bürstenrüstung liegt. Dies ist mit einer entsprechenden Steuerung des Hubtischs erreichbar. Der besondere Vorteil einer minimierten Vertikalausdehnung der Bürstenrüstung liegt in der daraus resultierenden Minimierung der Bauhöhe der Gesamtanlage.
Das Anfördern des Gebindestapels erfolgt vorzugsweise mittels eines Horizontalförderers. Günstigerweise ist dabei vorgesehen, dass auf dem Hubtisch ein mobiler Horizontalförderer-Abschnitt angeordnet ist, der in der Grundstellung des Hubtisches eine Fortsetzung eines ersten stationären Horizontalförderers bildet. Mit anderen Worten wird also im Rahmen der Positionierung des Gebindestapels auf dem in seiner unteren Grundstellung befindlichen Hubtisch der Gebindestapel mittels des ersten stationären Horizontalförderers in Zusammenwirkung mit einem diesen in der Grundstellung des Hubtisches fortsetzenden, auf dem Hubtisch angeordneten, mobilen Horizontalförderer-Abschnitt auf dem Hubtisch positioniert. Der Grenzbereich zwischen erstem stationären Horizontalförderer und mobilem Horizontalförderer-Abschnitt ist also zugleich die Übergabestelle, an welcher der Gebindestapel auf den Hubtisch übergeben wird. Nach der Übergabe führt das Hochfahren des Hubtischs zu einem entsprechenden Anheben des Gebindestapels mit samt dem mobilen Horizontalförderer-Abschnitt, der in diesem Verfahrensstadium selbstverständlich inaktiv ist. Nach dem Entpacken des gesamten Stapels kann der Hubtisch wieder in seine untere Hubstellung verfahren und die auf dem mobilen Horizontalförderer-Abschnitt verbliebene Palette an den ersten stationären Horizontalförderer zurückgegeben werden, wobei es insbesondere bevorzugt ist, wenn der erste stationäre Horizontalförderer mehrere Abschnitte aufweist, die an unterschiedlichen Kanten des Hubtischs ansetzen. Dann nämlich können sich das Abfördern einer leeren Palette und das Anfördern eines neuen Gebindestapels nahtlos aneinander anschließen.
Nach dem vertikalen Anheben des Hubtischs, ggf. auch in zeitlicher Überlappung damit, ist bevorzugt vorgesehen, dass mittels eines oberhalb der Entladezone angeordneten, tiefensensitiven Bilddetektors vertikale Position sowie horizontale Position und Orientierung der die oberste Gebindelage bildenden Gebinde ermittelt und zur Ansteuerung von Manipulator und Effektor des Entladers an dessen Steuerung übermittelt werden. Hierzu ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass oberhalb der Entladezone ein solcher, tiefensensitiver Bilddetektor angeordnet ist, mittels dessen vertikale Position sowie horizontale Position und Orientierung der die jeweils oberste Gebindelage bildenden Gebinde ermittelbar sind. Beispielsweise kann eine sogenannte ToF-Kamera (Time-of-Flight-Kamera) Einsatz finden. Alternativ oder zusätzlich können stereoskopische Kamerasysteme verwendet werden. In jedem Fall soll bevorzugt durch eine geeignete Sensorik die räumliche Position und Orientierung jedes Gebindes in der obersten Gebindelage in der Entladezone ermittelt werden, sodass der Industrieroboter gezielt zugreifen kann.
Allerdings ist auch nach einem erfolgreichen Ergreifen eines Gebindes eine ausgefeilte Sensorik zur weiteren Steuerung der Entnahme wünschenswert. Insbesondere sollen bevorzugt die Gebinde beim Entnehmen von dem Entlader so weit angehoben werden, dass sie über den Rahmen und sämtliche noch in der obersten Gebindelage verbliebenen Gebinde freikommen. Erst in diesem Zustand ist eine freie horizontale Verfahrbarkeit ohne Kollisionsgefahr möglich. Allerdings ist die dafür notwendige Hubhöhe aufgrund der zum Teil deutlich unterschiedlichen Höhenausdehnungen der unterschiedlichen Gebindesorten sehr individuell. Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht daher vor, dass auf einer Seite der Entladezone eine beleuchtbare Mattscheibe und auf der gegenüberliegenden Seite der Entladezone ein auf die Mattscheibe gerichteter Bilddetektor angeordnet ist, mittels dessen die Höhenlage eines von dem Entlader angehobenen Gebindes im Schattenriss gegen die Mattscheibe ermittelbar ist. Im Kontext des erfindungsgemäßen Verfahrens bedeutet dies, dass das oben bereits genannte Freikommen der Gebinde jeweils im Schattenriss mittels eines auf einer Seite der Entladezone angeordneten und auf eine beleuchtete Mattscheibe auf der gegenüberliegenden Seite der Entladezone gerichteten Bilddetektors erfolgt.
Die mit einem solchen zuverlässig detektierten, vertikalen Freikommen des jeweils zu entladenden Gebindes verbundene Flexibilität hinsichtlich der Richtung der sich anschließenden Horizontalbewegung kann insbesondere in Sortieranlagen vorteilhaft genutzt werden. So ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass im Zugriffsbereich des Entladers ein oder mehrere zweite Horizontalförderer angeordnet sind. Diese können jeweils einer Gebindesorte zugeordnet sein. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer entsprechend weitergebildeten Variante derart gestaltet sein, dass die aus der Entladezone entfernten Gebinde auf einem oder mehreren zweiten Horizontalförderern positioniert und - vorzugsweise sortenrein - abgefördert werden. Mit anderen Worten bildet also der erfindungsgemäße Entpacker einen Knotenpunkt zwischen einem Anförderer, der „Zauberwürfel“ anfördert und vorzugsweise mehreren Abförderern, auf denen die Gebinde sortenrein zur weiteren Behandlung, beispielsweise zum Aufbau sortenreiner Gebindestapel oder bereits als solch sortenreine Gebindestapel abgefördert werden können.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stapelentpackers in einer ersten Arbeitsphase,
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stapelentpackers in einer zweiten Arbeitsphase,
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stapelentpackers in einer dritten Arbeitsphase,
4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stapelentpackers in einer vierten Arbeitsphase,
5 eine schematisierte Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Bürstenrüstung,
6 eine schematische Schnittdarstellung der Bürstenrüstung von 5 bei Betrieb,
7 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Entnahmedetektion bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stapelentpackers in einer ersten Seitenansicht sowie
8 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Entnahmedetektion bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stapelentpackers in einer zweiten Seitenansicht senkrecht zur Ansicht von 7.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin.
Die 1 bis 4 zeigen einen erfindungsgemäßen Stapelentpacker 10 in unterschiedlichen Arbeitsphasen eines erfindungsgemäßen Entpackungsverfahrens. Im Rahmen des Entpackungsverfahrens wird der Stapelentpacker 10 genutzt, um einen Gebindestapel 12 zu entpacken. Der Gebindestapel 12 ist bei der dargestellten Ausführungsform in Form eines sogenannten „Zauberwürfels“ gestaltet, der aus unterschiedlichen Sorten von Gebinden 121, insbesondere Flaschenkästen, in ungeordneter Form aufgebaut ist. Die Gebinde 121 sind auf einem Träger 122, beispielsweise einer Palette, insbesondere einer Euro-Palette, angeordnet. Die Palette wird in nicht dargestellter Weise über einen ersten stationären Horizontalförderer 14 angefördert. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst der erste stationäre Horizontalförderer 14 zwei stationäre Horizontalförderer-Abschnitte 141, 142. Die erwähnte Anförderung erfolgt über den in 1 rechts dargestellten ersten stationären Horizontalförderer-Abschnitt 141. Auf den zweiten stationären Horizontalförderer-Abschnitt 142 soll weiter unten noch näher eingegangen werden. Zwischen den stationären Horizontalförderer-Abschnitten 141, 142 ist ein Hubtisch 16 angeordnet, der sich in der Arbeitsphase von 1 in seiner unteren Grundstellung befindet. Auf dem Hubtisch 16 ist ein mobiler Horizontalförderer-Abschnitt 18 angeordnet, der in der gezeigten Grundstellung eine Fortsetzung des ersten stationären Horizontalförderers 14 bildet. Auf diese Weise ist es möglich, den Gebindestapel 12 durch Zusammenwirkung der Horizontalförderer-Abschnitte 141, 18 auf dem Hubtisch 16 zu positionieren.
Seitlich des Hubtischs 16 ist ein Industrieroboter 20 positioniert, der in üblicher Weise aus einem auch als Manipulator 201 bezeichneten Roboterarm und einem auch als Effektor 202 bezeichneten Greifer sowie einer nicht näher dargestellten Steuerung besteht. Der Industrieroboter 20, insbesondere sein Effektor 202, hat Zugriff zu einer Entladezone 22, die sich im Wesentlichen dadurch definiert, dass sie sich einerseits im Zugriffsbereich des Industrieroboters 20 befindet und dass andererseits Bereiche des Gebindestapels 12 durch vertikales Verfahren des Hubtischs 16 in ihr positionierbar sind. Der Industrieroboter 20 ist dabei so gestaltet, dass durch ihn, wie weiter unten noch näher beschrieben, einzelne Gebinde 121 aus der Entladezone 22 auf einen als Abförderer dienenden, zweiten stationären Horizontalförder 24 umladbar sind. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der zweite stationäre Horizontalförderer 24 bereits mit einem unvollständigen, sortenreinen Gebindestapel 26 beladen, der in der in 1 gezeigten Arbeitsphase bislang lediglich aus einem einzelnen Gebinde 261 und einem Träger 262, insbesondere einer Palette, besteht.
Die oben bereits erwähnte Entladezone 22 ist von einer Bürstenrüstung 28 umgeben, die in 5 in Draufsicht dargestellt ist. Die Bürstenrüstung 28 umfasst einen Rahmen 281 und mehrere Sätze biegeelastischer Borsten 282, die mit einem ihrer Enden am Rahmen 281 fixiert sind und mit ihrem freien Ende in das Rahmeninnere hineinragen. Die Größe des Rahmens 281 ist dabei so bemessen, dass jeder für die Entpackung durch den erfindungsgemäßen Stapelentpacker 10 zugelassene Gebindestapel 12 von besagtem Rahmen 281 berührungslos umgriffen werden kann. Eine entsprechende Toleranzlinie 283 ist in 5 gestrichelt dargestellt. Die Länge der Borsten 282 ist so bemessen, dass sie in jedem Fall in eine Zentralzone des Rahmeninneren hineinragt, die, wie in 5 durch die zweite, gestrichelte Toleranzlinie 284 illustriert, den kleinstmöglichen Querschnitt eines zur Entpackung durch den erfindungsgemäßen Stapelentpacker 10 zugelassenen Gebindestapels 12 repräsentiert.
In der Arbeitsphase von 1 befindet sich der Gebindestapel 12 vollständig unterhalb der Bürstenrüstung 28, wodurch seine Anförderung mittels des ersten stationären Horizontalförderers 14 ermöglicht wird.
Oberhalb der Entladezone 22 bzw. der Bürstenrüstung 28 ist ein tiefensensitiver Bilddetektor 30 angeordnet, mittels dessen die Positionen und Orientierungen von in der Entladezone 22 befindlichen Gebinden 121 dreidimensional erfassbar sind.
Nach der in 1 gezeigten Anförderung wird der Gebindestapel 12, wie in 2 dargestellt, mittels des Hubtischs 16 vertikal angehoben. Dieses Anheben erfolgt so weit, dass die oberste Gebindelage in den Bereich der Entladezone 22 gerät. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Gebindestapel 12 in besonders vorteilhafter Weise genau so weit angehoben, dass die (unregelmäßige) Grenze zwischen der obersten und der zweitobersten Gebindelage im Bereich der Bürstenrüstung 28 positioniert ist. Eine entsprechende Ausschnittsdarstellung im Schnitt ist in 6 illustriert, die die beiden obersten Gebindelagen des Gebindestapels 12 innerhalb des Rahmens 281 der Bürstenrüstung 18 zeigt. Man erkennt, dass sich die biegeelastischen Borsten 282 beim Einschieben des Gebindestapels 12 in den Rahmen 281 elastisch nach oben verbiegen, wobei sie eine ins Rahmeninnere gerichtete Kraft auf die beiden obersten Gebindelagen ausüben. Hierdurch werden diese elastisch stabilisiert. Insbesondere wird durch die Wechselwirkung der Borsten 282 mit der zweitobersten Gebindelage der darunterliegende Teil des Gebindestapels 12 insgesamt stabilisiert. In dieser Position verharrt der Hubtisch 16 und der tiefensensitive Bilddetektor 30 führt eine Vermessung von Position und Orientierung der Gebinde 121 der obersten Gebindelage aus. Diese Messdaten werden sodann an die Steuerung des Industrieroboters 20 übermittelt.
Wie in 3 dargestellt, ergreift der Industrieroboter 20 daraufhin mit seinem Effektor eines der Gebinde 121 der obersten Gebindelage. Vorzugsweise wird zunächst ein randständig positioniertes Gebinde ergriffen. Durch eine Entnahmebewegung nach schräg oben außen, wie durch den Entnahmepfeil 32 angedeutet, kann das ergriffene Gebinde 121 einerseits gegen die Federkraft der Borsten 282 seitlich von den übrigen Gebinden 121 der obersten Gebindelage, mit denen es gegebenenfalls seitlich verhakt ist, vereinzelt werden. Durch die vertikale Bewegungskomponente kann es auch von der darunterliegenden Gebindelage vereinzelt und über die Bürstenrüstung 28 sowie sämtliche in der obersten Gebindelage verbleibenden Gebinde 121 angehoben werden.
Insbesondere die Detektion dieses letztgenannten Freikommens von Bürstenrüstung 28 und benachbarten Gebinden 121 ist in den 7 und 8 illustriert. Hierzu ist oberhalb der Bürstenrüstung 28 eine in den 1 bis 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Detektionsvorrichtung vorgesehen. Diese umfasst eine beleuchtbare Mattscheibe 34 auf einer Seite der Bürstenrüstung 28 und einen Bilddetektor 36 auf der gegenüberliegenden Seite. Der Bilddetektor 36 erfasst daher die oberste Gebindelage als Schattenriss im Gegenlicht der Mattscheibe 34. Sobald das vom Effektor 202 des Industrieroboters 20 ergriffene Gebinde 121 über dem Rahmen 281 der Bürstenrüstung 28 und über sämtlichen Gebinden 121 der obersten Gebindelage freikommt, kann der Bilddetektor 36 einen entsprechenden Lichtspalt 38 detektieren. Hierdurch kann nicht nur qualitativ das Freikommen des Gebindes 121 detektiert werden, sondern es kann durch Einbeziehung von routinemäßig aufgenommenen Positions-Messdaten des Industrieroboters 28 auch die Höhe des entnommenen Gebindes 121 bzw. insbesondere die Lage seiner Unterkante relativ zu einem Referenzpunkt des Industrieroboters 20 ermittelt werden.
Diese Kenntnis erlaubt es dem Industrieroboter 20, das Gebinde 141 sodann exakt auf dem als Abförderer dienenden, zweiten stationären Horizontalförderer 24 zu positionieren. Insbesondere kann durch Vergleich der von den Bilddetektoren 30, 36 aufgenommenen Daten mit in einer Datenbank hinterlegten Referenzdaten die Gebindesorte des entnommenen Gebindes 121 erkannt und beim Vorhandensein mehrere Abförderer auf diesen jeweils sortenreine Gebindestapel 261 aufgebaut werden. Das dem „Zauberwürfel“ 12 entnommene Gebinde 121 wird somit zu einem Gebinde 261 des sortenreinen Gebindestapels 26. Diese Situation ist in 4 dargestellt.
Nach der vollständigen Leerung der Entladezone 22, d.h. nach dem Abräumen der obersten Gebindelage, wird der Hubtisch 16 erneut betätigt und der Gebindestapel 12 dadurch um eine Gebindelage weiter nach oben verschoben, worauf ein nächster Verfahrenszyklus, wie beschrieben, durchgeführt wird.
Nach dem vollständigen Entpacken des Gebindestapels 12 wird der Hubtisch 16 zurück in seine untere Grundstellung verfahren, sodass die auf ihm verbleibende Palette 122 mittels des zweiten stationären Horizontalförderer-Abschnitts 142 des ersten stationären Horizontalförderers 14 abtransportiert werden kann.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere ist es auch denkbar, dass die Bürstenrüstung 22 mit einem deutlich breiteren, d.h. hier in vertikaler Richtung weiter ausgedehnten Rahmen 281 ausgestattet ist. Dies führt zu einer verbesserten Stabilität während der Entladephase; nachteilig wirkt sich jedoch die dadurch bedingte, höhere Bauhöhe der Gesamtanlage aus. Der Fachmann wird hier einen ausgewogenen Kompromiss zu finden wissen. Auch im Hinblick auf die insbesondere zur Realisierung der Borsten 282 genutzten Materialien und Dimensionen hat der Fachmann eine Abwägung zu treffen zwischen der erzielbaren Federkraft, die zur Stabilisierung hinreichend aber von dem Industrieroboter überwindbar sein muss, einerseits und einer Materialschonung der Gebindeaußenseiten, die ja in robuste Wechselwirkung mit besagten Borsten 282 zu treten haben.
Bezugszeichenliste

10: Stapelentpacker
12: Gebindestapel
121: Gebinde
122: Träger
14: erster stationärer Horizontalförderer
141: erster Abschnitt von 14
142: zweiter Abschnitt von 14
16: Hubtisch
18: mobiler Horizontalförderer-Abschnitt
20: Industrieroboter
201: Manipulator von 20
202: Effektor von 20
22: Entladezone
24: zweiter stationärer Horizontalförderer
26: sortenreiner Gebindestapel
261: Gebinde
262: Träger
28: Bürstenrüstung
281: Rahmen
282: Borsten
283: äußere Toleranzgrenze
284: innere Toleranzgrenze
30: tiefensensitiver Bilddetektor
32: Entladepfeil
34: Mattscheibe
36: Bilddetektor
38: Lichtspalt

Claims

Stapelentpacker (10) zum Entpacken eines Gebindestapels (12) aus mehreren übereinander gestapelten Gebindelagen, umfassend - einen Vertikal-Transporter, mittels dessen der Gebindestapel (12) relativ zu einer Entladezone (22) vertikal verfahrbar ist, nämlich zwischen einer Grundstellung, in der seine oberste Gebindelage unterhalb der Entladezone (22) positioniert ist und einer Mehrzahl von Entladestellungen, in denen seine jeweils oberste Gebindelage in der Entladezone positioniert ist, und - einen Entlader, mittels dessen Gebinde (121) der jeweils obersten Gebindelage aus der Entladezone (22) entfernbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladezone (22) von einem horizontal ausgerichteten, starren Rahmen (281) umfasst ist, dessen Innenwandung mit zum Rahmeninneren ragenden, biegeelastischen Borsten (282) bewehrt ist.
Stapelentpacker (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vertikal-Transporter als ein Hubtisch (16) ausgebildet ist, auf dem der Gebindestapel (12) positionierbar und mittels dessen er von der unteren Grundstellung in die Mehrzahl angehobener Entladestellungen vertikal derart anhebbar ist, dass seine jeweils oberste Gebindelage dadurch in der Entladezone (22) positionierbar ist.
Stapelentpacker (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Ausdehnung des Rahmens (281) geringer als die Höhe einer Gebindelage ist.
Stapelentpacker (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Entladers Gebinde (121) der jeweils obersten Gebindelage einzeln oder gruppenweise anhebbar sind.
Stapelentpacker (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlader als ein Industrieroboter (20) ausgebildet ist, mittels dessen Effektors (202) einzelne Gebinde (121) der jeweils obersten Gebindelage greifbar und mittels seines Manipulators (201) vertikal und horizontal bewegbar sind.
Stapelentpacker (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite der Entladezone (22) eine beleuchtbare Mattscheibe (34) und auf der gegenüberliegenden Seite der Entladezone (22) ein auf die Mattscheibe (34) gerichteter Bilddetektor (36) angeordnet ist, mittels dessen die Höhenlage eines von dem Entlader angehobenen Gebindes (121) im Schattenriss gegen die Mattscheibe (34) ermittelbar ist.
Stapelentpacker (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Entladezone ein tiefensensitiver Bilddetektor (30) angeordnet ist, mittels dessen vertikale Position sowie horizontale Position und Orientierung der die jeweils oberste Gebindelage bildenden Gebinde (121) ermittelbar sind.
Stapelentpacker (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Hubtisch (16) ein mobiler Horizontalförderer-Abschnitt (18) angeordnet ist, der in der Grundstellung des Hubtisches (16) eine Fortsetzung eines ersten stationären Horizontalförderers (14) bildet.
Stapelentpacker (10) nach einem der Ansprüche 5 oder 6 bis 8, soweit rückbezogen auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Zugriffsbereich des Entladers ein oder mehrere zweite Horizontalförderer (24) angeordnet sind.
Verfahren zum Betrieb eines Stapelentpackers (10) zum Entpacken eines Gebindestapels (12) aus mehreren übereinander gestapelten Gebindelagen, umfassend die Schritte a) Positionieren des Gebindestapels (12) in einem in einer Grundstellung, in der seine oberste Gebindelage unterhalb einer Entladezone (22) positioniert ist, befindlichen Vertikal-Transporter, b) vertikales Verfahren des Gebindestapels (12) mittels des Vertikal-Transporters relativ zu der Entladezone (22), nämlich von der Grundstellung in eine Mehrzahl von Entladestellungen, in denen die jeweils oberste Gebindelage des Gebindestapels (12) in der Entladezone (22) positioniert ist, und c) Entfernen der Gebinde (121) der obersten Gebindelage aus der Entladezone (22) mittels eines Entladers, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) der Vertikal-Transporter jeweils so weit verfahren wird, dass die jeweils oberste Gebindelage in einem horizontal ausgerichteten, die Entladezone (22) umgebenden Rahmen (281), dessen Innenwandung mit zum Rahmeninneren ragenden, biegeelastischen Borsten (282) bewehrt ist, elastisch fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Vertikal-Transporter als ein Hubtisch (16) ausgebildet ist, auf dem der Gebindestapel (12) positioniert wird und mittels dessen er von der unteren Grundstellung in die Mehrzahl angehobener Entladestellungen vertikal derart angehoben wird, dass seine jeweils oberste Gebindelage dadurch in der Entladezone (22) positioniert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) der Gebindestapel (12) mittels eines ersten stationären Horizontalförderers (14) in Zusammenwirkung mit einem diesen in der Grundstellung des Hubtischs (16) fortsetzenden, auf dem Hubtisch (16) angeordneten, mobilen Horizontalförderer-Abschnitt (18) auf dem Hubtisch (12) positioniert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zugleich mit der obersten die zweitoberste Gebindelage elastisch in dem Rahmen (281) fixiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) mittels des als ein Industrieroboter (20) ausgebildeten Entladers nacheinander einzelne randständige Gebinde (121) der obersten Gebindelage gegriffen und entgegen einer Federkraft der biegeelastischen Borsten (282) nach schräg außen oben entnommen werden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schritt b) und Schritt c) als Schritt d) mittels eines oberhalb der Entladezone (22) angeordneten, tiefensensitiven Bilddetektors (30) vertikale Position sowie horizontale Position und Orientierung der die oberste Gebindelage bildenden Gebinde (121) ermittelt und zur Ansteuerung von Manipulator (201) und Effektor (202) des Entladers an dessen Steuerung übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebinde (121) beim Entnehmen von dem Entlader so weit angehoben werden, dass sie über den Rahmen (281) und sämtliche noch in der obersten Gebindelage verbliebenen Gebinde (121) freikommen.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Freikommen der Gebinde (121) jeweils im Schattenriss mittels eines auf einer Seite der Entladezone (22) angeordneten und auf eine beleuchtete Mattscheibe (34) auf der gegenüberliegenden Seite der Entladezone (22) gerichteten Bilddetektors (36) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Entladezone (22) entfernte Gebinde (121) auf einem oder mehreren zweiten Horizontalförderern (24) positioniert und abgefördert werden.