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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Handhabung von Tuben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Umsetzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Tuben stellen gängige Verpackungsmittel für flüssige oder pastenförmige Waren, wie zum Beispiel Pflegecremes oder Zahnpasta, dar. Bei den Tuben handelt es sich meist um dünnwandige und leicht verformbare Behältnisse, die aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein können und in Tubenfüllmaschinen mit den oben genannten Waren befüllt werden, wobei eine Vielzahl an Produktionsschritten durchlaufen werden muss.
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Zur Erreichung hoher Stückzahlen in der Produktion ist eine automatisierte Verkettung der Produktionsschritte innerhalb der Tubenfüllanlage vorteilhaft. Hierfür müssen die Tuben an einem Aufnahmeplatz der Tubenfüllmaschine ergriffen, zu einem Ablageplatz transportiert und dort abgelegt, abgesetzt oder abgeworfen werden. Derartige Abläufe sind in der industriellen Produktion auch als sog. Pick&Place-Vorgänge bekannt.
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Für eine hohe Produktivität hat es sich bewährt, nicht lediglich eine, sondern mehrere Tuben gleichzeitig von dem Aufnahmeplatz zu dem Ablageplatz zu befördern. Hierbei ist es eine Herausforderung, dass die in der Tubenfüllmaschine verwendeten Tubenhalter oder Lagermittel sich zwischen dem Aufnahmeplatz und dem Ablageplatz baulich voneinander unterscheiden können. Dies kann dazu führen, dass die Tuben an dem Aufnahmeplatz in einer ersten Relativlage aufgenommen und an dem Ablageplatz in einer hierzu unterschiedlichen zweiten Relativlage zueinander abgelegt werden müssen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit denen ein Umsetzen mehrerer Tuben zwischen einem Aufnahmeplatz und einem Ablageplatz auf effiziente Weise möglich und die Relativlage der Tuben auf einfache Weise veränderbar ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 sowie durch eine Umsetzvorrichtung nach dem Anspruch 10.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Handhabung von Tuben werden eine erste Tube und eine zweite Tube an einem Aufnahmeplatz bereitgestellt. Die erste Tube weist eine erste Längsachse auf und die zweite Tube weist eine zweite Längsachse auf. Bei der Bereitstellung an dem Aufnahmeplatz befinden sich die erste Tube und die zweite Tube in einer ersten Relativlage zueinander und sind dabei in Bezug auf die erste Längsachse und die zweite Längsachse parallel zueinander beabstandet. Mittels einer Umsetzvorrichtung mit zwei Greifern werden die erste Tube und die zweite Tube an dem Aufnahmeplatz gegriffen. Ein erster Greifer greift hierbei die erste Tube und ein zweiter Greifer greift die zweite Tube. Die erste und die zweite Tube werden mittels der Umsetzvorrichtung von dem Aufnahmeplatz zu einem Ablageplatz transportiert, während gleichzeitig zumindest der erste Greifer um eine erste Rotationsachse gedreht wird. Die erste Rotationsachse ist parallel beabstandet zu der ersten Längsachse der ersten Tube. Durch die Drehung werden die erste Tube und die zweite Tube in eine zweite Relativlage gebracht.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die relative Lage zweier gegriffener Tuben noch während des Transportvorganges zwischen dem Aufnahmeplatz und dem Ablageplatz auf einfache Weise verändert werden kann, indem zumindest der erste Greifer in oben beschriebener Weise um die erste Rotationsachse gedreht wird.
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Infolge des Abstandes zwischen der ersten Rotationsachse und der ersten Längsachse der gegriffenen ersten Tube wird die erste Tube entlang einer bogenförmigen, insbesondere einer kreisbogenförmigen Bahn um die erste Rotationsachse bewegt. Dadurch lassen sich sowohl der Abstand zwischen der ersten Längsachse der ersten Tube und der zweiten Längsachse der zweiten Tube bedarfsgemäß einstellen. Ebenso lässt sich mittels der Rotationsbewegung des ersten Greifers eine Drehlage der ersten Tube in Bezug auf die erste Längsachse verändern. Dies hängt damit zusammen, dass die Rotationsbewegung des ersten Greifers um die erste Rotationsachse auch zu einer Drehung der ersten Tube in Bezug auf die erste Längsachse führt.
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Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, dass anstelle des ersten Greifers der zweite Greifer in entsprechender Weise um eine zweite Rotationsachse gedreht wird. Die zweite Rotationsachse ist hierbei parallel beabstandet zu der zweiten Längsachse der zweiten Tube. Nach Erreichen der gewünschten zweiten Relativlage können die zwei Tuben an dem Ablageplatz abgesetzt, abgelegt oder abgeworfen werden. Die Umsetzvorrichtung kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen Manipulator, insbesondere einen industriellen Knickarmroboter oder eine Vorrichtung mit einer vergleichbaren Kinematik aufweisen. Bevorzugt weist der Manipulator eine serielle Kinematik auf, an der der erste und der zweite Greifer angeordnet sind. Vorzugsweise ist der Manipulator räumlich zwischen dem Aufnahmeplatz und dem Ablageplatz angeordnet und mittels einer Steuereinheit automatisiert betrieben. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Bewegung der Umsetzvorrichtung mittels des Manipulators weg- und/oder kraftgesteuert erfolgt, insbesondere während des Ergreifens der zwei Tuben am Aufnahmeplatz und/oder während des Ablagevorganges am Ablageplatz.
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Typischerweise sind die Tuben aus Metall oder Kunststoff hergestellt und weisen sowohl im bedruckten als auch im unbedruckten Zustand eine glatte Oberfläche auf. Dies ermöglicht es, die Tuben an ihren Mantelflächen pneumatisch anzusaugen, weshalb die Greifer vorzugsweise als Sauggreifer ausgebildet sein können. Vorzugsweise werden die erste und die zweite Tube mittels des ersten bzw. des zweiten Greifers an ihren jeweiligen Mantelflächen unter Ausbildung eines Unterdruckes pneumatisch angesaugt und dadurch ergriffen. Die Tuben können an ihren Mantelfläche jeweils an einer zusammenhängenden Saugfläche oder an mehreren voneinander getrennten Saugflächen angesaugt werden. Insbesondere können die Tuben entlang ihrer jeweiligen Längsachse an zwei voneinander beabstandeten Saugflächen angesaugt werden.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht darauf, zwischen welchen Produktionsschritten innerhalb einer Tubenfüllanlage das Umsetzen der zwei Tuben stattfindet. Dementsprechend ist die Erfindung auch nicht darauf beschränkt, auf welche Weise der Aufnahme- und der Ablageplatz ausgebildet sind. Der Aufnahmeplatz kann daher eine ortsfest angeordnete Palette oder ein Magazin aufweisen, in denen die Tuben im Leerzustand zur Befüllung bereitgestellt werden. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass der Aufnahmeplatz in einem Abschnitt einer sich bewegenden Fördervorrichtung ausgebildet ist, auf dem eine Vielzahl an Tubenhaltern in einer sog. endlosen Reihe gefördert werden. Hierbei werden die Tuben in den Tubenhaltern ergriffen, wobei die Umsetzvorrichtung sich vorzugsweise synchron zu der Förderbewegung der Tuben in den Tubenhaltern bewegt. Hierdurch ist eine besonders hohe Prozesssicherheit während des Ergreifens der Tuben erreichbar.
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Der Ablageplatz kann ebenfalls eine ortsfest angeordnete Palette oder ein Magazin aufweisen, das unter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den zwei gegriffenen Tuben beschickt wird. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass der Ablageplatz an einer Fördervorrichtung, insbesondere einer Förderkette oder einem Transportband, ausgestaltet ist, auf welchem die Tuben in der zweiten Relativlage zueinander abgelegt und abtransportiert werden. Für den Fall, dass der Ablageplatz als ein Transportband ausgestaltet ist, liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die zwei gegriffenen Tuben während des Ablegens der ersten und der zweiten Tube mittels der Umsetzvorrichtung zumindest kurzzeitig synchron zu der Förderbewegung des Transportbandes bewegt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird der erste Greifer um die erste Rotationsachse gedreht, welche parallel beabstandet zu der ersten Längsachse der ersten Tube verläuft. Zusätzlich oder alternativ wird der zweite Greifer um eine zweite Rotationsachse gedreht, welche parallel beabstandet zu der zweiten Längsachse der zweiten Tube verläuft. Im Vergleich zu der Rotation lediglich des ersten Greifers um die erste Rotationsachse lässt sich durch gleichzeitige Drehung beider Greifer die erforderliche Zeit reduzieren, um die zwei Tuben von der ersten Relativlage in die gewünschte zweite Relativlage zu bringen.
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Bevorzugt werden die erste Tube und die zweite Tube an dem Aufnahmeplatz derart bereitgestellt, dass ihre Längsachsen in einer gemeinsamen Tubenebene liegen und die Umsetzvorrichtung zum Ergreifen der zwei Tuben an einer Seite der Tubenebene an die zwei Tuben herangeführt wird. Bevorzugt liegen die Rotationsachsen der Greifer der Umsetzvorrichtung in einer gemeinsamen, körperfesten Greiferebene. Zum Ergreifen der zwei Tuben wird die Umsetzvorrichtung derart positioniert, dass die Tubenebene und die Greiferebene planparallel voneinander beabstandet sind. Sofern der erste und der zweite Greifer jeweils als Sauggreifer ausgestaltet sind, befinden sich die entsprechenden Sauger während des Ergreifens der Tuben vorzugsweise zwischen der Tubenebene und der Greiferebene und sind mit ihren Wirkflächen in Richtung der Tuben gewandt.
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Zur Einstellung der zweiten Relativlage zwischen den Tuben können der erste Greifer und der zweite Greifer wahlweise gleich- oder gegensinnig rotiert werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung werden der erste Greifer und der zweite Greifer derart gegensinnig rotiert, dass der Abstand zwischen den Längsachsen der beiden Tuben verringert wird. In anderen Worten weisen die Tuben in der ersten Relativlage zwischen der ersten Längsachse und der zweiten Längsachse einen ersten Abstand und in der zweiten Relativlage einen zweiten Abstand auf. Der zweite Abstand ist kleiner als der erste Abstand. Eine Verringerung des Abstandes zwischen der ersten und der zweiten Längsachse stellt sich dadurch ein, dass die zwei Tuben infolge der Rotationsbewegungen der Greifer jeweils entlang einer bogenförmigen Bahn bewegt werden und die Bewegungen der beiden Tuben in vektorieller Hinsicht zumindest anteilig parallel zueinander verlaufen und dabei zueinander hin gerichtet sind.
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In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung werden der erste und der zweite Greifer derart gegensinnig rotiert, dass der Abstand zwischen den beiden Tuben vergrößert wird. In anderen Worten weisen die Tuben in der ersten Relativlage zwischen der ersten Längsachse und der zweiten Längsachse einen ersten Abstand zueinander auf. In der zweiten Relativlage weisen die Tuben zwischen der ersten Längsachse und der zweiten Längsachse einen zweiten Abstand zueinander auf. Der zweite Abstand ist größer als der erste Abstand. Eine Vergrößerung des Abstandes zwischen der ersten und der zweiten Längsachse stellt sich dadurch ein, dass die zwei Tuben jeweils entlang einer bogenförmigen Bahn bewegt werden und die Bewegungen der beiden Tuben in vektorieller Hinsicht zumindest anteilig parallel zueinander verlaufen und dabei voneinander fort gerichtet sind.
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Vorzugsweise kann das Verfahren wahlweise mit einer gegensinnigen oder einer gleichsinnigen Drehung des ersten und des zweiten Greifers durchgeführt werden, um den Abstand zwischen den Längsachsen der zwei bereitgestellten Tuben bedarfsweise zu verringern oder zu vergrößern. Dies ist vorteilhaft, wenn die Tuben zwar stets auf die gleiche Weise, z.B. in Tubenhaltern, an dem Aufnahmeplatz bereitgestellt werden, jedoch in variierenden relativen Anordnungen zueinander auf dem Ablageplatz abgelegt werden müssen, z.B. in unterschiedlichen Arten von Verpackungen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung werden der erste Greifer um die erste Rotationsachse und der zweite Greifer um die zweite Rotationsachse gleichsinnig rotiert. Insbesondere werden der erste Greifer und der zweite Greifer um einen identischen Rotationswinkel rotiert. Bevorzugt ist hierbei die erste Längsachse der ersten Tube zu der ersten Rotationsachse des ersten Greifers in einem identischen Abstand angeordnet, wie die zweite Längsachse der zweiten Tube zu der zweiten Rotationsachse des zweiten Greifers.
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Mittels der vorstehend beschriebenen Weiterbildung ist es auf einfache Weise möglich, die ergriffenen Tuben jeweils um einen identischen Drehwinkel zu drehen ohne den Abstand der Tuben zueinander zu verändern. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Ausrichtung der Tubenfalze zwischen dem Aufnahmeplatz und dem Ablageplatz verändert, der Abstand zwischen den Tuben jedoch beibehalten werden soll. Insbesondere können die Tuben also derart bereitgestellt werden, dass die Tubenfalze parallel zueinander ausgerichtet sind und in einer gemeinsamen Ebene liegen. Infolge der gleichsinnigen Rotation der Greifer können die Tuben in Bezug auf ihre Längsachsen jeweils um 45° verdreht und derart abgelegt werden, dass die Tubenfalze weiterhin parallel zueinander angeordnet sind, dabei jedoch in zwei voneinander beabstandeten Ebenen liegen. Ebenso kann sich ein Vorteil ergeben, wenn die Tuben an ihren Mantelflächen derart bedruckt sind, dass ein bestimmter Bereich der Bedruckung am Ablageplatz in eine gewünschte Richtung gewandt sein soll. Durch eine gleichsinnige Rotation der ersten und zweiten Tube in die gewünschten Drehlagen lassen sich die bedruckten Bereiche ihrer Mantelflächen am Ablageplatz in identischer Weise und bedarfsgemäß ausrichten.
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Es liegt im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass die Rotationen des ersten Greifers um die erste Rotationssachse und des zweiten Greifers um die zweite Rotationsachse synchron oder zeitversetzt erfolgen. Es liegt auch im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, unterschiedliche Drehwinkel für den ersten und den zweiten Greifer und/oder unterschiedliche Abstände zwischen der ersten Längsachse der ersten Tube und der ersten Rotationsachse und der zweiten Längsachse der zweiten Tube und der zweiten Rotationsachse einzustellen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung werden die erste Tube und die zweite Tube in Bezug auf die erste Längsachse und die zweite Längsachse in vertikaler Ausrichtung in jeweils einem Tubenhalter bereitgestellt, wobei vorzugsweise die erste Tube entlang der ersten Längsachse und die zweite Tube entlang der zweiten Längsachse jeweils mittels eines Aktors aus dem jeweiligen Tubenhalter ausgegeben werden.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Weiterbildung sind die Tuben jeweils in einem Tubenhalter aufgenommen und werden infolge der Bewegung einer Fördervorrichtung an dem Aufnahmeplatz bereitgestellt. Bei Erreichen des Aufnahmeplatzes dient bevorzugt jeweils ein Aktor dazu, die erste Tube entlang der ersten Längsachse sowie die zweite Tube entlang der zweiten Längsachse aus dem jeweiligen Tubenhalter zu schieben, sodass sie an den Mantelflächen mittels des ersten Greifers bzw. des zweiten Greifers der Umsetzvorrichtung gegriffen werden können. Der Aktor kann hierbei in einfacher Weise als pneumatischer oder etwa als elektromechanischer Aktor mit einem verschiebbaren Glied ausgestaltet sein, mittels welchem die Tuben aus dem jeweiligen Tubenhalter geschoben werden können. Bevorzugt werden die erste und die zweite Tube anschließend in Bezug auf die erste Längsachse und die zweite Längsachse jeweils in horizontaler Ausrichtung an dem Ablageplatz abgelegt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung werden die erste Tube und die zweite Tube mittels zumindest einer Schwenkbewegung von dem Aufnahmeplatz zu dem Ablageplatz transportiert, wobei zumindest der erste Greifer in Abhängigkeit der Schwenkbewegung um die erste Rotationsachse rotiert wird. Die Schwenkbewegung erfolgt um eine Schwenkachse, welche orthogonal zu der ersten Rotationsachse des ersten Greifers verläuft.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Weiterbildung ist die Rotationsbewegung des erste Greifer, vorzugsweise des ersten Greifers und des zweiten Greifers einfach steuerbar. In einer möglichen Ausführungsform ist die Umsetzvorrichtung an einem Manipulator angeordnet und die Greifer sind über ein mechanisches Getriebe mit der Schwenkbewegung des Manipulators um die Schwenkachse gekoppelt. In einer anderen Ausführungsform kann die Umsetzvorrichtung zumindest ein Antriebsmittel, z.B. einen Servomotor, aufweisen, mit dem die Rotation des ersten Greifers und/oder des zweiten Greifers eingestellt wird. Eine Steuereinheit gibt dem Servomotor Steuersignale in Abhängigkeit der Schwenkbewegung und/oder momentanen Schwenklage des Manipulators vor. In Abhängigkeit davon wird mittels des Servormotors eine definierte Drehlage für den ersten Greifer und/oder den zweiten Greifer einstellt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird zumindest bei der Rotation des ersten Greifers eine Drehendlage erkannt. Bei Erreichen der Drehendlage werden die erste Tube und die zweite Tube von dem ersten Greifer bzw. von dem zweiten Greifer gelöst und an dem Ablageplatz abgelegt.
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Die Drehendlage stellt einen einstellbaren Parameter für die Rotationsbewegungen des ersten Greifers und/oder des zweiten Greifers dar. Die Erfassung der Drehendlage kann in einfacher Weise sensorisch, zum Beispiel mittels eines Näherungssensors erfolgen, welcher in der Umsetzvorrichtung integriert ist. Wenn der erste Greifer und der zweite Greifer jeweils als Sauggreifer ausgestaltet sind, kann nach Erkennung der Drehendlage ein elektrisches Signal an ein Druckluftsystem ausgegeben werden, um den Saugdruck an den Mantelflächen der Tuben zu verringern und die zwei Tuben von den zwei Greifern zu lösen.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Umsetzvorrichtung mit einem Grundkörper und einem ersten Greifer und einem zweiten Greifer, wobei der erste Greifer und der zweite Greifer an dem Grundkörper gehalten sind und dazu ausgestaltet sind, eine erste Tube mit einer ersten Längsachse und eine zweite Tube mit einer zweiten Längsachse in einer ersten Relativlage aufzunehmen, bei der die erste Tube und die zweite Tube in Bezug auf die erste Längsachse und die zweite Längsachse parallel zueinander beabstandet sind. Zumindest der erste Greifer ist um eine erste Rotationsachse drehbar gelagert, welche derart verläuft, dass bei einer von dem ersten Greifer ergriffenen ersten Tube die erste Längsachse parallel beabstandet zu der ersten Rotationsachse ist. Durch eine Drehung zumindest des ersten Greifers um die erste Rotationsachse sind die erste Tube und die zweite Tube von der ersten Relativlage in eine zweite Relativlage verstellbar.
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Der Grundkörper kann in konstruktiv einfacher Weise einen Rahmen und/oder ein Gehäuse mit Lagermitteln aufweisen, welche dazu ausgebildet sind, den ersten Greifer und den zweiten Greifer aufzunehmen. Zumindest ein Lagermittel erlaubt eine Rotation des ersten Greifers und definiert mit seiner Lagerachse bevorzugt die Lage sowie die Orientierung der ersten Rotationsachse. Ferner können an dem Grundkörper Antriebsmittel angeordnet sein, mittels derer eine Rotation zumindest des ersten Greifers um die erste Rotationsachse bewirkt werden kann. Insbesondere kann ein Servoantrieb vorgesehen sein, mit dem ein definierter Drehwinkel des ersten Greifers um die erste Rotationsachse einstellbar ist.
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Es ist wesentlich, dass zwei Greifer vorgesehen sind, mit denen die erste Tube und die zweite Tube gegriffen werden können, während sich die Tuben in Bezug auf ihre Längsachsen in der ersten Relativlage und parallel zueinander beabstandet angeordnet sind. Ferner ist es wesentlich, dass zumindest der erste Greifer um die erste Rotationsachse verdrehbar ist, welche parallel zu der Längsachse der gegriffenen Tube verläuft. Werden also die beiden Tuben gegriffen, bewirkt die Drehung des ersten Greifers, dass die gegriffene erste Tube entlang einer bogenförmigen Bahn bewegt wird und von der anderen gegriffenen zweiten Tube entfernt oder an sie herangeführt wird. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass anstelle des ersten Greifers, der zweite Greifer um eine zweite Rotationsachse drehbar gelagert ist, welche derart verläuft, dass bei einer von dem zweiten Greifer ergriffenen zweiten Tube die zweite Längsachse parallel beabstandet zu der zweiten Rotationsachse ist. Durch eine Drehung des zweiten Greifers um die zweite Rotationsachse sind die erste Tube und die zweite Tube ebenfalls von der ersten Relativlage in die zweite Relativlage verstellbar.
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Die Greifer sind grundsätzlich nicht auf eine bestimmte Bauweise oder Wirkweise beschränkt. Es ist also denkbar, dass die Greifer jeweils als mechanische Greifer ausgebildet sind und dabei jeweils zwei zueinander verstellbare Greiferbacken aufweisen, mittels derer eine Tube ergriffen werden kann. In besonders vorteilhafter Weise sind die Greifer jeweils als Sauggreifer ausgebildet, um jeweils eine Tube unter Ausbildung eines Unterdruckes an ihrer Mantelfläche anzusaugen.
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Bei einer Ausgestaltung der Greifer als Sauggreifer weisen der erste Greifer und der zweite Greifer bevorzugt jeweils eine stabförmige Tragstruktur auf, die an dem Grundkörper gelagert ist. Die Tragstrukturen des ersten Greifers und des zweiten Greifers ragen vorzugsweise parallel zueinander beabstandet von dem Grundkörper ab. Die erste Rotationsachse des zumindest einen drehbar gelagerten ersten Greifers erstreckt sich vorzugsweise parallel zu der stabförmigen Tragstruktur des ersten Greifers.
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An den Tragstrukturen der Greifer ist zumindest ein elastisch verformbarer Sauger befestigt, dessen Saugfläche radial von der stabförmigen Tragstruktur gewandt ist. Vorzugsweise sind zwei elastisch verformbare Sauger entlang der Tragstruktur zueinander beabstandet angeordnet und dienen gemeinsam dazu, eine Tube an zwei getrennten Bereichen ihrer Mantelfläche anzusaugen. Die Sauger sind derart elastisch, dass ihre Saugflächen an die Geometrie der Mantelfläche anpassbar sind.
Auf einer der Saugfläche abgewandten Seite sind die Sauger jeweils über eine Pneumatikleitung mit einem Druckluftsystem verbunden, welches dazu ausgestaltet ist, bedarfsweise den Unterdruck zwischen dem Sauger und der Mantelfläche auszubilden.
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Das Druckluftsystem kann in an sich bekannter Weise einen Vakuum-Erzeuger und Ventile aufweisen, mittels derer der zu erzeugende Unterdruck auf einfache Weise steuerbar ist. Bevorzugt erstreckt sich die Pneumatikleitung eines Saugers entlang der stabförmigen Tragstruktur des entsprechenden Greifers und durch den Grundkörper der Umsetzvorrichtung. Vorzugsweise sind an dem Grundkörper Pneumatikanschlüsse, insbesondere Steckverbinder, ausgebildet, welche mit den Pneumatikleitungen verbunden sind.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Greifer um eine erste Rotationsachse und der zweite Greifer um eine zweite Rotationsachse an dem Grundkörper verdrehbar gelagert. Die erste Rotationsachse und die zweite Rotationsachse verlaufen parallel zueinander. Die erste Rotationsachse ist bei einer von dem ersten Greifer aufgenommenen ersten Tube parallel beabstandet zu der ersten Längsachse der ersten Tube. Die zweite Rotationsachse ist bei einer von dem zweiten Greifer aufgenommenen zweiten Tube parallel beabstandet zu der zweiten Längsachse der zweiten Tube.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Weiterbildung können der erste Greifer und der zweite Greifer gleich- oder gegensinnig gedreht werden, um die relative Anordnung der zwei ergriffenen Tuben zu verändern. Eine gegensinnige Drehung der beiden Greifer erlaubt es, je nach Drehsinn, einen Abstand zwischen den Längsachsen der zwei gegriffenen Tuben zu vergrößern oder zu verringern und die Tuben jeweils in Bezug auf ihre Längsachsen zu drehen. Eine gleichsinnige Drehung erlaubt es bei gleichem Drehradius und Drehwinkel den Abstand zwischen den Längsachsen der gegriffenen Tuben zwischen der ersten und der zweiten Relativlage nicht zu verändern und lediglich eine gewünschte Drehung der Tuben einzustellen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Grundkörper zumindest eine Antriebseinheit auf, mittels derer der erste Greifer für eine Drehung um die erste Rotationsachse und/oder der zweite Greifer für eine Drehung um die zweite Rotationsachse verstellbar sind.
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In einer einfachen Ausführungsform ist das Antriebsmittel als ein Servormotor ausgestaltet, welcher mechanisch mit dem ersten Greifer und/oder dem zweiten Greifer gekoppelt ist. Es liegt auch im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass der Grundkörper zwei Servomotoren aufweist, von denen ein erster Servomotor mit dem ersten Greifer und ein zweiter Servormotor mit dem zweiten Greifer mechanisch gekoppelt ist, um diese individuell um die erste Rotationsachse bzw. um die zweite Rotationsachse zu drehen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Grundkörper ein Getriebe mit zumindest einer Getriebestufe auf, mittels derer der erste Greifer und der zweite Greifer für eine Drehung mechanisch gekoppelt sind. Das Getriebe kann in einfacher Weise zwei Wellen aufweisen, von denen eine Welle mit einem der Greifer mechanisch verbunden ist und die andere Welle mit dem jeweils anderen Greifer mechanisch verbunden ist. Die zwei Wellen können über ein kämmendes Stirnradpaar miteinander gekoppelt sein, sodass sich durch Antrieb der einen Welle eine gegensinnige Bewegung der jeweils anderen Welle einstellen lässt. Alternativ kann das Getriebe zwei Wellen aufweisen, welche mittels eines Riementriebes gekoppelt sind. Hierdurch lässt sich durch Antrieb der einen Welle eine gleichsinnige Bewegung der jeweils anderen Welle einstellen. Es sind auch Kombinationen von Stirnradpaarung und Riementrieb mit einer Mehrzahl an Wellen denkbar, über die die Greifer für ihre Drehbewegungen mechanisch miteinander gekoppelt sein können.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest der erste Greifer an dem Grundkörper verlagerbar angeordnet, um einen Abstand zwischen der ersten Rotationsachse des ersten Greifers und der zweiten Rotationsachse des zweiten Greifers einzustellen.
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In einer möglichen Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Weiterbildung kann die Umsetzvorrichtung an dem Grundkörper eine Mehrzahl an Steckplätzen aufweisen, in denen jeweils ein Greifer lösbar aufgenommen werden kann. Bevorzugt ist innerhalb des Grundkörpers zumindest ein Antrieb und/oder ein Getriebe mit mehreren Kupplungen angeordnet, die zu den Steckplätzen des Grundkörpers korrespondierend angeordnet sind und über die der erste Greifer und/oder der zweite Greifer mit der Antriebseinheit und/oder dem Getriebe mechanisch gekoppelt werden können. Durch Umpositionieren der Greifer an den unterschiedlichen Steckplätzen kann ihre Lage zueinander verändert werden. Dadurch kann die Umsetzvorrichtung an unterschiedliche Beschaffenheiten des Aufnahmeplatzes und/oder des Ablageplatzes und/oder unterschiedliche Tubenformate angepasst werden.
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Bevorzugt weist das Getriebe innerhalb des Grundkörpers eine Mehrzahl an Wellen auf, die paarweise über eine Verzahnung oder einen Riementrieb miteinander mechanisch gekoppelt sind und stirnseitig mit jeweils einem Greifer gekoppelt werden können. Durch Koppeln der beiden Greifer mit jeweils einem stirnseitigen Ende einer solchen Welle, lässt sich der Abstand der Rotationsachsen der beiden Greifer entsprechend dem Achsabstand der beiden Wellen einstellen.
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Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung oder eine vorteilhafte Weiterbildung davon zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer vorteilhaften Weiterbildung davon ausgebildet. Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Verfahren oder eine vorteilhafte Weiterbildung davon dazu geeignet, mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer vorteilhaften Weiterbildung davon ausgeführt zu werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 einen schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Handhabung zweier Tuben in den Darstellungen a), b) und c);
- 2 drei Verfahrensvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Darstellungen a), b) und c);
- 3 eine erfindungsgemäße Umsetzvorrichtung bei der Aufnahme zweier Tuben;
- 4 die erfindungsgemäße Umsetzvorrichtung bei Verkürzung des Abstandes zwischen den zwei gegriffenen Tuben;
- 5 die erfindungsgemäße Umsetzvorrichtung bei Drehung der zwei gegriffenen Tuben.
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Gemäß Darstellung a) der 1 wird eine Mehrzahl an Tuben T mittels einer Fördervorrichtung 1 entlang einer Förderrichtung 2 gefördert. Die Tuben T sind jeweils in einem Tubenhalter 3 angeordnet und in Bezug auf ihre Längsachsen (siehe Längsachsen L1, L2 der Tuben T1, T2) paarweise in einem ersten Abstand 4 zueinander beabstandet.
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Die Tuben 1 weisen jeweils eine Tubenfalz 5 auf, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen parallel zu der Förderrichtung 2 ausgerichtet ist. Die Tuben 1 sind in den Tubenhaltern 3 jeweils in vertikaler Ausrichtung aufgenommen und weisen jeweils eine Längsachse (siehe Längsachsen L1, L2 der Tuben T1, T2) auf, die gemäß Darstellung a) der 1 orthogonal zu der Bildebene verlaufen.
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Infolge einer Förderbewegung der Fördervorrichtung 1 gelangen eine erste Tube T1 mit einer ersten Längsachse L1 und eine zweite Tube T2 mit einer zweiten Längsachse L2 in einen Bereich der Fördervorrichtung 1, der als Aufnahmeplatz 6 für die weitere Handhabung der Tuben T1 und T2 dient. Zur Handhabung kommt eine Umsetzvorrichtung 7 zum Einsatz.
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Die Umsetzvorrichtung 7 weist einen ersten Greifer 8 und einen zweiten Greifer 9 auf, mit denen die erste Tube T1 bzw. die zweite Tube T2 an dem Aufnahmeplatz 6 ergriffen werden. Der Aufbau der Umsetzvorrichtung 7 ist in Bezug auf die 3 bis 5 noch im Detail erläutert.
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In hier nicht gezeigter Weise weist die Umsetzvorrichtung 7 beispielsweise einen industriellen Knickarmroboter auf, mit dem die ergriffene erste Tube T1 und zweite Tube T2 von dem Aufnahmeplatz 6 zu einem Ablageplatz 10 transportiert werden können. Während dieser Transportbewegung findet eine relative Verlagerung des ersten Greifers 8 und des zweiten Greifers 9 statt, welche in Darstellung b) der 1 gezeigt ist.
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Wie anhand von Darstellung b) der 1 erkennbar ist, werden die beiden Greifer 8 und 9 während der Transportbewegung zwischen dem Aufnahmeplatz 6 und dem Ablageplatz 10 jeweils um eine Rotationsachse 11 bzw. 12 gedreht, welche parallel beabstandet zu den Längsachsen der jeweils gegriffenen Tuben T1 bzw. T2 verlaufen. Die Drehbewegung erfolgt hierbei derart gegensinnig, dass der Abstand zwischen der ersten Längsachse L1 der ersten Tube T1 und der zweiten Längsachse L2 der zweiten Tube T2 von dem ersten Abstand 4 auf einen zweiten Abstand 13 verringert wird. Gleichzeitig werden die Tuben T1 und T2 um eine Schwenkachse 14 geschwenkt, welche orthogonal zu den Rotationsachsen 11 und 12 verläuft. Hierdurch werden die erste Tube T1 und die zweite Tube T2 entsprechend der Schwenkbewegung von einer vertikalen Lage in eine horizontale Lage gebracht.
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Nach der relativen Verlagerung zwischen der ersten Tube T1 und der zweiten Tube T2 werden sie infolge der Transportbewegung der Umsetzvorrichtung 7 in dem Ablageplatz 10 abgelegt. Dies ist in Darstellung c) der 1 gezeigt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Ablageplatz 10 durch einen Abschnitt einer zweiten Fördervorrichtung 15 gebildet, mittels derer die darauf befindlichen Tuben T entlang einer zweiten Förderrichtung 16 abtransportiert werden und dabei paarweise in dem zweiten Abstand 13 zueinander angeordnet sind.
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Wie oben erläutert, werden die erste Tube T1 und die zweite Tube T2 in dem gemäß 1 gezeigten Ausführungsbeispiel derart zueinander verlagert, dass sich ihr Abstand verringert. Dies ist nochmals schematisch in Darstellung a) der 2 gezeigt.
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In einer alternativen Durchführung des Verfahrens kann der Abstand zwischen der ersten Tube T1 und der zweiten Tube T2 durch eine gegensinnige Drehbewegung vergrößert werden. Hierfür werden der erste Greifer 8 und der zweite Greifer 9 gegenüber der Darstellung a) der 2 in umgekehrten Drehrichtungen rotiert. Dies ist in Darstellung b) der 2 gezeigt.
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In einer alternativen Durchführung des Verfahrens werden der erste Greifer 8 und der zweite Greifer 9 gleichsinnig um ihre jeweiligen Rotationsachsen 11 bzw. 12 verdreht.
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Dies ist in Darstellung c) der 2 gezeigt. Die erste Tube T1 und die zweite Tube T2 weisen gegenüber der ersten Rotationsachse 11 des ersten Greifers 8 bzw. gegenüber der zweiten Rotationsachse 12 des zweiten Greifers 9 den gleichen Abstand 4 auf und werden um den gleichen Drehwinkel verdreht. Dadurch lässt sich der erste Abstand 4 zwischen der ersten Tube T1 und der zweiten Tube T2 beibehalten und lediglich die Drehung der beiden Tuben T1 und T2 in Bezug auf die erste Längsachse L1 bzw. L2 einstellen. Entsprechend dem in Darstellung c) der 2 gezeigten Beispiel sind die Tubenfalze 5 zu Beginn der Verdrehung der Greifer 8 und 9 im Wesentlichen horizontal ausgerichtet und infolge der Drehung gegenüber einer horizontalen Achse um etwa 45° geneigt.
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3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Umsetzvorrichtung 7, die einen Grundkörper 17 aufweist, an welchem der erste Greifer 8 und der zweite Greifer 9 angeordnet sind. Es handelt sich um die gleiche Umsetzvorrichtung 7, die bereits in Bezug auf die 1 und 2 beschrieben ist. Die Greifer 8 und 9 sind strukturell identisch aufgebaut, weswegen lediglich Greifer 9 mit Bezugszeichen versehen ist.
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Die Greifer 8 und 9 weisen jeweils ein stabförmiges Tragelement 18 auf, an dem jeweils zwei Sauger 19, 20 befestigt sind. Die Sauger 19, 20 sind jeweils über eine hier unterbrochen gezeigte Pneumatikleitung 21 mit einem Druckluftsystem (nicht gezeigt) verbunden, mit dem ein Saugdruck an den Saugern 19, 20 einstellbar ist.
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Der Umsetzvorrichtung 7 dient mit ihren Greifern 8 und 9 dazu, die erste Tube T1 bzw. zweite Tube T2 aufzunehmen, während diese in den Tubenhaltern 3 bereitgestellt sind. Die erste Tube T1 weist eine erste Längsachse L1 und die zweite Tube T2 eine zweite Längsachse L2 auf.
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Die Greifer 8 und 9 sind an dem Grundkörper 17 drehbar gelagert. Dabei ist Greifer 8 um die erste Rotationsachse 11 drehbar gelagert, welche parallel beabstandet zu der ersten Längsachse L1 der ersten Tube T1 verläuft. Greifer 9 ist um die zweite Rotationsachse 12 drehbar gelagert, die parallel beabstandet zu der zweiten Längsachse L2 der zweiten Tube T2 verläuft.
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Die in 3 gezeigte Anordnung der Umsetzvorrichtung 7 gegenüber den Tuben T1 und T2 entspricht der Anordnung, die in Darstellung a) der 1 gezeigt ist. In hier nicht gezeigter Weise können die Tuben T1 und T2 entlang ihrer Längsachsen L1 bzw. L2 jeweils mittels eines Aktors angehoben und aus den Tubenhaltern 3 herausgeschoben werden. Die Umsetzvorrichtung 7 wird zum Ergreifen der Tuben T1 und T2 derart positioniert, dass die Rotationsachsen 11 und 12 der beiden Greifer 8 bzw. 9 in einer Ebene liegen, welche parallel beabstandet zu derjenigen Ebene ist, in der die Längsachsen L1 und L2 der beiden Tuben T1 und T2 liegen. Die Sauger 19, 20 befinden sich zwischen diesen beiden Ebenen und sind mit ihren Saugflächen zu den Tuben T1 und T2 gewandt und mit diesen in Kontakt. Durch Erzeugung eines Unterdruckes werden die Tuben T1 und T2 von den Greifern 8 und 9 ergriffen und in bereits beschriebener Weise zu dem Ablageplatz 10 transportiert. Gleichzeitig werden die Greifer 8 und 9 um ihre jeweilige Rotationsachse 11 bzw. 12 gedreht.
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Durch eine gegensinnige Verdrehung der beiden Greifer 8 und 9 um ihre jeweiligen Rotationsachsen 11 bzw. 12 lässt sich der Abstand 4 zwischen den beiden Tuben T1 und T2 verringern. Dies ist in 4 gezeigt und entspricht dem Vorgang, welcher oben in Bezug auf die 1 sowie Darstellung a) der 2 erläutert ist.
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Durch eine gleichsinnige Verdrehung der beiden Greifer 8 und 9 lässt sich der Abstand zwischen den beiden Tuben T1 und T2 beibehalten und lediglich die Orientierung der beiden Tuben T1 und T2 verändern. Dies ist in 5 gezeigt und entspricht dem Vorgang, welcher oben in Bezug auf Darstellung c) der 2 erläutert ist.
