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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Greifeinrichtungen (Werkzeug), mit denen Gegenstände, insbesondere, aber
nicht ausschließlich,
Portionen von Lebensmitteln von einem Ort aufgehoben werden können (typischerweise
einem Förderband),
bewegt und an einen anderen Ort gebracht werden können (typischerweise
auf einen anderen Förderer
oder in einen Behälter wie
ein Tablett auf einem anderen Förderer).
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Hintergrund
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In
der Lebensmittelverarbeitungs- und -verpackungsindustrie ist es
bekannt, große
Stücke
von Lebensmitteln wie Fleisch in kleinere, üblicherweise ähnlich große Portionen
zu schneiden und anschließend
die geschnittenen Portionen einzeln oder häufiger in Gruppen von zwei,
drei oder mehr zu verpacken, für
eine Zurschaustellung (üblicherweise
in Kühl-
oder Gefrierschaukästen)
zur Auswahl und zum Kauf durch die Kundschaft.
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So
werden Schweine- und Lammfleisch zu Koteletts, Rindfleisch zu Steaks
und Schinken in dünne
Scheiben geschnitten. Das Schneiden von der Masse des Produkts wird
oft erreicht, indem eine drehende Klinge verwendet wird, und die
Portionen (d. h. die Koteletts oder Steaks) fallen nacheinander
auf ein sich bewegendes Förderband.
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Ein
Hemmungsmechanismus kann vorgesehen sein, so dass die Portionen
entlang der Länge des
Förderers
getrennt werden, und im Allgemeinen neigen die Portionen dazu, auf ähnliche
Art zu fallen, so dass z.B. bei Schweinekoteletts der Rand jedes Koteletts,
der von einer Fettschicht bedeckt ist, z.B. immer das vordere (oder
hintere) Ende jedes Koteletts in der Reihe sein kann – abhängig davon,
ob die Schweinefleischmasse, von der sie abgeschnitten werden, mit
der Fettseite nach oben oder mit der Fettseite nach unten angeordnet
ist.
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Es
ist jedoch nicht garantiert, dass die Portionen auf dem Förderer so
ausgerichtet sind.
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Es
wird als wünschenswert
angesehen, dass die Portionen (z.B. die Koteletts), die in einer
so genannten Fertigpackung präsentiert
werden sollen, alle ähnlich
ausgerichtet sind und entweder schindelartig angeordnet sind (so
dass außer
der obersten Portion die darunter liegenden teilweise von den darüber liegenden
verdeckt werden), oder dass die Portionen attraktiv nebeneinander
auf einem flachen Tablett angeordnet sind, so dass die Größe und Qualität aller
in der Packung enthaltenen Portionen zu sehen sind.
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Bisher
geschah das Aufnahmen und Platzieren der Portionen in Tabletts oder
anderen Behältern wenigstens
teilweise manuell. Während
dies bedeutete, dass eine Ausrichtung des Produkts auf dem Förderer nicht
nötig war,
ist der Vorgang jedoch arbeitsintensiv, und die Produktion wird
auf die Geschwindigkeit beschränkt,
mit der die Bediener die Portionen aufnehmen und platzieren können. Die
Arbeit ist auch eintönig.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, den oben genannten Vorgang zu automatisieren.
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Eine
weitere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zur Verfügung zu
stellen, die verwendet werden kann, um ähnliche Gegenstände aufzunehmen
und zu platzieren (die ähnliche
Lebensmittelartikel sein können,
jedoch auch beliebige Gegenstände ähnlicher
Größe sein
können,
wie kleine hergestellte Artikel), die für eine Lagerung verpackt und
für den
Verkauf zur Schau gestellt werden sollen.
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Bestehende Technologie
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Rechnergesteuerte
Roboter sind von ABB Ltd, Milton Keynes, England, entwickelt worden
und erhältlich.
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Die
Roboterarme IRB 340 und IRB 340A sind besonders geeignet, um Lebensmittelartikel
wie Schweine- oder Lammkoteletts, Steaks, Hähnchenportionen, Fischfilets
und Ähnliches
aufzunehmen, wobei jeder aufgenommene Gegenstand angehoben wird,
damit er seitlich in eine andere Position bewegt werden kann (beispielsweise
auf einen parallelen Förderer),
wo er auf den anderen Förderer
oder auf ein Tablett auf dem anderen Förderer abgesenkt oder fallen
gelassen werden kann.
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Während des
Anhebens, Bewegens und Absenkens ist der Roboter dafür eingerichtet,
dass er den Gegenstand, den er aufgenommen hat, um 360° drehen kann,
obwohl für
die meisten Zwecke eine Drehung bis 180° in jeder Richtung von der Position, wo
er ursprünglich
an dem Gegenstand angegriffen hat, ausreicht.
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Um
das Positionieren des Roboters zu erleichtern sind Videokameras,
Positionierungssensoren und Wandler für die Bewegungsrichtung und
die Bewegungsgeschwindigkeit, die mit jedem Förderer verbunden sind, vorgesehen,
um Informationen an den steuernden Rechner zu liefern. Auf diese
Art kann die Ankunft des nächsten
von dem Roboter aufzunehmenden Gegenstands signalisiert werden,
seine genaue Position über
die Breite des Förderers kann
an den Rechner geliefert werden, und wenn er (in Draufsicht) so
geformt oder markiert ist, dass seine Ausrichtung visuell bestimmbar
ist, können
Kameras, die die Gegenstände
beobachten, Informationen liefern, die es dem Rechner ermöglichen,
die genaue Ausrichtung jedes Gegenstands zu bestimmen und daher
zu bestimmen, wie weit er gedreht werden muss, um eine vorgegebene
Ausrichtung einzunehmen, wenn er auf dem zweiten Förderer (oder
in einem Tablett darauf) positioniert wird.
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Wenn
Gegenstände
gestapelt oder schindelartig angeordnet werden, können sie
als ein Gegenstand aufgenommen und platziert werden.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug (Greifer) zur Verfügung zu
stellen, der an einem solchen Roboterarm angebracht und von diesem
betätigt
werden kann.
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Die
Patentbeschreibung
WO99/00306/A offenbart
ein Werkzeug zum Aufnehmen und Platzieren von Lebensmittelportionen
und liefert die Offenbarung, auf der der Oberbegriff von Anspruch
1 basiert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein
Werkzeug zur Verfügung
gestellt, durch das im Betrieb Gegenstände aus einer Position aufgenommen
und in eine zweite Position abgesenkt werden können, wobei das Werkzeug umfasst:
Zwei Blätter,
die jeweils eine Vorderkante und eine Hinterkante haben und beide
zwischen einer ersten Position, in der ihre Vorderkanten durch einen
großen
Spalt getrennt sind, und einer zweiten Position, in der sich die
Vorderkanten überlappen
oder miteinander in Kontakt stehen oder durch einen kleineren Spalt
getrennt sind, bewegbar sind; sowie Antriebsmittel zum Erzeugen
einer relativen Bewegung zwischen den beiden Blättern, um sie zwischen der
ersten und der zweiten Position zu bewegen, wodurch im Betrieb,
wenn die Blätter
in der ersten Position sind, das Werkzeug abgesenkt werden kann,
so dass die Unterseiten der beiden Blätter gerade eine Oberfläche berühren, auf
der ein Gegenstand liegt, wobei die beiden Vorderkanten der Blätter an
gegenüberliegenden
Seiten des Gegenstands sind und dieser von den Blättern aufgenommen
werden kann, indem die Antriebsmittel so betätigt werden, dass die Blätter in
ihre zweite Position unterhalb des Gegenstands bewegt werden; und
weiterhin umfassend einen Bewegungseinschränkungsmechanismus, der ein
Gegenstandsangreifmittel aufweist, wodurch das Angreifen zwischen
dem Gegenstandsangreifmittel und dem Gegenstand einer Bewegung des Gegenstands
bezüglich
des Gegenstandsangreifmittels aufgrund dessen, dass die Blätter unter
den Gegenstand gleiten, widersteht, dadurch gekennzeichnet, dass:
- a) das Werkzeug dafür ausgelegt ist, an dem bewegbaren
Ende eines rechnergesteuerten Roboterarms befestigt zu werden, was
es ermöglicht, die
Gegenstände
beim Transit von der einen Position in die zweite Position zu drehen;
- b) das Gegenstandsangreifmittel im Betrieb dafür vorgesehen
ist, stationär
zu bleiben, während
sich die Blätter
relativ dazu aus ihrer ersten in ihre zweite Position bewegen; und
- c) der Bewegungseinschränkungsmechanismus wenigstens
ein elastisch verformbares Glied umfasst, das oberhalb der Ebene
angeordnet ist, in der die beiden Blätter liegen, und von diesen
in einem Abstand angeordnet ist, der geringer als die Dicke jedes
von dem Werkzeug aufzunehmenden Gegenstands ist, so dass im Betrieb,
wenn das Werkzeug auf ei nen Gegenstand abgesenkt wird, die Unterseite
des verformbaren Glieds an der oberen Oberfläche des Gegenstands angreift
und das Glied verformt wird, um die Dicke des Gegenstands aufzunehmen,
bevor die Blätter
eine Oberfläche
berühren,
auf der der Gegenstand liegt, wobei die resultierende, auf den Gegenstand
einwirkende abwärts
gerichtete Kraft und der Reibungswiderstand gegenüber einer
Bewegung zwischen dem verformbaren Glied und dem Gegenstand dazu
dienen, diesen daran zu hindern, sich unter dem Einfluss der nachfolgenden
Blattbewegung darunter zu bewegen, um den Gegenstand entweder aufzunehmen
oder freizugeben.
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Bevorzugt
wird die Dicke der Blätter
so gewählt,
dass für
die Vorderkante beider Blätter
wenig Neigung besteht, den Gegenstand vor dem Blatt her zu stoßen, wenn
die Vorderkanten an dem Gegenstand angreifen, sondern dass sie statt
dessen zwischen den Gegenstand und die Oberfläche gleiten, auf der der Gegenstand
angeordnet ist.
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Bevorzugt
ist die Vorderkante jedes Blatts abgeschrägt oder gerundet, um für den Gegenstand keine
Schneidkante darzustellen.
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Bevorzugt
wirkt das Antriebsmittel so, dass es die beiden Blätter mit
hoher Geschwindigkeit zwischen den beiden Positionen bewegt, so
dass wenig Reibungsneigung zwischen der Oberfläche der Blätter und der Unterseite des
Gegenstands besteht, so dass sich Letzterer seitlich mit einem der
beiden Blätter
bewegt.
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Bevorzugt
sind die Blätter
in Größe, Form und
Dicke ähnlich
und sind aus ähnlichem
Material hergestellt und haben eine ähnliche Oberflächenverarbeitung
wenigstens an ihren Oberseiten, die in gleitendem Kontakt mit der
Unterseite des Gegenstands stehen, während sie sich in ihre zweite
Position bewegen.
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Bevorzugt
ist die Oberflächenverarbeitung der
Unterseiten der Blätter
auch ähnlich.
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Bevorzugt
ist die Bewegungsgeschwindigkeit jedes Blatts ähnlich der des anderen, jedoch
in einer insgesamt entgegengesetzten Richtung.
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Bevorzugt
sind die Größe und Form
der Blätter
so gewählt,
dass die Fläche
jedes Blatts, die zur Verfügung
steht, um unter den Gegenstand zu gleiten, größer als 50 % der Fläche des
Gegenstands ist.
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Bevorzugt
umfasst die Hinterkante jedes Blatts eine hochstehende Lippe oder
einen hochstehenden Wulst oder eine hochstehende Wand, die an gegenüberliegenden
Randbereichen des Gegenstands angreifen kann, wenn die Blätter ihre
zweite Position einnehmen.
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Jede
Lippe, jeder Wulst oder jede Wand kann einteilig mit dem Blatt ausgebildet
sein (durch Aufwärtsbiegen,
Gießformen
oder anderweitiges Formen der Hinterkante des Blatts, so dass sie
eine Lippe bildet) oder kann ein getrenntes Glied umfassen, das
an der Oberseite des Blatts benachbart zu seiner Hinterkante beispielsweise
durch Kleben oder Schweißen
oder Nieten oder Schrauben und bevorzugt beabstandet von dem Blatt
befestigt ist, um das Reinigen zu erleichtern.
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Das
Gegenstands-Angreifmittel kann beispielsweise an einer Oberseite
eines Gegenstands angreifen, über
dem das Werkzeug abgesenkt wird.
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Das
verformbare Glied kann einen Block aus elastisch verformbarem Material,
einer gefederten Platte oder einem gefederten Block oder einer einwärts gekrümmten Platte
aus Federstahl oder Ähnlichem
oder einen oder mehrere Finger aus Federstahl oder Ähnlichem
umfassen, die seitlich steif sind, aber dafür vorgesehen sind, bezüglich der
Blätter
elastisch nach oben gebogen zu werden.
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Typischerweise
ist der oder jeder Finger aus Federstahl und ist so gebogen, dass
er nach unten zeigt, um an der Oberseite des Gegenstands anzugreifen,
er kann aber von einer nach oben gerichteten Kraft mehr oder weniger
flach gemacht werden, um die Dicke des Gegenstands aufzunehmen.
Die Finger können
zwei oder mehr weitere Biegungen aufweisen, um die Fläche des
Fingers zu vergrößern, die
mit dem Gegenstand in Kontakt steht.
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Die
Drehung des Gegenstands, der sich im Transit zwischen der ersten
und der zweiten Position befindet, kann erreicht werden, indem ein
Teil des Roboterarms bezüglich eines
anderen Teils des Roboterarms gedreht wird, oder indem das Werkzeug bezüglich des
Roboterarms gedreht wird.
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Gemäß einem
bevorzugten Aspekt der Erfindung ist ein Greifwerkzeug wie bisher
beschrieben ein Stützglied
oberhalb jedes der Blätter
positioniert und ein Antriebsmittel vorgesehen, um die Stützglieder
und die Blätter
zu bewegen, das im Betrieb bewirkt, dass sowohl die Stützglieder
als auch die Blätter
bewegt werden, bis ein Produkt zwischen den Stützgliedern gegriffen wird,
und anschließend
die Blätter
unter das Produkt bewegt werden, wobei das Antriebsmittel die Stützglieder
in der Produktgreifposition hält,
wenn die Blätter
anschließend
unter dem Produkt weggezogen werden, um zu verhindern, dass das
Produkt durch reibungsbedingtes Mitschleppen an seiner Unterseite
getrennt oder bewegt wird, und nur so wirkt, dass die Stützglieder
von dem Produkt gelöst
werden, nachdem die Blätter
unter dem Produkt wegbewegt wurden, um dadurch zu ermöglichen,
dass das Produkt auf eine Stützfläche fallen
gelassen wird oder auf dieser bleibt, wenn das Werkzeug angehoben
wird.
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Das
Antriebsmittel für
die Blätter
und Stützglieder
sind typischerweise pneumatische Zylinder, die doppeltwirkend oder
einfachwirkend in Kombination mit Rückstellfedern sein können.
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Um
das Produkt zwischen den Stützgliedern nur
leicht zu greifen, kann ein Antrieb für diese eine Leerlaufverbindung
in Kombination mit einer Druckfeder mit niedriger Federkonstante
aufweisen, die bis zu einem Auskuppeln komprimiert wird und die
seitliche Greifkraft auf das Produkt liefert und auch sicherstellt,
dass der Leerlauf aufgenommen wird, wenn sich der Antrieb zurückzieht.
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Eine
bevorzugte Anordnung umfasst einen ersten doppeltwirkenden pneumatischen
Zylinder, der dafür
vorgesehen ist, die Blätter
und Stützglieder als
eine einzige Einheit zu bewegen, und einen zweiten doppeltwirkenden
pneumatischen Zylinder, der dafür
vorgesehen ist, die Blätter
bezüglich
der Stützglieder
zu bewegen.
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Andere
Antriebsarten können
verwendet werden, z.B. Elektromotoren und/oder elektromagnetische
Solenoide und/oder hydraulische Antriebe.
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Jedes
Stützglied
kann in gleitendem Kontakt mit der oberen Oberfläche des Blatts stehen, zu dem es
gehört,
so dass die relative Bewegung während des
Umschließens
des Produkts und/oder während des Öffnens zur
Freigabe des Produkts selbstreinigend wirkt, und das Stützglied
kann so betrachtet werden, dass es die obere Oberfläche des
Blatts sauberreibt, und kann daher als Reiber beschrieben werden.
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Insoweit
es nicht nötig
ist, sowohl die Blätter als
auch die Stützglieder
vollständig
zurückzuziehen, um
das Produkt freizugeben, kann im Betrieb das Antriebsmittel betätigt werden,
um die Blätter
zurückzuziehen,
so dass sie mit den Innenseiten der Stützglieder fluchten, und anschließend kann
das Antriebsmittel sowohl die Blätter
als auch die Stützglieder
synchron um einen Abstand zurückziehen,
der gerade ausreicht, um das Produkt freizugeben, so dass seine
Position bezüglich
der Stützfläche im Wesentlichen
nicht von derjenigen gestört
wird, die von der Position bestimmt wird, in die das Werkzeug bewegt wurde.
So können,
wenn das Werkzeug vertikal von dem Produkt weg angehoben wird, die
Stützglieder weiter
das Produkt an seinem Platz halten, bis das Werkzeug von diesem
weg angehoben wurde, woraufhin das Antriebsmittel betätigt werden
kann, um die Stützglieder
und die Blätter
vollständig
zurückzuziehen.
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Der
Schritt des vollständigen
Zurückziehens der
Stützglieder
und Blätter
kann während
des Transits erfolgen, wenn das Werkzeug zurückkehrt, um mehr von dem Produkt
aufzunehmen.
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Wenn
der Roboterarm selbst nicht torsionssteif ist oder wenn die Verbindung
zwischen dem Arm und dem Werkzeug oder dem Arm und einer befestigten
Stütze
das Auftreten einer relativen Drehbewegung aufgrund von Abnutzung,
inhärentem
Leerlauf oder einem Mangel an Torsionssteifigkeit bei der oder jeder
Verbindung zulässt,
kann eine beliebige Kraft, die die auf die Blätter und/oder die Stützglieder
während
des Aufnehmens ausgeübt
wird, oder ein beliebiges Reaktions-Drehmoment, das auf den Arm übertragen
wird, wenn die Blätter
geöffnet
werden, bewirken, dass das Werkzeug an einem entscheidenden Punkt
in dem Aufnahme- und Platzierungszyklus in einem kleinen Winkel
gedreht wird.
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Dies
ist besonders dann von Bedeutung, wenn die Blätter und/oder Stützglieder
(falls vorhanden) sich öffnen,
um den Gegenstand freizugeben, da Spiel in dem Arm und in den Verbindungen und/oder
inhärente
Flexibilität
in der Torsionsachse des Roboterarms dazu führen können, dass der Gegenstand von
dem Arm und dem Werkzeug falsch ausgerichtet wird, wenn er freigegeben
wird, wenn die Öffnung
der Blätter
und/oder der Stützglieder (falls
vorhanden) ein Reaktions-Drehmoment an der Torsionsantriebsachse
des Roboterarms erzeugen.
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Daher
wird gemäß einem
besonders bevorzugten Merkmal der Erfindung der Mechanismus, durch
den bewirkt wird, dass sich die beiden Blätter und/oder Stützglieder
(falls vorhanden) bewegen, so gewählt, dass ein vernachlässigbares
(bevorzugt Null-) Drehmoment um die Torsionsantriebsachse des Roboterarms
und/oder um die Drehachse zwischen dem Arm und dem Werkzeug und/oder
um eine beliebige Achse, um die sich ein Teil des Arms bezüglich eines
anderen Teils des Arms drehen kann, ausgeübt wird.
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Bevorzugt
umfasst das Werkzeug eine Brücke,
die dafür
vorgesehen ist, zentral an dem Roboterarm befestigt zu werden und
an der die beiden Blätter
schwenkbar an entgegengesetzten Enden befestigt sind und mit der
auch das Antriebsmittel, durch das die Blätter zwischen ihrer ersten
und ihrer zweiten Position bewegt werden, sowie die Stützglieder und
ihr Antriebsmittel (falls vorhanden) verbunden sind.
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Bevorzugt
ist die Brücke
aus Aluminium oder Kunststoff, ebenso wie alle Streben oder Befestigungen
zum Anbringen der Blätter
an der Brücke
oder an dem Antrieb, um das Gewicht des Werkzeugs so gering wie
möglich
zu halten.
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Jede
Platte und (falls vorhanden) jedes Stützglied kann aus Kunststoff
hergestellt sein, ist jedoch bevorzugt aus rostfreiem Stahl hergestellt
und hat typischerweise eine Dicke in einer Größenordnung von 0,5 mm.
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Bevorzugt
ist ein langgestreckter Nylon®-Block entlang der Hinterkante
jedes Blatts, aber beabstandet von dieser befestigt.
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Das
Antriebsmittel kann gleich und entgegengesetzt auf die beiden Blätter und
Stützen
(falls vorhanden) einwirken oder kann auf eines der Blätter und
eine der Stützen
(falls Letztere vorgesehen sind) einwirken, wobei eine Verbindung
zwischen den beiden Blättern
und zwischen den beiden Stützgliedern Antrieb
auf das andere Blatt (und auf das Stützglied (falls vorhanden)) überträgt, um zu
bewirken, dass sich jedes in geeigneter Weise bezüglich des
angetriebenen Blatts (und des angetriebenen Stützglieds, falls vorhanden)
bewegt.
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Das
Antriebsmittel kann doppeltwirkend in dem Sinne sein, dass es eine
positive Antriebskraft auf das oder jedes Blatt und das oder jedes
Stützglied
(falls vorhanden) in beide Bewegungsrichtungen ausübt.
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Alternativ
kann das Antriebsmittel nur so wirken, dass es die Blätter (und
die Stützglieder
(falls vorhanden)) in einer Richtung bewegt, und ein Federmittel
bewirkt, dass sie in der entgegengesetzten Richtung zurückbewegt
werden, sobald das Antriebsmittel abgeschaltet oder abgetrennt wird.
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Wenn
der Roboterarm einen Drehantrieb zum Drehen des daran befestigten
Werkzeugs bezüglich
des Arms aufweist, kann dieser zum Ausrichten des Werkzeugs und
daher eines Gegenstands darin während
des Transits verwendet werden.
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Alternativ
kann der Drehantrieb des Roboterarms verwendet werden, um Antriebsmittel
an dem Werkzeug mechanisch zu betätigen, um eine relative Bewegung
der Blätter
und der Stützglieder
(falls vorhanden) zu bewirken.
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Wenn
das Werkzeug eine Brücke
umfasst, wie oben genannt, und die Blätter bezüglich der Brücke schwenkbar
sind, kann das Antriebsmittel teilweise an der Brücke befestigt
sein, um die Blätter
bezüglich
der Brücke
und dadurch bezüglich
einander zu bewegen. Ebenso kann das Antriebsmittel in ähnlicher
Weise auf Stützglieder
(falls vorhanden) einwirken.
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Wenn
die Blätter
kurz vor ihrer einwärts
gleitenden Bewegung unter einen Gegenstand mit einer flachen, den
Gegenstand/das Produkt stützenden Fläche in Kontakt
gedrückt
werden sollen, wie der oberen Fläche
eines glatten Förderbands,
auf dem der Gegenstand getragen wird, kann eine elastische Leerlaufverbindung
zwischen den Blättern
und dem Roboterarm vorgesehen sein. Dies ermöglicht es den Blättern, in
Kontakt mit der Gegenstands-Stützoberfläche zu treten,
kurz bevor die Abwärtsbewegung des
En des des Roboterarms, der das Werkzeug trägt, gestoppt wird, und für die Endbewegung
des Roboterarms die elastische Leerlaufverbindung zu komprimieren,
nachdem die Blätter
mit der Oberfläche
in Kontakt getreten sind. Die Energie, die in der Komprimierung
der elastischen Leerlaufverbindung gespeichert ist, übt eine
nach unten gerichtete Kraft auf die Blätter aus (der die Oberfläche, z.B.
der Förderer,
Widerstand entgegensetzt), wodurch sichergestellt wird, dass die
Blätter
in gleitendem Kontakt mit der Oberfläche bleiben und nicht angehoben
werden, wenn sie sich zu dem Gegenstand bewegen und an ihm angreifen,
sondern statt dessen fortfahren, sich unter den Gegenstand zu schieben
und ihn anzuheben, damit sich die Blätter schließen können.
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Die
Leerlaufverbindung kann zwischen dem Roboterarm und dem Werkzeug
oder, wenn das Werkzeug eine steife Brücke aufweist, zwischen den Blättern und
der Brücke
angeordnet sein.
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Wenn
das Blattantriebsmittel teilweise an der Brücke befestigt ist, ist bevorzugt
eine Leerlaufverbindung zwischen dem Antriebsmittel und der Brücke oder
zwischen dem Antriebsmittel und dem Blatt (oder den Blättern) vorgesehen,
um einen Leerlauf zwischen der Brücke und den Blättern aufzunehmen. Alternativ
kann das Antriebsmittel in einer Ebene parallel zu derjenigen, in
der sich die Blätter
bewegen, torsionssteif sein, aber in der Lage sein, sich zu biegen
oder zu verformen oder anzuheben und abzusenken, wie durch Schwenken
in einer Ebene, die senkrecht zu der Ebene ist, in der sich die
Blätter
bewegen, um den Leerlauf zwischen den Blättern und der Brücke aufzunehmen.
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Wenn
Stützglieder
oberhalb der Blätter
vorgesehen sind, muss ein Leerlauf der Blätter bezüglich des Roboterarms oder
der Brücke
auch für
die Stützglieder
reproduziert werden, damit diese sich mit den Blättern bewegen können, nachdem
sie mit dem Förderer
in Kontakt getreten sind.
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Das
Antriebsmittel zum Bewegen der Blätter und/oder der Stützglieder
(wenn vorgesehen) kann elektrisch angetrieben sein und kann einen
Solenoid- oder drehbaren elektromagnetischen Antrieb haben, es ist
jedoch bevorzugt pneumatisch angetrieben und umfasst eine pneumatisch
ausfahrbare Strebe, bevorzugt eine doppeltwirkende Strebe, und eine
Bewegung des Kolbens in dem Zylinder der Strebe wird erreicht, in dem
ein positiver Druck auf ein Ende oder das andere Ende des Zylinders
je nach Bedarf aufgebracht wird.
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Druckluft
wird bevorzugt einem Ventil zugeführt, das von dem Arm oder dem
Werkzeug getragen wird, bevorzugt auf einer Brücke des Letzteren, und das
Ventil ist entweder solenoidbetrieben, um den Luftdruck zu einem
Ende oder dem anderen Ende der Strebe zu leiten, oder wird pneumatisch durch
ein zweites Luftleitungsmittel von der oder einer anderen Druckluftquelle
betätigt,
gesteuert von einem Rechner, der derjenige sein kann, der den Roboterarm
steuert.
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Die
Blätter
und, wenn vorgesehen, die Stützglieder
können
bezüglich
einander und/oder bezüglich
einer Brücke
drehen, die einen Teil des Werkzeugs bildet, oder können linear
bezüglich
einander oder bezüglich
der Brücke
gleiten.
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Wenn
die Blätter
und (wenn vorgesehen) die Stützglieder
unterhalb einer Brücke
getragen werden, kann der Zwischenraum zwischen der Brücke und
den Blättern
einstellbar sein, um verschiedene Höhen des Gegenstands in dem
Werkzeug unterzubringen.
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Die
Erfindung ist nicht darauf beschränkt, einzelne Gegenstände aufzunehmen,
und durch geeignete Abmessungen der Blätter und ihres Wegs sowie des
Zwischenraums zwischen den Blättern
und einer Stützbrücke kann
ein Stapel aus zwei oder mehr Gegenständen, die übereinander angeordnet sind
(z.B. ein Stapel Schinkenscheiben) von dem Werkzeug aufgenommen
werden. Die Höhe
von Stützgliedern,
die in Kombination mit den Blättern vorgesehen
sind, wird auch bevorzugt entsprechend der Höhe des Gegenstands oder der
Gegenstände
in dem Stapel gewählt.
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Wenn
zwei oder mehr Portionen Fleisch wie Koteletts oder Steaks oder
Fischfilets auf dem Förderer
in eine überlappende
Anordnung gebracht wurden, kann Werkzeug, das erfindungsgemäß aufgebaut
ist und betrieben wird, verwendet werden, um die schindelartige
Anordnung aufzunehmen und zu platzieren, ohne das Verhältnis der
Portionen zu stören,
die die Anordnung bilden.
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Bevorzugt
ist das Werkzeug bezüglich
einer schindelartigen Anordnung ausgerichtet, so dass die beiden
Blätter
(und, wenn vorhanden, die Stützglieder)
sich zu der Anordnung entlang einer Linie vorwärts bewegen, die im Wesentlichen
rechtwinklig zu der Richtung ist, in der die Portionen schindelartig
angeordnet sind.
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Bevorzugt
ist daher das Werkzeug mit einem Beobachtungssystem aufgebaut, das
Bildsignale an den Rechner liefert, der den Roboterarm steuert,
was es dem Rechner ermöglicht,
die Ausrichtung jedes Gegenstands und insbesondere der Überlappungsrichtung
einer schindelartigen Anordnung zu bestimmen und Steuerungssignale
für eine
entsprechende Drehung des Werkzeugs zu erzeugen, um sicherzustellen,
dass, bevor das Werkzeug an einem Gegenstand wie einer schindelartigen
Anordnung angreift, seine Ausrichtung bezüglich des Gegenstands oder der
Anordnung so ist, dass die Blätter
(und, wenn vorhanden, die Stützglieder)
sich in geeigneter Weise bezüglich
des Gegenstands oder der Anordnung bewegen.
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Dementsprechend
kann hier jede Bezugnahme auf einen Gegenstand einen einzelnen Artikel oder
einen Stapel oder eine schindelartige Anordnung von zwei oder mehr
solcher Artikel meinen.
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Die
Erfindung umfasst auch ein Produktbehandlungssystem umfassend eine
erste Fördereinrichtung,
eine zweite Fördereinrichtung,
die von der ersten beabstandet angeordnet ist, einen Roboterarm
und eine Rechnersteuerung dafür,
der Werkzeug aufweist, das an seinem entfernten und bewegbaren Ende
angebracht und wie oben erwähnt
aufgebaut ist, wobei sowohl der Arm als auch das Werkzeug durch
Signale von dem Rechner steuerbar sind, um das Werkzeug um einen
Gegenstand auf einer Fördereinrichtung
zu positionieren und die Stützglieder, falls
vorhanden, in gegenüberliegenden
Kontakt mit einem Gegenstand zu bringen und deren Blätter unter
den Gegenstand gleiten zu lassen und anschließend durch geeignete Steuerung
des Roboterarms den Gegenstand von der einen Fördereinrichtung anzuheben und
den Arm und daher das Werkzeug, das den Gegenstand enthält, zu bewegen,
um ihn über der
anderen Fördereinrichtung
zu positionieren und anschließend
durch geeignete Steuerungssignale von dem Rechner die Blätter und
die Stützglieder (falls
vorhanden) zu öffnen
und den Gegenstand auf der anderen Fördereinrichtung abzusetzen.
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Der
Arm kann rechnergesteuert abwärts
bewegt werden, nachdem das Werkzeug über dem anderen Förderer positioniert
wurde, bevor die Blätter (und
die Stützglieder
(falls vorhanden)) geöffnet
werden, um dadurch den Abstand zu steuern, um den der Gegenstand
auf den anderen Förderer
fällt,
wenn er freigegeben wird.
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Das
System kann Kameras und Sensoren aufweisen, die Signale erzeugen,
aus denen der Rechner die Position und/oder Ausrichtung und/oder Art
jedes Gegenstands auf der einen Fördereinrichtung bestimmen und
Steuerungssignale erzeugen kann, um zu bewirken, dass Antriebe betätigt werden,
um das Werkzeug anzuheben und/oder zu drehen und/oder abzusenken
und/oder den Roboterarm so einzustellen, dass das Werkzeug genau
zur richtigen Zeit bezüglich
eines Gegenstands positioniert wird, der auf der einen Fördereinrichtung
transportiert wird, um zu ermöglichen,
dass das Werkzeug ihn von diesem aufnimmt und, falls erforderlich,
beim Transit dreht und genau zum richtigen Zeitpunkt und mit der
richtigen Ausrichtung auf der anderen Fördereinrichtung positioniert.
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Der
andere Förderer
kann darauf angeordnete Tabletts oder Behälter aufweisen, und das Beobachtungssystem
und die Sensoren können
so eingerichtet werden, dass sie die genaue Position jedes Tabletts
oder Behälters
bezüglich
des Roboterarms identifizieren, und der Rechner kann so programmiert werden,
dass er die Bewegung des anderen Förderers sowie die des einen
Förderers
steuert, um sicherzustellen, dass ein bestimmtes Tablett oder ein bestimmter
Behälter
zu einer bestimmten Zeit in einer bestimmten Position ist, um zu
ermöglichen,
dass ein bestimmter Gegenstand, der von dem einen Förderer aufgenommen
wird, durch Werkzeugbetätigung
in dem Tablett oder Behälter
platziert wird, und können wie
oben erwähnt
aufgebaut sein und von dem Roboterarm getragen werden.
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Die
Erfindung wird nun beispielartig unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines ABB Ltd IRB 340-Roboterarms ist, an dessen unterem Ende
Werkzeug, das eine Ausführungsform
der Erfindung ist, anzubringen ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht des Werkzeugs ist, die dem Verständnis der
Erfindung dient, in der die beiden Blätter getrennt gezeigt sind, so
dass das Werkzeug über
einem Gegenstand abgesenkt werden kann, der aufgenommen und zu einem
zweiten Ort gebracht werden soll;
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3 eine ähnliche
Ansicht wie 2 ist, in der die beiden Blätter jedoch
zueinanderbewegt wurden;
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4 eine ähnliche
Ansicht wie 3 ist, die jedoch erfindungsgemäßes Werkzeug
zeigt, bei dem die obere Oberfläche
eines aufzunehmenden Gegenstands von einer Anordnung von gefederten Fingern
an Stelle der Dornen von 2 und 3 gefasst
wird;
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5 schematisch zeigt, wie die beiden Blätter synchron
bewegt werden, und zeigt, wie ein resultierendes Drehmoment um die
Achse der Verbindung zwischen dem Werkzeug und dem Roboterarm von 1 auftritt;
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6–10 verschiedene Anordnungen des Werkzeugs
zeigen, in denen die Bewegung der Blätter so ist, dass sie weniger
oder ein vernachlässigbares
Drehmoment an der Roboterarmverbindung erzeugt;
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11 das
Werkzeug zeigt, das in einen Kontakt mit einem Förderer abgesenkt wird, wobei die
Blätter
offen sind, aber kurz davor sind, sich einwärts und unter ein Schweinekotelett
zu bewegen;
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12 das
Werkzeug zeigt, nachdem die Blätter
unter das Kotelett bewegt wurden, bereit, von dem Roboterarm angehoben
und seitlich bewegt und in ein Tablett auf einem benachbarten Förderer fallen gelassen
zu werden;
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13 eine
schindelartig angeordnete Gruppe von Koteletts auf dem einen Förderer darstellt
und die Richtung zeigt, aus der die beiden Blätter kommen müssen, um
an der schindelartig angeordneten Gruppe anzugreifen, um zu ermöglichen, dass
sie als ein einzelner Gegenstand aufgenommen wird;
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14A–14D perspektivische Ansichten, Draufsichten und
Seitenaufrisse eines Greifwerkzeugs sind, die dem Verständnis der
Erfindung dienen;
-
15A–15D ähnliche
Ansichten sind, bei denen einer der Zylinder betätigt wurde, um beide Blätter und
Stützglieder
näher zueinander
zu be wegen, als erster Schritt für
ein Angreifen an dem Produkt (nicht gezeigt);
-
16A–16D ähnliche
Ansichten sind, bei denen beide Zylinder betätigt wurden, so dass sich die
Blätter
bezüglich
der Stützglieder
bewegt haben, um eine Plattform unter dem Produkt zu bilden; und
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17A und 17B Seitenaufriss
und Untersicht einer Platzierungseinrichtung mit einer Vielzahl
von Stiften/Fingern an Stelle der Dornen 82 zur Verwendung
bei einem Greifer, wie in 1 und 2 gezeigt,
sind.
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In den Zeichnungen
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Roboterarms, umfassend eine obere
Antriebseinheit 10, drei Gelenkarme 12, 14, 16,
die in einer Befestigungseinrichtung 18 zusammenlaufen.
Die Einheit 10 ist dafür
vorgesehen, an einem Rahmen befestigt zu werden, typischerweise
um den Arm über
einem Förderer
(in 1 nicht gezeigt) zu platzieren.
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2 und 3 zeigen
Werkzeug, das an der Befestigungseinrichtung 18 befestigt
werden kann, wobei ein zentraler Klemmkragen 20 verwendet
wird. Letzterer ist in der Mitte eines oberen Abschnitts 22 einer
Brücke
angeordnet, deren Hauptteil 24 sich parallel und unterhalb
des oberen Abschnitts erstreckt, so dass er über ihre Enden vorsteht, und zwei
Schwenkbefestigungen 26, 28 vorsieht, in denen
zwei Stifte (nicht sichtbar) drehbar und gleitend aufgenommen werden.
Der Hauptteil jedes Stifts ist der Sicht verborgen, aber ein vergrößerter Kopf
ist bei 30 und 32 zu sehen, und das untere Ende
jedes Stifts steht unterhalb von 26 bzw. 28 vor
und ist von einer Druckfeder 34, 36 umgeben.
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Zwischen
jedem Kopf 30, 32 und dem oberen Ende jeder Befestigung 26, 28 ist
ein Arm eingeschlossen, der mit 38 bzw. 40 bezeichnet
ist und sich seitlich von zwei Streben 42, 44 erstreckt,
die ähnliche
sich seitlich erstreckende parallele Arme 46, 48 aufweisen.
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Die
Arme 38 und 46 und 40, 48 haben
fluchtende Bohrungen, durch die die beiden Stifte hindurchgehen,
wodurch die Federn 34, 36 zwischen den unteren
Enden der Befestigungen 26, 28 und den unteren
Armen 46, 48 eingeschlossen werden. Obwohl dies
nicht gezeigt ist, stehen die Stifte durch die Arme 46, 48 vor
und sind an den beiden gebogenen Stützen 50, 52 für zwei Blätter 54, 56 verkeilt.
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Die
oberen Arme 38, 40 sind ebenfalls mit den Stiften
verkeilt, so dass das Schwenken von 38 und 40 um
die Stiftachsen eine seitliche Bewegung der Blätter 54, 56 aufeinander
zu oder voneinander weg verursacht.
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Die
Arme 38, 40 sind durch eine Verbindung 58 verbunden,
die schwenkbar an entgegengesetzten Enden mit den Armen 38, 40 verbunden
ist, so dass eine Schwenkbewegung eines Arms getreu auf den anderen
Arm übertragen
wird.
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Ein
Antrieb erfolgt durch einen pneumatischen Zylinder 60 und
eine Kolbenstange 62. In 2 ist der
Kolben vollständig
zurückgezogen
gezeigt. Die entfernten Enden des Zylinders und des Kolbens sind
schwenkbar mit einem Block 64 verbunden, der an dem Hauptteil
der Brücke 24 bzw.
dem Arm 38 befestigt ist.
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Während Auf
diese Art die Kolbenstange ausgefahren wird, indem Luft in die Rückseite
des Kolbens geleitet wird, ist der Arm 38 bezüglich der Brücke 24 schwenkbar,
und der Arm 40 wird durch die Verbindung 58 um
denselben Winkel gedreht. Das Ende der Kolbenstange 62 ist
in einen Block 66 eingepasst gezeigt, der durch einen Stift 68 schwenkbar
mit dem außen
liegenden Ende des Arms 38 verbunden ist – jenseits
des Punktes, an dem die Verbindung 58 schwenkbar daran
befestigt ist.
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Wie
bei dem Kolben und dem Zylinder endet die Verbindung in zwei Blöcken 70, 72,
die durch die Stifte 74, 76 festgehalten werden
und um diese schwenkbar sind.
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In
der Mitte des Brückenglieds 24 ist
eine Stange 78 angeordnet, die an ihrem oberen Ende an 24 befestigt
ist und an ihrem unteren Ende an einer sternförmigen Platte 80 befestigt
ist, die Dornen wie 82 aufweist, die mit den Sternfingern
so verbunden sind, dass sie nach unten zu der Ebene vorstehen, die
die beiden Blätter 54, 56 enthält. Die
Dornen sind dafür
vorgesehen, an einem Gegenstand anzugreifen, der von den Blättern angehoben
werden soll, wenn die Anordnung um den Gegenstand abgesenkt wird,
wobei die Blätter
in ihrer offenen Position sind (wie in 2 gezeigt).
Wenn die Platte 80 bezüglich des
Brückenglieds 24 nicht
drehbar ist, verringert der Vorgang des Aufspießens des Gegenstands (nicht gezeigt)
auf die Dornen jede Neigung des Gegenstands, von den Vorderkanten
der Blätter
geschoben oder gedreht zu werden, wenn sie sich aus der in 2 gezeigten
Position zu der in 3 gezeigten Position schließen und
dabei unter den Gegenstand gleiten, um ihn darauf festzuhalten.
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Die
Blätter 54, 56 sind
an den Armen 50, 52 durch Bolzen und Mutter befestigt
(eine von diesen ist mit 84 bezeichnet), und Abstandhalter
(von denen einer mit dem Bezugszeichen 86 bezeichnet ist)
sind sandwichartig zwischen den Armen 50, 52 und
den Blättern 54, 56 angeordnet,
wobei sich jeder Bolzen durch einen Abstandhalter erstreckt.
-
Die
Köpfe der
Bolzen (nicht gezeigt) sind an den Blättern befestigt, so dass sie
nicht unter der unterseitigen Oberfläche der Blätter vorstehen, z.B. durch
Schweißen
oder Hartlöten,
und die Dicke jedes Bolzenkopfes wird zweckmäßigerweise in einer Vertiefung
(nicht gezeigt) in der Unterseite jedes Abstandhalters aufgenommen.
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Da
sich die Blätter
nicht unter die Enden der Arme erstrecken, die mit den Stiften verbunden
sind, die in den Befestigungen 42, 44 festgehalten
werden, ist eine Vergrößerung,
deren Dicke gleich der Dicke jedes der Abstandhalter 86 plus
des Blatts 54 (oder 56) ist, unterhalb des innen
liegenden Endes jedes Arms 50, 52 angeordnet.
Es kann beispielsweise ein vergrößerter Kopf
am unteren Ende jedes der Stifte sein.
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Die
Federn 34, 36 ermöglichen es, die Arme 50, 52 und
die Stützteile 42, 44 und
die Verbindung 58 bezüglich
der Brückenglieder 22, 24 anzuheben.
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Der
Leerlauf ermöglicht
es, die Blätter
nach unten in Kontakt mit der Oberfläche eines Förderers zu drücken, falls
erforderlich, wodurch die Federn komprimiert werden, um die relative
Bewegung der Teile aufzunehmen.
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Sobald
die Anordnung wiederum von dem Förderer
weg angehoben wurde, dehnen sich die Federn so aus, dass sie die
Arme 38, 40 in Kontakt mit den oberen Enden der
Befestigungen 26, 28 drücken.
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4,
die ein Werkzeug ähnlich
dem von 2 und 3 zeigt,
jedoch von der anderen Seite, zeigt ein erfindungsgemäßes Werkzeug.
Hier ist die Platte 80 durch eine Federstahlplatte 88 ersetzt,
die auf beiden Seiten eines zentralen Abschnitts 89 abgeschnitten
ist, um sechs Federfinger zu bilden, drei auf jeder Seite, von denen
einer mit dem Bezugszeichen 90 bezeichnet ist. Jeder der
Finger ist gebogen, wie bei 92, so dass er sich von dem
zentralen Abschnitt 89 und bei 94 und 96 nach
unten erstreckt, um Gegenstands-Angreifkissen 98 zu bilden.
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Die
Reibungskraft zwischen den Unterseiten der Kissen 98 und
einem Gegenstand (nicht gezeigt) dient demselben Zweck wie das Angreifen
der Dornen 92 an einem Gegenstand (bezogen auf 2 und 3),
aber ohne den Gegenstand zu beschädigen.
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5 zeigt das Prinzip hinter der Geometrie der
in 2–4 gezeigten
Anordnung. So sind die Blätter
mit 54, 56 und die Verbindung mit 58 bezeichnet.
Die Arme 38 und 40 sind schematisch dargestellt.
Die Mittelachse des Kragens 20 ist mit 100 bezeichnet,
und die Drehrichtung der Blätter
ist durch Pfeile 102, 104 dargestellt.
-
Da
beide Blätter
in derselben Richtung um 100 drehen (gleichgültig, ob
sie sich öffnen
oder schließen),
entsteht ein resultierendes Drehmoment um die Achse 100.
Wenn der Roboterarm und/oder die Verbindung zwischen dem Arm und
der Brückenanordnung 22, 24 einen
Leerlauf enthält
(der als Auskuppeln oder Spiel auftritt), führt dieses Drehmoment zu einer
unvorhersehbaren Drehbewegung der Anordnung und besonders der Blätter 54, 56 bezüglich ihrer
erwarteten Ausrichtung. Dies kann dazu führen, dass der Gegenstand von
dem Werkzeug falsch positioniert wird, wenn er an seinem neuen Ort
abgesetzt wird.
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Zu
diesem Zweck stellen 6–10 schematisch alternative Antriebsmechanismen
dar, durch die die Blätter
sich in unterschiedlicher Richtung bewegen, wenn sie sich öffnen und/oder
schließen,
um kein verdrehendes Drehmoment um 100 zu erzeugen.
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In
jeder der 6–10 ist
die Achse 100 gezeigt, ebenso die beiden Blätter 54, 56.
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In 6 sind zwei ineinandergreifende Zahnräder 106, 108 an
den Blättern 54 bzw. 56 verkeilt,
und ein Kolben mit Zylinder 109 wirkt auf die Arme 110, 112,
so dass sie die Blätter öffnen oder schließen. Um 100 entsteht
ein Null-Drehmoment.
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In 7 werden die Blätter 54, 56 von
parallelen Schlitten 114, 116 getragen, und eine
relative Gleitbewegung wird bewirkt, indem ein Zylinder mit Kolben 117 ausgefahren
wird, der beispielsweise zwischen der Brücke (nicht gezeigt) und einem
der Schlitten 116 wirkt. Ein Ritzel 118 ist frei
um die Achse 100 drehbar, und die Zähne des Ritzels greifen mit Zähnen ein,
die in parallelen, beabstandeten Rändern der Schlitten 114, 115 ausgebildet
sind. Wenn der Schlitten 116 nach rechts bewegt wird, wird
der Schlitten 114 aufgrund der Drehung des Ritzels 118 nach
links bewegt. Um 100 entsteht ein Null-Drehmoment.
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In 8 verbindet ein Scherenmechanismus 120 die
beiden Blätter 54, 56,
und ein Zylinder mit Kolben 121 wirkt zwischen zwei der
vier äußeren Enden 122, 124 des
Mechanismus. Die beiden anderen äußeren Enden 126, 128 sind
bezüglich
der Blätter 54, 56 drehbar.
Eine der Zwischenverbindungen 130 kann in einem Schlitz 132 in
einem befestigten Glied 134 gleiten.
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Ein
relatives Gleiten zwischen den Verbindungen 122 und 128 und
der Anordnung wird durch die Schlitze 136, 138 in
Stützarmen
ermöglicht,
damit sich die Blätter
aufeinander zu (wie in 8A gezeigt) und voneinander
weg (wie in 8B gezeigt) bewegen können.
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Ein
Null-Drehmoment wird der zweiten Zwischenverbindung auferlegt. Zu
diesem Zweck wird die Achse 100 so angeordnet, dass sie
mit dieser Verbindung zusammenfällt,
die stationär
bleibt, während
sich die anderen fünf
Verbindungen des Scherenmechanismus bewegen.
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9 zeigt eine Anordnung ähnlich der
von 5, außer, dass ein Befestigungsblock 136 um 138 schwenken
kann und eine Verbindung 140 (schwenkbar an der Verbin dung 58 angebracht)
sich ebenfalls um 138 dreht – der ebenfalls gleich der Achse 100 in 5 sein kann.
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Das
Drehmoment um 138 wird reduziert, da die Blätter nicht
länger
gedreht werden. Der Block 136 und die Verbindungen und
Zylinder werden statt dessen gedreht.
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In 10 werden parallele Verbindungen 142, 144 und 146, 148 an
ihren Enden schwenkbar mit den Blättern 54, 56 und
mit dem Mittelpunkt und einem radial versetzten Punkt jedes der
beiden ineinandergreifenden gezahnten Kitzel 150, 152 verbunden.
Der Mittelpunkt und der versetzte Punkt sind mit 154, 156 bzw. 158, 160 bezeichnet.
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Die
Ritzel werden gedreht, indem ein Zylinder mit Kolben 161 ausgefahren
oder zurückgezogen wird,
der schwenkbar mit den beiden Ritzeln bei 162, 164 verbunden
sein kann, oder der Kolben ist schwenkbar bei 164 an einem
befestigten Teil der Anordnung wie einem Brückenglied wie 22, 24 von 2–4 angebracht.
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Wenn
die Ritzel gegendrehen, werden die Blätter aufeinander zu oder voneinander
weg bewegt, ohne resultierendes Drehmoment.
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Die
Achse 166 wird durch den Scheitelpunkt eines dreieckigen
Stützglieds 168 gebildet,
das wiederum Stifte trägt,
die die Drehachsen von 154 und 158 bilden, die
deshalb in ihrer Position bezüglich einander
und bezüglich
der Achse 166 fixiert sind.
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11 und 12 zeigen
ein Werkzeug, das insgesamt mit 170 bezeichnet ist, wie
in 2 und 3 dargestellt, das an dem unteren
Ende eines Roboterarms angebracht ist, der insgesamt mit 172 bezeichnet
ist, von der in 1 dargestellten Art.
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Zusätzlich sind
der Arm und das Werkzeug oberhalb der beiden Förderer 174, 176 angeordnet, deren
Bewegungsrichtungen durch Pfeile 178, 180 bezeichnet
sind.
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Schweinekoteletts
sind mit 182, 184 bezeichnet auf dem Förderer 174 dargestellt.
Diese sind auf dem Förderer
voneinander beabstandet und können ähnlich oder
unterschiedlich ausgerichtet sein, je nachdem, wie sie von der Verarbeitungsvorrichtung (nicht
gezeigt) auf dem Förderer
abgelegt werden – typischerweise
eine Hochgeschwindigkeits-Schneidemaschine, die dafür vorgesehen
ist, Koteletts von einem großen
Stück Fleisch
abzuschneiden und nacheinander auf den Förderer fallen zu lassen.
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Eine
Kamera von einer Vielzahl von Kameras ist mit 186 bezeichnet.
Diese ist mit dem Roboterarm 172 vorgesehen, und ein rechnergestütztes Steuerungssystem 188 mit
einer Vielzahl von Eingängen 190 und
einer Vielzahl von Ausgängen 192 steuert
den Betrieb des oder jedes der beiden Förderer, den Arm und eventuell
auch einen Hemmungsmechanismus (nicht gezeigt) zum Beabstanden der Koteletts
entlang dem Förderer 174.
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Im
Betrieb wird der Arm gesenkt, wobei seine Blätter 54, 56 in
ihrer vollständig
geöffneten
Position sind, gesteuert von dem Steuerungssystem 188 genau
in dem Moment, wenn das Kotelett 182 an der in 11 gezeigten
Position ankommt. Die Dornen (oder Finger, wenn die Variante von 4 verwendet wird)
greifen an der oberen Oberfläche
des Koteletts 182 an, während
die Blätter
darunter gleiten, in die in 12 gezeigte
Position.
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Der
Arm wird nun so betätigt,
dass er das Kotelett 182 von den Förderern 174, 176 weg
anhebt und das Werkzeug so bewegt, dass es sich nun über dem
Förderer 176 befindet,
um die Ankunft eines Tabletts 194 auf dem Förderer 176 genau
unterhalb der Stelle zu erwarten, wo das Werkzeug das Kotelett 182 absetzen
wird, wenn es sich über
dem Förderer 176 befindet
(oder die Bewegung des Tabletts 194, so dass ein erstes
Kotelett 196, das sich bereits darin befindet, gerade der
Stelle voraus ist, an der das Kotelett 182 von dem Werkzeug 170 in
dem Tablett abgelegt werden wird).
-
Das
Steuerungssystem betätigt
das Werkzeug, um die Blätter
zu öffnen,
so dass das Kotelett 182 in das Tablett über dem
hinteren Ende des Koteletts 196 fallen kann, um die Koteletts
schindelartig anzuordnen.
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Das
Bewegen des Arms und des Werkzeugs zurück in die Position über dem
Förderer 174 und
das Wiederholen des Vorgangs für
das nächste
Kotelett 184 (und folgende Koteletts in der Reihe, falls
erforderlich) und des weiterrückenden
Tabletts 194 wäh renddessen
durch Bewegen des Förderers 176 ermöglicht es,
mehrere Koteletts schindelartig in dem Tablett 194 anzuordnen.
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Die
Kamera 186 (oder eine andere Kamera) inspiziert jedes Kotelett,
um den Fettrandbereich und dadurch seine Ausrichtung bezüglich der
Richtung der Bewegung des Förderbands
zu identifizieren, und weitere Signale werden durch das Steuerungssystem 188 erzeugt,
um das Werkzeug (oder die mit Dornen versehene Platte 80 bezüglich der
Brücke 22, 24)
so zu drehen, dass das Kotelett 182 korrekt ausgerichtet
wird, nachdem es von dem Förderer 174 aufgenommen
wurde und bevor es auf dem Förderer 176 abgesetzt
wird, so dass jedes darauf abgesetzte Kotelett eine korrekte Ausrichtung
bezüglich
anderer Koteletts hat, zu denen es gehören soll. So können Koteletts
schindelartig angeordnet werden (wie in 12 gezeigt)
oder Seite an Seite paarweise, zu dritt oder zu viert in Tabletts
angeordnet werden.
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Weitere
Kameras können
vorgesehen sein, um die Ausrichtung der Tabletts wie 194 zu
identifizieren, um weitere Referenzsignale für das Steuerungssystem zu liefern,
damit die Koteletts gedreht werden und korrekt bezüglich des
Förderers 176 und zu
darauf getragenen Tabletts positioniert werden können.
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Die
Kotelettschneidevorrichtung kann das Fleisch schindelartig anordnen,
wenn es geschnitten wird, um schindelartig angeordnete Gruppen von (beispielsweise)
vier Koteletts zu bilden, wie in 13 mit 198 bezeichnet.
Diese sind in 13 auf dem Förderer 174 in Draufsicht
gezeigt.
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Wenn
das Werkzeug um die Gruppe von Koteletts 198 so positioniert
ist, dass sich die beiden Blätter
nach innen in der Richtung der beiden Pfeile 200, 202 bewegen,
werden die schindelartig angeordneten Koteletts nicht wesentlich
gestört,
wenn die Blätter
darunter gleiten. Dadurch kann die schindelartig angeordnete Gruppe
von Koteletts 198 als ein einzelner Gegenstand in einem
wartenden Tablett auf dem angrenzenden Förderer 176 abgelegt
werden, anstatt dass eine schindelartig angeordnete Gruppe jeweils
in einzelnen Stücken
in einem wartenden Tablett zusammengesetzt werden muss, wie zuvor
beschrieben.
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Wie
zuvor können
die schindelartig angeordneten Gruppen 198 während des
Transits von dem Förderer 174 zu
dem Förderer 176 jede
als eine Gruppe so gedreht werden, dass sie an der geeigneten Dimension
jedes wartenden Tabletts auf dem Förderer 176 ausgerichtet
sind.
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Stapel
von Schinkenstreifen (nicht gezeigt) können auf die gleiche Art als
einzelne Gegenstände behandelt
werden. Bevorzugt ist das Werkzeug so ausgerichtet, dass die Blätter sich
den Streifen von gegenüberliegenden
Seiten der kürzeren
Dimension der Streifen, die den Stapel bilden, nähern.
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In 14–16 sind die Blätter mit 204, 206 und
die Stützglieder
mit 208, 210 bezeichnet. Pneumatische Zylinder
sind mit 212, 214 bezeichnet.
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Wenn
beide Zylinder vollständig
geöffnet (ausgefahren)
sind, nehmen die Blätter
und die Stützglieder
die Positionen ein, die in 14A–D gezeigt sind,
und werden vollständig
zurückgezogen.
Die Dornanordnung 216 ist fakultativ.
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Nach
dem Absenken des Werkzeugs auf das Produkt (nicht gezeigt), um durch
die Dornen der Anordnung 216 (falls eingebaut) an diesem
anzugreifen, wird der Zylinder 212 geschlossen, was bewirkt, dass
beide Paare der Blätter
und der Stützglieder sich
synchron nach innen in die in 15A–15D gezeigte Position bewegen, um dadurch das
Produkt zwischen den Stützgliedern 208, 210 zu
greifen.
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Anschließend wird
auch der Zylinder 214 geschlossen, um die Blätter bezüglich der
Stützglieder nach
innen zu bewegen, um die in 16A–16D gezeigte Position einzunehmen.
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Die
Drehung des Produkts kann erreicht werden, indem das gesamte Werkzeug
um die Achse 218 gedreht wird (gleichgültig, ob Dornen vorgesehen
sind oder nicht), und das Vorhandensein der Stützglieder 208, 210 garantiert,
dass das Produkt mit dem Werkzeug dreht, gleichgültig, ob Dornen vorhanden sind
oder nicht.
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Das
Abgeben des Produkts auf eine Stützfläche wird
erreicht, indem der Vorgang umgekehrt wird, nachdem das Werkzeug
abgesenkt wurde, so dass das Produkt über dem Punkt positioniert
wird, an dem es liegen soll. So wird der Zylinder 214 zuerst
geöffnet,
um die Blätter 204, 206 bezüglich der
Stützglieder 208, 210 zurückzuziehen,
danach wird der Zylinder 212 geöffnet, um sowohl die Blätter als
auch die Stützglieder
von dem Produkt weg zu bewegen, wobei es auf der Stützfläche (nicht
gezeigt) gelassen oder auf diese fallen gelassen wird.
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Wenn
gewünscht,
können
die Zylinder 212, 214 auf andere Art als die in 14–16 gezeigte angebracht und betätigt werden,
damit sich die Stützglieder
bezüglich
der Blätter 204, 206 nach
außen bewegen
und somit verschoben bleiben können,
damit sie nicht an dem Produkt angreifen und es dem Werkzeug ermöglichen,
so zu arbeiten, wie in unserer parallelen anhängigen Anmeldung beschrieben.
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Wenn
das Produkt ohne Eindringen umfasst und an ihm angegriffen werden
soll, kann das Werkzeug modifiziert werden, indem die Dornanordnung 216 entfernt
wird und an ihrer Stelle eine Anordnung von verschiebbaren Stiften/Fingern
angebracht wird, wie in 17A, 17B gezeigt. Diese umfasst eine Trägerplatte 220,
die ein Feld von Öffnungen
enthält, die
zylindrische Buchsen wie 222 aufweisen, die sich koaxial
unter die Öffnungen
erstrecken, um als Führungen
für eine
entsprechende Vielzahl von zylindrischen Stiften wie 224 zu
dienen, die vergrößerte Köpfe 226 aufweisen,
um zu verhindern, dass sie durch die Öffnungen in der Platte 220 fallen.
Die unteren Enden der Stifte sind flach und können ebenfalls vergrößert sein,
wie die Köpfe 226,
um zu verhindern, dass sie von der Platte 220 fallen, wenn
das Werkzeug umgedreht wird.
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Über den
oberen Enden der Stifte ist eine Platte 228 angeordnet,
die eine flache Unterseite aufweist, die in einer Abwärtsrichtung
bewegbar ist, indem ein pneumatischer Zylinder 230 ausgefahren wird.
Die normale (zurückgezogene)
Position der Platte 228 ermöglicht es, dass sich Stifte
wie 224 frei in Aufwärtsrichtung
bewegen, wenn ihre unteren Enden an der oberen Oberfläche des
Produkts angreifen, wie bei 232 gezeigt. Die Stifte, die
nicht an dem Produkt angreifen, werden nicht verschoben und bleiben
in ihren unteren Positionen. In 17A ist ein
Stift 224 angehoben gezeigt, während ein anderer Stift 234 ein
Stift ist, der von dem Produkt nicht angehoben wurde.
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Die
Länge der
Stifte ist so gewählt,
dass sogar in ihrer unteren Position die unteren Enden wie 236 des
Stifts 234 von den Blättern 238, 240 entfernt sind,
die in 17A in gestricheltem Umriss
gezeigt sind, so dass die Bewegung der Blätter nicht von den Stiften
verhindert wird, die nicht von dem Produkt 232 hochgeschoben
wurden.
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Wie
am besten in der unterseitigen Draufsicht der Platten- und Stiftanordnung
von 17B zu sehen ist, sind Stifte
wie 242, 244, 246 und 248 sehr nah
an den Seiten des Produkts angeordnet. Wenn dieses sich aufgrund
eines reibungsbedingten Mitschleppens zwischen dem Produkt und den
Blättern 238, 240 zu
bewegen versucht und diese sich zurückziehen, um das Produkt freizugeben,
bewegt es sich deshalb nur in dem Ausmaß, das die Stifte wie 242, 244, 246 und 248 ermöglichen,
woraufhin weitere seitliche Bewegung durch einen oder mehrere dieser
Stifte eingeschränkt
wird, wenn die Blätter
fortfahren, sich zurückzuziehen.
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Jede
Neigung des Produkts, an den Stiften wie 224 festzuhängen, mit
denen die obere Oberfläche
des Produkts aufgespießt
wurde, kann überwunden
werden, indem die Platte 228 nach unten getrieben wird,
indem der Zylinder 230 ausgefahren wird, wenn das Werkzeug
bezüglich
des Produkts angehoben wird (nachdem die Blätter 238, 240 zurückgezogen
wurden). Diese positive Verschiebung der Stifte verhindert auch,
dass sie aus einem beliebigen Grund in einer angehobenen Position
stecken bleiben, weil sie in ihren Führungen 222 verklemmen oder
darin feststecken, weil sich das Produkt ansammelt.
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Der
Antrieb 230 ist fakultativ, wenn die Platte 228 schwer
genug ist, und diese kann weggelassen werden, wenn die Stifte schwer
genug sind, um zuverlässig
in ihre untersten Positionen zu fallen, wenn das Werkzeug von dem
Produkt weg angehoben wird.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform (nicht
gezeigt) können
geschlossene Zylinder über den Öffnungen
in der Platte 220 vorgesehen sein, in die die Köpfe 226 im
Gleitsitz hineinpassen, und Druckluft wird jedem Zylinder über jedem
Stiftkopf zugeführt,
die den Stift nach unten treibt, bis der Kopf an der Platte 220 angreift.
Wenn die Köpfe
keinen luftdichten Verschluss bilden, tritt die Luft um den Kopf
herum aus, so dass sie den Druck verringert und die Kraft reduziert,
die auf die Stifte einwirkt, und/oder ein Überdruckventil kann verwendet
werden, wenn die Stiftköpfe
einen engen Gleitsitz wie ein Kolben in einem Zylinder haben.