DE3907331A1 - Palettierroboter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Palettierroboter der im Ober­ begriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Ein derartiger Palettierroboter ist aus der DE-OS 31 02 431 bekannt. Der bekannte Roboter entspricht in seinem Aufbau einem Industrieroboter, der mit einer Zusatzvorrichtung zum Ergreifen von Packen versehen ist. Er ist als Standgerät ausgebildet, der einen um einen zentralen Fuß schwenkbaren Arm aufweist, an dessen Ende der Greifer befestigt ist.

Nachteilig ist dabei, daß als Zugriffsbereich lediglich ein kreisringförmiger Bereich zur Verfügung steht, dessen Breite durch die Längenvariation des ausfahrbaren Greif­ arms bestimmt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Palettierroboter der eingangs genannten Gattung einen erweiterten Zugriffsbereich zu schaffen, der an die an einen derartigen Roboter zu stellenden Anforderungen besser angepaßt ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei der Pa­ lettierung oder Depalettierung von stapelbaren Gegenstän­ den ein relativ weiter Grundflächenbereich zur Aufnahme oder Ablage des Stapelgutes zur Verfügung stehen sollte. Bei Transportvorgängen im Zusammenhang mit Paletten muß sowohl der Stellbereich der Palette selbst als auch ein Zufuhr- oder Abfuhrbereich für das Stapelgut bzw. entspre­ chende Vorrichtungen bedient werden können. Die jeweils zu beladenen Flächen haben meist rechteckige Grundform und sind aus Raumersparnisgründen nebeneinander angeordnet. In Betracht kommen hier insbesondere Förderbänder oder Verar­ beitungsmaschinen, welche das Fördergut aufnehmen oder ausgeben.

Der erfindungsgemäße Roboter ist diesen Verhältnissen durch seine Kinematik besonders angepaßt, da er durch die längsverschiebliche Anordnung eines drehbaren Greifarms an einer Traverse die Bedienung eines ausgedehnten Bereichs ermöglicht, der lediglich durch die räumlichen Bedingungen der möglichen Überspannung begrenzt ist. Der gesamte Bereich unterhalb der Traverse steht zum Zugriff zur Verfügung. Die Länge des Arms braucht nicht verändert zu werden, da jeder Punkt innerhalb des ovalen Zugriffs­ bereichs durch unterschiedliche Winkelstellung des Arms zur Traverse erreicht werden kann. Innerhalb des Zugriffs­ bereichs sind keine Zonen ausgespart, die durch den Roboter selbst verstellt werden oder vom Arm nicht erreicht werden könnten. Als besonders wesentlich ist auch zu erwähnen, daß alle Punkte des Zugriffsbereichs (mit Ausnahme des äußersten Randbereichs) von jeder Richtung her erreicht werden können. Damit ist der Vorteil verbun­ den, daß bei der Beschickung oder der Entnahme von Stapeln keinerlei Einschränkungen bestehen. Insbesondere unter beengten Bedingungen oder bei besonderen Anforderungen an die Einlege- oder Entnahmerichtung des Transportgutes kön­ nen vielfältige Anforderungen erfüllt werden.

Die Be- und Entladestationen können beliebig dicht benach­ bart angeordnet sein, so daß sich die Transportseiten wegen der verkürzten Wege stark verringern und somit die Effektivität des Transportsystems gegenüber vergleichbaren Systemen vergrößert ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere für den Transport von Druckerzeugnissen als Sammelhefter oder in Form von losen oder miteinander verbundenen Sta­ peln. Im Bereich Zeitschriftenherstellung lassen sich sämtliche Transportvorgänge im Bereich der Druckmaschinen und des Versandes automatisieren. Dazu gehören insbeson­ dere die Zusammenführung einzelner separat hergestellter Heftteile und die Zusammenstellung von Versandpartien. Bei der Zusammenführung von seitlich zurückliegend gedruckten Teilen mit aktuell einzufügenden Teilen läßt sich eine seitliche "Pufferung" innerhalb der Produktion durch Beschickung eines Lagerbereiches erzielen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Greif­ vorrichtung um einen vorgegebenen, insbesondere wenige Zentimeter betragenden Hub in vertikaler Richtung verschieblich angeordnet. Hierdurch können Toleranzen bei der im übrigen im wesentlichen in der Ebene auszu­ führenden Handhabungen ausgleichen. Für die Stapelung wer­ den dabei Höhenunterschiede bevorzugt durch hebbare Plattformen, wie Hubtische, ausgeglichen.

Ein noch vergrößerter Arbeitsbereich läßt sich erzielen, wenn die Traverse eine horizontal verfahrbare Lagerung aufweist.

Die Zugriffsseiten werden darüberhinaus insbesondere ver­ kürzt, wenn die Drehwinkel von Greifarm und/oder Greif­ vorrichtung mehr als 360° betragen, da in diesem Fall aufeinanderfolgende Transportbewegungen meist ohne vollständige Rückdrehung ausgeführt werden können, wie es sonst beim vorzeitigen Erreichen eines Endanschlags der Fall wäre.

Durch das Vorsehen von mehreren Fahrbahnen an einer Tra­ verse lassen sich durch Verwendung mehrerer koordiniert gesteuerter Greifarme die Umschlagseiten verkürzen.

Hierbei ist bevorzugt eine Steuerung vorgesehen, welche eine koinzidierende Überschneidung der Greifbereiche ge­ geneinander sperrt.

Eine derartige optimierte Steuerung wird dadurch begün­ stigt, wenn ein Pufferspeicher nach Art eines Schieberegi­ sters vorgesehen ist, in dessen Speicherplätzen aufeinand­ erfolgend auszuführende Bewegungen gespeichert sind und bei einer koinzidierenden Überschneidung der Greifbereiche und Sperrung eines Greifarms, dem gesperrten Greifarm eine in der Folge erst später zu erledigende Aufgabe im Puffer­ speicher in der Reihenfolge vorangestellt wird bzw. vor­ zeitig zur Ausführung gelangt. Hierbei sind bevorzugt in den einzelnen Speicherplätzen zuzätzliche Kennzeichnungen hinsichtlich der Zeitdauer und/oder der Zuordnung der aus­ zuführenden Bewegungen zu einzelnen Greifarmen vorgesehen.

Durch eine Steuervorrichtung, welche einen Speicher für verschiedene vorgegebene Palettierungsschemata enthält, lassen sich unterschiedlichste Transportvorgänge nach einem jeweils vorgegebenen Schema schnell und flexibel abwickeln.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt

Fig. 1a ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Seitenansicht,

Fig. 1b das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1a in Drauf­ sicht,

Fig. 2 einen Greifer als Detail des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1a und 1b in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3a Zwischenlagen für zu palettierendes Gut als Detail im Schnitt,

Fig. 3b die Zwischenlagen gemäß Fig. 3a in der Drauf­ sicht,

Fig. 4a den Greiferbereich des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1a in der Grundposition,

Fig. 4b den Greiferbereich gemäß Fig. 4a in einer geneigten Position zur Aufnahme oder zum Ablegen eines Stapels sowie Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1a.

Bei dem in den Fig. 1a und b in der Seitenansicht bzw. in der Draufsicht dargestellten bevorzugten Ausführungs­ beispiel der Erfindung erstreckt sich eine Traverse 1 über den Arbeitsbereich. An ihren Enden ist sie mit zwei Aufla­ gern 2 und 3 in Form von Ständern verbunden, wobei die Auflager 2 und 3 mindestens die Höhe des notwendigen Bear­ beitungsraumes aufweisen.

An einer Seite 4 der Traverse 1 ist eine Fahrbahn 5 ange­ ordnet, die die Länge des seitlichen Verfahrweges eines Arms 6 aufweist. Mittels einer Führungsvorrichtung 7 ist der an einer Drehvorrichtung 8, mit einem möglichen Drehwinkel von 400°, aufgehängte Arm 6 in Richtung der Traverse 1 verschieblich gelagert. Der Antrieb der Drehvorrichtung 8 erfolgt elektrisch durch einen Motor 9, der mit einem Ge­ häuse der Führungsvorrichtung 7 verschraubt ist.

Den Antrieb für eine Verschiebebewegung in Richtung der Traverse 1 erhält die Führungsvorrichtung 7 über einen in der Zeichnung nicht sichtbaren, aber in Fig. 1b strich­ liniert angedeuten, Zahnriemen 11 von einem Motor 12. Der Zahnriemen 11, der innerhalb der Traverse 1 verläuft, spannt sich von dem einen Antriebsgehäuse 13, an dem der Motor 12 angeordnet ist, bis zu einem Antriebsgehäuse 14, das am gegenüberliegenden Ende der Traverse 1 mit dieser verbunden ist. Der Zahnriemen 11 ist über ein Zahnrad 15 beim Motor 12 zur Führungsvorrichtung 7 geführt. Hier ist der Zahnriemen 11 mit der Führungsvorrichtung 7 derart verbunden, daß sich mit dem Bewegen des Zahnriemens 11 die Führungsvorrichtung 7 gleichzeitig mitbewegt. Im Anschluß an die Führungsvorrichtung 7 verläuft der Zahnriemen 11 über eine hier nicht sichtbare Umlenkrolle 16, die im Antriebsgehäuse 14 gelagert ist, zurück zum Motor 12.

Der Arm 6 ist an seinem freien Ende mit einer Drehvorrich­ tung 10 versehen, an der eine Greifvorrichtung 100 ange­ bracht ist. Der Antrieb der Drehvorrichtung 10 erfolgt mit einem Motor 17 der an der der Drehvorrichtung 10 gegen­ überliegenden Seite des Arms angebracht ist, wobei die Kraftübertragung von einem Motor 17 auf die Drehvorrich­ tung 10 über einen weiteren Zahnriemen erfolgt. Die Kraft wird dann weiter von der Drehvorrichtung 10 über eine Wel­ le 18 auf die Greifvorrichtung 100 übertragen, wobei die Welle 18 um einen vorgegebenen Hub in senkrechter Richtung verschiebbar ist.

In der Nachbarschaft zur Welle 18 sind zwei den zwei Druckluftzylindern 19 und 20 zugeordnete Hubstangen 21 und 22 angeordnet. Die Druckluftzylinder 19 und 20 sind in paralleler Anordnung mit dem freien Ende des Armes 6 ver­ bunden und die Hubstangen sind in Richtung der Greif­ vorrichtung 100 verfahrbar. An dem den Druckzylindern 19 und 20 gegenüberliegenden Enden der Hubstangen 21 und 22 ist eine Hubplatte 23 angeordnet, die mit einer Anschluß­ vorrichtung 24 der Greifvorrichtung 100 mit der Welle 18 verbunden ist. Der maximale Hub ist durch die Differenz der eingerückten Stellung und der maximal ausfahrbaren Stellung der Hubstangen 19 und 20 vorgegeben.

Die Führungsvorrichtung 7, der Motor 9 und der Motor 17, sowie die Bewegungsvorrichtungen für den Greifer 100 sind durch einen Kabelstrang mit der Steuervorrichtung ver­ knüpft, wobei der Kabelstrang in der Traverse in einer gegliederten Leiste 25 geführt ist.

In den Fig. 1a und b ist ein Längsförderer 40 darge­ stellt, der einen Druckerzeugnisstapel S antransportiert und der an seinem Ende eine Anschlagvorrichtung 41 auf­ weist. Er ist im Schwenkbereich des Arms 6 angeordnet. Vom Ende des Längsförderers 40 wird der Stapel S von der Greifvorrichtung 100 aufgenommen. Dabei fahren die unteren ersten Zinken 101 und 102 in die in dem Längsförderer vor­ gesehenen Ausnehmungen unter dem an der Anschlagvorrich­ tung angeordneten Stapel S. Die unteren beiden ersten Zinken 101 und 102 drücken gleichzeitig mit dem zweiten Zinken 103, der in Form eines Preßbackens ausgebildet ist, den Stapel S zusammen. Anschließend verfahren die Druck­ zylinder 19 und 20 die Hubstangen 21 und 22 soweit nach oben, bis die Höhe der Anschlagvorrichtung 41 überwunden ist. Bei dem Stapel S kann es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um lose oder verbundene Stapel von Zeitschriften oder um Sammelhefter handeln.

Der Stapel wird nun mit einer koordinierten Bewegung der Führungsvorrichtung 7, der Drehvorrichtung 8, des Arms 6, der Drehvorrichtung 10, der Greifvorrichtung 100 und der Hubstangen 21 und 22 in Richtung auf eine Palette 60 be­ wegt, die auf einem vertikal um die gewünschte Stapelhöhe verfahrbaren Hubtisch 61 angeordnet ist. Der Hubtisch 61 ist dabei innerhalb des maximalen Verfahr- und/oder Dreh­ bereiches des Palettieroboters angeordnet.

Der Hubtisch 61 weist eine zwischen Ständern 62 und 63 vertikal bewegliche Platte 64 auf, die eine Palette 60 trägt, auf der sich wiederum Stapel S befinden. Mit den Ständern verbunden ist ein Lichtsender 65 und ein Licht­ empfänger 66 einer Lichtschranke, deren Lichtstrahl den Hubtisch in der Höhe des Zugriffsbereichs der unteren, er­ sten Zinken des Greifers überquert. Der Lichtstrahl ist zwischen mehreren Umlenkpunkten gespiegelt bzw. so ge­ führt, daß er den gesamten Bereich der Palette mit einem maximalen Strahlabstand erfaßt, der kleiner ist als die kleinste Querabmessung eines zu erfassenden Stapels. Ist eine Lage abgeräumt, d.h. wenn alle Fördervorgänge für ein Palettierungsmuster ausgeführt sind, hebt sich der Tisch durch das von der Lichtschranke abgegebene Signal wegen des nun freien Lichtwegs um eine Stapelhöhe. Beim Palet­ tieren senkt sich nach dem Beladen einer Ebene entspre­ chend dem Palettierungsmuster die Platte 64 bis der Licht­ weg wieder frei ist.

Wie in Fig. 1b dargestellt ist, sind zwei mögliche Posi­ tionen 26 und 27 des Längsförderers vorgegeben. Die Palet­ tierung erfolgt nach einem vorgegebenen Schema, das der Roboter nacheinander abfährt und die Stapel an den vorge­ gebenen Plätzen ablegt, wobei der Hubtisch 61 immer dann nach unten, um die Höhe eines Stapels S, verfährt, wenn eine Lage mit Stapeln S auf die Palette 60 aufgebracht wurde. Der Vorgang wiederholt sich so oft, bis eine ge­ wünschte Höhe der Palettenbeladung erreicht ist. Anschlie­ ßend senkt sich der Hubtisch vollends ab und setzt die Palette auf ein hier nicht eingezeichnetes FTS (Fahrer­ loses Transport System) ab. Das FTS fährt die Palette aus dem Bearbeitungsraum heraus und ein weiteres FTS fährt eine unbeladene Palette 60 in den Hubtisch 61 hinein und dieser Transportvorgang als Teil der sogenannten "Palet­ tierung" erfolgt von Neuem.

Ebenso kann der Ablauf auch umgekehrt, im Zuge einer Depa­ lettierung erfolgen, so daß die Stapel S von der Palette 60 auf den Längsförderer 40 bewegt werden. Voraussetzung für das Ergreifen von gestapeltem Gut sind aber Zwischen­ lagen 200, die anhand von Fig. 3a und b beschrieben sind.

Bei der in Fig. 2 perspektivisch dargestellten Greifvor­ richtung des bevorzugten Ausführungsbeispiels sind zwei erste Zinken 101 und 102 in einem festen Abstand angeord­ net und ein ein Gegenelement bildender zweiter Zinken 103, in Bezug auf die gegenüberliegenden ersten Zinken 101 und 102, in einer Bewegungsebene verschieblich, die mittig zwischen den beiden ersten Zinken 101 und 102 liegt.

Der zweite Zinken 103 ist in Form eines Preßbackens derart ausgebildet, daß seine Auflagefläche 104 eine konvexe Wöl­ bung in Richtung der ersten Zinken 101 und 102 aufweist. Der zweite Zinken 103 ist an der der Auflagefläche gegen­ überliegenden Seite mit einer Zug/Druckstange 105 verbun­ den, die in einem Druckzylinder 106 verschieblich endet. Der Druckzylinder 106 ist in einer Aussparung 107 im Greifergehäuse 108 angeordnet und mit einem Greifergehäuse 108 derart verbunden, daß seine hier nicht sichtbare Stirnfläche mit der in Richtung auf den zweiten Zinken 103 zeigenden Fläche 109 des Greifergehäuses bündig ab­ schließt.

Die beiden ersten Zinken 101 und 102 sind in Form von Greiferleisten ausgebildet, wobei sie seitlich an einander zugewandten Flächen in ihrem oberen Bereich abgeschrägt sind. Der Neigungswinkel der Abschrägung ist in Anpassung an das zu palettierende Gut unterschiedlich ausgebildet. Die Zinken 101 und 102 sind beginnend beim Scharniergelenk in Richtung auf das freie Ende und von der Greiferleisten­ fläche, die zum zweiten Zinken zeigt, in Richtung auf die gegenüberliegende Greiferleistenfläche, abgeschrägt. Die beiden ersten Zinken 101 und 102 sind mit Scharniergelen­ ken 110 und 111 mit den Enden von parallel zueinander an­ geordneten Gabelstangen 112 und 113 verbunden. Die Schar­ niergelenke 110 und 111 sind eingeschränkt klappbar ausge­ bildet, so daß die beiden ersten Zinken 101 und 102 nur in Richtung des zweiten Zinkens 103 klappbar sind. Die Gabel­ stangen 112 und 113 sind an ihrem anderen Ende durch eine quer zu den Gabelstangen 112 und 113 verlaufende Lager­ stange 114 miteinander verbunden, die in dem Greifergehäu­ se 108 scharnierartig gelagert ist. Auf der den ersten Zinken 101 und 102 gegenüberliegenden Seite, in Fortset­ zung der Scharniergelenke 110 und 111 der beiden ersten Zinken 101 und 102, ist eine Querstrebe 115 mit den Gabel­ stangen 112 und 113 verbunden. In der Mitte der Querstrebe 115 ist an einem drehbaren, hier nicht sichtbaren Gelenk eine Hubstange 116 angeordnet. Sie verläuft in Richtung auf einen am Greifergehäuse 108 angeordneten Druckzylinder 117 und endet darin verschieblich. Der Druckzylinder 117 ist an einem hier nicht sichtbaren Gelenk drehbar am Greifergehäuse 108 aufgehängt.

Zwischen den beiden Gabelstangen 112 und 113 befindet sich ein Abstreifer 118, der parallel zur Bewegungsachse des zweiten Zinken 103 angeordnet ist und senkrecht zur Ebene, die die beiden ersten Zinken 101 und 102 in nicht gekipp­ tem Zustand einnehmen, steht.

Das Greifergehäuse 108 hat eine Anschlußstange 119 an der eine hier nicht sichtbare Kupplung für einen Palettierro­ boter angebracht ist. Unterhalb der Kupplung, in Richtung auf das Greifergehäuse 108, weist die Anschlußstange 119 eine hier nicht sichtbare Drehvorrichtung in Bezug auf eine vertikale Achse, die mittig in der Anschlußstange an­ geordnet ist, auf. Ebenso unterhalb der Kupplung weist die Anschlußstange 119 eine hier nicht sichtbare Klappvorrich­ tung in Bezug auf eine horizontale Achse unterhalb der Drehvorrichtung auf. Dadurch kann die Greifvorrichtung um mindestens 360° gedreht und in, gegen und seitlich zur Richtung der freien Enden der Zinken 101 bis 103 geklappt werden. Die Anschlußstange 119 ist auf der Seite des Greifergehäuses angeordnet, an der sich auch der Druckzy­ linder 106 befindet und liegt in der Ebene, die der zweite Zinken 103 bei seiner Bewegung durchläuft.

In der Darstellung gemäß Fig. 2 sind die Bewegungsachsen des Greifers erkennbar. Dabei führt das Greifen oder Lösen des Greifers und damit das Aufnehmen und Ablegen von Sta­ peln zu folgendem Bewegungsablauf. Der Greifer wird vom Roboter derart zu dem zu greifenden Stapel gefahren, daß die beiden ersten Greiferzinken 101 und 102 unter dem Sta­ pel und der Greiferzinken 103 über dem Stapel angeordnet sind. Der Stapel liegt dann auch beim Abstreifer 118 an und gleichzeitig mittig in Bezug auf die beiden ersten Zinken 101 und 102 und dem zweiten Zinken 103.

Anschließend wird die Greifvorrichtung insgesamt angehoben und gleichzeitig der zweite Zinken mit der doppelten Ge­ schwindigkeit des Hubs der Greifvorrichtung in Richtung der beiden ersten Zinken 101 und 102 gedrückt. Dadurch er­ greifen die Zinken 101 bis 103 gleichzeitig den Stapel. Mit Erreichen eines vorgegebenen Greifdrucks und einer vorgegebenen den Stapel stabilisierenden Wölbung wird die Greifvorrichtung durch einen Roboter und/oder eine För­ dervorrichtung an den Ablegeort gefahren.

Die Greifvorrichtung wird nun durch das hier nicht sicht­ bare Drehgelenk an der Anschlußstange 119 in die gewünsch­ te Ablegerichtung gedreht und durch eine ebenfalls über die Anschlußstange 119 übertragene Senkbewegung auf eine vorgegebene Ablagehöhe, die sich unmittelbar über der Zwi­ schenlage 200 befindet, gefahren. Die Gabelstangen 112 und 113 werden nun über die Querstange 115 und über die Hub­ stange 116, die in den Druckzylinder einfährt, vom Stapel weg in die entgegengesetzte Richtung um die Achse der La­ gerstange 114 gekippt. Dadurch kann die Stapelunterseite sich vollständig am Stapelort absetzen. Um beim Zurückkip­ pen der Gabelstangen 112 und 113 ein Beschädigen der Zwi­ schenlagen durch die beiden ersten Greiferzinken 101 und 102 zu verhindern, klappen die beiden ersten Greiferzinken 101 und 102 um die Drehachse, die durch die schar­ nierartigen Gelenke 110 und 111 geht, aufwärts.

Die Greifvorrichtung kann den Stapel auch umgekehrt auf­ nehmen, so daß die Greifvorrichtung um eine Achse so ge­ dreht ist, daß die beiden ersten Zinken 101 und 102 über und der zweite Zinken unter dem Stapel angeordnet ist.

In den Fig. 3a und b ist in einem Querschnitts A-A und einer Draufsicht eine Zwischenlage des erfindungsgemä­ ßen Ausführungsbeispiels dargestellt. Die Zwischenlage 200 erstreckt sich jeweils über eine gesamte Palette und bildet eine Unterlage, welche einen Zugriff des Greifers zum Depalettieren der einzelnen Stapel ermöglicht. Nach dem Abräumen einer gesamten Lage wird die Zwischenlage entfernt. Sie ist wiederverwendbar und weist insbesondere die für den Zugriff des Greifers notwendigen Infor­ mationen, insbesondere über das Palettierungsmuster auf, so daß eine Depalettierung automatisch erfolgen kann, wenn die betreffende Information gelesen wurde, ohne daß der Roboter die Positionen der einzelnen Stapel erkennen muß. Die Codierungen der Zwischenlagen geben andererseits auch bei der Palettierung die Palettierungsmuster vor, so daß auch hier keine weiteren Steuermaßnahmen erforderlich sind. Für jedes Palettierungsmuster ist lediglich eine besondere, die entsprechenden Codierungen aufweisende, Sorte von Zwischenlagen erforderlich.

Die Zwischenlage weist Erhebungen 201 bis 206 auf, wobei die Erhebungen 201 bis 206 in Form von Noppen ausgebildet sind, in deren Zwischenräume die Greiferzinken von den vier Seitenkanten her einfahren können. Der Abstand und die Höhe der Noppen ist auf die Greiferzinken abgestimmt. Den Noppen 201 bis 206 an der Oberseite 207 sind Vertie­ fungen der Unterseite 208 zugeordnet, so daß die Zwischen­ lagen stapelbar und ineinanderfügbar sind. Die Oberfläche ist glatt ausgebildet, so daß die Zwischenlagen mittels Sauger transportierbar sind. An der Oberseite 207 der Zwischenlagen 200 sind Strichcodierungen 209 mittig zwi­ schen den Noppen angeordnet. Die Codierungen enthal­ ten Informationen über die Position der Greifvorrichtung 100 und den Palettier- und Depalettierungsablauf und wer­ den von einer Lesevorrichtung, die unterhalb der Greifer­ leiste 102 angeordnet ist, beim Einfahren erfaßt. Bei in Richtung der Greiferbewegung lesbaren Strichcodes sind zusätzliche Antriebsmittel zur Erzeugung der Relativ­ bewegung zwischen Codierung und Abtastvorrichtung ent­ behrlich.

Für den Depalettiervorgang von Stapeln sind die Zwischen­ lagen Voraussetzung. Die Greifvorrichtung 100 wird mit seinen Zinken 101 bis 103 derart an den Stapel gefahren, daß die beiden ersten Zinken 101 und 102 unter dem Stapel und jeweils mittig zwischen den Noppen angeordnet sind und der zweite Zinken 103 sich über dem Stapel befin­ det. Gleichzeitig befindet sich der Stapel mittig zwischen den beiden ersten Zinken 101 und 102 und dem zweiten Zin­ ken 103. Die ersten Zinken untergreifen den zu depalettie­ renden Stapel S und können sich aus der Zwischenlage frei nach oben entfernen. Die Zwischenlage verbleibt auf der Unterlage und wird nach dem Abräumen einer Stapellage ent­ fernt. (Der Transportvorgang insgesamt verläuft dem anhand von Fig. 1 beschriebenen Palettiervorgang entsprechend, beginnend mit der Stapelaufnahme bis zur Stapelablage.)

Der Palettier- und der Depalettiervorgang wurde anhand von Fig. 1 zwischen einem Längsförderer 40 und einer Palette 60 dargestellt. Der Palettierroboter kann aber auch wei­ tere Stapelaufnahme- und Stapelablagepositionen von unter­ schiedlichen Verarbeitungsmaschinen bedienen. Ferner kann er in die unterschiedlichen Fertigungs-, Binde- und Ver­ sandstraßen integriert werden. Eine derartige bevorzugte Möglichkeit soll nachstehend anhand der Fig. 4a und b näher erläutert werden. Der erfindungsgemäße Palettierro­ boter beschickt bzw. entsorgt hier einen schematisch dar­ gestellten Sammelhefter 70. Der Stapel wird von einer hier nicht sichtbaren Palette 60, die Zwischenlagen 200 zwi­ schen den Stapellagen aufweist, in der anhand von Fig. 1, 2 und 3 beschriebenen Art der Stapelaufnahme von dem Greiferzinken 101 bis 103 aufgenommen und gemäß Fig. 4a in einer koordinierten Bewegung der Führungsvorrichtung 7, Drehvorrichtung 8, des Arms 6 und der Drehvorrichtung 10 zum Sammelhefter 70 gefahren.

Die Stapel sind im Sammelhefter in einer gegenüber der Horizontalen geneigten Position angeordnet worden. Die Hubstangen 21 und 22 verfahren die Greifvorrichtung 100, um den Betrag den die Sammelhefteroberseite 71 höher liegt als die Stapellagenoberseite auf der Palette 60, in Rich­ tung Hubplatte 23. Die Greifvorrichtung 100 ist in einer Klappvorichtung 120 gelagert, so daß die Greifvorrichtung 100 um eine horizontal verlaufende Achse 121 schwenkbar ist. Die Greifvorrichtung 100 wird gleichzeitig mit der Hubbewegung der Hubstangen 21 und 22 um die horizontal verlaufende Achse 121 in Richtung der den freien Enden der Zinken gegenüberliegenden Seiten in den Neigungswinkel der Ablage gedreht. Anschließend senken die Hubstangen 21 und 22 die Greifvorrichtung 100 in Richtung auf den Sam­ melhefter soweit ab, bis der Stapel auf der geneigten Sam­ melhefteroberseite 72 aufliegt. Dann lösen sich die Grei­ ferzinken 101 bis 103 in der anhand von Fig. 1 beschrie­ benen Art der Stapelablage.

Die in den Fig. 4a und b schematisch dargestellte Sam­ melhefter bildet lediglich ein Beispiel eines Ablage- oder Aufnahmeorts für zu transportierende Stapel. Die Zufuhr in die oder die Abfuhr aus der dargestellten geneigten Position kann bevorzugt auch in aufgefächerter Form erfolgen. Der betreffende Ablage- oder Aufnahmeort wird bevorzugt auch durch einen sogenannten Kreuzleger oder eine Anpreßstation gebildet.

In Fig. 5 ist die Steuerung des erfindungsgemäßen Palet­ tierroboters im Blockschaltbild wiedergegeben.

In einem Programmspeicher 301 sind Anweisungen für voll­ ständige Palettierungs- bzw. Depalettierungsvorgänge als Folge von Transportbefehlen abgespeichert. Jeder anwählba­ re Speicherbereich enthält eine Folge von Transportbefeh­ len, die bei Anwahl des entsprechenden Speicherbereichs der Reihe nach abgearbeitet werden. Diese Befehle enthal­ ten zugeordnete Informationen, die mit der Auswahl der Be­ fehle zum Zugriff freigegeben werden. Diese Informationen betreffen die Ausführungszeit des betreffenden Transport­ befehls und bei Systemen, bei denen mehrere Greiferarme zur Ausführung desselben Transportauftrags herangezogen werden können, eine Zuordnungskennung, welche den betref­ fenden Transportbefehl definitiv einem Greiferarm zuweist, oder die Ausführung mehreren oder allen Greiferarmen frei­ stellt, so daß durch Aufgabentausch eine Geschwindigkeits­ optimierung erzielbar ist. Die einzelnen Bereiche für die Befehlssequenzen sind im Blockbild des Speichers 301 sym­ bolisch durch Kästchen dargestellt, wobei jeder der verti­ kal übereinander als Rechteck dargestellten Befehlssequenz in horizontaler Folge die zugeordneten Informationen (kleine Quadrate) zugefügt sind. Jede für sich adressier­ bare Befehlssequenz besteht aber physikalisch aus einer Folge von Befehlen, denen die betreffenden Informationen einzeln zugeordnet sind.

Jede Befehlssequenz ist damit auch einem Palettierungs­ schema zugeordnet, daß durch die Folge der Transportanwei­ sungen Aufschluß gibt über die Verteilung des Ladeguts auf der Palette, sowohl beim Palettieren als auch beim Depa­ lettieren. Auf diese Weise kann - unabhängig von der Größe und Anzahl der zu ladenden Stapel - stets eine gleichmä­ ßige Packung erzielt werden, die insbesondere an die Rän­ der der Paletten angrenzt, so daß ein stabiler Stapel er­ zeugt wird. Das entsprechende gilt für die Warenzufuhr- oder Entnahme in Produktions- und Lagerbereichen.

Der Speicher 301 ist in einem Mikroprozessor oder sonsti­ gem Computersystem über einen Bus 302 mit einer CPU 303 verbunden. Durch die CPU werden die nachfolgend zu be­ schreibenden Datenübertragungen ausgeführt. Die entspre­ chenden Verbindungswege sind in Fig. 5 der Übersichtlich­ keit halber direkt dargestellt. Bei einem speicherprogram­ mierbaren System wird der betreffende Datenaustausch aber ebenfalls durch die CPU 303 über den Bus 302 veranlaßt.

Die Adressierung des Speichers erfolgt über einen Auswahl­ schalter 304, der mit verschiedenen Eingängen versehen ist, die über ein Betätigungselement 305 manuell wählbar sind. Hierbei ist zunächst eine manuelle Adresseneingabe möglich (linker Eingangskanal), um durch direkte Schaltbe­ tätigung Palettierungsmuster für die Depalettierung oder Palettierung vorzugeben. Über den rechten Eingangskanal ist entsprechend eine Ferneingabe mit Mitteln der Daten­ fernverarbeitung oder über ein zentrales übergeordnetes System möglich.

Der mittlere Eingangskanal wird gesteuert von einem Code­ leser 306 mit einem zugeordneten mit dem Greiferarm oder dessen Zinken verbundenen Abtaster 307, der eine an der Palette oder an einer Zwischenlage vorgesehene Codierung abliest und über einen Code-Adress-Umsetzer 308 zum Ent­ schlüsseln der aufgefundenen Codierungen und Ausgabe der Adresse der zugeordneten Befehlssequenz im Speicher 301 zuführt. Auf diese Weise wird durch Erfassen der Codierung ein entsprechendes Transportschema selbsttätig ausgewählt und über einen Puffer 309 an einen Block 310 zur Wegopti­ mierung weitergegeben. Die Steuersignale für zwei Greifer gelangen an einen Block "Wegführung" 311, der die einzel­ nen Transportbefehle in konkrete Steueranweisungen für die Bewegung der Arme und Greiferteile umsetzt. Ein erster Greifer I und ein zweiter Greifer II sind über entspre­ chende Ansteuerschaltungen 312 und 313 mit der Wegführung 311 verbunden.

Zur Koordinierung und Sicherung der Greiferbewegungen er­ folgt zunächst eine Verriegelung 314, welche ein koninzi­ dierendes Überschneiden der Greiferbewegungen sperrt. Ein in den Bewegungsbereich beim Ausführen eines Transportbe­ fehls eindringender zweiter Greifarm wird gesperrt, bis der erste Greifer den Bereich verlassen hat. Mit dieser Sicherheitssteuerung ist eine einfache Koordinierung der Bewegungen mehrerer Greifer möglich. Um aber auch eine zeitliche Optimierung zu erzielen, ist eine "Vorausschau" günstig, welche künftige Greiferbewegungen einbezieht. Da die Greiferbewegungen jeweils nach einem vorgegebenen Schema ablaufen, werden bei Ausführung eines aktuellen Transportbefehls die nächsten Befehle in der Reihe bereits in den Puffer 309 geladen, der für jeden Greifer ein sepa­ rates Schieberegister enthält, dessen einzelne Speicherpo­ sitionen separat adressier- und veränderbar sind. Es han­ delt sich also um ein Schieberegister, dessen Eigenschaf­ ten über diejenigen kommerziell in integrierter Form er­ hältlicher entsprechender Register hinausgeht und deshalb in speicherprogrammierter Form realisiert ist.

Unter Berücksichtigung der zu den einzelnen Transportbe­ fehlen gehörigen Verarbeitungszeitinformation, wird die Überschneidung bei künftigen Transportbefehlen errechnet und bei einer festgestellten Überschneidung ein späterer Befehl vorgezogen, bei dem keine Überschneidung stattfin­ det. Hierzu ist noch eine weitere bei einem Transportbe­ fehl abgespeicherte Zusatzinformation auszuwerten, welche besagt, um wieviele Schritte ein betreffender Transport­ befehl maximal vorgezogen werden kann, um ausführbar zu sein. Hierbei können aber auch weitere Bedingungen festge­ halten sein, die für die Bearbeitung eine Rolle spielen können. In der Praxis wird bei der Palettierung oder Depa­ lettierung ein Transportbefehl ohne weiteres vorgezogen werden können, der einen Stapel betrifft, der in der gera­ de abzuarbeitenden Reihe gelegen ist. Bei der koordinier­ ten Ausführung von Transportaufgaben mit zwei oder mehre­ ren Greiferarmen können dabei Aufgaben des einen Armes an den anderen übertragen werden, um im Rahmen der Optimie­ rung auftretende Zeitbegünstigungen des einen oder des an­ deren Arms ausgleichen zu können. Hierzu werden diejenigen Hilfsinformationen ausgewertet, welche die Zuordnung der Ausführung von Transportbefehlen durch den einen oder den anderen Arm betreffen.

Bezüglich weiterer Einzelheiten wird auf zwei gleichzeitig eingereichte, Teile desselben Gegenstands betreffende Patentanmeldungen derselben Anmelderin verwiesen.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

Claims (13)

1. Palettierroboter zum Versetzen von stapelbaren Gegen­ ständen, insbesondere von in Stapeln angeordneten Druck­ erzeugnissen, mit einer an einem um eine vertikale Achse drehbar angetriebenen Arm angeordneten Greifvorrichtung, gekennzeichnet durch eine horizontal gerichtete Traverse mit einer Fahrbahn, an der der drehbar gelagerte Arm in Richtung der Traverse verschieblich geführt ist, und eine um eine vertikale Ach­ se drehbare Lagerung der Greifvorrichtung, wobei der sich in horizontaler Richtung erstreckende Teil des Arms unter­ halb der Traverse befindet.

2. Palettierroboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifvorrichtung um einen vorgegebenen, insbesondere wenige Zentimeter betra­ genden Hub in vertikaler Richtung verschieblich angeordnet ist.

3. Palettierroboter nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse eine horizontal verfahrbare Lagerung aufweist.

4. Palettierroboter nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwinkel von Greifarm und/oder Greifvorrichtung mehr als 360° betragen.

5. Palettierroboter nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse zwei Fahrbahnen aufweist und/oder zwei Traversen vorgesehen sind, an der jeweils mindestens ein drehbarer, in Richtung der Traverse verschieblicher Arm vorgesehen ist, wobei eine Steuereinheit für die gemeinsame oder ge­ trennte Stapelaufnahme und/oder Stapelablage durch die an den Armen angeordneten Greifvorrichtungen vorgesehen ist.

6. Palettierroboter nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hubtisch vorgesehen ist, der jeweils um den Betrag einer Stapelhöhe in der Richtung nach unten bzw. oben verfahrbar ist, wenn eine Stapellage abgelegt bzw. entfernt wurde.

7. Palettierroboter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung beim Ent­ fernen und/oder Hinzufügen von Stapeln durch eine Licht­ schranke kontrolliert erfolgt, wobei beim Entfernen von Stapeln bei freiem Lichtdurchgang ein Anheben des Hubti­ sches um einen vorbestimmten Betrag erfolgt bzw. beim Hin­ zufügen von Stapeln nach einem vorgegebenen Schema nach dem Erzeugen einer Lage von der Steuereinrichtung ein Si­ gnal zum Absenken des Hubtisches erfolgt, bis von der Lichtschranke ein freien Lichtdurchgang anzeigendes Signal abgegeben wird.

8. Palettierroboter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranke meh­ rere, die Fläche des Hubtisches in einem Abstand, der kleiner ist als die Kantenlänge der kleinsten zu transpor­ tierenden Stapel angeordnete Strahlen aufweist, die einer oder mehreren Lichtquellen entstammen und zu einem einzi­ gen oder mehreren mittels einer ODER-Schaltung verknüpften Lichtaufnehmer(n) gelangen.

9. Palettierroboter nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Greifarmen eine Steuerung vorgesehen ist, welche eine koinzidierende Überschneidung der Greifbereiche ge­ geneinander sperrt.

10. Palettierroboter nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pufferspeicher nach Art eines Schieberegisters vorgesehen ist, in dessen Speicherplätzen aufeinanderfolgend auszu­ führende Bewegungen gespeichert sind und bei einer koinzi­ dierenden Überschneidung der Greifbereiche und Sperrung eines Greifarms, dem gesperrten Greifarm eine in der Folge erst später zu erledigende Aufgabe im Pufferspeicher in der Reihenfolge vorangestellt wird bzw. vorzeitig zur Aus­ führung gelangt.

11. Palettierroboter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Speicherplätzen zusätzliche Kennzeichnungen hinsichtlich der Zeitdauer und/oder der Zuordnung der auszuführenden Bewegungen zu einzelnen Greifarmen vorgesehen sind.

12. Palettierroboter nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch eine Steuer­ vorrichtung, welche einen Speicher für vorgegebene Palet­ tierungsschemata enthält.

13. Greifvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer eine Anschlußvorrichtung in Form einer Schnellkupplung aufweist.