DE19955615A1 - Sauggreifer für Kleinstückgut - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sauggreifer für Kleinstückgut, mit einem motorisch vor- und zurückverfahrbaren, stirnseitigen Saugkopf (2), der zwischen zwei seitlichen, parallelen Backen (4) angeordnet ist, die zwischen sich einen nach vorn offenen Aufnahmeraum für das Kleinstückgut begrenzen und seitlich verfahrbar sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Sauggreifer zur Verfügung zu stellen, der ohne einen rückwärtigen Anschlag für das zu entnehmende Stückgut auskommt und überdies gewährleistet, das Stückgut mit unregelmäßiger, durch den Saugkopf schlecht oder nicht ansaugbarer Oberfläche dennoch sicher aufgenommen und abgelegt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die beiden Backen (4) als Greifklemme (3) für Kleinstückgut ausgebildet sind, die unabhängig vom Saugkopf (2) vor- und zurückverfahrbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sauggreifer für Kleinstückgut, mit einem motorisch vor- und zurückverfahrbaren, stirnseitigen Saugkopf, der zwischen zwei seitlichen, parallelen Backen angeordnet ist, die zwischen sich einen nach vorn offenen Aufnahmeraum für das Kleinstückgut begrenzen und seitlich verfahrbar sind.

Sauggreifer bilden häufig das eigentliche Greiforgan am Manipulatorarm automatisierter Handhabungsvorrichtungen zum Aufnehmen und Handhaben von leichtem Kleinstückgut. Kernstück eines solchen Sauggreifers ist ein mit Unterdruck beaufschlagbarer, im wesentlichen als Saugnapf ausgebildeter Saugkopf, der auf der Oberfläche des jeweiligen Stückguts fest ansaugbar ist. Die Haltekraft ist für leichteres Stückgut mit glatter Oberfläche, beispielsweise Arzneimittelpackungen, hinreichend.

Mit den eingangs beschriebenen Merkmalen werden Sauggreifer insbesondere an Handhabungs- oder Bediengeräten von automatisierten Lagereinrichtungen eingesetzt. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in der DE 195 09 951 C2 beschrieben. Darin sind die Kleinstückgüter, in der Regel leichte, quaderförmige Verpackungen mit glatter Oberfläche, in einer regalförmigen Lagereinrichtung mit einer Mehrzahl von übereinander angeordneten Regalböden einlagerbar. Diese Lageranlage weist mindestens eine Handhabungsvorrichtung zur Eingabe und Entnahme der Stückgüter auf, die mindestens einen Sauggreifer aufweist, der vor der Regalfront vertikal und horizontal verfahrbar ist, so daß eine Positionierung vor jedem Lagerplatz erfolgen kann. Der Sauggreifer ist mit seinem stirnseitigen Saugkopf senkrecht dazu, also vor und zurück, zum Aufnehmen und Ablegen des Stückguts verfahrbar.

Um sicher zu stellen, daß ein vom Saugkopf aufgenommenes Stückgut, beispielsweise eine quaderförmige Verpackung, beim Zugriff parallel im Sauggreifer positioniert wird, sind seitliche Führungseinrichtungen in Form von parallelen Backen vorhanden. Beim Zurückziehen des Saugkopfes zur Entnahme einer Packung wird diese durch die parallelen Backen seitlich geführt, bis sie sich bei vollständig zurückgezogenem Saugkopf vollständig im Raum zwischen den Backen befindet. Zur Anpassung an unterschiedliche Packungsgrößen des Stückguts sind die Backen parallel gegeneinander zusammenfahrbar. Auf diese Weise soll eine Parallelführung der Ware erreicht werden. In ihrer Funktion als Führungseinrichtungen sollen die Backen dabei lediglich ein exakt rechtwinkliges Verschieben der vom Saugkopf aufgenommenen Stückgüter gewährleisten. Das bedeutet, daß die Backen das Stückgut möglichst nicht berühren, sondern eine Gleitführung geben.

Ein Vorteil der vorgenannten Vorrichtung besteht darin, daß die quaderförmigen Verpackungen immer rechtwinklig ausgerichtet sind, so daß der Saugkopf des Sauggreifers in optimaler Position senkrecht gegen die anzusaugende Fläche des Stückguts verfahren wird. Dennoch ist zum Andocken ein gewisser Anpreßdruck des Saugkopfes an die anzusaugende Oberfläche erforderlich, um zu gewährleisten, daß ein die Haltekraft erzeugender Unterdruck aufgebaut wird. Besonders kleine und leichte Packungen können dabei nach hinten rutschen und von dem nach vorne ausfahrenden Saugkopf erst dann sicher gefaßt werden, wenn sie gegen einen rückwärtigen Anschlag stoßen. Dies hat zur Folge, daß beispielsweise eine kleine Arzneimittelpackung über die gesamte Breite des Regalbodens bis gegen die Rückwand geschoben werden muß, bevor ein sicheres Ansaugen erfolgen kann. In der Praxis kommt hinzu, daß mitunter aufgrund rauher Oberflächen, beispielsweise durch Kanten von aufgeklebten Etiketten oder dergleichen, kein hinreichender Unterdruck aufbaubar ist, folglich die zur Handhabung erforderliche Saug-Haltekraft nicht gegeben ist. In diesen Fällen ist eine manuelle Entnahme unumgänglich, was natürlich dem Grundgedanken einer automatisierten Lagerhaltung widerspricht.

Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ergibt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung, einen verbesserten Sauggreifer zur Verfügung zu stellen, der ohne einen rückwärtigen Anschlag für das zu entnehmende Stückgut auskommt und überdies gewährleistet, daß Stückgut mit unregelmäßiger, durch den Saugkopf schlecht oder nicht ansaugbarer Oberfläche dennoch sicher aufgenommen und abgelegt werden kann.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabenstellung schlägt die Erfindung vor, daß die beiden Backen als Greifklemme für Kleinstückgut ausgebildet sind, die unabhängig vom Saugkopf vor- und zurückverfahrbar ist.

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Sauggreifers liegt darin, daß zusätzlich zum Saugkopf durch die Greifklemme eine unabhängige, mechanische Greifeinrichtung für das Stückgut gegeben ist. Hierzu ist zunächst vorgesehen, daß die Backen als Klemmbacken ausgebildet sind, die durch ihren motorischen Antrieb das jeweilige Kleinstückgut, beispielsweise eine Arzneimittelpackung, fest zwischen sich klemmen, d. h. greifen können. Die Anpreßkraft der Greifklemme muß dabei so hoch sein, daß die Haftreibung zwischen den Innenflächen der Klemmbacken und der Oberfläche des Kleinstückguts in jeden Fall größer ist als die Gewichtskraft des Kleinstückguts. Damit ist ein sicheres Fassen und Halten gegeben.

Um eine vom Saugkopf unabhängige Greiffunktion zu gewährleisten, ist die Greifklemme bei dem erfindungsgemäßen Sauggreifer mit einem eigenen motorischen Antrieb versehen, mit dem sie relativ zum Saugkopf vor- und zurückbewegbar ist. Dadurch ist praktisch parallel zum Saugkopf eine zweite, unabhängige Greifvorrichtung für das Stückgut installiert.

Durch die erfindungsgemäße Kombination des Saugkopfes mit der Greifklemme ergibt sich eine ganze Anzahl von Vorteilen, die durch das Zusammenwirken dieser Funktionselemente zustande kommt. Ein Vorteil liegt darin, daß kein rückwärtiger Anschlag für das Stückgut beim Andocken des Saugkopfes mehr erforderlich ist. Durch die Greifklemme, die der Bewegung des Sauggreifers vorauseilt, läßt sich ein Stückgut nämlich greifen und in seiner momentanen Position im Regal halten und wird überdies zwischen den Klemmbacken exakt parallel ausgerichtet, so daß der Saugkopf optimal gegen die anzusaugende Oberfläche angepreßt werden kann. Daraus ergibt sich, daß die Arbeitsgeschwindigkeit des erfindungsgemäß ausgestalteten Sauggreifers höher sein kann als im Stand der Technik, da das jeweilige Stückgut nicht - wie im ungünstigsten Fall bei den bekannten Vorrichtungen - bis nach hinten gegen die Regalrückwand geschoben werden muß, um sicher angesaugt zu werden. Zudem läßt sich eine höhere Andruckkraft, die bei leicht unebener Oberfläche beim Ansaugen erforderlich sein könnte, ohne weiteres aufbringen.

Eine weiterer Vorteil liegt darin, daß beim völligen Versagen des Saugkopfes, beispielsweise aufgrund einer beschädigten Verpackung, das Kleinstückgut mittels der erfindungsgemäßen Greifklemme erfaßt, aus dem Regal entnommen und weiterhin gehandhabt werden kann. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung sorgt damit für eine mehrfache Sicherheit, was die Notwendigkeit manueller Korrekturen in vollautomatischen Lagersystemen erheblich reduziert. Dadurch werden natürlich Zeit- und Gebrauchsvorteile erreicht.

Zur praktischen Umsetzung der Erfindung ist die Greifklemme vorzugsweise auf einem motorisch vor- und zurückverfahrbaren Antriebselement angebracht. Je nach Anwendungszweck können hierzu beispielsweise bekannte elektromechanische oder pneumatische Antriebsmechanismen vorgesehen sein. Diese haben in der Regel eine hinreichende Arbeitsgeschwindigkeit, entwickeln ausreichende Kräfte und lassen sich ohne weiteres in vollautomatische Anlagen integrieren.

Die Greifklemme hat zweckmäßigerweise einen motorischen Greifantrieb, welcher auf beide Backen wirkt und symmetrisch zum Saugkopf zusammen- und auseinanderfahrbar ist. Durch die symmetrische Ausbildung ist eine optimale Koordinierung mit dem Saugkopf gewährleistet, da beim Erfassen und Ablegen mittel der Greifklemme keine seitlichen Kräfte zwischen Saugkopf und Oberfläche des Stückguts auftreten können. Der Greifantrieb kann wiederum elektromotorisch oder pneumatisch ausgebildet sein, für den erfindungsgemäßen Anwendungszweck muß dabei lediglich dafür gesorgt sein, daß die Anpreßkraft der Klemmbacken gegen das Kleinstückgut hinreichend hoch ist, um dieses sicher zu fassen und zu halten.

Wie vorangehend bereits ausgeführt, sollte die Klemmkraft der Greifklemme so groß sein, daß die Haftreibung zwischen der Innenseite der Klemmbacken und der Oberfläche des eingeklemmten Kleinstückguts in dem Fall größer ist als die Schwerkraft des Kleinstückguts. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, daß die Klemmbacken der Greifklemme zumindest auf ihren einander zugewandten Klemmflächen, d. h. den Innenflächen, mit reibungserhöhenden Mitteln versehen sind. Dies kann beispielsweise eine reibungserhöhende Riffelung oder Beschichtung mit einer stumpfen Gummiauflage oder einer sonstigen rutschhemmenden Beschichtung sein. Dies führt dazu, daß die erforderliche Klemmkraft geringer sein kann.

Eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Greifklemme sieht vor, daß auf den Greifflächen der Klemmbacken eine nachgiebig verformbare, weiche Auflage angebracht ist. Diese Auflage erstreckt sich zumindest über die gegenüberliegenden Innenflächen der Greifklemme, mit denen üblicherweise ein Kleinstückgut aufgenommen wird. Dabei besteht sie aus einem elastisch komprimierbaren Material, beispielsweise einem schaumgummiartigen Werkstoff, dessen Nachgiebigkeit und Materialstärke so ausgewählt wird, daß er beim Zusammenfahren der Backen in dieser Richtung zusammendrückbar ist. Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß ein Kleinstückgut beim Einklemmen zwischen den Backen unter lokaler Verformung der Auflage in deren Oberfläche hineingedrückt wird. Durch die dabei auftretende, lokale Einformung der komprimierbaren Auflage wird das Kleinstückgut praktisch formschlüssig gehalten. Diese Anpassung an die Außenkontur sorgt dafür, daß nicht quaderförmiges Stückgut, welches beispielsweise rund, vieleckig oder unregelmäßig geformt ist, besonders sicher gehandhabt werden kann. Die Oberfläche der Auflage schmiegt sich nämlich selbst an gebogene oder abgekantete Oberflächen an, so daß eine ausreichende Haltekraft durch den gleichzeitigen Reib- und Formschluß erreicht wird. Bei einer verringerten Greifkraft wird somit die Greif- und Haltesicherheit nochmals deutlich erhöht. Selbst bei einem Ausfall oder bei einer Fehlfunktion des Saugkopfes ist der Greifer somit immer noch sicher einsetzbar. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls denkbar, die Backen von Greifern ohne Saugeinrichtung auf diese Weise auszugestalten.

Zweckmäßigerweise ist die Auflage mit einer dünnen Schutzschicht zu ver­ sehen, beispielsweise einer dünnen Gummi- oder Kunststoffolie oder einer elastischen Lackbeschichtung oder dergleichen. Auf diese Weise wird das schaumgummiartige Material der Auflage gegen Beschädigung durch scharf­ kantiges Stückgut oder dergleichen hinreichend geschützt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sauggreifers wird im folgenden anhand der Zeichnung dargestellt.

Hierzu zeigen im einzelnen

Fig. 1 eine Ansicht von oben auf einen erfindungsgemäßen Sauggreifer;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Sauggreifers gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Frontalansicht auf eine Greifklemme in einer weiteren Ausführungsform.

In Fig. 1 und 2 ist der Sauggreifer als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Dieser ist beispielsweise auf einer nicht dargestellten Handhabungsvorrichtung eines automatisierten Lagersystems angebracht und vor einem - ebenfalls nicht dargestellten - Lagerregal vertikal und horizontal bewegbar.

Der Sauggreifer 1 weist einen Saugkopf 2 mit stirnseitiger - in der Zeichnung nach rechts gerichteter - Ansaugöffnung auf, der vor- und zurückverfahrbar ist, was mit dem Doppelpfeil angedeutet wird. Der Saugkopf 2 liegt in Fig. 1 verdeckt unter einer Antriebseinrichtung und ist in der Darstellung in Fig. 2 besser erkennbar.

Mit dem Bezugszeichen 3 ist eine erfindungsgemäße Greifklemme versehen, welche zwei parallele, symmetrisch zum Saugkopf liegende Klemmbacken 4 aufweist. Diese Klemmbacken 4 sind mittels elektromotorischer Greifantriebe 5 parallel gegeneinander bzw. auseinander bewegbar, so daß ein gestrichelt eingezeichnetes - Stückgut S zwischen deren Innenseite einklemmbar ist. Die Klemmbacke 4 ist in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet.

Mittels eines elektromotorischen Antriebs 5 ist die Greifklemme 3 unabhängig vom Saugkopf 2 vor- und zurückverfahrbar, was mit den in die Klemmbacken 4 eingezeichneten Doppelpfeilen angedeutet ist.

In beiden Zeichnungen ist der Sauggreifer in eingefahrenem Zustand dargestellt, d. h. mit zurückgezogenem Saugkopf 2 und ebenfalls zurückgezogener Greifklemme 3.

Fig. 3 zeigt eine Frontalansicht auf eine Greifklemme 3, die - wie bereits zu Fig. 1 und Fig. 2 erläutert - gegeneinander verfahrbare Klemmbacken 4 hat, wie dies mit den Doppelpfeilen angedeutet ist. Die Besonderheit dieser Ausführungsform liegt darin, daß die Klemmbacken 4 auf ihren gegeneinander gerichteten Klemmflächen mit einer nachgiebig verformbaren, weichen Auflage 7 versehen sind, die vorzugsweise aus schaumgummiartigem Material besteht.

Der Vorteil der zuletzt genannten Ausführung ist in der Zeichnung anhand des im Greifzustand dargestellten, im Querschnitt sechseckigen Stückgutes S dargestellt. Darin ist deutlich erkennbar, daß die dabei seitlich liegenden, auf die Klemmbacken 4 gerichteten Kanten in die Auflage 7 eingedrückt werden, so daß eine formschlüssige und damit besonders sichere Halterung erfolgt.

Die vorteilhafte Funktionsweise des erfindungsgemäßen Sauggreifers 1 ergibt sich daraus, daß zunächst die Greifklemme 3 mittels ihres Antriebs 6 nach vorne ausgefahren werden kann, um ein dann zwischen den Klemmbacken 4 befindliches Kleinstückgut S, beispielsweise eine quaderförmige Arzneimittelpackung, durch Zusammenfahren der Klemmbacken 4 mittels des Greifantriebs 5 zu erfassen. Dieses ist damit in seiner Lage fixiert, so daß der Saugkopf 2 nach vorn herausgefahren werden kann, um gegen die Oberfläche des Kleinstückguts S anzudocken. Dabei wird das Kleinstückgut S zwischen den Klemmbacken 4 sicher fixiert, so daß zunächst der Saugkopf 2 leicht gegen die anzusaugende Oberfläche angepreßt werden kann, während der zur Erzeugung der Haltekraft erforderliche Unterdruck aufgebaut wird. Sobald der Saugkopf 2 hinreichend fest angesaugt ist, werden die Klemmbacken 4 gelöst und das Kleinstückgut S durch Zurückziehen aus dem Regal entnommen. Währenddessen wird die Greifklemme 3 ebenfalls eingefahren, so daß der Sauggreifer samt dem aufgenommenen Stückgut S verfahrbar ist.

Ein Vorteil bei der erläuterten Betriebsweise liegt darin, daß wegen der Fixierung des Stückguts S mittels der Greifklemme 3 kein rückwärtiger Anschlag erforderlich ist. Die Handhabungsgeschwindigkeit wird damit erhöht. Weiterhin ist es möglich, beim Versagen des Saugkopfes 2, beispielsweise aufgrund einer beschädigten Oberfläche des Kleinstückguts S. dieses allein mittels der Klemmbacken 4 zu erfassen und aufzunehmen bzw. an anderer Stelle abzusetzen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Sauggreifers 1 kommen somit insbesondere vollautomatischen Lager- und Handhabungssystemen zugute.

Claims (12)

1. Sauggreifer für Kleinstückgut, insbesondere quaderförmige Packungen, mit einem motorisch vor- und zurückverfahrbaren, stirnseitigen Saugkopf, der zwischen zwei seitlichen, parallelen Backen angeordnet ist, die zwischen sich einen nach vorn offenen Aufnahmeraum für das Kleinstückgut begrenzen und seitlich verfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Backen (4) als Greifklemme (3) für Kleinstückgut S ausgebildet sind, die unabhängig vom Saugkopf (2) vor- und zurückverfahrbar ist.

2. Sauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifklemme (3) auf einem motorisch vor- und zurückverfahrbaren Antriebselement (6) angebracht ist.

3. Sauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (6) elektromechanisch oder pneumatisch ausgebildet ist.

4. Sauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifklemme (3) einen motorischen Greifantrieb (5) hat, welcher auf beide Backen (4) wirkt und symmetrisch zum Saugkopf (2) zusammen- und auseinanderfahrbar ist.

5. Sauggreifer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifantrieb (5) elektromechanisch ausgebildet ist.

6. Sauggreifer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifantrieb (5) pneumatisch ausgebildet ist.

7. Sauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Greifklemme (3) auf ein eingeklemmtes Stückgut ausübbare Klemmkraft mindestens so groß ist, daß die Haftreibung zwischen den Klemmbacken (4) größer ist als die Schwerkraft des Kleinstückguts.

8. Sauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken (4) der Greifklemme (3) zumindest auf ihren einander zugewandten Klemmflächen mit reibungserhöhenden Mitteln versehen sind.

9. Sauggreifer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmflächen mit einer rutschhemmenden Beschichtung versehen sind.

10. Sauggreifer, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Klemmflächen der Backen (4) eine nachgiebig verformbare, weiche Auflage (7) angebracht ist.

11. Sauggreifer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (7) aus einem schaumgummiartigen Material besteht.

12. Sauggreifer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (7) mit einer dünnen Schutzschicht versehen ist.