DE3608079A1

DE3608079A1 - Robotersystem zum verpacken konischer gegenstaende

Info

Publication number: DE3608079A1
Application number: DE19863608079
Authority: DE
Inventors: Morio Kako Gifu Sawada
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 1985-03-11
Filing date: 1986-03-11
Publication date: 1986-09-11
Also published as: IT8647744A0; DE3608079C2; IT1214677B; US4686813A; JPH0366217B2; JPS61217321A

Description

Robotersystem zum Verpacken konischer Gegenstände

Die Erfindung betrifft ein Verpackungssystem für konische Gegenstände unter Verwendung eines Roboters.

rV Im Hinblick auf die Verpackung konischer Gegenstände, wie z.B. Garnkörper, wurden Überlegungen dahingehend angestellt, daß aufrecht stehende und hängende konische Gegenstände abwechselnd in einen Behälter eingesetzt werden, um die Verpackungsrate der Gegenstände in den Behälter zu erhöhen und gleichzeitig ein Rütteln der Gegenstände im Behälter zu verhindern.

Das vorerwähnte Verpackungsverfahren stellt das beste zur Verpackung von konischen Gegenständen dar. Ist jedoch die Einsetz- und Einbringposition der aufrecht stehenden konischen Gegenstände, die zuerst in den Behälter eingebracht werden, nicht exakt, so wird das Einsetzen der hängenden konischen Gegenstände, die später eingebracht werden, mangelhaft. Selbst wenn die Position der zuerst eingebrachten konischen Gegenstände exakt ist, aber die Einsetzposition oder die hängende bzw. umgekehrte Stellung zum Einsetzen der hängenden konischen Gegenstände, die später eingesetzt werden, nicht korrekt ist, nämlich wenn die Gegenstände schief eingesetzt werden, wird das Einführen der hängenden konischen Gegenstände mangelhaft, so daß die Verrichtung einesvollständigen Verpackungsvorganges fehlschlägt. Insbesondere wenn viele Lagen an Gegenständen verpackt werden, besteht die Tendenz, daß die vorerwähnten, mangelhaften Einset zbedingungen zunehmen, und demzufolge ist es bei der Verpackung einer Anzahl von konischen Gegenständen schwierig, das ο h ρ η beschriebene Verpackungsverfahren mit Hilfe eines normalen Industrieroboters zu realisieren. Selbst wenn es realisiert würde, so beansprucht das Einsetzen der Gegen-

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■ stände Stück für Stück einen beträchtlichen Zeitaufwand, so daß keine Schnelligkeit erwartet werden kann. Insbesondere wenn die zu handhabenden konischen Gegenstände Garnkörper oder dergleichen darstellen und mehr als zwei Arten von Gegenständen mit im wesentlichen unterschiedlichem Außendurchmesser in Behälter mit unterschiedlicher Größe und in unterschiedlichen Anordnungen verpackt werden, vermehren sich die oben erwähnten Schwierigkeiten.

f\ Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verpackungsrobotersystem vorzuschlagen, das selbst,wenn das oben erwähnte Verpackungsverfahren im Hinblick auf eine Anzahl von Gegenständen in vielen Stufen ausgeführt wird, einen vollständigen Verpackungsvorgang ermöglicht und das, selbst wenn der Anordnungsabstand im Behälter infolge einer Änderung des Durchmessers der zu handhabenden Gegenstände gewechselt wird, in einfacher Weise einer derartigen Änderung entsprechen kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 11.

Die Erfindung wird nachstehen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Verpackungsrobotersystem in Vorder

ansicht und

Fig. 2 in Draufsicht;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Garnkörper,

der auf einem Spulenteller steht;

Fig. 4 eine Greifeinrichtung, die aufrecht ste

hende Garnkörper ergreift und transportiert, in Draufsicht;

Fig. 5 einen Längsschnitt der Greifeinrichtung

entlang der Linie V-V der Fig. 4;

Fig. 6 einen Längsschnitt der Greifeinrichtung

entlang der Linie VI-VI der Fig. 4;

Fig. 7 die Anordnung der Aufnahme von Garnkörpern

im Behälter und die Gruppierung entsprechender Greifeinheiten;

Fig. 8 eine Umkehreinrichtung in Draufsicht;

Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX der

Fig. 8 und

Fig. 10 eine Seitenansicht einer Greifeinrichtung

zum Ergreifen und Transportieren eines

Umkehrbettes im Längsschnitt.

Die Fig. 1 und. 2 stellen eine Seiten- bzw. Draufsicht eines Robotersystems zum Verpacken von konischen Gegenständen dar, Bei diesem Ausführungsbeispiel stellen die konischen Gegenstände Garnkörper dar, die von einer Garnhaspelmaschine gewickelt wurden.

Auf dem Boden sind vorgesehen: drei Förderbänder 1, 2 und 3, die in U-Form zusammenhängend angeordnet sind, wobei auf dem Förderband 2 dreieckige Ablenkbleche 5 vorgesehen sind, um die Garnkörper 4 zickzackförmig anzuordnen, eine Einrichtung 7 zum Ausrichten und Zuführen der Garnkörper 4, die

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einen Halte- bzw. Ausrückzylinder 6 aufweist, ein Förderband 9 zur Zufuhr eines die Garnkörper aufnehmenden Leerbehälters 8, wobei das Förderband 9 parallel zum Förderband 2 verläuft, eine Umkehreinrichtung 11 für die Garnkörper 4 (die später beschrieben wird) sowie Stapelbehälter 12A und 12B für Trennwandpappe. Ferner sind Leerbehälter-Einlagerförderer 13A und 13B, die Leerbehälter 8A zum Verpacken von 16 (8 χ 2 Schichten) Garnkörpemund Leerbehälter 8B zum Verpacken von 12 (6 χ 2 Schichten) Garnkörpern einlagern und zu geeigneten Zeitpunkten einen nach dem anderen auf das Förderband transportieren. Trennwandpappen unterschiedlicher Form und Größe, die für die Leerbehälter 8A und 8B vorgesehen sind, werden in einen Stapelbehälter 12A bzw. einen Stapelbehälter 12B eingegeben und gestapelt.

Ein Roboter 16 vom Querzuordnungstyp ist installiert und weist eine oberirdische Schiene 15 auf, die sich zwischen der Umkehreinrichtung 11 und den Stapelbehältern 12A und 12B erstreckt. Die Schiene 15 ist zu beiden Seiten mit je einer Säule 17 abgestützt. Entlang der Schiene 15 fahren beweg- ₌. liehe Rahmen 18 und 19, die Auslegearme 21, 22 und 23 aufweisen, die sich in Querrichtung zu der Schiene 15 erstrecken. An diesen Armen 21, 22 und 23 sind an der Einrichtung 7 zum Ausrichten und Zuführen von Garnkörpern eine einen Garnkörper erfassende Greifeinrichtung 24, an der Umkehreinrichtung 11 eine das Umkehrbett erfassende Greifeinrichtung 25 bzw. ein Kopf 26 zum Aufnehmen bzw. Anziehen einer Pappe auf-und abbewegbar abgestützt. Zum Auf- und Abbewegen der Greifeinrichtungen 24 und 25 und des Kopfes 26 sind Arme 27, 28 bzw. 29 vorgesehen. Die senkrechte Bewegung bzw. der Antrieb der Arme 27, 28 und 29 erfolgt über Motore 31, 32 bzw. 33. Zum Fahren und Antreiben der beweglichen Rahmen 18 und 19 sind Motore 34 bzw. 35 vorgesehen. Da bei diesem Ausführungsbeicpiel die Einrichtung 7 zum Ausrichten und Zuführen von Garnkörpern_; das Förderband 9 für die Zufuhr von Leerbehältern,

die Umkehreinrichtung 11 und die Pappe-Stapelbehälter 12A und 12B im wesentlichen auf einer geraden Linie nebeneinander gestellt sind, brauchen die Greifeinrichtungen 24 und 25 und der Kopf 26 nicht in Richtung längs der Auslegearme 21, 22 und 23, sondern lediglich an den Enden der Arme 21, 22 und 23 auf und ab bewegt werden. Unterscheidet sich die Anordnung der Einrichtungen 7, 9, 11, 12Aund 12B von der vorbeschriebenen, so können die Greifeinrichtungen 24, 25 und der Kopf 26 so ausgebildet werden, daß diese sich in Längsrichtung der Auslegearme 21, 22 und 23 bewegen können.

Obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die die Greifeinrichtungen 24 und 25 abstützenden Auslegearme 21 und 22 an einem gemeinsamen fahrbaren Rahmen befestigt sind, muß bemerkt werden, daß diese Arme auch an separaten fahrbaren Rahmen befestigt werden können, wodurch die Greifeinrichtungen 24 und 25 unabhängig voneinander auf der Schiene 15 bewegt werden können.

Nachfolgend werden die oben erwähnten Einrichtungen näher beschrieben.

Betrachtet man zuerst die Ausricht- und Zuführeinrichtung für Garnkörper 4, so weist diese Einrichtung 7 drei Förderbänder, d. h. ein Ladeförderband 1, ein Ausrichtförderband 2 und ein Förderband 3 zum Transportieren von Spulentellern

auf
36A und 36B (vergleiche Fig. 3)^ wobei Garnkörper 4A der Art A und Garnkörper 4B der Art B, die im Vergleich zueinander unterschiedliche Wickelformen aufweisen, getrennt auf dem Ladeförderband 1 geführt werden, indem das Förderband 1 mittels einer zentralen Abtrennplatte la in zwei Transportwege unterteilt ist. Haben sich bei diesem Ausführungsbeispiel

z. B. 16 Garnkörper 4A der Art A (die einen geringen Durchmesser aufweist) angesammelt, so wird ein am Ende des Förderbands 1 vorgesehenes Tor 37A betätigt, um in bestimmten Zeit-

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Intervallen durch Öffnen und Schließen des Tores jedesmal vier Garnkörper 4A dem Ausrichtförderband 2 synchron mit der Verpackungszeitsteuerung durch den Roboter (der später beschrieben wird) zuzuführen. Haben sich hingegen zwölf Garnkörper 4B der Art B.(die einen größeren Durchmesser aufweist) angesammelt , wird ebenfalls ein Tor 37B betätigt, um in bestimmten Zeitintervallen durch Öffnen und Schließen des Tors jedesmal drei Garnkörper 4B dem Ausrichtförderband 2 zuzuführen.

Die Spulenteller 36A und 36B haben einen Ansatz 39, wodurch ein Garnkörper bzw. eine Garnspule aufrecht in der Mitte auf einer Scheibe 38 stehen kann. Der Spulenteller 36A für die Garnkörper 4A der Art A und der Spulenteller 36B für die Garnkörper 4B der Art B haben unterschiedlich geformte Ansätze 39, so daß die Ansätze an die Kernhülsenform der Garnkörper 4A bzw. 4B angepaßt sind. Der Durchmesser (d) der Scheiben 38 ist jedoch identisch.

Die verschiedenen Garnkörper 4A und 4B werden auf das Ausrichtförderband 2 geliefert und in der gleichen Zickzackform auf dem Förderband 2 gruppiert, da die Scheiben 38 der Spulenteller 36A und 36B während des Transports durch die Ablenkbleche 5 gesteuert werden. An der vordersten Stelle der Ablenkbleche 5 ist ein Halte- bzw. Ausrückzylinder 6 vorgesehen, der durch Ausrücken bzw. Ausfahren einer Kolbenstange eine weitere Vorwärtsbewegung der entsprechenden Garnkörper verhindert. Wie vorstehend erwähnt, werden jedesmal vier Garnkörper 4A der Art A und drei Garnkörper 4B der Art B gruppiert.

Die Spulenteller 36A und 36B, von denen die Garnkörper 4A und 4B mittels der Greifeinrichtung 24, die später beschrieben wird, entfernt und angehoben wurden, werden durch Zurückziehen des Ausrückzylinders 6 wieder vorwärts bewegt

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und erreichen das Förderband 3 zum Transportieren der Spulenteller. Dieses Förderband 3 ist durch eine zentral angeordnete Abtrennplatte 3a in zwei Transportwege unterteilt. An den Einlassen zu den beiden Transportwegen sind Tore 41A und 41B vorgesehen, so daß die Spulenteller 36A und 36B für Garnkörper unterschiedlicher Art in die entsprechenden Transportbahnen sortiert und unabhängig abgefangen werden können.

Nachfolgend wird die Greifeinrichtung 24 detailliert beschrieben, die senkrecht stehende Garnkörper 4A und 4B, die von der Ausricht- und Zuführeinrichtung 7 ausgerichtet wurden, von den Spulentellern entfernt, anhebt und transportiert.

Wie aus den Fig. 4 bis 6 ersichtlich, weist die Greifeinrichtung 24 einen Abstützrahmen 42, der an dem unteren Ende des Arms 27 befestigt ist, sowie vier Greifeinheiten 44 auf, die über eine Abstandsanderungseinrichtung 43 an dem Abstützrahmen 42 aufgehängt sind. Hede Greifeinheit 44 ist so ausgebildet, daß vier Hebelklinken 49 - deren untere Enden mit Hilfe eines Trägern 46 an einem Rahmen 45 derart gelagert sind, daß sie schwingend geöffnet und geschlossen werden können und in Schließrichtung mit Hilfe einer Feder 48 vorgespannt sind - die Seiten und die Umfangskanten des Bodens eines Garnkörpers 4 von vier Seiten her ergreifen können (vergleiche die durchgezogenen Linien in Fig. 5). Das andere Ende 49a der Hebelklinke 49 wird über ein Niederdrückelement 52 infolge des Zusammenziehens eines Zylinders 53 nach unten gestoßen, wodurch das den Garnkörper ergreifende Ende 49b der Hebelklinke 49 geöffnet (vergleiche die strichpunktierten Linien in Fig. 5) und der Garnkörper 4 freigegeben wird. Jede Greifeinheit 44 ist ferner so aufgebaut, daß ihre Position in der horizontalen Ebene relativ zum Abstützrahmen 42 mit Hilfe einer Abstandsanderungseinrichtung 43, die nachfolgend beschrieben wird, zwischen zwei Stellungen verschoben werden kann.

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. In Fig. 7 ist die Aufnahme und die Anordnung der Garnkörper in den Leerbehältern 8A und 8B, die verschiedene Größen aufweisen, entsprechend den Garnkörperarten A und B gezeigt. In dieser Figur ist die Anordnung des Leerbehälters für Garnkörper der Art A und die Zentren 44x der Greif einheiten durch voll ausgezogene Linien dargestellt, wohingegen die Anordnung des Leerbehälters für Garnkörper von der Art B und die Zentren 44x der Greifeinheiten durch strichpunktierte Linien dargestellt sind, und was die Garnkörper anbetrifft, so sind nur die aufrecht stehenden Garnkörper der ersten Lage als typisches Beispiel gezeigt. Da jeder der Leerbehälter 8A und 8B von einem Halte- bzw. Ausrückzylinder 53 auf dem Förderband 9 an der gleichen Stelle mit einem Ende als Bezug angehalten wird, nimmt der Garnkörper 4B der Art B, dessen Durchmesser groß ist, eine Aufnahmestellung ein, die gemäß Fig. 7 in senkrechter Richtung breiter ist, als im Vergleich zu dem Garnkörper 4A der Art A, dessen Durchmesser klein ist und die entsprechend Fig. 7 in seitlicher Richtung nach rechts abweicht.

Im Hinblick auf die obigen Ausführungen sind bei der Abstandsänderungseinrichtung 43 dieses Ausführungsbeispiels zwei bewegliche Rahmen 56 und 57, die breitseits des Behälters bewegbar sind, über eine Führungsstange 54 und einen Gleitarm

55 an dem Abstützrahmen 42 vorgesehen, sind zwei Greifeinheiten 44 und 44 zur Handhabung der unteren Garnkörper 4A oder 4B in Fig. 7 auf ein und demselben beweglichen Rahmen

56 abgestützt und sind zwei Greifeinheiten 44 und 44 zur Handhabung der oberen Garnkörper 4A oder 4B auf ein und demselben beweglichen Rahmen 57 abgestützt, wobei der breitseits des Behälters vorliegende Abstand jeder Greifeinrichtung 44 gemeinsam um den gleichen Betrag W (Fig. 7) durch Ausdehnung eines Zylinders 58 geändert werden kann, der zwischen den beiden beweglichen Rahmen 56 und 57 vorgesehen ist. Im Hinblick auf den Abstand längsseits des Behälters sind

Positionsänderungszylinder 61 und 62 zwischen den beweglichen Rahmen 56 und 57 und der Greifeinheit 44 vorgesehen.

Bei jeder der Greifeinheiten 44 wird der Rahmen 45 über einen Führungsstab 63 und einen Gleitarm 64 an den beweglichen Rahmen 56 oder 57 längsseits des Behälters beweglich abgestützt. Bei den Greifeinheiten 44 und 44 zur Handhabung der auf der Seite des beweglichen Rahmens 56 befindlichen Garnkörper 4A oder 4B, d. h. der in Fig. 7 auf der Unterseite dargestellte Garnkörper, sind die oberen Abschnitte des Rahmens 45 über eine Verbindungsplatte 66, in die ein Laufschlitz 65 gebohrt ist, lose verbunden, und ein Zylinder 61 ist zwischen einem Rahmen 45 und dem beweglichen Rahmen 56 angeordnet, wodurch die Greifeinheit 44, die direkt mit der Kolbenstange 61a des Zylinders 61 gekoppelt ist, längsseits des Behälters um den Ausdehnungsbetrag 1, (Fig. 7) des Zylinders 61 bewegt wird und die Greifeinheit 44, die über die Verbindungsplatte 66 lose verbunden ist, längsseits des Behälters um einen Betrag

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1„ (Fig. 7) bewegt wird, der durch Abzug (Subtraktion) des Schlitzes 65 von dem Anderungsbetrag des Zylinders ergibt.

Bei den Greifeinheiten 44 und 44 zur Handhabung der auf der Seite des beweglichen Rahmens 57 befindlichen Garnkörper 4A oder 4B, d. h der in Fig.7 auf der Oberseite dargestellten Garnkörper, sind die oberen Abschnitte des Rahmens direkt durch einen Zylinder 62 verbunden, wie in Fig. 6 gezeigt, wodurch die Greifeinheiten 44 durch die Ausdehnung des Zylinders 62 um einen Betrag aufeinander zu- bzw. voneinander wegbewegt werden, der von einem nicht gezeigten Stopper gesteuert wird, der auf dem Führungsstab 63 vorgesehen ist. D. h. die Greifeinheit 44, die mit dem Körper 62b des Zylinders 62 in Verbindung steht, wird längsseits des Behälters um den Betrag 1, (Fig. 7) bewegt, wohingegen die Greifeinheit 44, die mit der Kolbenstange 62a des Zylinders 62 in Verbindung steht, um den Betrag 1. (Fig. 7) bewegt

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wird, der sich durch Abzug des vorerwähnten Betrags 1, vom Ausdehnungsbetrag des Zylinders ergibt. Ein Zusammenstoßen der Greifeinheit 44 mit der Außenwand des Behälters 8B wird verhindert, wenn die Garnkörper in die Leerbehälter 8B eingesetzt werden, indem die entsprechende Greifeinheit 44 um den Betrag bzw. die Länge 1. in Richtung der Innenseite des Behälters bewegt wird. Das Bezugszeichen 67 kennzeichnet einen Positionssteuer-Anschlagbolzen für den Abstützrahmen 62 der beweglichen Rahmen 56 und 57.

Wie vorstehend beschrieben, weist die Abstandsänderungseinrichtung 43 dieses Ausführungsbeispiels die beweglichen Rahmen 56 und 57, den dazwischen angeordneten Zylinder 58 und die Zylinder 61 und 62 auf, die mit den an den beweglichen Rahmen 56 bzw. 57 abgestützten Greifeinheiten 44 verbunden sind. Es ist jedoch zu bemerken, daß für den Fall, daß eine Vielzahl von Zylindern verwendet werden kann, die Greifeinrichtungen 44 an dem Abstützrahmen 42 so befestigt werden können, daß die Greifeinheiten in der Bewegungsrichtung (Fig. 7) bewegt werden können und daß die sich in Bewegungsrichtung bewegenden Zylinder einzeln mit den entsprechenden Greifeinheiten 44 verbunden werden können. Wird die Konstruktion in diesem Fall so gewählt, daß der Kolbenhub des Zylinders schrittweise expandieren kann, so kann die Anordnung der Greifeinheiten so geändert werden, daß diese in mehr als drei Arten geschaltet werden können.

Außerdem ist der Aufbau jeder Greifeinheit 44 nicht auf die Hebelklinken 49 begrenzt, die wie oben beschrieben schwingend geöffnet und geschlossen werden können, sondern es kann z. B. auch ein Aufbau vorgesehen werden, bei dem das Kernrohr des Garnkörpers 4 von der Innenseite her gehalten wird und ein Freigeben der Greifeinheit durch eine zum Zentrum gerichtete Bewegung der Greifelemente erfolgt.

. Nachfolgend wird mit Bezug auf die Figuren 8 und 9 die Garnkörperumkehreinrichtung beschrieben. Die Umkehreinrichtung 11 dieses Ausführungsbeispiels umfaßt ein Umkehrbett 68 mit einer Vorderseite 68a und einer Rückseite 68b, wobei die Vorderseite 68a mit vier Garnkörperhaltern 69 und die Rückseite 68b mit drei Garnkörperhaltern 69 versehen ist, und eine Dreh- und Antriebseinrichtung 73, die das Umkehrbett 68 mit Hilfe von Stiften 71 und 72 von beiden Seiten hält, drehbar um eine horizontale Achse ist und später detailliert beschrieben wird.

D. h. das Umkehrbett 68 ist so aufgebaut, daß vier Halter für dessen Vorderseite und drei Halter 69 für dessen Rückseite, wie oben beschrieben, auf einer annäherungsweise rechteckigen Basisplatte in einer Anordnung vorgesehen sind, die der entsprechenden Eingabe der Garnkörper in die vorerwähnten Leerbehälter 8A und 8B entspricht. Bei jedem Halter 69 wird ein Zwischenteil 74 in Form einer etwa konischen Auskragung durch Expansion eines in einem Basisgehäuse 75 vorgesehenen Druckzylinders 76 auf und ab bewegt, wobei die Auf- und Abbewegung ein Ausdehnen bzw. ein Zusammenziehen eines aus Gummi bestehenden ringförmigen unteren Teils 77 in radialer Richtung bewirkt, um dadurch den Garnkörper 4 zu halten oder freizugeben. Zu beiden Seiten der Basisplatte sind in die Stirnseiten Vertiefungen 78 und 79 eingeformt, in die Haltestifte 71 und 72 der Dreh- und Antriebseinrichtung 73 passen. Wird die Antriebseinrichtung in dem Zustand betrieben, bei dem die Haltestifte 71 und in die Vertiefungen 78 und 79 eingepaßt sind, so wird das Umkehrbett 68 um die horizontale Achse gedreht und umgekehrt.

Das Bezugszeichen 81 kennzeichnet ein Luftrohr, das zu einem Druckluftzylinder 76 des Halters 69 führt. Das Luftrohr 81 steht mit dem Auslegearm 22 des Roboters in Verbindung, so daß alle Halter 69 auf dem Umkehrbett gleichzeitig in einen Haltezustand oder einen Freigabezustand durch Zufuhr von

Druckluft in das Luftrohr 81 oder durch Abschalten der Druckluft in das Luftrohr 81 geschaltet werden können. Das Bezugszeichen 82 kennzeichnet einen Griff, der sich von der Basisplatte wegerstreckt und von der Greifeinrichtung 25 erfaßt wird. Die Griffe 82 sind auf der Vorderseite und auch auf der Rückseite des Umkehrbettes in gleicher Weise angeordnet.

Nachfolgend wird die Dreh- und Antriebseinrichtung 73 näher beschrieben.

Die Einrichtung 73 umfaßt einen Drehrahmen 86, der mittels horizontaler Wellen 84 und 85 drehbar auf einem Bett 83 gelagert ist, Einrichtungen 87 und 88 zum Vorwärts- und Rückwärtsbewegen der Haltestifte 71 und 72, die auf dem Drehrahmen 86 vorgesehen sind, sowie eine Antriebseinrichtung für den Drehrahmen 86, die einen Drehantrieb 92 aufweist, der mit der horizontalen Welle 85 in Verbindung steht. Der Drehrahmen 86 ist in etwa als rechteckiger Rahmen ausgebildet, der das Umkehrbett 68 umgibt, und die Einrichtungen 87 und zum Vorwärts- und Rückwärtsbewegen der Haltestifte nehmen das Umkehrbett 68 zwischen sich auf.

Bei der Bewegungseinrichtung 87 sind im einzelnen die Haltestifte71 an der Frontfläche einer beweglichen Platte 93 befestigt, die horizontal beweglich über einen Führungsstab und ein Gleitlager 92 an dem Drehrahmen 86 angeordnet ist. Ein einzelner Zylinder 94 zum Bewegen und Antreiben ist mit der Rückseite der beweglichen Platte 93 und dem Drehrahmen 86 verbunden. Bei der anderen Bewegungseinrichtung 88 sind eine linke bewegliche Platte 97 und eine rechte bewegliche Platte 98, die jeweils über eine Führungsstange 95 und Gleitlager 96 horizontal beweglich sind, gleichfalls an dem Drehrahmen 86 vorgesehen. An den Frontflächen der beweglichen Platten 97 und 98 sind Haltestifte 72 bzw. 72 befestigt und Zylinder 99, 99 zum Bewegen und Antreiben stehen mit den

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. distalen Enden der beweglichen Platten 97 bzw. 98 in Verbindung .

Das Bezugszeichen 101 bezeichnet Halteplatten zum Eingrenzen der Drehung, die sich zu beiden Seiten des Drehrahmens 86 erstrecken. Durch Anstoßen der Halteplatte 101 an einen am Bett 83 befestigten Haltebolzen 102 kann eine Umkehrdrehung des Drehrahmens 86 (Umkehrbett 68) von exakt 180 Grad erzielt werden.

Während bei der oben beschriebenen Umkehreinrichtung 11 die Vorderseite 68a und die Rückseite 68b des Umkehrbettes 68 verwendet werden, Halter 69, an denen zwei Arten von Gegenständen (Art A und Art B, die sich voneinander unterscheiden) angeordnet werden, auf dem Umkehrbett 68 befestigt werden und die Garnkörper 4 der beiden Arten durch jede Drehung des Utnkehrbettes um 180 Grad umgekehrt werden, so ist doch zu bemerken, daß das Umkehrbett z. B. als ein polygonaler Körper mit drei Flächen oder mehr ausgebildet werden kann, und die Halter auf den Flächen in unterschiedlicher Gruppierung vorgesehen werden können, so daß, wenn das derart ausgebildete Umkehrbett durch die Dreh- und Antriebseinrichtung gedreht und bei einer Drehung um jeweilsl20 Grad, 90 Grad oder anderen Winkelgraden gestoppt wird, drei oder mehr Arten von Garnkörpern 4 umgekehrt werden können.

Nachfolgend wird die Greifeinrichtung 25 für das Umkehrbett 68 mit Bezug auf Fig. 10 beschrieben. Diese Greifeinrichtung 25 umfaßt einen Abstützrahmen 103, der an dem unteren Ende des Arms 28 befestigt ist, und drei Greifeinheiten 104, die von dem Stützrahmen 103 herabhängen. Die drei Greifeinheiten 104 weisen die gleiche Zickzackgruppierung wie die auf dem Umkehrbett 68 vorgesehenen Griffe 82 auf.

Jede Greifeinheit 104 umfaßt ein Paar Greifhebel 106, die

• auf einer von dem Stützrahmen 103 herabhängenden Abstützplatte 105 an den Stellen 107 drehbar gelagert sind, sowie einen Zylinder 108 zum Öffnen und Schließen der Greifhebel 106, der an den oberen Enden der Hebel befestigt ist. Das untere Ende des Greifhebels 106 steht mit einer Vertiefung 82a in Eingriff, die in einem Flanschteil des Griffes 82 ausgebildet ist. Das Bezugszeichen 109 kennzeichnet ein Verbindungsglied, das mit den beiden Greifhebeln verbunden ist.

Die Greifeinheit 104 ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Konstruktion beschränkt, sondern es können verschiedene andere Greifeinheiten Verwendung finden, die in der Lage sind den am Umkehrbett 68 vorgesehenen Griff 82 halten zu können.

Der äußere Umfang (Fig. 4) der oben beschriebenen Greifeinrichtung 24, in Draufsicht gesehen, und der äußere Umfang (Fig. 8) des Umkehrbettes 68, in Draufsicht gesehen, sind so ausgebildet, daß diese geringfügig kleiner als die Größe der Ausdehnung der Leerbehälter 8A und 8B sind, so daß die Greifeinrichtung 24 und das Umkehrbett 68 in die Leerbe-2U halter 8A und 8B in einem Zustand bewegt werden können, bei dem die Garnkörper 4 gehalten werden.

Das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel kann in der folgenden Reihenfolge betrieben werden, um aufeinanderfolgend Garnkörper mit verschiedenen Durchmessern zu verpacken.

Garnkörper 4A der Art A werden in der oben erwähnten Ausricht- und Zuführeinrichtung 7 ausgerichtet und vorbereitet, und Leerbehälter 8A der Art A werden an einer vorbestimmten Stelle (Ausrückzylinder 53) des Förderbandes 9 angehalten. Anschließend werden zum Verpacken der Garnkörper 4A der Art A die Greifeinheiten 44 zuerst auf die Abstandsgruppierung für die Art A eingestellt.

Die Greifeinrichtung 24 wird über die vier aufrecht stehenden Garnkörper 4A bewegt, die auf dem Förderband 2 angeordnet sind, und die Garnkörper 4A auf dem Förderband 2 werden gleichzeitig durch die Greifeinheiten 44 gehalten, wobei die Zickzackgruppierung beibehalten wird. Nachdem die Garnkörper 4A angehoben sind, werden sie zur Umkehreinrichtung 11 transportiert, wobei die Dreh- und Antriebseinrichtung 73 die Oberseite 68a den Garnkörpern entgegenhält, d. h. die Seite, auf der vier Halter 69 direkt nach oben angeordnet sind.

Der Teller 36A, von dem der Garnkörper 4A mit Hilfe der Greifeinrichtung 24 entfernt wurde, wird zum Förderband 3 hin ausgestoßen, und zwar unmittelbar nach dem Rückzug des Ausrückzylinders 6, und danach werden vier Garnkörper 4A der Art A auf das Ausrichtförderband 2 geliefert, um ausgerichtet zu werden.

Das Umkehrbett 68, das die Garnkörper 4A aufgenommen hat, wird durch den Drehantrieb 89 um 180 Grad umgedreht, nachdem der Halter 69 seinen Garnkörperhaltezustand eingenommen hat. Die Garnkörper 4A auf dem Umkehrbett 68 werden durch die Umkehr des Bettes 68 in einen hängenden Zustand gebracht. Während dieser Zeitperiode wird die Trennwandpappe 14A für die Leerbehälter 8A der Art A mit Hilfe des Anziehkopfes 26 angezogen, aus dem Stapelbehälter 12A herausgehoben und auf den Boden des Leerbehälters 8A transportiert.

Unter dem oben beschriebenen Zustand sind vier aufrecht stehende Garnkörper 4A auf dem Ausrichtförderband 2 angeordnet und vier hängende Garnkörper 4A werden an dem Umkehrbett 68 gehalten. Nachfolgend nimmt der bewegliche Rahmen 18 diejenige Position ein, die in Fig. 1 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, und die aufrecht stehenden Garnkörper 4A werden von der Greifeinrichtung 24 aufgegriffen und die

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hängenden Garnkörper 4A zusammen mit dem Umkehrbett 68 von der Greifeinrichtung 25 aufgegriffen.

Anschließend werden vier aufrechte Garnkörper 4A in dem Behälter 8A angeordnet (deren Anordnung ist in Fig. 7 gezeigt) und die Greifeinrichtung 25, die das Umkehrbett 68 hält, bewegt sich auf den Behälter 8A zu und setzt vier hängende Garnkörper 4A in den Behälter 8A zusammen mit dem Umkehrbett 68 ein. Die Halter 69 werden dann freigegeben, und die hängenden Garnkörper 4A werden exakt zwischen den vorher angeordneten, aufrechten Garnkörpern 4A placiert.

Durch den oben beschriebenen Vorgang wird die erste Reihe aus aufrechten Garnkörpern 4A und umgekehrten Garnkörpern 4A in der exakten Zickzackgruppierung verpackt. Anschließend wird die Trennwandpappe 14A auf die erste Schicht von Garnkörpern in den Behälter 8A gelegt und dann der oben beschriebene Vorgang wiederholt, um somit die zweite Schicht aus aufrechten und umgekehrten Garnkörpern 4A in den Behälter 8A aufzunehmen.

Der Behälter 8A, der bereits gepackt ist, wird von dem Förderband 9 nach Rückzug des Ausrückzylinders 53 entladen.

Als nächstes wird die Verpackung von Garnkörpern 4B der Art B beschrieben. Auch in diesem Fall werden, wie bei den Garnkörpern der Art A, die Garnkörper 4B der Art B dem Ausrichtförderband 2 zur Durchführung der Ausrichtung zugeführt und ein Leerbehälter 8B für die Garnkörperart B an einer vorbestimmten Stelle auf dem zuführenden Förderband 9 bereitgestellt. Die anschließenden Vorgänge entsprechen im wesentlichen dem vorhergehenden Fall. Oedoch wird mit Bezug auf die Anordnung der Greifeinheiten 44 der Greifeinrichtung 24 die Abstandsänderungseinrichtung 43 wie nachstehend erläutert betätigt, um den Verpackungsvorgang auszuführen.

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D. h. bewegt sich die Greifeinrichtung 24 über die drei aufrecht stehenden Garnkörper 4B, die auf dem Förderband 2 angeordnet sind, und werden die Garnkörper 4B auf dem Förderband 2 durch die Greifeinheiten 44 gehalten, während die Zickzackgruppierung beibehalten wird, so wird die Anordnung der Greifeinheiten 44 wie bei der Garnkörperart A bewerkstelligt und die Abstandsanderungseinrichtung 43 wird, wie oben beschrieben, während des Transports der Garnkörper zur Umkehreinrichtung 11 - nachdem diese ergriffen und angehoben wurden - betätigt, um die Gruppierung der Greifeinheiten 44 in den Modus der Art B zu schalten, während diese die Garnkörper 4B halten- D· h., wie aus Fig. 7 ersichtlich, wird jeder Garnkörper 4B lagemäßig um den Betrag W breitseits des Behalters geweitet, wobei entsprechend dem jeweiligen Garnkörper ein Betrag 1,, 1„ oder 1-, längsseits des Gehäuses ausgelenkt wird.

Dann werden die Garnkörper 4B mit Hilfe der Greifeinrichturg 24, die im Hinblick auf die Abstände für die Garnkörperart B geändert wurde, auf das Umkehrbett 68 der Umkehreinrichtung 11 transportiert. Zum Handhaben der Garnkörper 4B der Art B präsentiert das Umkehrbett 68 seine Rückseite 68b, d. h. die Seite, auf der drei Halter 69 aufwärts stehend angeordnet sind. Dann werden die aufrecht stehenden Garnkörper 4B auf die Halter 69 der Rückseite transportiert.

Das Umkehrbett 68, das die Garnkörper 4B aufgenommen hat, wird um 180 Grad umgedreht, nachdem die Halter 69 einen Garnkorperhaltezustand eingenommen haben, und die Garnkörper 4B werden im wesentlichen in einen hängenden Zustand versetzt. Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Umkehrbett 68 gedreht wurde, werden drei aufrecht stehende Garnkörper 4B auf das Ausrichtförderband 2 gesetzt und drei hängende Garnkörper 4B an dem Umkehrbett 68 gehalten. Demzufolge nimmt der bewegliche Rahmen 18 die Position ein, die in Fig,l

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. mit vollen Linien dargestellt ist, und die aufrecht stehenden Garnkörper 4B werden in der gleichen Art und Weise von der Greifeinrichtung erfaßt, wie dies vorstehend beschrieben wurde, und die hängenden Garnkörper 4B werden zusammen mit dem Umkehrbett 68 durch die Greifeinrichtung 25 aufgegriffen.

Die Greifeinheiten 44 der Greifeinrichtung 24 werden auf den Abstand für die Garnkörperart B geschaltet, wenn diese zum ersten Mal zur Umkehreinrichtung 11 transportiert werden. Vor dem Eintritt in den Vorgang, bei dem die aufrecht stehenden Garnkörper 4B auf dem Förderband 2 zum zweiten Mal ergriffen werden, wird jedoch die Abstandsänderungseinrichtung 43 betätigt, um die Greifeinheiten 44 wieder auf die Abstandsgruppierung für die Garnkörperart A einzustellen, so daß die aufrecht stehenden Garnkörper 4B auf dem Förderband 2 von der Greifeinrichtung 24 in der Anordnung entsprechend der Garnkörperart A ergriffen werden. Danach wird die Greifeinrichtung 24 wieder in die Abstandsgruppierung für die Garnkörperart B zurückgestellt.

Die aufrecht stehenden Garnkörper 4B, die von der Greifeinrichtung 24 durch den vorstehend erwähnten Vorgang ergriffen wurden, befinden sich in der Gruppierung entsprechend der Garnkörperart B und die hängenden Garnkörper 4B am Umkehrbett 68, das von der Greifeinrichtung 25 gehalten wird, befinden sich ebenso in der Gruppierung entsprechend der Garnkörperart B, und nachfolgend setzt die Greifeinrichtung 24 die aufrecht stehenden Garnkörper 4B in den Leerbehälter 8B ein, während die Greifeinrichtung 25 die hängenden Garnkörper 4B zusammen mit dem Umkehrbett 68 in den Behälter 8B einsetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird diejenige Greifeinheit 44, die keinen Garnkörper hält, zur Innenseite des Behälters bewegt, und zwar durch Schalten der Gruppierung auf die Garnkörperart B. Demzufolge ergeben sich keine Probleme im Hinblick auf ein Anstoßen der Greifeinheit an die Umfangswand des Behälters, falls die aufrecht stehenden Garnkörper

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• 4B in den Behälter eingesetzt werden.

Infolge des vorerwähnten Vorganges wird die erste Schicht aus aufrecht stehenden Garnkörpern 4B und umgekehrten Garnkörpern 4B in einer akkuraten Zickzackgruppierung im Behälter verpackt. Anschließend wird eine Trennwandpappe 14B angeordnet und der oben beschriebene Vorgang wiederholt, um die zweite Schicht aus Garnkörpern 4B in den Behälter zu packen.

Bei dem System entsprechend dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann das Umkehrbett 68 der Umkehreinrichtung 11 von der Dreh- und Antriebseinrichtung 73 getrennt werden, werden die hängenden Garnkörper 4A oder 4B nach dem Umkehrvorgang zusammen mit dem Umkehrbett 68 mittels der Greifeinrichtung 25 transportiert und weisen die Griffe 82 auf der Oberseite und der Unterseite des Umkehrbettes die gleiche Anordnung und den gleichen Aufbau auf. Demzufolge ist der Aufbau der Greifeinrichtung 25 extrem einfach; diese ergreift lediglich die Griffe 82 und der Schritt der Ergreifung der hängenden Garnkörper 4A oder 4B durch die entsprechenden Greifeinheiten fällt weg, wodurch die erforderliche Zeit reduziert und ein mögliches Problem, wie z. B. das nicht richtige Ergreifen der Garnkörper beseitigt werden kann. Der Aufbau der Umkehreinrichtung 11 und der Greifeinrichtung 25 ist nicht auf den oben beschriebenen Typ beschränkt.

Außerdem ist der Roboter 16 nicht auf den oben erwähnten Querkoordinaten-Roboter beschränkt, der einen torartigen Rahmen aufweist, wie oben beschrieben, sondern kann z. B. ein Mehrgelenk-Roboter, ein Zylinderkoordinaten-Roboter oder dergleichen sein, der auf einem querbeweglichen Wagen befestigt ist. Dieser Roboter ist ebenso mit den vorerwähnten Greifeinrichtungen 24 und 25 ausgestattet und wird zwi-

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sehen der vorerwähnten Garnkörperausricht- und Zuführeinrichtung 7, der Umkehreinrichtung 11 und dem Behälter zuführenden Förderband 9 bewegt.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, werden bei dem erfindungsgemäßen Verpackungsrobotersystem - selbst wenn eine größe Anzahl an konischen Gegenständen in mehreren Schichten verpackt werden sollen - konische Gegenstände in einem aufrechten Zustand und konische Gegenstände in einem umgekehrten Zustand für jede Schicht gesammelt, aufgegriffen, eingesetzt und umgekehrt, wobei die aufrecht stehenden und die umgekehrten Gegenstände in die Behälter abwechselnd geladen werden können, und zwar ohne Spielraum und wohlgeordnet .

Selbst wenn der Gruppierungsabstand für den Behälter infolge einer Änderung des Durchmessers der zu handhabenden Gegenstände verstellt werden soll, kann der Verpackungsvorgang in rascher Entsprechung auf eine solche Änderung durchgeführt werden.

Claims

Patentanwalt Dipl-Phys, üerhardLieäi 3608079 - Steinsdorfstraße 21-22 · D-8000 München 22 · Telefon: (089) 22 94 41 · Telex: 5 22 208 · Telefax: Gr. 2+3 (089) 22 94 HURATA KIKAI KABUSHIKI KAISHA 3, Minami 0chiai-cho, Kisshoin, Minaroi-ku, Kyoto-shi, 3apan Robotersystem zum Verpacken konischer Gegenstände Patentansprüche:

1. Robotersystem zum Verpacken von konischen Gegenständen, gekennzeichnet durch einen Roboter (16), eine Ausricht- und Zuführeinrichtung (7) für konische Gegenstände, Leerbehälter (8) zur Aufnahme der konischen Gegenstände und eine Umkehreinrichtung (11) zum Transportieren und Umkehren einer Vielzahl von konischen Gegenständen, wobei die Ausricht- und Zuführeinrichtung (7) die Leerbehälter (8) und die Umkehreinrichtung (11) längs der Bahn des Roboters (16) angeordnet sind, und wobei der Roboter eine erste Greifeinrichtung (24) zum Ergreifen und Transportieren der auf der Ausricht- und Zuführeinrichtung (7) ausgerichteten konischen Gegenstände sowie eine zweite Greifeinrichtung (25) /um frgreifen und Transportieren der auf der Umkehreinrichtung (11) umgekehrten konischen Gegenstände aufweist.

BAD ORSGINAL

2. Robotersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Greifeinrichtung (24) mit einer Abstandsanderungseinrichtung (43) für die Vielzahl von ergriffenen konischen Gegenständen versehen ist und daß die Umkehreinrichtung (11) eine Vielzahl von Ladeflächen zum Tragen der Vielzahl von konischen Gegenständen mit unterschiedlichem Gruppierungsabstand aufweist.

3. Robotersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß längs der Bahn des Roboters (16) ferner Stapelbehälter (12A, 12B) für Trennwandpappe angeordnet sind.

4. Robotersystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Ausricht- und Zuführeinrichtung (7) für konische Gegenstände ein Ladeförderband (1) zum Speichern konischer, auf Tellern getragener Gegenstände, ein Ausrichtförderband (2) mit dreieckigen Ablenkblechen (5) zum Ausrichten der Teller (36) mit den konischen Gegenständen in eine Zickzackgruppierung und ein Förderband (3) zum Austragen der leeren Teller (36) aufweist.

5. Robotersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ausrückzylinder (6) am vordersten Abschnitt der Ablenkbleche (5) vorgesehen ist und daß am Ende des Ladeförderbands (1) ein Tor (37A, 37B) vorgesehen ist, das zu geeigneten Zeitpunkten zur Zufuhr einer gewünschten Anzahl an konischen Gegenständen auf das Ausrichtförderband (2) geöffnet und geschlossen wird.

6. Robotersystem nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die erste Greifeinrichtung (24) einen senkrecht beweglichen Arm (27), einen am unteren Ende des Arms (27) befestigten Abstützrahmen (42), eine vom Abstützrahmen (42) gehaltene Abstandsanderungseinrichtung (43) und

BAD

eine Vielzahl von Greifeinheiten (44) zum Halten der konischen Gegenstände, wobei die Greifeinheiten von der Abstandsänderungseinrichtung (43) herabhängen, aufweist.

7. Robotersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Abstandsänderungseinrichtung (43) bewegliche Rahmen (56, 57), die gleitend an dem Abstützrahmen (42) gelagert und mit einigen Greifeinheiten (44) versehen sind, einen ersten Zylinder (58), der zwischen den beiden beweglichen Rahmen (56, 57) angeordnet ist, sowie zweite Zylinder (61, 62) aufweist, die zwischen Greifeinheiten (44) angeordnet sind, die an jedem der beweglichen Rahmen (56, 57) abgestützt sind, so daß der Abstand zwischen den Greifeinheiten in Querrichtung zur Bewegung des ersten Zylinders (58) einstellbar ist.

8. Robotersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Hub des ersten Zylinders und die Hübe der zweiten Zylinder schrittweise erfolgen, so daß die Gruppierung der Greif ^,einheiten (44) auf verschiedene Arten vorgenommen werden kann.

9. Robotersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Umkehreinrichtung (11) ein Umkehrbett (68) mit einer Vielzahl von Haltern (69) für die konischen Gegenstände und eine Dreh- und Antriebseinrichtung

(73) aufweist, die das Umkehrbett (68) auf einer bestimmten Höhe hält und das Umkehrbett (68) um eine horizontale Welle umkehrt, wobei das Umkehrbett (68) getrennt und abnehmbar von der Dreh- und Antriebseinrichtung (73) ausgebildet ist.

10. Robotersystern nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Umkehreinrichtung ein Umkehrbett (68) mit einer Vielzahl von Ladeflächen, die jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Haltern (69) darauf aufweisen, auf

BAD ORIGINAL

dem Umkehrbett (68) befestigte Griffe (82), die in Eingriff mit der zweiten Greifeinrichtung (25) bringbar sind, sowie eine Dreh- und Antriebseinrichtung (73) aufweist, die das Umkehrbett (68) von beiden Seiten mit Hilfe von Stiften (71, 72) hält und um eine horizontale Achse drehbar ist.

11. Robotersystem nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Dreh- und Antriebseinrichtung (73) einen Drehrahmen (86), der das Umkehrbett (68) umgibt, mit der horizontalen Welle verbunden ist und Stifte (71, 72) aufweist, die vorwärts und rückwärts beweglich sind, um mit dem Umkehrbett (68) in Eingriff oder außer Eingriff zu kommen, sowie einen Drehantrieb (89) aufweist, der mit der horizontalen Welle des Drehrahmens (86) verbunden ist.