DE19955615C2 - Sauggreifer für Kleinstückgut - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sauggreifer für Kleinstückgut, mit einem motorisch vor- und zurückver­ fahrbaren, stirnseitigen Saugkopf, der zwischen zwei seitli­ chen, parallelen Backen angeordnet ist, die zwischen sich einen nach vom offenen Aufnahmeraum für das Kleinstück­ gut begrenzen und seitlich verfahrbar sind.

Sauggreifer bilden häufig das eigentliche Greiforgan am Manipulatorarm automatisierter Handhabungsvorrichtun­ gen zum Aufnehmen und Handhaben von leichtem Klein­ stückgut. Kernstück eines solchen Sauggreifers ist ein mit Unterdruck beaufschlagbarer, im wesentlichen als Saugnapf ausgebildeter Saugkopf, der auf der Oberfläche des jeweili­ gen Stückguts fest ansaugbar ist. Die Haltekraft ist für leich­ teres Stückgut mit glatter Oberfläche, beispielsweise Arz­ neimittelpackungen, hinreichend.

Mit den eingangs beschriebenen Merkmalen werden Sauggreifer insbesondere an Handhabungs- oder Bedienge­ räten von automatisierten Lagereinrichtungen eingesetzt. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in der DE 195 09 951 C2 beschrieben. Darin sind die Kleinstück­ güter, in der Regel leichte, quaderförmige Verpackungen mit glatter Oberfläche, in einer regalförmigen Lagereinrichtung mit einer Mehrzahl von übereinander angeordneten Regal­ böden einlagerbar. Diese Lageranlage weist mindestens eine Handhabungsvorrichtung zur Eingabe und Entnahme der Stückgüter auf, die mindestens einen Sauggreifer aufweist, der vor der Regalfront vertikal und horizontal verfahrbar ist, so daß eine Positionierung vor jedem Lagerplatz erfolgen kann. Der Sauggreifer ist mit seinem stirnseitigen Saugkopf senkrecht dazu, also vor und zurück, zum Aufnehmen und Ablegen des Stückguts verfahrbar.

Um sicher zu stellen, daß ein vom Saugkopf aufgenom­ menes Stückgut, beispielsweise eine quaderförmige Verpac­ kung, beim Zugriff parallel im Sauggreifer positioniert wird, sind seitliche Führungseinrichtungen in Form von parallelen Backen vorhanden. Beim Zurückziehen des Saugkopfes zur Entnahme einer Packung wird diese durch die parallelen Backen seitlich geführt, bis sie sich bei vollständig zurück­ gezogenem Saugkopf vollständig im Raum zwischen den Backen befindet. Zur Anpassung an unterschiedliche Pac­ kungsgrößen des Stückguts sind die Backen parallel gegen­ einander zusammenfahrbar. Auf diese Weise soll eine Paral­ lelführung der Ware erreicht werden. In ihrer Funktion als Führungseinrichtungen sollen die Backen dabei lediglich ein exakt rechtwinkliges Verschieben der vom Saugkopf aufgenommenen Stückgüter gewährleisten. Das bedeutet, daß die Backen das Stückgut möglichst nicht berühren, son­ dern eine Gleitführung geben.

Ein Vorteil der vorgenannten Vorrichtung besteht darin, daß die quaderförmigen Verpackungen immer rechtwinklig ausgerichtet sind, so daß der Saugkopf des Sauggreifers in optimaler Position senkrecht gegen die anzusaugende Flä­ che des Stückguts verfahren wird. Dennoch ist zum Andoc­ ken ein gewisser Anpreßdruck des Saugkopfes an die anzu­ saugende Oberfläche erforderlich, um zu gewährleisten, daß ein die Haltekraft erzeugender Unterdruck aufgebaut wird. Besonders kleine und leichte Packungen können dabei nach hinten rutschen und von dem nach vorne ausfahrenden Saugkopf erst dann sicher gefaßt werden, wenn sie gegen ei­ nen rückwärtigen Anschlag stoßen. Dies hat zur Folge, daß beispielsweise eine kleine Arzneimittelpackung über die ge­ samte Breite des Regalbodens bis gegen die Rückwand ge­ schoben werden muß, bevor ein sicheres Ansaugen erfolgen kann. In der Praxis kommt hinzu, daß mitunter aufgrund rauher Oberflächen, beispielsweise durch Kanten von aufge­ klebten Etiketten oder dergleichen, kein hinreichender Un­ terdruck aufbaubar ist, folglich die zur Handhabung erfor­ derliche Saug-Haltekraft nicht gegeben ist. In diesen Fällen ist eine manuelle Entnahme unumgänglich, was natürlich dem Grundgedanken einer automatisierten Lagerhaltung widerspricht.

Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik er­ gibt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstel­ lung, einen verbesserten Sauggreifer zur Verfügung zu stel­ len, der ohne einen rückwärtigen Anschlag für das zu ent­ nehmende Stückgut auskommt und überdies gewährleistet, daß Stückgut mit unregelmäßiger, durch den Saugkopf schlecht oder nicht ansaugbarer Oberfläche dennoch sicher aufgenommen und abgelegt werden kann.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabenstellung schlägt die Erfindung vor, daß die beiden Backen als Greifklemme für Kleinstückgut ausgebildet sind, die unabhängig vom Saugkopf vor- und zurückverfahrbar ist.

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Sauggreifers liegt darin, daß zusätzlich zum Saugkopf durch die Greif­ klemme eine unabhängige, mechanische Greifeinrichtung für das Stückgut gegeben ist. Hierzu ist zunächst vorgese­ hen, daß die Backen als Klemmbacken ausgebildet sind, die durch ihren motorischen Antrieb das jeweilige Kleinstück­ gut, beispielsweise eine Arzneimittelpackung, fest zwischen sich klemmen, d. h. greifen können. Die Anpreßkraft der Greifklemme muß dabei so hoch sein, daß die Haftreibung zwischen den Innenflächen der Klemmbacken und der Oberfläche des Kleinstückguts in jeden Fall größer ist als die Gewichtskraft des Kleinstückguts. Damit ist ein sicheres Fassen und Halten gegeben.

Um eine vom Saugkopf unabhängige Greiffunktion zu gewährleisten, ist die Greifklemme bei dem erfindungsge­ mäßen Sauggreifer mit einem eigenen motorischen Antrieb versehen, mit dem sie relativ zum Saugkopf vor- und zu­ rückbewegbar ist. Dadurch ist praktisch parallel zum Saug­ kopf eine zweite, unabhängige Greifvorrichtung für das Stückgut installiert.

Durch die erfindungsgemäße Kombination des Saugkop­ fes mit der Greifklemme ergibt sich eine ganze Anzahl von Vorteilen, die durch das Zusammenwirken dieser Funktions­ elemente zustande kommt. Ein Vorteil liegt darin, daß kein rückwärtiger Anschlag für das Stückgut beim Andocken des Saugkopfes mehr erforderlich ist. Durch die Greifklemme, die der Bewegung des Sauggreifers vorauseilt, läßt sich ein Stückgut nämlich greifen und in seiner momentanen Posi­ tion im Regal halten und wird überdies zwischen den Klemmbacken exakt parallel ausgerichtet, so daß der Saug­ kopf optimal gegen die anzusaugende Oberfläche angepreßt werden kann. Daraus ergibt sich, daß die Arbeitsgeschwin­ digkeit des erfindungsgemäß ausgestalteten Sauggreifers höher sein kann als im Stand der Technik, da das jeweilige Stückgut nicht - wie im ungünstigsten Fall bei den bekann­ ten Vorrichtungen - bis nach hinten gegen die Regalrück­ wand geschoben werden muß, um sicher angesaugt zu wer­ den. Zudem läßt sich eine höhere Andruckkraft, die bei leicht unebener Oberfläche beim Ansaugen erforderlich sein könnte, ohne weiteres aufbringen.

Eine weiterer Vorteil liegt darin, daß beim völligen Versa­ gen des Saugkopfes, beispielsweise aufgrund einer beschä­ digten Verpackung, das Kleinstückgut mittels der erfin­ dungsgemäßen Greifklemme erfaßt, aus dem Regal entnom­ men und weiterhin gehandhabt werden kann. Die erfin­ dungsgemäße Ausgestaltung sorgt damit für eine mehrfache Sicherheit, was die Notwendigkeit manueller Korrekturen in vollautomatischen Lagersystemen erheblich reduziert. Da­ durch werden natürlich Zeit- und Gebrauchsvorteile er­ reicht.

Zur praktischen Umsetzung der Erfindung ist die Greifklemme vorzugsweise auf einem motorisch vor- und zu­ rückverfahrbaren Antriebselement angebracht. Je nach An­ wendungszweck können hierzu beispielsweise bekannte elektromechanische oder pneumatische Antriebsmechanis­ men vorgesehen sein. Diese haben in der Regel eine hinrei­ chende Arbeitsgeschwindigkeit, entwickeln ausreichende Kräfte und lassen sich ohne weiteres in vollautomatische Anlagen integrieren.

Die Greifklemme hat zweckmäßigerweise einen motori­ schen Greifantrieb, welcher auf beide Backen wirkt und symmetrisch zum Saugkopf zusammen- und auseinander­ fahrbar ist. Durch die symmetrische Ausbildung ist eine op­ timale Koordinierung mit dem Saugkopf gewährleistet, da beim Erfassen und Ablegen mittel der Greifklemme keine seitlichen Kräfte zwischen Saugkopf und Oberfläche des Stückguts auftreten können. Der Greifantrieb kann wie­ derum elektromotorisch oder pneumatisch ausgebildet sein, für den erfindungsgemäßen Anwendungszweck muß dabei lediglich dafür gesorgt sein, daß die Anpreßkraft der Klemmbacken gegen das Kleinstückgut hinreichend hoch ist, um dieses sicher zu fassen und zu halten.

Wie vorangehend bereits ausgeführt, sollte die Klemm­ kraft der Greifklemme so groß sein, daß die Haftreibung zwischen der Innenseite der Klemmbacken und der Oberflä­ che des eingeklemmten Kleinstückguts in dem Fall größer ist als die Schwerkraft des Kleinstückguts. In diesem Zu­ sammenhang ist es vorteilhaft, daß die Klemmbacken der Greifklemme zumindest auf ihren einander zugewandten Klemmflächen, d. h. den Innenflächen, mit reibungserhö­ henden Mitteln versehen sind. Dies kann beispielsweise eine reibungserhöhende Riffelung oder Beschichtung mit ei­ ner stumpfen Gummiauflage oder einer sonstigen rutsch­ hemmenden Beschichtung sein. Dies führt dazu, daß die er­ forderliche Klemmkraft geringer sein kann.

Eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung der erfin­ dungsgemäßen Greifklemme sieht vor, daß auf den Greifflä­ chen der Klemmbacken eine nachgiebig verformbare, wei­ che Auflage angebracht ist. Diese Auflage erstreckt sich zu­ mindest über die gegenüberliegenden Innenflächen der Greifklemme, mit denen üblicherweise ein Kleinstückgut aufgenommen wird. Dabei besteht sie aus einem elastisch komprimierbaren Material, beispielsweise einem schaum­ gummiartigen Werkstoff, dessen Nachgiebigkeit und Mate­ rialstärke so ausgewählt wird, daß er beim Zusammenfahren der Backen in dieser Richtung zusammendrückbar ist. Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß ein Kleinstückgut beim Einklemmen zwischen den Backen unter lokaler Verformung der Auflage in deren Oberfläche hineingedrückt wird. Durch die dabei auftretende, lokale Einformung der komprimierbaren Auflage wird das Klein­ stückgut praktisch formschlüssig gehalten. Diese Anpas­ sung an die Außenkontur sorgt dafür, daß nicht quaderför­ miges Stückgut, welches beispielsweise rund, vieleckig oder unregelmäßig geformt ist, besonders sicher gehandhabt wer­ den kann. Die Oberfläche der Auflage schmiegt sich näm­ lich selbst an gebogene oder abgekantete Oberflächen an, so daß eine ausreichende Haltekraft durch den gleichzeitigen Reib- und Formschluß erreicht wird. Bei einer verringerten Greifkraft wird somit die Greif- und Haltesicherheit noch­ mals deutlich erhöht. Selbst bei einem Ausfall oder bei einer Fehlfunktion des Saugkopfes ist der Greifer somit immer noch sicher einsetzbar. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls denkbar, die Backen von Greifern ohne Saugein­ richtung auf diese Weise auszugestalten.

Zweckmäßigerweise ist die Auflage mit einer dünnen Schutzschicht zu versehen, beispielsweise einer dünnen Gummi- oder Kunststoffolie oder einer elastischen Lackbe­ schichtung oder dergleichen. Auf diese Weise wird das schaumgummiartige Material der Auflage gegen Beschädi­ gung durch scharfkantiges Stückgut oder dergleichen hinrei­ chend geschützt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsge­ mäßen Sauggreifers wird im folgenden anhand der Zeich­ nung dargestellt.

Hierzu zeigen im einzelnen

Fig. 1 eine Ansicht von oben auf einen erfindungsgemä­ ßen Sauggreifer;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Sauggreifers gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Frontalansicht auf eine Greifklemme in einer weiteren Ausführungsform.

In Fig. 1 und 2 ist der Sauggreifer als Ganzes mit dem Be­ zugszeichen 1 versehen. Dieser ist beispielsweise auf einer nicht dargestellten Handhabungsvorrichtung eines automa­ tisierten Lagersystems angebracht und vor einem - ebenfalls nicht dargestellten - Lagerregal vertikal und horizontal be­ wegbar.

Der Sauggreifer 1 weist einen Saugkopf 2 mit stirnseiti­ ger - in der Zeichnung nach rechts gerichteter - Ansaugöff­ nung auf, der vor- und zurückverfahrbar ist, was mit dem Doppelpfeil angedeutet wird. Der Saugkopf 2 liegt in Fig. 1 verdeckt unter einer Antriebseinrichtung und ist in der Dar­ stellung in Fig. 2 besser erkennbar.

Mit dem Bezugszeichen 3 ist eine erfindungsgemäße Greifklemme versehen, welche zwei parallele, symmetrisch zum Saugkopf liegende Klemmbacken 4 aufweist. Diese Klemmbacken 4 sind mittels elektromotorischer Greifan­ triebe 5 parallel gegeneinander bzw. auseinander bewegbar, so daß ein gestrichelt eingezeichnetes - Stückgut S zwi­ schen deren Innenseite einklemmbar ist. Die Klemmbacke 4 ist in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet.

Mittels eines elektromotorischen Antriebs 5 ist die Greif­ klemme 3 unabhängig vom Saugkopf 2 vor- und zurückver­ fahrbar, was mit den in die Klemmbacken 4 eingezeichneten Doppelpfeilen angedeutet ist.

In beiden Zeichnungen ist der Sauggreifer in eingefahre­ nem Zustand dargestellt, d. h. mit zurückgezogenem Saug­ kopf 2 und ebenfalls zurückgezogener Greifklemme 3.

Fig. 3 zeigt eine Frontalansicht auf eine Greifklemme 3, die - wie bereits zu Fig. 1 und Fig. 2 erläutert - gegenein­ ander verfahrbare Klemmbacken 4 hat, wie dies mit den Doppelpfeilen angedeutet ist. Die Besonderheit dieser Aus­ führungsform liegt darin, daß die Klemmbacken 4 auf ihren gegeneinander gerichteten Klemmflächen mit einer nach­ giebig verformbaren, weichen Auflage 7 versehen sind, die vorzugsweise aus schaumgummiartigem Material besteht.

Der Vorteil der zuletzt genannten Ausführung ist in der Zeichnung anhand des im Greifzustand dargestellten, im Querschnitt sechseckigen Stückgutes S dargestellt. Darin ist deutlich erkennbar, daß die dabei seitlich liegenden, auf die Klemmbacken 4 gerichteten Kanten in die Auflage 7 einge­ drückt werden, so daß eine formschlüssige und damit beson­ ders sichere Halterung erfolgt.

Die vorteilhafte Funktionsweise des erfindungsgemäßen Sauggreifers 1 ergibt sich daraus, daß zunächst die Greif­ klemme 3 mittels ihres Antriebs 6 nach vorne ausgefahren werden kann, um ein dann zwischen den Klemmbacken 4 befindliches Kleinstückgut S, beispielsweise eine quaderför­ mige Arzneimittelpackung, durch Zusammenfahren der Klemmbacken 4 mittels des Greifantriebs 5 zu erfassen. Dieses ist damit in seiner Lage fixiert, so daß der Saugkopf 2 nach vorn herausgefahren werden kann, um gegen die Ober­ fläche des Kleinstückguts S anzudocken. Dabei wird das Kleinstückgut S zwischen den Klemmbacken 4 sicher fi­ xiert, so daß zunächst der Saugkopf 2 leicht gegen die anzu­ saugende Oberfläche angepreßt werden kann, während der zur Erzeugung der Haltekraft erforderliche Unterdruck aufgebaut wird. Sobald der Saugkopf 2 hinreichend fest ange­ saugt ist, werden die Klemmbacken 4 gelöst und das Klein­ stückgut S durch Zurückziehen aus dem Regal entnommen. Währenddessen wird die Greifklemme 3 ebenfalls eingefah­ ren, so daß der Sauggreifer samt dem aufgenommenen Stückgut S verfahrbar ist.

Ein Vorteil bei der erläuterten Betriebsweise liegt darin, daß wegen der Fixierung des Stückguts S mittels der Greif­ klemme 3 kein rückwärtiger Anschlag erforderlich ist. Die Handhabungsgeschwindigkeit wird damit erhöht. Weiterhin ist es möglich, beim Versagen des Saugkopfes 2, beispiels­ weise aufgrund einer beschädigten Oberfläche des Klein­ stückguts S. dieses allein mittels der Klemmbacken 4 zu er­ fassen und aufzunehmen bzw. an anderer Stelle abzusetzen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Sauggreifers 1 kom­ men somit insbesondere vollautomatischen Lager- und Handhabungssystemen zugute.

Claims (12)

1. Sauggreifer für Kleinstückgut, insbesondere qua­ derförmige Packungen, mit einem motorisch vor- und zurückverfahrbaren, stirnseitigen Saugkopf, der zwi­ schen zwei seitlichen, parallelen Backen angeordnet ist, die zwischen sich einen nach vorn offenen Aufnah­ meraum für das Kleinstückgut begrenzen und seitlich verfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die bei­ den Backen (4) als Greifklemme (3) für Kleinstückgut S ausgebildet sind, die unabhängig vom Saugkopf (2) vor- und zurückverfahrbar ist.

2. Sauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Greifklemme (3) auf einem motorisch vor- und zurückverfahrbaren Antriebselement (6) an­ gebracht ist.

3. Sauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Antriebselement (6) elektromecha­ nisch oder pneumatisch ausgebildet ist.

4. Sauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Greifklemme (3) einen motorischen Greifantrieb (5) hat, welcher auf beide Backen (4) wirkt und symmetrisch zum Saugkopf (2) zusammen- und auseinanderfahrbar ist.

5. Sauggreifer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Greifantrieb (5) elektromechanisch ausgebildet ist.

6. Sauggreifer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Greifantrieb (5) pneumatisch ausge­ bildet ist.

7. Sauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die durch die Greifklemme (3) auf ein eingeklemmtes Stückgut ausübbare Klemmkraft min­ destens so groß ist, daß die Haftreibung zwischen den Klemmbacken (4) größer ist als die Schwerkraft des Kleinstückguts.

8. Sauggreifer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klemmbacken (4) der Greifklemme (3) zumindest auf ihren einander zugewandten Klemm­ flächen mit reibungserhöhenden Mitteln versehen sind.

9. Sauggreifer nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klemmflächen mit einer rutschhem­ menden Beschichtung versehen sind.

10. Sauggreifer, insbesondere nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß auf den Klemmflächen der Backen (4) eine nachgiebig verformbare, weiche Auf­ lage (7) angebracht ist.

11. Sauggreifer nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auflage (7) aus einem schaumgum­ miartigen Material besteht.

12. Sauggreifer nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auflage (7) mit einer dünnen Schutz­ schicht versehen ist.