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Die
Erfindung betrifft einen Roboter zum Umsetzen von Kartonagenstapeln,
mit einem Roboterarm und einem am freien Ende des Roboterarms angebrachten
Greifer, wobei der Greifer einen an seinem oberen Ende schwenkbar
mit dem Roboterarm verbundenen Grundkörper mit einer vertikalen Anlagefläche, mindestens
einen am unteren Ende des Grundkörpers
angeordneten horizontalen Gabelausleger, der in einer zur Anlagefläche senkrechten Richtung
hin und her beweglich ist, so dass er zum Aufnehmen der umzusetzenden
Kartonagenstapel unter deren Unterseite geschoben und beim Absetzen
der aufgenommenen Kartonagenstapel unter diesen hervorgezogen werden
kann, sowie einen oberhalb des Gabelauslegers einseitig über den Grundkörper überstehenden
Auslegerarm umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum
Umsetzen von Kartonagenstapeln, bei dem die Kartonagenstapel von
einem am freien Ende eines Roboterarms angebrachten Greifer aufgenommen
werden.
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Aus
der
DE 100 13 417
A1 der Anmelderin ist bereits ein Roboter dieser Art bekannt,
der einen Gabelausleger mit zwei Zinken und einen oberhalb des Gabelauslegers
angeordneten Auslegerarm aufweist, wobei der letztere ein oder zwei
Andruckelemente bzw. Niederhalter trägt, welche die vom Greifer
aufgenommenen Kartonagenstapel von oben gegen den unter ihre Unterseite
geschobenen Gabelausleger drücken.
Der bekannte Roboter nimmt mit seinem Greifer ein oder zwei Kartonagenstapel
auf, die zuvor durch Bündelung
von einzelnen, aus einer Kartonagenfertigungsmaschine austretenden
Kartonagen und paarweise Stapelung zweier Bündel gebildet und dann in einer
Ausricht- und Aufnahmestation ausgerichtet worden sind, und setzt
sie anschließend in
einer gewünschten
Position und Ausrichtung auf einer Transportpalette ab.
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Der
Roboter kann auch zum Palettieren von mehreren nebeneinander angeordneten
Kartonagenstapeln eingesetzt werden, die zuvor in einer Flachbettstanze
ausgestanzt worden sind und einzeln oder zu mehreren gleichzeitig
in einem gewünschten Packmuster
auf einer Transportpalette abgesetzt werden sollen.
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Mit
dem bekannten Palettierroboter kann jedoch nur eine begrenzte Anzahl
von Kartonagenstapeln gleichzeitig aufgenommen und umgesetzt werden,
weil sich trotz einer Anpressung der Kartonagenstapel gegen den
Gabelarm beim Beschleunigen, Verschwenken und Abbremsen des Roboterarms
infolge der einwirkenden Trägheits-
und Zentrifugalkräfte
sowohl einzelne Kartonagen innerhalb der aufgenommenen Stapel als
auch einzelne Stapel in Bezug zueinander verschieben können. Das
erstere kann zu einem Überstand
einzelner Kartonagen über die
vertikalen Seitenflächen
eines auf der Palette gebildeten Packmusters führen, was das Erscheinungsbild
der fertig gestapelten Paletten beeinträchtigt, deren Platzbedarf vergrößert und
gegebenenfalls sogar Transportschäden verursachen kann. Das letztere führt infolge
der Programmsteuerung des Roboters dazu, dass die Kartonagenstapel
auf der Palette nicht genau an der gewünschten Stelle oder in der
gewünschten
Ausrichtung abgesetzt werden, wodurch die Stabilität des Packmusters
und auch wieder dessen Erscheinungsbild beeinträchtigt werden.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Roboter
und ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern,
dass auch beim gleichzeitigen Umsetzen einer größeren Anzahl von Kartonagenstapeln
die Ausrichtung der einzelnen Kartonagen innerhalb jedes Stapels
und sowie der Stapel untereinander bis zu ihrem Absetzen auf der
Palette sowie auch innerhalb des Packmusters auf der Palette aufrechterhalten
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird im Hinblick auf den Roboter gemäß einer ersten Erfindungsvariante
dadurch gelöst,
dass der Greifer mindestens einen nach unten über den Auslegerarm überstehenden
Ausrichtschenkel umfasst, der eine zur Anlagefläche parallele Ausrichtfläche aufweist
und parallel zum Gabelausleger in einer Führung des Auslegerarms verschiebbar
ist. Auf diese Weise können
die Ausrichtfläche
und die Anlagefläche
aneinander angenähert werden,
nachdem sich die umzusetzenden Kartonagenstapel zwischen denselben
befinden, um die Stapel vor dem Umsetzen auszurichten und sie dann
in ausgerichtetem Zustand zwischen den beiden Flächen festzuhalten, so dass
eine Relativverschiebung einzelner Kartonagen oder Kartonagenstapel
mit einer zu den Flächen
senkrechten Richtungskomponente verhindert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren
sieht dabei vor, dass die Kartonagenstapel hintergriffen und gegen
die Anlagefläche
des Greifers gezogen werden, um sie auf dem Greifer auszurichten
und festzuhalten.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung dieser Erfindungsvariante sieht vor, dass
das obere Ende des Ausrichtschenkels zum Ausrichten von mehreren vom
Greifer aufgenommenen und in Bewegungsrichtung des Gabelauslegers
hintereinander auf diesem angeordneten Kartonagenstapeln mittels
eines programmgesteuerten Stellmotors in Längsrichtung des Auslegerarms
verschiebbar ist, bis der Abstand zwischen der Anlagefläche des
Grundkörpers
und der Ausrichtfläche
des Ausrichtschenkels den Abmessungen der Kartonagenstapel in dieser
Richtung entspricht. Mit dieser Maßnahme kann mit Hilfe der Programmsteuerung
der Abstand zwischen den aneinander angenäherten Flächen auf ein Maß eingestellt werden,
das genau der Summe der Abmessungen der umzusetzenden Kartonagenstapel
in dieser Richtung entspricht, so dass diese spielfrei zwischen
den Flächen
festgehalten werden. Vorzugsweise weist der Greifer mindestens zwei
gemeinsam angetriebene Ausrichtschenkel auf, die sich gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach unten zu
bis in Höhe
der Oberseite des Gabelauslegers erstrecken, um dadurch sicherzustellen,
dass auch die untersten Kartonagen jedes Stapels vom jeweils benachbarten
Ausrichtschenkel erfasst und ausgerichtet werden.
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Um
eine saubere Ausrichtung der umgesetzten Kartonagenstapel nicht
nur bis zum Absetzen der Stapel auf der Palette zu gewährleisten,
sondern auch noch danach, d.h. innerhalb des Packmusters auf der
Palette, ist gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und weiteren
Erfindungsvariante vorgesehen, dass beim Absetzen der Kartonagenstapel
mindestens ein unterhalb der abzusetzenden Kartonagenstapel angeordneter,
bereits zuvor abgesetzter Kartonagenstapel mit Hilfe des Greifers
in Bezug zu dem oder den abzusetzenden Kartonagenstapeln ausgerichtet wird.
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Dazu
ist der Greifer vorzugsweise am unteren Ende des Ausrichtschenkels
und/oder am unteren Ende des Grundkörpers mit mindestens einem beweglichen
Ausrichtarm versehen, der zum Ausrichten von einem oder mehreren,
unterhalb des Gabelauslegers angeordneten Kartonagenstapeln, zum Beispiel
bereits zuvor auf einer Palette abgesetzten Kartonagenstapeln, in
eine Stellung bewegbar ist, in der er nach unten über den
Gabelausleger übersteht und
mit einer mit der Ausrichtfläche
des Ausrichtschenkels bzw. der Anlagefläche des Grundkörpers fluchtenden
Anschlagfläche
gegen einen unterhalb des Gabelauslegers angeordneten Kartonagenstapel anliegt.
Auf diese Weise kann ein auf einer Palette abgesetzter Kartonagenstapel
bei Bedarf noch einmal ausgerichtet werden, bevor ein weiterer Kartonagenstapel
auf seiner Oberseite abgesetzt wird, und/oder während des Absetzens des weiteren
Stapels an einer oder zwei Seiten abgestützt bzw. festgehalten werden,
um unerwünschte
Relativbewegungen der beiden Stapel zu verhindern. Außerdem können auf
diese Weise die beiden Stapel nachträglich in Bezug zueinander so
ausgerichtet werden, dass ihre Seitenflächen genau miteinander fluchten, wenn
dies gemäß dem jeweiligen,
einer Programmsteuerung des Roboters zugrundeliegenden Packmuster
vorgesehen ist.
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Zweckmäßigerweise
ist der Ausrichtarm um eine horizontale Achse verschwenkbar am unteren Ende
des Ausrichtschenkels bzw. des Grundkörpers gelagert, so dass er
vorzugsweise mittels eines Pneumatikzylinders von außen her
gegen die benachbarte Seitenfläche
des unteren der beiden Stapel geschwenkt werden kann, bis seine
Anschlagfläche
gegen diese anliegt.
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Um
zu verhindern, dass sich ein vom Greifer aufgenommener Kartonagenstapel
in einer zu den Anlageflächen
des Ausrichtschenkels und des Grundkörpers parallelen Richtung in
Bezug zum Greifer bzw. in Bezug zu den anderen aufgenommenen Stapeln
verschiebt, werden die Stapel bevorzugt zumindest während ihres
Transports zur Palette von oben her gegen die Oberseite des Gabelauslegers angepresst.
Dazu ist der Greifer ähnlich
wie bei dem aus der
DE
100 13 417 A1 bekannten Roboter mit mehreren Niederhaltern
versehen, die bewegliche Andruckelemente aufweisen, welche sich
bis zur Oberseite des jeweils darunter befindlichen Stapels absenken
lassen, um diesen gegen den unter die Stapelunterseite geschobenen
Gabelausleger zu drücken.
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Im
Unterschied zu den Niederhaltern des bekannten Roboters, deren Andruckelemente
wegen unterschiedlicher Höhen
der vom Greifer aufgenommenen Kartonagenstapel eine verhältnismäßig große Bauhöhe aufweisen
und jeweils mittels eines Stellantriebs in Bezug zum Ausleger höhenverstellbar sind,
sieht jedoch eine andere Erfindungsvariante und bevorzugte Ausgestaltung
der ersten Variante einen unterhalb des Auslegerarms angeordneten
Niederhalterträger
vor, der zusammen mit den Niederhaltern in Bezug zum Grundkörper vertikal
beweglich ist. Dabei ist er vorzugsweise mittels einer mit Druckluft
beaufschlagbaren Zylinder-/Kolben-Anordnung druckgesteuert absenkbar,
bis mindestens einer der Niederhalter gegen die Oberseite eines
auf dem Gabelausleger aufliegenden Kartonagenstapels angepresst
wird.
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Vorzugsweise
weist einer der Niederhalter ein fest am Niederhalterträger montiertes
Andruckelement auf, während
die Andruckelemente der übrigen
Niederhalter jeweils mittels einer mit Druckluft beaufschlagbaren
Zylinder-/Kolben-Anordnung mit kleinem Kolbenhub bei Bedarf programmgesteuert aus
einer eingezogenen Stellung nach unten ausfahrbar, um sie gegen
die Oberseite eines darunter befindlichen Kartonagenstapels anzupressen.
Die Unterseite des fest am Niederhalterträger montierten Andruckelements
weist zweckmäßig von
einer Längsachse
des Niederhalterträgers
einen größeren Abstand
als die Unterseiten der übrigen
eingezogenen Andruckelemente auf, so dass es zuerst gegen die Oberseite
eines vom Greifer aufgenommenen Kartonagenstapels anschlägt und gegen
diesen angepresst wird. Durch den Gegendruck dieses Stapels wird
die Abwärtsbewegung
des Niederhalterträgers gestoppt,
woraufhin die Zylinder-/Kolben-Anordnungen der übrigen Niederhalter oder ein
Teil derselben mit Druckluft beaufschlagt werden, um ihre Andruckelemente
ebenfalls gegen die jeweils darunter befindlichen Stapel anzupressen.
Um zu verhindern, dass der Niederhalterträger dabei entgegen der abwärts gerichteten
Kraft seiner Zylinder-/Kolben-Anordnung nach oben gedrückt wird,
ist die Summe der Andruckkräfte
der mit Druckluft beaufschlagten Zylinder-/Kolben-Anordnungen der
Niederhalter vorzugsweise kleiner als die Andruckkraft der mit Druckluft beaufschlagten
Zylinder-/Kolben-Anordnung des Niederhalterträgers.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
der Druck der zu den Zylinder-/Kolben-Anordnungen der Niederhalter
zugeführten
Druckluft programmgesteuert veränderbar
ist, so dass es beispielsweise möglich
ist, den Druck während
der Bewegung des Roboterarms zu erhöhen, wenn Zentrifugal- oder
Trägheitskräfte auf
die Kartonagenstapel einwirken, und den Druck zu verringern, während der
Gabelausleger unter den Kartonagenstapeln herausgezogen wird, um
die Reibkräfte
zwischen den letzteren und dem Gabelausleger zu verringern.
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Um
es zu ermöglichen,
die vom Greifer aufgenommenen Kartonagenstapel gemeinsam oder einzeln
nacheinander auf der Palette abzusetzen, sieht eine weitere vorteilhafte
Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Gabelausleger programmgesteuert
mittels eines Servomotors hin und her beweglich ist, so dass er
beim Absetzen der Kartonagenstapel entweder vollständig unter
diesen hervorgezogen werden kann, oder nur um ein Maß, das den
Abmessungen der gemeinsam abzusetzenden Kartonagenstapel entspricht.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1:
eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Roboters zum Umsetzen von
Kartonagenstapeln;
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2:
eine vergrößerte Seitenansicht
eines Greifers des Roboters;
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3:
eine vergrößerte Stirnseitenansicht des
Greifers;
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4:
eine vergrößerte perspektivische
Ansicht des Greifers vor dem Aufnehmen von Kartonagenstapeln;
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5:
eine vergrößerte perspektivische
Ansicht des Greifers beim Aufnehmen von vier Kartonagenstapeln;
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6:
eine etwas andere vergrößerte perspektivische
Ansicht des Greifers kurz vor dem Absetzen der vier Kartonagenstapel;
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7:
eine noch etwas andere vergrößerte perspektivische
Ansicht des Greifers während
des Absetzens der vier Kartonagenstapel;
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8:
eine vergrößerte perspektivische
Ansicht eines anderen Greifers des Roboters.
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Der
in der Zeichnung dargestellte Roboter
2 dient zum Palettieren
von Kartonagenstapeln
4, die aus mehreren zweckmäßig deckungsgleich übereinander
liegenden Kartonagen oder Kartonagenbündeln (in der Zeichnung nicht
dargestellt) bestehen. Die Kartonagenstapel
4 können zum
Beispiel unmittelbar vor ihrer Palettierung in einer Kartonagenfertigungsmaschine
hergestellt und anschließend
gestapelt und ausgerichtet worden sein, wie in der bereits genannten
DE 100 13 417 A1 beschrieben,
oder können
das Produkt einer Flachstanze sein, die in einem Arbeitsgang gleichzeitig
mehrere nebeneinander angeordnete Kartonagenstapel aus großen übereinanderliegenden
Kartonagenzuschnitten ausstanzt.
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Wie
am besten in 1 dargestellt, besteht der Roboter 2 im
Wesentlichen aus einem ortsfesten Sockel 6 und einem Roboterarm 8,
dessen freies vorderes Ende einen Greifer 10 zum Umsetzen
der zu palettierenden Kartonagenstapel 4 trägt und in
Bezug zum Sockel 6 mit drei Freiheitsgraden programmgesteuert
bewegbar ist. Abgesehen vom Greifer 10 sind solche Roboter 2 bekannt
und sollen daher hier nicht näher
beschrieben werden.
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Wie
am besten in den 1 bis 7 dargestellt,
besteht der Greifer 10 im Wesentlichen aus einem normalerweise
vertikalen Grundkörper 12,
der mit seinem oberen Ende am freien Ende 14 des Roboterarms 8 aufgehängt ist
und in Bezug zu diesem mittels eines Schwenkantriebs 16 um
eine vertikale Achse 18 (1) verschwenkbar
ist, einem am unteren Ende des Grundkörpers 12 angeordneten,
normalerweise horizontalen Gabelausleger 20, der senkrecht
zu einer Längsachse
des Grundkörpers 12 zwischen
einer vorgeschobenen vorderen Endstellung (1 bis 6)
und einer zurückgezogenen hinteren
Endstellung (7) hin und her beweglich ist,
einem oberhalb des vorgeschobenen Gabelauslegers 20 nach
vorne über
den Grundkörper 12 überstehenden
und starr an einer Halterung 22 des Grundkörpers 12 befestigten
Auslegerarm 24, zwei nach unten über den Auslegerarm überstehenden Ausrichtschenkeln 26,
deren obere Enden starr an einem in einer axialen Führung 28 des
Auslegerarms 24 verfahrbaren Schlitten 30 befestigt
sind, sowie einem Niederhaltertragarm 32, der eine Reihe
von Niederhaltern 34 trägt,
zwischen dem vorgeschobenen Gabelausleger 20 und dem Auslegerarm 24 nach vorne über den
Grundkörper 12 übersteht
und vertikal beweglich an diesem befestigt ist.
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Wie
am besten in den 2, 3 und 4 dargestellt,
umfasst der Grundkörper 12 einen mit
dem freien Ende 14 des Roboterarms 8 verbindbaren
Trägerteil 36 an
dem die Halterung 22 mit dem Auslegerarm 24, der
Niederhaltertragarm 32 und der Gabelausleger 20 zur
Gewichtsentlastung gemeinsam vertikal schwimmend aufgehängt sind.
Der Trägerteil 36 besteht
im Wesentlichen aus zwei im Abstand angeordneten zylindrischen Stangen
oder Rohren 38, die nach unten über eine mit dem Ende 14 des
Roboterarms 8 verbindbare Stirnplatte 40 überstehen.
Die beiden Stangen oder Rohre 38 dienen als Linearführung für die Halterung 22,
die mittels einer vorgespannten Schraubenzugfeder 42 an
der Stirnplatte 40 befestigt ist.
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Weiter
umfasst der Grundkörper 12 zwei
unterhalb der Halterung 22 nach unten über das hintere Ende des Auslegerarms 24 überstehende
parallele Lochbleche 44, sowie zwei unterhalb des Auslegerarms 24 an
der Vorderseite der Lochbleche 44 angebrachte Anschlagleisten 46,
deren fluchtende vertikale Vorderseiten 48 eine Anschlagfläche für eine benachbarte
Seitenfläche
des jeweils zuerst vom Greifer 10 aufgenommenen Kartonagenstapels 4 bilden.
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Der
Gabelausleger 20 bildet den unteren horizontalen Schenkel
eines C-förmigen
Rahmens 50 (vgl. 7), dessen
mittlerer vertikaler Schenkel 52 parallel zu den Lochblechen 44 verläuft und
dessen oberer horizontaler Schenkel 54 in einer Führung 56 auf
der Unterseite des Auslegerarms 24 verschiebbar geführt ist.
Dadurch kann der gesamte Rahmen 50 in Bezug zum Grundkörper 12 verschoben
werden, um den Gabelausleger 20 zwischen seinen beiden
Endstellungen hin und her zu bewegen (vgl. 6 und 7).
Zur Verschiebung des Rahmens 50 bzw. zur Verschiebung des
Schlittens 30 in ihren jeweiligen Führungen 56 bzw. 28 des
Auslegerarms 24 ist der Greifer 10 mit jeweils
einem programmgesteuerten Stellmotor (nicht sichtbar) versehen,
der über
einen Zahnriementrieb mit dem Schlitten 30 bzw. dem Rahmen 50 verbunden
ist.
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Der
Gabelausleger
20 selbst besteht im wesentlichen aus einer
zentralen Aufnehmer- bzw. Absetzerzinke
56 und zwei beiderseits
im Abstand davon angeordneten parallelen Hilfszinken
58,
die in der Nähe
ihrer hinteren Enden miteinander verbunden sind. Über die
Oberseite und die Unterseite der zentralen Aufnehmer- und Absetzerzinke
56 verläuft ein
Band
60 bis zum vorderen Ende der Zinke
56, wo es über eine
Rolle
62 umgelenkt wird, bevor es sich dann im Inneren
der Zinke
56 wieder zurück
bis in den Grundkörper
12 erstreckt.
Das Band
60 ist dort mehrmals umgelenkt und mit seinen
Enden derart befestigt, dass der im Inneren der Zinke
56 zurücklaufende
Teil des Bandes
60 beim Zurückziehen des Gabelauslegers
20 immer
straff gehalten wird. Wenn ein Kartonagenstapel
4 vom Greifer
10 aufgenommen
oder abgesetzt wird, indem der Gabelausleger
20 unter den
Stapel
4 geschoben oder zwischen diesem und einem zuvor
abgesetzten Stapel
4 herausgezogen wird, kommt es somit
nicht zu einer Verschiebung des Bandes
60 in Bezug zur
Unter- bzw. Oberseite des Stapels
4, wodurch das Aufnehmen und
Absetzen reibungsloser vonstatten geht. Eine Stapelvorrichtung mit
einem solchen Band ist zum Beispiel in der
DE OS 30 24 133 beschrieben,
auf die in diesem Zusammenhang verwiesen wird.
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Die
beiden nach unten über
den Schlitten 30 überstehenden
Ausrichtschenkel 26 weisen auf ihrer dem Grundkörper 12 zugewandten
Innenseite ebene Ausrichtflächen 64 auf,
die parallel zu den Anschlagflächen 48 der
Anschlagleisten 46 ausgerichtet sind. Nachdem der Greifer 10 bei
zurückgezogenem
Gabelausleger 20 von oben her über mehreren, in einer Reihe
hintereinander angeordneten und gemeinsam umzusetzenden Kartonagenstapeln 4 abgesenkt worden
ist, kann der Schlitten 30 programmgesteuert in Richtung
des Grundkörpers 12 verschoben
werden, um die Ausrichtflächen 64 so
weit an die Anschlagflächen 48 anzunähern, bis
ihr Abstand den Stapelabmessungen in dieser Richtung genau entspricht
(vgl. 4). Dadurch werden die zwischen den Ausrichtschenkeln 26 einerseits
und den Anschlagleisten 46 andererseits aufgenommenen Kartonagenstapel 4 zuerst
mit Hilfe der Flächen 64, 48 unter
Begradigung ihrer entgegengesetzten Seitenflächen ausgerichtet und dann
in Längsrichtung
des Auslegerarms 24 im Wesentlichen spielfrei zwischen den
Flächen 64, 48 festgehalten,
um beim Umsetzen der Kartonagenstapel 4 eine Relativverschiebung einzelner
Kartonagen oder Kartonagenstapel 4 im Greifer 10 zu
verhindern.
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Um
auch die untersten Kartonagen jedes Stapels 4 auszurichten
und festzuhalten, erstrecken sich die beiden Ausrichtschenkel 26 mit
ihrem unteren Stirnende 66 nach unten bis in Höhe der Oberseite
des Gabelauslegers 20.
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An
den unteren Enden der beiden Ausrichtschenkel 26 sowie
am gegenüberliegenden
unteren Ende des Grundkörpers 12 sind
jeweils zwei abgewinkelte Ausrichtarme 70 um quer verlaufende
horizontale Schwenkachsen schwenkbar angelenkt. Die Ausrichtarme 70 sind
jeweils mit der Kolbenstange eines am Ausrichtschenkel 26 bzw.
am Grundkörper 12 befestigten
Pneumatikzylinders 72 verbunden, so dass sie aus einer
in 1, 2, 4 und 5 dargestellten
eingezogenen Stellung nach unten in eine in 3, 6 und 7 dargestellte
ausgefahrene Stellung bewegt werden können, in der ihr einer Winkelarm
nach unten über
das untere Stirnende 66 der Ausrichtschenkel 26 bzw.
des Grundkörpers 12 sowie über die
Unterseite des Gabelauslegers 20 übersteht, wobei die vertikalen
Seitenflächen 74 der Winkelarme 70 mit
der Anlagefläche 48 bzw.
mit der Ausrichtfläche 64 fluchten.
Die Ausrichtarme 70 sind in Bezug zu den Zinken 56, 58 des
Gabelauslegers 20 auf Lücke
gesetzt, das heißt
so angeordnet, dass sie beiderseits der Aufnehmer- und Absetzerzinke 56 in
die Zwischenräume 68 zwischen
dieser und den beiden Hilfszinken 58 eintreten können, um
zum Beispiel im Falle einer fehlerhaften Programmierung eine Kollision
mit den Zinken 56, 58 zu verhindern, wenn die
Ausrichtschenkel 26 über
das vordere Ende des Gabelauslegers 20 hinaus an den Grundkörper 12 angenähert werden.
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Das
dem Grundkörper 12 zugewandte
Stirnende des freitragend über
den Grundkörper 12 überstehenden
Niederhaltertragarms 32 ist in einer Linearführung des
Grundkörpers 12 vertikal
verschiebbar gelagert, wobei es mittels eines als Bandzylinder ausgebildeten
Pneumatikzylinders 76 aus einer in 2 und 4 dargestellten,
knapp unterhalb des Auslegerarms 24 gelegenen oberen Endstellung
entlang der Führung
abgesenkt werden kann, um die Niederhalter 34 in die Nähe der Oberseiten
der vom Greifer 10 aufgenommenen Kartonagenstapel 4 zu
bringen (vgl. 5). Während der erste, zum Grundkörper benachbarte
Niederhalter 34 starr am Niederhaltertragarm 32 befestigt
ist, sind die anderen Niederhalter 34 jeweils mit einem
Pneumatikzylinder 78 (2) mit kurzem
Hubweg ausgestattet. Die Kolbenstange 82 jedes Zylinders 78 ist
mit einem beweglichen Andruckelement 80 verbunden, dessen
ebene Unterseite vom Zylinder 78 gegen die Oberseite des
jeweils darunter befindlichen Kartonagenstapels 4 angepresst
werden kann, um diesen vor allem während des Umsetzens des Greifers 10 zwischen
dem Andruckelement 80 und dem Gabelausleger 20 festzuklemmen
und so in seiner Lage festzuhalten. Die Pneumatikzylinder 76, 78 sind über Ventilinseln 84 und
Proportionaldruckventile 86 auf der Oberseite des Auslegerarms 24 und
nicht dargestellte Druckluftschläuche
mit einem Druckluftsystem des Roboters 2 verbunden.
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Wenn
die Kolbenstangen 82 der Pneumatikzylinder 78 der
Niederhalter 34 eingezogen sind, weisen die Unterseiten
ihrer beweglichen Andruckelemente 80 eine geringeren Abstand
von der Längsachse
des Niederhaltertragarms 32 auf als die Unterseite des
ersten, starr am Niederhaltertragarm 32 befestigten Niederhalters 34,
so dass dieser letztere beim Absenken des Niederhaltertragarms 32 zuerst mit
der Oberseite des darunter befindlichen Kartonagenstapels 4 in
Berührung
tritt und gegen diesen angepresst wird. Sobald der Anpressdruck
einem programmgesteuerten Systemdruck des Druckluftsystems des Greifers 10 entspricht,
endet die Abwärtsbewegung
des Niederhaltertragarms 32. Anschließend werden programmgesteuert die
Pneumatikzylinder 78 von denjenigen Niederhaltern 34 mit
Druckluft beaufschlagt, unter denen gerade ein Kartonagenstapel 4 angeordnet
ist, um ihre Andruckelemente 80 bis zum Kontakt mit der
Oberseite dieser Stapel 4 abzusenken und die Stapel 4 gegen
den zuvor in seine vordere Endstellung geschobenen Gabelausleger 20 anzupressen.
Dabei werden die Andruckelemente 80 in Abhängigkeit
von der Höhe
des jeweiligen Stapels 4 mehr oder weniger weit ausgefahren, bis
der Gegendruck des Stapels 4 dem Luftdruck im betreffenden
Pneumatikzylinder 78 entspricht.
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Um
zu verhindern, dass der gesamte Niederhaltertragarm 32 durch
den von den Kartonagenstapeln 4 auf die Andruckelemente 80 ausgeübten Gegendruck
entgegen der Wirkung seines Pneumatikzylinders 76 angehoben
wird, werden die Pneumatikzylinder 78 der Niederhalter 34 über die
Proportionaldruckventile 86 mit einem im Vergleich zum
Systemdruck des Druckluftsystems geringeren Druck beaufschlagt,
so dass die Summe der Andruckkräfte
der Andruckelemente 80 kleiner als die Andruckkraft des Pneumatikzylinders 76 des
Niederhaltertragarms 32 ist.
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Der
Systemdruck im Druckluftsystem wird in Abhängigkeit von der jeweiligen
Position des Roboterarms 8 bzw. von der jeweiligen Position
und Tätigkeit
des Greifers 10 programmgesteuert, so dass dieser Systemdruck
erhöht
werden kann, wenn der Roboterarm 8 verschwenkt, beschleunigt
oder abgebremst wird und daher Zentrifugal- oder Trägheitskräfte auf
die transportierten Kartonagenstapel 4 einwirken, und verringert
werden kann, während
der Gabelausleger 20 unter den auf der Palette abgesetzten Kartonagenstapeln 4 herausgezogen
wird, um die Reibkräfte
zwischen den letzteren und dem Gabelausleger 20 zu verkleinern.
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Nachfolgend
wird die Funktionsweise des Roboters 2 beim Umsetzen von
vier in einer Reihe hintereinander angeordneten Kartonagenstapeln 4 beschrieben,
die deckungsgleich auf vier, bereits in einer Reihe hintereinander
auf einer Palette befindlichen Kartonagenstapeln 4' abgesetzt werden
sollen.
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Bevor
der Greifer 10 von oben her über den vier Stapeln 4 abgesenkt
wird, werden zuerst die Ausrichtschenkel 26 durch Ausfahren
des Schlittens 30 in seine vordere Endstellung so weit
wie möglich vom
Grundkörper 12 weg
bewegt und der Gabelausleger 20 vollständig zurückgezogen. Nach dem Absenken
des Greifers 10 wird dann zuerst der Gabelausleger 20 unter
die vier Kartonagenstapel 4 geschoben, bevor die Ausrichtschenkel 26 so
weit in Richtung des Grundkörpers 12 verfahren
werden, bis der Abstand zwischen den Anlageflächen 48 und den Ausrichtflächen 64 genau
den Abmessungen der vier Stapel 4 entspricht, wobei diese
ausgerichtet und dann zwischen den Flächen 48, 64 festgehalten
werden. Anschließend
wird der Niederhalterträger 32 abgesenkt,
bis der erste, zum Grundkörper 12 benachbarte
Niederhalter 34 durch den Pneumatikzylinder 76 des
Tragarms 32 mit dem Systemdruck des Druckluftsystems gegen
die Oberseite des darunter befindlichen Stapels 4 angepresst
wird (vgl. 5). Anschließend werden die Pneumatikzylinder 78 der übrigen Niederhalter 34 mit
Druckluft beaufschlagt, um ihre Andruckelemente 80 abzusenken
und die darunter befindlichen Stapel 4 gegen den Gabelausleger 20 anzupressen.
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Wenn
die Kartonagenstapel 4 auf diese Weise sicher vom Greifer 10 festgehalten
werden, wird der Greifer 10 durch Anheben, Verschwenken
und Absenken des Roboterarms 8 bzw. durch Drehen des Greifers 10 um
die Achse 18 in die gewünschte
Stellung über
einer zu bestückenden
Palette bewegt und die aufgenommenen Kartonagenstapel 4 auf
der Oberseite der Palette bzw. einer bereits darauf gebildeten Packlage
aus den Kartonagenstapeln 4' abgesetzt.
Wenn im zuletzt genannten Fall eine oder mehrere Seitenflächen der
umgesetzten Kartonagenstapel 4 über einer entsprechenden Seitenflächen von einem
der Kartonagenstapel 4' zu
liegen kommen, können
diese Kartonagenstapel 4, 4' in Bezug zueinander ausgerichtet
werden, indem nach einem Absenken des Greifers 10 bis zum
Aufliegen des Gabelauslegers 20 auf der Oberseite der Stapel 4' die Ausrichtarme 70 am
unteren Ende der Ausrichtschenkel 26 und/oder des Grundkörpers 12 nach
unten geschwenkt werden, bis sie mit ihren Anschlagflächen 74 gegen
die Seitenfläche
eines Kartonagenstapels 4' anschlagen
und diese in Bezug zu dem darüber angeordneten
Kartonagenstapel 4 ausrichten, wenn die Anschlagflächen 74 mit
den Anschlagflächen 64 bzw. 48 fluchten
(vgl. 6).
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Anschließend wird
der Gabelausleger 20 teilweise oder ganz nach hinten unter
den Kartonagenstapeln 4 herausgezogen (vgl. 7),
um einen oder mehrere, nicht mehr vom Gabelausleger 20 getragene
Kartonagenstapel 4 mit dem Andruckelement 80 des
zugehörigen
Niederhalters 34 nach unten zu drücken und auf der Oberseite
des darunter befindlichen Stapels 4' abzusetzen.
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Danach
werden die Ausrichtschenkel 26 nach vorne ausgefahren und
der Greifer 10 selbst etwas nach hinten bewegt, um die
Kartonagenstapel 4 freizugeben, bevor zuletzt der Greifer 10 vertikal nach
oben von den Stapeln 4 weg bewegt wird, um anschließend weitere
Kartonagenstapel 4 umzusetzen.
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Wenn
die auf der Palette abgesetzten Kartonagen 4 quer zur Ausrichtung
der Stapelreihe nicht mit den bereits zuvor abgesetzten Kartonagenstapeln 4' fluchten, kann
der Greifer 10 nach einer Drehung um 90 Grad um die Achse 18 und
einem vollständigen
Anheben des Niederhaltertragarms 32 mit zurückgezogenem
Gabelausleger 20 erneut abgesenkt werden, um die Kartonagenstapel 4 und 4' durch gegenseitige
Annäherung
der Anlageflächen 48 und
der Ausrichtflächen 64 sowie
mit Hilfe der nach unten geschwenkten Ausrichtarme 70 auch
in dieser Richtung auszurichten.
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In ähnlicher
Weise kann auch vorgegangen werden, wenn ein oder mehrere umzusetzende
Kartonagenstapel 4 vor ihrer Aufnahme nicht ordnungsgemäß ausgerichtet
sind und daher mit Hilfe des Greifers 10 noch einmal nachgerichtet
werden sollen.
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Im
Unterschied zu dem zuvor dargestellten und beschriebenen Greifer 10 ist
der in 8 dargestellte Greifer 110 erheblich
breiter ausgebildet, so dass er eine gesamte Packlage bestehend
aus zwei oder mehr nebeneinander angeordneten Reihen von jeweils
zwei oder mehr hintereinander angeordneten Kartonagenstapeln 4 gleichzeitig
aufnehmen und diese Kartonagenstapel 4 gemeinsam oder reihenweise
wieder absetzen kann.
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Anstelle
eines Gabelauslegers 20 mit einer zentralen Aufnehmer- bzw. Absetzerzinke 56 und zwei
parallelen Hilfszinken 58 weist der Greifer 110 einen
Gabelausleger 120 mit insgesamt fünfzehn gleichartige Aufnehmer-
bzw. Absetzerzinken 156 auf, die in gleichen Abständen nebeneinander
angeordnet sind und deren Ausbildung der Ausbildung der oben beschriebenen
Aufnehmer- bzw.
Absetzerzinke 56 entspricht.
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In ähnlicher
Weise sind an Stelle eines einzigen mit Niederhaltern 34 bestückten Niederhaltertragarms 32 drei
derartige, mit Niederhaltern 134 bestückte Arme 132 vorgesehen,
die jeweils einzeln pneumatisch absenkbar sind, ansonsten jedoch
im Wesentlichen denselben Aufbau aufweisen und in derselben Weise
wirken, wie der oben bereits beschriebene Niederhaltertragarm 32.
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Auch
weist der Greifer 110 eine größere Anzahl von miteinander
verbundenen Ausrichtschenkeln 126 auf, deren Gesamtbreite
aber wieder in etwa der Gesamtbreite des Gabelauslegers 120 bzw.
der Breite einer durchgehenden Anlagefläche 148 seines Grundkörpers 112 entspricht.
Die Ausrichtflächen 164 der
Ausrichtschenkel 126 werden von breiteren Blechen 128 gebildet,
von denen einige ebenso wie eine Traverse 132 am vorderen
Ende eines die Schenkel 126 tragenden Schlittens 130 aus
Stabilitätsgründen benachbarte
Ausrichtschenkel 126 verbinden. Am unteren Ende der Ausrichtschenkel 126 und
des Grundkörpers 112 ist
jeweils an Stelle von mehreren einzelnen schwenkbaren Ausrichtarmen 70 eine
verschwenkbare kammartige Ausrichtleiste 168 angebracht, die
mittels zweier Pneumatikzylinder 172 in Bezug zu den Ausrichtschenkeln
bzw. zum Grundkörper 112 verschwenkbar
ist und eine Reihe von Ausrichtnasen 170 mit Anschlagflächen 174 trägt, die
im Abstand voneinander und seitlich versetzt zu den Zinken 156 angeordnet
sind.
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Weiter
ist bei dem Greifer 110 ein zu seiner Befestigung am Roboterarm 8 dienendes
Tragelement 136 zur besseren Gewichtsverteilung und zur Reduzierung
der beim Verschwenken des Roboterarms auf die Kartonagenstapel einwirkenden
Zentrifugalkräfte
nicht direkt oberhalb des Grundkörpers 112 angeordnet,
sondern in Richtung des vorderen Endes des Auslegerarms 124 versetzt,
der an Stelle des Grundkörpers 112 zur
Gewichtsentlastung vertikal schwimmend am Tragelement 136 aufgehängt ist und
seinerseits den Grundkörper 112 trägt.