SE528290C2 - Anordning för hantering av förpackningsenheter - Google Patents

Description

15 20 25 30 528 290 .förpackningsenheter samtidigt kan förflytas genom r0b0têrmfifl5 rörelse.

Vid sådan modern hanteringen med hjälp av robotar ställs mycket stora krav dels på det antal förpackningsenheter som kan hanteras samtidigt men även på den hastighet med vilken varje sats kan förflyttas. Vidare-ställs stora krav på den precision med vilken förpackningsenheterna kan förflyttas ochg positioneras.

För att kunna upprätthålla en hög kontinuerlig produktions- hastighet är det också av största vikt att hanterings- l utrustningen fungerar tillförlitligt och att eventuella driftavbrott som likväl kan uppkomma exempelvis på grund av. defekta förpackningsenheter kan hållas så korta som möjligt.

Tidigare känd teknik En tidigare känd anordning för hantering av förpackninge- enheter innefattar en monteringsdel och en verktygsbärare.

Monteringsdelen är utformad för att fixeras vid en robotarm 'med hjälp av på robotarmen anordnade pneumatiska grepporgan.

Verktygsbäraren uppbär gripare eller liknade, som är utformade för ingrepp med de förpackningsenheter som ska hanteras vid den hanteringsoperation för vilken anordningen är avsedd.

Verktygsbäraren är förbunden med monteringsdelen medelst fyra från en övre del av verktygsbäraren uppskjutande förhållande- vis korta axlar, som typiskt kan var omkr. 50 m långa. Vid axlarnas fria ändar är koniska spärrkroppar anordnade. Spärr- kropparna står i ingrepp med motsvarande koniska säten som är fixerade på monteringsdelen, varvid axlarna sträcker sig ned igenom nedre öppningar i sätena. Verktygsbäraren hänger således ned från monteringsdelen och intar sitt arbetsläge då samtliga spärrkroppar är i ingrepp med respektive säte. En» konisk spiralfjäder är anordnad omkring varje axel och pressar 10 15 20 .zs 30 528 290 verktygsbäraren_i riktning från monteringsdelen, så att respektive spärrkropp pressas till ingrepp med sitt.säte..Vid varje spärrkropp är vidare en sensor anordnad för att indikerä. om spärrkroppen bringas ur sitt ingrepp med sätet.

Vid normal användning hänger alltså verktygsbäraren under monteringsdelen, varvid verktygsbärarens tyngd i kombination med fjäderkrafterna kvarhåller spärrkropparna i sätenar Vid stora accelerationer och retardationer av robotarmen till- försäkrar fjädrarna att trögheten hos den stora massan av verktygsbäraren med last inte snedställer verktygsbäraren i . förhållande till monteringsdelen, så att spärrkropparna inte bringas ur sitt ingrepp med sätena. För att uppnå denna kvarhållande verkan vid stora laster och stora accelerationer eller retardationer måste fjädrarna vara förhållandevis styva.

Vid all hantering av det ovan beskrivna slaget föreligger en risk att verktygsbärarens avsedda rörelse hindras. Sådana hinder kan exempelvis utgöras av en flaska eller något främande föremål som av misstag hamnat i en back som ska fyllas, av en deformerad eller felorienterad förpackningsenhet eller av ett främmande föremål utmd verktygsbärarens förflyttningssträcka. Vid den ovan beskrivna kända anordningen kommer verktygsbäraren om den stöter emot ett hinder att snedställas något i förhållande till monteringsdelen. En eller flera av spärrkropparna bringas då ur sitt ingrepp med sätet, varvid sensorn indikerar detta och skickar en signal till robotens styrsystem som stoppar robotarmens vidare rörelse. På grund av en viss fördröjning i robotens styrsystem och av trögheten hos robotarmen med last kan dock robotarmens rörelse inte stoppas momentant ntan denna rörelse fortsätter ett stycke efter det att sensorn detekterat verktygsbärarens snedställning. På grund av fjädrarnas utformning kommer den fjäderkraft med vilken spärrkropparna pressas mot sätena att 10 15 20 .25 528 290 tillta ju mer verktygsbäraren snedställs eller förskjuts mot ~monteringsdelen. De förhållandevis korta axlarna sätter dessutom en låg maximal gräns på hur mycket verktygsbäraren kan snedställas eller förskjutas mot monteringsdelen innan dessa båda delar komer till stum anliggning mot varandra.

Med den ovan beskrivna anordningen erhålls alltså en förhållandevis föga eftergivlig koppling mellan monterings- delen och verktygsbäraren. Detta kan orsaka stora skador på roboten, verktygsbäraren, monteringsdelen eller det främmande föremål med vilket verktygsbäraren är i kontakt under den fortsatta rörelsen, efter det att en eller flera sensorer detekterat att spärrkroppen bringats ur ingrepp med sätet.

Den ovan beskrivna kända anordningen uppvisar också nackdelar Vbeträffande fasthållning och växling av verktyg. Eftersom verktygsbäraren inte enkelt kan frigöras från monteringsdelen, på grund av att aklarna med spärrkroppar är upptagna i sätenas nedre cirkulära öppningar, måste såväl verktygsbärare som monteringsdel bytas ut för att möjliggöra snabbt verktygsbyte.

Varje verktygsbärare måste alltså vara utrustad med en egen monteringsdel, vilket är både kostsamt och utrymmeskrävande.

Vidare medför fasthållningen av monteringsdelen vid robotarmen medelst pneumatiska griporgan en risk för att monteringsdelen med verktygsbärare lossnar från robotarmen då denna är i lyft läge. Detta kan hända exempelvis på grund av felmanövrering, felaktig programmering, vid servicearbete på eller funktions- fel hos pneumatikutrustningen. Om monteringsdelen med verk- tygsbärare lossnar riskeras naturligtvis stora skador, inte_ bara på dessa delar utan också på omkringvarande personal och utrustning. V g . 10» 15 20 25 30 528 290 fKortfattad.redogörelse för uppfinningen Ett ändamål för uppfinningen är därför att tillhandahålla en anordning för hantering av förpackningsenheter, som medger säker förflyttning med stora hastigheter och som likväl reducerar risken för skador på utrustning och personal i händelse av att verktygsbäraren stöter emot ett främande föremål.

Ett annat ändamål är att tillhandahålla en sådan anordning med vilken en säker fasthållning av verktygsbäraren säkerställes.

Ytterligare ett ändamål är att tillhandahålla en sådan' anordning som möjliggör snabba, säkra och enkla verktygsbyten.

Dessa och andra ändamål erhålles med en anordning av det slag som anges i patentkravets 1 ingress och som uppvisar de i I kravets kännetecknande del angivna särdragen.

Tack vare den omställbara fjäderanordningen är det möjligt att pressa ingreppsorganen till ingrepp med varandra under två olika inspänningskrafter. Under förhållandevis långsam förflyttning i områden där risk för samanstötning med främmande föremål föreligger är det alltså möjligt att applicera en låg inspänningskraft. Härvid kommer kopplingen mellan verktygsbäraren och monteringsdelen att uppvisa stor eftergivlighet så att verktygsbäraren medges snedställas eller- förskjutas mot monteringsdelen. I händelse av samanstötning V med ett främmande föremål minimeras härvid risken för skador på anordningen, roboten, omkringvarande utrustning eller personal. Sådan långsam förflyttning under låg inspännings- kraft utförs exempelvis lämpligen i och nära de områden där verktygen ska plocka upp eller placera förpackningsenheterna Då anordningen med eller utan upptagna förpackningsenheter ska förflyttas med hög hastighet i fria områden där risken för l0_ 15 20 V25 30 528 290 samanstötning med främande föremål är liten eller obefintlig omställes;fjäderanordningen så att en stor inspänningskraft' anbringas ingreppsorganen. Härigenom möjliggörs stora accelerationer och retardationer av robotarmen utan risk för att den på grund av verktygsbärarens och lastens tyngd uppkomna trögheten snedställer verktygsbäraren relativt monteringsdelen.

Anordningen enligt uppfinningen medger således både säker förflyttning med liten risk för skador i kritiska områden och mycket snabb förflyttning i säkra områden.

Genom att utforma anordningen på det i krav 5 angivna sättet möjliggörs vidare ett mycket snabbt, enkelt och säkert verktygsbyte. Frikoppling av verktygsbäraren från monterings- delen kräver enligt denna utföringsform att monteringsdelen och verktygsbäraren förs i riktning mot varandra. Eftersom detta endast kan åstadkomas då verktygsbäraren tar stabilt stöd mot ett underlag kan frikoppling inte ske då verktygs- bäraren hänger i luften. Risken för att verktygsbäraren ska falla ned och skadas eller skada omkringvarande personal eller utrustning vid verktygsbyte reduceras därvid väsentligt. Denna utformning medger dessutom att en och samma monteringsdel, som kan fixeras säkert vid robotarmen exempelvis med skruvförband, används för flera olika verktygsbärare. Byte av verktygsbärare åstadkoms dessutom mycket snabbt och enkelt genom att först låta roboten ställa ned verktygsbäraren på ett fast underlag och därefter vrida monteringsdelen ur ingrepp med verktygs- bäraren, varefter monteringsdelen förs ned mot nästa verktygsbärare och vrids till ingrepp med detta; Övriga ändamål och fördelar med uppfinningen framgår av den efterföljande detaljerade beskrivningen och av patentkraven. 10 15 20 25 528 290 =Kortfattad figurbeskrivning I det följande kommer en exemplifierande utföringsform av uppfinningen att beskrivas i detalj med hänvisning till figurerna av vilka: Fig. 1 är en planvy från sidan av en anordning enligt uppfinningen.

Fig. 2 är en planvy ovanifrån av den i fig. 1 visade anordningen.

Fig. 3 är en planvy från sidan motsvarande den i fig. 1 och visar anordningen med verktygsbäraren i ett snedställt läge.

Detaljerad beskrivning av en utföringsform Den i fig. 1-3 visade anordningen innefattar en monteringsdel 10 och en verktygsbärare 20, vid vilken ett antal griparverk- tyg 30 för flaskor 31 är fixerade.

Monteringsdelen 10 innefattar fyra balkar 11 som är fixerade vid varandra genom svetsning, så att de bildar en kors- formation. Vid korsets centrum är en monteringsplatta 12 fixerad vid balkarna. Monteringsplattan 12 uppvisar ett antal monteringshål med vilka monteringsdelen kan fixeras vid en robotarm, exempelvis medelst bultförband (inte visat). Vid varje balks 11 yttre ände är ett första ingreppsorgan fixerat.' Varje första ingreppsorgan utgörs av ett nedåt avsmalnande trattformat säte 13 som uppvisar en inåt vänd konisk I ingreppsyta l3a (fig. 3). Varje säte 13 är öppet uppåt och nedåt och uppvisar dessutom en radiellt genomgående slits 13b som sträcker sig utmed sätets fulla längd. Vid sidan om varje säte 13 är en sensor 14 i form av en givare anordnad.

Sensorerna 14 är via signalledningar kopplade till robotens styrenhet. V 10 15 20 25 30 528 290 Verktygsbäraren 20 innefattar en väsentligen kvadratisk ram 21 av sammansvetsade balkar. Två tvärgående balkar 22 sträcker sig parallellt med varandra mellan ett första par av motstâende sidobalkar av ramen 21, ett stycke in från varsin. närliggande balk i det andra paret av motstående sidobalkar av ramen 21. I närheten av varje ände av de tvärgående balkarna 22 är en axeltapp 23 fixerad vid de tvärgående balkarna.

Axeltapparna 23 skjuter ut uppåt, vinkelrät från respektive tvärgående balk 22. Axeltapparnas 23 centrumavstånd till varandra motsvarar med hög noggrannhet centrumavstånden mellan monteringsdelens 10 säten 13. Vid den fria änden av varje axeltapp 23 är en koniskt formad spärrkropp 24 fixerad, koncentriskt med respektive axeltapp 23. Axeltapparnas längd är i det visade exemplet omkring 300 mm, men vid andra utföringsformer kan axeltapparnas längd variera ellan omkr. 200-400 m.

Axeltapparna 23 uppvisar vid sina ändpartier 23a en tvärsnittsdiameter som är något mindre än diametern hos sätenas 13 nedre cirkulära öppningar, så att axeltapparna 23 kan förskjutas axiellt relativt sätena 13. Mellan de båda ändpartierna 23a uppvisar axeltapparna 23 ett avsmalnat parti 23b, vars diameter är något mindre än slitsens 13b bredd i omkretsriktningen hos sätena 13, så att dessa avsmalnade partier kan föras radiellt ut ur och in i sätena 13 genom slitsarna l3b.

Ett indikatorbleck 25 är fixerat vid varje spärrkropp 24, så att den skjuter ut i sidled från spärrkroppen och är i kontakt med sensorn 14 då spärrkroppens 24 koniska yta ligger an mot den motsvarande koniska ytan 13b hos respektive säte 13.

Två till varandra motstående fjäderanordningar 26 är medelst konsoler 26a, 26b fixerade vid ramen 21 och de tvärgâende 10 15 20 _25 30 528 290 balkarna 21. Varje fjäderanordning 26 innefattar.en gäßfjäfier 27 och en länkarm 28 med en kontaktrulle 29 som är an0rdflad vid länkarmens ena ände; Gasfjädern 27 är fixerad vid konsolen .26a, vridbart omkring en horisontell axel. Gasfjädern innefattar en gascylinder 27a och en invändig kolv (inte visad) som är förbunden med en kolvstång 27b som sträcker-sig ut genom den till konsolen 26a motstående ändväggen av gascylindern 27a. Trycket i den till kolvstången 27b motstående sidan av kolven i gascylindern 27a,~kan regleras pneumatiskt med hjälp av en ledning (inte visad) som är ansluten till denna sida av cylindern.å Länkarmen 28 är vid den till tryckrullen 29 motstående änden kopplad till den ur gasfjädern 27 utskjutande änden av 8 kolvstången 27b. Länkarmen 28 är vidare mellan sina båda ändar) omkring en horisontell axel, vridbart fixerad vid konsolen 26b.

Som tydligast framgår vid en jämförelse mellan de i fig. 1 till vänster och höger visade olika lägena för fjäder- anordningen 26, avtar den kraft som fjäderanordningen utvecklar vid tryckrullen 29 ju mer tryckrullen pressas nedåt relativt ramen 21, från det till höger visade högsta läget. Då tryckrullen är i det högsta läget uppvisar den hävarm med ' vilken gasfjädern 27 vrider länkarmen 28 omkring dess_ vridningsaxel en maximal längd. Vid det till vänster visade läget uppvisar denna hävarm däremot en väsentligt mindre längd. Fjäderanordningens 28 geometriska utformning åstad- kommer således en avtagande kraft då länkarmen pressas i .riktning mot den av fjäderanordningen utvecklade kraften.

I det följande komer användning av änordningen att beskrivas.

Då monteringsdelen 10 är fixerad vid robotarmen och verktygsbäraren 20 är anbringad så att samtliga spärrorgan 24 '10 15 20 25 30 528 290 10 gått i:ingrepp med sätena 13 kan exempelvis ett.lågt tryck appliceras i gascylindern 27. Detta låga tryck är tillräckligt för att lyfta de båda länkarmarna 28 till det i fig. 1 till höger visade läget, där tryckrullarna kommer till anliggning mot monteringsplattans 12 undersida. Det låga trycket är däremot så lågt att rullarna inte anbringar någon nämnvärd kraft mot monteringsplattan. Verktygsbäraren 20 hänger således under monteringsdelen 10 och spärrkropparnas 24 ingrepp med sätena 13 kvarhâlls endast genom gravitationens inverkan på verktygsbäraren. Indikatorblecken 25 ligger an mot sensorerna 14 som signalerar till robotens styrenhet att verktygsbäraren 20 intagit korrekt arbetsläge. Robotarmen kan nu förflyttas med förhållandevis låg hastighet i sådana områden där det föreligger en risk för att verktygsbäraren, eller av verktygsbäraren uppburen last, ska stöta emot något hinder, såsom en i en tomback av misstag kvarvarnade flaska.

Om verktygsbäraren 20 eller lasten stöter emot ett hinder _komer verktygsbäraren 20 att snedställas eller lyftas relativt monteringsdelen 10. Ett eller flera av kontaktblecken 25 avlägsnas då från respektive sensor 14, varvid en signal om att verktygsbäraren kommit ur korrekt läge sänds till robotens styrenhet. Styrenheten beordrar då att robotarmens rörelse ska stoppas. På grund av en viss oundviklig tidsfördröjning i styrsystemet och av robotarmens och lastens tröghetsmoment kommer dock robotarmens rörelse att fortsätta en vis sträcka efter det att indikatorhlecket 25 avlägsnats från sensorn 14.

Tackvare den ringa kraft med vilken tryckrullarna 29 ligger an mot monteringsplattan 12 samt det faktum att denna kraft dessutom avtar vid utökad snedställning tillåts nu verktygs- bäraren att snedställas ytterligare under den fortsatta rörelsen av robotarmen. Härigenom reduceras i väsentlig grad' risken för att någon av verktygsbäraren 20, robotarmen, de i 10 15 20 25 30 528 290 '11 roboten ingående motorerna, det främande föremål med vilket verktygsbäraren kommit i kontakt eller någon annan utrustning ska skadas under den fortsatta rörelsen. Även axeltapparnas förhållandevis stora längd i kombination med en motsvarande stor diameter hos sätenas koniska ytor bidrar till att medge en stor snedställning av verktygsbäraren 20 relativt monteringsdelen 10.

Då robotarmen ska förflyttas med hög hastighet i säkra områden där risken för kollision med främande föremål-är liten eller obefintlig omställes först fjäderanordningen så att. tryckrullarna 29 ligger an mot monteringsplattan 12 med en stor anliggningskraft. Denna omställning åstadkoms enkelt genom att applicera ett högt tryck i gascylindern-27b.

Omställningen mellan det låga och höga trycket regleras lämpligen automatiskt av robotens styrprogram. Det är också lämpligt att en spärrfunktion läggs in så att armen kan styras manuellt endast cm fjäderanordningen är i sitt lågkraftsë tillstånd.

Då fjäderanordningen intagit högtryckstillståndet pressas verktygsbäraren 20 med stor kraft i riktning från monterings- delen 10, varvid spärrkropparna 24 pressas till anliggning mot sätenas koniska ytor 13a. I detta läge kan robotarmen för- flyttas med hög hastighet och stora accelerationer samt retardationer utan risk för att verktygsbäraren ska sned- ställas på grund av dess tröghetsmoment. Om verktygsbäraren 20 under förflyttning med fjäderanordningen i sitt högtryckstillstånd likväl skulle_kollidera med ett främmande föremål reduceras det uppkomna skadorna tack vare fjäder- anordningarnas avtagande kraft vid tilltagande snedställning.

Vid verktygsbyte förs robotarmen först så att verktygsbäraren 20 placeras på ett plant och stabilt underlag. Därefter sänks 10 15 523 290 "Lz robotarmen och monteringsdelen 10, så att axeltaPParfla$ 23 avsmalnade partier 23b hamnar mitt för slitsarna 13b.i>sätena 13. Monteringsdelen 10 vrids därefter av roboten omkring sin vertikala centrumaxel så att axeltapparna 23 förs ut Ur sätena 13, genom slitsarna l3b. Därefter kan sama monteringsdel 10 föras till en annan verktygsbärare som kopplas till monteringsdelen genom en motsvarande kopplingsoperation- Anordningen anligt uppfinningen möjliggör således ett mycket enkelt, snabbt och säkert verktygsbyte. Monteringsdelens fasta fixering.via robotarmen ocn.aet faktum att sraVitflti°flefl åstadkomer och upprätthåller spärrkropparnas ingrepp med sätena eliminerar eller reducerar kraftigt risken för att monteringsdelen eller verktvgsbäraren ska oavsiktligt ska lossna från robotarmen.

Ovan har en exemplifierande utföringsform av uPPfiflnifl9efl beskrivits. Uppfinningen ska naturligtvis inte ses begränsad till denna utföringsform utan kan varieras fritt inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (8)

10 15 20 v25 30 528 290 13 iratentkrav

1. Anordning för hantering av förpackningsenheter, Så9°m flaskor) backar och liknande med hjälp av en robot, Vilken anordning innefattar en monteringsdel (10) som är utformad för fixering vid en robotarm, en verktygsbärare (20) som är utformad för att uppbära ett eller flera hanteringsverktyg (30), såsom ett antal flask-_ gripare eller liknande och ett antal kopplingar som var och en innefattar ett första (13), vid monteringsdelen fixerat ingreppsorgan och ett andra (24), vid verktygsbäraren fixerat ingreppsorgan, vilket andra ingreppsorgan är begränsat axiellt förskjutbart relativt det första ingreppsorganet, för att under gravitationens inverkan' på verktygsbäraren i ingrepp med det första ingreppsorganet inta ett spärrläge relativt det första ingreppsorganet, varvid verktygsbärarens arbetsläge relativt monteringsdelen definieras då samtliga andra ingreppsorgan intagit sitt spärrläge, kännetecknad av en fjäderanordning (26) som är utformad för att anbringa en separerande kraft mellan monteringsdelen (10) och verktygsbäraren (20) för att pressa de andra ingreppsorganen (24) i riktning mot sina spärrlägen i ingrepp med de första ingreppsorganen (13), vilken fjäderanordning är omställbar mellan två olika tillstånd svarande mot två olika storlekar på den separerande kraften. '

2. Anordning enligt krav 1, vid vilken fjäderanordningen (26)i är fixerad vid verktygsbäraren-(20). 10 15 20 -25 30 528 290 14.

3. Anordning enligt krav l eller 2, vid vilken fjäder- anordningen (26) innefattar en gas- eller vätskefjäder (27) med en i en tryckcylinder (27a) förskjutbart anordnad-kolv) vars ena sida är trycksättbar till två olika tryck för omställning mellan fjäderanordningens två olika tillstånd.

4. Anordning enligt krav 3, vid vilken fjäderanordningen (26) innefattar en vid verktygsbäraren vridbart fixerad länkarm (28), vars ena ände är kopplad till kolven och vars andra ände är anliggbar mot monteringsdelen (10), vilken länkarm är geometriskt utformad för att reducera den kraft med vilken fjäderanordningen verkar på monteringsdelen (10) då Averktygsbäraren (20) snedställs eller förskjuts i riktning mot monteringsdelen.

5. Anordning enligt något av kraven 1-4, vid vilken kopplingarna är utformade för att medge frikoppling av verktygsbäraren (20) från monteringsdelen (10) genom vridning av monteringsdelen relativt verktygsbäraren då samtliga första (13) och andra ingreppsorgan (24) bringats ur ingrepp med varandra genom att förskjuta monteringsdelen och verktygsbäraren i riktning mot varandra.

6. Anordning enligt krav 5, vid vilken de första ingrepps- organen (13) innefattar ett säte med en invändig konisk ingreppsyta yta (13a) och en radiell slits (13b) och de andra ingreppsorganen innefattar en spärrkropp (24) med en motsvarande yttre konisk ingreppsyta, vilken spärrkropp är anordnad på en från verktygsbäraren (20) utskjutande axeltapp (23) med ett mellan spärrkroppen och verktygsbäraren anordnad avsmalnat parti (23b), för att medge att det avsmalnade partiet förs radiellt ut ur och in i sätet genom'slitsen.AV

7. Anordning enligt något av krav 6, vid vilken varje axeltapp (23) uppvisar en längd av omkr. 200-400 mm, företrädesvis 528 290 15 omkr. 250-300 mm:för att medge avsevärd snedställning av verktygsbäraren (20) relativt monteringsdelen (10).

8. Anordning enligt något av kraven 1-7, innefattande sensorer (14) för att detektera att något av de andra ingreppsorganen (24) bringats ur ingrepp med respektive första ingreppsorgan (13).