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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an und in Verbindung
mit einer Greifvorrichtung für
das Aufnehmen und Anordnen von Artikeln, und ist insbesondere für das Aufnehmen
und Handhaben beim Anordnen von haftenden oder klebrigen Artikeln
oder Artikeln wichtig, die von und/oder in eng begrenzte Stellen
bewegt werden sollen, wie beispielsweise ausgesparte Verpackungsfächer. Eine primäre Anwendung
für das
Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die
Handhabung einer breiten Palette von unverhüllten Lebensmittelprodukten
für deren
Verpackung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Handhabung von unverhüllten,
d.h. unverpackten Lebensmittelprodukten bei der Herstellung und
Verpackung der Produkte, insbesondere, wo sie mit Zucker überzogen
oder aus anderen Gründen
auf ihren äußeren Flächen im
Wesentlichen haften/klebrig sind, ist offenkundig schwierig wirksam
zu automatisieren. Ein Hauptproblem bei der Handhabung derartiger
Produkte, wie beispielsweise gefrorener Kuchen, glasierte Kirschen,
mit Schokolade überzogene
Produkte und andere Süßwaren,
ist, dass sich ein automatisiertes Handhabungssystem, das danach
strebt, Greifer zu verwenden, um jedes Produkt für den Transport und die Ablagerung
aufzunehmen, der Schwierigkeit gegenübersieht, das Produkt sauber
abzugeben. Das Produkt wird im Allgemeinen an den Greiffingern zumindestens
zeitweilig haften, wenn es freigegeben wird, was zu einer ungenauen
Anordnung des Produktes und einer Unterbrechung des synchronen Ablaufes
einer automatisierten Fertigungslinie führt. Außerdem kann sich die klebrige
Oberflächenbeschichtung
des Produktes als Rückstand
auf der Greiferbaugruppe aufzubauen beginnen, was im Gegensatz zu
den Anforderungen nach einer strengen Hygiene während der Lebensmittelherstellung
und -verpackung steht.
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Größtenteils
aus diesen vorangehend angeführten
Gründen
verlässt
sich die Lebensmittelindustrie im Allgemeinen auf ein manuelles
Aufnehmen und Handhaben beim Anordnen der Lebensmittelprodukte.
Das ist natürlich
an sich sehr arbeitsintensiv und kostet die Lebensmittelindustrie
Milliarden Pfund pro Jahr an Arbeit.
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Wohingegen
sich die Automatisierung der Produktion in der Automobilindustrie
jetzt der vollen Ausbildung zu nähern
scheint und die Haupthersteller von Robotern daran interessiert
sind, ihre Technologie in der Lebensmittelindustrie als eine bedeutende
neue Gelegenheit anzuwenden, ist ihre Fähigkeit, die Forderungen der
Lebensmittelindustrie anzusprechen, durch die Unzulänglichkeiten
der gegenwärtig verfügbaren Endeffektoren
für die
Handhabung von Lebensmittelartikeln stark begrenzt.
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Eine
Vorrichtung für
das leichte Ergreifen und Drehen eines Postens wird im JP-01246088
offenbart und weist entgegengesetzte Endlosbänder auf entgegengesetzten
Fingern auf, die periodisch arbeiten, um den Posten zu drehen, während die
Finger zusammengedrückt
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird eine Greifvorrichtung für das Aufnehmen
und Handhaben beim Anordnen von Artikeln bereitgestellt, wobei die
Vorrichtung aufweist: einen Stützrahmen;
und ein Paar Greiffinger, die direkt oder indirekt am Stützrahmen
montiert und in Richtung zueinander beweglich sind, um so einen
Artikel dazwischen zu ergreifen, oder die für das konventionelle Freigeben
des Artikels auseinander beweglich sind, wobei jeder Finger mit
einer entsprechenden Beschichtungsmaterialbahn beschichtet wird,
die angetrieben wird, so dass sie über die Oberfläche des
Fingers beweglich ist, wobei die Greiffinger so ausgebildet sind, dass
ein zwischen den Greiffingern ergriffener Artikel bei Benutzung
durch die Bewegung der Beschichtungsmaterialbahnen und unabhängig von
der Bewegung der Greiffinger in Richtung zueinander oder weg voneinander
aufgenommen, freigegeben und dort entlang bewegt werden kann.
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Vorzugsweise
weisen die Greiffinger ein Betätigungselementmittel
auf, mittels dessen der Greiffinger ausgezogen und zurückgezogen
wird, und bei dem der zwischen den Greiffingern ergriffene Artikel freigegeben
wird, ohne dass im Wesentlichen die Greiffinger geöffnet werden,
indem die Beschichtungsmaterialbahn bei Benutzung in einer entgegengesetzten
Richtung zu einer Zurückziehbewegung der
Greiffinger bewegt wird. Die entgegengesetzt gerichtete Bewegung
der Bahn für
die Freigabe ist in geeigneter Weise im Extrakt der Zurückziehbewegung
der Greiffinger gleich, wobei der Artikel von den Greiffingern freigegeben
werden kann, ohne dass er durch die sich zurückziehenden Finger zurückgezogen/angehoben
wird. Ein ergriffener Artikel kann daher freigegeben werden, während er
gegen eine Fläche
gehalten bleibt und sogar in einem begrenzten Raum, wie beispielsweise
einem Verpackungshohlraum.
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Vorzugsweise
liegt die Beschichtungsmaterialbahn eines jeden Greiffingers in
der Form eines Bandes oder Streifens vor, das an einem Ende an einer
Spannrolle angebracht ist, wobei die Rolle angetrieben wird, um
das entsprechende Beschichtungsband oder -streifen aufzuwickeln.
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Vorteilhafterweise
wird die angetriebene Spannrolle mittels eines elastischen Vorspannmittels angetrieben,
beispielsweise einer Federwindung. Das ist am nützlichsten, wo die Greiffinger
angetrieben werden, um sich auszuziehen und zurückzuziehen, wobei ein einfaches
und wirksames Mittel bereitgestellt wird, um eine gleiche und entgegengesetzt gerichtete
Bewegung des Bandes oder Streifens relativ zum Finger zu bewirken.
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Die
Spannrolle kann alternativ mit einem Motor versehen sein. Mit einer
mit einem Motor versehenen Rolle an zumindestens einem Ende des
Bandes oder Streifens und einem elastischen Vorspannmittel oder
einer mit einem Motor versehenen Rolle am anderen Ende kann das
Band oder der Streifen in beiden Bewegungsrichtungen gezogen werden,
und der Betrieb der Greifvorrichtung muss sich nicht auf ein angetriebenes
Ausziehen/Zurückziehen
der Greiffinger verlassen.
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Vorzugsweise
wird das Band oder der Streifen an einem Ende der Rolle und am anderen
Ende an einer Verankerungsstelle angebracht.
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Vorteilhafterweise
weist jeder Greiffinger ein jeweiliges Betätigungselement auf, beispielsweise
einen Kolben und Zylinder oder Zahnstangentrieb, mittels dessen
der Greiffinger ausgezogen und zurückgezogen wird.
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Jedes
Betätigungselement
ist zusammen mit der Spannrolle und der Verankerungsstelle des Bandes
oder des Streifens auf einem Trägermodul
angebracht, wobei jeder Finger seinen eigenen jeweiligen Trägermodul
aufweist, wobei die Trägermodule
in Richtung zueinander oder weg voneinander für eine Bewegung der Finger
in Richtung zueinander oder weg voneinander beweglich sind.
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Vorzugsweise
weist ein jeder Greiffinger eine Greifplatte auf, die an einem Ende
eines Betätigungselementes
angebracht ist, beispielsweise dem Ende der Kolbenstange eines Kolbens
und Zylinders oder der Zahnstange eines Zahnstangentriebes.
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Vorzugsweise
gelangt das Band oder der Streifen der Beschichtungsmaterialbahn über die
innere/Greifhauptfläche
des jeweiligen Greiffingers um das Ende des Greiffingers und danach
zurück
nach oben über
die Gegenfläche
des Greiffingers.
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Vorteilhafterweise
ist das Ende des Greiffingers abgerundet und in geeigneter Weise
mit einem Radius versehen oder mit einem Lager ausgestattet, um
den Reibungswiderstand auf das Band oder den Streifen zu verringern,
während
es sich um das Ende des Fingers bewegt.
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Vorzugsweise
weist die Verankerungsstelle einen Band- oder Streifenzuführmechanismus
auf, der ausgeführt
ist, um in Intervallen weiter vorwärtszuschalten, um eine neue
Länge des
Bandes oder des Streifens bereitzustellen, um sich zumindestens über einen
Teil des Greiffingers zu erstrecken.
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Vorzugsweise
ist der Schaltzuführmechanismus
eine mit Motor versehene Rolle, und die Spannrolle ist ebenfalls
eine mit Motor versehene Rolle.
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Vorzugsweise
ist die Vorrichtung für
eine Selbstreinigung der Beschichtungsmaterialbahn ausgeführt, wobei
sie einen Reinigungskopf benachbart der Bahn aufweist, um sie zu
reinigen, während
sie daran vorbeigeht.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls ein Greifkopf für eine Greifvorrichtung bereitgestellt
und weist auf: ein Paar Greiffinger, die in Richtung zueinander
beweglich sind, um so einen Artikel dazwischen zu ergreifen, oder
die für
das konventionelle Freigeben des Artikels auseinander beweglich
sind, wobei jeder Finger mit einer entsprechenden Beschichtungsmaterialbahn
beschichtet wird, die angetrieben wird, so dass sie über die
Oberfläche
des Fingers beweglich ist, wobei die Greiffinger so ausgebildet
sind, dass ein zwischen den Greiffingern ergriffener Artikel bei
Benutzung durch die Bewegung der Beschichtungsmaterialbahnen und unabhängig von
der Bewegung der Greiffinger in Richtung zueinander oder weg voneinander
aufgenommen, freigegeben und/oder dort entlang bewegt werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Eine
bevorzugte Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird jetzt spezieller als Beispiel mit
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
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1 eine
einfache schematische grafische Darstellung des Greifkopfes der
Greifvorrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Greiffinger
des Greifkopfes im Wesentlichen die Seiten des ergriffenen Artikels
umgeben;
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2 eine
Darstellung gleich 1, bei der aber der Greifkopf
zurückgezogen
und nahe der Stelle der Freigabe des ergriffenen Artikels ist;
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3 eine
schematische allgemeine Montagedarstellung der Greifvorrichtung;
und
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4 eine
perspektivische Darstellung des Greifkopfes der Greifvorrichtung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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Mit
Bezugnahme auf 1 bis 4 weist die
veranschaulichte Ausführung
der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung einen allgemeinen Stützrahmen 100 mit
einem Träger 100a auf,
von dem ein Greifkopf 1 herabhängt. Der Greifkopf 1 weist
ein Paar entgegengesetzte Greifelemente oder Finger 2a, 2b auf,
die am Träger 100a montiert
sind, um sich in einer im Wesentlichen geradlinigen Klemmbewegung
zusammen hin- und herzubewegen, um einen Artikel zwischen sich festzuklemmen,
wie beispielsweise einen kleinen Kuchen 3 oder eine kandierte Kirsche 3'.
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Die
Greiffinger 2a, 2b sind so montiert, dass sie
sich im Wesentlichen vertikal nach unten von den Enden eines im
Wesentlichen einander parallelen Paares von im Wesentlichen vertikal
angeordneten Kolbenstangen 5a, 5b erstrecken (3 und 4). Die
Kolbenstangen 5a, 5b bewegen sich im Wesentlichen
vertikal hin und her, so dass sie bei einer nach unten verlaufenden
Vorwärtsbewegung
den Artikel 3, 3' aufnehmen
und ablegen können,
und, wenn sie angehoben werden, an eine andere Stelle bewegt werden
können.
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Die
Kolbenstangen 5a, 5b erstrecken sich jeweils von
einem entsprechenden eines Paares der Kolbenzylinder 6a, 6b,
die jeweils an einem entsprechenden Trägermodul 4 angebracht
sind, der so ausgebildet ist, dass er sich längs einer Laufbahn 101 auf
dem Träger 100a für eine Bewegung
der Greiffinger 2a, 2b zusammen oder auseinander
bewegt. Eine Verbindungsstange 20 verbindet die unteren Enden
der Kolbenstangen 5a, 5b, um die Finger in einer
starr parallelen beabstandeten Konfiguration zu halten, während sich
die Finger 2a, 2b zusammen oder auseinander bewegen.
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Der
Träger 100a ist
wiederum in geeigneter Weise beweglich und dient als ein Teil eines
Transportwagens am Rahmen 100 für den Transport des Artikels 3, 3' zu einer gewünschten
Stelle zur Ablagerung. Bei einer einfachen Anordnung kann der Träger 100a an
seinen eigenen Schienen (nicht gezeigt) angebracht werden, um sich
entlang einer geraden Achse längs
des oder Seite an Seite mit dem Rahmen 100 zu bewegen.
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Die
Greiffinger 2a, 2b sind von einer speziellen Konstruktion.
Bei der veranschaulichten Ausführung
weisen sie ein Paar von im Wesentlichen rechteckigen Platten 15a, 15b in
geeigneter Weise aus einem Metall oder einer Metalllegierung oder
steifem und robustem Kunststoffinaterial auf. Diese Platten 15a, 15b sind
jeweils mit einem entsprechenden dünnen Band/Streifen 7a, 7b beschichtet,
das verschiebbar über
die Oberfläche
der Platte 15a, 15b beweglich ist. Jedes Beschichtungsband 7a, 7b besteht
in geeigneter Weise aus Cellophan oder Acetat oder einem anderen
Kunststoffpolymer, das von Lebensmittelqualität ist, d.h., für eine Verwendung
mit Lebensmitteln sicher ist, und es kann beispielsweise einem Klebeband ähneln, wie
beispielsweise Sellotape(R), ist aber klebstofffrei.
Es erstreckt sich an einem Ende von einer federbelasteten oder mit
Motor versehenen Rolle 8 und gelangt nach unten an der äußeren Hauptfläche der
Platte 15a, 15b, an der es angebracht ist, und
um das abgerundete Ende 16 der Platte 15 und erstreckt
sich dann zurück
nach oben an der inneren Fläche
(d.h. Greiffläche)
der Platte 15, um mittels einer Verankerungshalterung 9 verankert zu
werden.
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Die
Verankerungshalterung 9 wird als ein statischer Block veranschaulicht,
aber eine alternative bevorzugte Ausführung (nicht veranschaulicht) kann
eine Rolle aufweisen, die ausgeführt
ist, damit sie weiter vorwärtsgeschaltet
wird, um neue Längen des
Bandes 7a, 7b zuzuführen, um sich über die
Finger 2a, 2b zu erstrecken. Die federbelastete
oder mit Motor versehene Spannrolle 8 und die Verankerungshalterung 9 sind
beide am Trägermodul 4 des jeweiligen
Greiffingers 2a, 2b angeordnet, so dass jeder
Finger 2a, 2b selbständig ist, komplett mit seinem Beschichtungsband 7a, 7b und
dem Bandspann/Antriebsmechanismus – der Rolle 8 und
der Verankerungshalterung 9. Dementsprechend, ob sich die
jeweiligen Module 4, und daher die Finger 2a, 2b,
zusammen oder auseinander bewegen oder nicht, können die Beschichtungsbänder 7a, 7b der
Finger 2a, 2b funktionieren, wobei sie über die
Oberflächen
der Finger 2a, 2b gleiten.
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In
einem typischen Greif- und Freigabezyklus ziehen sich die Finger 2a, 2b heraus,
wobei sie die Bänder 7a, 7b aus
ihren Rollen 8 herausziehen.
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Sobald
die Finger 2a, 2b ausgezogen sind, können sie
danach miteinander geschlossen werden, um einen Artikel 3 zu
ergreifen. Um einen Artikel 3 (ohne Öffnen der Finger 2a, 2b)
freizugeben, werden die Finger 2a, 2b gleichzeitig
in Richtung des Trägers 100a des
Greiferrahmens zurückgezogen.
Das bewirkt nicht, dass sich der Artikel 3 bewegt, da sein einziger
Kontakt mit dem Finger 2a, 2b über die verankerte (sich nicht
bewegende) Seite des Bandes 7a, 7b besteht. Während der
Finger 2a, 2b das Band 7a, 7b auf
der Außenseite
des Fingers 2a, 2b zurückzieht, wird es um das Fingerende 16 aufgewickelt. Das
kontinuierlich gehaltene Objekt 3 „tritt" effektiv aus dem Ende der zurückziehenden
Finger 2a, 2b „aus", bis es freigegeben wird, während das
berührende
Band 7a, 7b davon um den Fingerendradius 16 abgezogen
wird.
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1 und 2 zeigen
ein Beispiel für
den Vorgang des Ablegens eines Artikels ohne eine wesentliche Auseinanderbewegung
der Finger 2a, 2b.
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Mit
Bezugnahme auf 1 werden die Greiffinger 2a, 2b gezeigt,
die einen Artikel 3 zwischen sich ergreifen, wie beispielsweise
einen kleinen Kuchen. Die Position der drei ausgewählten Bezugspunkte
auf jeden der Bänder 7a, 7b wird
als P1 bis P3 hervorgehoben. Ein Vergleich von 1 mit 2 wird
zeigen, dass sich diese Punkte in der Darstellung in 2 verschoben
haben, wobei die Bänder 7a, 7b durch
ihre jeweilige mit Motor versehene oder federbelastete Spannrolle 8 eingerollt
wurden. Die Bänder 7a, 7b werden
nach oben eingerollt (auf die Spannrolle 8), während die
Kolben 5a, 5b zurückgezogen werden, und sie werden
mit der doppelten Geschwindigkeit des Zurückziehens der Kolben 5a, 5b eingerollt
(sie müssen
sich über
den doppelten Kolben/Fingerabstand bewegen). Im Ergebnis dessen wird
der Kuchen 3 nach und nach vom Greifer freigegeben.
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Es
wird erkannt werden, dass, da das Ausstoßen der Kuchen 3 erfolgt,
ohne dass die Greiferfinger 2a, 2b auseinander
bewegt werden müssen, der
Kuchen 3 sorgfältig
und genau in einem schmalen Verpackungsraum zuverlässig angeordnet
werden kann, wie beispielsweise einer becherförmigen Aussparung in einer
Verpackungsschale aus warmgeformtem Kunststoff. Das Haftvermögen/die
Klebrigkeit des Kuchens behindert nicht die Genauigkeit der Anordnung.
Umgekehrt, die Aufnahme des Kuchens 3 kann ebenfalls aus
einem derartigen begrenzten Raum mit nur minimaler Öffnung der
Finger 2a, 2b, um den Kuchen 3 zwischen
sich zu positionieren, bewirkt werden. Das kann besonders nützlich sein,
wo nur ein Teil des Kuchens 3 oder eines anderen Artikels
aus dem begrenzten Raum vorsteht und, um einen besseren Griff zu
erhalten, die Bewegung der Bänder 7a, 7b benutzt
wird, um den Artikel zwischen den Fingern 2a, 2b vollständiger nach
oben zu ziehen.
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Die
Fähigkeit
der Vorrichtung, innerhalb begrenzter Räume zu funktionieren, bringt
potentiell ihre beträchtliche
Anwendung nicht nur in der Lebensmittelindustrie mit sich, sondern
ebenfalls gleichermaßen
in der pharmazeutischen Industrie und der Elektroindustrie.
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Das
Aufnehmen und Handhaben beim Anordnen wird mit einem großen Wirkungsgrad
durchgeführt,
und die wieder aufgenommene Zuführung des
Bandes von einer weitergeschalteten Zuführungsrolle am Ort des Verankerungsblockes 9 eliminiert
den potentiellen Aufbau von Lebensmittelrückständen auf den Fingern 2a, 2b.
Als Alternative betreffs der wieder aufgenommenen Zuführung des Bandes
könnte
die Vorrichtung selbstreinigend sein, indem ein Bandreinigungskopf
eingebaut wird, der beispielsweise eine Bürste aufweist, um Lebensmittelreste
zu entfernen, während
das Band durchläuft.