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Title:
DEVICE FOR THE AUTOMATIC REMOVAL OF OBJECTS FROM CONTAINERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/089967
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for the automatic removal of objects from containers (4), by means of a movable removing arm (2), comprising a frame (1) to support the removing arm (1), a mounting (8), connected to the frame (1), with a gimbal mount for the removal arm (2), a drive mechanism for pivoting the removal arm (2), a device for the axial forwards and backwards displacement of the removal arm (2), a locating region (3) underneath the removal arm (2) for the placement of at least one container (4), which contains the objects for picking and a device for guiding the grab (27) on the removal arm (2) into various regions within the container (4). In order to improve the capacity of the device and to reduce the technical complexity thereof, the mounting (8), for the removal arm (2), is in the form of a swinging fork¿ ?(9), the axle of which is rotatably connected to the frame (1) and which may be driven by a separate motor (11). A support axle for the removal arm (2) is arranged on the fork legs, perpendicular to the rotating axis of the fork (9) and the removal arm (2) is rotatably mounted on the support axle, arranged on the swinging fork (9), by means of a swinging frame (16), whereby said swinging frame (16) may be driven by a separate motor.

Inventors:
SPICHER HERMANN-JOSEF (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/001924
Publication Date:
November 29, 2001
Filing Date:
May 19, 2001
Export Citation:
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Assignee:
SPICHER GMBH HERMANN (DE)
SPICHER HERMANN JOSEF (DE)
International Classes:
B25J9/04; B25J15/06; B25J17/02; B65G47/14; B65G47/90; B66C1/04; (IPC1-7): B65G47/90; B25J17/02
Foreign References:
EP0193771A21986-09-10
DE2754609A11979-06-13
US5466085A1995-11-14
US4412293A1983-10-25
Attorney, Agent or Firm:
Lippert, Hans-joachim (Bergisch Gladbach, DE)
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Claims:
Vorrichtung zur automatischen Entnahme von Gegenständen aus Behältern Patentansprüche
1. Vorrichtung zur automatischen einzelnen oder gruppenweisen Entnahme von Gegenständen aus Behältern (4) mittels eines beweglichen Entnahmearms (2), bestehend aus einem Gestell (1) zum Tragen des Entnahmearms (2), einer mit dem Gestell (1) verbundenen Halterung (8) mit einer kardanischen Auf hängung für den Entnahmearm (2), Antrieben zur Verschwen kung des Entnahmearms (2) in verschiedenen, im Winkel zueinander stehenden Ebenen, einer Einrichtung zum axialen Vorund Zurückfahren des Entnahmearms (2), einem unter halb des Entnahmearms (2) vorgesehenen Aufnahmebereich (3) zum Aufstellen von mindestens einem Behälter (4) mit den zu entnehmenden Gegenständen sowie einer Einrichtung zum Führen des Greifteils (27) des Entnahmearms (2) zu ver schiedenen Bereichen im Innern des Behälters (4), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Halterung (8) für den Entnahmearm (2) als Schwenkgabel (9) ausge bildet ist, dass die Gabelachse (10) drehbar mit dem Ge stell (1) verbunden und über einen gesonderten Motor (11) antreibbar ist, dass an den Gabelschenkeln (14,15) eine senkrecht zu der Schwenkachse der Gabel (9) verlaufende Tragachse für den Entnahmearm (2) angeordnet ist und dass der Entnahmearm (2) mittels eines Schwenkrahmens (16) auf der an der Schwenkgabel (9) vorgesehenen Tragachse dreh bargelagert und der Schwenkrahmen (16) über einen geson derten Motor (17) antreibbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schwenkgabel (9) horizontal angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gestell (1) auf einer Seite des BehälterAufnahmebereichs (3) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gestell als Pfosten (5) ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gestell einen horizonta len Träger (31) aufweist, an welchem ein die Halterung für den Entnahmearm (2) tragender Laufwagen (30) verschieblich geführt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gestell portalartig mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Pfosten (32) ausgebildet ist, zwischen denen der Träger (31) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Motor (17) zum Antreiben der Tragachse des Entnahmearms (2) im Bereich der kardanischen Aufhängung angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Einrich tung zum axialen Vorund Zurückfahren des Entnahmearms (2) als am Schwenkrahmen (16) sitzender Motor (21) ausge bildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Motor (21) ein Zahnrad (24) antreibt, um das ein am oberen und unteren Ende des Ent nahmearms (2) befestigter Zahnriemen geführt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Motor (21) im Bereich der kardanischen Aufhängung angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 810, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für die nach unten ge richtete Bewegung des Entnahmearms (2) ein Freilauf vor gesehen ist.
Description:
Vorrichtung zur automatischen Entnahme von Gegenständen aus Behältern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen einzelnen oder gruppenweisen Entnahme von Gegenständen aus Behältern mittels eines beweglichen Entnahmearms, bestehend aus einem Gestell zum Tragen des Entnahmearms, einer mit dem Gestell verbundenen Halterung mit einer kardanischen Aufhän- gung für den Entnahmearm, Antrieben zur Verschwenkung des Entnahmearms in verschiedenen, im Winkel zueinander stehenden Ebenen, einer Einrichtung zum axialen Vor-und Zurückfahren des Entnahmearms, einem unterhalb des Entnahmearms vorgesehe- nen Aufnahmebereich zum Aufstellen von mindestens einem Behäl- ter mit den zu entnehmenden Gegenständen sowie einer Einrich- tung zum Führen des Greifteils des Entnahmearms zu verschiede- nen Bereichen im Innern des Behälters.

Bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art (EP0143897 B1) besteht das Gestell, welches die Halterung für den Ent- nahmearm trägt, aus vier Ecksäulen, die in den vier Ecken des Aufnahmebereichs des Behälters angeordnet und über Querstreben miteinander verbunden sind. Die kardanische Aufhängung besteht aus einer horizontalen, schwenkbar gelagerten Tragachse, die im oberen Bereich des Gestells gelagert ist und an der der Entnahmearm über eine schwenkbare Querachse aufgehängt ist.

Die Bewegung des Entnahmearms erfolgt über Querspindeln.

Diese bekannte Vorrichtung hat sich bestens bewährt. Mit der Zeit ist es jedoch erforderlich geworden, die Vorrichtung an neue Vorgaben anzupassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Leistung der Vorrichtung zu erhöhen und gleichzeitig den vorrichtungs- technischen Aufwand zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Halterung für den Entnahmearm als Schwenkgabel ausgebildet ist, dass die Gabelachse drehbar mit dem Gestell verbunden und über einen gesonderten Motor antreibbar ist, dass an den Ga- belschenkeln eine senkrecht zu der Schwenkachse der Gabel verlaufende Tragachse für den Entnahmearm angeordnet ist und dass der Entnahmearm mittels eines Schwenkrahmens auf der an der Schwenkgabel vorgesehenen Tragachse drehbar gelagert und über einen gesonderten Motor antreibbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Schwenkmecha- nismus in konstruktiver Hinsicht äußerst einfach und effektiv ausgebildet, so dass die Bewegungen in den einzelnen Ebenen leichter und schneller ausführbar sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schwenkgabel horizontal angeordnet und kann um eine horizonta- le Schwenkachse gedreht werden.

Bei einer solchen Konstruktion ist es möglich, dass das Ge- stell auf ein Minimum reduziert wird. Es braucht lediglich auf einer Seite des Behälter-Aufnahmebereichs angeordnet zu sein.

Diese Konstruktion bringt den Vorteil, dass der Behälter-Auf- nahmebereich von drei Seiten zugänglich ist.

Wenn der Behälter-Aufnahmebereich nur für einen einzigen Be- hälter vorgesehen sein soll, so kann das Gestell auf einen einzigen Pfosten reduziert werden, an dem die Halterung für den Entnahmearm befestigt ist.

Wenn der Aufnahmebereich dagegen für mehrere Behälter vor- gesehen ist, die in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind, so weist das Gestell zweckmäßig einen horizontalen Träger auf, an welchem ein die Halterung für den Entnahmearm tragender Laufwagen verschieblich geführt ist. Mit Hilfe des Laufwagens kann der Entnahmearm in abwechselnder Folge oder nacheinander zu den einzelnen Behältern bewegt werden.

Das Gestell ist dabei zweckmäßig portalartig mit zwei im Ab- stand voneinander angeordneten Pfosten ausgebildet, zwischen denen der Träger angeordnet ist.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist der Motor zum Antreiben der Tragachse des Entnahmearms im Bereich der kardanischen Aufhängung angeordnet. Dadurch wird eine sehr kompakte Bauweise erzielt, die zu geringen Massen- trägheitsmomenten führt und somit mittels relativ schwacher Antriebe hohe Leistungen ermöglicht.

Die Einrichtung zum axialen Vor-und Zurückfahren des Ent- nahmearms ist zweckmäßig als am Schwenkrahmen sitzender Motor ausgebildet. Dieser Motor kann ein Zahnrad antreiben, um das ein am oberen und unteren Ende des Entnahmearms befestigter zahnriemen geführt ist.

Auch dieser Motor kann im Bereich der kardanischen Aufhängung angeordnet sein, so dass dadurch eine weitere Reduzierung der Massenträgheitsmomente erzielt wird.

Für die nach unten gerichtete Bewegung des Entnahmearms ist ein Freilauf vorgesehen, so dass der Entnahmearm, wenn dieser nach unten fährt, beim Auftreffen auf einen Widerstand sofort stehenbleiben kann.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschau- licht und im Nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, Fig. 2 eine Frontansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2, Fig. 4 in vergrößerter Darstellung den mittleren Bereich aus Fig. 3, Fig. 5 die Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6 eine Frontansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 5 und Fig. 7 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 5 und 6.

Nach der Zeichnung besteht die automatische Entnahmevorrich- tung im wesentlichen aus einem Gestell 1, einem an dem Gestell aufgehängten Entnahmearm 2 sowie einem unterhalb des Entnahme- arms 2 vorgesehenen Aufnahmebereich 3 für einen zu entlee- renden Behälter 4.

Bei dem in Fig. 1-4 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Gestell 1 aus einem stationären Pfosten 5, der fest am Boden verankert und auf seiner dem Behälter 4 abgewandten Seite mit einer zusätzlichen seitlichen Stütze 6 stabilisiert ist.

Am oberen Ende des Pfostens 5 sitzt eine fest mit diesem ver- bundene Konsole 7, die die eigentliche Halterung 8 für den Entnahmearm 2 trägt.

Wie insbesondere aus Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, ist die Halterung 8 als Schwenkgabel 9 ausgebildet, deren Achse 10 drehbar an der Konsole 7 gelagert ist. Zum Antrieb der Gabel- achse 10 dient ein an der Konsole 7 befestigter Motor 11, der über ein Winkelgetriebe 12 sowie ein hochübersetztes Unterset- zungsgetriebe 13 mit der Gabelachse 10 verbunden ist.

Die Gabelachse 10 ist im Folgenden auch als Y-Achse bezeich- net.

Zwischen den beiden Schenkeln 14 und 15 der Schwenkgabel 9 sitzt ein Schwenkrahmen 16, in welchem der Entnahmearm 2 längsverschieblich geführt ist.

Zum Antrieb des Schwenkrahmens 16 dient ein unmittelbar an dem Gabelschenkel 14 dienender Motor 17, mit welchem der Schwen- krahmen 16 unter Zwischenschaltung eines Winkelgetriebes 18 sowie eines Untersetzungsgetriebes 19 unmittelbar antreibbar ist. Die Schwenkachse des Schwenkrahmens 16 ist im Folgenden als X-Achse bezeichnet.

Der Schwenkrahmen 16 sitzt motorseitig unmittelbar auf der Ausgangswelle des Untersetzungsgetriebes 19 und ist auf der gegenüberliegenden Seite auf einem an dem Gabelschenkel 15 vorgesehenen Lagerzapfen 20 gelagert.

Der Entnahmearm 2 ist in dem Schwenkrahmen 16 längsverschieb- lich geführt. Die Längsachse ist im Folgenden als Z-Achse bezeichnet.

Zum Antrieb des Entnahmearms 2 in Richtung der Z-Achse dient ein Motor 21, der über ein Winkelgetriebe 22 sowie ein Zahn- riemen-Untersetzungsgetriebe ein Zahnrad 24 antreibt, welches die Bewegung auf den Entnahmearm 2 in Richtung der Z-Achse überträgt.

Als Übertragungsmedium dient im vorliegenden Fall ein in der Zeichnung nicht mehr dargestellter Zahnriemen, der am oberen und unteren Ende des Entnahmearms 2 befestigt ist und um das Zahnrad 24 herumgeführt ist.

Alternativ könnte das Zahnrad 24 auch mit einer an dem Ent- nahmearm vorgesehenen Zahnstange zusammenwirken.

Während der Motor 11, der zur Betätigung der Schwenkgabel 9 um die Y-Achse dient, fest an der Konsole 7 sitzt, müssen der Motor 17, der zur Verschwenkung des Schwenkrahmens 16 um die X-Achse dient, und der Motor 21, der den Entnahmearm 2 in Längsrichtung, also entlang der Z-Achse, bewegt, die Bewegun- gen der Schwenkgabel 9 mitmachen.

Um die Trägheitsmomente gering zu halten, sind die mitbewegten Motoren 17 und 21 so nahe wie möglich an dem kardanischen Punkt angeordnet. Wie insbesondere aus den Figuren 2 bis 4 zu erkennen ist, sind die Motoren 17 und 21 bei horizontaler Grundstellung der Schwenkgabel 9 vertikal angeordnet, d. h., dass die Massen dieser Motoren sehr nahe an der Gabel 9 und damit an dem kardanischen Punkt liegen.

Aufgrund dieser sehr geschickten Anordnung der Motoren ent- steht nicht nur eine sehr kompakte Bauweise der Vorrichtung, sondern die Massenträgheitsmomente werden auch sehr klein gehalten, so dass bei der Betätigung Bewegungen mit hoher Beschleunigung bzw. Verzögerung möglich sind.

Die Endstellungen sämtlicher schwenkenden Bauteile sind durch Endschalter 25 bzw. 26 begrenzt.

In Richtung der Längsbewegung des Entnahmearms 2 sorgt ein in der Zeichnung nicht näher dargestellter Freilauf für ein schlupffreies Nachlaufen des Entnahmearms in der Abwärtsbewe- gung. In der Aufwärtsbewegung nimmt der Freilauf den Entnahme- arm 2 in Richtung der Z-Achse schlupffrei mit.

Am unteren Ende des Entnahmearms 2 ist ein Greifteil 27 an- geordnet, welches an die jeweilige Form und Eigenschaft der zu entnehmenden Gegenstände angepasst ist. In dem in der Zeich- nung dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Greifteil 27 als magnetischer Kopf 28 ausgebildet, der am unteren Ende des Entnahmearms 2 mittels eines Kardangelenks 29 aufgehängt ist.

Der magnetische Kopf 28 weist somit immer senkrecht nach un- ten.

Das in Fig. 5-7 dargestellte Ausführungsbeispiel ist zur Ent- leerung mehrerer Behälter 4 ausgelegt. Der Entnahmearm 2 ist in gleicher Weise konstruiert wie bei dem ersten Ausführungs- beispiel und auch die Antriebe können identisch ausgebildet sein. Im Folgenden werden für entsprechende Bauteile die glei- chen Positionszahlen verwendet wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1-4.

Ebenso wie bei dem in Fig. 1-4 dargestellten Ausführungsbei- spiel ist der Entnahmearm 2 in einer Schwenkgabel 9 gelagert, die an einer Konsole befestigt ist. Im Gegensatz zu dem erst- beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Konsole jedoch nicht fest an einem Pfosten angeordnet, sondern ist als Laufwagen 30 ausgebildet, der an einem horizontalen Träger 31 verfahrbar geführt ist. Der Träger 31 ist dabei an zwei im Abstand von- einander angeordneten Pfosten 32 befestigt, so dass ein por- talartiges Gestell gebildet wird, vor welchem zwei oder mehr Behälter 4 in entsprechend vorgesehenen Behälter-Aufnahme- bereichen 3 abgestellt werden können. Der Entnahmearm wird dann je nach dem vorgeschriebenen Entladetakt zu den einzelnen Behältern 4 verfahren.

Die entsprechende Bauweise des Gestells 1 erlaubt es bei bei- den beschriebenen Ausführungsformen, dass der Aufnahmebereich des Behälters von drei Seiten aus zugänglich ist. Ein in der Zeichnung nicht näher dargestellter Rammschutz dient als Ab- schirmung des Gestells sowie der Behälter.

Bei größeren Einheiten ist es selbstverständlich auch möglich, mehrere Entnahmearme gleichzeitig an dem Träger 31 zu lagern.

Vorrichtung zur automatischen Entnahme von Gegenständen aus Behältern Bezugszeichenliste 1 Gestell 2 Entnahmearm 3 Aufnahmebereich 4 Behälter 5 Pfosten 6 Stütze 7 Konsole 8 Halterung 9 Schwenkgabel 10 Gabelachse 11 Motor 12 Winkelgetriebe 13 Untersetzungsgetriebe 14 Gabelschenkel 15 Gabelschenkel 16 Schwenkrahmen 17 Motor (für Schwenkrahmen) 18 Winkelgetriebe 19 Untersetzungsgetriebe 20 Lagerzapfen 21 Motor (für Zahnrad) 22 Winkelgetriebe 23 Zahnriemen-Untersetzungsgetriebe 24 Zahnrad 25 Endschalter 26 Endschalter 27 Greifteil 28 magnetischer Kopf 29 Kardangelenk 30 Laufwagen 31 Träger 32 Pfosten