用于搬运物品的搬运设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有独立方法权利要求1的特征的用于抓取、检测、定位、搬运、推移、转动、重新分组和/或用于操作单个地、成对地或者成组地在水平输送装置上运输的物品、捆扎物、件货的方法。本发明还涉及一种具有独立权利要求17的特征的搬运设备。
【背景技术】
[0002]已知的用于堆叠和托盘化运输物体、比如带有多个例如饮料容器的物品的包裹或者捆扎物的包装设备或者托盘化运输设备通常具有带有输送带的水平输送装置，在所述水平输送装置上将件货或者捆扎物以连续的或者不均匀的顺序向搬运装置运输。在那里进行各个件货或者捆扎物的推移、定向和/或转动，以便使件货或者捆扎物获得适合于空间的布置，该布置形成一种基础，以便将在后置的分组工位中的件货或者捆扎物与堆叠状的件货层或者捆扎物层一起推动。
[0003]在当前的装填生产线和堆叠生产线中使用不同的转动捆扎物用的方法，这些方法例如可以具有适当的可运动的挡板或者两个具有不同速度的带。已知的搬运装置也可以设有夹具，这些夹具例如可以悬挂在龙门系统(Portalsystem)上，并且在限定的运动范围内推移、旋转并且此外沿垂直方向运动，以便可以提升有待转动和/或推移的各个件货或者捆扎物。所述夹具例如也可以布置在多轴机器人臂上，所述多轴机器人臂在侧面处于水平输送装置上。
[0004]在这样搬运件货或者捆扎物时，在实际中为了位移和/或定向件货或者捆扎物的目的而抓住、提升件货或者捆扎物并且将它们运送到在分组内部期望的位置或者定向中。此外，由现有技术、例如由文献EP 2 388 216 Al已经已知很多的抓取设备。已知的抓取设备具有两个水平相互间隔开的并且经由机械连接设置在中间布置的支架上的抓取臂。该抓取臂可以彼此相向运动，以便抓住物体。此外，抓取臂可以在限定的力作用时沿垂直方向并且逆着支架从支架上拆卸。两个抓取臂在自由的端部上具有夹紧钳，夹紧钳在抓住物体时与相应的物体表面接触。
[0005]文献DE 102 04 513 Al例如示出了另一种抓取设备。在那里，多个相互对置的抓取臂在中间件中被引导。一个抓取臂可以借助于调节元件相对于另一个抓取臂推移，从而可以锁定两个抓取臂。在抓取臂的下端部上，在朝向彼此的侧面上设有用于抓取建筑材料包裹的抓取区段。
[0006]此外，存在其他用于抓取、推移、转动和/或位移物品或者捆扎物的搬运装置，这些抓取设备基于所谓的德尔塔机器人(Deltarobotern)或者平行运动机器人(Parallelkinematik-Robotern)，所述平行运动机器人在三臂的实施方式中也被称为三角件(Tripode)。这样的三角件或者德尔塔机器人的每个臂都包括可以在基座上围绕固定的枢转轴线被驱动地枢转地布置的上臂和与上臂和耦接元件铰接地连接的下臂。在此，下臂构造成被动的、与用于下臂相对于上臂或者耦接元件的枢转的驱动装置无关的。所述下臂中的一个或者多个下臂例如可以经由球形关节与相应从属的上臂和耦接元件连接。这种单个的下臂可自由地枢转并且不具有固有稳定性。德尔塔机器人的全部上臂相应地可围绕优选处于整个平面内部的枢转轴线枢转地驱动地支承。三个与耦接元件并且相应地与其从属的上臂连接的下臂在每个位置中形成力三角形，仅仅当三个上臂同步地实施对于上臂的、围绕上臂的固定的枢转轴线的枢转运动时，该力三角形才能运动。两个或者多个枢转轴线可以平行地延伸，通常全部枢转轴线具有两个带有不同的枢转轴线的切点。
[0007]至少一个所述下臂可以包括两个也被称为肘部(Elle)和辐条的、形成平行四边形连杆的连杆元件，以便親接元件沿至少一个预先确定的方向相对于基座被引导。在此，親接元件用作工作平台，该工作平台在实际中也被称为工具中心点(TCP)。在该TCP上可以设置有机械手，例如形式为可相对进给的抓取臂或者类似搬运装置的机械手，从而因此可以抓取和转动、推移或者由支承面提升物品、捆扎物或者类似的件货。
[0008]布置在工作平台或者说TCP上的机械手可以可选地可转动地被支承，以便可以定向机械手或者实现物品或者件货的期望的转动。代替机械手在耦接元件上的可驱动地可转动的支承原则上也可以设想的是，机械手不可转动地布置在耦接元件上并且整个耦接元件在臂的借助于伸缩轴相对于基座的相应的平衡运动的情况下转动。然而，随之带来的是耦接元件的仅仅受限制的转动角度的缺点。该限制通过达成上臂和/或耦接元件与下臂和/或邻接于相对侧的触点的下臂的铰接的连接的端部止挡来得出。
[0009]由文献 DE 10 2010 006 155 AUDE 10 2013 208 082 Al 以及 US 8 210 068 BI
已知这种具有三角件的搬运装置。
[0010]已知的平行运动机器人或者所谓的三脚架可以覆盖可用于相应的机器人的工作空间，该工作空间由上臂的长度、上臂的固定点相对于所固定的基座的中心的间距、下臂的长度、下臂的固定点相对于所谓的工具中心点在工具支架上的中心的间距以及上臂的最大的枢转区域得出。所述工作空间是关于工具中心点沿Z方向的柱体，球形区段紧靠在所述柱体的下边缘上。此外，在上边缘上的工作空间必要时还通过万向的伸缩驱动轴的最大的枢转角度来限制。
[0011]德尔塔运动机器人或者三脚架的优点在于其较小的移动质量，由此导致所有调节运动的高的动力。在设计这种平行运动机器人或者所谓的三脚架时特别的挑战是确定调节臂的尺寸、驱动调节臂和支承调节臂。为了窄小的尺寸确定而包含弹性变形的危险，这消极地影响臂和利用臂移动的搬运工件的调节精确度。宽大的构件尺寸确定阻止弹性变形并且减少振动问题和共振问题，然而几乎必然地导致必须移动并且加速的更高的质量。
[0012]仅难以以已知的德尔塔机器人系统应对非预期的事件的发生。这种非预期的事件例如可以是与要搬运的物品、捆扎物或者件货的碰撞，这些物品、捆扎物或者件货没有放置在预期的位置处或者轻微的打滑或者旋转，从而这些物品、捆扎物或者件货不可以由抓取工件以期待的方式检测或者完全不检测，该抓取工件可以连同调节臂在运动空间内运动。这种碰撞可以导致以下问题，即例如导致抓取工件的可拆卸地固定的工件部件、例如磁性固定的抓取钳的松开和/或掉落。这种非预期的事件必须要么通过监控人员识别和/或借助于光学的监控装置来探测，以便可以切断机器环境并且可以避免在生产过程中的其他干扰或者机器环境的损伤。
[0013]文献EP I 046 470 BI公开了一种用于运行可多轴运动的工业机器人并且用于减少当工作机器人与障碍物碰撞时的冲击的方法。在此，接着识别固定在机器人的手关节上的终端效应器的相撞并且当施加到机器人的伺服马达之一上的干扰力矩超过固定的阈值时，通过减少驱动力矩来应对所述相撞。
[0014]文献DE 10 2013 001 110 Al公开了一种用于检测和搬运生活中间产品的机器人，在该机器人中在机器人臂和搬运单元之间设置传感器，利用该传感器可以检测在机器人臂和搬运单元之间作用的力或者垂直的或水平的分力或者也检测加速度。此外规定，存储和/或分析在时间曲线上的传感器数据，以便由此合理地获得用于机器人的未来的维修间隔期的参考点。
[0015]由文献US 2005/0177279 Al已知一种用于平行运动机器人的工件顶盖的传感装置，该传感装置的传感值应该在超过可预先确定的极限值时负责切断机器人驱动，由此应该提供有效的碰撞避免。
[0016]可以设想其他碰撞避免对策，但是那些碰撞避免对策全部需要相对昂贵的干扰力矩检测装置，以便可以由此导出碰撞事件。然而，这样的转矩检测装置不能在各种情况下实现与固定的或者可运动的对象的常规碰撞的低于登记阈值的事件的识别。
【发明内容】
[0017]本发明的首要目的可以视为在于，可以借助于少的并且低成本的传感器更有效地并且更良好地识别非预期的事件，这些事件可以在搬运系统基于龙门机器人或者德尔塔运动机器人运行时发生，以便以这种方式更有效地设计这种搬运系统的运行。为了实现这个目的，应该提供一种这种设备的经改善的结构以及一种用于运行这种设备的经改善的方法。
[0018]本发明的上述目的利用独立方法权利要求的主题来实现。本发明的有利的扩展方案的特征处于从属权利要求中。因此，本发明为了实现所提到的目的而提供一种用于抓取、检测、定位、搬运、推移、转动、重新分组和/或用于操作单个地、成对地或者成组地在水平输送装置上运输的物品、捆扎物或者件货的方法，该方法借助于一种搬运设备来实施，该搬运设备具有可运动地在水平输送装置上方的运动空间中能受控制地运动的机械手，该机械手包括一个或者多个用于抓取物品、分组物、捆扎物或者件货的器件。所述方法规定，传感地和/或通过检测搬运设备的至少一个驱动装置电流接收值、压力值和/或路径-时间曲线来监控至少机械手的运动过程，并且在考虑有待由用于机械手运动的控制指令预期的传感值、压力值和/或电流接收值和/或路径-时间关系的情况下进行分析。此外规定，通过将额定值与所检测的传感值进行比较来识别和/或推导出在机械手的运动过程和/或搬运过程中的非预期的事件。所述非预期的事件可以特别是机械手与单个地、成对地或者成组地在水平输送装置上在机械手的运动空间内运输的物品、捆扎物或者件货之一的碰撞，该碰撞可以借助于传感值与有待预期的传感值、压力值和/或电流接收值和/或路径-时间关系的比较被识别。然而，非预期的事件也可以是在机械手或者抓取装置上的损坏、例如抓取钳的损坏或者类似事件。在所有这种事件中可识别在运动传感器、应变传感器、压力传感器等等的传感地检测的信号曲线和有待预期的信号曲线之间的显著的区别，该有待预期的信号曲线由用于搬运设备或者搬运设备的在运动空间中沿多个轴线可运动的机械手的控制指令导出并且因此是原则上已知的。
[0019]所述搬运设备可以由龙门机器人构成或者是龙门机器人的部件，其中传感地检测可在运动空间内部沿至少两个不同的空间轴线运动的机械手的悬挂件的至少一个可运动的元件的运动和/或构件