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Die Erfindung betrifft ein Handhabungssystem,
- - mit einem Handhabungsgerät, das eine Handhabungseinheit aufweist, die über eine Basiseinheit, einen Schwenkarm und eine Greifeinheit verfügt, wobei die Greifeinheit zum Greifen und Wiederloslassen eines handzuhabenden Objekts ausgebildet ist,
- - wobei der Schwenkarm bezüglich der Basiseinheit unter Ausführung von Schwenkarm-Schwenkbewegungen um eine erste Schwenkachse in einer ersten Schwenkebene verschwenkbar ist, wobei sich die erste Schwenkebene parallel zu einer von einer x-Achse und einer dazu orthogonalen y-Achse aufgespannten x-y-Ebene erstreckt und sich die erste Schwenkachse in der Achsrichtung einer zu der x-y-Ebene orthogonalen z-Achse erstreckt,
- - wobei die Greifeinheit bezüglich des Schwenkarms unter Ausführung von Greifeinheit-Schwenkbewegungen um eine zu der ersten Schwenkachse beabstandete und parallel verlaufende zweite Schwenkachse in einer zweiten Schwenkebene verschwenkbar ist, wobei sich die zweite Schwenkebene ebenfalls parallel zu der x-y-Ebene erstreckt,
- - wobei die Greifeinheit zum Greifen eines in einer Bereitstellungsposition angeordneten Objekts, zum Festhalten des Objekts beim Umpositionieren aus der Bereitstellungsposition in eine diesbezüglich beabstandete Abgabeposition und zum Wiederloslassen des ergriffenen Objekts in der Abgabeposition ausgebildet ist,
- - mit einer Antriebseinrichtung zur Erzeugung der Schwenkarm-Schwenkbewegungen und der Greifeinheit-Schwenkbewegungen
- - und mit einer elektronischen Steuereinrichtung zur derartigen Ansteuerung der Antriebseinrichtung, dass die Greifeinheit beim Abholen des Objekts in der Bereitstellungsposition und beim Abgeben des ergriffenen Objekts in der Abgabeposition jeweils eine Arbeitsstellung einnimmt, die durch eine x-Achsposition entlang einer x-Achsrichtung der x-Achse und durch eine y-Achsposition entlang einer y-Achsrichtung der y-Achse definiert ist.
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Ein aus der
US 5 271 292 bekanntes Handhabungssystem dieser Art verfügt über ein Handhabungsgerät mit einer als Roboter ausgebildeten Handhabungseinheit, die einen von einer Basiseinheit abstehenden Tragarm aufweist, an dem ein Schwenkarm um eine erste Schwenkachse verschwenkbar gelagert ist. An dem Schwenkarm seinerseits ist eine Greifeinheit um eine zu der ersten Schwenkachse parallele zweite Schwenksachse verschwenkbar gelagert. Mittels einer mehrere Antriebseinheiten enthaltenden Antriebseinrichtung können Schwenkarm-Schwenkbewegungen um die erste Schwenkachse und Greifeinheit-Schwenkbewegungen um die zweite Schwenkachse hervorgerufen werden, wobei die entsprechende Ansteuerung durch eine elektronische Steuereinrichtung vorgenommen wird.
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Die
DE 195 14 812 A1 beschreibt einen Industrieroboter, der über eine Basis verfügt, die einen verschwenkbaren ersten Arm trägt, an dem in ebenfalls verschwenkbarer Weise ein zweiter Arm gelagert ist, an dessen Endbereich eine um eine weitere Achse drehbare Arbeitswelle angeordnet ist.
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Aus der
DE 10 2007 049 168 B4 ist ein Handhabungssystem bekannt, das ausgebildet ist, um aus Tiefziehprodukten bestehende Objekte aus einer Bereitstellungsposition in einer Thermoformmaschine in eine Abgabeposition in einer Verarbeitungsstation umzupositionieren. Für die Umpositionierung ist ein Handhabungsgerät vorgesehen, das eine Verschiebeeinheit mit mindestens einer horizontal ausgerichteten Führung aufweist, an der eine Handhabungseinheit linear verschiebbar gelagert ist, die über einen vertikal verschiebbaren und horizontal verschwenkbaren Kopf verfügt, der mit Aufnahmemitteln zum Ergreifen der umzupositionierenden Objekte ausgestattet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompakt bauendes Handhabungssystem zu schaffen, das bei geringem Platzbedarf eine exakte Übergabe von Objekten zwischen einer Bereitstellungsposition und einer Abgabeposition ermöglicht, sodass es insbesondere auch für einen Einsatz zur Warenpräsentation in Einkaufs- und Abholstationen gut geeignet ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Handhabungssystem in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen,
- - dass die Basiseinheit mittels einer Lineareinheit des Handhabungsgerätes unter Ausführung von Basiseinheit-Linearbewegungen in der x-Achsrichtung der x-Achse verfahrbar und positionierbar ist, wobei die Basiseinheit-Linearbewegungen durch die von der elektronischen Steuereinrichtung angesteuerte Antriebseinrichtung erzeugbar sind,
- - und dass die Antriebseinrichtung durch die elektronische Steuereinrichtung derart ansteuerbar ist oder angesteuert wird, dass die Greifeinheit beim zum Zwecke des Abholens oder Abgebens eines Objekts erfolgenden Verfahren in eine Arbeitsstellung und/oder Herausfahren aus einer Arbeitsstellung eine rein lineare y-Arbeitsbewegung in der y-Achsrichtung mit konstanter x-Achsposition ausführt,
- - wobei die in der y-Achsrichtung erfolgende lineare y-Arbeitsbewegung der Greifeinheit aus von der elektronischen Steuereinrichtung gesteuerten, sich überlagernden Greifeinheit-Schwenkbewegungen, Schwenkarm-Schwenkbewegungen und Basiseinheit-Linearbewegungen resultiert.
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Das erfindungsgemäße Handhabungssystem ermöglicht es, umzupositionierende Objekte beliebiger Art, beispielsweise verpackte Lebensmittel, zwischen einer Bereitstellungsposition und einer Abgabeposition umzupositionieren, wobei der Vorgang des Entnehmens aus der Bereitstellungsposition und/oder der Vorgang des Einlagerns in die Abgabeposition mittels einer als lineare y-Arbeitsbewegung bezeichneten reinen Linearbewegung der Greifeinheit in der y-Achsrichtung eines kartesischen x-y-z - Koordinatensystems des Handhabungssystems ausführbar ist, also mit konstanter x-Achsposition, das heißt ohne eine überlagerte Bewegung in der x-Achsrichtung. Ein diesbezüglich wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass für diese ausschließlich in der y-Achsrichtung stattfindende, rein lineare Arbeitsbewegung der Greifeinheit, die als y-Arbeitsbewegung bezeichnet wird, keine in der y-Achsrichtung arbeitende Lineareinheit genutzt wird, sondern die konstante x-Achsposition dadurch gewährleistet ist, dass den Greifeinheit-Schwenkbewegungen und den Schwenkarm-Schwenkbewegungen von einer Lineareinheit des Handhabungsgerätes hervorrufbare Basiseinheit-Linearbewegungen der Basiseinheit überlagert werden, die in der x-Achsrichtung der x-Achse des Koordinatensystems des Handhabungssystems stattfinden. Die lineare y-Arbeitsbewegung der Greifeinheit, die die Greifeinheit ausführt, um in einer Arbeitsstellung positioniert zu werden, in der sie ein Objekt aufnehmen und/oder abgeben kann, resultiert also aus sich überlagernden Greifeinheit-Schwenkbewegungen, Schwenkarm-Schwenkbewegungen und Basiseinheit-Linearbewegungen, die von der elektronischen Steuereinrichtung durch entsprechende Ansteuerung der mit den beweglichen Komponenten kooperierenden Antriebseinrichtung gesteuert beziehungsweise kontrolliert wird. Ein solcher Aufbau und Bewegungsablauf ermöglicht ein Handhabungssystem, das vor allem in der y-Achsrichtung über sehr geringe Abmessungen verfügt, da die Handhabungseinheit zur Ausführung der linearen y-Arbeitsbewegung aufgrund der schwenkbaren Komponenten in der y-Achsrichtung nur wenig Platz beansprucht. Das Handhabungssystem kann für beliebige Handhabungsmaßnahmen eingesetzt werden, bei denen Objekte zwischen einer Bereitstellungsposition und einer diesbezüglich beabstandeten Abgabeposition umzupositionieren sind, wobei eine besondere Eignung beim Einsatz zur Warenbereitstellung im Lebensmittelsektor hervorzuheben ist, wo das Handhabungssystem verwendet werden kann, um von Lebensmittelprodukten gebildete Objekte aus einem Vorratsregal in ein für Kunden zugängliches Verkaufsregal umzulagern. Ungünstiger Totraum kann bei dem erfindungsgemäßen Handhabungssystem auf die Breite der Greifeinheit reduziert werden und es lassen sich bei Bedarf auf beiden Seiten einer x-z-Ebene, in der die Basiseinheit-Linearbewegungen stattfinden, zum Aufnehmen und Abgeben von Objekten nutzbare Arbeitsbereiche realisieren.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Bevorzugt ist die Antriebseinrichtung durch die elektronische Steuereinrichtung derart ansteuerbar beziehungsweise wird bei der Nutzung derart angesteuert, dass die drehwinkelmäßige Ausrichtung der Greifeinheit innerhalb der zweiten Schwenkebene während der linearen y-Arbeitsbewegung konstant bleibt. Es findet also keine Schwenkbewegung der Greifeinheit um eine in der z-Achsrichtung orientierte Achse statt. Zweckmäßigerweise äußert sich dies in einer insgesamt gleichbleibenden räumlichen Ausrichtung der Greifeinheit während der linearen y-Arbeitsbewegung.
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Die Greifeinheit ist zweckmäßigerweise mit einer zum lösbaren Greifen des jeweils umzupositionierenden Objektes ausgebildeten Greifstruktur ausgestattet. Die Greifstruktur ist beispielsweise als mechanischer Parallelgreifer oder als auf Unterdruckbasis arbeitender Sauggreifer realisiert. Die Greifstruktur hat jedenfalls einen zu der zweiten Schwenkachse beabstandeten und auch von der zweiten Schwenkachse abgewandten Objektaufnahmebereich, in dem das umzupositionierende Objekt beim Aufnehmen in der Bereitstellungsposition durch entsprechende Positionierung der Greifeinheit platziert wird. Bei der Anwendung des Handhabungssystems wird das umzupositionierende Objekt durch die Greifeinheit mit dem Objektaufnahmebereich vorauseilend in der Bereitstellungsposition ergriffen. Der Objektaufnahmebereich ist beispielsweise vom stirnseitigen Endbereich eines zwischen zwei Greifarmen der Greifstruktur befindlichen Greifraumes gebildet. Die Antriebseinrichtung ist durch die elektronische Steuereinrichtung derart ansteuerbar oder wird bei der Nutzung des Handhabungssystems insbesondere derart angesteuert, dass die innerhalb der zweiten Schwenkebene eingenommene Drehwinkelposition des Objektaufnahmebereiches bei der linearen y-Arbeitsbewegung konstant bleibt. Es findet während der linearen y-Arbeitsbewegung also keinerlei Schwenkbewegung des Objektaufnahmebereiches im Raum statt.
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Wie schon angeklungen ist, verfügt die Greifstruktur vorzugsweise über zwei von der zweiten Schwenkachse wegragende, sich nebeneinander erstreckende Greifarme, die den Objektaufnahmebereich begrenzen. Diese Greifarme sind durch eine entsprechende antriebstechnische Ausstattung der Greifeinheit derart aufeinander zu und voneinander weg bewegbar, dass die Breite des Objektaufnahmebereiches zum Ergreifen oder Loslassen eines Objekts veränderbar ist. Die Ansteuerung erfolgt vorzugsweise ebenfalls durch die elektronische Steuereinrichtung, die eine Betätigungseinrichtung ansteuert, durch die die Greifarmbewegungen hervorrufbar sind.
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Bei einer als günstig angesehenen Ausgestaltung des Handhabungssystems hat der Schwenkarm einen proximalen Armendabschnitt und einen diesbezüglich beabstandeten distalen Armendabschnitt. Zwischen den beiden Armendabschnitten hat der Schwenkarm vorzugsweise eine lineare Erstreckung. Mit seinem proximalen Armendabschnitt ist der Schwenkarm um die erste Schwenkachse verschwenkbar an der Basiseinheit gelagert. An dem distalen Armabschnitt des Schwenkarms ist die Greifeinheit in einer um die zweite Schwenkachse verschwenkbaren Weise gelagert.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Basiseinheit enthält einen an der für die Basiseinheit-Linearbewegungen zuständigen Lineareinheit angeordneten Sockel und einen von dem Sockel in einer zur x-y-Ebene parallelen Basisebene abstehenden Tragarm, der starr mit dem Sockel verbunden ist. Sockel und Tragarm führen daher bei der Basiseinheit-Linearbewegung stets einheitliche Bewegungen aus. Bevorzugt ragt der Tragarm in der y-Achsrichtung von dem Sockel weg. Der Tragarm hat einen zu dem Sockel beabstandeten distalen Armendabschnitt, an dem der Schwenkarm mit seinem proximalen Armendabschnitt um die erste Schwenkachse verschwenkbar gelagert ist. Sämtliche Schwenkachsen verlaufen also parallel zueinander und rechtwinkelig zu der x-y-Ebene, sodass eine SCARA-Funktionalität vorliegt.
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Die Lineareinheit verfügt zweckmäßigerweise über ein Abtriebsglied, das an einer Führungsstruktur der Lineareinheit in der x-Achsrichtung verschiebbar gelagert ist. Durch die Antriebseinrichtung kann das Abtriebsglied zu linearen Abtriebbewegungen in der x-Achsrichtung angetrieben werden. Die Basiseinheit der Handhabungseinheit ist an dem Abtriebsglied angeordnet, sodass dessen Abtriebsbewegungen unmittelbar die Basiseinheit-Linearbewegungen hervorrufen.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Handhabungssystems besteht die Möglichkeit, die Handhabungseinheit als Ganzes, und somit auch deren Greifeinheit, zusätzlich in einer als z-Achsrichtung bezeichneten Achsrichtung der z-Achse des Koordinatensystems des Handhabungssystems zu verlagern. Die z-Achse verläuft vorzugsweise vertikal. Es ist somit möglich, Objekte zwischen in unterschiedlichen Höhenlagen befindlichen Bereitstellungspositionen und Abgabepositionen umzupositionieren. Die im Folgenden als Vertikalbewegung bezeichnete Bewegung in der z-Achsrichtung kann einer zwischen zwei linearen y-Arbeitsbewegungen stattfindenden Übergangsbewegung der Greifeinheit überlagert sein.
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Die Antriebseinrichtung setzt sich zweckmäßigerweise aus mehreren dezentral verteilten eigenständigen Antriebseinheiten zusammen. Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn die Antriebseinrichtung eine zur Erzeugung der Schwenkarm-Schwenkbewegungen ausgebildete erste Antriebseinheit, eine zur Erzeugung der Greifeinheit-Schwenkbewegungen ausgebildete zweite Antriebseinheit und eine zur Erzeugung der Basiseinheit-Linearbewegungen ausgebildete dritte Antriebseinheit aufweist. Jede dieser mehreren Antriebseinheiten ist elektrisch mit der elektronischen Steuereinrichtung verbunden, sei es kabelgebunden oder drahtlos. Bei den Antriebseinheiten handelt es sich insbesondere um elektrische Antriebseinheiten, die ein rein elektrisch betätigbares Antriebsaggregat enthalten, bei dem es sich insbesondere um einen Elektromotor und vorzugsweise um einen elektrischen Schrittmotor handelt. Grundsätzlich besteht allerdings alternativ auch die Möglichkeit, mindestens eine Antriebseinheit mit einem elektrisch ansteuerbaren fluidbetätigten und insbesondere pneumatisch betätigten Antriebsaggregat auszustatten.
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Zweckmäßigerweise verfügt die erste Antriebseinheit über ein an der Basiseinheit angeordnetes erstes Antriebsaggregat, während die zweite Antriebseinheit ein ebenfalls an der Basiseinheit und dort insbesondere im Bereich der ersten Schwenkachse angeordnetes zweites Antriebsaggregat aufweist. Das erste Antriebsaggregat ist zur Erzeugung der Schwenkarm-Schwenkbewegungen über ein erstes Zugmittelgetriebe mit dem Schwenkarm antriebsmäßig gekoppelt, während das zweite Antriebsaggregat zur Erzeugung der Greifeinheit-Schwenkbewegungen über ein zweites Zugmittelgetriebe mit der Greifeinheit antriebsmäßig gekoppelt ist. Als Zugmittelgetriebe empfiehlt sich insbesondere ein Riemengetriebe und dabei insbesondere ein Zahnriemengetriebe.
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Die Greifeinheit ist vorzugsweise von einer fluidbetätigten und insbesondere von einer pneumatisch betätigten Bauart. Eine zur Betätigung der Greifeinheit geeignete Betätigungseinrichtung verfügt zweckmäßigerweise über mindestens einen fluidbetätigten Antrieb, dessen Betrieb mittels einer elektrisch ansteuerbaren Steuerventileinrichtung fluidisch hervorrufbar ist. Alternativ kann die Greifeinheit aber ohne weiteres auch als eine rein elektrisch betätigbare Greifeinheit ausgeführt sein und beispielsweise mindestens einen elektrisch betätigbaren Spindelantrieb zum Hervorrufen der Greiffunktion aufweisen.
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Das Handhabungssystem kann in einer Weise ausgelegt sein, dass die Greifeinheit zum Abholen eines in der Bereitstellungsposition befindlichen Objekts und zum Abgeben eines Objekts in der Abgabeposition innerhalb der x-y-Ebene, das heißt bezüglich der zweiten Schwenkachse, die gleiche winkelmäßige Ausrichtung hat. Dies erlaubt beispielsweise Abhol- und Abgabevorgänge von Objekten auf ein und derselben Seite der Lineareinheit. Bevorzugt ist allerdings eine Ausgestaltung, bei der die Greifeinheit zum Abholen und Abgeben eines Objekts bezüglich der zweiten Schwenkachse um 180° verschwenkbar ist beziehungsweise verschwenkt wird. Dies erlaubt Handhabungsvorgänge diesseits und jenseits einer sich entlang der Lineareinheit erstreckenden x-z-Ebene.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Handhabungssystems sieht zusätzlich zu dem Handhabungsgerät ein Bereitstellungsmagazin und ein Abgabemagazin für Objekte vor, wobei das Handhabungsgerät in der y-Achsrichtung zwischen diesen beiden Magazinen angeordnet ist. Die Objekte befinden sich bei Einnahme ihrer Bereitstellungsposition in dem Bereitstellungsmagazin und bei Einnahme ihrer Abgabeposition in dem Abgabemagazin. Im einfachsten Fall sind die beiden Magazine als Regale ausgebildet, in denen die Objekte lose abgestellt sind, sodass sie durch die Greifeinheit einfach entnommen und nach ihrer Umpositionierung wieder abgestellt werden können.
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In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Bereitstellungsmagazin und dem Abgabemagazin ein Zwischenraum ausgebildet ist, der in der y-Achsrichtung eine Zwischenraumbreite hat, wobei die Lineareinheit in dem Zwischenraum angeordnet ist und sich dort in der x-Achsrichtung erstreckt. Der Zwischenraum ist zweckmäßigerweise begehbar, um zu Wartungs- oder Umrüstzwecken eine Zugänglichkeit der Handhabungseinheit zu gewährleisten und um bei Störungen einen leichten Zugriff zu den magazinierten Objekten zu erhalten.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
- 1 einen Ausschnitt einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Handhabungssystems in einer perspektivischen Darstellung mit dem Fokus auf dem Handhabungsgerät des Handhabungssystems,
- 2 einen Längsschnitt der Anordnung aus 1 gemäß der dortigen Schnittlinie II-II, und
- 3-12 stark schematisierte Draufsichten des erfindungsgemäßen Handhabungssystems mit Blickrichtung in der Achsrichtung der z-Achse, wobei eine Auswahl aufeinanderfolgender Betriebsphasen gezeigt ist, die das Handhabungssystem bei einem sich auf ein Objekt beziehenden Umpositioniervorgang durchlaufen kann.
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Das in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Handhabungssystem wird unter Bezugnahme auf ein kartesisches x-y-z-Koordinatensystem beschrieben, das definiert ist durch eine x-Achse, eine dazu orthogonale y-Achse und eine zu sowohl der x-Achse als auch der y-Achse orthogonale z-Achse. Richtungen, die in der Achsrichtung einer dieser kartesischen Achsen verlaufen, werden im Folgenden zur Vereinfachung auch nur als x-Achsrichtung, y-Achsrichtung und z-Achsrichtung bezeichnet. Positionen, die in der Achsrichtung einer dieser kartesischen Achsen eingenommen werden, sind im Folgenden zur Vereinfachung auch nur als x-Achspositionen, y-Achspositionen und z-Achspositionen bezeichnet.
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Bei einer bevorzugten Anwendung des Handhabungssystems 1, die bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel verwirklicht ist, erstreckt sich die z-Achse vertikal.
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Das Handhabungssystem 1 verfügt über ein in den 1 und 2 in einer bevorzugten Ausgestaltung illustriertes Handhabungsgerät 2, das als wesentliche Komponenten eine Handhabungseinheit 3 und eine Lineareinheit 4 aufweist.
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Die Handhabungseinheit 3 verfügt über eine Basiseinheit 5, einen Schwenkarm 6 und eine Greifeinheit 7. Die Greifeinheit 7 ist mit einer Greifstruktur 11 ausgestattet, mit der ein im Rahmen einer Handhabung umzupositionierendes Objekt 8 ergriffen und nach der Umpositionierung wieder losgelassen werden kann.
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In der Zeichnung sind umzupositionierende Objekte 8 nur schematisch angedeutet. Die Objekte 8 können beliebiger Natur sein und es kann sich beispielsweise um Werkstücke handeln, wenn das Handhabungssystem 1 beispielsweise in Bereichen der Fertigungstechnik eingesetzt wird. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet ist allerdings die Handhabung verpackter Lebensmittel, insbesondere zur Bereitstellung für Verkaufszwecke. Das illustrierte Handhabungssystem 1 ist insbesondere für derartige Handhabungsaufgaben ausgelegt.
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Bei der illustrierten bevorzugten Ausgestaltung verfügt das Handhabungssystem 1 über ein in den 3 bis 12 ersichtliches Bereitstellungsmagazin 12 und ein ebenfalls in diesen vorgenannten Figuren illustriertes Abgabemagazin 13. Beide Magazine 12, 13 sind beispielhaft als Regale ausgebildet, die eine in der z-Achsrichtung vertikal nach oben weisende Abstellfläche 14 aufweisen, auf der die umzupositionierenden Objekte 8 nebeneinander lose abstellbar oder abgestellt sind.
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In den 3 bis 12 sind mehrere Objekte 8 ersichtlich, die auf der Abstellfläche 14 des Bereitstellungsmagazins 12 abgestellt sind, wobei sie jeweils eine als Bereitstellungsposition 15 bezeichnete Position einnehmen. Eine in der Zeichnung gepunktet illustrierte Bereitstellungsposition 16 bezeichnet eine Stelle, an der sich ein Objekt 8 vor seiner Entnahme befunden hat. Mit Hilfe des Handhabungsgerätes 2 können die Objekte 8 nacheinander in ihrer Bereitstellungsposition ergriffen und im Rahmen einer Umpositionierbewegung in das Abgabemagazin 13 verbracht werden. In das Abgabemagazin 13 verbrachte Objekte 8 nehmen dort eine Abgabeposition 16 ein, wobei in der Zeichnung eine gepunktet illustrierte Abgabeposition 16 diejenige Stelle bezeichnet, an der durch einen später noch erläuterten Betriebsablauf ein aus seiner Bereitstellungsposition entnommenes Objekt 8 in das Abgabemagazin 13 abgegeben wird.
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Bei einer Anwendung im Lebensmittelhandel können in dem Bereitstellungsmagazin 12 verpackte Lebensmittel für den Kunden unsichtbar bereitgestellt werden, die nach Bedarf durch das Handhabungsgerät 2 nacheinander in das Abgabemagazin 13 verbracht werden, wo sie für Kunden zur Ansicht und Entnahme zwecks ihres Erwerbes zugänglich sind.
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Die beiden Magazine 12, 13 sind in der y-Achsrichtung beabstandet zueinander angeordnet. Zwischen ihnen befindet sich ein Zwischenraum 17, der in der y-Achsrichtung eine gewisse Zwischenraumbreite hat und in dem das Handhabungsgerät 2 platziert ist.
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Die Handhabungseinheit 3 ist über ihre Basiseinheit 5 so an der Lineareinheit 4 angebracht, dass durch eine Betätigung der Lineareinheit 4 eine Linearbewegung der Basiseinheit 5 in der x-Achsrichtung hervorrufbar ist, wobei die möglichen Linearbewegungen als Basiseinheit-Linearbewegungen 18 bezeichnet werden, die in der Zeichnung durch einen Doppelpfeil illustriert sind. Im Rahmen der Basiseinheit-Linearbewegungen 18 lässt sich die Basiseinheit 5 linear in wahlweise einer von zwei möglichen Richtungen verlagern und nach Bedarf in beliebigen a-Achspositionen entlang der x-Achse positionieren.
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Erzeugbar sind die Basiseinheit-Linearbewegungen 18 durch eine im Folgenden zur besseren Unterscheidung als dritte Antriebseinheit 22c bezeichnete Antriebseinheit einer zu dem Handhabungsgerät 2 gehörenden Antriebseinrichtung 22, die sich exemplarisch aus mehreren individuellen Antriebseinheiten 22a, 22b, 22c zusammensetzt.
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Für die gewünschte Betriebsweise ist die Antriebseinrichtung 22 mittels einer elektronischen Steuereinrichtung 23 des Handhabungssystems 1 elektrisch ansteuerbar. Exemplarisch ist die elektronische Steuereinrichtung 23 für diesen Zweck mit der dritten Antriebseinheit 22c elektrisch verbunden. Dafür verwendete elektrische Steuerleitungen sind bei 24c angedeutet.
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Die Lineareinheit 8 hat exemplarisch eine Längsachse 21, die parallel zu der x-Achse verläuft.
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Bevorzugt enthält die Lineareinheit 4 eine sich in der x-Achsrichtung erstreckende Führungsstruktur 25 und ein an dieser Führungsstruktur 25 in der x-Achsrichtung verschiebbar gelagertes Abtriebsglied 26, das in der Zeichnung nur in den 1 und 2 abgebildet ist. Durch die dritte Antriebseinheit 22c kann das Abtriebsglied 26 zu linearen Abtriebsbewegungen 27 in der x-Achsrichtung angetrieben werden, bei denen es durch die Führungsstruktur 25 exakt geführt ist. Beispielsweise ist die Lineareinheit 4 mit einem Zahnriemenantrieb ausgestattet, der einen an dem Abtriebsglied 26 angreifenden Zahnriemen 28 aufweist, der durch die dritte Antriebseinheit 22c zu einer Umlaufbewegung um nicht weiter illustrierte Rollen antreibbar ist, bei der er das Abtriebsglied 26 unter Erzeugung einer linearen Abtriebsbewegung 27 mitnimmt.
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Die Handhabungseinheit 3 ist mit ihrer Basiseinheit 5 an dem Abtriebsglied 26 angeordnet, sodass sie die linearen Abtriebsbewegungen 27 mitmacht, woraus die erwähnten Basiseinheit-Linearbewegungen 18 resultieren.
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Beispielhaft verfügt die Basiseinheit 5 über einen Sockel 31, über den sie am Abtriebsglied 26 befestigt ist. Ein starr mit dem Sockel 31 verbundener, bevorzugt eine lineare Längserstreckung aufweisender Tragarm 32 der Basiseinheit 5 ragt von dem Sockel 31 weg, wobei er sich in einer strichpunktiert angedeuteten Basisebene 33 erstreckt, die parallel zu einer von der x-Achse und der y-Achse gemeinsam aufgespannten x-y-Ebene 34 ausgerichtet ist. Zweckmäßigerweise ragt der Tragarm 32 in der y-Achsrichtung von dem Sockel 31 weg, wobei sein zu dem Sockel 31 beabstandeter distaler Armendabschnitt 35 bevorzugt dem Abgabemagazin 13 zugewandt ist.
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Der Schwenkarm 6 hat bevorzugt eine lineare Erstreckung und verfügt über einen bezogen auf die Basiseinheit 5 proximalen Armendabschnitt 36 und einen diesbezüglich beabstandeten distalen Armendabschnitt 37. Mit seinem proximalen Armendabschnitt 36 ist der Schwenkarm 6 am distalen Armendabschnitt 35 des Tragarms 32 derart verschwenkbar gelagert, dass er bezüglich der Basiseinheit 5 um eine erste Schwenkachse 38 hin und her verschwenkbar ist. Die erste Schwenkachse 38 erstreckt sich in der zu der x-y-Ebene 34 orthogonalen z-Achsrichtung, sodass die vom Schwenkarm 6 ausführbaren, als Schwenkarm-Schwenkbewegungen 42 bezeichneten Schwenkbewegungen in einer zu der x-y-Ebene 34 parallelen ersten Schwenkebene 43 stattfinden.
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Die Greifeinheit 7 ist an dem distalen Armendabschnitt 37 des Schwenkarms 6 um eine zweite Schwenkachse 39 verschwenkbar gelagert. Die zweite Schwenkachse 39 ist wie die erste Schwenkachse 38 orthogonal zu der x-y-Ebene 34 ausgerichtet, wobei sie zu der ersten Schwenkachse 38 beabstandet ist. Bezüglich des Schwenkarms 6 ausgeführte, als Greifeinheit-Schwenkbewegungen 44 bezeichnete Schwenkbewegungen um die zweite Schwenkachse 39 führt die Greifeinheit 7 in einer zweiten Schwenkebene 45 aus, die wie die erste Schwenkebene 43 parallel zu der x-y-Ebene 34 ausgerichtet ist.
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Die schwenkbare Lagerung der Greifeinheit 7 bezüglich des Schwenkarms 6 erfolgt an einem Befestigungsabschnitt 46 der Greifeinheit 7. Der Befestigungsabschnitt 46 ist in der Achsrichtung der zweiten Schwenkachse 39 benachbart zu dem distalen Armendabschnitt 37 des Schwenkarms 6 angeordnet. Die Greifstruktur 11 ist an dem Befestigungsabschnitt 46 angeordnet, und zwar insbesondere in einer Weise, bei der sie entsprechend dem illustrierten Ausführungsbeispiel von dem Befestigungsabschnitt 46 in bezüglich der zweiten Schwenkachse 39 radialer Richtung wegragt. An einer von der zweiten Schwenkachse 39 abgewandten Vorderseite definiert die Greifstruktur 11 einen Objektaufnahmebereich 47, der ausgebildet ist, um ein zu ergreifendes beziehungsweise ergriffenes Objekt zumindest teilweise aufzunehmen.
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Die Greifeinheit 7 hat eine Greifeinheit-Längsachse 48, die sich in der zweiten Schwenkebene 45 in bezüglich der zweiten Schwenkachse 39 radialer Richtung erstreckt, wobei sie die zweite Schwenkachse 39 und den Objektaufnahmebereich 47 schneidet. Bei den Greifeinheit-Schwenkbewegungen 44 schwenkt somit der Objektaufnahmebereich 47 mit radialem Abstand um die zweite Schwenkachse 39 herum.
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Bevorzugt hat die Greifstruktur 11 zwei von der zweiten Schwenkachse 39, beziehungsweise genauer gesagt von dem Befestigungsabschnitt 46 in der zweiten Schwenkebene 45 wegragende Greifarme 52, die sich längsseits nebeneinander erstrecken, insbesondere mit einer zu der Greifeinheit-Längsachse 48 parallelen Ausrichtung. Diese beiden Greifarme 45 haben jeweils einen von dem Befestigungsabschnitt 46 abgewandten freien Endbereich, wobei sie insbesondere mit diesen freien Endbereichen den dazwischen befindlichen Objektaufnahmebereich 47 begrenzen.
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Die Greifarme 52 können zu durch Doppelpfeile angedeuteten Greifarmbewegungen 53 angetrieben werden, durch die sich die Breite des Objektaufnahmebereiches 47 verändern lässt. Auf diese Weise kann ein in den Objektaufnahmebereich 47 eingeführtes Objekt 8 wahlweise ergriffen und festgehalten und auch wieder losgelassen werden.
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Zum Hervorrufen der Greifarmbewegungen 53 verfügt die Greifeinheit 7 über eine Betätigungseinrichtung 54. Der Befestigungsabschnitt 46 gehört zu der Betätigungseinrichtung 54 und ist exemplarisch von einem Gehäuse 54a der Betätigungseinrichtung 54 gebildet. Innerhalb des Gehäuses 54a befinden sich mit den beiden Greifarmen 52 antriebsmäßig verbundene Betätigungsmittel 55, die abhängig vom Typ der Greifeinheit 7 elektrisch oder mit Fluidkraft betätigbar sind, um die Greifarmbewegungen 53 hervorzurufen.
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Exemplarisch ist die Greifeinheit 7 von einer fluidbetätigten und dabei insbesondere von einer pneumatisch betätigten Bauart. Die Betätigungsmittel 55 enthalten in diesem Zusammenhang insbesondere mindestens einen durch Fluidkraft verschiebbaren Antriebskolben, der mit der Greifstruktur 11 antriebsmäßig gekoppelt ist. Über nur schematisch angedeutete Fluidleitungen 56, beispielsweise Druckluftschläuche, kann ein Betätigungsfluid gesteuert zu- und abgeführt werden, um die Greifarmbewegungen 53 hervorzurufen. Für die Fluidsteuerung ist eine mit den Fluidleitungen 56 verbundene, elektrisch betätigbare Steuerventileinrichtung 57 vorhanden, die zum Empfang von sie betätigenden elektrischen Steuersignalen über elektrische Steuerleitungen 24d mit der elektronischen Steuereinrichtung 23 verbunden ist.
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Die geschilderte Ausgestaltung der Greifeinheit 7 ermöglicht es, gemäß den später noch näher erläuterten Betriebsphasen der 5 und 6 ein in einer Bereitstellungsposition 15 befindliches Objekt 8 zu greifen, während eines anschließenden, in der Zeichnung aus den Betriebsphasen der 8 bis 10 ersichtlichen Umpositioniervorganges festzuhalten und schließlich bei Erreichen einer gewünschten Abgabeposition gemäß den in den 11 und 12 illustrierten Betriebsphasen wieder loszulassen.
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Die bereits angesprochene Antriebseinrichtung 22 ist nicht nur zur Erzeugung der Basiseinheit-Linearbewegungen 18 ausgebildet, sondern ebenfalls zur Erzeugung der Schwenkarm-Schwenkbewegungen 42 und der Greifeinheit-Schwenkbewegungen 44. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Schwenkbewegungen selbstverständlich bezogen auf die jeweils zugeordnete Schwenkachse 38, 39 sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen dem Uhrzeigersinn ausführbar sind.
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Bevorzugt enthält die Antriebseinrichtung 22 gesonderte Antriebseinheiten zur Erzeugung der beiden Schwenkbewegungen 42, 44. So enthält sie eine erste Antriebseinheit 22a zur Erzeugung der Schwenkarm-Schwenkbewegungen 42 und eine diesbezüglich gesonderte zweite Antriebseinheit 22b zur Erzeugung der Greifeinheit-Schwenkbewegungen 44. Die beiden Antriebseinheiten 22a, 22b sind über elektrische Steuerleitungen 24a, 24b ebenso wie die der Lineareinheit 4 zugeordnete dritte Antriebseinheit 22c mit der elektronischen Steuereinrichtung 23 elektrisch verbunden, um den jeweiligen Betrieb steuernde Steuersignale zu empfangen und auch um Rückmeldesignale an die elektronische Steuereinrichtung 23 zurückzuübertragen. Solche Rückmeldesignale enthalten insbesondere Positionsinformationen über die momentane x-Achsposition der Basiseinheit 5 und über die momentane Schwenkposition des Schwenkarms 6 und der Greifeinheit 7.
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Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel befinden sich die Bereitstellungspositionen 15 und die Abgabepositionen 16 der Objekte 8 in der z-Achsrichtung auf gleicher Höhe. Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn sich die in der z-Achsrichtung betrachtete Höhenposition des Handhabungsgerätes 2 bei einem ein Objekt 8 umpositionierenden Handhabungszyklus nicht verändert. Es besteht daher die Möglichkeit, zur Realisierung des Handhabungsgerätes 2 auf eine Lineareinheit 4 zurückzugreifen, bei der die Basiseinheit in der z-Achsrichtung unbeweglich am Abtriebsglied 26 befestigt ist.
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Im Vergleich dazu bietet das beispielhafte Handhabungsgerät 2 jedoch die Möglichkeit, die Höhenposition der Handhabungseinheit 3 und somit insbesondere auch der Greifeinheit 7 in der z-Achsrichtung zu variieren, sodass die vorteilhafte Möglichkeit besteht, auf unterschiedlicher Höhe bereitgestellte oder abzugebende Objekte 8 umzupositionieren. Realisiert ist diese vertikale Verfahr- und Positioniermöglichkeit beispielhaft dadurch, dass die Basiseinheit 5 mit ihrem Sockel 31 in der z-Achsrichtung verfahrbar am Abtriebsglied 26 der Lineareinheit 4 angeordnet ist. Die möglichen z-Verfahrbewegungen 60 sind in der Zeichnung durch einen Doppelpfeil illustriert. Exemplarisch ist der Sockel 31 mit einem Schlittenabschnitt 31a an dem sich in der z-Achsrichtung erstreckenden Abtriebsglied 26 verschiebbar gelagert, wobei eine nicht weiter illustrierte weitere Antriebseinheit der Antriebseinrichtung 22, die auch an die elektronische Steuereinrichtung 23 angeschlossen ist, die z-Verfahrbewegungen 60 und die Positionierung in gewünschten z-Achspositionen hervorrufen kann.
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Um ein Objekt 8 in seiner Bereitstellungsposition 15 zwecks eines Umpositioniervorganges abzuholen, wird die Greifeinheit 7 durch entsprechende elektrische Ansteuerung der Antriebseinrichtung 22 in eine aus den 5 und 6 ersichtliche Arbeitsstellung 61 verfahren, sodass sich das Objekt 8 in dem Objektaufnahmebereich 47 der Greifstruktur 11 befindet. Zur besseren Unterscheidung wird diese Arbeitsstellung 61 im Folgenden auch als Abhol-Arbeitsstellung 61a bezeichnet.
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Zum Abgeben des zuvor ergriffenen und anschließend umpositionierten Objektes 8 in einer Abgabeposition 16 wird die Greifeinheit 7 durch die entsprechend angesteuerte Antriebseinrichtung 22 in eine aus 11 und 12 ersichtliche andere Arbeitsstellung 61 positioniert, die dadurch charakterisiert ist, dass das Objekt 8 die gewünschte Abgabeposition 16 einnimmt und sich gleichzeitig noch im Objektaufnahmebereich 47 der Greifstruktur 11 befindet. Zur besseren Unterscheidung wird diese Arbeitsstellung 61 im Folgenden auch als Abgabe-Arbeitsstellung 61b bezeichnet.
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Jede Arbeitsposition 61, 61a, 61b der Greifeinheit 7 ist in der x-y-Ebene 34 durch zwei Koordinaten definiert, nämlich durch eine x-Achsposition entlang der x-Achsrichtung der x-Achse und durch eine y-Achsposition entlang der y-Achsrichtung der y-Achse. Diese x-y-Koordinaten unterscheiden sich in der Abhol-Arbeitsstellung 61a von der Abgabe-Arbeitsstellung 61b.
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Eine Besonderheit des Handhabungssystems 1 besteht darin, dass die Antriebseinrichtung 22 bei einem ein Umpositionieren eines Objekts 8 bezweckenden Handhabungszyklus durch die elektronische Steuereinrichtung 23 derart angesteuert wird, dass die Greifeinheit 7 sowohl beim Verfahren in eine Arbeitsstellung 61 als auch beim Herausfahren aus einer Arbeitsstellung 61 zum Abholen oder Abgeben eines Objekts 8 eine durch Pfeile angedeutete, rein lineare Arbeitsbewegung 62 ausführt, die mit konstanter x-Achsposition in der y-Achsrichtung stattfindet, also ohne eine wie auch immer überlagerte Bewegung in der x-Achsrichtung, und die zur besseren Unterscheidung als y-Arbeitsbewegung bezeichnet wird.
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Zur besseren Unterscheidung wird im Folgenden die in Richtung einer Bereitstellungsposition 15 oder Abgabeposition 16 stattfindende lineare y-Arbeitsbewegung 62 auch als lineare Einfahr-Arbeitsbewegung 62a und die sich von einer Bereitstellungsposition 15 oder Abgabeposition 16 entfernende lineare y-Arbeitsbewegung 62 auch als lineare Ausfahr-Arbeitsbewegung 62b bezeichnet.
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Zwar könnte die Greifeinheit 7 prinzipiell auch allein durch die Schwenkarm-Schwenkbewegungen 42 und die Greifeinheit-Schwenkbewegungen 44 in der y-Achsrichtung in das Bereitstellungsmagazin 12 und das Abgabemagazin 13 hinein und auch wieder herausbewegt werden, was allerdings aufgrund der vorgegebenen Kinematik zwangsweise mit einer überlagerten Bewegung in der x-Achsrichtung verbunden wäre. Durch die zusätzlich erzeugbaren Basiseinheit-Linearbewegungen 18 können die durch die Schwenkbewegungen 42, 44 in der x-Achsrichtung hervorgerufenen Bewegungen der Basiseinheit 5 jedoch so kompensiert werden, dass die Greifeinheit 7 während der linearen y-Arbeitsbewegungen 62 nur ihre y-Achsposition verändert, die x-Achsposition jedoch konstant beibehält.
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In den 4 bis 7 und 10 ist durch eine strichpunktierte Linie der lineare Verfahrweg 63 der Greifeinheit 7 angedeutet, entlang dessen sich die Greifeinheit 7 bei ihren rein linearen y-Arbeitsbewegungen 62 bewegt.
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Die elektronische Steuereinrichtung 23 ist mit einer integrierten Steuerungsfunktionalität ausgestattet, die - insbesondere auch unter Berücksichtigung der weiter oben erwähnten Rückmeldesignale - dafür ausgebildet ist, die Antriebseinrichtung 22 und exemplarisch die drei Antriebseinheiten 22a, 22b, 22c so anzusteuern, dass sich überlagernde Greifeinheit-Schwenkbewegungen 44, Schwenkarm-Schwenkbewegungen 42 und Basiseinheit-Linearbewegungen 18 stattfinden, wobei die Bewegungsüberlagerung die rein lineare y-Arbeitsbewegung 62 der Greifeinheit 7 zur Folge hat.
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Durch die rein lineare, in der y-Achsrichtung orientierte y-Arbeitsbewegung 62 können Objekte 8 ohne Beeinträchtigung benachbarter Objekte 8 selbst dann zuverlässig umpositioniert werden, wenn die Bereitstellungspositionen 15 und/oder Abgabepositionen 16 innerhalb der Magazine 12, 13 sehr eng beieinander liegen.
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Bevorzugt ist die elektronische Steuereinrichtung 23 ferner so ausgebildet, dass die Ansteuerung der Antriebseinrichtung 22 in einer Weise erfolgt, bei der die drehwinkelmäßige Ausrichtung der Greifeinheit 7 innerhalb der zweiten Schwenkebene 45 während der linearen y-Arbeitsbewegung 62 konstant bleibt. Es findet während der linearen y-Arbeitsbewegung also kein Verschwenken der Greifeinheit 7 um irgendeine zur z-Achse parallele Achse statt. Dadurch ist ein besonders exaktes, zielgerichtetes Abholen und Abgeben von Objekten 8 möglich. Insbesondere erfolgt die Ansteuerung der Antriebseinrichtung 22 derart, dass die innerhalb der zweiten Schwenkebene 45 eingenommene Drehwinkelposition des Objektaufnahmebereiches 47 bei der linearen y-Arbeitsbewegung 62 konstant bleibt. Die weiter oben erwähnte Greifeinheit-Längsachse 48 behält dementsprechend bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel bei jeder linearen y-Arbeitsbewegung 62 ihre Parallelität zur y-Achse bei.
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Insbesondere die 1 und 2 zeigen eine bevorzugte konstruktive Umsetzung des Handhabungssystems 1.
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Dementsprechend sind die vorhandenen Antriebseinheiten 22a, 22b, 22c bevorzugt als rein elektrische Antriebseinheiten ausgebildet, obgleich prinzipiell auch fluidbetätigte Bauarten zum Einsatz kommen könnten.
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Die für die Erzeugung der Schwenkarm-Schwenkbewegungen 42 zuständige erste Antriebseinheit 22a verfügt über ein an der Basiseinheit 5 angeordnetes erstes Antriebsaggregat 64, wobei dieses erste Antriebsaggregat 64 im Bereich des Sockels 31 platziert ist. Die für die Erzeugung der Greifeinheit-Schwenkbewegungen 44 zuständige zweite Antriebseinheit 22b hat ein eigenes, zweites Antriebsaggregat 65, das ebenfalls an der Basiseinheit angeordnet ist, allerdings im Bereich des distalen Armendabschnittes 35 und somit im Bereich der ersten Schwenkachse 38. Die Anbringung der beiden Antriebsaggregate 64, 65 an der Basiseinheit 5 reduziert die bei den Schwenkbewegungen 42, 44 zu bewegenden Massen.
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Beide Antriebsaggregate 64, 65 sind exemplarisch von Elektromotoren gebildet und dabei insbesondere von Servomotoren.
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Jedes Antriebsaggregat 64, 65 hat eine rotativ antreibbare Antriebswelle 64a, 65a, deren Längsachse in der z-Achsrichtung verläuft, wobei die Längsachse der Antriebswelle 64a des ersten Antriebsaggregats 64 die erste Schwenkachse 38 und die Antriebswelle 65a des zweiten Antriebsaggregats 65 die zweite Schwenkachse 39 definiert.
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Das erste Antriebsaggregat 64 ist zur Erzeugung der Schwenkarm-Schwenkbewegungen 42 über ein erstes Zugmittelgetriebe 66 mit dem Schwenkarm 6 antriebsmäßig gekoppelt. Die zweite Antriebseinheit 65 ist zur Erzeugung der Greifeinheit-Schwenkbewegungen 44 über ein zweites Zugmittelgetriebe 67 mit der Greifeinheit 7 antriebsmäßig gekoppelt.
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Zur Realisierung des ersten Zugmittelgetriebes 66 ist beispielhaft eine erste Umlenkscheibe 68 auf der Antriebswelle 64a des ersten Antriebsaggregats 64 drehfest angeordnet, während eine zweite Umlenkscheibe 69 koaxial auf der Antriebswelle 65a des zweiten Antriebsaggregats 65 angeordnet ist, allerdings ohne eine Verbindung zu dieser Antriebswelle 65a, sodass die zweite Umlenkscheibe 69 diesbezüglich frei drehbar ist. Um die beiden Umlenkscheiben 68, 69 ist ein in sich geschlossenes erstes Zugmittel 72 herumgeschlungen, das eine vom ersten Antriebsaggregat 64 erzeugte Drehbewegung der ersten Umlenkscheibe 68 auf die zweite Umlenkscheibe 69 überträgt. Die zweite Umlenkscheibe 69 ist fest mit einem Befestigungsflansch 73 verbunden, der in z-Achsrichtung unten an der Basiseinheit 5 angeordnet ist und an dem der Schwenkarm 6 mit seinem proximalen Armendabschnitt 36 befestigt ist.
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Eine Betätigung des ersten Antriebsaggregats 64 führt somit unter Vermittlung des ersten Zugmittelgetriebes 66 zu einer Rotation des Befestigungsflansches 73, woraus die Schwenkarm-Schwenkbewegung 42 des daran fixierten Schwenkarms 6 resultiert.
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Die Antriebswelle 65a des zweiten Antriebsaggregats 65 steht mit einem Antriebsabschnitt 74 in der z-Achsrichtung nach unten über die Basiseinheit 5 vor. Auf diesem Antriebsabschnitt 74 sitzt drehfest eine dritte Umlenkscheibe 75, die ebenso zu dem zweiten Zugmittelgetriebe 67 gehört wie eine dazu beabstandet am distalen Armendabschnitt 37 des Schwenkarms 6 drehbar angeordnete vierte Umlenkscheibe 76 und ein zweites Zugmittel 77, das um die dritte und vierte Umlenkscheibe 75, 76 herumgeschlungen ist.
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Die vierte Umlenkscheibe 76 sitzt drehfest auf einer Abtriebswelle 78, deren Längsachse in der z-Achsrichtung ausgerichtet ist und die an dem Schwenkarm 6 um ihre Längsachse verdrehbar gelagert ist, wobei diese Längsachse die zweite Schwenkachse 39 definiert.
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Ein Abtriebsabschnitt 82 ragt in der z-Achsrichtung nach unten aus dem Schwenkarm 6 heraus und trägt die Greifeinheit 7. Letztere ist exemplarisch mit ihrem Befestigungsabschnitt 46 an dem Abtriebsabschnitt 82 montiert, sodass sie bei einer Rotation der Abtriebswelle 78 die Greifeinheit-Schwenkbewegung 44 ausführt.
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Bevorzugt sind die beiden Zugmittelgetriebe 66, 67 als Zahnriemengetriebe ausgebildet, wobei die Umlenkscheiben 68, 69, 75, 76 als Zahnriemenscheiben und die beiden Zugmittel 72, 77 als Zahnriemen ausgebildet sind.
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Auf die Zugmittelgetriebe 66, 67 kann verzichtet werden, wenn die Antriebsaggregate 64, 65 als Direktantriebe genutzt werden. In diesem Fall befindet sich das erste Antriebsaggregat 64 am distalen Armendabschnitt 35 der Basiseinheit 5 und treibt den Befestigungsflansch 73 an, während das zweite Antriebsaggregat 65 am distalen Armendabschnitt 37 des Schwenkarms 6 angeordnet ist und die Abtriebswelle 78 antreibt.
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Nachfolgend wird ein bei der Nutzung des beschriebenen Handhabungssystems 1 bevorzugt stattfindender Verfahrensablauf erläutert. Geschildert wird ein Handhabungszyklus zum Umpositionieren eines Objekts 8 aus der Bereitstellungsposition 15 in die Abgabeposition 16.
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Die 3 zeigt eine Ausgangssituation, bei der die Greifeinheit 7 in dem Zwischenraum 17 positioniert ist und bereits eine Ausrichtung einnimmt, bei der die Greifeinheit-Längsachse 48 in der y-Achsrichtung verläuft und der Objektaufnahmebereich 47 einem umzupositionierenden, in einer Bereitstellungsposition angeordneten Objekt 8 in der y-Achsrichtung gegenüberliegt. Eine sich in der y-Achsrichtung erstreckende, strichpunktierte erste Positionslinie 83 markiert die dabei von der Basiseinheit 5 und genauer gesagt von der ersten Schwenkachse 38 eingenommene, als x-Achsposition bezeichnete Position entlang der x-Achsrichtung.
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Ausgehend von der eine Ausgangsposition definierenden ersten Betriebsphase der 3 wird durch eine aufeinander abgestimmte und bedarfsgemäß überlagerte Betätigung der drei Antriebseinheiten 22a, 22b, 22c, von denen in den 3 bis 12 nur die dritte Antriebseinheit 22c abgebildet ist, eine lineare Einfahr-Arbeitsbewegung 62a der Greifeinheit 7 hervorgerufen, bei der sich der Objektaufnahmebereich 47 entlang des linearen Verfahrweges 63 an das umzupositionierende Objekt 8 annähert. Bezogen auf die gezeigte Draufsicht wird dies erreicht mit einem Verschwenken des Schwenkarms 6 entgegen dem Uhrzeigersinn und einem diesbezüglich überlagerten Verschwenken der Greifeinheit 7 im Uhrzeigersinn unter Ausführung einer Basiseinheit-Linearbewegung 18 im Sinne eines Entfernens von dem linearen Verfahrweg 63, das heißt beim Ausführungsbeispiel nach rechts gerichtet. In 4 ist zu erkennen, wie sich dadurch die x-Achsposition der Basiseinheit 5 von der ersten Positionslinie 83 zu einer diesbezüglich beabstandeten zweiten Positionslinie 84 verändert. Die Greifeinheit 7 führt dabei eine rein lineare Einfahr-Arbeitsbewegung 62a aus, die sie bis zum Abschluss einer in 5 illustrierten dritten Betriebsphase fortsetzt.
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Während der dritten Betriebsphase verlagert sich die Greifeinheit 7 so weit entlang des linearen Verfahrweges 63, bis die Greifeinheit 7 gemäß 5 in ihrer Abhol-Arbeitsstellung 61a angelangt ist, die durch gewisse x-y-Koordinaten definiert ist. Die Schwenkarm-Schwenkbewegungen 42 und die Greifeinheit-Schwenkbewegungen 44 behalten dabei verglichen mit der zweiten Betriebsphase der 4 ihre Schwenkrichtung bei, während allerdings die Basiseinheit 5 eine im Vergleich zur zweiten Betriebsphase entgegengesetzt orientierte Basiseinheit-Linearbewegung 18 ausführt, bei der sie sich an den linearen Verfahrweg 63 annähert. Dabei verändert die Basiseinheit 5 ihre x-Achsposition von der zweiten Positionslinie 84 zu einer dritten Positionslinie 85.
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Die beiden Greifarme 52 sind bei diesem Vorgang auseinandergefahren, sodass der Objektaufnahmebereich 47 verbreitert ist und das Objekt 8 ungehindert in sich aufnehmen kann.
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Es schließt sich die in 6 illustrierte vierte Betriebsphase an, in der sich die räumlichen Positionen der Basiseinheit 5, des Schwenkarms 6 und der Greifeinheit 7 nicht verändern und lediglich durch Ausführung von Greifarmbewegungen 53 der Objektaufnahmebereich 47 verengt und das weiterhin in der Bereitstellungsposition 15 befindliche Objekt 8 ergriffen wird.
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Nunmehr schließt sich die in 7 illustrierte fünfte Betriebsphase an, bei der die Greifeinheit 7 eine lineare Ausfahr-Arbeitsbewegung 62b entlang des linearen Verfahrweges 63 ausführt, wobei sie das ergriffene Objekt 8 mitnimmt, das folglich aus der nur noch gepunktet angedeuteten Bereitstellungsposition 15 entfernt ist. Die fünfte Betriebsphase endet mit einem der ersten Betriebsphase gemäß 3 entsprechenden Betriebszustand, allerdings mit dem Unterschied, dass die Greifeinheit 7 nun ein Objekt 8 festhält.
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Verglichen mit der Einfahr-Arbeitsbewegung 62a gemäß 5 sind die Richtungen der Schwenkarm-Schwenkbewegung 42, der Greifeinheit-Schwenkbewegung 44 und der Basiseinheit-Linearbewegung 18 in der fünften Betriebsphase der 7 entgegengesetzt orientiert.
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In der sich daran anschließenden sechsten Betriebsphase der 8 setzt die Basiseinheit 5 die Basiseinheit-Linearbewegung 18 kontinuierlich fort, während gleichzeitig der Schwenkarm 6 und die Greifeinheit 7 verglichen mit den Bewegungsabläufen der fünften Betriebsphase der 7 mit entgegengesetzter Schwenkrichtung verschwenkt werden. Dabei verlässt die Greifeinheit-Längsachse 48 ihre Parallelausrichtung bezüglich der y-Achse. Anders als bei den ersten bis fünften Betriebsphasen der 3 bis 7 dient hierbei die Greifeinheit-Schwenkbewegung 44 nicht zum Einhalten einer konstanten Raumlage in der x-y-Ebene, sondern zum Verschwenken der Greifeinheit 7 in der x-y-Ebene zwecks Veränderung der Ausrichtung des Objektaufnahmebereichs 47, in dem das umzupositionierende Objekt 8 angeordnet ist.
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Im weiteren Verfahrensablauf schließt sich eine aus 9 ersichtliche siebte Betriebsphase an, die damit endet, dass die Greifeinheit-Längsachse 48 wieder parallel zur y-Achse verläuft, wobei gleichzeitig der weiterhin mit dem Objekt 8 bestückte Objektaufnahmebereich 47 der bei der Umpositionierung angestrebten, in 9 gepunktet dargestellten Abgabeposition 16 zugewandt ist. Der Objektaufnahmebereich 47 und die besagte Abgabeposition 16 liegen in der x-Achsrichtung relativ zueinander auf gleicher Höhe.
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In der sich nun anschließenden, in 10 illustrierten achten Betriebsphase startet als neuerliche lineare y-Arbeitsbewegung 62 eine neuerliche Einfahr-Arbeitsbewegung 62a, bei der sich die Greifeinheit 7 ohne räumliche Ausrichtungsänderung entlang des linearen Verfahrweges 63 hin zu der projektierten Abgabeposition 16 verlagert. Dabei finden einander entgegengesetzte Schwenkarm-Schwenkbewegungen 42 und Greifeinheit-Schwenkbewegungen 44 statt, und zwar mit einer diesbezüglich überlagerten Basiseinheit-Linearbewegung 18, die zur Folge hat, dass die Basiseinheit 5 ihre x-Achsposition ausgehend von der in der siebten Betriebsphase eingenommenen vierten Positionslinie 86 zu einer diesbezüglich beabstandeten fünften Positionslinie 87 verändert.
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Die 11 zeigt eine neunte Betriebsphase, die das Ende der achten Betriebsphase der 10 und dementsprechend das Ende der linearen Einfahr-Arbeitsbewegung 62a markiert. Hier befindet sich die Greifeinheit 7 in ihrer Abgabe-Arbeitsstellung 61b, bei der das noch festgehaltene Objekt 8 in der Abgabeposition 16 angelangt ist. Die Abgabe-Arbeitsstellung 61b ist durch x-y-Koordinaten definiert, die sich von denjenigen der Abhol-Arbeitsstellung 61a unterscheiden. Während der vorausgegangenen Einfahr-Arbeitsbewegung 62a haben in der schon erläuterten Weise Schwenkarm-Schwenkbewegungen 42 und Greifeinheit-Schwenkbewegungen 44 stattgefunden, wobei durch eine überlagerte Basiseinheit-Linearbewegung 18 eine dahingehende kinematische Kompensation stattfindet, dass die Greifeinheit 7 ihre x-Achsposition konstant beibehält. Beim Übergang von der achten Betriebsphase in die neunte Betriebsphase hat sich die Basiseinheit 5 von der fünften Positionslinie 87 zu einer sechsten Positionslinie 88 verlagert, sich also an die zweite Schwenkachse 39 angenähert.
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Um den Umpositionierungsvorgang abzuschließen, wird anschließend gemäß der in 12 illustrierten zehnten Betriebsphase die Greifstruktur 11 durch Veranlassung von Greifarmbewegungen 53 geöffnet, sodass das bis dahin festgehaltene Objekt 8 losgelassen wird und an der vorgesehenen Abgabeposition 16 verbleiben kann.
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Es schließt sich dann ein Vorgang analog der fünften Betriebsphase gemäß 7 an, bei der die Greifeinheit 7 - nun allerdings ohne das zuvor losgelassene Objekt 8 - im Rahmen einer linearen Ausfahr-Arbeitsbewegung 62b in den Bereich des Zwischenraumes 17 verlagert wird. Von dort aus kann dann durch entsprechende Ansteuerung der diversen Antriebseinheiten 22a, 22b, 22c und der Betätigungseinrichtung 54 ein neuer Handhabungszyklus gestartet werden.
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Der vorstehend erläuterte Handhabungszyklus macht deutlich, dass die Greifeinheit 7 ohne weiteres zum Abholen eines in einer Bereitstellungsposition 15 befindlichen Objekts 8 und zum Abgeben dieses Objekts 8 in einer Abgabeposition 16 um 180° bezüglich der zweiten Schwenkachse 39 verschwenkbar sein kann. Dieses Verschwenken um 180° bedeutet exemplarisch, dass der Objektaufnahmebereich 47 in der Achsrichtung der y-Achse in einander entgegengesetzte Richtungen weisn kann. Bezogen auf eine von der x-Achse und der y-Achse aufgespannte, die Längsachse 21 der Lineareinheit 8 enthaltende x-z-Ebene kann durch das Verschwenken um 180° erreicht werden, dass der Objektaufnahmebereich 47 in der y-Achsrichtung entweder auf der einen oder auf der anderen Seite der Lineareinheit 8 positioniert ist. Exemplarisch erlaubt dies eine einfache Bedienung des Bereitstellungsmagazins 12 und des Abgabemagazins 13, die auf einander entgegengesetzten Seiten der Lineareinheit 8 angeordnet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5271292 [0002]
- DE 19514812 A1 [0003]
- DE 102007049168 B4 [0004]