ES2278252T3 - Aparato para agarrar paquetes. - Google Patents

Abstract

Un aparato para agarrar paquetes, que comprende: un dispositivo de sujeción de succión (1007) que se puede colocar adyacente a una superficie superior de un paquete; y un sensor de contacto (1027) montado para el movimiento con dicho dispositivo de sujeción de succión, proporcionando dicho sensor de contacto un señal de contacto indicativa de que dicho dispositivo de sujeción de succión está a una primera distancia predeterminada de la superficie superior de dicho paquete; caracterizado porque dicho aparato comprende: medios para medir la altura de dicho paquete dentro de un marco de referencia; y un controlador (1071) configurado para: determinar una primera posición dentro de dicho marco de referencia en la cual dicho dispositivo de sujeción de succión (1007) está a dicha primera distancia predeterminada de la superficie superior de dicho paquete; bajar el aparato para agarrar hasta que dicho dispositivo de sujeción de succión (1007) esté en la posición de la altura de dicho paquete; determinar la altura de un espacio entre dicho dispositivo de sujeción de succión (1007) y la superficie superior de dicho paquete restando la diferencia entre dicha primera posición y la posición de la altura de dicho paquete de dicha primera distancia predeterminada; determinar si dicho espacio es menor que un umbral predeterminado; bajar dicho dispositivo de sujeción de succión (1007) si dicho espacio no es menor que dicho umbral; y activar dicho dispositivo de sujeción de succión (1007) para sujetar dicho paquete si dicho espacio es menor que dicho umbral.

Description

Aparato para agarrar paquetes.

Campo técnico

Esta invención se refiere en general a la manipulación de paquetes, y más concretamente se refiere a un aparato para recibir paquetes de tamaño aleatorio y apilar los paquetes en una configuración estable sobre un palé u otro lugar adecuado de tal modo que todo el palé y los contenidos de la misma se puedan enviar a un destino lejano.

Antecedentes de la invención

En la técnica anterior, es conocido proporcionar procedimientos y aparatos para apilar paquetes individuales (a los que también se puede llamar "cajas") en uno o más grupos, para que los grupos de paquetes se puedan transportar comúnmente a un lugar lejano. Dichos aparatos de la técnica anterior tienden a estar agrupados en sistemas de paletizado "aleatorios" y "no aleatorios".

El documento US-A-4772170, en el cual se basa el preámbulo de la reivindicación 1, describe una pinza elevadora controlada por ordenador que tiene sujeciones móviles en conjunto y aparte en un eje lineal, y adaptadas para elevar y mover cajas hacia una estación de apilado.

Resumen de la invención

Según la invención se proporciona un aparato para sujetar paquetes, que comprende:

un dispositivo de sujeción de succión que se puede colocar adyacente a una superficie superior de un paquete; y

un sensor de contacto montado para el movimiento con dicho dispositivo de sujeción de succión, proporcionando dicho sensor de contacto una señal indicativa de dicho dispositivo de sujeción de succión que está a una primera distancia predeterminada de la superficie superior de dicho paquete; caracterizado porque dicho aparato comprende medios para medir la altura de dicho paquete dentro de un marco de referencia; y

un controlador configurado para:

determinar una primera posición dentro de dicho marco de referencia cuando dicho dispositivo de sujeción de succión está a dicha primera distancia predeterminada de la superficie superior de dicho paquete;

bajar el aparato de agarre hasta que dicho dispositivo de sujeción de succión esté en la posición de la altura de dicho paquete;

determinar la altura de un espacio entre dicho dispositivo de sujeción de succión y la superficie superior de dicho paquete restando la diferencia entre dicha primera posición y la posición de la altura de dicho paquete de dicha primera distancia predeterminada;

determinar si dicho espacio es menor que un umbral predeterminado;

bajar dicho dispositivo de sujeción de succión si dicho espacio no es menor que dicho umbral; y

activar dicho dispositivo de sujeción de succión para sujetar dicho paquete si dicho espacio es menor que dicho umbral.

Otros objetivos, características y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto tras leer la descripción detallada de la realización preferida de la invención cuando se considera conjuntamente con los dibujos y las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

la fig. 1 es una vista ilustrativa de un aparato 10 según la presente invención, que incluye una cinta transportadora acumuladora, una cinta transportadora de alimentación, una cinta transportadora de medición, una agarradera, y un procesador central. De igual modo se muestran los palés 11 que tienen paquetes apilados.

la fig. 2 es una vista en planta desde arriba de una distribución de palés múltiple suministrada por una cinta alimentadora.

la fig. 3 muestra un vista pictórica de un aparato para agarrar 1000 que realiza la presente invención.

la fig. 4 es una vista lateral del aparato para agarrar de la fig. 3.

la fig. 5 es una vista explosionada del aparato para agarrar de la fig. 3.

la fig. 6 es un diagrama de bloque de un sistema de control para manejar el aparato para agarrar de la fig. 3.

la fig. 7 es un diagrama de flujo que ilustra el proceso de colocar el aparato para agarrar adyacente al paquete.

la fig. 8 es una vista aislada del elemento 1007.

la fig. 9A-D muestra gráficamente la aproximación final de la agarradera a un paquete.

la fig. 10 es una vista final de una pinza 1100 modificado en el cual el mecanismo de abrazadera lateral se puede desplazar selectivamente por encima del nivel del paquete cuando no se necesita.

las figs. 11-14 son paquetes A-G que se acumulan en una cinta transportadora acumuladora.

la fig. 15 ilustra una vista en planta desde arriba de un grupo 1140 de paquetes A, B, C, D, E y F que se acumulan sobre una cinta transportadora acumuladora, con el primer paquete A acumulado contra un tope extremo de referencia 1142 de situación conocida y todos los paquetes en contacto lateral con una guía de alineación lateral 1142.

la fig. 16 ilustra una vista en planta desde arriba de un grupo 1150 de paquetes A, C, D, E, F y G que se acumulan sobre una cinta transportadora acumuladora.

la fig. 17 ilustra una vista en planta desde arriba de un grupo 1160 de paquetes A, C, E, F y G que se acumulan sobre una cinta transportadora acumuladora.

la fig. 18 ilustra una vista en planta desde arriba de un grupo de paquetes A, B, C, D, E, F y G que se acumulan sobre una cinta transportadora acumuladora.

La presente invención se refiere en general a la paletización de paquetes de tamaño y peso arbitrarios. La invención contempla la recepción de paquetes individuales en donde la distribución del tamaño y el peso de los paquetes es puramente aleatoria, pudiendo ser diferente cada paquete con respecto al resto de paquetes Preferentemente, todos los paquetes son de forma rectangular, y están compuestos por material deformable tal como cartón ondulado o material sólido tal como madera laminada. Al utilizar un robot aéreo de tipo pórtico para paletizar dichos paquetes, el método inventado de la disposición producirá una configuración mecánica sencilla, que mejorará el tiempo del ciclo de recogida-colocación de paquetes y producirá una mejor eficacia de utilización del volumen del palé.

Un paquete rectangular recto específico tal como los que se envían típicamente a través de correos se entrega aleatoriamente al aparato de apilamiento según la presente invención junto con un número de paquetes similares recibidos aleatoriamente. Estos paquetes se miden, se pesan, y se acumulan dispuestos en fila sobre un transportador amortiguador. A continuación, basándose en un conjunto predeterminado de principios de apilamiento, de la fila de paquetes sobre el acumulador se selecciona un paquete y se apila junto con otros paquetes sobre un palé. Si el espacio lo permite, se mide otro paquete recibido aleatoriamente y el mismo se coloca sobre el transportador acumulador, y una vez más se invocan los principios de apilamiento para seleccionar el "mejor" paquete a colocar sobre el palé. Este proceso continúa hasta que el(los) palé(s) de destino está(n) lleno(s) o no se pueden apilar más paquetes según las directrices de apilamiento predeterminadas.

Para determinar qué paquete seleccionar del transportador acumulador y para determinar en dónde colocarlo sobre el palé, se construye un modelo (que puede basarse en un ordenador) de los paquetes ya situados sobre el palé. Esto se realiza utilizando unas mediciones exteriores de los paquetes tomadas antes de que se colocaran dichos
paquetes.

Durante cada ciclo de "recogida y colocación" de la pinza, a continuación dicha pinza (que se considera en este caso que acaba de colocar un paquete) se mueve a lo largo de un "camino de recogida" para recoger un paquete seleccionado del transportador acumulador, y a continuación se mueve a lo largo de un "camino de colocación" para colocar el paquete en su ubicación seleccionada. Estos caminos de "recogida" y "colocación" (de la pinza y el paquete, respectivamente) serán diferentes para cada ciclo. A efectos de eficacia temporal, cada uno de entre los caminos de recogida y colocación se planifica según la presente invención de manera que su distancia sea mínima. Según la presente invención, estos caminos se limitan a una disposición en planos verticales separados, es decir, el paquete (o pinza) únicamente se desplazará hacia arriba o hacia abajo o en horizontal cuando sea movido hacia su destino sin ningún movimiento hacia los lados.

Haciendo referencia a continuación a la Figura 1, un aparato 10 de paletización de paquetes según la presente invención incluye los siguientes componentes: un transportador alimentador 12 de entrada, un transportador 14 de medición (que incluye un arco 15 de medición), un transportador acumulador 16, una pinza robótica 17 de paquetes de tipo pórtico aéreo, y un controlador 18 del sistema.

El transportador alimentador 12 de entrada justifica y clasifica los paquetes indicados genéricamente con la referencia P. El transportador 14 de medición mide el tamaño y el peso de los paquetes entrantes P. El transportador acumulador 16 (que puede ser un transportador de tipo rodillo) acepta paquetes medidos y los coloca en contacto lineal directo contra un tope extremo S.

La pinza 17 de paquetes de tipo aéreo (que tiene los elementos de pinza indicados genéricamente con la referencia 19) recoge paquetes del transportador acumulador 16 de uno en uno y los coloca sobre un palé según un proceso de evaluación descrito de forma detallada posteriormente. En una realización preferida de la invención, únicamente se utilizan dos orientaciones del paquete para su colocación sobre el palé: la primera orientación es la misma que en el acumulador, y la otra se gira 90 grados con respecto a un eje vertical.

En la memoria del ordenador se almacena información referente a todos los paquetes apilados. Durante la búsqueda, el controlador 18 hace referencia a un modelo geométrico de la pila, y desarrolla una planificación de apilamiento. Después de obtener una planificación de apilamiento, a continuación el controlador 18 inicia una planificación del movimiento, que busca un camino de la pinza y el paquete que esté libre de colisiones y que tenga una distancia mínima de recorrido para cada ciclo de recogida y colocación. Utilizando dichos caminos, el controlador guiará el robot a través de una serie de ciclos de apilamiento de paquetes que dará como resultado un palé completamente llenado.

Después de colocar los paquetes en el transportador alimentador 12 de entrada, se transportan desde allí hacia un transportador 14 de medición (Ver Figura 1), en el que se puede obtener la información requerida tal como la altura, la anchura, la longitud y el peso de los paquetes, a menos que dicha información ya sea conocida a través de una medición anterior.

Después de que dichas mediciones son tomadas por la estación 14 de medición, se almacenan en la memoria del sistema, para ser utilizadas tal como se describirá posteriormente en esta solicitud. Por ejemplo, se toma la "dimensión longitudinal exterior común" para todos los paquetes, que se puede utilizar para realizar una estimación de la longitud y la ubicación reales de los paquetes cuando están acumulados en contacto lineal sobre el transportador acumulador.

Continuando con la referencia a la Figura 1, el transportador acumulador 16 (al que se puede hacer referencia también como transportador "amortiguador") es un aparato que acumula múltiples paquetes en una ubicación que es accesible aleatoriamente para la pinza 17 de paquetes de tipo aéreo.

El transportador acumulador 16 puede ser como el conocido en la técnica. No obstante, generalmente, el transportador acumulador 16 actúa como amortiguador para permitir que los algoritmos de apilamiento tengan múltiples opciones a la hora de recoger un paquete. La información de tamaño y peso referente a los paquetes en el transportador acumulador 16 está disponible para ser utilizada en los procesos de decisión del apilamiento. El paquete seleccionado finalmente se corresponderá con el que se cree que produce la mayor eficacia de volumen de apilamiento al mismo tiempo que es estable en la pila inmediatamente después de la colocación y después de la paletización completa. Por esta razón se puede entender que la obtención de un número disponible de opciones de paquetes a través del transportador acumulador 16 es muy importante en la consecución de la máxima eficacia de utilización del volumen del palé.

Tal como se muestra en la Figura 2, el transportador acumulador 16 de tipo rodillo se divide en dos partes: una sección 16A de amortiguación previa y una sección 16B de amortiguación. La sección 16B de amortiguación queda dentro del alcance de la pinza 17 de paquetes de tipo aéreo, mientras que la sección 16A de amortiguación previa no.

Además tal como se muestra mejor en la Figura 2, preferentemente todos los paquetes en el transportador acumulador 16 se justifican lateralmente a un lado del transportador acumulador 16, de tal manera que todos los paquetes tienen un lado alineado sustancialmente a lo largo de un plano común. Además, preferentemente, los paquetes adyacentes están en contacto mutuo o "lineal". Cualquier paquete en la sección 16B de amortiguación se puede recoger aleatoriamente desde la parte superior por medio de la pinza 18 de paquetes de tipo aéreo. Como la anchura es conocida para cada paquete en el transportador acumulador 16, la posición central de un paquete seleccionado en el amortiguador 16B se puede calcular como la suma de todas las anchuras de los paquetes precedentes, más la mitad de la anchura del paquete seleccionado, pudiendo proporcionarse también una corrección de errores tal como se describirá de forma detallada posteriormente.

2) Recogida del Paquete con la Pinza

En la presente invención, se utiliza una pinza 17 para coger y mover paquetes tales como el P. Esta pinza puede ser tal como los que se dan a conocer en la técnica o puede ser tal como se describe en esta subsección que hace referencia a las Figuras 3-14.

La pinza 17 mostrada en las Figuras 3-14 incluye, generalmente, una columna hueca 1005 de montaje en cuya parte inferior se ha fijado un par de ventosas 1007 de succión. Fijado a la parte superior de la columna hay un conjunto 1010 de válvula de succión. Una línea 1011 de vacío se extiende desde la válvula 1010 hasta una bomba de vacío (no mostrada). Otra línea de vacío (no mostrada) conecta la válvula 1010 con las ventosas 1007 de succión a través del interior hueco de la columna 1005. El conjunto 1010 de válvula está montado en el extremo de un brazo 1014 de pórtico. Un par de accionadores 1015 de tijera están montados funcionalmente en la columna 1005 de manera que se extienden hacia los lados opuestos de la columna, y una de entre un par de placas 1018 de sujeción está fijada a cada extremo de los accionadores 1015 de tijera. Haciendo referencia a la Figura 5, la columna 1005 sostiene también un conjunto 1020 de torno para hacer funcionar los accionadores 1015 de tijera. A continuación se describirán más detalladamente estos conjuntos auxiliares y sus partes.

La Figura 5 muestra más detalladamente los componentes incluidos en la columna 1005 de soporte, con los elementos sueltos para mostrar detalles adicionales. Las ventosas 1007 de succión están separadas y montadas en una barra transversal 1025 fijada a la parte inferior de la columna 1005. Cada ventosa de succión incluye una camisa rectangular de goma en un pie de acero que define una abertura cubierta por una malla (no mostrada) para evitar que la suciedad entre en el sistema de vacío. En el espacio entre las dos ventosas 1007 de succión, se posiciona un sensor 1027 de contacto o microinterruptor en la barra transversal 1025. También fijado de forma pivotante a la barra transversal hay un brazo accionador 1028 que se balancea para activar el sensor 1027 de contacto cuando el brazo 1028 se eleva al tocar un paquete durante el movimiento descendente del brazo 1014 de pórtico. El sensor 1027 y el brazo 1028 se extienden por debajo del nivel de las ventosas 1007 de succión. Además, un tornillo 1029 de fijación permite ajustar la posición del brazo 1028 de manera que la distancia entre las ventosas de succión y la superficie contactada a la cual se activa el sensor 1027 de contacto se puede fijar a una distancia predeterminada, por ejemplo, un centímetro (media pulgada).

Tal como se muestra en la Figura 5, cada extremo inferior 1031 de cada accionador 1015 de tijera está conectado de forma pivotante por medio de un pasador 1032 de articulación a un soporte extremo 1033 que está fijado a una de las placas laterales 1018 de sujeción. Más arriba en las placas laterales de sujeción está montado verticalmente un eje rectificado 1035 y el mismo está separado con respecto a la placa de sujeción mediante un par de monturas 1036 del eje en los extremos del eje 1035. Una barra extrema 1038 que se extiende transversalmente incluye un cojinete lineal 1040 a través del centro de la misma, estando encajado el cojinete en el eje 1035 para permitir el movimiento vertical de la barra 1038 a lo largo del eje 1035. En cada extremo de las dos barras extremas 1038, un pasador 1041 de articulación se extiende lateralmente y recibe un extremo superior 1043 de cada accionador 1015 de tijera. Una juntura central inferior 1045 de cada accionador de tijera está montada de forma pivotante en un pasador 1047 de articulación que se extiende desde cada extremo de la barra transversal 1025. Una juntura central superior 1050 está fijada de forma pivotante a un cojinete 1052 de apoyo montado de forma deslizable en un eje rectificado vertical 1054 que está fijado a la columna 1005 mediante unos bloques 1055 de montaje del eje en cada uno de sus extremos. De este modo, se observará que las partes superiores de los accionadores 1015 de tijera son movibles de forma deslizable hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la columna 1005 y las placas laterales 1018 de sujeción, y el movimiento hacia el interior y el exterior de los accionadores de tijera está sincronizado con respecto al centro, que está fijado a la columna.

Los resortes 1058 de tensión están estirados entre cada pasador inferior 1032 de articulación y las barras extremas 1038. Estos resortes fuerzan a los accionadores de tijera a una posición extendida, es decir, una posición de liberación de las placas laterales 1018 de sujeción. Se hace que las placas laterales de sujeción se aproximen mutuamente para acoplarse a un paquete por medio del conjunto 1020 de torno. En el lado de la columna 1005 está montado un servomotor 1060 del tipo que incluye un codificador incorporado y un freno. Al eje extensor de accionamiento del motor 1060 está fijado un carrete 1062. Un cable 1065 enrollado sobre el carrete pasa sobre una polea 1063 y una polea 1064 y está fijado a una de las placas laterales 1018 de sujeción. A medida que el motor 1060 hace girar el carrete 1062 para tirar del cable 1065, la fuerza sobre la placa lateral de sujeción pliega los accionadores 1015 de tijera contra la fuerza de los resortes 1058 hasta que las placas 1018 de sujeción se acoplan a los lados del paquete. Las superficies interiores de las placas de sujeción llevan unas tiras abrasivas 1066 para proporcionar una fricción elevada entre las placas de sujeción y los lados del paquete.

El mecanismo 17 de pinza está controlado por un circuito 1070 de control mostrado en la Figura 6. Un controlador 1071 puede ser un procesador independiente, aunque preferentemente es el mismo ordenador descrito anteriormente en referencia a la Figura 1. El controlador recibe señales de entrada del sensor 1027 de contacto y los sensores 1068 de distancia. En respuesta a estas señales, el controlador envía señales de control a la válvula 1010 de succión de vacío y al motor 1020 de torno reversible. Cuando la succión se activa, las ventosas 1007 de succión agarran una superficie que esté muy próxima. Cuando el motor de torno gira, el cable 1065 bien se suelta (abriendo las placas laterales 1018 de sujeción) ó bien se enrolla (cerrando las placas laterales de sujeción) dependiendo de la dirección de giro.

El controlador hace que la pinza se sitúe en una posición muy próxima a la superficie superior del paquete según una serie de etapas que se representan en un diagrama en la Figura 7. Inicialmente, la pinza está situada verticalmente sobre el paquete, y la distancia con respecto a la superficie superior se supervisa en el bloque 1080, mientras el brazo 1014 de pórtico mueve la pinza hacia el paquete en el bloque 1081. Durante este movimiento, en el bloque 1082 las placas laterales 1018 de sujeción se posicionan con una separación más amplia que el paquete en aproximadamente 3,8 cms (1,5 pulgadas), cuyas dimensiones se han determinado. En particular, la altura nominal del paquete, medida por el arco 14 de dimensionamiento descrito anteriormente, se fija como una posición objetivo en la estructura de referencia del brazo de pórtico en el bloque 1083. No obstante, esta altura representa el punto de pico de la superficie superior, y puede que no sea la altura de la parte a la que se van a acoplar las ventosas 1007 de succión. Por ejemplo, la altura medida puede estar en un borde del paquete, mientras que la parte central de la superficie superior puede estar hundida a una distancia significativa. Es poco común que una superficie superior tenga una depresión mayor que un centímetro (media pulgada).

Tal como se ha descrito anteriormente, el sensor de contacto se fija de manera que se active a una distancia predeterminada con respecto a la superficie superior de dicho paquete, preferentemente un centímetro (media pulgada). En la Figura 9A se muestra esquemáticamente la posición de este sensor aproximándose al paquete. Cuando el controlador recibe la señal de contacto, en el bloque 1084 se almacena la posición z1 de las ventosas 1007 de succión en la estructura de referencia. En la Figura 9B se muestra la posición de la pinza en la que se dispara el sensor. El controlador continúa bajando la pinza hasta que las ventosas de succión alcanzan la posición objetivo z2 (altura medida del paquete), que se almacena en el bloque 1085. No obstante, si en el bloque 1086 se determina que el sensor 1027 de contacto no ha sido disparado en el momento en el que se alcanza la posición objetivo z2, en el bloque 1087 el controlador baja el objetivo una distancia adicional d igual a la distancia predeterminada (preferentemente un centímetro (media pulgada)), y vuelve al bloque 1084. El controlador continúa bajando la pinza hasta que se dispara el sensor de contacto. La Figura 9C muestra las ventosas 1007 de succión en la posición objetivo z2.

Cuando el sensor 1027 de contacto se ha disparado en la posición z2, el controlador calcula en el bloque 1088 el intersticio real e entre las ventosas de succión y la superficie superior del paquete:

e = d - (z2 - z1)

En el bloque 1089, se compara e con una tolerancia predeterminada, preferentemente tres milímetros (un octavo de pulgada). Si e no es menor que la tolerancia, la pinza se baja un incremento final de distancia igual a e. Seguidamente en el bloque 1091, las placas laterales 1018 de sujeción se mueven hacia una posición en la que se deja únicamente un espacio libre de aproximadamente tres milímetros (un octavo de pulgada) a cada lado del paquete. Si en el bloque 1089 e es menor que la tolerancia, el proceso se dirige directamente al bloque 1091. En la Figura 9D se muestra la posición final de las ventosas 1007 de succión. Seguidamente en el bloque 1092 el controlador hace funcionar la válvula 1010 de vació de manera que agarra el paquete por succión, e inmediatamente después en el bloque 1093 se hace que las placas laterales 1018 de sujeción se aproximen mutuamente una distancia predeterminada (preferentemente de forma aproximada dos centímetros (tres cuartos de una pulgada) para aplicar una presión de pinza en los lados del paquete. Como alternativa, el motor 1020 de torno se puede configurar de manera que aplique un par constante para provocar que las placas de sujeción apliquen al paquete una fuerza aproximadamente constante, proporcional al peso del paquete.

Los expertos en la técnica entenderán que las etapas mostradas en la Figura 7 se pueden llevar a cabo muy rápidamente y, en algunos casos, al mismo tiempo. Por ejemplo, el movimiento de las placas laterales 1018 de sujeción hacia el interior se puede producir a medida que se está bajando la pinza. Además, el brazo 1014 de pórtico puede comenzar a levantar el paquete cuando las placas laterales de sujeción se están moviendo para aplicar presión.

Después de que el paquete haya sido colocado por el brazo de pórtico, tal como se ha descrito en otra sección en esta solicitud, el motor 1020 de torno se hace funcionar de manera que extiende el cable 1065 lo suficiente como para permitir que los resortes 1058 abran las placas 1018 de sujeción solamente de forma aproximada tres milímetros (un octavo de pulgada) a cada lado más allá de la dimensión medida del paquete. Esto evita que se derriben paquetes contiguos apilados en el palé. Nuevamente, para eliminar el retardo, el movimiento de liberación del paquete y el movimiento de levantamiento del brazo de pórtico se pueden producir al mismo tiempo.

El sensor 1027 de contacto funciona también de manera que supervisa la presencia del paquete durante la transferencia realizada por el brazo 1014 de pórtico. Si por alguna razón el paquete se cae, la señal de entrada del sensor dejará de estar presente. El controlador notará la ausencia de la señal y el brazo de pórtico será guiado hasta un tope.

Preferentemente el mecanismo 1000 de pinza está diseñado de manera que tiene una huella muy pequeña, por ejemplo, 0,2 m por 0,2 m (siete por siete pulgadas), cuando el accionador 1015 de tijera se hace retroceder totalmente. La pinza se puede utilizar para el apilamiento lateral así como para el apilamiento vertical. A partir de lo anterior se observará que la pinza puede levantar paquetes de varios tamaños. Para una operación de transporte de paquetes, la fuerza de succión y las placas laterales de sujeción se pueden diseñar de manera que manipulen paquetes de hasta o por encima de 81 cm por 81 cm (32 por 32 pulgadas) y 68 kg. (150 libras). No es necesario que la superficie superior de los paquetes sea plana o uniforme siempre que las ventosas de succión puedan cerrarse herméticamente lo suficiente como para coger el paquete.

En la Figura 10 se muestra un mecanismo 1100 de pinza modificado. La diferencia principal con respecto a la realización descrita anteriormente es la inclusión de un mecanismo 1102 de deslizamiento que permite hacer retroceder las placas laterales 1018 de sujeción sobre las ventosas 1007 de succión cuando las ventosas de succión puedan levantar un paquete de forma fiable sin la ayuda de las placas de sujeción. La ventaja de esta característica es que las placas laterales de sujeción no interferirán con los paquetes adyacentes en la pila de paquetes. En la realización mostrada en la Figura 5, la juntura central superior 1050 del accionador 1015 de tijera todavía está montada de forma pivotante en el cojinete 1052 de apoyo, aunque las monturas 1055 de eje que sujetan el eje rectificado 1054 están fijadas a la parte superior de un carro 1104 en lugar de a la columna 1005. En el extremo inferior del carro 1104, un pasador 1105 de articulación está montado para recibir la juntura central inferior 1045 del accionador 1015 de tijera. De este modo, la expansión y contracción del accionador de tijera a lo largo del eje vertical tiene lugar en relación con el carro 1104.

El carro 1104 incluye también un par de cojinetes 1106 que se extienden hacia la columna 1005. Estos cojinetes encajan en un eje rectificado vertical 1108 que está fijado a la columna 1005 por medio de un par de monturas 1109 del eje. Un accionador 1112 de solenoide está montado en la columna 1005 sobre el carro 1104, con su biela del pistón fijada a la parte superior del carro. Cuando la barra del solenoide se extiende, el carro 1104 se mueve hacia abajo a lo largo del eje 1108, moviendo las placas laterales 1018 de sujeción hacia la posición adecuada (mostrada en líneas discontinuas) para agarrar un paquete. Cuando se hace retroceder la barra del solenoide, las placas de sujeción se levantan hasta la posición mostrada en la Figura 10, fuera de la zona de actividad de las ventosas 1007 de succión. Los expertos en la técnica observarán que el accionador de solenoide se podría sustituir por un accionador neumático o hidráulico.

Haciendo referencia a continuación a las Figuras 11-14, se da a conocer una característica según la presente invención que permite obtener compensaciones de los errores durante la etapa de "recogida" de la pinza. Esta característica permite identificar la "posición central" del paquete.

Tal como se muestra en la Figura 11, los paquetes "A", "B", "C" y "D" están en contacto lineal en un transportador acumulador que comienza en un punto de origen O. El último paquete en el transportador está en el camino de un sensor S de distancia, que está situado con un ángulo \Theta con respecto al eje x, que es el eje de recorrido del transportador y el eje a lo largo del cual, en lo sucesivo, se miden todas las distancias con respecto al origen O. Detectando la distancia "d" del paquete D con respecto al sensor "S" y calculando el coseno de \Theta, se puede determinar la componente "x" de la distancia "d". Dicha información combinada con las dimensiones conocidas del transportador acumulador (a saber, la distancia del origen al sensor S) permiten el cálculo de la Longitud Real de la Línea de los paquetes sobre el transportador acumulador. El conocimiento de las longitudes nominales de los paquetes individuales, medidas por el transportador de dimensionamiento situado anteriormente según la dirección de avance, permite el cálculo de la Longitud Nominal de la Línea de los paquetes A, B, C y D. La diferencia entre estos dos valores es el Error Total de la Línea "e". Tal como puede entenderse, dicho error, si no se trata, puede provocar problemas posteriores en el proceso de apilamiento.

Este error se compara con unos umbrales, tales como + 3,0 cms (+1,2 pulgadas) y 3,8 cms (-1,5 pulgadas), y si el error supera cualquiera de estos umbrales se le asigna el valor del umbral en cuestión.

En este momento, el sistema está preparado para la retirada de otro paquete, y por esta razón está en el inicio de su ciclo. A continuación, tal como se muestra en la Figura 12, de la línea se puede retirar un paquete, tal como "B", y se puede colocar otro paquete "E" en contacto lineal con los otros paquetes. A continuación se vuelve a calcular el error "e", y se retira otro paquete (por ejemplo, el paquete "D") y se sustituye por un paquete tal como el F para obtener la configuración mostrada en la Figura 13.

Tal como se ha descrito anteriormente, después de calcular cada error "e", a continuación la pinza retira un paquete del grupo de paquetes acumulados en el transportador acumulador. Es deseable conocer con la mayor precisión posible el centro (por lo menos en la dirección "x") de los paquetes para conseguir una colocación de los paquetes cogidos que resulte consistente en posiciones situadas más allá según la dirección de avance. Por esta razón el error "e" es proporcional a los paquetes individuales en las líneas tal como se muestra en la Figura 14, en donde:

e = error total

i = número de paquete (6 en la Figura 14)

N = número total de paquetes (7 en la Figura 14)

q = estimación individual del error de paquete

q = \frac{(i-1)}{N-1} e

Tal como puede entenderse, el cálculo anterior "reparte" básicamente de forma proporcional el error total "e" entre los paquetes situados entre el primer y el último paquetes en la línea. El error de paquete individual q se resta de la Distancia Normal al centro del paquete F para proporcionar la coordenada x a utilizar por la pinza.

Como ejemplo, considérese que, tal como se muestra en la Figura 14, hay siete paquetes en el transportador acumulador, y una pinza ha seleccionado el sexto paquete para retirarlo. Considérese que el error total es 5 pulgadas. De este modo el cálculo al que se ha hecho referencia anteriormente se realizará de la siguiente manera:

q = \frac{(i-1)e}{N -1 }

\hskip1cm

\frac{(6-1)(5 \ pulgadas)}{(7-1)} = 4.17 \ pulgadas

Otra característica de la invención es la utilización de un sistema de "ponderación" para calcular el error "e" mostrado en la Figura 11. Tal como se ha descrito en relación con las Figuras 11-13, durante cada ciclo de funcionamiento se calcula un error total "e". En el caso de un funcionamiento en régimen permanente, se pueden utilizar tres errores previos consecutivos para calcular un error e' "ponderado". Este e' se calcula por medio de la siguiente fórmula:

e' = 0.2(e[t-2])+0.3(e[t-1])+0.5(e[t])

en donde

e[t]= error correspondiente al error del ciclo actual

e[t-1] = error correspondiente al ciclo previo

e[t-2]= error correspondiente al ciclo anterior al ciclo previo

Tal como puede observarse, esta fórmula asigna más peso al error más reciente, pero al mismo tiempo proporciona algún peso, aunque menor, a los errores anteriores.

Para la verdadera primera operación de retirada inmediatamente después del arranque, los errores e[t - 2] y e[t - 1] no estarán disponibles, y por ello en este caso el valor de error e no estará ponderado. Para la segunda operación de retirada inmediatamente después del arranque el error e[t - 2] no estará disponible, pero el error ponderado e' se puede obtener por medio de la fórmula:

0.4e[t-1] + 0.6e[t]

Tal como puede entenderse, cuando los paquetes se colocan en contacto lineal, pueden llegar a comprimirse o deformarse algo con respecto a sus dimensiones originales que se detectaron anteriormente según la dirección de avance. Por esta razón la longitud real de la línea acumulada (la longitud real de extremo a extremo de la línea acumulada de paquetes) puede diferir con respecto a la suma de las "longitudes nominales" de los paquetes medidas anteriormente. Por esta razón, si la pinza únicamente se basó en las mediciones individuales anteriores para ir y recoger un paquete específico, podría estar "desviada" una distancia de error de forma desventajosa si, por ejemplo, la compresión de la línea ha hecho que la longitud real de la línea acumulada sea menor que la suma de las longitudes nominales. A continuación se hace referencia a las Figuras 15-18 para ilustrar un método y un aparato según la presente invención para seleccionar paquetes individuales de una línea de paquetes del acumulador, que incluye la corrección de errores para compensar la diferencia entre las longitudes de los paquetes antes de la acumulación y sus longitudes reales mientras están acumulados.

Tal como se muestra en la Figura 15, un grupo 1140 de paquetes "A", "B", "C" y "D" están en contacto lineal según sus longitudes en un transportador acumulador, estando situado el primer paquete acumulado A contra un tope extremo 1142 de referencia, de ubicación conocida, y por lo menos los paquetes "A", "B", "C" y "D" en contacto lateral con una guía 1142 de alineación lateral para alinearlos lateralmente. Se debería entender que el término "longitud" es relativo con respecto a la orientación en la que se sitúan los paquetes cuando se cargan en el acumulador. El último paquete D en el transportador está en el camino b de un sensor S de distancia, que está a un ángulo \partial con respecto al eje X, que es el eje a lo largo del cual, en lo sucesivo, se miden todas las distancias. Detectando la distancia "d" con respecto al sensor "S" y calculando el coseno de d, se puede determinar la componente "X" de la distancia "d". Dicha información combinada con las dimensiones del transportador acumulador permiten el cálculo de la Longitud Real de la Línea de los paquetes sobre el transportador acumulador. El conocimiento de las longitudes nominales de los paquetes individuales, medidas por el transportador de dimensionamiento (no mostrado) situado anteriormente según la dirección de avance, permite el cálculo de la Longitud Nominal de la Línea de los paquetes A, B, C y D. La diferencia entre estos dos valores es el Error de la Línea Real, o error total "e". Este error se compara con unos umbrales, tales como + 3,0 cms y -3,8 cms (+1,2 pulgadas y -1,5 pulgadas), y si el error supera cualquiera de estos umbrales se le asigna el valor del umbral en cuestión.

En este momento, el sistema está preparado para la retirada de un paquete, y por esta razón está en el inicio de su ciclo. A continuación, tal como se muestra en la Figura 16, de la línea se retira un paquete, tal como "B", y se coloca otro paquete "E" en contacto lineal con los otros paquetes. A continuación se vuelve a calcular el error "e" y se retira otro paquete (por ejemplo, el paquete "D") y se sustituye por un paquete tal como el F para obtener la configuración mostrada en la Figura 17.

Tal como se ha descrito anteriormente, después de calcular cada error "e", a continuación la pinza retira un paquete de entre los paquetes situados en el transportador acumulador. Es deseable conocer con la mayor precisión posible el centro (por lo menos en la dirección "X") de los paquetes para conseguir una colocación de los paquetes cogidos que resulte consistente en posiciones situadas más allá según la dirección de avance. Por esta razón el error "e" es proporcional a los paquetes en las líneas tal como se muestra en la Figura 18, en donde:

e = error total (calculado según la Figura 15)

i = número de paquete (No. 6 en la Figura 18)

N = número total de paquetes (No. 7 en la Figura 18)

q = estimación individual del error de paquete

q = \frac{(i-1)}{N-1} e'

Tal como puede entenderse, básicamente este cálculo "reparte" de forma proporcional el error total "e" entre los paquetes situados entre el primer y el último paquetes en la línea, sin medir realmente la ubicación de los paquetes intermedios.

Otra característica de la invención es la utilización de un sistema de "ponderación" para calcular un Error Ponderado de la Línea Real "e'". Tal como se ha descrito en relación con las Figuras 15-17, durante cada ciclo de funcionamiento se calcula un Error de la Línea Real "e". En el caso de un funcionamiento en régimen permanente, se pueden utilizar tres Errores de la Línea Real consecutivos para calcular un error "e'" "ponderado". Este e' se calcula por medio de la siguiente fórmula:

e'=0.2 (e[t-2]) +0.3 (e[t-1]) +0.5 (e[t])

en donde

t = ciclo actual

t-1 = ciclo previo

t-2 = un ciclo antes del ciclo previo

Tal como puede observarse, esta fórmula asigna más peso al error más reciente, pero al mismo tiempo proporciona algún peso, aunque menor, a los errores anteriores.

En resumen, puede observarse que el proceso anterior descrito en relación con las Figuras 15-18 proporciona un método y un aparato según la presente invención para seleccionar paquetes individuales de una línea de paquetes acumulados, que incluye la corrección de errores para compensar la diferencia entre las longitudes de los paquetes antes de la acumulación y sus longitudes reales mientras están acumulados.

Claims (7)

1. Un aparato para agarrar paquetes, que comprende:

un dispositivo de sujeción de succión (1007) que se puede colocar adyacente a una superficie superior de un paquete; y un sensor de contacto (1027) montado para el movimiento con dicho dispositivo de sujeción de succión, proporcionando dicho sensor de contacto un señal de contacto indicativa de que dicho dispositivo de sujeción de succión está a una primera distancia predeterminada de la superficie superior de dicho paquete; caracterizado porque dicho aparato comprende: medios para medir la altura de dicho paquete dentro de un marco de referencia;
y

un controlador (1071) configurado para:

determinar una primera posición dentro de dicho marco de referencia en la cual dicho dispositivo de suje-
ción de succión (1007) está a dicha primera distancia predeterminada de la superficie superior de dicho paque-
te;

bajar el aparato para agarrar hasta que dicho dispositivo de sujeción de succión (1007) esté en la posición de la altura de dicho paquete;

determinar la altura de un espacio entre dicho dispositivo de sujeción de succión (1007) y la superficie superior de dicho paquete restando la diferencia entre dicha primera posición y la posición de la altura de dicho paquete de dicha primera distancia predeterminada;

determinar si dicho espacio es menor que un umbral predeterminado;

bajar dicho dispositivo de sujeción de succión (1007) si dicho espacio no es menor que dicho umbral; y

activar dicho dispositivo de sujeción de succión (1007) para sujetar dicho paquete si dicho espacio es menor que dicho umbral.

2. Un aparato según la reivindicación 1 y que además incluye un aparato para medir la longitud de una línea de paquetes acumulados formada por una pluralidad de paquetes en contacto lineal a lo largo de sus longitudes, comprendiendo dicho aparato:

a) una cinta transportadora acumuladora (16) que define una superficie de tope extremo de referencia de situación conocida y que también define una superficie de alineación lateral, estando dicha cinta transportadora configurada para acumular dicha línea de paquetes acumulados aceptando dicha pluralidad de paquetes a lo largo de un eje de carga sustancialmente paralelo a dicha superficie de alineación lateral con el primer paquete acumulado impulsado contra dicho tope de referencia, teniendo el lado de al menos uno de los paquetes acumulados contra dicha superficie de alineación, y la última línea de paquetes acumulados una superficie en el extremo expuesta enfrente del lugar de dicho tope de referencia; y

b) una barra para determinar la distancia, el eje de dicha barra en un ángulo relativo a la trayectoria de dicho paquete de tal modo que dicho paquete pueda pasar por dicho eje de carga sin interferir con dicho sensor, aunque dicho sensor pueda detectar la situación de la superficie de extremo expuesta de dicho paquete.

3. El aparato como se reivindica en la reivindicación 2, en el que dicha barra para determinar la distancia está en un ángulo agudo relativo a dicho eje de carga.

4. El aparato como se reivindica en la reivindicación 2 ó la reivindicación 3, que comprende además medios para impulsar dichos paquetes a una compresión en la línea.

5. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes y que además comprende:

un par de abrazaderas laterales (1018) conectadas mediante un acccionador de tijera (1015) montado para el movimiento con dicho dispositivo de sujeción de succión (1007);

dicho accionador de tijera (1015) coloca dichas abrazaderas laterales (1018) en lados opuestos de dicho dispositivo de sujeción de succión (1007), y está configurado para mover dichas abrazaderas laterales (1018) de manera sincrónica hacia o alejarse de dicho dispositivo de sujeción de succión (1007), y pudiéndose manejar para impulsar dichas abrazaderas laterales (1018) interiormente contra los lados de un paquete para agarrar dicho paquete cuando dicho paquete está siendo sujetado por dicho dispositivo de sujeción de succión (1007).

6. El aparato de la reivindicación 5, en el que dicho accionador de tijera (1015) está montado para el movimiento vertical con respecto a dicho dispositivo de sujeción de succión (1007); y que comprende además medios para mover selectivamente dicho accionador de tijera (1015) a una posición en la cual dichas abrazaderas laterales (1018) están por debajo de dicho dispositivo de sujeción de succión (1007).

7. El aparato de la reivindicación 5 ó la reivindicación 6, en el que dichas abrazaderas laterales (1018) incluyen dispositivos de succión hacia el interior.