DE20021874U1

DE20021874U1 - Vorrichtung zum schichtenweisen Be- und Entpalettieren von Paletten mit Artikeln

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Publication number: DE20021874U1
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Authority: DE
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2010-12-30

Description

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KRONES AG pat-wm/857-DE

93068 Neutraubling

Vorrichtung zum schichtenweisen Be- und Entpalettieren von

Paletten mit Artikeln

Beschreibung

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum schichtenweisen Be- und Entpalettieren von Paletten mit Artikeln mittels einer Umsetzvorrichtung mit sowohl vertikal als auch horizontal gesteuert verfahrbaren Lastaufnehmern zum Umsetzen der Artikel von einer Lagenaufgabestation zu einer Palettenbeladestation und/oder einer Palettenentladestation zu einer Lagenaufnahmestation.

Die Beschaffenheit der zum Einsatz kommenden Lastaufnehmer hängt von der Art der zu handhabenden Artikel und auch deren gegenseitigen Anordnung innerhalb einer Artikellage ab. So ist beispielsweise zum Umsetzen von Flaschenlagen die Verwendung spezieller Schlauchgreiferköpfe mit aufblasbaren, die Flaschen an ihren Hälsen ergreifenden Schläuchen bekannt (DE 285 19 715 Ul).

Alternativ dazu ist auch die Verwendung von mit Greiftulpen ausgerüsteten Greiferköpfen üblich, wobei hier jeder einzelnen Flasche innerhalb einer Flaschenlage eine eigene Greiftulpe zugeordnet ist. Greifköpfe dieser Bauart sind verhältnismäßig aufwendig und verursachen dementsprechend hohe Kosten.

Ferner sind bereits Vakuumgreifköpfe zum Umsetzen ganzer Stückgutlagen bekannt (DE 30 47 717 Al) .

Für nicht mit ausreichender Betriebssicherheit greifbare Artikel, wie z.B. Trays, Weichpackungen, Dosen, Flaschen oder dgl., werden häufig auch mit einer Unterstützungsebene {Schiebeblech, Rollenteppich) ausgerüstete Maschinen eingesetzt. Derartige Konstruktionen sind sowohl in Verbindung mit einem Roboter (DE 297 21 203 Ul) als auch konventionell ausgeführten Maschinentypen (DE 195 35 908 Al, DE 91 05 239.4 Ul) bekannt.

Es sind auch schon Universalpalettiermaschinen vorgeschlagen worden (DE 38 00 469 Al, DE 30 .05 529 C2), die sowohl über eine Ladeplattform als auch zumindest ein zusätzliches Greifsystem verfügen. Der Palettiervorgang kann in Abhängigkeit der umzusetzenden Gebinde wahlweise entweder mit der Ladeplattform oder einem Greifsystem erfolgen. Beide Systeme verfügen über nur ein gemeinsames Antriebssystem zur Erzeugung der Bahnkurven.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine universell einsetzbare Palettiermaschine anzugeben, die flexibel für verschiedenste Artikel oder Gebindesorten einsetzbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Durch die Bereitstellung eigener Antriebe mit entsprechend zugeordneten Steuerungsachsen besteht vorteilhafterweise die Möglichkeit, nicht nur wahlweise eine Ladeplattform und ein weiteres Greifsystem kombiniert, d.h. gleichzeitig auf gleichen Bahnkurven einzusetzen, sondern die Bewegungsbahnen können ganz oder abschnittsweise übereinstimmend oder abweichend gestaltet werden, idealerweise durch eine einfache Programmierung der Steuerung der jeweiligen Antriebsachsen.

Bei einer beispielsweise als Flaschenaufsetzer dienenden Maschine kann an einer portalartigen, mit zwei Bewegungsachsen vorgesehenen Konstruktion eine als Schiebeblech oder dgl. ausgeführte Ladeplattform sowohl vertikal als auch horizontal verlaufende Bewegungen ausführen, während gleichzeitig ein Roboter einen mit dem Schiebeblech zusammenarbeitenden rahmenartigen Schiebegreiferkopf trägt und diesen beim Umsetzen einer Flaschenlage auf eine Palette synchron der Bewegungsbahn des Schiebeblechs folgend mitführt. Nach dem Aufsetzen und Freigeben der Flaschenlage kann der Roboter mit Hilfe von am Schiebegreiferkopf angeordneten Saugnäpfen oder dgl. aus einem Magazin eine Zwischenlage oder einen Stülpdeckel entnehmen und auf die zuoberst liegende Flaschenschicht legen, während zwischenzeitlich das Schiebeblech völlig unabhängig vom Roboter zum Aufnehmen der nächsten Flaschenlage an einen Behälterzulauftisch zurückgefahren wird. Der Schiebegreiferkopf kehrt nun ebenfalls zum Behälterzulauftisch zurück, um anschließend durch einen Synchronbewegungsabschnitt wieder gemeinsam mit dem Schiebeblech die nächste Flaschenlage umzusetzen.

Besonders günstig ist diese gegenseitige, zumindest abschnittsweise erfolgende Bewegungsabstimmung durch eine

Robotersteuerung, beispielsweise mit 6-Achsen, möglich, die über die zur Steuerung der vorhandenen Roboterachsen, z.B. vier Bewegungsachsen, hinaus weitere, nicht unmittelbar zum Roboter gehörende Achsen steuern kann, in diesem Fall die Horizontal- und Vertikalachse des das Schiebeblech tragenden Portals.

Gegebenfalls kann der Roboter auch völlig selbständig das Umsetzen der Flaschenlagen bewerkstelligen. Wenn die Form und gegenseitige Anordnung der Flaschen innerhalb einer Lage es gestatten, kann dazu beispielsweise ein Schlauch- oder Leistengreiferkopf zum Einsatz kommen, so dass eine Schiebeblechunterstützung nicht notwendig ist, d.h. das Schiebeblech verbleibt in einer Bereitstellungsposition.

Vorteilhafterweise können im Bewegungsraum des Roboters mehrere verschieden ausgeführte Greiferköpfe bereitgestellt werden, wobei das Auswechseln in Abhängigkeit der umzusetzenden Artikel durch den Roboter selbst in Verbindung mit einer ansteuerbaren Wechselkupplung erfolgt.

Die neuerungsgemäße Maschine besitzt auf Grund ihres beschriebenen Aufbaus eine hohe Flexibilität, wodurch sehr unterschiedliche Palettieraufgaben problemlos bewältigt werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung sind Gegenstand der verbleibenden Unteransprüche.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Neuerung anhand der Fig. erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Palettiermaschine zum schichtenweisen Beladen einer Palette mit Behältern (Flaschen oder

dgl.) in einer schematisehen Draufsicht und

Fig. 2 eine Seitenansicht der Palettiermaschine nach Fig. 1 aus Richtung X betrachtet.

In Fig. 1 befindet sich linker Hand ein mit 1 bezeichneter Behälterzulauftisch, auf dem eine zum Umsetzen vorbereitete komplette Behälterlage 27 bereitsteht. Dieser Behälterzulauftisch 1 wird in an sich bekannter Weise aus einer Vielzahl parallel verlaufend angeordneten Förderbändern gebildet, wobei die Förderbänder taktweise antreibbar sind. Parallel unter dem Behälterzulauftisch 1 ist ein bodennaher Palettenförderer 11 angeordnet, der Leerpaletten 7 von links nach rechts in Pfeilrichtung heranführt (Fig.2). Er ist in mehrere jeweils für sich antreibbare Abschnitte unterteilt. Einer der Abschnitte des Palettenförderers 11 dient als Behälterstapelplatz 4, auf dem eine Leerpalette 7" zentriert positioniert bereitgehalten wird.

Die Palettenzentrierung erfolgt durch eine vierseitige Lagenzentrierung 5. Sie wird in an sich bekannter Weise aus vier, sich jeweils paarweise diametral gegenüberliegenden und gesteuert mittels Pneumatikzylindern 12 aufeinander zu- bzw. voneinander weg bewegbaren Zentrierbalken 13 gebildet. Jeder Zentrierbalken gleitet mit zwei Stangen 15 in parallelen, an einer rahmenartigen, horizontal ausgerichteten Traverse 16 befestigten, rohrförmigen Führungen 14. Die den Palettenförderer 11 im Bereich des Behälterstapelplatzes 4 überdeckende Traverse 16 wiederum wird an einer ihrer Längsseiten von einem balkenartigen, zwischen zwei mit Abstand vertikal parallel seitlich neben dem Palettenförderer 11 angeordneten, innen hohlen Vierkantsäulen 17 heb- und senkbar geführten Vertikalhubwagen 2 gehalten. Auf den oberen Enden der vertikalen Vierkantsäulen 17 ist eine mit zwei

Kettenrädern 18 ausgestattete und mit einem gesteuerten Elektromotor 20 verdrehfest verbundene Welle 19 gelagert. Die Kettenräder der Welle sind von zwei parallelen Rollenketten formschlüssig halbumfänglich umschlungen, die mit einem Ende am Vertikalhubwagen 2 und mit ihrem zweiten Ende an nicht gezeigten Gegengewichten befestigt sind. Die Gegengewichte sind im Hohlraum der Vierkantsäulen vertikal verfahrbar geführt.

Auf der Oberseite der Traverse 16 ist ein als Lastaufnehmer dienendes Schiebeblech 3 mittels eines gesteuerten Elektromotors 21 zwischen zwei beabstandeten Endlagen horizontal hin- und herverfahrbar, wobei sich das Schiebeblech in der rechten Endlage deckungsgleich über der am. Behälterstapelplatz 4 bereitstehenden Palette bzw. der sich zuoberst darauf liegenden Behälterschicht befindet. In der linken Endlage befindet sich das Schiebeblech 3 - in der senkrechten Projektion gesehen - zwischen dem Behälterzulauftisch 1 und dem Behälterstapelplatz 4. Wie aus der Fig. 2 erkennbar, ist das Schiebeblech 3 oberhalb der Lagenzentrierung 5 angeordnet.

Vor dem Palettenförderer 11, dem Vertikalhubwagen 2 diametral gegenüberliegend, ist ein Knickarmroboter 10 mit vier Bewegungsachsen positioniert, dessen maximaler Arbeitskreis mit einer strichpunktierten Kreislinie in Fig. 1 angedeutet ist und den Behälterzulauftisch 1, das Schiebeblech 3 und den Behälterstapelplatz 4 einschließt. Innerhalb dieses Arbeitskreises befinden sich ferner ein Zwischenlagenmagazin 8, ein Stülpdeckelabnahmeplatz 9 und zwei Stellplätze 22,23 für einen Schiebegreiferkopf 24 bzw. einen nicht dargestellten Schlauchgreiferkopf. In an sich bekannter Weise ist jeder Bewegungsachse des Roboters ein eigener elektromotorischer Antrieb zugeordnet.

Wie in Fig. 2 angedeutet, besitzt der Roboter,10 an seinem Knickarm eine vollautomatische Wechselkupplung 25 zum selbsttätigen Austausch des Schiebe- bzw. Schlauchgreiferkopfes. Zwecks der besseren Übersicht ist in Fig. 2 vom Roboter nur der Schiebegreiferkopf 24 mit der Wechselkupplung 25 dargestellt.

Der Roboter 10 besitzt eine in seinem Untergestell untergebrachte Sechs-Achsen-Steuerung 26, wobei nur vier Steuerachsen für die robotereigenen Bewegungsachsen bzw. deren Antriebsmotoren benötigt werden. Die beiden verbleibenden freien Steuerachsen werden zur Ansteuerung der mit digitalen Drehstellungsgebern (Rückmeldung an Steuerung) ausgerüsteten Antriebe 20,21 des Vertikalhubwerks 2 und des Schiebeblechs 3 verwendet. Da die .Robotersteuerung die Bewegungen mehrerer Achsen nach bestimmten Vorgaben gegenseitig überlagern kann, besteht idealerweise die Möglichkeit, die vertikale Hubbewegung und die seitliche, d.h. horizontale Verfahrbewegung des Schiebeblechs 3 mit der Umsetzbewegung eines vom Roboter 10 gehaltenen Schiebegreiferkopfes 24 (Lastaufnehmer) bahngleich so zu synchronisieren, dass zumindest in bestimmten Bewegungsabschnitten Gleichlauf vorliegt.

Zum Umsetzen einer am Behälterzulauftisch 1 bereitstehenden Behälterlage 27 wird das Schiebeblech 3 mit seiner linken Kante im wesentlichen annähernd spaltfrei seitlich neben dem Behälterzulauftisch 1 in etwa höhengleich oder geringfügig tieferliegend vom Vertikalhubwagen 2 in der linken Endlage positioniert und bildet somit in Förderrichtung eine Verlängerung des Behälterzulauftisches. 1. Nachfolgend positioniert der Roboter 10 den in bekannter Weise mit vier pneumatisch betätigbaren Klemmbacken ausgerüsteten

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Schiebegreiferkopf 24 über der bereitstehenden Behälterlage 27 und senkt ihn danach im geöffneten Zustand so weit ab, dass sich die Klemmbacken in Rumpfhöhe der Behälter befinden. Durch Schließen, d.h. gegenseitiges aufeinanderzugerichtetes Zusammenfahren der Klemmbacken, wird die Behälterlage allseitig umfasst und durch eine horizontale Schiebebewegung des Schiebegreiferkopfes 24 seitlich nach rechts auf das bereitgehaltene Schiebeblech 3 transferiert. Nun beginnt eine gemeinsame vertikale Gleichlaufbewegung des Schiebeblechs 3 und des Schiebegreiferkopfes 24 bis sich die Unterseite des Schiebeblechs knapp oberhalb der momentanen Palettenstapelhöhe befindet, woraufhin eine horizontale Gleichlaufbewegung in die rechte, deckungsgleich über der Palette 7' liegenden Endlage des Schiebeblechs folgt. Die sich in Höhe der obersten Behälterlage auf der Palette 7^N befindende Lagenzentrierung 5 wird geschlossen, d.h. ihre Zentrierbalken zusammengefahren, wodurch die allseitig umfaßte Behälterlage gegen Verrutschen gesichert ist. Darauf folgend wird der Schiebegreiferkopf 24 vom Roboter 10 ortsfest gehalten, während das Schiebeblech 3 von seinem motorischen Antrieb 21 seitlich nach links zurückbewegt wird, dabei unter der Behälterlage vollständig weggezogen und diese danach vom Schiebegreiferkopf freigegeben wird. Nun wird die Lagenzentrierung 5 geöffnet und das Schiebeblech 3 durch Absenken zum Überschieben der nächsten Behälterlage wieder seitlich neben dem Behälterzulauftisch 1 positioniert. Zeitgleich wird der an seiner Unterseite mit nicht dargestellten Saugnäpfen ausgerüstete Schiebegreiferkopf vom Roboter 10 über das Zwischenlagenmagazin 8 geschwenkt, um eine Zwischenlage zu entnehmen und durch eine darauffolgende Gegenschwenkung auf der obersten Behälterlage der gerade zu beladenden Palette 7" abzulegen. Im Falle der obersten, d.h. letzten Behälterlage wird anstelle einer Zwischenlage ein Stülpdeckel vom Stülpdeckelabnahmeplatz 9 entnommen und auf

den fertigen Behälterstapel 6 aufgelegt. Mit dem Überführen des Schiebegreiferkopfes 24 zum Behälterzulauftisch 1 wird der nächste Umsetzvorgang eingeleitet.

Bei Behältern, deren Form und Anordnung innerhalb einer Lagenschicht die Verwendung eines Schlauchgreiferkopfes ermöglicht, kann das Aufnehmen und Umsetzen einer Behälterlage vom Behälterzulauftisch 1 direkt auf den Behälterstapelplatz 4 ohne Unterstützung durch das Schiebeblech 3 erfolgen. Trotzdem ist es zweckmäßig, die Lagenzentrierung 5 beim Aufsetzen der Behälterlagen zu verwenden, während die seitliche Verfahrbewegung des Schiebeblechs 3 entfallen kann, d.h. es verbleibt immer in seiner linken Endlage. Die Maschine kann bei umgekehrter Bewegungsfolge -mit entsprechenden Anpassungen- auch zum Entpalettieren bzw. Abräumen von gestapelten Stückgütern verwendet werden.

Claims

1. Vorrichtung zum schichtenweisen Be- und Entpalettieren von Paletten mit Artikeln bestehend aus einer Umsetzvorrichtung mit sowohl vertikal als auch horizontal gesteuert verfahrbaren Lastaufnehmern zum Umsetzen der Artikel von einer Lagenaufgabestation zu einer Palettenbeladestation und/oder einer Palettenentladestation zu einer Lagenaufnahmestation, wobei die Umsetzstation eine erste und eine zweite Umsetzvorrichtung mit jeweils eigenen gesteuerten motorischen Antrieben zur Erzeugung der Umsetzbewegung der jeweils eigenen Lastaufnehmer aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umsetzvorrichtung eine Wechselkupplung zum vorzugsweise selbsttätigen Austausch verschiedener Lastaufnehmer aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastaufnehmer der ersten Umsetzvorrichtung als Schlauch- und/oder Schiebe- und/oder Vakuumgreiferkopf ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Umsetzvorrichtung ein mehrachsiger Roboter zum Ausführen unterschiedlicher, frei programmierbarer Bahnkurven im dreidimensionalem Raum, insbesondere ein vorzugsweise 4- Achsen-Vertikalknickarmroboter, ist.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastaufnehmer der zweiten Umsetzvorrichtung als Schiebeblech ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umsetzvorrichtung als Vertikalhubwerk ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Umsetzvorrichtung eine am Vertikalhuberk geführte Horizontalführung aufweist, entlang der das Schiebeblech von der Lagenaufgabe- oder Lagenaufnahmestation über die Palettenbelade- oder Palettenentladestation gesteuert verfahrbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Vertikalhubwerk eine über dem Palettenbelade- oder Palettenentladestation fluchtend angeordnete Lagenzentriereinrichtung heb- und senkbar gelagert ist, insbesondere gemeinsam mit dem Schiebeblech.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl dem Vertikalhubwerk als auch der Horizontalführung jeweils ein eigener, unabhängig voneinander steuerbarer motorischer Antrieb zugeordnet ist.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe der ersten und zweiten Umsetzvorrichtung durch eine gemeinsame Steuerung, vorzugsweise die der ersten Umsetzvorrichtung, betätigbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen der ersten und zweiten Umsetzvorrichtung Zeit- oder bewegungsabhängig wahlweise unabhängig voneinander und/oder synchron zueinander koordiniert durch die Steuerung steuerbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung eine 6-Achsen- Steuerung ist, insbesondere eine Robotersteuerung.