改进的结合有安全访问的码垛设备 |
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| 申请号 | CN201080033755.1 | 申请日 | 2010-07-20 | 公开(公告)号 | CN102482040A | 公开(公告)日 | 2012-05-30 |
| 申请人 | 西德尔合作公司; | 发明人 | 帕斯卡尔·穆拉诺; 菲利普·卡里; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种包括自动码垛站的设备，该设备包括 机器人 (10)，托盘(3)上的物体能够到达机器人(10)，自动码垛站布置在封闭的室(1)中，室(1)设置有提供对自动码垛站的 访问 的 门 (7)，自动码垛站设置有 支架 (17)，支架(17)包括：固定部(18，19，20，21)，其布置为使得在托盘局部引入码垛站时对托盘进行居中 定位 和引导；以及活动部(28，22)，活动部拾取托盘(3)，从而将托盘放置在码垛站中的参考 位置 以及在托盘已经装满后将托盘从参考位置取出。该设备的特征在于，所述站包括：用于检测托盘相对于参考位置的位置的器件以及用于保护所述站的器件，用于检测托盘的位置的器件和用于保护所述站的器件与用于控制机器人的操作的器件结合。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种包括自动码垛站的设备，所述设备包括机器人(10)，所述机器人(10)能够从机器(2)的出口拾取盒(8)从而将所述盒(8)布置在邻近所述出口的托盘(3)上，所述机器(2)和所述自动码垛站布置在同一封闭的室(1)中，所述室(1)设置有提供对所述自动码垛站的访问的门(7)， |
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| 说明书全文 | 改进的结合有安全访问的码垛设备[0003] 此外，对于这种类型的自动码垛设备，移出满托盘和插入空托盘的操作通常都是依靠自动类型的输送机执行的；但是，这些设备要使用很大的楼面面积。 [0004] 对于紧凑型设备、诸如形成本发明的主题的设备—其中自动装托盘机与包装产品的机器直接结合—来说，标准的做法是确保该设备是安全的，即当必须由操作员执行手动干预时(诸如移出装满盒的托盘或诸如插入空托盘)，在操作所需的整个时间期间使机器人停止。 [0005] 然而，停止码垛机器人还涉及停止与它相关联的包装机器。 [0006] 这些包装机器停止会造成生产损失，它们还会干预上游的生产，诸如，例如产品的贴标签或主包装。 [0007] 因此，本发明的目的之一是，一方面在移出满托盘和插入空托盘的阶段期间确保操作员或操作员的安全，另一方面在更换托盘期间避免设备的停止，同时限制设备所需的楼面面积。 [0008] 从文献FR2 921 636可知一种安全的码垛设备，其包括由固定壁和活动罩隔开的两个码垛站，从而可选地确保一个站或另一个站的封闭。利用机器人来填装托盘，托盘位于能够访问的第一码垛站(不被活动罩所封闭)。当托盘满了时，该罩移动以封闭第一码垛站。因此，操作员可以以完全安全的方式回收位于第一封闭站中的托盘，同时机器人在第二站中填装新托盘。 [0009] 此外，从文献US2005/0175436可知一种安全的码垛设备，其包括站，该站能够在平台上接收两个托盘，平台在两个位置之间可活动。在活动平台的第一位置，第一托盘由机器人填装，而第二托盘引入旁边而等待填装。在活动平台的第二位置，由操作员将第一个满托盘从站移出以待处理，而第二个托盘是由机器人在站中填装。该设备从而确保操作员的安全，操作员仅回收从站移出的托盘，同时托盘进行连续填装。 [0010] 该设备能够正确地确保操作员的安全，同时允许托盘的连续填装。然而，它的缺点是笨重。 [0011] 本发明的主题是提出一种替代设计方案，其与上述方案一样安全，其也能确保连续填装托盘，但是没有已知的方案笨重。 [0012] 为此，本发明涉及一种包括自动码垛站的设备，所述设备包括机器人，所述机器人能够拾取离开机器的盒从而将盒布置在邻近所述出口的托盘上，所述机器和所述自动码垛站布置在同一封闭的室中，所述室设置有提供对所述自动码垛站的访问的门，所述自动码垛站设置有支架，所述支架包括： [0013] 固定部，在托盘局部引入所述码垛站期间使所述托盘居中并对其进行引导，以及[0014] 与该固定部关联的活动部，所述活动部拾取所述托盘，从而一方面将托盘放置在所述码垛站中的参考位置，另一方面在托盘已经装满后将托盘从所述参考位置取出。 [0015] 根据本发明的设备的新创性在于，所述站包括： [0016] 用于检测所述托盘相对于所述参考位置的位置的器件；以及 [0017] 用于保护所述站的器件； [0018] 用于检测托盘的位置的所述器件和用于保护所述站的器件与用于控制所述机器人的操作的器件结合。 [0019] 因此，本发明提供了相同程度的安全性，正如相关技术的说明中的方案所提供的那样：(i)用于检测托盘的器件与用于控制机器人的器件结合，这使得能够将机器人的行动限制在对操作员来说安全的工作区，当操作员从站移出满托盘时工作区与操作员有一定距离；(ii)保护器件与用于控制机器人的器件结合，这提供了对于操作员来说安全的第二阶段，因为如果操作员触发它们(例如当操作员进入码垛站)，它们的存在允许机器人被保护即停止。 [0020] 这三个器件(保护—检测托盘相对于支架中的参考位置的位置---控制机器人)的结合使得能够限制支架在站中所占的空间。事实上，比起由单个托盘所占的空间来说需要稍微更多的空间的码垛站是足够的，因为保护器件和位置检测器件足以控制机器人的停止或机器人在对操作员安全的受限缓冲区的工作。因此不再需要提供像之前现有技术的说明中那样的可接受两个托盘的站。 [0023] 仍根据本发明，支架的所述固定部包括定位在用于托盘通过的门的轴线上的滑床，滑床一方面包括横向布置的纵向引导件即所谓的横向引导件，这些引导件隔开一宽度，该宽度基本大于托盘的宽度，滑床另一方面在其端部包括止挡件，止挡件充当参考系用于托盘在码垛站处的纵向定位。 [0024] 根据本发明的另一配置，横向引导件是固定的，并且具有的高度是托盘的厚度的三分之一的量级。 [0025] 优选地，横向引导件的上游部分为圆滑的以便于引入托盘。 [0026] 而且，横向引导件的圆滑的上游部分的高度基本等于所述托盘的厚度。 [0027] 根据本发明的另一配置，在滑床的端部处形成纵向参考系的止挡件是可调节的。 [0028] 仍根据本发明，支架的活动部由U形结构构成，U形结构布置成平的且开口朝向用于托盘的进出门，所述结构在滑床上被纵向引导，并包括活动的横向壁，横向壁能够在所述滑床的固定的横向引导件的水平的上方抓取所述托盘的侧面，所述横向壁在其朝向所述进出口的端部处包括直角折叠部，直角折叠部使得能够框住和抓取托盘，在托盘引入码垛站期间，讨论中的折叠部能够使所述托盘楔靠所述固定的滑床的止挡件，止挡件与U形结构的所述横向壁一起形成了在码垛站中的所述托盘的参考系。 [0030] 仍根据本发明，所述固定的支撑件与所述滑床是一体的。 [0032] -图1是根据本发明的设备的总体的图解立体图，该设备结合了产品包装机器和码垛站； [0033] -图2是根据本发明的设备的码垛站的图解立体图； [0034] -图3是根据本发明的设备的码垛站沿图2中的平面III-III的图解纵剖视图； [0035] -图4是根据本发明的设备的码垛站的滑床和支架沿图3中的平面IV-IV的图解局部剖视图； [0036] -图5A至图5E是根据本发明的设备的码垛站在将托盘定位在所述码垛站中的不同阶段期间的图解局部平面图。 [0037] 参考图1，根据本发明的设备包括组装在封闭的室1中的产品包装机器2和用于托盘3的站，在该站处执行自动码垛操作。 [0038] 室1由侧壁4、后壁5和前壁6封闭，前壁6包括门7，门7用于允许访问位于码垛站中的托盘3，侧壁4、后壁5和前壁6有利的是半透明的。 [0039] 包装机器2例如是文献FR 2907 100中所描述类型的机器。依靠输送机(图1中未示出)以常规方式向包装机器2供给产品，输送机通过室1的后壁5引入所述产品。该机器2还包括仓(图1中未示出)，该仓使得能够向其供给用于形成盒8的硬纸板，产品将位于盒8中，所述盒8在纵向延伸入室1的输送机9上离开所述机器2。 [0040] 机器人10布置得靠近码垛站，在包装机器2的一侧。该机器人10安装在基座11上，基座11放置在地板上或者与所有设备的总底盘是一体的。该机器人10包括多关节臂，并且绕其主轴线no.1枢转，该主轴线是垂直轴线，轴线no.1对应相对于基座11的第一轴线。 [0041] 机器人10可包括若干臂，这不超出本发明的范围。 [0042] 该机器人10配备有位于其臂的端部处的抓取头12。该抓取头12配备有吸盘13，并且拾取盒8从而将盒8以适当的布局布置在托盘3上。 [0043] 允许机器人10在其中运动的室1的体积由用于驱动所述机器人10的控制单元(图1未示出)编程，该自动类型的控制单元与所述室1是集成的。 [0044] 所有的设备由用于驱动机器人10的该控制单元操作，该控制单元加载有用于操作机器人10的适当的程序，尤其用于允许根据适于所述盒8和托盘3的布局来对盒8进行码垛操作。 [0045] 该机器人10还可以与辅助设备协作，辅助设备例如是布置在输送机9下游端处的输送机14，输送机14回收任何废物从而将该废物转移出设备。 [0046] 机器人10另外可以与装置15协作，在将盒8布置在托盘3上之前装置15执行盒8的贴标签。 [0047] 包装机器2连续运行；其以供给产品的速率运行。随着盒8离开机器2机器人10确保盒8的码垛；机器人10的用于抓取盒8的头12在预定体积内移动，该预定体积用于其运动，且由用于驱动机器人10的控制单元编程。 [0048] 该预定体积包含在室1中，并且根据设想的分配布局被分配给盒8在托盘3上的布置。 [0049] 当托盘3已满时，机器人10被编程以继续运行并拾取继续离开包装机器2的盒8。 [0050] 该装置包括缓冲区域，该缓冲区域呈现为平台16的形式，平台16例如布置在包装机器2上方，该缓冲区使得在操作员进行干预以移出满托盘3以及在码垛站中安装新托盘时允许机器人10临时存放箱8。 [0051] 为了允许操作员以完全安全的方式干预，机器人10包括用于控制其操作的器件。该用于控制机器人的器件能够在夹持头12运动的预定体积中限制其移动的最大幅度。这些控制的器件或限制幅度的器件基于可编程的系统、电动凸轮以及机械止挡件而执行，使得能够限定、批准和/或禁止操纵机器人10绕其主轴线no.1的区段。 [0052] 使用这个幅度限制装置，用于驱动机器人10的控制单元管理机器人10的所有移动，同时确保它不离开经编程的工作区。更确切地说，该驱动控制单元包括：用于限定工作空间的器件，所述机器人被批准在该工作空间操作；以及用于如果机器人离开这些批准的操作空间则立即完全停止机器人的器件。 [0053] 参考图1、图2和图3，根据本发明的设备的码垛站包括支架17，支架17包括固定部，固定部布置成在托盘局部引入所述码垛站期间通过适合的处理装置对托盘3居中定位和粗略引导。码垛站还包括与该固定部关联的活动部，活动部拾取所述托盘3，一方面将托盘3放置在所述码垛站中的其参考位置，另一方面在其已经装满后将托盘移出。 [0054] 参考图1和图2，支架17的所述固定部包括滑床18，滑床18定位在托盘3所通过的门7的开口的轴线上。该滑床18包括横向布置的纵向引导件19，即所谓的横向引导件，这些引导件19隔开一宽度，该宽度基本大于托盘3的宽度。所述横向引导件19是固定的，并且具有的高度是托盘3的厚度的三分之一的等级。每个横向引导件19的上游或近侧部分，即每个横向引导件的最靠近托盘3所通过的门7的部分为圆滑的从而形成护套(shoe)20，护套20的高度基本等于所述托盘3的厚度，从而便于将后者引入码垛站。护套20的圆滑的凸面被定位为朝向托盘所通过的门7的外部，从而形成从外部进入码垛站。 [0055] 在滑床18的下游或远侧部分中，即滑床18的最远离托盘3所通过的门7的部分中，滑床18包括止挡件21，止挡件21充当参考系用于托盘3在码垛站处的纵向定位。这些止挡件21在滑床18的端部处形成纵向参考系，即它们限界出在托盘中的参考位置。而且它们是可调节的。 [0056] 很明显，滑床18可仅包括单个止挡件21，而这并不会超出本发明的范围。 [0057] 此外，支架17的活动部由U形结构22构成，U形结构22布置成平的且朝向用于托盘的进出门开放。所述结构22包括基体23和朝向用于托盘3的进出门7延伸的两个支部24。该结构22参考图3和图4是由在所述结构22的支部24下方非固定式安装的辊滑块25支承的，所述滑块25在布置于所述支架的固定的滑床18的每个边缘上的轨道26上滑动。 [0058] 不言自明的是，滑块25可由允许结构22纵向平移的任何其他器件取代，这不超出本发明的范围。 [0059] 参考图1至图3，执行器(如气动缸或电动缸27)例如介于固定的支撑件39和形成U形结构22的基体23的横梁之间，所述执行器27被用于驱动机器人10的控制单元控制和/或由操作员依靠控制按钮控制。所述固定的支撑件39优选与所述滑床18是一体的。 [0060] 此外，参考图2和图3，结构22沿每个支部24的内缘包括相对所述支部24以可移动方式安装的横向壁28，使得横向壁28能够在支部24之间水平和反复移动。每个横向壁28由在固定的滑床18的横向引导件19的水平上方延伸的垂直壁构成，并且在其近侧端处即最靠近码垛站的进出口7的端部处包括直角折叠部29，直角折叠部29朝向U形结构22的矢面定位，这使得能够框住和抓取托盘3。每个横向壁28与执行器30的杆是一体的，执行器30的主体由结构22的每个支部24的内表面支承。执行器30优选包括由用于驱动机器人10的控制单元控制和/或由操作员依靠控制按钮控制的气动或电动缸。 [0061] 通过这种方式，横向壁28能够在滑床18的固定的横向引导件19的水平的上方抓取所述托盘3的侧面。活动的横向壁28的折叠部29使得能够框住和抓取所述托盘3，并且在托盘引入码垛站期间，讨论中的折叠部29使得能够使所述托盘3楔靠所述固定的滑床18的止挡件21，止挡件21与U形结构22的所述横向壁28一起形成了在码垛站中的所述托盘3的参考系。 [0062] 此外，在支架17的活动部的至少一个壁28上，设置有检测器件38，它们位于U形结构22的基体处，这意味着能够检测支架中存在托盘3(图3)。 [0063] 这些检测器件38(例如由传感器形成)使得能够在更换托盘3时避免设备的停止，以及能够在托盘3的安装和/或移出阶段期间改善操作员的安全。事实上，当检测器件38显示托盘已经离开参考位置时，即当托盘被支架的活动部朝向门取出以由操作员移出时，器件38通知用于控制机器人的器件，机器人于是仅在临时存储部件的缓冲区16中工作。 [0064] 因此，当传感器38与用于控制机器人的操作的器件38通信时。如果传感器显示托盘位于支架中的参考位置以外，那么机器人在缓冲区16中工作。如果传感器18显示托盘位于参考区中，那么机器人用盒8装载托盘。 [0065] 因此，参考图1，当托盘3已满时，操作员介入从而一方面移出该满了的托盘，另一方面定位新的托盘3，机器人10的干预空间限于充当缓冲器的平台16上的有限区段，即允许机器人10抓取盒8离开机器人2并将盒8放置在临时存储区的区段。 [0066] 在该受限区段中，用于驱动机器人10的控制单元可以被编程，使得机器人以低于其在与其正常操作循环中相应的区段所使用速度的速度进行操作。 [0067] 为了执行移出满托盘和引入新托盘3的该操作，操作员首先被提醒。由发光或其他类型的警示装置31构成的器件安装在室1上，其向操作员指示托盘3满了。 [0068] 为了无论托盘是否满了(在操作员意图移出一个托盘和用另一个托盘替换该托盘的情况下)而执行移出托盘的操作，以及为了在码垛区的结构22中安装新托盘3，操作员具有开关式部件32。该开关32使得操作员能够将其要访问码垛站的意图传递至用于驱动机器人10的控制单元。 [0069] 在该情况下，机器人10完成其进行中的任务，并将自己定位于受限区段。从这一刻起，通过驱动控制单元，机器人10被局限在该区段中，即受限区段中，允许机器人10特别是在机器2的出口处取出盒8以及将盒8临时存放在平台上16。 [0070] 在正常的码垛循环期间，机器人10的工作速度足够高，以允许其随后再次拾取存储在平台16上的盒8，并将它们布置在托盘3上，其他盒离开包装机器2。 [0072] 还是考虑到操作员的安全，该设备包括传感器33，传感器33与门7协作从而向用于驱动机器人10的控制单元指示：所述门7处于封闭位置或打开位置。 [0073] 该传感器33使得如果门7由未经事先允许的任何人处理的话能够保障设备的安全，即在开关32的警示灯亮起来之前。 [0074] 此外，门传感器33可是联锁类型的，也就是说，不可能从外面打开门，除非用于驱动机器人10的控制单元已经传输了机器人10已完全停止的信息。 [0075] 考虑到当门7打开时机器人10在受限空间中运行，光幕使得能够保护设备(保护器件)，即如果光幕特别是被操作员或其他由门7进入室1的人切断，则停止设备。 [0076] 参考图1，该光幕由大致垂直的带34和35构成，带包括光电电池。在室1中，带34和35布置得靠近门7以检测操作员或项目(item)的入侵。但是，带34和35设置成与门有一定距离，在门的框架的后面，从而避免机器的任何不适时的停止(例如由于操作托盘卡车的操作员为了从站中移出满托盘出现手臂过大的移动)。 [0077] 该光幕的带34和35的底部即下端布置成与地板水平有一定距离，例如30厘米的量级，所述光幕事实上是位于空的托盘3的上水平以上的水平，以便允许在码垛站处将该托盘3在该光幕下方引入U形结构22，而没有切断来自所述光幕的电池的光束的危险。 [0078] 为了提高安全性，该光幕也可以包括第一可编程活跃区(active zone)，其从带的下端延伸到与当前系列的满托盘的高度对应的高度，以及第二区，第二区也是活跃的，但是对于该系列以永久性的方式设置。 [0079] 在满托盘3正被移出的同时，光幕的第一活跃区可进入无效的状态。器件使得能够抑制该光幕的第一活跃区；它们例如由位于室1内的一对电池36和37构成。 [0080] 在满托盘离开时，在光幕的抑制光束经由光幕的控制单元具有在所述满托盘的离开阶段期间使所述光幕无效的效果之前，满托盘切断来自电池36和37的抑制光束。 [0081] 当满托盘3不再面对来自抑制电池(inhibiting cell)36和37的光束并且已离开光幕的区域时，抑制光幕被取消。抑制的持续时间是有限制的，如果后者太长，则光幕的控制单元会引起设备的紧急停止。 [0082] 将新的托盘3引入码垛站被执行，而不会切断不同光束，因为所述空的托盘在不同的光束的水平的下方通过。 [0083] 此外，如前所述，该设备包括传感器38，这使得能够向用于驱动机器人10的控制单元指示：在码垛站处存在或没有托盘3。 [0084] 在移出了满托盘和重新定位了空托盘之后，操作员再次封闭门7，并通过对开关32的新干预而重新启动机器人10的正常循环。在传感器33识别出门7是封闭的之后，机器人10在驱动控制单元的控制下恢复其活性，即：抓取输送带9上的离开包装机器2的盒 8，和/或抓取存储在平台16上的盒8用于码垛。 [0085] 现在将参考图1和图5A至图5E解释在将新托盘3引入码垛站期间以及在移出满托盘期间，根据本发明的设备的站的操作。 [0086] 参考图1和图5A，在警示灯31出现最后托盘信号之后，操作员致动开关32，因此向用于驱动机器人10的控制单元传递操作员要访问码垛站的意图。该驱动控制单元于是批准打开门7并且允许U形结构22移向门7，直至横向壁28的折叠部29延伸得靠近门入口(图5B)。参考图5B，通过使托盘3穿过由带34和35和电池36和37构成的控制访问的器件的水平之下，托盘3于是通过适当的器件被定位在滑床18上的U形结构22的横向壁28之间，直至所述托盘3搁靠形成U形结构22的基体的横梁23。参考图5C，于是依靠缸30使横向壁28移向滑床18的矢面，从它们的缩回位置移到它们的激活位置，在所述激活位置，所述横向壁28搁靠托盘3的侧面板。参考图5D，滑块25在布置于所述支架的固定的滑床18的每个边缘的轨道26上被引导，依靠缸27和滑块25于是使U形结构22移向码垛站的下游部分，支承托盘3朝向滑床18的基体，直至所述托盘3变得搁靠滑床18的止挡件21。参考图5C，U形结构22的平移运动于是继续朝向码垛站的下游部分，直至横向壁的折叠部29搁靠托盘3的上游壁从而确保它被保持，见图5E。 [0087] 在从码垛站移出托盘3期间，执行反向移动，使得利用支架17的活动部以及尤其是结构22的基体23和横向壁28，满托盘被局部移出，移出距离使得当在所述满托盘的局部移动之前或之后保持器件变成非活跃位置时，能够局部将该满托盘放置于控制访问的器件的外部，从而相对于用于居中定位和保持所述支架17的器件释放所述满托盘，最后，用适当的处理装置将所述满托盘完全移出。 [0088] 门7还可以包括下挡缘，保证不能访问活动部28和29。 [0089] 因此，观察到的是，操作员不进入设备，这增加了操作员的安全性，首先，对于纸箱的中间存储的区域，这个原来的布置使得能够避免设备在更换托盘期间的停止，并且使得能够改善将托盘定于码垛站中的其参考系的精度。事实上，该定位分解成两个截然不同的阶段：第一个阶段有操作员的干预从而将空托盘局部和“粗略”引入到支架17的固定部上；第二个完全自动化的阶段，用于依靠所述托盘的活动部将所述空托盘定位在其参照框架中，所有这些阶段都能与干预区域的限制以及安装在机器人10上的码垛头12的移动速度的限制结合发生。 [0090] 此外，应理解的是，托盘处理装置可以适用于需要码垛的其他类型装置，这没有超出本发明的范围。 |
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