DE102015215347A1

DE102015215347A1 - Verfahren zum Bewegen mindestens einer für den Umgang mit Stückgütern ausgebildeten Handhabungseinrichtung, Vorrichtung zum Umgang mit Stückgütern und bestimmte Arbeitsbahn für eine Handhabungseinrichtung

Info

Publication number: DE102015215347A1
Application number: DE102015215347.9A
Authority: DE
Inventors: Helmut Schwarz; Michael Hartl; Marco Ehberger
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2015-08-12
Filing date: 2015-08-12
Publication date: 2017-02-16
Also published as: WO2017025221A1

Abstract

Es sind ein Verfahren zur Bewegung mindestens einer für den Umgang mit Stückgütern ausgebildeten Handhabungseinrichtung sowie eine Vorrichtung zum Umgang mit Stückgütern offenbart. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Handhabungseinrichtung zum Manipulieren von Stückgütern und Aktoren, über welche die Handhabungseinrichtung entlang mehrerer Arbeitsbahnen (20, 22, 24) bewegt werden kann, so dass die Handhabungseinrichtung vorgegebene Fixpositionen passiert. Eine Steuerungseinrichtung (S) zur Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung steht mit den Aktoren in Verbindung. Die Steuerungseinrichtung ist zum selbständigen Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) hinsichtlich mindestens eines der nachfolgenden Kriterien vorgesehen: a) der jeweiligen Ausbildung von Antriebsmomenten (A1, A2, A3) der Aktoren bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24), b) der relativen Dauer, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) zur Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) benötigt, c) der Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken. Über die Steuerungseinrichtung (S) ist unter Berücksichtigung der Kriterien eine bestimmte Arbeitsbahn (24) aus den mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) vorgebbar. Weiter kann eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung über die Aktoren durch die Steuerungseinrichtung (S) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) veranlasst werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewegen einer für den Umgang mit Stückgütern ausgebildeten Handhabungseinrichtung und eine Handhabungseinrichtung zum Umgang mit Stückgütern. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Umgang mit Stückgütern sowie eine bestimmte Arbeitsbahn für eine Handhabungseinrichtung.
Aus dem Stand der Technik bekannte Handhabungseinrichtungen können beispielsweise oberhalb einer Horizontalfördereinrichtung platziert sein, wobei die Handhabungseinrichtungen auf der Horizontalfördereinrichtung transportierte Stückgüter greifen, drehen und ggf. seitlich zu einer Transportrichtung der Horizontalfördereinrichtung versetzen kann. Hierdurch kann eine bestimmte räumliche Anordnung aus Stückgütern hergestellt werden, welche eine Basis bildet, um Stückgüter oder Gebinde in nachgeordneten Gruppierstationen zu stapelfähigen Stückgut- oder Gebindelagen zusammenzuschieben.
Eine derartige Handhabungseinrichtung ist beispielsweise aus der EP 2 388 216 A1 bekannt. Diese bekannte Greifvorrichtung besitzt zwei horizontal voneinander beabstandete und an einem zwischengeordneten Träger über mechanische Verbindungen angeordnete Greifarme. Die Greifarme können aufeinander zubewegt werden, um Objekte zu erfassen. Weiter sind die Greifarme bei definierter Krafteinwirkung in vertikaler Richtung und entgegen dem Träger vom Träger lösbar. Am freien Ende besitzen beide Greifarme Klemmbacken, die bei Erfassen von Objekten mit den jeweiligen Objekten in Oberflächenkontakt stehen.
Eine weitere Greifvorrichtung zeigt bspw. die DE 102 04 513 A1 . Dort sind mehrere sich gegenüberliegende Greifarme in einem Mittelstück geführt. Ein Greifarm ist mittels eines Stellgliedes in Bezug auf einen weiteren Greifarm verschiebbar, so dass beide Greifarme geschlossen werden können. An den unteren Enden der Greifarme sind an den einander zugewandten Seiten Greifabschnitte zum Greifen von Baustoffpaketen vorgesehen.
Sollen derartige Greifvorrichtungen Stückgüter bzw. Gebinde manipulieren, so werden im Stand der Technik vorhergehend Start-End- und ggf. Zwischenpunkte vorgegeben, welche die Greifvorrichtung zur Entgegennahme von Stückgut und dessen Manipulation anfährt. Die jeweilige Bewegungsbahn, entlang welcher sich die Greifvorrichtung zum Passieren der Start-End -und Zwischenpunkte bewegt, wird bisher manuell und durch einen Benutzer in eine Steuerungseinrichtung eingegeben.
Die Praxis hat hierbei gezeigt, dass die jeweilige Bewegungsbahn, entlang welcher sich die Greifvorrichtung bewegt, starke Auswirkungen auf den Durchsatz von über die Greifvorrichtung manipulierbarer Stückgüter sowie auf einen vorzeitigen Defekt oder Verschleiß der Greifvorrichtung besitzt. So kann es beispielsweise sein, dass eine suboptimale Wahl einer Bewegungsbahn zu Getriebeschäden führt. Weiter kann eine suboptimale Wahl einer Bewegungsbahn zu einem geringen Durchsatz führen, der in der Praxis nach Möglichkeit groß gehalten werden soll, wobei weiterhin Schäden bzw. Defekte oder ein vorzeitiger Verscheiß nicht erwünscht sind.
Eine Aufgabe der Erfindung kann aus diesem Grunde darin gesehen werden, eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, welche die vorherig genannten Nachteile zumindest teilweise vermeidet.
Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, ein Verfahren sowie eine bestimmte Arbeitsbahn gelöst, welche die jeweiligen Merkmale in den Ansprüchen 1, 5 und 15 umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umgang mit Stückgütern und insbesondere Gebinden, Getränkebehältnissen oder dergleichen. Die Vorrichtung besitzt mindestens eine Handhabungseinrichtung zum Manipulieren von Stückgütern. Die mindestens eine Handhabungseinrichtung kann über eine Greif- und/oder Klemmeinheit verfügen, mittels welcher Stückgut entgegengenommen, versetzt und ggf. gedreht werden kann.
Weiter kann die Vorrichtung eine Horizontalfördereinrichtung besitzen. Die mindestens eine Handhabungseinrichtung kann hängend und oberhalb der Horizontalfördereinrichtung positioniert sein. Die Position kann sinnvollerweise derart gewählt sein, dass die mindestens eine Handhabungseinrichtung Stückgüter während ihres Transportes durch die Horizontalfördereinrichtung von der Horizontalfördereinrichtung entgegennehmen und manipulieren bzw. seitlich zu einer Transportrichtung der Horizontalfördereinrichtung selektiv versetzen und ggf. selektiv drehen kann. Ein selektives seitliches Versetzen und ggf. ein selektives seitliches Drehen können über eine Steuerungseinrichtung vorgegeben werden. Denkbar ist auch, dass die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei einer Manipulation Stückgüter, welche durch die Horizontalfördereinrichtung transportiert werden, gegenüber einer Transportgeschwindigkeit der Horizontalfördereinrichtung verzögern oder beschleunigen kann, um Stückgüter entsprechend auszurichten.
Weiter umfasst die Vorrichtung einen Aktor oder mehrere Aktoren, über welchen bzw. über welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung entlang mehrerer Arbeitsbahnen bewegt werden kann, so dass die mindestens eine Handhabungseinrichtung eine vorgegebene Fixposition oder mehrere vorgegebene Fixpositionen passiert. Hierbei können sinnvollerweise mindestens zwei, jedoch auch mehr als zwei Fixpositionen vorgesehen sein, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung passiert. Beispielsweise kann es sein, dass die Fixpositionen manuell einer nachfolgend noch beschriebenen Steuerungseinrichtung vorgegeben werden. Die Fixpositionen können eine Startposition und eine Endposition umfassen, die Bestandteil der mehreren Arbeitsbahnen sind, entlang welcher die mindestens eine Handhabungseinrichtung bewegt werden kann.
Zudem ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche zur Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung mit dem Aktor oder den mehreren Aktoren in Verbindung steht. Der Aktor oder die mehreren Aktoren kann bzw. können jeweils einen Servomotor oder mehrere Servomotoren umfassen. Die Steuerungseinrichtung kann über den Aktor oder über die mehreren Aktoren eine definierte Bewegung der Handhabungseinrichtung entlang der mehreren Arbeitsbahnen bewirken, um Stückgüter während einer Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung zu manipulieren.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung zum selbständigen Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen hinsichtlich mindestens eines oder mehrerer der nachfolgenden Kriterien bzw. Güte-Kriterien vorgesehen ist:

a) der jeweiligen Ausbildung von Antriebsmomenten der ein oder mehreren Aktoren bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der mehreren Arbeitsbahnen,
b) der relativen Dauer bzw. Zeitdauer, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung zur jeweiligen Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen benötigt.
c) der Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken,

Denkbar ist hierbei, dass die mindestens eine Handhabungseinrichtung über die Steuerungseinrichtung unter Berücksichtigung der Fixposition oder der mehreren Fixpositionen entlang der mehreren Arbeitsbahnen bewegt wird, wobei die Kriterien a) und/oder b) und/oder c) erfasst bzw. festgestellt und nachfolgend miteinander verglichen werden. Auch kann es sein, dass die Steuerungseinrichtung eine intelligente Logik besitzt, um unter Berücksichtigung der ein oder mehreren Fixpositionen ohne aktive Bewegung der Handhabungseinrichtung die Kriterien a) und/oder b) und/oder c) für die mehreren Arbeitsbahnen festzustellen und miteinander zu vergleichen.
Weiter ist über die Steuerungseinrichtung unter Berücksichtigung des Kriteriums oder der mehreren Kriterien eine bestimmte Arbeitsbahn aus den mehreren Arbeitsbahnen vorgebbar. Zudem kann eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung über den Aktor oder über die mehreren Aktoren durch die Steuerungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn veranlasst werden.
Beispielsweise kann in der Steuerungseinrichtung eine intelligente Logik hinterlegt sein, welche unter Berücksichtigung der Kriterien a) und/oder b) und/oder c) sowie ggf. eines weiteren Kriteriums d), welches nachfolgend noch beschrieben wird, eine Entscheidung für eine bestimmte Arbeitsbahn trifft. Die bestimmte Arbeitsbahn, welche über die Steuerungseinrichtung vorgegeben wird, kann hierbei derart ausgebildet sein, dass bei einer Bewegung der Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn Antriebsmomente der ein oder mehreren Aktoren einen gewissen Wert nicht überschreiten bzw. gering gehalten werden, so dass ein vorzeitiger Verschleiß bzw. ggf. eine Beschädigung von Getrieben oder weiteren Komponenten bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn ausgeschlossen werden kann. Die Praxis hat auch gezeigt, dass starke Schwankungen in den Antriebsmomenten zu einem vorzeitigen Verschleiß oder Defekt führen können. Demnach kann die bestimmte Arbeitsbahn dergestalt sein bzw. demnach kann via die Steuerungseinrichtung eine bestimmte Arbeitsbahn vorgegeben werden, bei welcher Antriebsmomente des Aktors oder der mehreren Aktoren geringen Schwankungen unterliegen bzw. möglichst gleichmäßig verlaufen. Zudem kann die bestimmte Arbeitsbahn, welche über die Steuerungseinrichtung vorgegeben wird, derart ausgebildet sein, dass mittels einer zyklischen Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn Stückgüter mit definiertem bzw. hohem Durchsatz manipuliert werden können.
Denkbar ist zudem, dass Informationen über die bestimmte Arbeitsbahn durch die Steuerungseinrichtung bzw. ggf. durch ein mit der Steuerungseinrichtung in Verbindung stehendes Display optisch ausgegeben werden. Zudem können weitere Informationen hinsichtlich der Kriterien a) und/oder b) und/oder c) und/oder des nachfolgend noch beschriebenen Kriteriums d) über die Steuerungseinrichtung bzw. ggf. über ein Display optisch dargestellt werden. Insbesondere kann es sein, dass Informationen hinsichtlich zu erwartender Antriebsmomente bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn optisch dargestellt werden bzw. über das Display optisch ausgebbar sind. Weiter ist vorstellbar, dass Informationen hinsichtlich der zu erwartenden Dauer bei zyklischer Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn optisch ausgegeben bzw. über ein mit der Steuerungseinrichtung in Verbindung stehendes Display optisch darstellbar sind.
Es kann sein, dass Informationen zur bestimmten Arbeitsbahn über ein Display ausgegeben werden, wobei die bestimmte Arbeitsbahn einer manuellen Zustimmung bedarf, damit eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung über den Aktor oder über die mehreren Aktoren durch die Steuerungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn veranlasst werden kann. In weiteren Ausführungsformen kann es sein, dass die Steuerungseinrichtung eine bestimmte Arbeitsbahn vorgibt und hierauf selbständig und ohne manuelle Zustimmung eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung über die ein oder mehreren Aktoren veranlasst.
Mindestens eine Handhabungseinrichtung kann in bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit mehreren Aktoren als Tripod ausgebildet sein. Demnach kann die mindestens eine als Tripod ausgebildete Handhabungseinrichtung wenigstens drei Aktoren umfassen, die ggf. durch Servomotoren ausgebildet sein können. Wenn in diesem Zusammenhang von einem Tripod die Rede ist, so ist damit ein sog. Parallelkinematik-Roboter gemeint, der normalerweise drei motorisch bewegbare Oberarme aufweist, die an einer oberen Aufhängung gelenkig verankert sind, und an deren äußeren Enden jeweils Unterarme gelenkig gelagert sind, deren untere Enden sich in einem Werkzeugkopf treffen, der durch die unterschiedlich ansteuerbaren Oberarme im Zusammenhang mit den entsprechenden Bewegungen der Unterarme innerhalb eines definierten Bewegungsraumes bewegbar ist. Allerdings sei darauf hingewiesen, dass der im vorliegenden Zusammenhang vorrangig verwendete Begriff des „Tripods“ nicht auf drei Arme eingeschränkt zu verstehen ist; so kann der Parallelkinematik-Roboter wahlweise auch nur zwei solche Arme („Duopod“) oder auch vier Arme („Quadpod“) aufweisen, die hiermit allesamt unter die Definition des verwendeten Begriffs „Tripod“ fallen sollen.
Die mindestens eine als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildete Handhabungseinrichtung kann über eine Klemm- und/oder Greifeinheit verfügen, über welche die mindestens eine als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildete Handhabungseinrichtung ein Stückgut oder mehrere Stückgüter entgegennehmen und manipulieren kann. Die Klemm- und/oder Greifeinheit kann über mindestens drei Arme der als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildeten Handhabungseinrichtung positioniert werden, wobei die mindestens eine als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildete Handhabungseinrichtung ortsfest aufgehängt ist. Bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung muss daher nicht zwingend die gesamte Handhabungseinrichtung bewegt werden, sofern Stückgüter mittels der mindestens einen Handhabungseinrichtung manipuliert werden können. Die als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildete mindestens eine Handhabungseinrichtung kann beispielsweise hängend und ggf. oberhalb einer Horizontalfördereinrichtung an einer Tragkonstruktion fixiert sein. Die Position der als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildeten mindestens einen Handhabungseinrichtung kann hierbei sinnvollerweise derart gewählt sein, dass die als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildete mindestens eine Handhabungseinrichtung Stückgut von der Horizontalfördereinrichtung entgegennehmen und manipulieren kann.
Denkbar ist, dass an den Armen der mindestens einen als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildeten Handhabungseinrichtung jeweils ein Dehnungssensor oder mehrere Dehnungssensoren angeordnet sind, um die Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken, zu erfassen. Auch können mehrere an der mindestens einen Handhabungseinrichtung angeordnete Beschleunigungssensoren vorgesehen sein, um die Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken, zu erfassen. Ggf. kann auch nur ein an der mindestens einen Handhabungseinrichtung angeordneter Beschleunigungssensor vorgesehen sein, um die Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken, zu erfassen.
In weiteren Ausführungsformen können der als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildeten mindestens einen Handhabungseinrichtung jeweils mindestens ein Sensor oder mehrere Sensoren zur Feststellung des vorherig bereits beschriebenen Kriteriums a) zugeordnet sein. Der Sensor oder die mehreren Sensoren kann bzw. können als Drehmomentaufnehmer ausgebildet sein, welche einem Arm oder mehreren Armen der als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildeten mindestens einen Handhabungseinrichtung und einem jeweiligen Aktor mechanisch zwischengeordnet sind. Der als Drehmomentaufnehmer ausgebildete Sensor bzw. die mehreren jeweils als Drehmomentaufnehmer ausgebildeten Sensoren können daher mechanisch gekoppelt mit einer jeweiligen Getriebeausgangswelle der Aktoren sowie mit dem jeweiligen Arm bzw. Arbeitsarm in Verbindung stehen.
Weiter ist denkbar, dass die Steuerungseinrichtung zum selbständigen Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen hinsichtlich des relativen Energiebedarfs des Aktors oder der mehreren Aktoren bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der mehreren Arbeitsbahnen als Kriterium d) ausgebildet ist. Weiterhin kann über die Steuerungseinrichtung unter Berücksichtigung des Kriteriums d) eine bestimmte Arbeitsbahn aus den mehreren Arbeitsbahnen vorgebbar sein und eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung über den Aktor oder die mehreren Aktoren durch die Steuerungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn veranlasst werden.
Denkbar ist auch, dass der Steuerungseinrichtung als weiteres Kriterium e) eine Position oder mehrere Positionen zu Hindernissen bzw. Objekten vorgeben werden, mit welchen die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei einer Manipulation von Stückgut kollidieren könnte. Die Steuerungseinrichtung kann die Position oder die mehreren Positionen bei einem Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen berücksichtigen. Stellt die Steuerungseinrichtung hierbei fest, dass bei einer Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang einer Arbeitsbahn oder entlang mehrerer Arbeitsbahnen eine Kollision der mindestens einen Handhabungseinrichtung mit einem Hindernis bzw. Objekt erfolgt, kann die Steuerungseinrichtung bewirken, dass diese Arbeitsbahn oder die mehreren Arbeitsbahnen nicht als vorbestimmte Arbeitsbahn vorgegeben werden, entlang welcher die mindestens eine Handhabungseinrichtung zur Manipulation von Stückgut bewegt wird.
Wie vorhergehend erwähnt, kann die Vorrichtung mindestens eine Horizontalfördereinrichtung zum Transport von Stückgütern umfassen. Die mindestens eine Horizontalfördereinrichtung kann derart positioniert sein, dass eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn zumindest abschnittsweise parallel zu einer Transportrichtung der mindestens einen Horizontalfördereinrichtung erfolgt.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Bewegen mindestens einer für den Umgang mit Stückgütern ausgebildeten Handhabungseinrichtung. Merkmale, welche vorhergehend zur Vorrichtung beschrieben wurden, können auch für das nachfolgend beschriebene Verfahren vorgesehen sein. Zudem können Merkmale, welche nachfolgend zu denkbaren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben werden, bei erfindungsgemäßer Vorrichtung vorgesehen sein. Insbesondere die nachfolgend noch beschriebene bestimmte Arbeitsbahn kann sowohl in denkbaren Ausführungsformen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgegeben werden als auch bei denkbaren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein.
Im Rahmen des Verfahrens werden mehrere Fixpositionen vorgegeben, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung während ihrer Bewegung anfährt bzw. passiert.
Eine Steuerungseinrichtung vergleicht selbständig unter Berücksichtigung der Fixpositionen mehrere Arbeitsbahnen, entlang derer die mindestens eine Handhabungseinrichtung zum Manipulieren von Stückgütern zyklisch bewegt werden kann, mindestens hinsichtlich eines oder mehrerer der nachfolgenden Kriterien:

a) der Ausbildung von Antriebsmomenten eines Aktors oder mehrerer Aktoren bei jeweiliger Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der mehreren Arbeitsbahnen,
b) der relativen Dauer bzw. Zeitdauer, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung zur jeweiligen Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen benötigt,
c) der Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken.

Die mehreren Fixpositionen können sinnvollerweise auf den mehreren Arbeitsbahnen lokalisiert sein, so dass die mindestens eine Handhabungseinrichtung bei ihrer Bewegung die Fixpositionen passiert bzw. anfährt. Momente, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung einwirken, können mittels entsprechender Sensoren, die an der mindestens einen Handhabungseinrichtung angeordnet sind, festgestellt werden.
Zudem gibt die Steuerungseinrichtung unter Berücksichtigung des Kriteriums oder der mehreren Kriterien eine bestimmte Arbeitsbahn aus den mehreren Arbeitsbahnen vor. Hierauf kann eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung über den Aktor oder über die mehreren Aktoren entlang der bestimmten Arbeitsbahn durch die Steuerungseinrichtung veranlasst werden.
Insbesondere haben sich Ausführungsformen bewährt, bei welchen die mindestens eine Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn im Rahmen einer geschlossenen Kurve bewegt wird. Eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung um die vollständige Kurve kann hierbei als Zyklus ausgebildet sein, innerhalb dessen die mindestens eine Handhabungseinrichtung Stückgut manipuliert.
Weiter kann es sein, dass die mehreren Arbeitsbahnen hinsichtlich des Kriteriums a) und des Kriteriums b) miteinander verglichen werden, wobei die Steuerungseinrichtung unter Berücksichtigung der Kriterien a) und/oder b) bzw. beider Kriterien a) und b) eine bestimmte Arbeitsbahn aus den mehreren Arbeitsbahnen vorgibt und eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn über die Steuerungseinrichtung veranlasst wird. Hierzu kann eine intelligente Logik auf der Steuerungseinrichtung hinterlegt sein, welche eine Gewichtung hinsichtlich der Kriterien a) und/oder b) umfasst und mittels der intelligenten Logik eine bestimmte Arbeitsbahn aus den mehreren Arbeitsbahnen vorgibt. Auch ist denkbar, dass die Handhabungseinrichtung entlang der mehreren Arbeitsbahnen bewegt wird, wobei die Kriterien a) und/und oder b) und/oder c) und oder d), welches Kriterium nachfolgend beschrieben wird, festgestellt bzw. erfasst werden.
So ist denkbar, dass die Steuerungseinrichtung die mehreren Arbeitsbahnen hinsichtlich des relativen Energiebedarfs der ein oder mehreren Aktoren bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der mehreren Arbeitsbahnen als Kriterium d) miteinander vergleicht. Hierauf kann die Steuerungseinrichtung unter Berücksichtigung des Kriteriums d) eine bestimmte Arbeitsbahn aus den mehreren Arbeitsbahnen vorgeben und eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang der bestimmten Arbeitsbahn über die Steuerungseinrichtung veranlasst werden. Weiterhin können die vorherig erwähnten Kriterien a) und/oder b) und/oder c) berücksichtigt werden, um aus den mehreren Arbeitsbahnen eine bestimmte Arbeitsbahn vorzugeben.
In weiteren Ausführungsformen können der Steuerungseinrichtung zudem ein oder mehrerer Positionen zu Hindernissen und/oder Objekten, mit welchen die Handhabungseinrichtung bei einer Bewegung kollidieren könnte, als Kriterium e) vorgegeben werden. Die Steuerungseinrichtung kann die Position oder die mehreren Positionen bei einem Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen berücksichtigen. Stellt die Steuerungseinrichtung hierbei fest, dass bei einer Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung entlang einer Arbeitsbahn oder entlang mehrerer Arbeitsbahnen eine Kollision der mindestens einen Handhabungseinrichtung mit einem Hindernis bzw. Objekt erfolgt, kann die Steuerungseinrichtung bewirken, dass diese Arbeitsbahn oder diese mehreren Arbeitsbahnen nicht als vorbestimmte Arbeitsbahn vorgegeben werden, entlang welcher die mindestens eine Handhabungseinrichtung zur Manipulation von Stückgut bewegt wird.
Wie vorhergehend bereits erwähnt, kann mindestens eine Handhabungseinrichtung als Tripod bzw. als Parallelkinematik-Roboter ausgebildet sein. Die mindestens eine Handhabungseinrichtung kann demnach wenigstens drei Arme, ggf. auch nur zwei Arme oder auch vier Arme besitzen, denen jeweils wenigstens ein Aktor zugeordnet ist und die an ihrem jeweiligen freien Ende mit einer Klemm- und/oder Greifeinheit in Verbindung stehen. Die Aktoren der wenigstens drei (zwei) Arme können über die Steuerungseinrichtung zur Bewegung der Klemm- und/oder Greifeinheit entlang der bestimmten Arbeitsbahn zeitgleich angesteuert werden, um mittels der Klemm- und/oder Greifeinheit ein Stückgut oder mehrere Stückgüter zu manipulieren. Die Aktoren der wenigstens drei Arme bzw. die wenigstens drei Arme der mindestens einen Handhabungseinrichtung stehen demnach ggf. miteinander in Wirkverbindung, um die Klemm- und/oder Greifeinheit zur Manipulation von Stückgut entlang der bestimmten Arbeitsbahn zu bewegen und Stückgut zu manipulieren.
Für denkbare Ausführungsformen kann zudem vorgesehen sein, dass das vorherig beschriebene Kriterium a) über einen mit der Steuerungseinrichtung in Verbindung stehenden und an den Aktor gekoppelten Drehmomentaufnehmer oder über mehrere mit der Steuerungseinrichtung in Verbindung stehende und an die Aktoren gekoppelte Drehmomentaufnehmer festgestellt wird. Insbesondere kann der Drehmomentaufnehmer bzw. können die mehreren Drehmomentaufnehmer an eine jeweilige Getriebeausgangswelle der Aktoren gekoppelt sein.
Zudem kann es sein, dass die mindestens eine Handhabungseinrichtung während ihrer Bewegung entlang der bestimmten Arbeitsbahn ein Stückgut oder mehrere Stückgüter von einer Horizontalfördereinrichtung entgegennimmt und manipuliert, wobei das Stückgut oder die mehreren Stückgüter in Oberflächenkontakt mit der Horizontalfördereinrichtung bleibt bzw. bleiben. Die Horizontalförderreinrichtung kann eine Transportrichtung für Stückgüter besitzen, wobei die mindestens eine Handhabungseinrichtung Stückgüter bei Manipulation schräg zur Transportrichtung versetzt und/oder um eine vertikal orientierte Achse dreht. Die Stückgüter können ggf. in mehreren Reihen und beabstandet zueinander auf der Horizontalfördereinrichtung aufstehen bzw. via die Horizontalfördereinrichtung transportiert werden.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine bestimmte Arbeitsbahn, welche durch eine vorherig bereits beschriebene Steuerungseinrichtung, die als Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, vorgegeben wird bzw. vorgebbar ist. Die bestimmte Arbeitsbahn umfasst hierbei folgende Charakteristika:

– einen ersten Bahnabschnitt, der sich horizontal in einer X-Richtung erstreckt,
– eine erste in einer lotrechten Z-Richtung nach oben verlaufende kurvenförmige Umlenkung, die an den ersten Bahnabschnitt anschließt,
– einen zweiten Bahnabschnitt, der an die erste kurvenförmige Umlenkung anschließt und gegenläufig zur X-Richtung orientiert ist,
– eine zweite kurvenförmige Umlenkung, die an den zweiten Bahnabschnitt und an den ersten Bahnabschnitt anschließt und in Z-Richtung nach unten verläuft,
– wobei eine relative Beabstandung des ersten Bahnabschnittes gegenüber dem zweiten Bahnabschnitt in X-Richtung abnimmt.

Die Praxis hat gezeigt, dass Handhabungseinrichtung, die zur Manipulation von Stückgütern ausgebildet sind, bei Bewegung entlang solcher bestimmter Arbeitsbahnen mit beschriebenen Charakteristika einen geringen Verschleiß besitzen und dennoch Stückgut mit hohem Durchsatz manipulieren können. Die mehreren Arbeitsbahnen bzw. sämtliche der mehreren Arbeitsbahnen, welche die Steuerungseinrichtung miteinander vergleicht, können aus diesem Grunde die beschriebenen Charakteristika umfassen. Ist eine Horizontalfördereinrichtung vorgesehen, so kann sich die X-Richtung in bzw. parallel zur Transportrichtung der Horizontalfördereinrichtung erstrecken. Die Z-Richtung kann demnach lotrecht zur X-Richtung bzw. lotrecht zur Transportrichtung der Horizontalfördereinrichtung orientiert sein.
Insbesondere haben sich Ausführungsformen bewährt, bei welchen ein Radius der zweiten kurvenförmigen Umlenkung bei Annäherung an den ersten Bahnabschnitt zunimmt. Auch kann es sein, dass ein Betrag einer relativen Beabstandung des ersten Bahnabschnittes gegenüber dem zweiten Bahnabschnitt zumindest bereichsweise wenigstens zwei Drittel des Betrages der größtmöglichen Bewegungsfreiheit der mindestens einen Handhabungseinrichtung in lotrechter Z-Richtung beträgt.
Weiter kann die mindestens eine Handhabungseinrichtung einen bestimmten Arbeitsraum besitzen, innerhalb dessen die mindestens eine Handhabungseinrichtung bewegt werden kann, wobei der erste und der zweite Bahnabschnitt sowie die erste und die zweite kurvenförmige Umlenkung miteinander eine Fläche umschließen, deren Betrag mehr als 60% des Betrages der Fläche entspricht, die durch den Arbeitsraum gebildet wird.
Die Erfindung betrifft zudem eine bestimmte Arbeitsbahn für mindestens eine Handhabungseinrichtung, welche Stückgut von einer Horizontalfördereinrichtung während seiner Bewegung entgegennehmen und ohne Unterbrechung der Bewegung manipulieren kann. Vorherig bereits zu denkbarer Gestaltung von bestimmten Arbeitsbahnen beschriebene Merkmale, welche für die Vorrichtung bzw. das Verfahren Verwendung finden können, sind auch für die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße bestimmte Arbeitsbahn vorstellbar und sind aus Gründen eines komprimierten Umfangs der Patentanmeldung nachfolgend nicht redundant erwähnt. Die bestimmte Arbeitsbahn umfasst folgende Charakteristika:

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
2 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Handhabungseinrichtung, wie sie bei diversen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen sein kann.
3 zeigt mehrere Arbeitsbahnen, wie sie bei diversen Ausführungsformen der Erfindung vorliegen können.
4 zeigt in zwei perspektivischen Ansichten (4A und 4B) weitere Aspekte, wie sie bei denkbaren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorliegen können.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die Erfindung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
Die 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 ist vorgesehen zum Umgang mit Stückgütern 3, vorliegend ausgebildet als mehrere zu einem jeweiligen Gebinde 5 zusammengefasste Getränkebehältnisse.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Horizontalfördereinrichtung 10, auf welcher die Stückgüter 3 bzw. Gebinde 5 zueinander beabstandet aufstehen und in Transportrichtung TR geführt werden. Während ihres Transportes mittels der Horizontalfördereinrichtung 10 passieren die Stückgüter 3 zwei Handhabungseinrichtungen 7, wobei mittels der Handhabungseinrichtungen 7 Stückgüter 3 selektiv gedreht werden. In 1 sind Stückgüter 3 bereits von den Handhabungseinrichtungen 7 erfasst und werden um eine vertikale Achse um einen Winkel von 90° gedreht.
Die Handhabungseinrichtungen 7 sind an einer jeweiligen Tragekonstruktion 12 derart aufgehängt, dass sich ein jeweiliger Erfassungsbereich der Handhabungseinrichtungen 7 über einen Streckenabschnitt der Horizontalfördereinrichtung 10 erstreckt. Die Handhabungseinrichtungen 7 bzw. die Erfassungsbereiche der Handhabungseinrichtungen 7 sind in Transportrichtung TR voneinander beabstandet.
Die Darstellung der 1 zeigt lediglich ein Drehen von Stückgütern 3 um eine vertikal bzw. lotrecht orientierte Achse. Die Handhabungseinrichtungen 7 können jedoch derart ausgebildet sein, dass diese jeweils Stückgüter 3 bzw. Gebinde 5 schräg zur Transportrichtung TR der Horizontalfördereinrichtung 10 versetzen können. Die Handhabungseinrichtungen 7 besitzen hierzu jeweils eine Bewegungsfreiheit, die in 1 als Y-Richtung angedeutet ist und horizontal sowie lotrecht zur Transportrichtung TR verläuft.
Wurden Stückgüter 3 über die jeweilige Handhabungseinrichtung 7 manipuliert, kann die jeweilige Handhabungseinrichtung 7 die manipulierten Stückgüter 3 freigeben, wobei diese von der Horizontalfördereinrichtung 10 in Transportrichtung TR weiter transportiert werden.
Die Handhabungseinrichtungen 7 können zudem in und entgegengesetzt zu einer X-Richtung geführt werden, die parallel zur Transportrichtung TR orientiert ist bzw. mit der Transportrichtung TR fluchtet. Hierdurch besteht die Möglichkeit, die Handhabungseinrichtungen 7 in Transportrichtung TR synchron zu den Stückgütern 3 zu bewegen, so dass die Stückgüter 3 durch die Handhabungseinrichtungen 7 jeweils entgegengenommen werden können, ohne dass eine Bewegung der Stückgüter 3 hierzu unterbrochen werden muss. Wurden die Stückgüter 3 bzw. Gebinde 7 mittels der jeweiligen Handhabungseinrichtung 7 erfasst, können die Stückgüter 3 bzw. Gebinde 7 mittels der Handhabungseinrichtung 7 gegenüber einer Transportgeschwindigkeit der Horizontalfördereinrichtung 10 in X-Richtung beschleunigt oder verzögert werden. Nach Freigabe der manipulierten Stückgüter 3 werden die Handhabungseinrichtungen 7 jeweils in Z-Richtung und entgegengesetzt zur X-Richtung geführt, um weitere Stückgüter 3 bzw. Gebinde 5 von der Horizontalfördereinrichtung 10 entgegenzunehmen und zu manipulieren. Bei Entgegennahme von Stückgütern 3 können die Handhabungseinrichtungen 7 daher synchron mit den Stückgütern 3 bzw. mit einer Geschwindigkeit in x- Richtung bewegt werden, welche einer Transportgeschwindigkeit der Horizontalfördereinrichtung 10 entspricht.
Insbesondere bei Bewegung der Handhabungseinrichtungen 7 in X- Richtung bzw. entgegengesetzt zur X-Richtung und in Z-Richtung sind für die Bewegung der Handhabungseinrichtungen 7 vorgesehene Aktoren 9 (vgl. 2) mit einem hohen Antriebsmoment belastet. Dies kann zu einem vorzeitigen Verschleiß von Getriebekomponenten führen, sofern die Bewegungsbahnen der Handhabungseinrichtungen 7 derart gewählt werden, dass sehr hohe Antriebsmomente bzw. stark inhomogene Antriebsmoment für eine Bewegung der Handhabungseinrichtungen 7 benötigt werden. Werden Geschwindigkeiten der Handhabungseinrichtungen 7 gedrosselt, um die hohen Antriebsmomente zu reduzieren, nimmt der Durchsatz an manipulierten Stückgütern je Zeiteinheit ab, was in der Praxis unerwünscht ist.
Um dieses Problem zu vermeiden, ist eine Steuerungseinrichtung S vorgesehen, welche zur Bewegung der Handhabungseinrichtungen 7 mit ihren Aktoren 9 (vgl. 2) in Verbindung steht. Der Steuerungseinrichtung S werden mehrere bzw. wenigstens zwei Fixpositionen vorgegeben, welche die Handhabungseinrichtungen 7 anfahren sollen, um Stückgüter 3 manipulieren zu können. Die Fixpositionen können hierbei eine jeweilige Startposition sowie eine jeweilige Endposition für die Handhabungseinrichtungen 7 umfassen, die im Rahmen eines Bewegungszyklus von den Handhabungseinrichtungen 7 abgefahren werden, um auf der Horizontalfördereinrichtung 3 transportierte Stückgüter 3 selektiv zu manipulieren.
Sind die Fixpositionen vorgegeben, vergleicht die Steuerungseinrichtung S unter Berücksichtigung der Fixpositionen mehrere Arbeitsbahnen 20, 22 bzw. 24 (vgl. 3) hinsichtlich mehrerer Kriterien selbständig. Die mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 bzw. 24 sind hierbei dergestalt, dass die Fixpositionen auf den mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 bzw. 24 lokalisiert sind, so dass die Handhabungseinrichtungen 7, wie nachfolgend noch beschrieben, bei ihrer Bewegung entlang einer bestimmten der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 bzw. 24 die Fixpositionen passiert.
Die Kriterien, hinsichtlich welcher die mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 von der Steuerungseinrichtung S verglichen werden, umfassen beim Ausführungsbeispiel aus 1:

a) eine jeweilige Ausbildung von Antriebsmomenten A1 bis A3 (vgl. 3) der ein oder mehreren Aktoren 9 bei jeweiliger Bewegung der Handhabungseinrichtungen 7 entlang der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24,
b) eine jeweilige Dauer, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung 7 zur jeweiligen Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 benötigt,
c) die Ausbildung von Momenten, welche auf die Handhabungseinrichtungen 7 bei ihren Bewegungen entlang der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 einwirken,
d) einen jeweiligen Energiebedarf der ein oder mehreren Aktoren 9 bei Bewegung der Handhabungseinrichtungen 7 entlang der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24.

Es kann hierbei sein, dass die Steuerungseinrichtung S mehrere Arbeitsbahnen 20, 22 bzw. 24, entlang welcher die Handhabungseinrichtungen 7 bewegt werden können, vergleicht, indem die Steuerungseinrichtung S eine aktive Bewegung der Handhabungseinrichtungen 7 entlang der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 bewirkt und hierbei die Kritierien a), b), c) und d) feststellt bzw. erfasst. In weiteren Ausführungsformen ist denkbar, dass die Steuerungseinrichtung S eine intelligente Logik besitzt bzw. dass auf der Steuerungseinrichtung S eine intelligente Logik abgelegt ist, mittels welcher die Steuerungseinrichtung S unter Berücksichtigung der Fixpositionen und der Kriterien a), b), c) und d) eine bestimmte Arbeitsbahn 24 aus den mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 vorgibt. Informationen zur bestimmten Arbeitsbahn 24 bzw. beispielsweise zu den bei Bewegung der Handhabungseinrichtung 7 hierbei auftretenden Antriebsmomenten A1 bis A3 für die Aktoren 9, können auf einem Display optisch dargestellt werden. Nach einer manuellen Zustimmung kann die Steuerungseinrichtung S eine Bewegung der Handhabungseinrichtungen 7 über die jeweiligen Aktoren 9 entlang der bestimmten Arbeitsbahn 24 veranlassen, wobei die Handhabungseinrichtungen 7 Stückgüter 3 von der Horizontalfördereinrichtung 10 entgegennehmen und manipulieren.
2 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Handhabungseinrichtung 7, wie sie bei diversen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen sein kann. Die Handhabungseinrichtung 7 kann für das Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 gemäß 1 vorgesehen sein.
In 2 ist die Handhabungseinrichtung 7 als sog. Tripod 8 bzw. als Parallelkinematik-Roboter 8 mit einem Gestell 11 ausgebildet und umfasst drei Arme 14, die unabhängig voneinander über jeweils einen zugeordneten Aktor 9 bewegt werden können. Die Aktoren 9 stehen mit der Steuerungseinrichtung S in Verbindung, welche eine definierte und aufeinander abgestimmte Bewegung der Arme 14 über die Aktoren 9 vorgibt, um Stückgut 3 zu manipulieren. Hierzu stehen die Arme 14 mit einer gemeinsamen Klemm- und/oder Greifeinheit 30 mechanisch in Verbindung. Die Klemm- und/oder Greifeinheit 30 besitzt zwei sich gegenüberliegende Klemmbacken 32, deren relativer Abstand vergrößert und verkleinert werden kann, um Stückgut 3 zum Zwecke einer Manipulation zu greifen und zeitlich hierauf folgend freizugeben. Eine Freigabe erfolgt durch Vergrößerung des relativen Abstandes beider Klemmbacken 32. Die als Tripod 8 bzw. als Parallelkinematik-Roboter 8 ausgebildete Handhabungseinrichtung 7 bzw. die Klemm- und/oder Greifeinheit 30 der als Tripod 8 bzw. als Parallelkinematik- Roboter 8 ausgebildeten Handhabungseinrichtung 7 wird über die Steuerungseinrichtung S entlang der bestimmten Arbeitsbahn 24 (vgl. 3) bewegt. Hierdurch werden die Aktoren 9 mit geringen Antriebsmomenten belastet. Zudem bleibt der Durchsatz an über die als Tripod 8 bzw. als Parallelkinematik-Roboter 8 ausgebildete Handhabungseinrichtung 7 manipulierbaren Stückgütern 3 hoch.
Die 3 zeigt mehrere Arbeitsbahnen 20, 22, 24, wie sie bei diversen Ausführungsformen der Erfindung vorliegen können. Wie vorhergehend bereits erwähnt, werden der Steuerungseinrichtung S mehrere Fixpositionen vorgegeben, welche eine Handhabungseinrichtung 7 bei ihrer Bewegung passieren bzw. anfahren soll. Sind diese bekannt, vergleicht die Steuerungseinrichtung S mehrere potentielle Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 miteinander, bei welchen mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 die Handhabungseinrichtung 7 die Fixpositionen anfahren bzw. passieren kann.
In 3 wurden die mehreren bzw. drei Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 hinsichtlich eines jeweiligen Antriebsmomentes A1 bis A3 dreier Aktoren 9 miteinander verglichen. Die Handhabungseinrichtung 7, für welche die Antriebsmomente A1 bis A3 in 3 dargestellt sind, ist somit als Tripod 8 bzw. als Parallelkinematik-Roboter 8 (vgl. 2) ausgebildet, welcher drei Aktoren 9 besitzt, um drei Arme 14 unabhängig voneinander zu bewegen und somit eine Klemm- und/oder Greifeinheit 30 zum Zwecke einer Manipulation von Stückgütern 3 zu positionieren. Unter Verweis mit A1 ist ein Antriebsmoment eines ersten Aktors 9 hinsichtlich der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 über den Zeitverlauf aufgetragen, unter Verweis mit A2 ist ein Antriebsmoment eines weiteren Aktors 9 hinsichtlich der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 über den Zeitverlauf aufgetragen, unter Verweis mit A3 ist ein Antriebsmoment eines dritten Aktors 9 des Tripods 8 bzw. des Parallelkinematik-Roboters 8 (vgl. 2) hinsichtlich der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 über den Zeitverlauf aufgetragen. Ziffer 26 verweist auf das jeweilige Antriebsmoment A1 bis A3 der drei Aktoren 9 bei bestimmter Arbeitsbahn 24. Wie hierbei gut zu erkennen, besitzt das jeweilige Antriebsmoment A1 bis A3 bei bestimmter Bewegungsbahn 24 gegenüber den weiteren Bewegungsbahnen 20 und 22 einen geringeren maximalen Ausschlag sowie eine größere Homogenität über den Zeitverlauf. Hiermit sind eine geringere Belastung von Getriebekomponenten und ein geringerer Verschleiß einhergehend.
Die bestimmte Arbeitsbahn 24 besitzt einen ersten Bahnabschnitt 40, der sich horizontal in einer X-Richtung erstreckt. Wie die Handhabungseinrichtung 7 entlang des ersten Bahnabschnittes 40 bzw. in X-Richtung bewegt, kann hierbei eine synchrone Bewegung der Handhabungseinrichtung 7 zusammen mit Stückgütern 3 erfolgen, wobei die Handhabungseinrichtung 7 bzw. ggf. die Klemm- und/oder Greifeinheit 30 (vgl. 2) der Handhabungseinrichtung 7 ein oder mehrere Stückgüter 3 von einer Horizontalfördereinrichtung 3 entgegennimmt. Bei Bewegung der Handhabungseinrichtung 7 entlang der bestimmten Arbeitsbahn 24 in X-Richtung bzw. entlang des ersten Bahnabschnittes 40 kann eine Verzögerung oder Beschleunigung der ein oder mehreren entgegengenommenen Stückgüter 3 durch die Handhabungseinrichtung 7 erfolgen.
Eine erste, in einer lotrechten Z-Richtung nach oben verlaufende kurvenförmige Umlenkung 42 schließt an den ersten Bahnabschnitt 40 an. Wurden ein oder mehrere Stückgüter 3 bei Bewegung der Handhabungseinrichtung 7 entlang des ersten Bahnabschnittes 40 manipuliert, wird die Handhabungseinrichtung 7 nach Freigabe der ein oder mehreren Stückgüter 3 in Richtung nach oben von den manipulierten Stückgütern 3 wegbewegt und folgt hierbei dem Verlauf der ersten kurvenförmigen Umlenkung, auf welche Ziffer 42 in 3 verweist.
An die erste kurvenförmige Umlenkung 42 schließt ein zweiter Bahnabschnitt 44 an. Hier wird die Handhabungseinrichtung 7 zur Entgegennahme weiterer Stückgüter 3 gegenläufig zur X-Richtung bewegt. Der zweite Bahnabschnitt 44 verläuft nichtparallel bzw. winklig zum ersten Bahnabschnitt 40. Eine zweite kurvenförmige Umlenkung 46 schließt an den zweiten Bahnabschnitt 44 und an den ersten Bahnabschnitt 40 an bzw. verbindet den ersten Bahnabschnitt 40 und den zweiten Bahnabschnitt 44 miteinander.
Eine relative Beabstandung des ersten Bahnabschnittes 40 gegenüber dem zweiten Bahnabschnitt 44 nimmt in X-Richtung homogen ab. Die Praxis hat gezeigt, dass bestimmte Bewegungsbahnen 24 mit Charakteristika gemäß 3 niedrige Antriebsmomente A1 bis A3 für Aktoren 9 erfordern und dennoch einen hohen Durchsatz bei Manipulation von Stückgütern 3 erlauben. Günstig für eine möglichst niedrige Ausbildung von Antriebsmomenten A1 bis A3 von Aktoren 9 haben sich zudem Charakteristika gemäß 3 bewährt, bei welchen ein Radius der zweiten kurvenförmigen Umlenkung 46 bei Annäherung an den ersten Bahnabschnitt 40 zunimmt.
Ein Arbeitsraum, innerhalb dessen die Handhabungseinrichtung 7 bewegt werden kann, ist in 3 unter Verweis mit Ziffer 50 dargestellt. Hierbei ist zu erkennen, dass der erste und der zweite Bahnabschnitt 40 und 44 sowie die erste und die zweite kurvenförmige Umlenkung 42 und 46 miteinander eine Fläche 60 umschließen, deren Betrag mehr als 60% des Betrags der Fläche entspricht, die durch den Arbeitsraum 50 gebildet wird.
Die beiden perspektivischen Ansichten der 4 zeigen weitere Aspekte, wie sie bei denkbaren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorliegen können. Auch die Handhabungseinrichtung 7 aus den 4A und 4B ist als Tripod 8 bzw. als Parallelkinematik-Roboter 8 ausgebildet und besitzt drei Arme 14, die relativ zueinander bewegt werden können. Die perspektivische Detailansicht der 4B zeigt hierbei, dass die Arme 14 jeweils einen Unterzug 17 und einen Oberzug 16 umfassen. Über einen jeweiligen Aktor 9 kann der Oberzug 16 um eine horizontale Achse gedreht werden, um den jeweiligen Arm 14 zu bewegen.
Dem jeweiligen Oberzug 16 und dem jeweiligen Aktor 9 sind zudem ein Getriebe 18 und ein Sensor 19, vorliegend ausgebildet als Drehmomentaufnehmer 21, zwischengeordnet. Der Sensor 19 bzw. Drehmomentaufnehmer 21 ist an die Ausgangswelle des Getriebes 18 gekoppelt und hierdurch in der Lage, bei Bewegung der Handhabungseinrichtung 7 bzw. des Tripods 8 bzw. des Parallelkinematik-Roboters 8 entlang der mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 ein über den Aktor 9 an den Arm 14 bzw. Oberzug 16 übertragenes Drehmoment jeweils festzustellen.
Weiter steht der Sensor 19 bzw. Drehmomentaufnehmer 21 mit der Steuerungseinrichtung S in Verbindung. Diese kann unter Berücksichtigung des über den Sensor 19 bzw. Drehmomentaufnehmers 21 jeweils festgestellten Drehmomentes eine jeweilige bestimmte Arbeitsbahn 24 aus den mehreren Arbeitsbahnen 20, 22 und 24 auswählen bzw. vorgeben und eine Bewegung der Handhabungseinrichtung 7 bzw. des Tripods 8 entlang der bestimmten Arbeitsbahn 24 veranlassen.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
3: Stückgut
5: Gebinde
7: Handhabungseinrichtung
8: Tripod, Parallelkinematik-Roboter
9: Aktor
10: Horizontalfördereinrichtung
11: Gestell
12: Tragkonstruktion, Tragekonstruktion
14: Arm, Arme
16: Oberzug
17: Unterzug
18: Getriebe
19: Sensor
20: Arbeitsbahn
21: Drehmomentaufnehmer
22: Arbeitsbahn
24: Arbeitsbahn, bestimmte Arbeitsbahn
26: Antriebsmoment der bestimmten Arbeitsbahn
30: Klemm- und/oder Greifeinheit
32: Klemmbacke
40: Erster Bahnabschnitt
42: Erste kurvenförmige Umlenkung
44: Zweiter Bahnabschnitt
46: Zweite kurvenförmige Umlenkung
50: Arbeitsbereich, Arbeitsraum
A1: Antriebsmoment
A2: Antriebsmoment
A3: Antriebsmoment
S: Steuerungseinrichtung
TR: Transportrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2388216 A1 [0003]
DE 10204513 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung (1) zum Umgang mit Stückgütern (3), aufweisend – mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) zum Manipulieren von Stückgütern (3), – wenigstens einen Aktor (9), über welchen die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) entlang mehrerer Arbeitsbahnen (20, 22, 24) bewegt werden kann, so dass die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) ein oder mehrere vorgegebene Fixpositionen passiert, – eine Steuerungseinrichtung (S), welche zur Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) mit den ein oder mehreren Aktoren (9) in Verbindung steht, wobei die Steuerungseinrichtung (S) zum selbständigen Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) auf Grundlage mindestens eines oder mehrerer der nachfolgenden Kriterien vorgesehen ist: a) der jeweiligen Ausbildung von Antriebsmomenten (A1, A2, A3) des einen Aktors (9) oder der mehreren Aktoren (9) bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24), b) der relativen Dauer, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) zur Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) benötigt, c) der Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken, wobei durch die Steuerungseinrichtung (S) unter Berücksichtigung des wenigstens einen Kriteriums oder unter Berücksichtigung mehrerer Kriterien eine bestimmte Arbeitsbahn (24) aus den mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) vorgebbar bzw. festlegbar ist, und wobei eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) über den einen Aktor (9) oder über die mehreren Aktoren (9) durch die Steuerungseinrichtung (S) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) veranlasst werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) zusammen mit mehreren Aktoren (9) als Tripod (8) bzw. als Parallelkinematik- Roboter (8) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der einem Aktor (9) oder mehreren Aktoren (9) der als Parallelekinematik-Roboter (8) bzw. als Tripod (8) ausgebildeten Handhabungseinrichtung (7) jeweils ein Sensor (19) oder mehrere Sensoren (19) zur Feststellung des Kriteriums a) zugeordnet ist bzw. sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der ein Sensor (19) oder mehrere Sensoren (19) als Drehmomentaufnehmer (21) ausgebildet ist bzw. sind, welche einem Arm (14) oder mehreren Armen (14) der als Parallelkinematik-Roboter (8) bzw. als Tripod (8) ausgebildeten mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) und einem jeweiligen Aktor (9) mechanisch zwischengeordnet ist bzw. sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Steuerungseinrichtung (S) zum selbständigen Vergleich der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) hinsichtlich des relativen Energiebedarfs des Aktors (9) oder der mehreren Aktoren (9) bei Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) als Kriterium d) ausgebildet ist, wobei über die Steuerungseinrichtung (S) unter Berücksichtigung des Kriteriums d) eine bestimmte Arbeitsbahn (24) aus den mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) vorgebbar ist, und wobei eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) über den Aktor (9) oder die mehreren Aktoren (9) durch die Steuerungseinrichtung (S) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) veranlasst werden kann.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend mindestens eine Horizontalfördereinrichtung (10) zum Transport von Stückgütern (3), welche mindestens eine Horizontalfördereinrichtung (10) derart positioniert ist, dass eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (10) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) zumindest abschnittsweise parallel zu einer Transportrichtung (TR) der mindestens einen Horizontalfördereinrichtung (10) erfolgt.
Verfahren zum Bewegen mindestens einer für den Umgang mit Stückgütern (3) ausgebildeten Handhabungseinrichtung (7), bei welchem Verfahren ein oder mehrere Fixpositionen vorgegeben werden, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) während ihrer Bewegung anfährt, wobei eine Steuerungseinrichtung (S) unter Berücksichtigung der Fixposition oder der mehreren Fixpositionen mehrere Arbeitsbahnen (20, 22, 24), entlang derer die Handhabungseinrichtung (7) mittels eines Aktors (9) oder mittels mehrerer Aktoren (9) zum Manipulieren von Stückgütern (3) zyklisch bewegt werden kann, mindestens hinsichtlich eines der nachfolgenden Kriterien oder hinsichtlich mehrerer der nachfolgenden Kriterien selbständig miteinander vergleicht: a) der Ausbildung von Antriebsmomenten (A1, A2, A3) des Aktors (9) oder mehrerer Aktoren (9) bei jeweiliger Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24), b) der Dauer, welche die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) zur jeweiligen Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) benötigt, c) der Ausbildung von Momenten, welche auf die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) bei ihrer Bewegung entlang der mehreren Arbeitsbahnen einwirken, wobei die Steuerungseinrichtung (S) unter Berücksichtigung des Kriteriums oder der mehreren Kriterien eine bestimmte Arbeitsbahn (24) aus den mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) vorgibt und eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) über die Steuerungseinrichtung (S) veranlasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) im Rahmen einer geschlossenen Kurve bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) zumindest hinsichtlich des Kriteriums a) und des Kriteriums b) miteinander verglichen werden, wobei die Steuerungseinrichtung (S) unter Berücksichtigung der Kriterien a) und b) eine bestimmte Arbeitsbahn (24) aus den mehren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) vorgibt und eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) über die Steuerungseinrichtung (S) veranlasst wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Steuerungseinrichtung (S) die mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) hinsichtlich des relativen Energiebedarfs des Aktors (9) oder der mehreren Aktoren (9) bei einer Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) als Kriterium d) miteinander vergleicht, unter Berücksichtigung des Kriteriums d) eine bestimmte Arbeitsbahn (24) aus den mehreren Arbeitsbahnen (20, 22, 24) vorgibt und eine Bewegung der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) über die Steuerungseinrichtung (S) veranlasst wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) wenigstens drei Arme (14) besitzt, denen jeweils wenigstens ein Aktor (9) zugeordnet ist und die über einen jeweiligen freien Endbereich mit einer gemeinsamen Klemm- und/oder Greifeinheit (30) in Verbindung stehen, wobei die Aktoren (9) der wenigstens drei Arme (14) über die Steuerungseinrichtung (S) zur Bewegung der Klemm- und/oder Greifeinheit (30) entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) zeitgleich angesteuert werden, um mittels der Klemm- und/oder Greifeinheit (30) ein oder mehrere Stückgüter (3) zu manipulieren.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Kriterium a) über ein oder mehrere mit der Steuerungseinrichtung (S) in Verbindung stehende und an die Aktoren (9) gekoppelte Drehmomentaufnehmer (21) festgestellt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 12, bei dem die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) während ihrer Bewegung entlang der bestimmten Arbeitsbahn (24) ein Stückgut (3) oder mehrere Stückgüter (3) von einer Horizontalfördereinrichtung (10) entgegennimmt und manipuliert, wobei das Stückgut (3) oder die mehreren Stückgüter (3) in Oberflächenkontakt mit der Horizontalfördereinrichtung (10) bleiben.
Bestimmte Arbeitsbahn (24), welche durch eine Steuerungseinrichtung (S) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder der Ansprüche 7 bis 12 vorgegeben wird, die bestimmte Arbeitsbahn (24) umfassend folgende Charakteristika: – einen ersten Bahnabschnitt (40), der sich horizontal in einer X-Richtung erstreckt, – eine erste in einer lotrechten Z-Richtung nach oben verlaufende kurvenförmige Umlenkung (42), die an den ersten Bahnabschnitt (40) anschließt, – einen zweiten Bahnabschnitt (44), der an die erste kurvenförmige Umlenkung (42) anschließt und gegenläufig zur X-Richtung orientiert ist, – eine zweite kurvenförmige Umlenkung (46), die an den zweiten Bahnabschnitt (44) und an den ersten Bahnabschnitt (40) anschließt und in Z-Richtung nach unten verläuft, – wobei eine relative Beabstandung des ersten Bahnabschnittes (40) gegenüber dem zweiten Bahnabschnitt (44) in X-Richtung abnimmt.
Bestimmte Arbeitsbahn nach Anspruch 14, bei der ein Radius der zweiten kurvenförmigen Umlenkung (46) bei Annäherung an den ersten Bahnabschnitt (40) zunimmt.
Bestimmte Arbeitsbahn nach Anspruch 14 oder 15, bei der ein Betrag der relativen Beabstandung des ersten Bahnabschnittes (40) gegenüber dem zweiten Bahnabschnitt (44) zumindest bereichsweise wenigstens zwei Drittel des Betrages der größtmöglichen Bewegungsfreiheit der mindestens einen Handhabungseinrichtung (7) in lotrechter Z-Richtung beträgt.
Bestimmte Arbeitsbahn nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, bei der die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) einen bestimmten Arbeitsraum (50) besitzt, innerhalb dessen die mindestens eine Handhabungseinrichtung (7) bewegt werden kann, wobei der erste und der zweite Bahnabschnitt (40, 44) sowie die erste und die zweite kurvenförmige Umlenkung (42, 46) miteinander eine Fläche (60) umschließen, deren Betrag mehr als 60% des Betrags der Fläche entspricht, die durch den Arbeitsraum (50) gebildet wird.
Bestimmte Arbeitsbahn (24) für mindestens eine Handhabungseinrichtung (7), welche Stückgut (3) von einer Horizontalfördereinrichtung (10) während seiner Bewegung entgegennehmen und ohne Unterbrechung der Bewegung manipulieren kann, die bestimmte Arbeitsbahn (24) umfassend folgende Charakteristika: – einen ersten Bahnabschnitt (40), der sich horizontal in einer X-Richtung erstreckt, – eine erste in einer lotrechten Z-Richtung nach oben verlaufende kurvenförmige (42) Umlenkung, die an den ersten Bahnabschnitt anschließt, – einen zweiten Bahnabschnitt (44), der an die erste kurvenförmige Umlenkung (42) anschließt und gegenläufig zur X-Richtung orientiert ist, – eine zweite kurvenförmige Umlenkung (46), die an den zweiten Bahnabschnitt (44) und an den ersten Bahnabschnitt (40) anschließt und in Z-Richtung nach unten verläuft, – wobei eine relative Beabstandung des ersten Bahnabschnittes (40) gegenüber dem zweiten Bahnabschnitt (44) in X-Richtung abnimmt.