用于对如包捆物、零散货物等商品进行操作的设备和方法与流程

本发明涉及用于对如包捆物、零散货物等商品进行操作的设备以及方法。

背景技术：

已知的用于堆垛和托盘式运输物体(如具有多个商品、例如饮料容器的板叠或包捆物)的包装设备或托盘运输设备通常具有带有输送带的水平输送装置，零散货物或包捆物以连续的或无规则的顺序在输送带上被输送给操作装置。在此对各个零散货物或包捆物进行推移、定向和/或转动，以便将其引入合适的形成基座的空间设置中，以便在后续的分组工位中将零散货物或包捆物推到一起成为能堆垛的零散货物层或包捆物层。

在当前的填充和包装线中应用用于转动包捆物的不同方法，填充和包装线例如可具有能适当运动的止挡或具有不同速度的两个带。已知的操作装置也可设有夹持器，夹持器例如悬挂在门式系统上并且在限定的运动范围中移动、旋转，并且还可在竖直方向上运动，以便能够提升各个零散货物或包捆物以转动和/或移动。夹持器例如也可布置在多轴式机械臂上，其放置在水平输送装置的侧面上。

在对零散货物或包捆物的这种操作中，零散货物或包捆物实际上为了移位和/或对其进行定向而被检测、提升并且转送到期望的位置中或在分组部中转变取向。对此，由现有技术已知有多种多样的夹持设备，例如ep2388216a1。这种已知的夹持设备具有两个水平的彼此间隔的并且通过机械连接部布置在其之间的载体上的夹持臂。夹持臂可朝向彼此运动，以便检测物体。此外，夹持臂在限定的力作用下可在竖直方向上并且与载体相反地从载体上松开。两个夹持臂在自由端部上具有夹爪，在检测物体时夹爪与相应的物体表面接触。

例如de10204513a1示出了另一夹持设备。在此处在中间部分中引导多个彼此相对而置的夹持臂。一个夹持臂可借助调节件相对于另一夹持臂移动，从而可使两个夹持臂闭合。在夹持臂的下端部上，在彼此面对的侧部上设有用于夹持建筑材料板叠的夹持区段。

此外有用于对商品或包捆物进行夹持、推移、转动和/或移位的其他操作装置，其基于所谓的三角洲机器人或平行动力机器人，其以三个臂实施，也称为三角架。这种三角架或三角洲机器人的每个臂由驱动成可围绕框架固定的摆动轴线摆动地布置在底座上的上臂和与上臂和联接元件铰接的下臂构成。在此，下臂实施成被动的、与用于其相对于上臂或联接元件摆动的驱动器无关。其中一个或多个下臂例如可通过铰接球与相应对应的上臂和联接元件联接。单个的这种下臂可自由摆动并且没有方向稳定性。三角洲机器人的上臂分别驱动成可围绕优选位于共同平面之内的摆动轴线摆动地受到支承。与联接元件和分别与其对应的上臂连接的三个下臂在每个位置中形成力三角形，力三角形仅在三个上臂同步地实施为其计算的围绕其框架固定的摆动轴线的摆动运动时能运动。两个或多个摆动轴线可平行延伸；通常所有摆动轴线具有与其他摆动轴线的两个交点。

其中至少一个下臂可由形成平行四边形导杆的两个(也称为尺骨和桡骨)导杆元件构成，以便以至少一个预先规定的取向相对于基座引导联接元件。对此，联接元件用作工作平台，工作平台在实际中也称为工具中心点(tcp)。在tcp上可布置机械手、例如呈可相对彼此进给的夹持臂的形式等的操作装置，从而由此可夹持商品、包捆物或类似的零散货物并且使其转动、推移或从支承面上提升。

布置在工作平台或tcp上的机械手可选地可转动地受到支承，以便能够对机械手进行定向或者能够实施商品或零散货物的转动。代替可将机械手驱动成可转动地支承在联接元件上，原则上也可考虑使机械手不可转动地布置在联接元件上并且整个联接元件在臂部的相应均衡运动下借助伸缩轴相对于基座转动。但是由此伴随有联接元件的仅受限的转动角度的缺点。该限制由于到达铰接部的端部止挡而造成，所述铰接部连接上臂和/或联接元件与下臂和/或相邻下臂的相对接触部。

由de102010006155a1、de102013208082a1以及us8210068b1已知这种具有三角架的操作装置。其具有高度精确性并且还能够为了操作相应商品而快速移动。为了能够取出相应商品并且在操作之后或定位之后再次释放商品，由现有技术已知的三角架的组成部分是可运动的机械手。例如可能的是，以气动、液压或电气的方式操控机械手，从而对此借助相应的机械手联接管路连接部。在三角架的运动自由度方面管路连接部可为不利的。此外，管路连接部彼此可靠地敷设，从而可排除在运行三角架期间管路连接部受到损害的危险。为此，由现有技术已知的三角架基于在机械手和对应的致动器之间的繁琐联接而具有复杂结构和部分受限的运动自由度。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种与此相应的用于操纵商品的设备，该设备的特征是具有简单的构造和高的运动自由度。目的还有提供一种方法，该方法允许以高的运动自由度操作商品。此外该方法应能够简单地实施。

上述目的通过包括在独立权利要求1和10中的特征的设备和方法实现。通过相应的从属权利要求描述其他有利的设计方案。

根据本发明的设备构造成用于操纵商品，如包捆物、零散货物等。尤其商品可由饮料容器和/或由组成包捆物的多个饮料容器构成。

此外，该设备包括上悬挂装置，至少三个可被驱动转动的调节臂固定在上悬挂装置上。至少三个调节臂中的每一个为其驱动而可被分配有自身的致动器，致动器优选构造成电动马达并且使调节臂转动运动。调节臂可直接法兰连接在分别为其分配的致动器上。致动器可通过上悬挂装置支承。尤其可能的是，致动器在此悬挂地布置在上悬挂装置上。至少三个调节臂的转动轴线可彼此平行地延伸。至少三个调节臂的致动器可与控制单元连接，控制单元预先规定至少三个调节臂中的其中一个或多个的运动以确定地定位下面还将详细描述的机械手。

至少三个调节臂分别包括至少两个可相对于彼此摆动的臂区段并且可彼此独立地被操纵。至少两个可相对于彼此摆动的臂区段的摆动轴线可彼此平行地延伸。在特别优选的实施方式中，各个下臂区段通过至少两个平行的导杆构成，导杆与机械手机械连接。因此，通过至少三个调节臂可使机械手运动或移动。

根据本发明的设备的在前面提及的机械手包括用于夹持商品的一个或多个器件并且与至少三个调节臂机械联接。在此可有利地，在至少三个调节臂和机械手之间分别布置至少一个铰接件。因此，通过至少三个调节臂中的一个或多个的运动能预先规定机械手的位置。在特别优选的实施方式中，至少三个调节臂与支承环铰接地连接，支承环还与机械手机械联接。在支承环和机械手之间的机械联接可允许机械手相对于支承环相对转动。

根据本发明的设备还包括至少一个驱动轴，驱动轴不可相对转动地与机械手连接，从而机械手可通过至少一个驱动轴转动。在特别优选的实施方式中可如此选择至少一个驱动轴的位置，即，至少一个驱动轴位于至少三个调节臂中的所有调节臂之间，或至少三个调节臂中的所有调节臂围绕至少一个驱动轴布置。至少一个驱动轴可通过相应的万向作用的铰接件与下面还将详细描述的致动器以及机械手连接。在简单的实施方式中，相应的万向作用的铰接件可构造成万向铰接件。但是该术语应宽泛地理解，例如在根据本发明的设备的可想到的实施方式中也可设置球接头和/或其他的万向作用的铰接件。

此外，至少一个操纵轴设置为根据本发明的设备的组成部分，通过至少一个操纵轴可操控一个或多个用于暂时夹持和释放商品的器件。对此，该一个或多个器件可与至少一个操纵轴机械接合。

此外，根据本发明的设备包括至少一个带动件，至少一个带动件不可相对转动地与至少一个驱动轴连接，并且通过至少一个带动件在至少一个驱动轴和至少一个操纵轴之间构造机械联接以带动至少一个操纵轴围绕至少一个驱动轴的纵轴线转动。因此，该至少一个操纵轴可构造成行星件，在驱动轴转动运动时该行星件优选沿着围绕驱动轴纵轴线的环绕轨道运动。在此可考虑，行星件完全围绕至少一个驱动轴。此外可能的是，行星件不是完全地围绕驱动轴并且在一确定的位置上以相反方向运动回到其开始的初始位置中。

通过根据本发明的对至少一个操纵轴的带动(操纵轴构造成用于操控一个或多个用于夹持和释放商品的器件)存在以下可行性方案，即，取消在机械手的区域中的繁琐的管路连接部。因为至少一个操纵轴被带动转动，不会通过至少一个操纵轴妨碍机械手的转动过程。

在特别优选的实施方式中可规定，至少一个操纵轴的纵轴线与至少一个驱动轴的纵轴线包围一个锐角。因此，至少一个操纵轴和至少一个驱动轴可具有非平行的取向。对此，至少一个操纵轴可通过万向作用的铰接件与一个或多个用于夹持商品的器件连接。此外，至少一个操纵轴在其朝向上指向方向的端部处可联接在另一万向作用的铰接件上。但是也可规定，至少一个操纵轴的纵轴线和至少一个驱动轴的纵轴线彼此平行地取向。

此外，至少一个驱动轴可与致动器连接，致动器不可相对转动地安置在上悬挂装置上。例如至少一个驱动轴的转动轴线可延伸通过致动器和/或通过致动器的重心。因此，致动器必要时可通过布置在之间的万向作用的铰接件法兰连接在至少一个驱动轴上。

此外，该一个或多个器件可包括至少两个相对而置的夹爪，在操控时通过至少一个操纵轴选择性地进给或打开至少两个夹爪。例如可能的是，相对而置的夹爪中的仅一个通过至少一个操纵轴主动地运动，而没有通过至少一个操纵轴引起相应相对而置的夹爪的主动运动。在可想到的另一实施方式中，该设备可具有一个或多个传递元件，其将至少一个操纵轴的转动运动转变成至少两个相对而置的夹爪中的所有夹爪的主动调节。相应的商品可借助夹爪被夹持并且接下来通过机械手的运动来移动。在此可想到，在水平运输装置上运输商品，通过该设备或机械手进行夹持并且在水平运输装置上移动。例如在此，商品可相对于水平运输装置的运输速度有延迟或加速并且必要时转动和/或倾斜于水平运输装置的运输方向移动。

也可能的是，为至少两个相对而置的夹爪中的多个分配自身的操纵轴，借助操纵轴可主动地调节相应的夹爪。因此本发明并不限于具有仅一个操纵轴的实施方式。而是可考虑设备包括多个操纵轴的实施方式，多个操纵轴可分别操控一个或多个用于暂时夹持和释放商品的器件。

此外可能的是，至少一个驱动轴和至少一个操纵轴通过至少一个扭矩传递器件彼此机械连接，在至少一个驱动轴旋转运动时通过扭矩传递器件必然可对至少一个操纵轴施加围绕其纵轴线的自转。因此可能的是，至少一个驱动轴通过其对应的致动器被加载扭矩，并且该扭矩从至少一个驱动轴传递给至少一个操纵轴，从而由此引起至少一个操纵轴的自转。

例如可能的是，机械手的一个或多个器件夹持一个或多个商品。如果接下来应通过至少一个驱动轴使机械手转动，则必须的是，在机械手的转动运动过程中应使至少一个操纵轴旋转地运动，以防止商品通过机械手在其转动期间被松开。如果一个或多个器件由相对而置的夹爪构成，则在机械手转动期间由于至少一个操纵轴旋转而保持夹爪的相对位置，从而在机械手转动期间还可通过两个夹爪夹持商品。

也可能的是，至少一个扭矩传递器件具有至少一个变速级，借助该变速级，可以相对于至少一个驱动轴提高的转动频率加载至少一个操纵轴。至少一个操纵轴的提高的转动频率可以是必须的，以便如前所述地，即使在机械手转动运动时也还夹持商品。

尤其地，为了对至少一个操纵轴加载其自转，扭矩传递器件可具有至少一个传送带结构和/或链式结构，其联接至少一个驱动轴和至少一个操纵轴以使得彼此在时间上同步地转动运动。在可替代的实施方式中，例如可设置齿轮连接部或齿轮传动级，其联接至少一个驱动轴和至少一个操纵轴以使得彼此在时间上同步地转动运动。

此外，至少一个驱动轴和至少一个操纵轴构造成可伸缩的。对此，至少一个驱动轴和至少一个操纵轴可分别包括至少两个可伸缩的或彼此可伸缩地连接的壳体件。本领域技术人员清楚，在可想到的另一实施方式中，至少一个驱动轴和至少一个操纵轴也可分别由三个、四个或多于四个的可伸缩的或彼此可伸缩地连接的壳体件构成。尤其地，至少两个可伸缩的壳体件可分别至少区段式地具有空心圆柱形的造型。

此外，本发明涉及用于操作商品(如包捆物、零散货物等)的方法。在此，在根据本发明的方法的可想到的实施方式中可提供前面关于根据本发明的设备的各种实施方式所述的特征。而且在根据本发明的设备的可想到的实施方式中可提供下面关于根据本发明的方法的各种实施方式所述的特征。

根据本发明的方法借助包括上悬挂装置的设备实现，至少三个可被驱动转动的调节臂固定在该上悬挂装置上。至少三个调节臂分别由至少两个可相对于彼此摆动的臂区段构成并且可彼此独立地被操纵或彼此独立地被调节。可通过控制单元预先规定相应的调节。

此外，用于实现根据本发明的方法的设备具有机械手，机械手包括一个或多个用于夹持商品的器件并且与至少三个调节臂机械联接，从而可通过该至少三个调节臂中的一个或多个的运动预先规定机械手的位置。

还为用于实现根据本发明的方法的设备设置至少一个驱动轴和至少一个操纵轴，至少一个驱动轴不可相对转动地与机械手连接，通过至少一个操纵轴可操控一个或多个用于暂时地夹持和释放商品的器件。

至少一个操纵轴通过带动件与至少一个驱动轴机械联接，从而在至少一个驱动轴旋转运动时使得机械手和至少一个操纵轴能够围绕至少一个驱动轴的纵轴线转动运动。尤其地，带动件可构造为转动臂，其从至少一个驱动轴离开朝至少一个操纵轴的方向延伸，并且握住至少一个操纵轴以带动其转动。对此，带动件或转动臂可具有开口，至少一个操纵轴穿过该开口。

在特别优选的实施方式中，至少一个驱动轴和至少一个操纵轴可通过至少一个扭矩传递器件彼此机械连接，在驱动轴旋转运动时扭矩传递器件使得至少一个操纵轴围绕其纵轴线转动。尤其可能的是，扭矩传递器件使得至少一个操纵轴围绕其纵轴线以相对于至少一个驱动轴提高的转动频率转动。

此外可想到，至少一个操纵轴围绕至少一个驱动轴的纵轴线以至少360°的转动角度转动运动。与此同步地，机械手同样可以至少360°的转动角度转动运动。如果应借助机械手使商品转动约大于180°，可有利的是，在释放商品之后使得机械手以相同的转动方向以总共360°继续转动并且在此引回到最初的转动位置。在机械手和至少一个操纵轴可能转动360°的实施方式中，可以高性能操作商品地实施该方法。在此可规定，在该方法中机械手仅朝一个转动方向转动，而一直没有相反转动方向的转动。

此外可能的是，用于暂时地夹持和释放商品的一个或多个器件由至少两个相对而置的夹爪构成，在操控时可通过至少一个操纵轴选择地进给或打开夹爪。如已述地在此可能的是，通过至少一个操纵轴使得至少两个相对而置的夹爪中的仅一个主动地运动。也可想到，通过至少一个操纵轴使得至少两个相对而置的夹爪中的两个主动运动或相对于彼此调节，以便夹持各个商品。

此外可能的是，在操纵至少三个可被驱动转动的调节臂中的一个或多个时至少一个操纵轴和至少一个驱动轴分别可伸缩地被调节。

在优选的实施方式中，商品可在其操作期间在水平运输装置上被运输并且在此通过机械手夹持。在夹持之后，可使机械手转动和/或倾斜于水平输送装置的运输方向横向地移位，和/或使各个夹持的商品相对于水平输送装置的运输速度延迟和/或加速。

附图说明

下面应根据附图详细阐述本发明的实施例及其优点。各个元件彼此在附图中的尺寸比例不是始终与真实尺寸比例一致，因为相比于其他元件，一些形状被简化地示出，并且为了更好地加以说明另一些形状被放大地示出。

图1示出了根据本发明的设备的实施方式的示意性透视图；

图2示出了图1中的设备的上部的示意性细节图；

图3示出了图1和图2中的设备的下部的示意性细节图。

对本发明的相同元件或作用相同的元件使用相同的附图标记。此外为了清楚起见，在各个附图中仅示出用于说明相应附图所必需的附图标记。所示出的实施方式仅是例如能够实现本发明的示例并且这些示例不是封闭性的限制。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的设备1的实施方式的示意性透视图。设备1构造成用于对需要组合成包捆物的饮料容器(在图1中未示出)进行夹持、转动并且移位。

如在图1中可看出，设备1具有上悬挂装置3。三个调节臂5通过分别对应的驱动器8可转动地固定在上悬挂装置3上。在此，如此进行调节臂5的转动运动，即，使得调节臂的转动轴线彼此平行地延伸。

此外，三个调节臂5由至少两个能相对于彼此摆动的臂区段7和9构成，其中，下臂区段7分别由两个彼此平行取向的导杆构成。各个上臂区段9与其分别对应的驱动器8连接，或法兰连接在其分别对应的驱动器8上。

此外，三个调节臂5可彼此独立地运动。对此，所有驱动器8与控制单元(在附图中未示出)连接，控制单元预先规定调节臂5的运动并且操控驱动器8。

在三个调节臂5的下端部上，机械手与三个调节臂5连接，使得机械手能够经由三个调节臂5的运动而移动以操作商品。在本专利申请的附图中没有一同示出机械手。但是图1示出了基座10，机械手固定在基座上或通过基座支承机械手。在特别优选的实施方式中，机械手可具有相对而置的两个夹爪，夹爪的相对间隔可设置成能够夹持商品。

此外示出了驱动轴12，驱动轴不可相对转动地与机械手连接。如果驱动轴12旋转运动，则机械手由于不可相对转动的连接而与驱动轴12一起转动，确切地说围绕驱动轴12的纵轴线转动。

在图1中与驱动轴12相邻的操纵轴14构造成，能够操控机械手的一个或多个器件以暂时地夹持和释放商品。对此，可通过在图1中未一同示出的致动器使操纵轴14转动运动。因为通过调节臂5的运动使得机械手定位，并且驱动轴12以及操纵轴14与机械手机械联接，驱动轴12和操纵轴14可伸缩，以便与机械手一起移动。

通过带动件15(其不可相对转动地与驱动轴12连接)，在驱动轴12和操纵轴14之间构造有机械联接以带动操纵轴14围绕驱动轴12的纵轴线转动。如果驱动轴12旋转运动，则因此操纵轴14由于两个轴12和14经由带动件15的联接而围绕驱动轴12或围绕驱动轴12的纵轴线旋转。驱动轴12经由致动器30(也参见图2)被驱动而转动，致动器不可相对转动地安置在上悬挂装置3上。

因为用于夹持和释放商品的器件通过操纵轴14操控，在驱动轴12旋转时操纵轴围绕驱动轴12旋转，管路连接部不会阻碍机械手的转动运动，在由现有技术已知的设备中管路连接部用于操纵。此外，通过机械手使相应的商品可转动360°，从而在图1中所示的设备1在操作商品时具有高度灵活性。

图2示出了图1中的设备1的上部的示意性细节图，并且在此可看出，驱动轴12和操纵轴14经由扭矩传递器件16彼此连接，转矩传递器件构造成传送带结构17。为了清楚起见，在图1中未一起示出扭矩传递器件16或传送带结构17。通过扭矩传递器件16或传送带结构17将驱动轴12的扭矩传递给操纵轴14，使得操纵轴与驱动轴12同步地旋转，确切地说围绕驱动轴自身轴线转动运动。在驱动轴12和操纵轴14之间的联接在此构造为，使得操纵轴14的转动频率比驱动轴12的转动频率更大。

此外，图3示出了图1和图2中的设备的下部的示意性细节图。在图3中还可看出驱动轴12以及操纵轴14。操纵轴14在基座10的凹槽20中引导，凹槽20限定操纵轴14围绕驱动轴12的纵轴线的转动运动。

支承机械手的基座10包括支承环21以及转动凸缘19。支承环21和转动凸缘19可相对彼此围绕驱动轴12的旋转轴线转动。调节臂5或调节臂5的各个下区段7通过铰接件23与基座10的支承环21连接。转动凸缘19不可相对转动地与机械手联接，从而在驱动轴12旋转运动时使机械手相对于基座10的支承环21转动。驱动轴12通过万向铰接件固定在转动凸缘19上。

本发明在参考优选的实施方式的情况下进行描述。但是本领域技术人员可想到能够对本发明进行变换或变化，而对此不会离开下述权利要求的保护范围。

附图标记列表

1设备

3悬挂装置

5调节臂

7下臂区段

8驱动器

9上臂区段

10基座

12驱动轴

14操纵轴

15带动件

16扭矩传递器件

17传送带结构；链式结构

19转动凸缘

20凹槽

21支承环

23铰接件

30致动器