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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatisierten
Vereinzeln und Zusammenstellen unterschiedlich strukturierter Gebinde von
Kommissionsware.
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In
einer Vielzahl von Unternehmensbereichen, beispielsweise dem Handel
mit Nahrungsmitteln, insbesondere Getränken, Molkereiprodukten, Genussmitteln,
Ersatz – und Zubehörteilen sowie Industrie – und
Haushaltsprodukten liegen Waren in sortenreinen Quellpaletten mit
gleichartigen Gebinden vor, beispielsweise Getränkekisten
oder Joghurtsteigen gleicher Geschmacksrichtung. Hieraus werden
gemischte Zielpaletten zusammengestellt, die je nach Auftrag diverse
unterschiedliche Gebinde enthalten, die sich in Sorte, Größe
oder anderen Parametern unterscheiden.
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Üblicherweise
wird dabei eine sortenreine Quellpalette zunächst komplett
vereinzelt und es werden ihre Gebinde in eigenen Puffern geordnet
gelagert. Hierbei besteht der Nachteil, dass sehr große Puffer
vorgesehen werden müssen, um alle Gebinde einer sortenreinen
Quellpalette aufnehmen zu können. Da zur gemischten Palettierung
für jede Gebindesorte wenigstens ein Puffer bereitgestellt
werden muss, sind solche Anlagen nicht nur unflexibel, sondern weisen
auch einen großen Platzbedarf auf.
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Die
DE 10 2006 057 758
A1 schlägt deshalb vor, autarke Transportfahrzeuge
aus sortenreinen Gebindelagen, die in Hochregalen vorliegen, zu
bestücken und aus den Transportfahrzeugen die Zielpaletten
zu erstellen. Auch durch die Verwendung eines Hochregals wird der
Platzbedarf insgesamt nicht reduziert.
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Aus
der
DE 10 2008
020 622 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Umsortierung von Stückgutzusammenstellungen bekannt. Dabei
werden Gebindezusammenstellungen von verschiedenen Bestückungseinrichtungen
durch eine Überführungseinheit aufgelöst
und auf zugeordnete Förderbänder verteilt, die
als Gebindepuffer dienen, aus denen Zielpaletten palettiert werden.
Als Nachteil ergibt sich auch hier ein großer Platzbedarf
und eine geringe Anlagenflexibilität.
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Aus
der
EP 0767 113 B1 ist
ein Kommissionssystem bekannt, das einen Roboter der über
eine Arbeitsfläche bewegbar ist, zum Bilden und Transportieren
von, mehrere Einheiten enthaltenden, Partien von Wareneinheiten
umfasst. Dieser Roboter besitzt eine vertikal bewegbare Greifvorrichtung
die ihn dazu befähigt, Wareneinheiten oben von ausgewählten
Stapeln zu entnehmen oder Wareneinheiten oben auf ausgewählten
Stapeln abzusetzen. Hierzu weist die Greifvorrichtung eine vertikal
bewegbare turmähnliche Lastaufnahmevorrichtung auf, die
einen Lastraum zur Aufnahme gestapelter Wareneinheiten definiert,
und Greifmittel an ihrem unteren Ende trägt. Die Lastaufnahmevorrichtung
ist so dimensioniert, dass sie mehrere Warteneinheiten aufnehmen
und umschließen kann die vertikal oben auf einer von den
Greifmitteln gehaltenen untersten Wareneinheit getragen werden.
Somit kann der Roboter aus einer Reihe von Stapeln die in einer
Kundenbestellung spezifizierte Kistenmenge entnehmen, ohne dass
von jedem Stapel zurück zur Auslieferungsstelle erfolgende
Zwischentransporte durchgeführt werden müssen.
Bei dem Roboter kann es sich hierbei um einen Brücken-
oder Portalroboter handeln.
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Die
kistenähnlichen Wareneinheiten müssen bei diesem
System jedoch bezüglich ihrer Grundfläche dieselben
Abmessungen aufweisen.
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In
der
WO 2010/047595
A1 ist eine Vorrichtung zum Stapeln von Produkten auf Paletten
oder Roll-Containern beschrieben, mit der Produkte unterschiedlicher
geometrischer Abmessungen und Ausgestaltung erfasst werden können.
Diese Vorrichtung umfasst im Wesentlichen einen Greifer der zwischen eine
Lieferfläche und eine, das Produkt aufnehmende, Ladefläche
bewegt werden kann, wobei der Greifer eine Reihe horizontal gelagerter
parallel angeordneter Gabeln aufweist die individuell gesteuert
unter das Produkt geschoben werden.
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Der
erfindungsgemäßen Vorrichtung, liegt deshalb die
Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzustellen mit dem unterschiedlich
strukturierte Gebinde von Kommissionsware vereinzelt und zu Lieferungseinheiten
automatisiert zusammengestellt werden können.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden
näher beschrieben, Es zeigen dabei im Einzelnen:
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1:
eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Radialgreifers
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2a:
eine Seitenansicht einer 1. Version eines Radialgreifers
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2b:
eine Draufsicht auf eine Stapelablage für die 1. Version
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3a:
eine Seitenansicht einer 2. Version eines Radialgreifers
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3b:
eine Draufsicht auf eine Stapelablage für die 2. Version
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4:
eine Darstellung der Greiferpaddel beider Versionen
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5:
eine Detail-Darstellung der 1. Version des Radialgreifers
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Die
grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, mittels
eines speziellen dreidimensional verfahrbaren Greifersystems zum
Zusammenstellen einer Kommission Waren von einzelnen sortenreinen
Quell-Lagern zu entnehmen und auf eine besondere Weise zu stapeln.
Diese spezielle Art des Stapelns mittels einer Stapelanlage ermöglicht die
automatische Erfassung der zusammengestellten verschiedenen Gebinde
und im Wesentlichen eine versandfertige Weiterbeförderung
der gesamten Kommission.
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Die 1 zeigt
eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen
Radialgreifers. Wie aus dieser Darstellung im Zusammenhang mit der 2a und 3a ersichtlich,
ergreift der erfindungsgemäße Radialgreifer das
zu erfassende Stückgut, bzw. das Gebinde, indem zwei Greiferzangen
mit zwei Greiferarmen 7 als Zentriergreifer und vier Greiferarmen 8 als
Hauptgreifer, wie die Finger einer Hand sich dem interessierenden
Gut von oben radial annähern, und zwischen den vier Greiferarmen durch
Druckkraft festhalten.
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Der
gesamte Radialgreifer wird hierbei über einen zentralen
Befestigungsflansch 3 mittels eines Hauptschwenkarms 13 geführt.
Der Hauptschwenkarm 13 kann Teil eines mehrachsigen Roboters
oder eines Flur- und/oder Portalförderers sein. Der gesamte
Radialgreifer ist mittels des an der Grundplatte 1 befestigten
Antriebs 2 um 360 Grad drehbar.
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Die
beiden Greiferarme 7 des Zentriergreifers werden von dem
Antrieb 4 des Antriebsriemens 5 zangenartig radial
soweit gegeneinander bewegt bis sie auf Widerstand stoßen.
Die vier Greiferarme 8 des Hauptlastgreifers werden ebenfalls
zangenartig mittels des Antriebs 6 gegeneinander bewegt
und ergreifen auf diese Weise das Stückgut 14.
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Die
Detektorvorrichtung 9 detektiert und registriert die Grenzen
der Vertikalbewegung des gesamten Radialgreifers und damit auch
die untersten Begrenzungen der Greiferarme 7 und 8.
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Die
Greiferarme 8 des Hauptlastgreifers tragen jeweils rechteckige
Greiferpaddel 10 als Berührungsfläche
zwischen den Greiferarmen 8 und dem zu erfassenden Stückgut.
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Alle
Greiferpaddel 10 sind an ihren Unterseiten mit umklappbaren
hakenförmigen Halterungen als Bestandteil einer Sicherungs-Greifeinrichtung 11 ausgestattet.
Betätigt werden diese Halterungshaken mittels eines Antriebs 12,
der im einfachsten Fall aus einem oder mehreren Druckzylindern bestehen
kann. Es sind jedoch, jeweils nach dem Anwendungsfall, auch motorische
Antriebsmittel oder eine Betätigung mittels Piezoelementen
möglich.
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Die 2a zeigt
eine Seitenansicht einer 1. Version des Radialgreifers. Erfindungsgemäß stapelt der
Radialgreifer das Stapelgut 14 auf einer Stapelanlage die
eine leicht gegen die jeweilige Bodenfläche geneigte Grundfläche 16 und
an der Grundfläche 16 befestigte Zentrierstangen 15 aufweist.
Eine solche Stapelanlage hat den Vorteil, dass durch die Schrägstellung
der Grundfläche 16 das Stapelgut automatisch an
die Zentrierstangen 15 rutscht, bzw. die starke Tendenz
hat sich dorthin zu bewegen. Dies gewährleistet, in Verbindung
mit den Zangenbewegungen des Radialgreifers, eine sichere und definierte Endlage
von Stückgut unterschiedlicher Abmessungen.
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Die
Grundfläche 16, hier in der Form einer Grundplatte 16,
ist über mehrere Stütz- und Wiegeeinrichtungen 17 mit
dem Fußboden verbunden, wobei im Schnitt der 2a von
den jeweils vier Einrichtungen 17 lediglich zwei zu erkennen
sind. Die Einrichtungen 17 dienen zum Einen dazu, der Grundfläche 16 die
gewünschte Schräglage zu geben, und zum Anderen
bieten die Einrichtungen 17 die Möglichkeit mittels
eingebauter Messmittel, wie Messdosen oder dergleichen, die Gewichtsverteilung
jeder Stapelanordnung in Bezug auf die flächenmäßige Verteilung
des Gewichts als auch des Gesamtgewichts zu ermitteln. Diese Messergebnisse
dienen dann als steuerungstechnische Grundlage für die
Bewegungsvorgänge des Radialgreifers.
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Wie
aus der 2b zu ersehen ist, weist die hier
gezeigte Einrichtung 17 auf der Stützseite lediglich
eine Zentrierstange 16 auf an die das Stapelgut 14 sich
stützen kann. Demzufolge kann diese Zentrierstange 16 auf
beiden Seiten von den Paddeln 10 des Hauptlastgreifers 8 der
1. Version des Radialgreifers räumlich umfangen werden.
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Die 3a zeigt
eine Seitenansicht einer 2. Version des Radialgreifers. In dieser 2a ist
in der Seitenansicht kein Unterschied zu den Verhältnissen der
1. Version erkennbar, da sich die, nunmehr jeweils drei, Greiferpaddel 10 in
dieser Ansicht verdecken.
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Die 3b zeigt
eine Draufsicht auf eine Stapelablage für die 2. Version.
Hier wird erkennbar, dass die Stütz- und Wiegeeinrichtung 17 auf
ihrer Rückseite zwei Zentrierstangen 15 aufweist.
Dies ist vorzugsweise in den Fällen angebracht in denen
vorwiegend Stapelgut mir rundlichen Abmessungen gestapelt werden
soll. Hier ist gezeigt, dass in diesem Fall ein Hauptgreifer 8 jeweils
drei Greiferarme 8 mit jeweils einem Greiferpaddel 10 aufweisen
muss um den Zwischenraum zwischen den beiden Zentrierstangen 15 zu
durchdringen und gleichzeitig den Randbereich der Stapelablage erfassen
zu können.
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In
der 4 ist eine Darstellung der Greiferpaddel beider
Versionen gezeigt. In dem Teil a der 4 ist die
Seitenansicht der Greiferpaddel 10 im Detail zu erkennen,
die, wie oben schon erklärt, in dieser Ansicht gleich ist.
So ist hier der rutschhemmende Belag 18 der auf der Innenseite
sämtlicher Greiferpaddel aufgebracht ist, gezeigt. Zusätzlich sind
an dieser Stelle vier Druckleisten 19 zu erkennen die mittels
des jeweiligen Hubantriebs 20, vereinzelt oder gemeinsam,
gegen das Stapelgut gedrückt werden können. Die
Greiferpaddel 10 sind jeweils im Bereich ihrer Befestigung
an den Greiferarmen 8 in Gummi gelagert. Auf diese Weise
wird erreicht, dass sich die Greiferpaddel 10 in ihrer
Lagerung leicht verdrehen und an die Konturen des Stapelguts 14 anpassen
können.
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In
einer besonderen Ausführungsform können zu diesem
Zweck zusätzliche Druckmittel mit entsprechenden Messmitteln
vorgesehen sein, die ein in der Grundstellung verdrehtes Paddel 10 mit
definiertem Druck an das Stapelgut 14 andrücken
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In
einer weiteren besonderen Ausführungsform können
die Druckleisten 19, in gewissen Grenzen, in eine definierte
Position ausgefahren werden, wobei jede Druckleiste 19 unterschiedlich
weit ausgefahren werden kann. Gesteuert wird die Tiefe der Ausfahrbewegung
hierbei von Abstandssensoren die den Abstand der jeweiligen Druckleiste 19 vom
Stapelgut 14 messen und die Ausfahrbewegung dementsprechend
steuern.
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Der
Teil b der 4 zeigt die bei der 2. Version
des Radialgreifers eingesetzten drei Greiferarme auf jeder Seite
des Hauptgreifers mit ihren Greiferpaddeln 10. und den
an dieser Stelle gut sichtbaren Hubantrieben 20 für
die Druckleisten 19. Detailliert herausgezeichnet sind
hierbei lediglich die beiden linken Paddel 10.
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Als
besondere Ausgestaltung kann im Bereich der Druckleisten 19 der
zusätzliche Einsatz von, gezielt und definiert mit Druckluft
aufblasbaren, „Luftsäcken” vorgesehen
sein. Diese Luftsäcke können hierbei direkt auf
den Druckleisten 19 installiert sein, also eine linienförmige
Struktur aufweisen, oder auch mehr eine ballonartige Struktur aufweisen,
wobei auch gleichzeitig diese beiden Strukturen zum Einsatz kommen
können. Im Zusammenhang mit diesen Luftsäcken
ist es als weitere Ausgestaltung vorgesehen, zusätzliche
Sensoren zu installieren, die den mechanischen Widerstand messen
der dem Aufblasvorgang solcher Luftsäcke entgegen gebracht
wird. Auf diese Weise ist es möglich, automatisch die Festigkeit
des Stapelguts 14 zu ermitteln und in Verbindung mit, den
Abstand des Stapelguts messender, Abstandssensoren, den notwendigen
Abstand der Druckleisten 19 sowie den notwendigen Luftdruck der
Luftsäcke festzustellen. Auf diese Weise ist es möglich
zu Demonstrationszwecken die Greifarme 8 des Hauptlastgreifers
so dezidiert zu steuern, dass sie in die Lage versetzt werden sogar
ein rohes Ei unverletzt aufzunehmen und definiert an einer anderen Stelle
abzusetzen.
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Die 5 zeigt
eine weitere Detail-Darstellung der 1. Version des Radialgreifers,
erkennbar an den beiden Greiferpaddeln 10. Besonders wird
hierbei auf die sechs Sensoren 21 zur Messung des Anpressdrucks
der Greiferarme 7 des Zentriergreifers und der Greiferarme 8 des
Hauptlastgreifers verwiesen. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen
um die Auswertung der Signale von Dehnungsmessstreifen. Da sich
die jeweiligen Greiferarme 7, 8 bei dem Aufbringen
von Anpressdruck leicht verbiegen, kann mittels dieser Dehnungsmessstreifen
die verursachte Dehnung der Greiferarme 7, 8 an
diesen Stellen gemessen und somit auf die aufgewendete Druckkraft rückgeschlossen
werden.
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Weiterhin
ist am rechten Greiferarm 7 eine Teleskopeinrichtung 22 mit
einer daran befestigten Vorrichtung 23 zur Horizontaldetektion
gezeigt. Mit dieser Vorrichtung 23 besteht die Möglichkeit
in jeder horizontalen Lage den Zustand des Stapelguts zu beobachten,
bzw. zu überwachen.
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Es
kann sich hierbei um eine Kamera handeln deren Bilder lediglich
nach den Prinzipien der Mustererkennung (pattern recognition) ausgewertet und
steuerungstechnisch verarbeitet werden, oder deren Bilder zur menschlichen Überwachung
dienen. Zusätzlich kann auch in einer besonderen Ausgestaltung
noch eine Vorrichtung zur Überwachung von, auf dem Stapelgut 14 aufgedruckten,
Barcodes vorgesehen sein.
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Eine
Vorrichtung 23 kann, je nach Erfordernis, jeweils an jedem
Greifarm 7, 8 angebracht sein
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- 1
- Grundplatte
des Radialgreifers
- 2
- Antrieb
des Drehkopfes des Radialgreifers
- 3
- zentraler
Befestigungsflansch des Radialgreifers
- 4
- Antrieb
des Zentriergreifers des Radialgreifers
- 5
- Antriebsriemen
des Zentriergreifers des Radialgreifers
- 6
- Antrieb
für die Hauptgreifer
- 7
- Greiferarme
des Zentriergreifers
- 8
- Greiferarme
des Hauptlastgreifers
- 9
- Detektorvorrichtung
für die Vertikalbewegung des Radialgreifers
- 10
- Greiferpaddel
- 11
- Sicherungs-Greifeinrichtung
- 12
- Antrieb
der Sicherungs-Greifeinrichtung
- 13
- Hauptschwenkarm
- 14
- Stapelgut
- 15
- Zentrierstangen
der Stapelablage
- 16
- Grundfläche
der Stapelablage
- 17
- Stütz-und
Wiegeeinrichtung der Stapelablage
- 18
- rutschhemmender
Belag
- 19
- Druckleisten
zur Greifunterstützung
- 20
- Hubantrieb
der Druckleisten 19
- 21
- Sensoren
zur Messung des Anpressdrucks der Greifer
- 22
- Teleskopeinrichtung
zur Horizontaldetektion
- 23
- Vorrichtung
zur Horizontaldetektion
- 24
- Gummilager
der Greifpaddel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006057758
A1 [0004]
- - DE 102008020622 A1 [0005]
- - EP 0767113 B1 [0006]
- - WO 2010/047595 A1 [0008]