推动器装置的制作方法

1.本发明涉及一种推动器组件，特别是涉及一种配置为移除一个或多个未对准容器的推动器装置。此外，本发明涉及一种用于从未对准位置移除一个或多个未对准包装容器的方法。


背景技术：

2.单独的包装容器，例如液体食品包装容器，通常由基于纸盒的材料生产并使用填充机进行填充。当填充、成形和密封的包装容器从填充机卸载时，它们通常被转移到纸板包装机，在该纸板包装机中，预定数量的包装容器以包装图案堆叠并放置在由纸板坯材制成的盒子中；或被转移到用于封装成组包装容器的包装机或类似设备。
3.在这些操作期间，需要将包装容器从一个位置移动到另一个位置。例如，需要将包装容器从填充机(或与其相关的任何输送器)移动到纸板包装机(或与其相关的任何输送器)。
4.为了在工业机器设备内将包装从一个区域移动到另一个区域，可以使用机械臂。机械臂可以编程为在三个或四个维度上移动。在机械臂的远端，布置有夹持器，从而在机器和包装容器之间提供接口。
5.在这些快节奏的制造环境中，会出现故障，由于例如损坏的纸板坯材、包装掉落、未对准等导致的故障。恢复生产线的时间称为平均恢复时间(mttr)并且是至关重要的。存在恢复生产线的机械手解决方案。然而，由于难以准确地消除故障原因，这些通常是耗时的。在其他生产环境中，操作员被警示并且不得不手动与生产线互动，以便在故障后将其启动并运行。除了昂贵和耗时之外，具有操作员互动可能会增加处理食品时的污染风险。
6.因此，生产线的恢复必须快速且无需人为互动，因此需要对夹持器单元进行改进，从而解决或至少减轻上述问题。


技术实现要素：

7.本发明的一个目的是提供一种新型的机器接口终端，该终端对现有技术进行了改进并且消除或至少减轻了上面讨论的缺点。更具体地，本发明的一个目的是提供一种推动器组件，该推动器组件被配置为移除一个或多个未对准包装容器，从而使制造线恢复到工作状态。这些目的通过在所附独立权利要求中阐述的技术以及在与其相关的从属权利要求中限定的优选实施方案来实现。
8.根据第一方面，提出了一种推动器组件。推动器组件被配置为移除一个或多个未对准包装容器并且包括夹持器单元，该夹持器单元包括至少一个真空吸盘。夹持器单元连接到机械臂。推动器组件进一步包括推动器装置，该推动器装置包括接口板、一个或多个延伸装置和推动器板。推动器板通过所述一个或多个延伸装置布置成与接口板隔开。接口板借助于所述至少一个真空吸盘可释放地附接到夹持器单元。
9.在推动器组件的一个变型中，推动器板被配置成网状结构。这减少了推动器板的
重量，从而减少了推动器装置的总重量，并使推动器装置的质心更靠近接口板移动，结果减少了推动器组件的夹持器单元处的扭矩。
10.在推动器组件的另一个变型中，推动器板基本平行于接口板。这使得推动器组件能够在相对于机械臂的大致径向方向上推动一个或多个包装容器，从而将它们推离机械臂。
11.在推动器的又一变型中，推动器板相对于接口板在水平轴线或垂直轴线中的至少一个上基本居中。使推动器板以这种方式居中是有益的，因为这使得推动器组件更易于控制，因为它可以呈现缩小的前视图，从而更容易在狭窄的位置转向。
12.在推动器的另一变型中，推动器板通过两个延伸装置连接到接口板。延伸装置中一个布置成大致v形形式，其支点在接口板处。这种布置呈现出能够在推动器板的许多点处施加推力而不会弯曲或歪斜的稳定且坚固的设计。
13.在第二方面，提供了一种推动器装置，其包括接口板、一个或多个延伸装置和推动器板。推动器板通过所述一个或多个延伸装置远离接口板布置。接口板被配置为借助于夹持器单元的至少一个真空吸盘可释放地附接到机械臂和夹持器单元。
14.在推动器装置的一个变型中，推动器装置是推动器组件的推动器装置或如上文所述的其任何变型。
15.在第三方面，提出了一种用于从未对准位置移除一个或多个未对准包装容器的方法。该方法包括将推动器装置连接到机械臂，从而形成夹持器组件并且移动机械臂以将推动器装置的推动器板定位成接近未对准位置。该方法进一步包括沿未对准位置移动机械臂，以借助于推动器装置将所述一个或多个未对准包装容器推离未对准位置。
16.在该方法的一个变型中，未对准位置在二级包装处。这是有益的，因为它允许在单个操作中快速清除二级包装而无需人工互动。
17.在另一个变型中，未对准在机械臂的工作空间之外。由于推动器装置延伸了机械臂的触及范围，因此可以清除通常在没有手动干预的情况下无法触及的区域。
18.在另一变型中，将推动器装置连接到机械臂的步骤包括将机械臂移动到推动器装置的空闲位置。让机械臂从空闲位置拾取推动器装置是有益的，因为这允许夹持器装置在不被机械臂使用时可以安全地存储在空闲位置。
19.在该方法的又一个变型中，它包括将推动器装置与机械臂断开。这是有益的，因为它释放了机械臂以进行正常操作，例如当借助于推动器装置将未对准包装容器从未对准位置移除时。
20.在该方法的一种变型中，在断开推动器装置的步骤之前，机械臂返回到推动器装置的空闲位置。这是有益的，因为它释放了机械臂以进行正常操作，例如当借助于推动器装置将未对准包装容器从未对准位置移除时。它还允许夹持器装置在不被机械臂使用时安全地存放在空闲位置。
21.在该方法的另一变型中，推动器装置是前文提出的任何方面或变型的推动器装置和/或其中推动器组件是前文提出的任何方面或变型的推动器组件。
22.在第四方面，提出了一种非暂态计算机可读存储介质。该介质存储一个或多个被配置为由一个或多个处理器执行的软件程序。一个或多个软件程序包括用于执行根据前文提出的任何方面或变型的方法的指令。
附图说明
23.下面将描述本发明的实施方案；参考所附的示意图，这些示意图说明了如何能够将本发明概念付诸实践的非限制性示例。
24.图1是生产线的示意图；图2a至图2d是夹持器单元的示意图；图3a至图3b是生产线中细节的俯视图；图4a至图4c是根据本发明实施方案的推动器装置的透视图；图5a至图5c是根据本发明实施方案的推动器装置的前视图；图6a是根据本发明实施方案的推动器组件的透视图；图6b是根据本发明实施方案的推动器组件的横截面侧视图；图7是根据本发明实施方案的方法的示意图；图8是根据本发明实施方案的非暂态计算机可读存储介质的示意图。
具体实施方式
25.在下文中，将参照附图更全面地描述某些实施方案。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为仅限于在此阐述的实施方案；相反，这些实施方案是以示例的方式提供的，使得本公开将彻底和完整，并将本发明的范围(例如在所附权利要求中限定的那样)充分传达给本领域技术人员。
26.从图1开始，示出了生产线1的示意图。根据一实施方案描绘了包括夹持器单元10的机械臂5。夹持器单元10设置在机械臂5的远端。在图1的实施方案中，机械臂5为三角机械手，或具有至少三个旋转关节的关节型机械手。关节型机械手以及三角型机械手在本领域中是众所周知的并且将在本文中不再进一步描述。
27.机械臂组件5布置在例示的机器环境中，例如在填充机和二级包装40或其他类型的设备之间。术语“二级包装”应解释为旨在包含一个或多个填充有产品的包装容器的包装。一个非限制性示例是图1的生产线1。在此类示例中，提供机械臂5以便移动单个包装容器20，其由填充机折叠、填充和密封，并借助于输送器30从其中排出。包装容器20通常由至少一个平面面板21形成，当在输送器30上传送并移动到二次包装40时，它们被机械臂组件5夹持。应该注意的是，包装容器20的平面面板21可能不一定形成包装容器20的整个侧面，但优选地应形成足够大以被夹持器单元10夹持的平面。
28.机械臂组件5被配置为以非常高的速度运行；从空闲位置开始，它必须能够执行以下动作顺序：将夹持器单元10布置成紧密靠近正接近的包装容器20，致动夹持器单元10以便将包装容器20附接到夹持器单元10，将夹持器单元10和所附接的包装容器20移动到所需位置，通过停用夹持器单元10释放包装容器20，并返回到空闲位置。
29.因此，控制器50被提供并连接到夹持器单元10，以便控制夹持器单元10的致动和停用。在一些实施方案中，控制器50还与机械臂5通信。
30.控制器50优选地包括非暂态计算机可读存储介质，其存储被配置为由一个或多个处理器执行的一个或多个程序，该一个或多个程序包括用于控制夹持器单元10的指令。
31.夹持器单元10可以是用于与包装容器20的平面面板21接合的任何合适的夹持装置。在一个实施方案中，夹持器单元10被实现为一种能够在包装容器20的平面面板21处施
加可控抽吸或真空的设备。抽吸/真空的控制可以是直接的开/关方式，这意味着致动和停用真空抽吸。在接下来的部分中，将公开夹持器单元10的相对更先进的实施方案，因为应该强调的是，这种相对更先进的夹持器单元对于实施所公开的发明不是强制性的。
32.现在转向图2a至图2d，示出了夹持器单元10的进一步细节。夹持器单元10优选地是真空夹持器单元10，其能够通过使用一个或多个真空杯13施加抽吸来附接相邻的包装容器20。
33.夹持器单元10包括外壳11和真空分配单元12。真空分配单元12可相对于外壳11移动并且包括至少一个吸盘13。在所示的示例中，真空分配单元12包括用于通过施加真空附接到包装容器20的两个间隔开的吸盘13；和一个控制吸盘14。
34.优选同时致动所有吸盘13、14。当吸盘13、14共享公共空气时尤其如此。通过控制吸盘13、14的致动，真空分配单元12沿图2a中的方框箭头指示的方向朝向外壳11移动。因此，真空分配单元12从空闲位置(如图2a所示)移动到活动位置(如图2b所示)。当真空分配单元12处于活动位置时，吸盘13布置在延伸位置，即每个吸盘13的远端布置在壳体11的外部。
35.在活动位置，如图2b所示，夹持器单元10准备好夹持包装容器20。由于在致动吸盘13、14时施加真空，因此在每个吸盘13、14中生成抽吸力，从而如图2c所示将包装容器拉向外壳11。由于吸盘13的柔性材料，包装容器的平面面板24将与外壳11接触并齐平。
36.夹持器单元10用于在单个包装容器20运动时整理它们，从而需要致动吸盘13。真空操作的吸盘13需要与它们正在拾取的包装容器接合以便实现密封，并因此实现稳固的夹持。
37.如果吸盘13从外壳11中伸出(并准备好接触包装容器)，则可能会阻碍包装容器的收集。因此，本文所述的夹持器单元10被配置为缩回吸盘13，留下不妨碍包装容器移动的“清洁”外壳表面。
38.事实上，吸盘13被控制为突出，以确保吸盘13在外壳11之前碰到包装容器。吸盘13通过切断对真空发生器(未示出)的空气供应而缩回，以便确保吸盘13不干扰正在放置的包装容器20。
39.在图2a至图2c所示的实施方案中，三个真空吸盘13、14一起采用并安装在共同的真空分配单元12上。两个吸盘13被配置为夹持包装容器20，并且第三吸盘14用作向前拉动真空分配单元12的致动器。
40.在操作期间，由于吸盘13随着真空释放而从包装容器中缩回进入外壳11中，包装容器的放置将是稳定的。这通过同时停用控制吸盘14和吸盘13由此允许真空分配单元12返回到图2a的其空闲位置来实现。
41.在图2d中，示出了根据一个非限制性实施方案的夹持器单元10的透视图。在该实施方案中，夹持器单元10由六个吸盘13和三个致动器吸盘14形成。吸盘13布置成两个水平组，每组三个吸盘13，一组在另一组之上竖向对准。三个致动器吸盘14水平地布置在吸盘13的两个水平组之间。吸盘13、14可以单独控制，竖向或水平成对或三个成组。提供图2d中的吸盘13、14的示例性布置是为了强调夹持器单元10可以配置的自由度并且不应被认为是限制性的，而是在夹持器单元10的形成中具有启发性。
42.由上文可知，夹持器单元10适于与包装容器20的面板21以预定角度接合。这是正
常的操作模式，并且运行流畅且良好，直到包装容器20出现未对准。未对准包装容器20将被称为未对准包装容器20'，这包括以这样的方式放置或放置在这样的位置使得它们不能被夹持器单元10直接夹持的所有包装容器20'。
43.在图3a和图3b中，示出了机械臂5的示意性俯视图。机械臂5具有在图3a和3b中示出的具有半径r的半圆形形式的工作空间70。工作空间70是机械臂5在正常操作期间的触及区域。在图3a中，示出了多个二级包装40，每个二级包装都容纳多个包装容器20。如图所示，机械臂5的工作空间70并未完全覆盖二级包装40的所有区域。其原因可能是例如时间、成本等。具有覆盖所有二级包装40的工作空间70的机械臂5将是低效的，因此机械臂5可以被配置为将包装容器20放置在二级包装40中尽可能靠近机械臂5的位置处。这种配置将把已在二级包装40中的包装容器20推离机械臂5。这允许当放置包装容器20时，二级包装40完全填充有包装容器20，而无需机械臂5一直移动到二级包装40的最远位置。机械臂5可以替代地被配置为将包装容器20放置在其可以触及的二级包装40中的尽可能远的位置处。
44.在图3b中，一些二级包装40示出为包括许多错放的包装容器20'。错放的包装容器20'将阻碍将包装容器20从输送器30移动到二次包装40的过程。因此，在包装容器20的移动可以进一步进行之前，必须移除错放的包装容器20'。如前所解释的，这种恢复所花费的时间必须很短，并且优选无需人为互动。图3b给出的示例示出了位于二级包装40中的错放的包装容器20'。自然地，错放的包装容器20'可以位于任何地方，并且错放的包装容器20'的位置有时会是被称为错放位置30、40。为了进一步例示，错放的包装容器20'可以位于任何地方，使得它们阻碍、干扰或以其他方式不利地影响生产过程，例如二次包装40或输送器30。在一些情况下，错放位置30、40使得它在夹持器单元10的触及范围之外。当包装容器20跌落使得它最终落到夹持器单元10无法触及的位置时就是这种情况。无论哪种方式，如图3b所示，错放的包装容器20'可能位于机械臂5的工作空间70之外或机械臂的工作空间70内的错放位置30、40。
45.继续参照图3b，本公开背后的发明人已经意识到，能够以快速有效的方式与包装容器20和错放的包装容器20'交互的推动器装置将减少恢复生产线所花费的时间。通过在夹持器单元10和容器20、20'之间布置推动器装置100，夹持器单元10的触及范围可以延伸，使得即使错放位置30、40位于机械臂的工作空间70之外也可以清除不需要的物品。
46.在图1中，所示的推动器装置100由可选的支撑结构60支撑。该支撑结构可以是适合于在不使用时存储推动器装置100的任何装置或结构。此外，推动器装置100在不使用时(即当它空闲时)的位置有时可以称为空闲位置60。空闲位置60通常位于机械臂5的附近并且在机械臂5的触及范围内。
47.转向图4a和图4b，示出了根据本发明实施方案的推动器装置100的透视图。在图4a和图4b中，几何标记被示为指示水平轴线x、垂直轴线y和深度轴线z。水平面h被限定为在水平轴线x和深度轴线z之间描述的二维平面。对应的垂直平面v被限定为在垂直轴线y和深度轴线z之间描述的二维平面。这些几何标记在所有描绘它们的图之间是通用的。
48.图4a和图4b的推动器装置100包括接口板110和推动器板120。推动器板120通过一个或多个延伸装置130连接到接口板110，使得推动器板120与接口板110间隔开。在图4a中，延伸装置130布置成使得推动器板120在至少水平面h中与接口板110间隔开。与图4b相比，延伸装置130布置成使得推动器板120至少在垂直平面v中与接口板110间隔开。优选的实施
方案如图4a中所描绘，其中推动器板120至少沿水平轴线x与接口板110间隔开。这意味着，假设图3b的俯视图使得机械臂的工作空间70显示在水平面h上，机械臂5的触及范围将通过推动器装置100沿水平轴线x提供的延伸而增加。类似地，当与图4b所示的实施方案中描述的推动器装置100一起使用时，机械臂5的触及范围可以沿垂直轴线y增加。
49.图4c示出了根据本发明实施方案的推动器装置100的更详细的透视图。在本实施方案中，推动器装置设置有两个延伸装置130，这使得推动器板120更稳定，并且对沿推动器板120的垂直平面不均匀分布的力更不敏感。例如，如果要推动大量的包装容器20'和/或错放的包装容器20'，则可能将大部分推动力施加到垂直轴线y的下部。增加的延伸装置130缓解了这个问题。当然可以添加更多的延伸装置130，并且在阅读本公开之后，技术人员可以优化它们的分布。在图4c中，延伸装置130中的一个被配置为在两个单独的点p1、p2处接触推动器板120并且在单个点f处接触接口板110，从而将延伸装置130布置成大致v形形式。v形延伸装置130的支点f是延伸装置130接触接口板110的单点f。分开的接触点p1、p2在图4c中被示为沿深度轴线z分开，这在推动器板120受到相对于推动器板120的深度轴线z偏心的力时提供了稳定性并降低了歪斜的风险。v形也是有益的，因为它减少了在接口板110中所需的紧固点的数量。根据如何实现将延伸装置130紧固到接口板110，它可能会在接口中引入一个或多个孔，这可能使得借助于吸盘13附接到夹持器单元10变得更加困难(将在后面解释)。注意，延伸装置130的配置不一定与具有图4c所示的所有特征的实施方案相关联。换言之，延伸装置130的配置是单独的特征，其可以与技术人员认为合适的推动器装置的任何其他实施方案进行组合。
50.在推动器装置100的实施方案中，推动器板120呈现朝向待推动的包装容器20的均匀表面。然而，如图4c所示，推动器板120可以设置有开口或形成为网状或矩阵状结构。参照图5a至图5c，将呈现推动器板120的实施方案。图5a是图4c的透视图中所示的推动器装置的前视图。本实施方案中的推动器板120构造成推动器元件125沿垂直轴线y和深度轴线z延伸的网状结构。在图5a中，有一个可选的推动器元件125，其构成推动器元件的网孔结构以增加结构的稳定性。根据例如材料的要求、选择等，推动器板可以以任何合适的方式形成。在图5b中，描绘了推动器板120的一个实施方案，其中推动器元件125中的大部分沿深度轴线z布置，并且只有一个竖直的推动器元件125与按深度定向的推动器元件125间隔开并附接其上。在图5c中，呈现了一个替代实施方案，其中推动器元件125中的大部分沿垂直轴线y定向，并且只有一个推动器元件125水平布置以与竖直定向的推动器元件125间隔开并附接其上。
51.应该提及的是，尽管在此推动器板120可以解释为基本上平面的推动器板120，但存在优选凹形或凸形的推动器板120的实施方案中。可以使用这样的实施方案，其中包装容器20应该被收集(凹形推动器板120)并且被推到公共位置。替代地，可能希望将包装容器20分散到推动器板120的侧面，在这种情况下，可以使用凸形或也许甚至是v形的推动器板120。
52.从以上看出，推动器板120可以以任何合适的方式形成。
53.形成推动器板120使得其不形成均匀表面的一个益处是减少了推动器板的重量并且因此可以减少将推动器装置附接到夹持器单元10所需的力。优选地，推动器装置100的质心靠近接口板110以便减少扭矩，并且移动质心的一种方式是减少推动器板120的重量。
54.参照图6a至图6b，将呈现推动器组件200。推动器组件200可以被配置为用于机械臂5的夹持器单元10上并且移除一个或多个错放的包装容器20'。推动器组件200包括如在前面部分中所解释的一个夹持器单元10和根据所呈现的任何实施方案的一个推动器装置100。推动器装置100借助于夹持器单元10的至少一个真空吸盘13附接到夹持器单元10。使用可控真空吸盘13将推动器装置100附接到夹持器单元10使得推动器装置易于从夹持器单元10释放。推动器装置的释放通过减小或消除由吸盘13提供的抽吸力来实现。在图6a中，示出了根据一个实施方案的推动器组件200的透视图。在图6b中，示出了根据一个实施方案的推动器组件200的剖视图。
55.参照图7，将描述用于从错放位置30、40移除一个或多个错放的包装容器20'的方法300。如前所述，错放位置30、40被例示为输送器30或二次包装40的区域，但本领域技术人员意识到错放位置30、40可以是要从中移除错放的包装容器20'、包装容器20或任何其他形式的不需要的物品的任何位置。方法300可以以多种方式启动，并且一种方式可以是通过检测未对准包装容器20'。未对准包装容器20'的检测可以由自动化系统或控制器50执行。检测可以基于3d相机系统对工作区域的部分或完全扫描。2d系统通常将足以提供确定干预需要所需的图像，但3d系统将增加自动化系统或控制器50确定清理顺序并确认成功清扫(即完成方法300)的能力的可靠性。
56.在启动时，推动器装置100连接310到机械臂5。如果机械臂5设置有夹持器单元10，则这形成附接到机械臂5的夹持器组件200。推动器装置100的连接310可以通过在推动器装置100的接口板110处施加抽吸力来实现。在方法300的实施方案中，其中机械臂5设置有夹持器单元10，夹持器单元10通常用于连接310推动器装置(如前几节所详述)。如前所述，推动器装置100可以在连接310到机械臂5之前位于空闲位置60。在这样的实施方案中，将推动器装置100连接310到机械臂5的步骤可以包括在将推动器装置100连接310到机械臂5之前，将机械臂5移动315到推动器装置100的空闲位置60。
57.随着推动器装置100附接到机械臂5，机械臂5移动320以将推动器装置100的推动器板120定位在未对准位置30、40附近。
58.在错放位置处，要移除的包装20'被推动330远离错放位置30、40。推动330是通过沿错放位置30、40移动机械臂5使得推动器装置100的推动器板120沿错放位置30、40移动，从而将要移除的包装20'推离错放位置30、40来实现的。
59.可选地，方法300可以进一步包括将推动器装置100与机械臂5断开340的步骤。在机械臂5包括夹持器单元10的实施方案中，这可以通过夹持器单元10减小或去除施加于推动器装置的接口板110的抽吸力来实现。在其中推动器装置100最初位于空闲位置60的实施方案中，断开340推动器装置100的步骤可以包括在断开340推动器装置100之前移动345机械臂5或使机械臂5返回345以将推动器装置100定位在空闲位置60。
60.应当注意，参照图7描述的方法300是概述，并且本领域技术人员在阅读本公开之后意识到，可能存在参照图7未明确示出或描述的进一步有益的细节和步骤。应当理解，方法300可调整和改变，使得它可以与本公开中详述的所有实施方案和示例一起使用。在实施方案中，根据未对准位置30、40、错放的包装容器20'的数量和包装容器20的数量来调整方法300可能是有益的。可能有一个以上的推动器装置100可用，例如在空闲位置60处，并且根据场景使用推动器装置100的不同实施方案。如前所述，场景可以基于来自2d或3d相机系统
的图像来确定。
61.在图8中，示出了非暂态计算机可读存储介质400。在存储介质400的一个实施方案中，它存储一个或多个被配置为由一个或多个处理器执行的软件程序。一个或多个软件程序包括用于执行如前所述的方法300的指令。