Tuben-Handhabungsvorrichtung und Verfahren zu deren Steuerung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Tuben-Handhabungsvorrichtung, die zum Einsetzen von Tuben in eine Tubenfüllmaschine, zum Umsetzen von Tuben innerhalb der Tubenfüllmaschine und/oder zum Entnehmen von Tuben aus der Tubenfüllmaschine dient und die zumindest einen räumlich bewegbaren Träger aufweist, an dem eine Vielzahl von Tubengreifern in zumindest einer Greiferreihe angeordnet sind, wobei die Tubengreifer in einer ersten Relativstel- lung, in der sie einen ersten vorb stimmten gegenseitigen Abstand aufweisen, in die in einem Vorrat befindlichen Tuben eingeführt werden und diese aufnehmen und dann unter Änderung ihres gegenseitigen Abstandes längs der Greiferreihe in eine zweite Relativstellung verstellt werden, in der sie einen zweiten vorbestimmten gegenseitigen Abstand aufweisen, der dem Abstand von Tubenaufnahmen entspricht, in die die Tuben eingesetzt werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Tuben-Handhabungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens .
In einer Tubenfüllmaschine kann es in verschiedenen Situationen notwendig sein, die Tuben zu ergreifen und zwischen verschiedenen Stationen oder MaschiLnenabschnitten umzusetzen. Die leeren, unverschlossenen Tuben werden üblicherwei-
se nahe der Tubenfüllmaschine in enger Packung als Vorrat beispielsweise in entsprechenden Behältern bereitgestellt und müssen in Tubenhalter oder Tubenaufnahmen eingesetzt werden, in denen sie die verschiedenen Stationen der Tubenfüllmaschine laufen. Nach dem Befüllen und Verschließen der Tuben müssen diese aus den Tubenaufnahmen entnommen und entweder einer nachfolgenden Verpackungsmaschine zugeführt oder in enger Packung direkt in einen Ständer oder Karton eingesetzt werden.
Im Folgenden soll beispielhaft das Einsetzen der leeren, unverschlossenen Tuben in die Tubenaufnahmen erläutert werden, jedoch sind andere Handhabungs- und Umsetzvorgänge <ier Tuben in der Tubenfüllmaschine durch die Erfindung in gl-ei- eher Weise mit erfasst.
Aus der WO 00/64749 AI ist eine Tuben-Handhabungsvorric — tung bekannt, die einen Industrieroboter aufweist, an de s- sen Arm ein Träger mit einer Vielzahl von Tubengreifern an- gebracht ist. Die Tubengreifer sind in zumindest einer
Greiferreihe angeordnet, die üblicherweise 10 bis 15 Tub engreifer umfasst. Zum Aufnehmen von Tuben aus dem Vorrat und zum Einsetzen in die Tubenaufnahmen der Tubenfüllmaschi e wird der Roboter-Arm so verfahren, dass der Träger mit den Tubengreifern oberhalb der vertikal ausgerichteten, nach. oben offenen Tuben angeordnet ist. Die Tubengreifer fahr-en dann von oben in jeweils eine leere Tube ein und ergreifen diese. Dies kann allein infolge Reibung oder auch mitteL s entsprechend verstellbarer Greiferelemente erfolgen.
Durch Verfahren des Roboter-Arms werden die Tuben dann aus dem Vorrat entnommen und in eine Position an den entsprechenden Tubenaufnahmen der Tubenfüllmaschine gebracht. Der Roboter-Arm führt die Tuben in die Tubenaufnahmen ein und
gibt sie anschließend frei, so dass die Tuben in den Tubenaufnahmen mehrere Stationen der Tubenfüllmaschine, bei spielsweise eine Füllstation und eine Verschlussstation, durchlaufen können.
In dem Vorrat sind die Tuben üblicherweise in enger Packung angeordnet. Die Tubenaufnahmen weisen hingegen einen gegenseitigen Abstand auf. Dies hat zur Folge, dass der gegenseitige Abstand der Tubengreifer während des Umsetzvorgan- ges verändert werden muss. Zum Aufnehmen der leeren Tuben aus dem Vorrat müssen die Tubengreifer einen ersten, relativ geringen gegenseitigen Abstand aufweisen, wohingegen die Tubengreifer beim Einsetzen der Tuben in die Tubenaufnahmen einen zweiten gegenseitigen Abstand aufweisen müs- sen, der größer als der erste gegenseitige Abstand ist, d.h. die Tubengreifer und somit die Tuben müssen in Längsrichtung der Greiferreihe auseinandergezogen werden, was mittels einer Verstellvorrichtung erfolgt.
Zur Erzielung einer hohen Arbeitseffektivität ist es wünschenswert, möglichst viele Tuben gleichzeitig mit der Tuben-Handhabungsvorrichtung zu erfassen und umzusetzen. Da für jede Tube ein eigener Tubengreifer notwendig ist, sollte somit die Anzahl der Tubengreifer möglichst groß sein. Dies führt jedoch zu einer großen Baulänge des Trägers, da die Greiferreihe in der auseinandergezogenen zweiten Relativstellung der Tubengreifer, in der die Tuben und die Tubengreifer einen relativ großen gegenseitigen Abstand aufweisen, relativ lang ist. Ein übermäßig langer Träger ist jedoch schwierig zu handhaben und benötigt einen großen
Raum für die Umsetzbewegung. In der Praxis ist deshalb die Anzahl der Tubengreifer pro Greiferreihe auf etwa 15 Tubengreifer beschränkt. Da die Tubenfüllmaschinen und die Verpackungsmaschinen eine immer höhere Arbeitsgeschwindigkeit aufweisen, muss die Zuführung bzw. das Einsetzen der Tuben
ebenfalls mit höherer Leistungsfähigkeit erfolgen. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, die Tuben mittels zweier parallel arbeitender Industrieroboter aus dem Vorrat zu entnehmen und in die Tubenaufnahmen einzusetzen. Dieses Vorge- hen ist jedoch sehr teuer und die beiden Industrieroboter haben einen sehr großen Raumbedarf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Tuben-Handhabungsvorrichtung zu schaffen, mit denen sich die Tuben mit hoher Effektivität umsetzen lassen. Darüber hinaus soll eine Tuben-Handhabungsvorrichtung geschaffen werden, mit der sich das Verfahren in konstruktiv einfacher Weise ausführen lässt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Tubengreifer in zwei Tubengreifergruppen unterteilt sind, dass die Tubengreifer der ersten Tubengreifergruppe unabhängig von den Tubengrei- fern der zweiten Tubengreifergruppe unter Änderung des gegenseitigen Abstandes längs der Greiferreihe zwischen der ersten und der zweiten Relativstellung verstellt werden und dass die Tubengreifer der einen Tubengreifergruppe vor oder während des Einsetzens der Tuben in die Tubenaufnehmen re- lativ zu den Tubengreifern der anderen Tubengreifergruppe in Längsrichtung der auf den Tubengreifern gehaltenen Tuben verstellt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit vorgesehen, nicht alle an dem Träger gelagerten Tubengreifer gleichzeitig in die auseinandergezogene zweite Relativstellung zu bringen, sondern die Tubengreifer der beiden Tubengreifergruppen können nacheinander in die auseinandergezogene zweite Relativstellung gebracht werden. Die notwendige Ge- samtlänge des Trägers ist somit durch die Länge der sich in
der auseinandergezogenen zweiten Relativstellung befindenden Tubengreifer der einen Tubengreifergruppe und die Länge der sich in der zusammengeschobenen ersten Relativstellung befindenden Tubengreifer der anderen Tubengreifergruppe be- stimmt. Dies führt dazu, dass die Anzahl an Tubengreifern, die an einem Träger herkömmlicher Länge gelagert werden können, von bisher ca. 15 Tubengreifern auf nunmehr ca. 22 Tubengreifer erhöhen lässt, ohne dass der Träger einen größeren Bauraum benötigt. Auf diese Weise ist eine wesentli- ehe Effektivitätssteigerung beim Umsetzen von Tuben zu erreichen.
Erfindungsgemäß ist vorzugsweise vorgesehen, dass sämtliche Tubengreifer beider Tubengreifergruppen die Tuben gleich- zeitig aus dem Vorrat aufnehmen, wobei sich alle Tubengreifer in der zusammengeschobenen ersten Relativstellung befinden. Daraufhin werden zunächst nur die Tubengreifer der ersten Tubengreifergruppe aus der zusammengeschobenen ersten Relativstellung in die auseinandergezogene zweite Rela- tivstellung verstellt, während die Tubengreifer der zweiten Tubengreifergruppe in einer Warteposition verbleiben. Zum Einnehmen der Warteposition kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Tubengreifer der zweiten Tubengreifergruppe als Einheit unter Beibehaltung des gegenseitigen Abstandes längs der Greiferreihe vorzugsweise an das eine Ende des Trägers verstellt werden.
Während die Tubengreifer die genannten Verstellungen erfahren haben, ist der Träger, der vorzugsweise an dem Arm ei- nes Industrieroboters angebracht ist, in eine Position an den Tubenaufnahmen geschwenkt worden, in die die Tuben eingesetzt werden sollen. Da sich die Tubengreifer und so¬ mit auch die Tuben der ersten Tubengreifergruppe in der auseinandergezogenen zweiten Relativstellung befinden, die dem Abstand der Tubenaufnahmen entspricht, können dann die
auf den Tubengreifern der ersten Tubengreifergruppe gehaltenen Tuben relativ zu den Tubengreifern bzw. Tuben der zweiten Tubengreifergruppe in Längsrichtung der Tuben verstellt und in die Tubenaufnahmen eingesetzt werden. Nachdem die Tubengreifer der ersten Tubengreifergruppe die Tuben freigegeben haben, werden sie in eine Warteposition verfahren. Dabei kann es sich um die zusammengeschobene erste Relativstellung handeln, wobei hierbei vorgesehen ist, dass die Tubengreifer der ersten Tubengreifergruppe als Einheit unter Beibehaltung des gegenseitigen Abstandes längs der
Greiferreihe vorzugsweise an den Rand des Trägers verschoben werden.
Gleichzeitig oder unmittelbar anschließend werden die Tu- bengreifer der zweiten Tubengreifergruppe aus ihrer Warteposition in die auseinandergezogene zweite Relativstellung verstellt, so dass auch die von ihnen gehaltenen Tuben in genannter Weise in die Tubenaufnahmen eingesetzt werden. Anschließend kehrt der Träger zu dem Tubenvorrat zurück, wobei die Tubengreifer beider Tubengreifergruppen in die zusammengeschobene erste Relativstellung gebracht werden, so dass sie weitere Tuben aus dem Vorrat aufnehmen können.
Da zunächst nur die Tuben, die auf den Tubengreifern der ersten Tubengreifergruppe gehalten sind, in die Tubenaufnahmen eingesetzt werden, muss sichergestellt sein, dass die Tuben, die gleichzeitig auf den Tubengreifern der zweiten Tubengreifergruppe gehalten sind, den Einsetzvorgang nicht behindern. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorge- sehen, dass die Tubengreifer der einen Tubengreifergruppe vor oder während des Einsetzens der Tuben in die Tubenaufnahmen relativ zu den Tubengreifern der anderen Tubengreifergruppe in Längsrichtung der auf den Tubengreifern gehaltenen Tuben verstellt werden. Auf diese Weise ist erreicht, dass die Tuben, die auf den Tubengreifern der einen Tuben-
greifergruppe gehalten sind, über die Tuben der anderen Tubengreifergruppe axial hervorstehen, so dass sie in die Tubenaufnahmen eingesetzt werden können, ohne dass die Tuben der anderen Tubengreifergruppe mit den Tubenaufnahmen in Kontakt kommen.
Damit die sich in der Warteposition befindenden Tubengreifer einer Tubengreifergruppe einen möglichst geringen Platzbedarf haben, kann in Weiterbildung der Erfindung vor- gesehen sein, dass die Tubengreifer jeder Tubengreifergruppe in der Warteposition in geringstmöglichem gegenseitigen Abstand und vorzugsweise in direkter Anlage der Tuben angeordnet sind. In der Warteposition befinden sich die Tubengreifer darüber hinaus an einem axialen Ende des Trägers, so dass sie die Verstellung der Tubengreifer der anderen
Tubengreifergruppe in die auseinandergezogene zweite Relativstellung nicht behindern.
Hinsichtlich der Tuben-Handhabungsvorrichtung wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Tubengreifer in zwei Tubengreifergruppen unterteilt sind, dass die Tubengreifer der ersten Tubengreifergruppe unabhängig von den Tubengreifern der zweiten Tubengreifergruppe unter Veränderung des gegenseitigen Abstandes längs der Greiferreihe verstellbar sind und dass die Tubengreifer der einen Tubengreifergruppe relativ zu den Tubengreifern der anderen Tubengreifergruppe in Längsrichtung der auf den Tubengreifern gehaltenen Tuben verstellbar sind.
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die beiden Tubengreifergruppen jeweils die gleiche Anzahl von Tubengreifern enthalten. Weitere Merkmale der Tuben-Handhabungsvorrichtung ergeben sich aus der vorstehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens .
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Tuben-HandhabungsVorrichtung unmittelbar vor dem Aufnehmen von Tuben aus einem Vorrat, Figur 2 die Tuben-Handhabungsvorrichtung gemäß Fig. 1 unmittelbar vor dem Einsetzen der Tuben der ersten Tubengreifergruppe in Tubenaufnahmen, Figur 3 die Tuben-Handhabungsvorrichtung gemäß Fig. 2 nach dem Einsetzen der Tuben der ersten Tubengreifergruppe in die Tubenaufnahmen, Figur 4 die Tuben-Handhabungsvorrichtung gemäß Fig. 3 unmittelbar vor dem Einsetzen der Tuben der zweiten Tubengreifergruppe in die Tubenaufnahmen und Figur 5 die Tuben-Handhabungsvorrichtung gemäß Fig. 4 unmittelbar nach dem Einsetzen der Tuben der zweiten Tubengreifergruppe in die Tubenaufnahmen.
Fig. 1 zeigt eine Tuben-Handhabungsvorrichtung 10, die einen Industrieroboter 11 herkömmlichen Aufbaus umfasst, an dessen Arm 11a ein Querträger 13 angeordnet ist, an dem eine Vielzahl von Tubengreifern 14 in einer längs des Trägers 13 verlaufenden Greiferreihe angeordnet und verstellbar gehalten sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind zwanzig Tubengreifer 14 vorgesehen, die in eine erste Tubengreifergruppe I, die die gemäß Fig. 1 linken zehn Tubengreifer 14 der Greiferreihe umfasst, und eine zweite Tubengreifergruppe II unterteilt sind, die die gemäß Fig. 1 rechten zehn Tubengreifer 14 der Greiferreihe umfasst. Die Tubengreifer 14 jeder Tubengreifergruppe I bzw. II können einerseits als Einheit unter Beibehaltung ihres gegenseitigen Abstandes längs der Greiferreihe verstellt werden, andererseits ist es möglich, die Tubengreifer 14 jeder Tuben- greifergruppe I bzw. II auch mittels einer Versteilvorrichtung unter Änderung des gegenseitigen Abstandes längs der Greiferreihe zu verstellen. In Fig. 1 befinden sich alle Tubengreifer 14 beider Tubengreifergruppen I und II in einer zusammengeschobenen ersten Relativstellung, in der die Tubengreifer 14 einen gegenseitigen Abstand aufweisen, der dem Abstand von in einem als Vorrat dienenden Behältnis B befindlichen leeren Tuben T entspricht, die in dem Behältnis B in enger Packung aufgenommen sind. Die Tuben T sind in dem Behältnis B vertikal ausgerichtet und nach oben of- fen.
Zum Aufnehmen der Tuben T wird der Träger 13 mit den Tubengreifern 14 beider Tubengreifergruppen I und II so verfahren, dass die Tubengreifer 14 in die Tuben T eintauchen (siehe Pfeil Vx) . Die Tuben T können dann von den Tubengreifern 14 entweder mittels Reibung oder über spezielle Greiferelemente erfasst werden. Durch Verfahren des Trägers
13 werden dann die erfassten Tuben T aus dem Behältnis B herausgezogen .
Anschließend wird der Träger mit den auf den Tubengreifern
14 sitzenden Tuben zum Einsetzen in Tubenaufnahmen 15 (siehe Fig. 2) verfahren. Dabei werden die Tubengreifer 14.2 der zweiten Tubengreifergruppe II als Einheit unter Beibehaltung des gegenseitigen Abstandes längs des Trägers
13 in eine endseitige Warteposition verfahren, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die Tubengreifer 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I werden aus der zusammengeschobenen ersten Relativstellung in die auseinandergezogene zweite Relativstellung verstellt, in der die Tubengreifer 14.1 und somit die Tuben Tx einen gegenseitigen Abstand aufweisen, der dem gegenseitigen Abstand der Tubenaufnahmen 15 einer Tubenfüllmaschine entspricht. Gleichzeitig werden die Tubengreifer 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I relativ zu den Tubengreifern 14.2 der zweiten Tubengreifergruppe II in Längsrichtung der auf den Tubengreifern gehaltenen Tuben, d.h. in Axialrichtung, verstellt, so dass die auf den Tubengreifern 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I gehaltenen Tuben i nach unten über die auf den Tubengreifern 14.2 der zweiten Tubengreifergruppe II gehaltenen Tuben T2 axial hervorstehen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
Anschließend wird der Träger 13 durch Verfahren des Roboterarms in Richtung der Tubenaufnahmen 15 bewegt (siehe Pfeil V2) , wodurch die axial hervorstehenden Tuben Ti auf den Tubengreifern 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I in die Tubenaufnahmen 15 eingesteckt werden.
Die Tubenaufnahmen 15 sind in einer Reihe angeordnet und werden in Richtung des Pfeils R taktweise transportiert.
Fig. 3 zeigt den Zustand unmittelbar nach dem Einstecken der Tuben Ti, die auf den Tubengreifern 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I gehalten sind, in die Tubenaufnahmen 15. Dabei ist ersichtlich, dass diese Tuben Ti über die auf den Tubengreifern 14.2 der zweiten Tubengreifergruppe II gehal- tenen Tuben T2 soweit hervorstehen, dass diese mit den Tubenaufnahmen 15 nicht in Kontakt kommen.
Anschließend werden die in die Tubenaufnahmen 15 eingesteckten Tuben Ti von den Tubengreifern 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I freigegeben und die Tubengreifer 14.1 werden aus den in die Tubenaufnahme 15 eingesteckten Tuben Tx herausgezogen, indem der Träger 13 mittels des Roboters 11 von den Tubenaufnahmen 15 weg bewegt wird (siehe Pfeil V3) .
Sobald die Tubengreifer 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I von den eingesteckten Tuben Ti freikommen, werden die Tubengreifer 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I in die zusammengeschobene erste Relativstellung längs der Greiferreihe verschoben und in eine gemäß Fig. 4 am linken Ende des Trägers 13 angeordnete Warteposition gebracht. Gleich- zeitig werden die Tubengreifer 14.2 der zweiten Tubengreifergruppe II längs der Greiferreihe in die auseinandergezogene zweite Relativstellung gebracht und zusätzlich relativ zu den Tubengreifern 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I in Längsrichtung der auf den Tubengreifern 14.2 gehaltenen Tuben ~ 2 axial verstellt, so dass sie über die Tubengreifer 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I hervorstehen, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Daraufhin wird der Träger 13 auf die Tubenaufnahmen 15 zu bewegt (siehe Pfeil V4) , wodurch die auf den Tubengreifern 14.2 der zweiten Tubengreifergruppe II gehaltenen Tuben T2 in die Tubenaufnahmen 15 eingesetzt werden. In dem in Fig. 5 dargestellten eingesetzten Zustand befinden sich die Tubengreifer 14.1 der ersten Tubengreifergruppe I oberhalb der bereits im vorhergehenden Schritt in die Tubenaufnahmen 15 eingesetzten Tuben Ti, ohne mit diesen in Kontakt zu kommen.
Anschließend geben die Tubengreifer 14.2 der zweiten Tubengreifergruppe II die eingesetzten Tuben T2 frei und der Träger 13 wird von den Tubenaufnahmen 15 weg bewegt (siehe Pfeil V5) , wodurch die Tubengreifer 14.2 der zweiten Tuben-
greifergruppe II aus den eingesetzten Tuben T2 herausgezogen werden. Der Träger 13 kehrt daraufhin zu dem Tubenvorrat zurück, wobei sämtliche Tubengreifer 14 beider Tubengreifergruppen I und II in die zusammengeschobene erste Relativstellung gebracht und direkt nebeneinander oberhalb der im Behältnis B befindlichen Tuben T angeordnet werden, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, so dass der zuvor erläuterte Vorgang des Tubenaufnehmens, -umsetzens und -einsetzens erneut ablaufen kann.