DE2601027A1

DE2601027A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufnehmen eines gegenstandes aus einem vorrat

Info

Publication number: DE2601027A1
Application number: DE19762601027
Authority: DE
Inventors: Walldorf Dr Ing Hellermann; Otto Weber
Original assignee: Schulze Ferd & Co
Current assignee: Siemag GmbH
Priority date: 1976-01-13
Filing date: 1976-01-13
Publication date: 1977-07-14
Also published as: CH613428A5; FR2338201A1; IT1068019B; DE2601027C3; DE2601027B2; FR2338201B1

Description

PATENTANWÄLTE

DipWng. P. WlRTH · Dr. V. SCH Ml ED-KOWARZIK Dipping. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

281134 6 FRANKFURT AM MAIN

TELEFON (OBII)

287014 GB. ESCHENHEIMER STRASSE 39

' 3·

Gu/-mr- 12· Januar 1976

Ferd. Schulze & Co.
6800-iyiarmheim-Ne ckarau Pfingstweidstrasse 10-12

Verfahren und Vorrichtung zum Aufnehmen eines Gegenstandes aus einem Vorrat

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufnehmen eines Gegenstandes mittels einer Greifanordnung aus einem Vorrat, in dem sich die Gegenstände zumindest teilweise in ungeordnetem Zustand befinden.

Es ist häufig die Aufgabe gestellt, einen Gegenstand aus einem zumindest teilweise ungeordneten Vorrat aufzunehmen und an eine andere Stelle zu transportieren. Dieses Problem tritt beispielsweise beim Kommissionieren von Arzneimitteln auf, wo die verpackten Arzeinittel aus Vorratskästen entnommen und in einen auftragsgebundenen Sammelbehälter eingegeben werden müssen. Bisher geschieht dies durch Arbeitskräfte. Dieses Verfahren ist sehr lohnintensiv.

Zum Aufnehmen und Transportieren von geordbeten Gegenständen, ζ.Β« Bauplatten, Blättern und dgl., ist· es des weiteren bekannt, den jeweils obersten flachen Gegenstand eines Stapels mit Saug-

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' H.

köpfen anzuheben und v/eiterzutransportieren. Dieses bekannte Verfahren ist aber nicht anwendbar, wenn die Gegenstände zumindest teilweise ungeordnet vorhanden sind.

Zum Transportieren von Maschinen-Bauelementen ist es ferner bekannt, diese mittels einer Kamera zu betrachten, die mit einem Rechner verbunden ist, in den die Umrisse einer Vielzahl von in Frage kommenden Gegenständen eingespeichert ist. Anhand des von der Kamera ebgebildeten Gegenstandes wird dann in einer ■ Hierarchie des Rechners der Gegenstand eitennt und über einen mechanischen oder elektromagnetischen Greifer gegriffen und transportiert. Dieses bek_annte Verfahren ist jedoch insbesondere wegen des damit verbundenen Aufwands zum Erkennen eines Gegenstandes aus einer Vielzahlvon Gegenständen sehr aufwendig.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem ein Gegenstand aus einem Vorrat auf einfache Weise aufgenommen werden kann, in dem sich die Gegenstände zumindest teilweise in ungeordnetem Zustand befinden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeich-r net, dass die Greifanordnung wenigstens einen Gegenstand greift und anhebt, worauf sie alle gegriffenen Gegenstände bis auf einen oder eine definierte Anzahl fallen lässt.

Dadurch wird sichergestellt, dass mit der Greifanordnung bei Jedem Arbeitstakt genau eine definierte Anzahl der Gegenstände gegriffen wird.

Eine wichtige Ausgestaltung des Gegenstands der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Greifanordnung mittels eines optischen Erkennungssystems über demjenigen Gegenstand des Vorrats positioniert wird, der im Vorrat die höchste Lage einnimmt. Beim Absenken der Greifanordnung berührt diese durch die

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erwähnte, zumindest grobe, Positionierung der Greifanordnung den jeweils obersten Gegenstand des Vorrats und hebt diesen - ggf. zusammen mit weiteren Gegenständen des Vorrats - an.

Zum Befestigen des bzw. der Gegenstände an der Greifanordnung sind mehrere Möglichkeiten gegeben. Es hängt von der Art der aufzunehmenden Gegenstände ab, welches dieser Systeme man verwendet. Zum Kommissionieren von pharmazeutischen Artikeln eignet sich besonders gut ein Aufnehmen mittels Unterdruck, v/eil dadurch die Waren geschont werden. Ausserdem sind pharmazeutische Gegenstände grösstenteils in Verpackungen mit flachen Seiten-verpackt, wodurch die Aufnahme mit Unterdruck erleichtert v/ird. Sollen eisenhaltige Gegenstände angehoben werden, so kann sich ein Befestigen mittels elektromagnetischer Kraft an der Greifanordnung empfehlen. Auch ist es denkbar, mechanische Greifer zu verwenden.

Das optische Erkennungssystem soll den (jeweils höchsten Gegenstand des Vorrats erkennen. Auch hierfür gibt es mehrere' Möglichkeiten. Ein relativ aufwendiges Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kameras den Vorrat perspektivisch abbilden, so dass über einen Rechner aus dem perspektivischen Bild der jeweils höchste Gegenstand bestimmt werden kann.

Ein demgegenüber überraschend einfaches Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass auf den Vorrat ein Streifenmuster projiziert wird, und dass der Abstand von Abschnitten des Streifenmusters zu einer Soll-Linie gemessen wird. Aus einer einfachen geometrischen Überlegung folgt nämlich, dass der jeweils höchste Gegenstand eines Vorrats den grössten Abstand einer auf diesen Gegenstand projizierten Linie des Sireifenmusters von der Soll-Linie hat» Die Soll-Linie ist dabei diejenige Linie, die 4as Streifenmuster hätte, wenn es auf eine ebene Fläche projiziert werden würde» Die erwähnten Abstände können über einen sehr einfach strukturierten Rechner miteinander verglichen werden

Zur Messung dieses Abstands betrachtet eine Kamera die Streifenmuster unter einem Winkel zur Projektionsrichtung der Streifen.Dieser Winkel liegt optimal bei ca.30°.Bei größeren oder kleinerer Winkeln wird der gesuchte Abstand wieder kleiner. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Greifanordnung mehrere einzeln oder in Gruppen mit einer Haltekraft beaufschlagbare und unter Abstand nebeneinander angeordnete Greifelemente hat. Diese Greifelemente werden mit der Haltekraft beaufschlag, sobald \irenigstans einet der Greifelemente Berührung mit einem der Gegenstände hat. Dadurch wird dieser Gegenstand und ggf. weitere Gegenstände an der Greif anordnung befestigt, die anschliessend/ärigehoben werden kann. Anschliessend wird die Haltekraft für alle Greifelemente mit Ausnahme eines Greifelementes oder einer Gruppe von Greifelementen abgestellt, so dass die zuviel gegriffenen Gegenstände sich lösen und abfallen. Dadurch wird auf sehr einfache Weise die angestrebte Vereinzelung erreicht.

Falls die Greifelemente an einer heb- und senkbaren und gegen über der horizontalen neigbaren Platte befestigt sind, stellt sich die Neigung der Platte und damit der Greifelemente gegenüber der gerade vorliegenden räumlichen Anordnung der Gegenstände im Vorrat beim Absenken der Platte auf den Vorrat/selbst ein, wodurch das Befestigen des bzw. der Gegenstände an den Greifelementen erleichtert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den wesentlichen Bauelementen dieser Vorrichtung;

Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 in Pfeilrichtung A;

•V

Fig. 3 in grosserem Maßstab de eigentliche Greifanordnung bei einer anderen Ausführungsform in einer Ansicht entspr. Fig. 1;

Fig. 4 eine Ansicht entspr. Fig. 3 bei einer weiteren Ausführungsform j

Fig. 5 schematisch ein Bild, wie es die in Fig. 1 gezeigte Kamera beim Blick in den Vorratsbehälter sieht, in dem sich mehrere quaderförmige Gegenstände befinden, wobei ein Streifenmuster auf die Gegenstände projiziert wird, zur Messung derjenigen Gegenstände, die im betrachteten Vorrat am höchssn liegen.

Eine Vielzahl von Gegenständen 1, die beim nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel quaderförmige Schachteln sein sollen, liegen zumindest teilweise ungeordnet in einem oben offenen Vorratsbehälter 2. Der Vorratsbehälter liegt an einem Anschlag 3 auf einer leicht geneigten Förderbahn 4 mit Rollen 5 an.

Eine Greifanordnung zum Anheben und Transportieren jeweils eines der Gegenstände 1 hat eine Platte 6, an deren Unterseite eine Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Greifelementen sitzt. Diese Greifelemente sind bei den Ausführungsbeispielen Saugnäpfe, die jeweils einzeln über eigene Leitungen und Schaltelemente mit einer Vakuumquelle verbunden sind. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aitzt die Platte 6 an einem Faltenbalg 8, so dass sie mit ihren Greifelementen 7 aus der in Fig. gezeigten abgesenkten Stellung, in der sie zusätzlich gegenüber der Horizontalen geneigt sein kann, in die gestrichelt eingezeichnete und angehobene Stellung bewegt werden kann. In dieser angehobenen Stellung liegt sie an einer oberen Platte 9 an. Diese wiederum ist über einen Anschlusskopf 10 am freien Ende eines ausziehbaren Armes 11 befestigt. Der Arm wird über geeignete herkömmliche Mittel in Längsrichtung ausgezogen und eingefahren, beispielsweise über eine Zahnstange 12, die mit einem angetriebenen Zahnrad 13 zusammenwirkt.

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Das andere Ende des Armes 11 sitztan einem Kopf 14, der längs Führungen 15 in lotrechter Richtung verfahrbar ist. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel haben de Führungen 15 Zahnstangen, mit denen nicht gezeigte und ebenfalls angetriebene Zahnräder zusammenwirken. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass die Greifanordnung für mehrere übereinander befindliche Vorräte von Gegenständen 1 eingeaetzt werden kann.

Die Führungen 15 mit dem Kopf 14 und der gesamten Greifanordnung kann auch in Richtung quer vom Arm 11 verfahren werden, beispielsweise über eine untere und eine obere Schiene 16, wobei hierfür ebenfalls ein geeigneter und herkömmlicher Antrieb vorgesehen ist.

Zum zumindest groben Positionieren der Greifelemente 7 über dem jeweils obersten Gegenstand 1 des Vorrats ist ein Erkennungssystem mit einer Kamera 17 vorgesehen, die das Innere des Vorratsbehälters 2 betrachtet. Ferner wird auf den Vorrat der Gegenstände 1 ein Streifenmuster projiziert, welches aus einander abwechselnden hellen Streifen 18 und dunklen Streifen 19 besteht. Die Breite der hellen Streifen sollte untereinander gleich .sein, ebenfalls die Breite der dunklen Streifen. Die hellen Streifen·-brauchen aber nicht gleich breit mit den dunklen Streifen zu sein (vgl* Fig. 5).

Betrachtet man die Gegenstände 1 mit dem Streifenmuster in Pro-

richtuno· ^O,
3 et ions/ so gehen die Streifen gerade durch. Beirachtet man die

Gegenstände 1 aber bezogen auf die Streifen 18, 19 von der Sei-(Aufnahmerichtung 32;

■fc^e/, so verlaufen sie wegen°^^er Gegenstände 1 mehrfach abgeknickt. Jeder der Gegenstände, auf die die Streifen projiziert verden, ergibt derartige Abknickungen, es sei denn, zwei Gegenstände liegen dicht aneinander. Das bedeutet, dass die Streifen 18 und 19 einen Abstand 20 von einer Soll-Linie 31 haben, sobald sie nicht mehr auf den flachen Boden 21, sondern auf einen der Gegenstände 1 fallen. Diese Abstände 20 sind umso grosser,

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je höher die beleuchtete Oberseite des betreffenden Gegenstands sich über dem Boden 21 befindet. In Fig. 5 ist dieser höchste Abstand mit Pos. 22 bezeichnet. Er gibt eine zumindest grobe

Positionierung für diesen höhsten Gegenstand. Pos.33 bezeichnet die Rückwand des Behälters und Pos.3/»- die Kante zwischen der Rückwand und dem Boden 21. Der Winkel zwischen der Kante 34 und Projektionsrichtung 30 beträgt ca. 90°.

Zum Aufnehmen des jeweils höchsten Gegenstandes des Vorrats wird somit der Arm 11 vom Erkennungssystem mit Kamera 17 gesteuert so weit ausgefahren, bis sich die Greifelemente 7 über dem erkannten höchsten Gegenstand befinden. Dies können auch mehrere höchste Gegenstände sein. Die Steuerung kann auch so erfolgen, dass die Greifelemente nicht nur in der Papierebene der Fig. 1, sondern auch senkrecht dazu gesteuert positioniert werden.

Anschliessend werden die Greifelemente 7 abgesenkt, was bei der Ausführungsform nach Fig. 1 dadurch geschieht, dass überdruck in den Faltenbalg 8 gegeben wird. Die untere Platte 6 kann sich dabei je nach der Anordnung der jeweils obersten Gegenstände 1 neigen, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. obald die Greifelemente 7 auf den Oberseiten der Gegenstände aufliegen, werden sie mit Unterdruck beaufschlagt und saugen dabei zumindest einen der Gegenstände an. Im folgenden sei angenommen, dass mehrere Gegenstände angesaugt worden sind. Anschliessend werden die Greifelemente wenige mm nach oben

verfahren, wobei die Gegenstände mit angehoben werden. Über eine geeignete Logik wird festgestellt, welche der Gre ifelemente 7 einen Gegenstand halten. Es kann sein, dass die Saugöffnung6iniger dieser Greifelemente durch einen Gegenstand nur teilweise abgedeckt ist, so dass Luft über eine Droseel angesaugt wird. Auch dies kann dieLogik feststellen. Sie beendet in einem weiteren Schritt die Haltekraft aller Greifelemente 7 mit Ausnahme eines Greifelements oder einer Gruppe von Greifelementen, die fest ansaugen, d.h. die volle Haltekraft ausüben. Die Haltekraft der anderen Greifelemente wird abgeschaltet, so dass andere mit angehobene Gegenstände nach unten

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in den Vorratsbehälter 2 zurückfallen.

Anschließend wird die Platte 6 in die in Fig.1 gestrichelte Position verfahren, dann der Arm 11 eingezogen, bis er sich über einem weiteren Sammelbehälter 23 befindet, wie dies in Fig. 1 punktiert angedeutet ist. Der vereinzelte Gegenstand wird durch Abschalten der Haltekraft in diesem Sammelbehälter abgelegt, wobei vorher die Greif elemente 7 noch in den Sammelbehälter 23 abgesenkt worden sein können.

Sofern mit der beschriebenen Vorrichtung verpackte Arzeneimittel auftragsgebunden abgesandt v/erden sollen, kann nach dem Transportieren von Gegenständen , die sich im Bereich der gezeigten Anlage befinden, der Sammelbehälter 23 in einen nicht gezeigten« auftragsgebundenen, Haupt-Sammelbehälter entleert werden, beispielsweise indem der Sammelbehäliac*23 zu einer Schütte gekippt wird, unter der sich der Hauptsammelbehälter befindet. Das Abkippen des Sammelbehälters 23 ist in Fig. 2 angedeutet.

Die Fig. 3 und 4 zeigen andere Ausführungsformen der Greifanordnung. In Fig. 3 wird die ¹¹Ub- und Senkbewegung der unteren Platte 6 mit den an ihr befestigten Greifelementen 7ü?er einen Teleskoparm 24 durchgeführt. Ausserdem ist in Fig.,3 gezeigt, dass jedes Greifelement 7 eine eigene Leitung 2% über die das betreffende Greifelement mitHaltekraft beaufschlagt werden kann. Weil bei dieser Ausführungsform die Greifelemente 7 als Saugköpfe ausgebildet sind, ist die Leitung 25 eine Saugleitung. Die Platte 6 hängt an einem Kugelgelenk 26 und ist daher in Pfeilrichtung 27 schwenkbar.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 hängen die Greifelemente an Drähten 28 , um die die Leitungen 25 spiralig gewickelt sind. Die Platte 6 kommt zum Fortfall, Stattdessen befindet sich über jedem Greifelement 7 ein Gewicht 29.

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Statt der beschriebenen Ausführungsform der Greifelemente 7 als Saugköjfe können diese auch einzelne und einzeln oder in Gruppen beaufschlagbare Elektromagnete oder mechanische Greifer sein. Die Verpackung der Gegenstände 1 oder die Gegenstände selbst braucht auch nicht notwendigerweise ebene Flächen aufzuweisen. Durch entsprechend geformte Greifelemente können auch anders geformte Gegenstände angehoben und vereinzelt werden, beispielsweise Röhrchen, beliebig geformte Bauelemente u. dgl. Die Steuerung kann auch so ausgeführt sein, dass nicht nur einer sondern eine vorbestimmte Anzahl von angehobenen Gegenständen an den Greifelementen 7 verbleibt. Dies richtet sich nach den jeweiligen Gegebenheiten.

Das beschriebene Verfahren eignet sich besonders gut zum auftragsgebunclenen Kommissionieren von Arzneimitteln innerhalb einer Arzneimittelgrosshandlung. Es sind aber zahlreiche andere Anwendungsmöglichkeiten gegeben. Das beschriebene Verfa ren und die Vorrichtung lassen sich immer dann mit Vorteil anwenden, wenn Gegenstände aus einem Vorrat vereinzelt werden sollen.

/ Ansprüche

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Claims

12. Januar 1976 Ferd. Schulze & Co.

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Patent- bzw. Schutzansprüche

Verfahren zum Aufnehmen eines Gegenstandes mittels einer Greifanordnung aus einem Vorrat, in dem sich die Gegenstände zumindest teilv/eise in ungeordnetem Zustand befinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifanordnung wenigstens einen Gegenstand (1) greift und anhebt, worauf sie alle gegriffenen Gegenstände bis auf einen oder eine definierte Anzahl fallen lässt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

dass die Greifanordnung mittels eines optischen Erkonnungssystems (17) über demjenigen Gegenstand (1) des Vorrats „ positioniert wird, der im Vorrat die höchste Lage einnimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (1) mittels Unterdruck., Elektromagnetkraft oder mechanischer Greifer an der Greiferanordnung befestigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Vorrat ein Streifenmuster (18, 19) projiziert wird und dass der Abstand (20, 22) von Abschnitten des Streifenmusters zu einer Soll-Linie gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch h_t dadurch gekennzeichnet, dass eine Kamera (17) die Streifenmuster (18,19) unter einem Winkel abbildet.

ORIGINAL INSPECTED

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6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5_f

dadurch gekennzeichnet, dass die Greifanordnung mehrere einzeln oder in Gruppen mit einer Haltekraft beaufschlagbare und unter Abstand nebeneinander angeordnete Greifelemente (7) hat.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Greifelemente (7) an einer heb- und senkbaren und gegenüber der Horizontalen neigbaren Platte (6) befestigt sind.

Patentanwalt:

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