EP4326047A1 - Vorrichtung zum greifen und schneiden von erntegut - Google Patents
Vorrichtung zum greifen und schneiden von erntegutInfo
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- EP4326047A1 EP4326047A1 EP22728755.4A EP22728755A EP4326047A1 EP 4326047 A1 EP4326047 A1 EP 4326047A1 EP 22728755 A EP22728755 A EP 22728755A EP 4326047 A1 EP4326047 A1 EP 4326047A1
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- lever
- cam
- cutting
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Classifications
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01D—HARVESTING; MOWING
- A01D46/00—Picking of fruits, vegetables, hops, or the like; Devices for shaking trees or shrubs
- A01D46/30—Robotic devices for individually picking crops
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G3/00—Cutting implements specially adapted for horticultural purposes; Delimbing standing trees
- A01G3/02—Secateurs; Flower or fruit shears
- A01G2003/023—Secateurs; Flower or fruit shears with means for grasping or collecting the cut objects
Definitions
- the present invention relates to a device for gripping and cutting crops with the features of the patent claims.
- Such devices are prior art according to CN110558043A, CN110235607A, CN206633036U or CN111820009A, for example. These devices are constructed in a comparatively complex manner and have a large number of distributed and mutually independent assemblies for gripping the harvested crop on the one hand and for cutting it on the other. As a result, an increased maintenance and adjustment effort is to be expected in practical operation. Furthermore, a safe and trouble-free operation of such devices is questionable.
- FIG. 1 shows the device according to the invention for gripping and cutting harvested crops, which is suitable, for example, for picking parts of plants, such as fruit, blossoms or vegetables and the like, particularly in the field of horticulture (therefore referred to below simply as harvested crops). , shown in a spatial representation. In other words, according to the present invention, it is a harvesting head or picker. With this device, particularly sensitive fruits such. B. Strawberries are mechanically gripped, fixed and separated from the plant.
- the device initially has an anvil 1 .
- a clamping lever 3 and a cutting lever 4 are arranged so as to be rotatable/pivotable about a common axis 2.
- the clamping lever 3 As will be described specifically below, the stalk 5b of a/the fruit/crop 5a to be harvested clamped or gripped/fixed.
- the cutting lever 4 By means of the cutting lever 4, the stalk 5b is subsequently severed.
- the clamping lever 3 has a clamping area 3a on the side facing the harvested crop 5a, which has a suitable surface design or surface finish depending on the crop 5a to be harvested, in particular the clamping area 3a is flattened and/or has a specific roughness.
- the cutting lever 4 has a cutting area or a cutting edge 4a on the side facing the harvested crop 5a.
- the clamping lever 3 and the cutting lever 4 are each in active contact or in active connection with a single, ie common, cam 6 in an area on the side facing away from the harvested crop 5a.
- the cam 6 is designed to be rotatable about an axis 7 and is driven by a suitable actuator 8, in particular an electric machine/servo motor, via a shaft (not shown), so that the cam 6 rotates about the axis 7 and lifting movements of the clamping lever 3 and the Cutting lever 4 relative to the fixed anvil 1 causes.
- the common axis 2 already described which is realized for example by means of a screw bolt, also penetrates an upper holder 9a and a lower holder 9b, both holders 9a, 9b also being penetrated by the axis 7 or by the axis 7 running and in Figure 1 not directly shown shaft for driving the cam 6 are penetrated by the actuator 8.
- the lower holder 9b has a connection area 10, in which the device according to the invention can be connected to the arm of a robot, which is not shown in FIG.
- the device according to the invention thus corresponds in particular to a robot gripper.
- the clamping lever 3 is in active contact with a first peripheral surface/contour 6c of the cam 6 in an area on the side facing away from the harvested crop 5a and is preferably located between two flanks 6a, 6b (of the cam 6 ) so that when the cam 6 rotates, the clamping lever 3 performs lifting movements relative to the fixed anvil 1 depending on the contour of the cam 6 or the contour of the first peripheral surface 6c of the cam 6 and, in a preferred embodiment, precisely by the flanks 6a, 6b is guided axially, which is advantageous because it ensures that when forces act on the clamping lever 3 during a harvesting process, there is always active contact between the clamping lever 3 and the cam 6/the first peripheral surface 6c, or at least the axial assignment of the clamping lever 3 to the cam 6 or is given to the first peripheral surface 6c and thus a safe and trouble-free gripping and fixing of the harvested crop 5a possible at any time is.
- the cutting lever 4 is also in active contact with a second peripheral surface/contour 6e of the harvested crop 5a in an area on the side facing away Cam 6 and is preferably guided between two flanks 6b, 6d (of cam 6), so that when cam 6 rotates, cutting lever 4 performs stroke movements relative to the fixed one depending on the contour of cam 6 or the contour of second peripheral surface 6e of cam 6 anvil 1 and, in a preferred embodiment, is guided axially by the flanks 6b, 6d, which is advantageous because it ensures that when forces act on the cutting lever 4 during a harvesting process, there is always active contact between the cutting lever 4 and the cam 6/the second peripheral surface 6e or at least the axial assignment of the clamping lever 3 to the cam 6 or to the second peripheral surface 6e is given and thus a safe and trouble-free cutting of harvested crop 5a is possible at any time.
- How the first peripheral surface/contour 6c of the cam 6 for actuating the clamping lever 3 when the cam 6 rotates or how the second peripheral surface/contour 6e of the cam 6 for actuating the cutting lever 4 when the cam 6 rotates is specifically designed (regardless of the presence /the use of the aforementioned axial guidance of clamping lever 3/cutting lever 4 between flanks 6a, 6b or flanks 6b, 6d), d. H. whether, for example, during one rotation of the cam 6 the clamping lever 3 performs one or more lifting movements in relation to the fixed anvil 1 or the cutting lever 4 performs one or more lifting movements in relation to the fixed anvil 1 can be freely selected according to the invention or can be individually adapted to the respective application be adjusted.
- the first peripheral surface/contour 6c of the cam 6 and the second peripheral surface/contour 6e of the cam 6 match in particular, i.e. they are preferably identical (i.e. there may only be one common peripheral surface/contour of the cam 6), which does not have to be the case, however, i.e. H. the first peripheral surface/contour 6c of the cam 6 and the second peripheral surface/contour 6e of the cam 6 can deviate from one another or be unequal in such a way that, for example, the clamping lever 3 performs a smaller lifting movement than the cutting lever 4, d. H. the first contour 6c and the second contour 6e can deviate from one another with regard to the maximum elevation.
- first contour 6c and the second contour 6e can also have differences in the (chronological) course or in the stroke course (depending on the angle of rotation/rotational position of the cam 6), i.e. differently flat or be steep or cause a temporally different lifting movement of the clamping lever 3 and the cutting lever 4.
- FIG. 3 shows a further component which is not initially shown in accordance with FIGS. 1 and 2, namely a (tension) spring 11, which is arranged on the clamping lever 3 and on the cutting lever 4, otherwise only the anvil 1, the clamping lever 3, the cutting lever 4 and the cam 6 are shown in FIG.
- FIG. 3 also shows the common axis of rotation 2 and FIG. 3 also shows the axis of rotation 7 about which the cam 6 rotates.
- the flank 6b is shown in FIG.
- FIG. 3 shows the device according to the invention in a typical (working) method/process in a first phase, specifically before crop 5a is gripped/seized and fixed/clamped by means of the device. i.e. in this phase, the device is moved in particular towards a plant which has crop 5a to be picked.
- the cam 6 is in a first rotational position or has a first specific rotational angle.
- the rotational position or the rotational angle is detected/determined by means of suitable sensors, which in particular are part of the actuator 8 .
- the clamping lever 3 and the cutting lever 4 are at a certain distance from the anvil 1, so that the stalk 5b of the harvested crop 5a, by a movement of the device according to the invention towards the plant/cropped crop 5a, on the cropped crop 5a facing side of the device can be performed in an area between the clamping lever 3, cutting lever 4 and anvil 1.
- the clamping lever 3 and the cutting lever 4 are at a maximum distance from the anvil 1, ie as can be seen clearly in FIG the first and second peripheral surface 6c, 6e has a minimum and a maximum elevation, with the clamping lever 3 in the area of the maximum elevation and the cutting lever 4 in the area of the minimum elevation (the "base circle diameter") corresponding to the first rotational position of the cam 6 of the contour of the Cam 6/the first and second peripheral surface 6c, 6e is in operative contact with the cam 6/the first and second peripheral surface 6c, 6e.
- FIG. 4 shows the device according to the invention in a second phase, specifically while the crop 5a is being gripped/seized and fixed/clamped by means of the device.
- the cam 6 is in a second rotational position or has a second specific rotational angle (and has rotated clockwise).
- the clamping lever 3 is at a certain distance from the anvil 1, which is reduced compared to the first rotational position of the cam 6, so that the stalk 5b of the crop 5a after a movement of the device according to the invention to the plant/crop 5a on the side of the device facing the harvested crop 5a in an area between the clamping lever 3 and the anvil 1, ie the clamping area 3a, can or is clamped or fixed/gripped.
- the stalk 5b of the harvested crop 5a has a certain and, in particular, different cross-section or diameter, i.e. a variable "thickness", or the respective stalk 5b of the harvested crop 5a extends more or less far into an area between the clamping lever 3, the cutting lever 4 and the anvil 1 is guided, it can happen that the distance between clamping lever 3 and anvil 1, as shown in Figure 4, remains the same in the further course, i.e. in further/subsequent rotary positions of cam 6, since rod 5b has a certain cross-section and enforces this distance, so to speak.
- the clamping lever 3 "lifts off” from the cam 6/the first peripheral surface 6c or the clamping lever 3 "stays” and the contour of the cam 6/the first peripheral surface 6c does not More follows, in particular because as the cam 6 moves further/in further rotational positions, the base circle diameter of the cam 6/the first circumferential surface 6c is effective in relation to the clamping lever 3 or the phase occurs in which the elevation of the contour of the cam 6/the first Circumferential surface 6c relative to the clamping lever 3 is minimal. According to the invention, a force is then exerted on the clamping lever 3 in the direction of the anvil 1 by means of the tension spring 11, so that the stalk 5b and thus the crop 5a is nevertheless securely gripped, ie clamped or fixed.
- the clamping lever 3 is reliably guided axially between the flanks 6a, 6b, even if, e.g. B. as a result of cutting the stalk 5b or separating the harvested crop 5a from the plant, forces are exerted on the clamping lever 3, i.e. as a result of the clamping lever 3 being guided by the two flanks 6a, 6b, it is ensured that with further Rotational positions of the cam 6 of the clamping lever 3 again comes into operative contact with the contour of the cam 6/the first peripheral surface 6c.
- FIG. 5 shows the device according to the invention in a third phase, namely while harvested crop 5a is separated from the plant by means of the device.
- the cam 6 is in a third rotational position or has a third specific rotational angle (and has rotated further in the clockwise direction).
- the clamping lever 3 has an unchanged distance from the anvil 1, the stalk 5b of the harvested crop 5a is fixed between the clamping lever 3 and anvil 1, as previously described (second rotational position of the cam 6), since the clamping lever 3 , depending on the expansion of the cross section of the stem 5b or depending on the position of the stem 5b in an area between the clamping lever 3, cutting lever 4 and anvil 1 is either no longer in operative contact with the cam 6/the first peripheral surface 6c and a force is exerted by the tension spring 11 ensures that the stalk 5b/crop 5a is fixed/held (the “clamping force” acting here is therefore directly related to the pretensioning of the tension spring 11 and can be influenced by this) or the clamping lever 3 is still in physical contact with the cam 6/the first peripheral surface 6c is, in particular with a very thin and / or comparatively flexible stem 5b, but the clamping lever 3 with the base circle diameter and the minimum elevation (contour) of the cam 6/the first
- the cutting lever 4 is closed during the transition from the second rotary position of the cam 6 the third rotational position of the cam 6, a lifting movement is carried out so that the distance between the cutting lever 4 and anvil 1 is reduced or eliminated and the cutting lever 4 is guided past the anvil 1 in particular while maintaining a defined cutting gap, for a cut or a separation of the crop 5a from the plant.
- the movement of the cutting lever 4 relative to the anvil 1 occurs during the transition from the second rotational position of the cam 6 to the third rotational position of the cam 6 because the cutting lever 4 is in operative contact with the elevation from a minimum elevation to a maximum elevation changing contour of the cam 6/the second peripheral surface 6e.
- the cutting lever 4 is in working contact with the maximum elevation of the contour of the cam 6/the second peripheral surface 6e, the maximum deflection of the cutting lever 4 has been reached, with the cutting lever 4 having completely passed over the anvil 1 for a safe cut.
- the device according to the invention is moved by a movement, in particular of a robot arm on which the device is arranged the plant is moved away and the harvested crop 5a is fed to storage in a suitable manner.
- a transition from the third rotational position of the cam 6 ( Figure 5) to the first rotational position of the cam 6 ( Figure 3) releases the crop 5a/the stalk 5b from being fixed between the anvil 1 and the clamping lever 3 and the crop 5a is released .
- the device is again moved towards a plant and the sequence according to the individual rotary positions of the cam 6 according to FIGS. 3 to 5 begins again.
- FIG 6 it is provided in one embodiment, in particular during a movement of the device according to the invention to the plant/crop 5a in the first rotational position of the cam 6 (see Figure 3 or first phase), the feeding of the stalk 5b in to monitor an area between clamping lever 3, cutting lever 4 and anvil 1 by means of sensors/cameras 12a, 12b.
- the sensors/cameras 12a, 12b are arranged, for example, on the upper holder 9a and lower holder 9b, respectively, and according to their operating principle are directed in the direction of the stem 5b, as indicated by dashed lines.
- the sensors/cameras 12a, 12b are operatively connected to a unit (not shown) for controlling and/or regulating the device according to the invention, as is the actuator 8 the side facing the plant (i.e. the dem crop 5a facing away), namely by means of the (first) sensor/camera 12a, as well as the stalks 5b in an area on the side facing away from the plant (ie the side facing the crop 5a), namely by means of the (second) sensor/ the camera 12b is monitored or optically recorded and the unit for control and/or regulation is used to evaluate whether both the stalk 5b in an area on the side facing the plant and the stalk 5b in one area on the side facing away from the plant is recognized/is present and it is thus ensured that the stalk 5b has been fed into an area between clamping lever 3, cutting lever 4 and anvil 1 in such a way that it is subsequently fixed (second rotary position of the cam 6, see FIG.
- the sensors 12a, 12b are proximity sensors and only the presence of the stalk 5b between the anvil 1, clamping lever 3 and cutting lever 4 and/or only the distance of the stalk 5b from the sensors 12a, 12b is checked or monitored and evaluated , as a basis for further control and / or regulation of the device according to the invention. If the sensors 12a, 12b are designed as image-capturing sensors, ie in particular as cameras, then an examination/recognition of color information of the harvested crop 5a/the stalk 5b or the plant can also take place. B.
Landscapes
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Abstract
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf möglichst einfache Weise ein sicheres und störungsfreies Greifen und Schneiden von Erntegut zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung zum Greifen und Schneiden von Erntegut (5a) gelöst, aufweisend einen Amboss (1), wobei - um eine gemeinsame Achse (2) schwenkbar ein Klemmhebel (3) und ein Schneidhebel (4) angeordnet sind, - der Klemmhebel (3) auf der dem Erntegut (5a) zugewandten Seite einen Klemmbereich (3a) aufweist, - der Schneidhebel (4) auf der dem Erntegut (5a) zugewandten Seite einen Schneidbereich (4a) aufweist, - der Klemmhebel (3) und der Schneidhebel (4) jeweils in einem Bereich auf der dem Erntegut (5a) abgewandten Seite mit einem gemeinsamen Nocken (6) in Wirkkontakt stehen, - der Nocken (6) um eine Achse (7) rotiert und Hubbewegungen des Klemmhebels (3) und des Schneidhebels (4) gegenüber dem Amboss (1) bewirkt, so dass mittels des Klemmhebels (3) von dem zu erntenden Erntegut (5a) der Stängel (5b) zwischen Klemmhebel (3) und Amboss (1) fixiert und mittels des Schneidhebels (4) der Stängel (5b) im weiteren Verlauf abgetrennt wird.
Description
Vorrichtung zum Greifen und Schneiden von Erntegut
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Greifen und Schneiden von Erntegut mit den Merkmalen der Patentansprüche.
Derartige Vorrichtungen sind zum Beispiel gemäß der CN110558043A, CN110235607A, CN206633036U oder CN111820009A Stand der Technik. Diese Vorrichtungen sind vergleichsweise komplex aufgebaut, weisen eine Vielzahl verteilter und voneinander unabhängiger Baugruppen einerseits zum Greifen und andererseits zum Schneiden des Erntegutes auf. Infolgedessen ist ein erhöhter Wartungs- und Justieraufwand beim praktischen Betrieb zu erwarten. Weiterhin ist ein sicherer und störungsfreier Betrieb derartiger Vorrichtungen fraglich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf möglichst einfache Weise ein sicheres und störungsfreies Greifen und Schneiden von Erntegut zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
In Figur 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Greifen und Schneiden von Erntegut, welche beispielsweise zum Pflücken von Pflanzenteilen, wie Obst, Früchten, Blüten oder Gemüse u. ä. insbesondere im Bereich des Gartenbaus (daher folgend vereinfacht/zusammengefasst als Erntegut bezeichnet) geeignet ist, in einer räumlichen Darstellung gezeigt. Mit anderen Worten handelt es sich gemäß der vorliegenden Erfindung um einen Erntekopf oder Pflücker. Mit dieser Vorrichtung können insbesondere empfindliche Früchte, wie z. B. Erdbeeren maschinell ergriffen, fixiert und von der Pflanze getrennt werden.
Die Vorrichtung weist zunächst einen Amboss 1 auf. Gegenüber dem feststehenden Amboss 1 sind um eine gemeinsame Achse 2 drehbar/schwenkbar ein Klemmhebel 3 und ein Schneidhebel 4 angeordnet. Mittels des Klemmhebels 3 wird, wie im weiteren Verlauf noch konkret beschrieben, von einer/dem zu erntenden Frucht/Erntegut 5a der Stängel 5b
geklemmt bzw. gegriffen/fixiert. Mittels des Schneidhebels 4 wird der Stängel 5b im weiteren Verlauf abgetrennt. Der Klemmhebel 3 weist auf der dem Erntegut 5a zugewandten Seite einen Klemmbereich 3a auf, welcher in Abhängigkeit des zu erntenden Erntegutes 5a eine geeignete Oberflächengestaltung bzw. Oberflächenbeschaffenheit aufweist, insbesondere ist der Klemmbereich 3a abgeflacht und/oder weist eine spezifische Rauheit auf. Der Schneidhebel 4 weist auf der dem Erntegut 5a zugewandten Seite einen Schneidbereich bzw. eine Schneide 4a auf. Der Klemmhebel 3 und der Schneidhebel 4 stehen jeweils in einem Bereich auf der dem Erntegut 5a abgewandten Seite mit einem einzigen, d. h. gemeinsamen Nocken 6 in Wirkkontakt bzw. in Wirkverbindung. Der Nocken 6 ist um eine Achse 7 drehbar ausgeführt und wird von einem geeigneten Aktor 8, insbesondere einer elektrischen Maschine/einem Servomotor, über eine nicht gezeigte Welle angetrieben, so dass der Nocken 6 um die Achse 7 rotiert und Hubbewegungen des Klemmhebels 3 und des Schneidhebels 4 gegenüber dem feststehenden Amboss 1 bewirkt. Die schon beschriebene gemeinsame Achse 2, welche zum Beispiel mittels eines Schraubenbolzens realisiert ist, durchdringt auch einen oberen Halter 9a und einen unteren Halter 9b, wobei beide Halter 9a, 9b auch von der Achse 7 durchdrungen werden bzw. von der entlang der Achse 7 verlaufenden und in Figur 1 nicht unmittelbar gezeigten Welle zum Antrieb des Nockens 6 durch den Aktor 8 durchdrungen werden. Der untere Halter 9b weist an dem Ende, welches dem Erntegut 5a abgewandt ist, einen Verbindungsbereich 10 auf, in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Arm eines Roboters verbunden werden kann, was in Figur 1 nicht gezeigt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung entspricht somit insbesondere einem Robotergreifer.
Wie in Figur 2 in einer Seitenansicht der Vorrichtung gezeigt, steht der Klemmhebel 3 in einem Bereich auf der dem Erntegut 5a abgewandten Seite in Wirkkontakt mit einer ersten Umfangsfläche/Kontur 6c des Nockens 6 und ist bevorzugt zwischen zwei Flanken 6a, 6b (des Nockens 6) geführt, so dass der Klemmhebel 3 bei Drehung des Nockens 6 in Abhängigkeit der Kontur des Nockens 6 bzw. der Kontur der ersten Umfangsfläche 6c des Nockens 6 Hubbewegungen gegenüber dem feststehenden Amboss 1 ausführt und in einer bevorzugten Ausführung eben durch die Flanken 6a, 6b axial geführt ist, was von Vorteil ist, da somit sichergestellt ist, dass bei Krafteinwirkungen auf den Klemmhebel 3 während eines Erntevorgangs stets der Wirkkontakt zwischen Klemmhebel 3 und Nocken 6/der ersten Umfangsfläche 6c bzw. zumindest die axiale Zuordnung von Klemmhebel 3 zum Nocken 6 bzw. zu der ersten Umfangsfläche 6c gegeben ist und somit ein sicheres und störungsfreies Greifen und Fixieren des Ernteguts 5a jederzeit möglich ist. Wie in Figur 2 in einer Seitenansicht gezeigt, steht auch der Schneidhebel 4 in einem Bereich auf der dem Erntegut 5a abgewandten Seite in Wirkkontakt mit einer zweiten Umfangsfläche/Kontur 6e des
Nockens 6 und ist bevorzugt zwischen zwei Flanken 6b, 6d (des Nockens 6) geführt, so dass der Schneidhebel 4 bei Drehung des Nockens 6 in Abhängigkeit der Kontur des Nockens 6 bzw. der Kontur der zweiten Umfangsfläche 6e des Nockens 6 Hubbewegungen gegenüber dem feststehenden Amboss 1 ausführt und in einer bevorzugten Ausführung eben durch die Flanken 6b, 6d axial geführt ist, was von Vorteil ist, da somit sichergestellt ist, dass bei Krafteinwirkungen auf den Schneidhebel 4 während eines Erntevorgangs stets der Wirkkontakt zwischen Schneidhebel 4 und Nocken 6/der zweiten Umfangsfläche 6e bzw. zumindest die axiale Zuordnung von Klemmhebel 3 zum Nocken 6 bzw. zu der zweiten Umfangsfläche 6e gegeben ist und somit ein sicheres und störungsfreies Schneiden von Erntegut 5a jederzeit möglich ist.
We die erste Umfangsfläche/Kontur 6c des Nockens 6 zur Betätigung des Klemmhebels 3 bei Drehung des Nockens 6 bzw. wie die zweite Umfangsfläche/Kontur 6e des Nockens 6 zur Betätigung des Schneidhebels 4 bei Drehung des Nockens 6 konkret ausgeführt ist (unabhängig von dem Vorhandensein/dem Einsatz der zuvor genannten axialen Führung von Klemmhebel 3/Schneidhebel 4 zwischen Flanken 6a, 6b bzw. Flanken 6b, 6d), d. h. ob zum Beispiel bei einer Umdrehung des Nockens 6 der Klemmhebel 3 eine oder mehrere Hubbewegungen gegenüber dem feststehenden Amboss 1 ausführt bzw. der Schneidhebel 4 eine oder mehrere Hubbewegungen gegenüber dem feststehenden Amboss 1 ausführt, ist erfindungsgemäß frei wählbar bzw. kann individuell für den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Die erste Umfangsfläche/Kontur 6c des Nockens 6 und die zweite Umfangsfläche/Kontur 6e des Nockens 6 stimmen insbesondere überein, also sind bevorzugt identisch (d. h. es gibt ggf. nur eine gemeinsame Umfangsfläche/Kontur des Nockens 6), was aber nicht sein muss, d. h. die erste Umfangsfläche/Kontur 6c des Nockens 6 und die zweite Umfangsfläche/Kontur 6e des Nockens 6 können derart voneinander abweichen bzw. ungleich sein, dass zum Beispiel der Klemmhebel 3 eine geringere Hubbewegung ausführt, als der Schneidhebel 4, d. h. die erste Kontur 6c und die zweite Kontur 6e können hinsichtlich der maximalen Erhebung voneinander abweichen. Natürlich können die erste Kontur 6c und die zweite Kontur 6e alternativ oder zusätzlich zu einer unterschiedlichen (maximalen) Erhebung auch Unterschiede im (zeitlichen) Verlauf bzw. im Hubverlauf (in Abhängigkeit vom Drehwinkel/der Drehstellung des Nockens 6) aufweisen, also unterschiedlich flach oder steil sein bzw. eine zeitlich unterschiedliche Hubbewegung des Klemmhebels 3 und des Schneidhebels 4 bewirken.
Gemäß Figur 3 ist, zum Zweck einer besseren Übersichtlichkeit um Bauteile reduziert, die erfindungsgemäße Vorrichtung von oben gezeigt. Figur 3 zeigt jedoch ein weiteres Bauteil, welches gemäß den Figuren 1 und 2 zunächst nicht dargestellt ist, nämlich eine (Zug-)Feder
11, welche am Klemmhebel 3 und am Schneidhebel 4 angeordnet ist, ansonsten sind in Figur 3 nur der Amboss 1 , der Klemmhebel 3, der Schneidhebel 4 und der Nocken 6 gezeigt. Ferner ist in Figur 3 die gemeinsame Drehachse 2 gezeigt und außerdem ist in Figur 3 die Drehachse 7 gezeigt, um die der Nocken 6 rotiert. Darüber hinaus ist in Figur 3 die Flanke 6b gezeigt.
Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einem typischen (Arbeits- )Verfahren/Prozess in einer ersten Phase und zwar bevor mittels der Vorrichtung Erntegut 5a gegriffen/erfasst und fixiert/geklemmt wird. D. h. die Vorrichtung wird in dieser Phase insbesondere auf eine Pflanze zubewegt, welche zu pflückendes Erntegut 5a aufweist. Gemäß dieser ersten Phase befindet sich der Nocken 6 in einer ersten Drehstellung bzw. weist einen ersten spezifischen Drehwinkel auf. Die Drehstellung bzw. der Drehwinkel wird, wie allgemein bekannt, mittels geeigneter Sensorik erfasst/bestimmt, welche insbesondere Bestandteil des Aktors 8 ist. Gemäß der ersten Drehstellung des Nockens 6 weisen der Klemmhebel 3 und der Schneidhebel 4 von dem Amboss 1 einen gewissen Abstand auf, so dass der Stängel 5b des Ernteguts 5a durch eine Heranführbewegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an die Pflanze/das Erntegut 5a auf der dem Erntegut 5a zugewandten Seite der Vorrichtung in einen Bereich zwischen Klemmhebel 3, Schneidhebel 4 und Amboss 1 geführt werden kann. Insbesondere sind gemäß der ersten Drehstellung des Nockens 6 der Klemmhebel 3 und der Schneidhebel 4 maximal von dem Amboss 1 entfernt, d. h. wie in Figur 3 gut zu erkennen ist, weist der Nocken 6 bzw. weist die Kontur des Nockens 6 bzw. weisen die Konturen der ersten und zweiten Umfangsfläche 6c, 6e eine minimale und eine maximale Erhebung auf, wobei gemäß der ersten Drehstellung des Nockens 6 der Klemmhebel 3 im Bereich der maximalen Erhebung und der Schneidhebel 4 im Bereich der minimalen Erhebung (dem „Grundkreisdurchmesser“) der Kontur des Nockens 6/der ersten und zweiten Umfangsfläche 6c, 6e in Wirkkontakt mit dem Nocken 6/der ersten bzw. zweiten Umfangsfläche 6c, 6e steht. Durch die Zugfeder 11 bzw. deren Krafteinwirkung wird zunächst sichergestellt, dass der Kontakt zwischen Klemmhebel 3 und Nocken 6 bzw. der ersten Umfangsfläche 6c sowie der Kontakt zwischen Schneidhebel 4 und Nocken 6 bzw. der zweiten Umfangsfläche 6e aufrechtgehalten wird. Weitere vorteilhafte Wrkungen der Zugfeder 11 werden im weiteren Verlauf erläutert. Gemäß der Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung von oben in Figur 3 überdecken sich Klemmhebel 3 und Schneidhebel 4 bei der ersten Drehstellung des Nockens 6, so dass sichergestellt ist, dass der Stängel 5b des Ernteguts 5a zwischen Klemmhebel 3, Schneidhebel 4 und Amboss 1 platziert wird und nicht etwa zwischen Klemmhebel 3 und Schneidhebel 4, was möglich ist und verhindert werden muss, siehe Figur 4.
Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten Phase und zwar während mittels der Vorrichtung Erntegut 5a gegriffen/erfasst und fixiert/geklemmt wird. Gemäß dieser zweiten Phase befindet sich der Nocken 6 in einer zweiten Drehstellung bzw. weist einen zweiten spezifischen Drehwinkel auf (und hat sich im Uhrzeigersinn gedreht). Gemäß der zweiten Drehstellung des Nockens 6 weist der Klemmhebel 3 von dem Amboss 1 einen gewissen, gegenüber der ersten Drehstellung des Nockens 6 verringerten Abstand auf, so dass der Stängel 5b des Ernteguts 5a nach einer Heranführbewegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an die Pflanze/das Erntegut 5a auf der dem Erntegut 5a zugewandten Seite der Vorrichtung in einem Bereich zwischen Klemmhebel 3 und Amboss 1, d. h. dem Klemmbereich 3a geklemmt bzw. fixiert/gegriffen werden kann bzw. wird. In Figur 4 gut erkennbar, wird in der zweiten Drehstellung des Nockens 6 bzw. beim Übergang von der ersten Drehstellung des Nockens 6 zu der zweiten Drehstellung des Nockens 6 der Schneidhebel 4 nicht betätigt bzw. der Schneidhebel 4 führt keine Hubbewegung aus, d. h. der Abstand zwischen Schneidhebel 4 und Amboss 1 wird gegenüber der ersten Drehstellung des Nockens 6 nicht verändert, was sich daraus ergibt, dass der Schneidhebel 4 in der zweiten Drehstellung des Nockens 6, wie bei der ersten Drehstellung des Nockens 6, noch immer mit dem Grundkreisdurchmesser bzw. der minimalen Erhebung (der Kontur) des Nockens 6/der zweiten Umfangsfläche 6e in Wirkkontakt steht, während der Klemmhebel 3 eine Hubbewegung ausführt und sich der Abstand zwischen Klemmhebel 3 und Amboss 1 verkleinert, was sich daraus ergibt, dass der Klemmhebel 3 beim Übergang von der ersten Drehstellung des Nockens 6 in die zweite Drehstellung des Nockens 6 in Wirkkontakt mit der sich hinsichtlich der Erhebung von einer maximalen Erhebung hin zu einer minimalen Erhebung ändernden Kontur des Nockens/der ersten Umfangsfläche 6c steht und in der zweiten Drehstellung des Nockens gemäß Figur 4, wenn auch noch nicht die minimale Erhebung der Kontur des Nockens/der ersten Umfangsfläche 6c („Grundkreisdurchmesser“) erreicht ist, sich dennoch der Abstand zwischen Klemmhebel 3 und Amboss 1 verändert bzw. verringert. Da der Stängel 5b des Ernteguts 5a einen gewissen und insbesondere auch unterschiedlichen Querschnitt bzw. Durchmesser, d. h. eine veränderliche „Dicke“ aufweist bzw. der jeweilige Stängel 5b des Ernteguts 5a mehr oder weniger weit in einen Bereich zwischen Klemmhebel 3, Schneidhebel 4 und Amboss 1 geführt wird, kann der Fall eintreten, dass der Abstand zwischen Klemmhebel 3 und Amboss 1 , wie in Figur 4 gezeigt, im weiteren Verlauf, d. h. bei weiteren/nachfolgenden Drehstellungen des Nockens 6 gleich bleibt, da der Stängel 5b eben einen gewissen Querschnitt aufweist und diesen Abstand sozusagen erzwingt. Insofern ist es nicht auszuschließen, dass im weiteren Verlauf, d. h. bei einer weiteren Drehstellung des Nockens 6 bzw. einer weiteren Drehung des Nockens 6 im Uhrzeigersinn, wie entsprechend den Figuren 3 und 4 dargestellt, der Wirkkontakt zwischen Klemmhebel 3 und Nocken 6/der
ersten Umfangsfläche 6c verlorengeht bzw. aufgehoben wird/nicht mehr weiter besteht, also der Klemmhebel 3 gewissermaßen „abhebt“ vom Nocken 6/der ersten Umfangsfläche 6c bzw. der Klemmhebel 3 „stehenbleibt“ und der Kontur des Nockens 6/der ersten Umfangsfläche 6c nicht mehr folgt, insbesondere, weil im weiteren Verlauf/bei weiteren Drehstellungen des Nockens 6 der Grundkreisdurchmesser des Nockens 6/der ersten Umfangsfläche 6c gegenüber dem Klemmhebel 3 wirksam ist bzw. die Phase eintritt, in der die Erhebung der Kontur des Nockens 6/der ersten Umfangsfläche 6c gegenüber dem Klemmhebel 3 minimal ist. Erfindungsgemäß wird dann mittels der Zugfeder 11 eine Kraft auf den Klemmhebel 3 in Richtung des Ambosses 1 ausgeübt, so dass der Stängel 5b und somit das Erntegut 5a dennoch sicher gegriffen, d. h. geklemmt bzw. fixiert wird. Besonders vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, dass in diesem Fall bzw. nach einem Verlust des Wirkkontakts zwischen Klemmhebel 3 und der Kontur des Nockens 6/der ersten Umfangsfläche 6c der Klemmhebel 3 sicher zwischen den Flanken 6a, 6b axial geführt wird, auch wenn, z. B. infolge eines im weiteren Verlauf durchgeführten Schneidens des Stängels 5b bzw. Abtrennens des Ernteguts 5a von der Pflanze, Kräfte auf den Klemmhebel 3 ausgeübt werden, d. h. infolge der Führung des Klemmhebels 3 durch die beiden Flanken 6a, 6b wird sichergestellt, dass bei weiteren Drehstellungen des Nockens 6 der Klemmhebel 3 wieder in Wirkkontakt mit der Kontur des Nockens 6/der ersten Umfangsfläche 6c tritt.
Figur 5 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer dritten Phase und zwar während mittels der Vorrichtung Erntegut 5a von der Pflanze abgetrennt wird. Gemäß dieser dritten Phase befindet sich der Nocken 6 in einer dritten Drehstellung bzw. weist einen dritten spezifischen Drehwinkel auf (und hat sich weiter im Uhrzeigersinn gedreht). Gemäß der dritten Drehstellung des Nockens 6 weist der Klemmhebel 3 von dem Amboss 1 einen unveränderten Abstand auf, der Stängel 5b des Ernteguts 5a wird zwischen Klemmhebel 3 und Amboss 1 fixiert, wie zuvor (zweite Drehstellung des Nockens 6) beschrieben, da der Klemmhebel 3, je nach Ausdehnung des Querschnitts des Stängels 5b bzw. je nach Position des Stängels 5b in einem Bereich zwischen Klemmhebel 3, Schneidhebel 4 und Amboss 1 entweder nicht mehr in Wirkkontakt mit dem Nocken 6/der ersten Umfangsfläche 6c steht und eine Kraft durch die Zugfeder 11 ein Fixieren/Halten des Stängels 5b/Ernteguts 5a sicherstellt (die hier wirkende „Klemmkraft“ steht somit in direktem Zusammenhang zur Vorspannung der Zugfeder 11 und kann durch diese beeinflusst werden) oder der Klemmhebel 3 zwar noch in Wrkkontakt mit dem Nocken 6/der ersten Umfangsfläche 6c steht, insbesondere bei einem sehr dünnen und/oder vergleichsweise nachgiebigen Stängel 5b, jedoch der Klemmhebel 3 mit dem Grundkreisdurchmesser bzw. der minimalen Erhebung (der Kontur) des Nockens 6/der ersten Umfangsfläche 6c in Wrkkontakt steht. Der Schneidhebel 4 hat jedoch beim Übergang von der zweiten Drehstellung des Nockens 6 zu
der dritten Drehstellung des Nockens 6 eine Hubbewegung ausgeführt, so dass sich der Abstand zwischen Schneidhebel 4 und Amboss 1 verkleinert bzw. aufgehoben wird und der Schneidhebel 4 insbesondere an dem Amboss 1 unter Einhaltung eines definierten Schneidspalts vorbeigeführt wird, für einen Schnitt bzw. eine Trennung des Ernteguts 5a von der Pflanze. Die Bewegung des Schneidhebels 4 gegenüber dem Amboss 1 ergibt sich beim Übergang von der zweiten Drehstellung des Nockens 6 in die dritte Drehstellung des Nockens 6 dadurch, dass der Schneidhebel 4 in Wirkkontakt mit der sich hinsichtlich der Erhebung von einer minimalen Erhebung hin zu einer maximalen Erhebung ändernden Kontur des Nockens 6/der zweiten Umfangsfläche 6e steht. Gemäß Figur 5 steht der Schneidhebel 4 mit der maximalen Erhebung der Kontur des Nockens 6/der zweiten Umfangsfläche 6e in Wrkkontakt, die maximale Auslenkung des Schneidhebels 4 ist erreicht, wobei der Schneidhebel 4 den Amboss 1 für einen sicheren Schnitt vollständig überfahren hat.
Das nunmehr abgetrennte Erntegut 5a wird nach dem Abtrennen von der Pflanze weiter zwischen Klemmhebel 3 und Amboss 1 gehalten (insbesondere durch die Wrkung der Zugfeder 11) und die erfindungsgemäße Vorrichtung wird durch eine Bewegung, insbesondere eines Roboterarms, an dem die Vorrichtung angeordnet ist, von der Pflanze wegbewegt und das Erntegut 5a wird auf geeignete Weise einer Lagerung zugeführt. Durch einen Übergang von der dritten Drehstellung des Nockens 6 (Figur 5) hin zu der ersten Drehstellung des Nockens 6 (Figur 3) wird die Fixierung des Ernteguts 5a/des Stängels 5b zwischen Amboss 1 und Klemmhebel 3 wieder aufgehoben und das Erntegut 5a ist freigegeben. Im weiteren Verlauf wird die Vorrichtung erneut auf eine Pflanze zubewegt und der Ablauf gemäß den einzelnen Drehstellungen des Nockens 6 entsprechend den Figuren 3 bis 5 beginnt von Neuem.
We in Figur 6 gezeigt, ist es in einer Ausführung vorgesehen, insbesondere während einer Heranführbewegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an die Pflanze/das Erntegut 5a bei der ersten Drehstellung des Nockens 6 (siehe Figur 3 bzw. erste Phase), das Zuführen des Stängels 5b in einen Bereich zwischen Klemmhebel 3, Schneidhebel 4 und Amboss 1 mittels Sensoren/Kameras 12a, 12b zu überwachen. Die Sensoren/Kameras 12a, 12b sind zum Beispiel jeweils an dem oberen Halter 9a und unteren Halter 9b angeordnet und sind gemäß ihrem Wirkprinzip in Richtung des Stängels 5b gerichtet, wie durch gestrichelte Linien angedeutet. Die Sensoren/Kameras 12a, 12b sind mit einer nicht gezeigten Einheit zur Steuerung und/oder Regelung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkverbunden, so auch der Aktor 8. Jedenfalls wird durch die Anordnung der Sensoren/Kameras 12a, 12b sowohl der Stängel 5b in einem Bereich auf der der Pflanze zugewandten Seite (d. h. der dem
Erntegut 5a abgewandten Seite), nämlich mittels des (ersten) Sensors/der Kamera 12a, als auch der Stängel 5b in einem Bereich auf der der Pflanze abgewandten Seite (d. h. der dem Erntegut 5a zugewandten Seite), nämlich mittels des (zweiten) Sensors/der Kamera 12b überwacht bzw. optisch erfasst und es erfolgt mittels der Einheit zur Steuerung und/oder Regelung eine Auswertung dahingehend, dass geprüft wird, ob sowohl der Stängel 5b in einem Bereich auf der der Pflanze zugewandten Seite, als auch der Stängel 5b in einem Bereich auf der der Pflanze abgewandten Seite erkannt wird/vorhanden ist und somit sichergestellt ist, dass ein Zuführen des Stängels 5b in einen Bereich zwischen Klemmhebel 3, Schneidhebel 4 und Amboss 1 derart erfolgt ist, dass im weiteren Verlauf ein Fixieren (zweite Drehstellung des Nockens 6, siehe Figur 4 einschließlich Beschreibung dazu) und Schneiden (dritte Drehstellung des Nockens 6, siehe Figur 5 einschließlich Beschreibung dazu) durchführbar ist oder nicht. In einem einfachen Fall sind die Sensoren 12a, 12b Näherungssensoren und es wird nur die Anwesenheit des Stängels 5b zwischen Amboss 1, Klemmhebel 3 und Schneidhebel 4 und/oder nur der Abstand des Stängels 5b zu den Sensoren 12a, 12b geprüft bzw. überwacht und ausgewertet, als Grundlage für die weitere Steuerung und/oder Regelung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Sind die Sensoren 12a, 12b als bilderfassende Sensoren ausgeführt, also insbesondere als Kameras, dann kann auch eine Prüfung/Erkennung von Farbinformationen des Ernteguts 5a/des Stängels 5b bzw. der Pflanze erfolgen, d. h. ist das Erntegut 5a z. B. durch eine rote Farbe gekennzeichnet und der Stängel 5b durch eine davon abweichende Farbe, insbesondere durch eine grüne Farbe, dann kann somit auch sichergestellt werden, dass sich in einem Bereich zwischen Klemmhebel 3, Schneidhebel 4 und Amboss 1 nur der Stängel 5b und nicht das Erntegut 5a selbst befindet, so dass verhindert wird, dass das Erntegut 5a ungewollt beschädigt wird, durch ein nachfolgendes Fixieren (Figur 4) bzw. Abtrennen (Figur 5), jedenfalls kann bei Erkennung des Ernteguts 5a z. B. mittels der „unteren“ Kamera 12b ein Nachjustieren der Lage der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber der Pflanze/dem Erntegut 5a erfolgen, um dann erneut zu prüfen, ob nun gefahrlos ein Abtrennen des Ernteguts 5a möglich ist, also ob sowohl mittels der ersten Kamera 12a als auch der zweiten Kamera 12b nur der Stängel 5b erkannt wird.
Claims
1. Vorrichtung zum Greifen und Schneiden von Erntegut (5a), aufweisend einen Amboss (1), wobei
- um eine gemeinsame Achse (2) schwenkbar ein Klemmhebel (3) und ein Schneidhebel (4) angeordnet sind,
- der Klemmhebel (3) auf der dem Erntegut (5a) zugewandten Seite einen Klemmbereich (3a) aufweist,
- der Schneidhebel (4) auf der dem Erntegut (5a) zugewandten Seite einen Schneidbereich (4a) aufweist,
- der Klemmhebel (3) und der Schneidhebel (4) jeweils in einem Bereich auf der dem Erntegut (5a) abgewandten Seite mit einem gemeinsamen Nocken (6) in Wirkkontakt stehen,
- der Nocken (6) um eine Achse (7) rotiert und Hubbewegungen des Klemmhebels (3) und des Schneidhebels (4) gegenüber dem Amboss (1) bewirkt, so dass mittels des Klemmhebels (3) von dem zu erntenden Erntegut (5a) der Stängel (5b) zwischen Klemmhebel (3) und Amboss (1) fixiert und mittels des Schneidhebels (4) der Stängel (5b) im weiteren Verlauf abgetrennt wird.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei die Vorrichtung mit dem Arm eines Roboters verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Klemmhebel (3) in einem Bereich auf der dem Erntegut (5a) abgewandten Seite in Wirkkontakt mit einer ersten Umfangsfläche/Kontur (6c) des Nockens (6) steht und der Schneidhebel (4) in einem Bereich auf der dem Erntegut (5a) abgewandten Seite in Wirkkontakt mit einer zweiten Umfangsfläche/Kontur (6e) des Nockens (6) steht.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, wobei der Klemmhebel (3) zwischen zwei Flanken (6a, 6b) des Nockens (6) geführt ist und der Schneidhebel (4) zwischen zwei Flanken (6b,
6d) des Nockens (6) geführt ist.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 bis 4, wobei am Klemmhebel (3) und am Schneidhebel (4) eine Zugfeder (11) derart angeordnet ist, dass durch die Krafteinwirkung der Zugfeder (11) sichergestellt ist,
- dass der Wirkkontakt zwischen Klemmhebel (3) und Nocken (6) sowie der Wirkkontakt zwischen Schneidhebel (4) und Nocken (6) aufrechtgehalten wird und/oder
- dass dann, wenn der Wirkkontakt zwischen Klemmhebel (3) und Nocken (6) verlorengeht, da der Stängel (5b) des Ernteguts (5a) zwischen Klemmhebel (3) und Amboss (1) positioniert ist, dennoch der Stängel (5b) und somit das Erntegut (5a) zwischen Klemmhebel (3) und Amboss (1) fixiert wird.
6. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 bis 5, wobei zum Zweck einer Überwachung des Zuführens des Stängels (5b) in einen Bereich zwischen Klemmhebel (3), Schneidhebel (4) und Amboss (1) Sensoren (12a, 12b) vorgesehen sind, so dass sowohl in einem Bereich auf der der Pflanze zugewandten Seite, mittels eines ersten Sensors (12a), als auch in einem Bereich auf der der Pflanze abgewandten Seite, mittels eines zweiten Sensors (12b) prüfbar ist, ob sowohl der Stängel (5b) in einem Bereich auf der der Pflanze zugewandten Seite, als auch der Stängel (5b) in einem Bereich auf der der Pflanze abgewandten Seite erkannt wird/vorhanden ist und somit sichergestellt ist, dass ein Zuführen des Stängels (5b) in einen Bereich zwischen Klemmhebel (3), Schneidhebel (4) und Amboss (1) derart erfolgt ist, dass im weiteren Verlauf ein Fixieren und Schneiden des Ernteguts (5a) durchführbar ist oder nicht.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, wobei die Sensoren (12a, 12b) Näherungssensoren sind.
8. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, wobei die Sensoren (12a, 12b) bilderfassende Sensoren sind.
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