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Patent Searching and Data


Title:
TUBULAR HANDHELD DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/070795
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a tubular hand-held device (10) which is used to insert tubes (T) into a tubular filling machine, and to replace tubes inside the tubular filling machine. Said device comprises at least one displaceable carrier (13) whereon a plurality of tube grippers (14) are arranged in at least one row of grippers. An adjusting device (15) is mounted on the carrier which comprises at least one drive device, the drive device thereof can be transformed into a relative movement of the tube gripper along the row of grippers by means of a transfer device (18). The tube grippers can be adjusted by means of the adjusting device between a first relative position, wherein they have a first predetermined mutual distance, and at least one second relative position, wherein they have a second predetermined mutual distance. According to the invention, the transfer device is formed by a shearing rod (11) which can be extended and retracted by means of the drive device. The drive device is formed from two pneumatic-cylinders (16, 17) which are oriented in a parallel manner in relation to each other in the longitudinal direction of the row of grippers and are active in the opposite directions.

Inventors:
BEHRINGER THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/000510
Publication Date:
August 04, 2005
Filing Date:
January 20, 2005
Export Citation:
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Assignee:
IWK VERPACKUNGSTECHNIK GMBH (DE)
BEHRINGER THOMAS (DE)
International Classes:
B65B35/30; B65B43/46; B65G47/90; B65G47/91; B66C1/00; (IPC1-7): B65G47/91; B65B35/30; B66C1/00
Domestic Patent References:
WO2000064749A12000-11-02
Foreign References:
US3860280A1975-01-14
US6439631B12002-08-27
CH399987A1965-09-30
Attorney, Agent or Firm:
Lichti, Heiner (Karlsruhe, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. TubenHandhabungsvorrichtung zum Einsetzen von Tuben in eine Tubenfüllmaschine, zum Umsetzen von Tuben in nerhalb der Tubenfüllmaschine und/oder zum Entnehmen von Tuben aus der Tubenfüllmaschine, mit zumindest ei nem bewegbaren Träger (13), an dem eine Vielzahl von Tubengreifern (14) in zumindest einer Greiferreihe an geordnet sind, wobei an dem Träger (13) eine Verstell vorrichtung (15) angeordnet ist, die zumindest eine Antriebsvorrichtung (16,17) aufweist, deren Antriebs bewegung mittels einer Übertragungsvorrichtung (18) in eine Relativbewegung der Tubengreifer (14) längs der Greiferreihe umsetzbar ist, wobei die Tubengreifer (14) mittels der Verstellvorrichtung (15) zwischen ei ner ersten Relativstellung, in der sie einen ersten vorbestimmten gegenseitigen Abstand aufweisen, und zu mindest einer zweiten Relativstellung verstellbar sind, in der sie einen zweiten vorbestimmten gegensei tigen Abstand aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (18) von einem Scheren Gestänge (11) gebildet ist, das mittels der Antriebs vorrichtung (16,17) auseinanderziehbar und zusammen schiebbar ist, und dass die Antriebsvorrichtung von zwei PneumatikZylindern (16,17) gebildet ist, die in Längsrichtung der Greiferreihe parallel zueinander ausgerichtet und in entgegengesetzten Richtungen wirk sam sind.
2. TubenHandhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ScherenGestänge (11) im We sentlichen in Längsrichtung des Trägers (13) verläuft und dass die Tubengreifer (14) jeweils in einem unte ren Gelenkpunkt (25) des ScherenGestänges (11) ange ordnet sind.
3. TubenHandhabungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die PneumatikZylinder (16,17) jeweils etwa im 1/4Punkt der Länge des Sche renGestänges (11) an diesem angreifen.
4. TubenHandhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pneumatik Zylinder (16,17) in ihren Bewegungen miteinander syn chronisiert sind.
Description:
Tuben-Handhabungsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Tuben-Handhabungsvorrichtung zum Einsetzen von Tuben in eine Tubenfüllmaschine, zum Um- setzen von Tuben innerhalb der Tubenfüllmaschine und/oder zum Entnehmen von Tuben aus der Tubenfüllmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In einer Tubenfüllmaschine kann es in verschiedenen Situa- tionen notwendig sein, die Tuben zu ergreifen und zwischen verschiedenen Stationen oder Maschinenabschnitten umzuset- zen. Die leeren, unverschlossenen Tuben werden üblicherwei- se nahe der Tubenfüllmaschine in enger Packung als Vorrat beispielsweise in entsprechenden Behältern bereitgestellt und müssen in Tubenhalter eingesetzt werden, in denen sie die verschiedenen Stationen der Tubenfüllmaschine laufen.

Nach dem Befüllen und Verschließen der Tuben müssen diese aus den Tubenhaltern entnommen und entweder einer nachfol- genden Verpackungsmaschine zugeführt oder in enger Packung direkt in einen Ständer oder Karton eingesetzt werden.

Im Folgenden soll beispielhaft das Einsetzen der leeren, unverschlossenen Tuben in die Tubenhalter erläutert werden, jedoch sind andere Handhabungs-und Umsetzvorgänge der Tu- ben in der Tubenfüllmaschine durch die Erfindung in glei- cher Weise mit erfasst.

Aus der WO 00/64749 AI ist eine Tuben-Handhabungsvorrich- tung bekannt, die einen Industrieroboter aufweist, an des- sen Arm ein Träger mit einer Vielzahl von Tubengreifern an- gebracht ist. Die Tubengreifer sind in zumindest einer Greiferreihe angeordnet, die üblicherweise 10 bis 15 Tuben- greifer umfasst. Zum Aufnehmen von Tuben aus dem Vorrat und zum Einsetzen in die Tubenhalter der Tubenfüllmaschine wird der Roboter-Arm so verfahren, dass der Träger mit den Tu- bengreifern oberhalb der vertikal ausgerichteten, nach oben offenen Tuben angeordnet ist. Die Tubengreifer fahren dann von oben in jeweils eine leere Tube ein und ergreifen die- se. Dies kann allein infolge Reibung oder auch mittels ent- sprechend verstellbarer Greiferelemente erfolgen.

Durch Verfahren des Roboter-Arms werden die Tuben dann aus dem Vorrat entnommen und in eine Position an dem entspre- chenden Tubenhalter der Tubenfüllmaschine gebracht. Der Ro- boter-Arm führt die Tuben in die Tubenhalter ein und gibt sie anschließend frei, so dass die Tuben in den Tubenhal- tern mehrere Stationen der Tubenfüllmaschine, beispielswei- se eine Füllstation und eine Verschlussstation, durchlaufen können.

In dem Vorrat sind die Tuben üblicherweise in enger Packung angeordnet. Die Tubenhalter weisen hingegen einen gegensei- tigen Abstand auf. Dies hat zur Folge, dass der gegenseiti- ge Abstand der Tubengreifer während des Umsetzvorganges verändert werden muss. Zum Aufnehmen der leeren Tuben aus dem Vorrat müssen die Tubengreifer einen ersten, relativ geringen gegenseitigen Abstand aufweisen, wohingegen die Tubengreifer beim Einsetzen der Tuben in die Tubenhalter einen zweiten gegenseitigen Abstand aufweisen müssen, der größer als der erste gegenseitige Abstand ist, d. h. die Tu- bengreifer und somit die Tuben müssen in Längsrichtung der Greiferreihe auseinandergezogen werden.

Zur Veränderung des gegenseitigen Abstandes der Tubengrei- fer ist es bekannt, die Tubengreifer über ein flexibles Band miteinander zu verbinden und am ersten und letzten Tu- bengreifer der Greiferreihe jeweils eine Antriebsvorrich- tung in Form eines Pneumatikzylinders angreifen zu lassen.

Wenn der erste und der letzte Tubengreifer mittels der Pneumatik-Zylinder in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden, wird diese Bewegung über das Band auch auf die in- neren Tubengreifer der Greiferreihe übertragen und diese werden nacheinander in Bewegung gesetzt. In der Endposition ist das Band gespannt und die Tubengreifer befinden sich in einer auseinandergezogenen Position, in der sie einen ge- genseitigen Abstand aufweisen, der dem gegenseitigen Ab- stand der Tubenhalter entspricht.

Um die Tubengreifer aus ihrer auseinandergezogenen Position wieder in die zusammengeschobene Position zu bringen, wer- den der erste und der letzte Tubengreifer der Greiferreihe mit den Pneumatik-Zylindern aufeinander zu bewegt. Da das die Tubengreifer verbindende Band keine Druckkräfte über- tragen kann, kommen die beiden äußeren Tubengreifer zu- nächst mit den benachbarten Tubengreifern in Kontakt und verschieben diese aufeinander zu, bis diese mit den ihnen benachbarten, innenliegenden Tubengreifern in Kontakt kom- men und diese ebenfalls verschieben. Diese Bewegung wird solange fortgeführt, bis alle Tubengreifer der Greiferreihe vollständig zusammengeschoben sind und eine gegebenenfalls durch Abstandselemente definierte zusammengeschobene Posi- tion einnehmen, in der sie einen gegenseitigen Abstand auf- weisen, der dem gegenseitigen Abstand der Tuben im Vorrat entspricht.

Nachteilig bei der bekannten Konstruktion ist insbesondere, dass die Tubenhalter nur in der auseinandergezogenen Posi-

tion und in der zusammengeschobenen Position einen konstan- ten gegenseitigen Abstand aufweisen, während in allen Zwi- schenpositionen unterschiedliche Abstände zwischen den Tu- bengreifern auftreten. Auf diese Weise sind die Tubengrei- fer an ein bestimmtes Tubenformat, eine spezielle Anordnung der Tuben im Vorrat und auch an den gegenseitigen Abstand der Tubenhalter der Tubenfüllmaschine angepasst. Für die Umstellung beispielsweise auf eine andere Tubengröße oder eine andere Anordnung der Tuben im Vorrat müssen die Tuben- greifer mit dem Band ausgebaut und mittels eines anderen Bandes an die geänderte Geometrie angepasst werden. Dieses Vorgehen ist mühsam, zeitaufwendig und kostenintensiv.

Darüber hinaus hat es sich gezeigt, dass das Band einem re- lativ großen Verschleiß unterliegt und in bestimmten zeit- lichen Abständen ausgewechselt werde muss, wobei die Tuben- füllmaschine in dieser Zeit stillsteht, was unwirtschaft- lich ist. Des Weiteren kann sich nach langer Betriebsdauer eine lokale Deformation oder Längung des Bandes ergeben, wodurch die gewünschten relativen Positionen der Tubengrei- fer nicht mit der erforderlichen hohen Genauigkeit erreicht werden.

Aus der CH 399 987 ist eine Tubenfüllmaschine bekannt, bei der ebenfalls der gegenseitige Abstand der Tuben verändert wird. Die Tubenfüllmaschine besitzt jedoch keine Tubengrei- fer, sondern mehrere in einer Reihe angeordnete rohrförmige Tubenhalter, in die jeweils eine Tube mit Spiel eingesetzt wird, wobei die Tube durch eine unterseitige Platte an ei- nem Herausfallen aus den Tubenhaltern gehindert ist. Der gegenseitige Abstand der Tubenhalter wird mittels eines Scheren-Gestänges verstellt, das von einem Kolben über eine Gabel auseinandergezogen und zusammengeschoben wird. Mit einer derartigen Ausgestaltung ist der Nachteil verbunden, dass der als Antriebsvorrichtung wirkende Kolben einen gro-

ßen Hubweg ausführen muss, um das Scheren-Gestänge voll- ständig auseinander zu ziehen bzw. zusammen zu schieben.

Auf diese Weise dauert die Verstellung des Scheren-Gestän- ges relativ lange und vermindert somit die Leistungsfähig- keit der Tubenfüllmaschine. Darüber hinaus kann es insbe- sondere nach längerer Betriebsdauer zu einer verringerten Positioniergenauigkeit kommen, da der Kolben auf das Sche- ren-Gestänge eine außermittige Antriebskraft ausübt, die zu ungleichmäßigen Belastungen und inneren Spannungen führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tuben-Hand- habungsvorrichtung der genannten Art zu schaffen, die eine schnelle, exakte Verstellung der Tubengreifer ermöglicht und die auch über eine lange Betriebsdauer eine hohe Posi- tioniergenauigkeit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Tuben-Hand- habungsvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Übertra- gungsvorrichtung von einem Scheren-Gestänge gebildet ist, das mittels der Antriebsvorrichtung auseinanderziehbar und zusammenschiebbar ist, und dass die Antriebsvorrichtung von zwei Pneumatik-Zylindern gebildet ist, die in Längsrichtung der Greiferreihe parallel zueinander ausgerichtet und in entgegengesetzten Richtungen wirksam sind.

Bei einem Scheren-Gestänge handelt es sich um ein an sich bekanntes Konstruktionselement, das aus einer Vielzahl von gelenkig miteinander verbundenen, insbesondere stabförmigen Gestängeteilen aufgebaut ist. Jeweils zwei stabförmige Ge- stängeteile sind kreuzweise, d. h. in X-Konfiguration ange- ordnet und an ihrem Kreuzungspunkt gelenkig miteinander verbunden und bilden ein sogenanntes X-Teil. Zur Bildung des Scherengestänges sind mehrere X-Teile in einer Reihe nebeneinander angeordnet, wobei die freien Enden der stab-

förmigen Gestängeteile jeweils gelenkig mit den zugeordne- ten freien Enden des benachbarten X-Teils verbunden ist.

Wenn auf ein derartiges Scheren-Gestänge eine axiale Druck- bzw. Normalkraft ausgeübt wird, verkürzt sich das Scheren- Gestänge, indem alle X-Teile in gleicher Weise um das Ge- lenk an ihrem Kreuzungspunkt schwenken. Unabhängig davon, an welcher Stelle die Druckkraft in das Scheren-Gestänge eingeleitet wird, erfahren die X-Teile des Scheren-Gestän- ges jeweils die gleiche geometrische Veränderung. Entspre- chendes gilt selbstverständlich bei Einbringung einer Zug- kraft in das Scherengestänge.

Bei der erfindungsgemäßen Tuben-Handhabungsvorrichtung sind die Tubengreifer an den X-Teilen des Scheren-Gestänges an- gebracht. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Sche- ren-Gestänge im Wesentlichen in Längsrichtung des Trägers verläuft und dass die Tubengreifer jeweils in einem unteren Gelenkpunkt des Scheren-Gestänges angeordnet sind, d. h. ei- nem Punkt, an dem benachbarte X-Teile gelenkig miteinander verbunden sind.

Wenn das Scheren-Gestänge auseinandergezogen wird, ändert sich auch der gegenseitige Abstand der unteren Gelenkpunkte der X-Teile des Scheren-Gestänges und somit der Tubengrei- fer, wobei jedoch in jedem Zustand der Verstellbewegung der Abstand zwischen benachbarten Tubengreifern jeweils gleich ist. Um die Tuben-Handhabungsvorrichtung auf eine andere Tubengröße oder eine andere Anordnung der Tuben im Vorrat umzustellen, sind somit keine Umbauten notwendig, sondern die gewünschte Soll-Position muss lediglich in der Steue- rung der Tuben-Handhabungsvorrichtung definiert und insbe- sondere eingespeichert werden.

Als Antriebsvorrichtung des Scheren-Gestänges finden zwei Pneumatik-Zylinder Verwendung, die an verschiedenen Punkten des Scheren-Gestänges angreifen. Die beiden Pneumatik- Zylinder sind in Längsrichtung der Greiferreihe parallel zueinander angeordnet und wirken in entgegengesetzte Rich- tungen. Im ausgefahrenen Zustand der Pneumatik-Zylinder liegen diese im wesentlichen nebeneinander. Dies führt zu einem sehr kompakten Aufbau der Tuben-Handhabungsvorrich- tung, die somit einen nur geringen Bauraum erfordert.

Um das Scheren-Gestänge vollständig auseinander zu ziehen bzw. zusammen zu schieben, muss jeder Pneumatik-Zylinder lediglich den halben Verstellweg ausführen. Auf diese Weise ist die Verstellzeit halbiert, so dass sich für die Tuben- füllmaschine eine hohe Leistungsfähigkeit mit hohen Taktra- ten erzielen lässt.

Auf Grund der Verwendung von zwei Pneumatik-Zylindern als Antriebsvorrichtung ist ein Aufbau des Scheren-Gestänges mit im wesentlichen symmetrisch verteilten Massen bzw. ei- nem im wesentlichen mittigen Massenschwerpunkt gegeben.

Dies führt zu gleichmäßigen Verstellbewegungen, wodurch die Belastung des Scheren-Gestänges verringert ist. Da das Scheren-Gestänge somit keinem oder einem nur sehr geringen Verschleiß unterliegt, ist bei der erfindungsgemäßen Tuben- Handhabungsvorrichtung sichergestellt, dass die Tubengrei- fer mit hoher Genauigkeit auch über eine lange Gebrauchs- dauer der Tuben-Handhabungsvorrichtung positioniert werden können. Dabei sind die Pneumatik-Zylinder vorzugsweise in ihren Bewegungen miteinander synchronisiert, um Zwängungs- spannungen in dem Scheren-Gestänge zu vermeiden.

Zur Erzielung einer gleichmäßigen Verstellbewegung des Scheren-Gestänges hat es sich weiterhin als vorteilhaft er- wiesen, wenn die Pneumatik-Zylinder jeweils etwa im 1/4-

Punkt der Länge des Scheren-Gestänges angreifen. Wenn das Scheren-Gestänge beispielsweise aus 14 X-Teilen aufgebaut ist, sollten die Pneumatik-Zylinder einerseits im Bereich des dritten oder vierten X-Teils und andererseits im Be- reich des elften oder zwölften X-Teils angreifen.

Die erfindungsgemäße Tuben-Handhabungsvorrichtung umfasst des Weiteren vorzugsweise einen Roboter, an dessen ver- stellbarem Schwenkarm der Träger angeordnet ist, wie es auch in der WO 00/64749 A1 gezeigt ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen : Figur 1 eine Vorderansicht des Trägers der Tuben- Handhabungsvorrichtung mit den Tubengrei- fern und aufgenommenen Tuben, Figur 2 eine vergrößerte Darstellung der Übertra- gungsvorrichtung gemäß Fig. 1, Figur 3 eine ausschnittsweise perspektivische Rückansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und Figur 4 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem aus- einandergezogenen Zustand der Tubengrei- fer.

Eine Tuben-Handhabungsvorrichtung 10 umfasst einen nicht im Einzelnen dargestellten Industrieroboter, der einen in üb- licher Weise um eine Vielzahl von Achsen im Raum verstell- baren Roboter-Arm 12 aufweist, an dessen freiem Ende ein Querträger 13 angeordnet ist. Über eine Verstellvorrichtung

15 sind an dem Träger 13 eine Vielzahl von Tubengreifern 14 gelagert, die in einer sich in Längsrichtung des Trägers 13 erstreckenden Greiferreihe nebeneinander angeordnet sind.

Die Verstellvorrichtung 15 umfasst zwei Pneumatik-Zylinder 16,17, die parallel zueinander und in Längsrichtung des Trägers 13 ausgerichtet sind und in entgegengesetzte Rich- tungen wirksam sind, sowie eine Übertragungsvorrichtung 18 in Form eines Scheren-Gestänges 11, mittels dessen eine Be- wegung der Pneumatik-Zylinder 16,17 in eine Relativbewe- gung der Tubengreifer 14 längs der Greiferreihe umgesetzt werden kann.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist das Scheren-Gestänge 11 aus einer Vielzahl von gelenkig miteinander verbundenen, im Wesentlichen stabförmigen Gestängeteilen aufgebaut. Jeweils zwei Gestängeteile 21,22 sind in einer X-Konfiguration an- geordnet und an ihrem mittleren Kreuzungspunkt 23 gelenkig miteinander verbunden und bilden ein sogenanntes X-Teil 20.

Das Scheren-Gestänge 11 ist aus mehreren, in Reihe neben- einander angeordneten X-Teilen 20 aufgebaut, wobei die ein- ander zugewandten freien Enden der jeweiligen stabförmigen Gestängeteile jeweils gelenkig mit den zugewandten freien Enden des jeweils benachbarten X-Teils 20 unter Bildung von oberen Gelenkpunkten 24 und unteren Gelenkpunkten 25 ver- bunden ist. An den unteren Gelenkpunkten 25 ist jeweils ein vertikal nach unten hervorstehender Tubengreifer 14 ange- bracht, der in eine offene Tube T eingeführt werden kann und diese dann aufnimmt oder ergreift.

Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, sind die Pneumatik-Zylinder 16,17 an ihrem einen Ende an dem Träger 13 angebracht und am freien Ende ihres ausfahrbaren Kolbens 16a, 17a jeweils etwa im 1/4-Punkt der Länge des Scheren-Gestänges 11 an diesem angebracht. Wenn die Pneumatik-Zylinder 16,17 aus- gefahren werden, wird auf das Scheren-Gestänge 11 eine Zug-

kraft ausgeübt, wodurch die stabförmigen Gestängeteile 21, 22 jedes X-Teils 20 um ihren Kreuzungspunkt 23 relativ zu- einander schwenken und das Scheren-Gestänge 11 insgesamt eine Längung erfährt, wodurch sich der gegenseitige Abstand benachbarter unterer Gelenkpunkte 25 und somit auch der ge- genseitige Abstand benachbarter Tubengreifer 14 vergrößert.

Wenn hingegen die Pneumatik-Zylinder 16,17 eingezogen wer- den, wird das Scheren-Gestänge 11 entsprechend zusammenge- schoben, wodurch sich der gegenseitige Abstand der unteren Gelenkpunkte 25 der X-Teile 20 und somit auch der gegensei- tige Abstand der Tubengreifer 14 verringert. Auf diese Wei- se ist es möglich, den gegenseitigen Abstand der Tubengrei- fer 14 durch entsprechende Ansteuerung der Pneumatik-Zylin- der 16,17 und/oder durch Definieren von entsprechenden Endpositionen zwischen verschiedenen Stellungen zu verste- len.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen den zusammengeschobenen Zustand des Scheren-Gestänges 11, bei dem die Tubengreifer 14 so eng aneinanderstehen, dass sie in direkter Anlage stehende Tu- ben T aufnehmen können. In dieser Stellung werden die Tuben T aus einem Vorrat entnommen. Während der Bewegung, mit der die Tuben T zum Einsetzen in Tubenhalter der Tubenfüllma- schine überführt werden, werden die Pneumatikzylinder 16 und 17 aktiviert, wodurch das Scheren-Gestänge 11 auseinan- dergezogen wird und somit auch der gegenseitige Abstand der Tubengreifer 14 vergrößert wird, wie es in Fig. 4 darge- stellt ist. In diesen Zustand, in dem der ausgefahrene Kol- ben jedes Pneumatik-Zylinders neben dem Zylinder des je- weils anderen Pneumatik-Zylinders angeordnet ist, können die Tuben T in die Tubenhalter der Tubenfüllmaschine einge- setzt werden. Während die Tuben-Handhabungsvorrichtung zu dem Tuben-Vorrat zurückkehrt, wird das Scheren-Gestänge 11 wieder zusammengeschoben, so dass die Tubengreifer 14 wie- der die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Relativposition einnehmen.