DE102022204784A1

DE102022204784A1 - Greifvorrichtung, System und Verfahren zum Aufnehmen eines offenen Kartons

Info

Publication number: DE102022204784A1
Application number: DE102022204784.2A
Authority: DE
Inventors: Matthias Goeke; Matthias Fabian Goeke
Original assignee: IBG AUTOMATION GmbH; IBG-Automation GmbH
Current assignee: IBG AUTOMATION GmbH; IBG-Automation GmbH
Priority date: 2022-05-16
Filing date: 2022-05-16
Publication date: 2023-11-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung (1) zur Aufnahme von offenen Kartons (19), wobei die Greifvorrichtung (1) umfasst:- einen Grundkörper (2),- mindestens ein erstes Kartonbetätigungselement zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen der Greifvorrichtung (1) und dem Karton (19), wobei das erste Kartonbetätigungselement beweglich an dem Grundkörper (2) gelagert ist, mindestens ein Bodenstützelement (10, 10a, 10b, 10c) zum Unterfahren eines Kartonbodens, wobei das Bodenstützelement (10, 10a, 10b, 10c) beweglich an dem Grundkörper (2) gelagert ist, ein System (26) und ein Verfahren zum Aufnehmen eines offenen Kartons (19).

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung zur Aufnahme von offenen Kartons, ein System mit einer solchen Greifvorrichtung sowie ein Verfahren zum Aufnehmen eines offenen Kartons.
Insbesondere in sogenannten Discounter-Supermärkten wird Ware, z.B. Konservendosen, Glasbehälter oder in anderer Form verpackte Ware, in der Regel in Kartons in Regalen angeordnet, um ein zeitaufwändiges Ausräumen der Waren zu vermeiden. Die Kartons können hierbei zu Marketingzwecken bedruckt sein und dienen der Aufnahme einer Vielzahl von Warenstücken. Zum Befüllen der Regale werden z.B. mit Warenstücken gefüllte Kartons auf Transportpaletten zum Wareneingang eines Supermarkts transportiert, wobei die Palette dann vom Wareneingang in die Nähe des mit den Kartons zu bestückenden Regals transportiert wird. Dann erfolgt, insbesondere nach Entfernung einer Transportsicherung, die Bestückung des Regals mit den gefüllten Kartons von der Palette, wobei diese zumeist von einem Mitarbeiter durchgeführt wird, der die Kartons von der Palette in die Regale räumt. Kartons werden hierbei in der Regel halb offen auf den Paletten transportiert und/oder in die Regale geräumt, damit ein Kunde die in den Kartons positionierte Ware in einfacher Weise (nach oben) aus den Kartons entnehmen kann. Problematisch hierbei ist, dass es bei der manuellen Betätigung der gefüllten Kartons zu Beschädigungen der Kartons, z.B. durch Aufreißen oder Verknicken, kommen kann, wenn ein Karton in nicht geeigneter Weise vom Nutzer gegriffen und transportiert wird. Dies wiederum kann dazu führen, dass Ware aus dem Karton herausfallen und beschädigt werden kann, wodurch neben der unerwünschten Beschädigung der Ware auch die Zeitdauer zum Einräumen verlängert wird, da herausgefallene Ware erneut in den Karton geräumt und/oder eine durch die herausgefallene Ware verursachte Verschmutzung beseitigt werden muss. Ebenfalls kann die Bedruckung/Beschriftung eines Kartons in unerwünschter Weise beeinträchtigt werden.
Die gleiche Problematik stellt sich beim Ausräumen von nicht oder nicht vollständig geleerten Kartons aus den Regalen, wobei in einem solchen Szenario diese Kartons aus den Regalen z.B. auf eine Transportpalette geräumt und dann auf der Transportpalette abtransportiert werden.
Es ist wünschenswert, das Risiko einer Beschädigung von Kartons und in den Kartons angeordneten Waren beim Ein- und Ausräumen in/aus Regalen zu minimieren, wobei gleichzeitig eine Zeitdauer, die für das Ein-/Ausräumen benötigt wird, reduziert wird.
Es stellt sich daher das technische Problem, eine Greifvorrichtung zur Aufnahme von offenen Kartons, ein System mit einer solchen Greifvorrichtung und ein Verfahren zum Aufnehmen eines offenen Kartons zu schaffen, die das erläuterte Risiko der Beschädigung minimieren und ein zeitlich schnelles Ein-/Ausräumen ermöglichen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die Unteransprüche.
Vorgeschlagen wird eine Greifvorrichtung zur Aufnahme von offenen Kartons, die auch zum Transport eines aufgenommenen offenen Kartons dienen kann, beispielsweise zum Transport von einer Palette in ein Regal oder umgekehrt. Ein offener Karton kann insbesondere ein nach oben geöffneter Karton sein, wobei der Karton einen Kartonboden und Kartonseitenwände umfasst und nach oben hin geöffnet ist, also keinen Kartondeckel umfasst. Der Karton kann hierbei ein insbesondere würfel- oder quaderförmiges Aufnahmevolumen zur Aufnahme von einer Ware, insbesondere einer Vielzahl von Warenstücken, aufweisen, wobei dieses beispielsweise durch den erläuterten Kartonboden und die Seitenwände begrenzt sein kann. Selbstverständlich kann die Greifvorrichtung aber auch zur Aufnahme und zum Transport von geschlossenen Kartons dienen.
Die vorgeschlagene Greifvorrichtung umfasst einen Grundkörper. Der Grundkörper kann teilweise oder vollständig aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff, bestehen. Auch kann das Material des Grundkörpers durch eine Materialzusammensetzung gebildet sein, die Kunststoff, insbesondere den kohlestofffaserverstärkten Kunststoff, umfasst. Es ist aber auch möglich, dass das Material des Grundkörpers Metall ist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine leichte, gleichzeitig aber stabile Ausbildung der Greifvorrichtung ermöglicht. Der Grundkörper dient zur Aufnahme bzw. Befestigung bzw. zur Lagerung weiterer Elemente der Greifvorrichtung. Der Grundkörper kann beispielsweise eine oder mehrere Schnittstelle(n) zur mechanischen Befestigung der Greifvorrichtung an einer Positioniereinrichtung, die nachfolgend noch näher erläutert wird, umfassen oder ausbilden. Eine solche mechanische Schnittstelle kann insbesondere eine lösbare mechanische Verbindung ermöglichen. Auch kann der Grundkörper eine oder mehrere elektrische Schnittstelle(n) umfassen oder ausbilden, wobei über eine solche elektrische Schnittstelle eine Übertragung von Signalen und/oder eine Übertragung von elektrischer Energie zu/von elektrischen oder elektronischen Elementen der Greifvorrichtung ermöglicht wird. Weiter kann der Grundkörper mindestens eine Schnittstelle zur Herstellung einer pneumatischen Verbindung zwischen einer greifvorrichtungsexternen Einrichtung und einem Element der Greifvorrichtung umfassen oder ausbilden. Eine solche mechanische, pneumatische oder elektrische Schnittstelle kann beispielsweise an dem Grundkörper befestigt sein. Dem Grundkörper kann hierbei ein grundkörperfestes Koordinatensystem zugeordnet sein. Dieses Koordinatensystem, welches auch als Referenzkoordinatensystem bezeichnet wird, kann insbesondere ein kartesisches Koordinatensystem sei, welches eine Längsachse, eine Querachse und eine Vertikalachse umfasst, die senkrecht zueinander orientiert sind. Die Vertikalachse kann hierbei in eine Vertikalrichtung orientiert sein, die wiederum von einer Unterseite des Grundkörpers zu einer Oberseite des Grundkörpers orientiert sein kann. Die Längsachse kann hierbei in einer Längsrichtung orientiert sein, die von einer Rückseite des Grundkörpers zu einer Vorderseite orientiert sein kann. Die Querachse kann entlang einer Querrichtung orientiert sein, die von einer ersten Seite des Grundkörpers zu einer weiteren Seite orientiert sein kann. Wie nachfolgend noch näher erläutert, kann die Vorderseite der Greifvorrichtung die beim/zum Aufnehmen des Kartons dem Karton zugewandte Seite des Grundkörpers bezeichnen. Der Grundkörper kann als Rahmen ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Grundkörper eine Bodenplatte, eine Deckelplatte und zwei Seitenwände, die ebenfalls plattenförmig ausgebildet sein können, umfassen, wobei die Bestandteile des Rahmens aneinander befestigt sein können. Die Bestandteile des Grundkörpers können lösbar miteinander verbunden sein, beispielsweise über Klemm-, Rast-, Steck-, Schraubverbindungen oder eine lösbare Verbindung in anderer Art. Die Bestandteile des Rahmens können hierbei jeweils eine oder mehrere, insbesondere als Durchgangsöffnung ausgebildete, Ausnehmungen aufweisen, um ein Gewicht des Grundkörpers zu reduzieren. Weiter können Bestandteile des Rahmens sacklochartige oder als Durchgangsöffnung ausgebildete Bohrungen aufweisen, wobei diese wiederum als Gewindebohrung ausgebildet sein können (aber nicht zwangsläufig sein müssen). Diese Bohrungen können zur Anordnung und/oder Befestigung von weiteren Elementen der Greifvorrichtung an dem Grundkörper dienen.
Auch können diese Bohrungen die vorhergehend erläuterte mechanische Schnittstelle bilden.
Weiter umfasst die Greifvorrichtung mindestens ein erstes Kartonbetätigungselement zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen der Greifvorrichtung und dem Karton, wobei das erste Kartonbetätigungselement beweglich an dem Grundkörper gelagert ist. Das erste Kartonbetätigungselement kann, wie nachfolgend noch erläutert, ein bewegliches Element eines Nadelgreifers sein, wobei ein Material der Nadel des Nadelgreifers insbesondere Metall ist. Die von dem ersten Kartonbetätigungselement herstellbare mechanische Verbindung kann insbesondere eine kraftschlüssige und/oder eine formschlüssige Verbindung sein. Weiter insbesondere kann das Kartonbetätigungselement zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen der Greifvorrichtung und einer Kartonseitenwand des offenen Kartons dienen. Die mechanische Verbindung kann insbesondere die Übertragung einer Kraft parallel zu einer Oberfläche der Kartonseitenwand von dem Betätigungselement auf den Karton ermöglichen, insbesondere um den Karton bei hergestellter mechanischer Verbindung anzuheben. Das Anheben kann hierbei durch eine Kippbewegung des Kartons erfolgen, wobei der Karton um eine Kippachse gekippt wird, die entlang einer Kante zwischen dem Kartonboden und der Kartonseitenwand, die der durch das erste Kartonbetätigungselement betätigten Kartonseitenwand gegenüberliegt, verläuft. Zum Anheben bzw. Kippen des Kartons kann die Greifvorrichtung entlang einer kreisbogenförmigen Trajektorie bewegt werden, wobei diese kreisbogenförmige Trajektorie beispielsweise einen Mittelpunktwinkel kleiner als 90°, vorzugsweise jedoch kleiner als 60°, vorzugsweise kleiner als 45°, aufweisen kann. Die Bewegung der Greifvorrichtung entlang dieser kreisbogenförmigen Trajektorie kann durch die nachfolgend erläuterte Positioniereinrichtung bewirkt werden.
Weiter umfasst die vorgeschlagene Greifvorrichtung mindestens ein Bodenstützelement zum Unterfahren des Kartonbodens, wobei auch das Bodenstützelement beweglich an dem Grundkörper gelagert ist und von dem ersten Kartonbetätigungselement verschieden ist. Das Bodenstützelement kann hierbei insbesondere plattenförmig ausgebildet sein. Das Bodenstützelement kann teilweise oder vollständig aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK), bestehen. Das Bodenstützelement und/oder das erste Kartonbetätigungselement kann/können hierbei linearbeweglich und/oder entlang der Längsrichtung bewegbar an dem Grundkörper gelagert sein. Somit können diese Elemente also eine Linearbewegung ausführen. Sowohl das erste Kartonbetätigungselement als auch das mindestens eine Bodenstützelement können hierbei von einem eingefahrenen Zustand in einen ausgefahrenen Zustand bewegt werden. Bei der Bewegung in den ausgefahrenen Zustand, die eine Bewegung in Längsrichtung sein kann, kann eine mechanische Verbindung zwischen dem Karton und dem Kartonbetätigungselement hergestellt werden. Bei der Bewegung in den eingefahrenen Zustand, die eine Bewegung entgegen der Längsrichtung sein kann, kann eine mechanische Verbindung zwischen dem Karton und dem Kartonbetätigungselement gelöst werden. Bei der Bewegung in den ausgefahrenen Zustand, die eine Bewegung in Längsrichtung sein kann, kann das Bodenstützelement den Kartonboden unterfahren, also unter dem Kartonboden angeordnet werden kann. Im vollständig oder teilweise ausgefahrenen Zustand des Bodenstützelements kann der Kartonboden vollständig oder zumindest teilweise von dem Bodenstützelement unterfahren sein. Zumindest im vollständig eingefahrenen Zustand des Bodenstützelements kann der Kartonboden nicht unterfahren sein. Ein Hub der Ausfahrbewegung des ersten Kartonbetätigungselements kann beispielsweise in einem Bereich von 0 mm bis 20mm (einschließlich) liegen. Ein Hub der Ein- und Ausfahrbewegung des Bodenstützelements kann beispielsweise in einem Bereich von 0 mm bis 400 mm (einschließlich) liegen. Ein Hub des Bodenstützelements ist somit einstellbar. Insbesondere ist es möglich, dass ein Ist-Hub, also ein Ist-Wert des aktuell eingestellten Hubs, bestimmt oder erfasst wird, z.B. durch eine Gebereinrichtung, die z.B. als Sensor ausgebildet sein kann. Ein solcher Sensor kann z.B. nachfolgend noch näher erläuterte Abschnitte des Bodenstützelements zur Wechselwirkung mit einem Zahnrad detektieren und z.B. einen Ist-Hub in Abhängigkeit einer Anzahl der durch den Erfassungsbereich bei einer Hubbewegung bewegten Abschnitten bestimmen. In diesem Fall kann der Sensor z.B. als optischer Sensor ausgebildet sein. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Ausführungsformen einer Gebereinrichtung/eines Sensors zur Erfassung/Bestimmung des Ist-Hubs vorstellbar. Eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer Antriebskraft für die Bewegung des Bodenstützelements kann dann derart angesteuert werden, dass eine Differenz zwischen einem Ist-Hub und einem Soll-Hub, der beispielsweise von einer Steuereinrichtung bestimmt/vorgegeben werden kann, minimiert wird. Es ist aber auch vorstellbar, dass eine zeitgesteuerte Hubbewegung durchgeführt wird, wobei eine Antriebseinrichtung für eine hubabhängige Zeitdauer eine Antriebskraft mit vorbestimmten Eigenschaften erzeugt und auf das Bodenstützelement überträgt. In diesem Fall wird nicht zwingenderweise ein Geber zur Erfassung einer Ist-Position benötigt.
Die Greifvorrichtung kann hierbei ein oder mehrere Führungselement(e) zur Bewegungsführung umfassen oder ausbilden, die die Bewegung des Kartonbetätigungselements und/oder des Bodenstützelements führen. Weiter kann die Greifvorrichtung eine oder mehrere Antriebseinrichtung(en) zur Erzeugung einer Antriebskraft für die Bewegung des Kartonbetätigungselements und/oder des Bodenstützelements umfassen. Diese kann/können ebenfalls an dem Grundkörper gelagert, insbesondere an diesem befestigt, sein. Weiter kann die Greifvorrichtung ein oder mehrere Getriebe-/Kupplungselement(e) zur mechanischen Verbindung einer Antriebseinrichtung und dem Kartonbetätigungselement und/oder Bodenstützelement umfassen. Beispielsweise können solche Getriebeelemente Zahnräder eines Zahnradgetriebes sein, über welches ein Antriebsmoment von einer Antriebseinrichtung auf das Bodenstützelement übertragen wird.
Die vorgeschlagene Greifvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Aufnahme eines offenen Kartons, der insbesondere vollständig oder teilweise mit Ware gefüllt sein kann. Hierzu kann die Greifvorrichtung mit dem ersten Kartonbetätigungselement eine mechanische Verbindung zwischen der Greifvorrichtung und dem Karton herstellen und den Karton über diese hergestellte mechanische Verbindung derart bewegen, dass das mindestens eine Bodenstützelement den Kartonboden unterfahren, wodurch ein Zustand hergestellt wird, in dem der offene Karton von der Greifvorrichtung aufgenommen ist, nämlich mit seiner Bodenseite auf dem ausgefahrenen Bodenstützelement der Greifvorrichtung angeordnet ist. In diesem aufgenommenen Zustand kann der Karton über eine Bewegung der Greifvorrichtung transportiert werden. Die Greifvorrichtung ermöglicht hierbei insbesondere eine zuverlässige Aufnahme mit einem reduzierten Risiko einer Beschädigung des Kartons, wodurch einerseits die Beschädigung des Kartons, andererseits auch die Beschädigung der Ware gewährleistet werden kann. Ferner kann auch die zum ordnungsgemäßen Ein- oder Ausräumen eines Regals benötigte Zeitdauer reduziert werden, insbesondere da das Risiko für das Herausfallen von Ware beim Transport der Kartons und somit auch für einen zeitaufwändigen Transport von herausgefallener Ware in die Kartons und/oder Entfernung einer durch herausgefallene Ware verursachten Verschmutzung reduziert wird.
Weiter ist die vorgeschlagene Greifvorrichtung aufgrund ihres Aufbaus auch leicht zu reinigen und robust gegen Verschmutzungen. Beispielsweise kann der Aufbau leicht zu reinigen sein, da Bestandteile des Grundkörpers lösbar miteinander befestigt sein können bzw. Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen und dem Grundkörper, insbesondere über die erwähnten Schnittstellen, lösbar sein können.
In einer weiteren Ausführungsform ist das erste Kartonbetätigungselement als bewegliches Element eines Nadelgreifers ausgebildet. Der Nadelgreifer kann hierbei genau eine, vorzugsweise jedoch mehrere, (Greifer)Nadel(n) zur Kontaktierung des Kartons umfassen. Durch die Verwendung eines Nadelgreifers ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine zuverlässige mechanische Verbindung zwischen der Greifvorrichtung und dem Karton hergestellt werden kann, wobei jedoch das optische Erscheinungsbild des Kartons und auch dessen mechanische Eigenschaften durch die mechanische Kontaktierung nicht bzw. nicht in unerwünschter Weise beeinträchtigt wird. Es ist aber auch vorstellbar, dass das erste Kartonbetätigungselement als Saugabschnitt eines Saugreifers oder als Kombination eines Nadel- und Saugreifers ausgebildet ist bzw. Teil davon ist. Selbstverständlich sind aber auch andere Ausführungsformen zur Betätigung des Kartons vorstellbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Nadelgreifer einen ersten beweglichen Abschnitt, der beweglich relativ zu dem Grundkörper ist, und einen weiteren beweglichen Abschnitt, der beweglich relativ zum ersten beweglichen Abschnitt ist. Beide Abschnitte können hierbei das bewegliche Element des Nadelgreifers bilden. Der weitere bewegliche Abschnitt umfasst die mindestens eine Greifernadel oder weist diese auf bzw. wird durch diese gebildet. Hierdurch wird ein gestuftes Ausfahren des Nadelgreifers ermöglicht. So kann in einem ersten Teilschritt der Kartonbetätigung durch den Nadelgeifer der erste bewegliche Abschnitt, insbesondere aus einem vollständig eingefahrenen Zustand, ausgefahren werden, z.B. in einen vollständigen ausgefahrenen Zustand oder bis der Karton berührt wird. Hierbei kann sich der weitere bewegliche Abschnitt in einem vollständig eingefahrenen Zustand befinden. In einem zweiten Teilschritt kann dann der weitere bewegliche Abschnitt, insbesondere aus dem vollständig eingefahrenen Zustand, ausgefahren werden, insbesondere in einen vollständig ausgefahrenen Zustand, wobei hierdurch die Nadeln in den Karton eindringen können. Beispielsweise kann der erste bewegliche Abschnitt ausgefahren werden, bis ein mechanischer Kontakt zwischen dem Karton und dem Nadelgreifer, beispielsweise durch Berühren, hergestellt ist. Hierdurch kann eine Kartonseitenwand eingeklemmt werden, insbesondere zwischen dem Nadelgreifer und einer Betätigungsplatte. Dann kann der weitere bewegliche Abschnitt mit der mindestens einen Greifernadel ausgefahren werden, um in den Karton einzudringen und die mechanische Verbindung herzustellen. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfach steuerbare Herstellung einer zuverlässigen mechanischen Verbindung zwischen der Greifvorrichtung und dem Karton.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst die Greifvorrichtung mindestens ein weiteres Kartonbetätigungselement zum Hintergreifen einer Kartonseitenwand. Das Hintergreifen kann eine Anordnung eines beweglichen Elements des weiteren Kartonbetätigungselements im Aufnahmevolumen des Kartons bezeichnen, wobei der Grundkörper der Greifvorrichtung außerhalb des Aufnahmevolumens angeordnet ist. Vorzugsweise liegt das bewegliche Element an einer Innenseite der Kartonseitenwand an, wenn es im Aufnahmevolumen angeordnet ist. Dieses weitere Kartonbetätigungselement, welches nachfolgend auch als Hintergreifelement bezeichnet wird, kann ebenfalls beweglich an dem Grundkörper gelagert sein, vorzugsweise linearbeweglich, und ist von dem ersten Kartonbetätigungselement und dem Bodenstützelement verschieden. Das weitere Kartonbetätigungselement kann teilweise oder vollständig aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK), bestehen. Ein Hub der Aus- und Einfahrbewegung des weiteren Kartonbetätigungselements kann beispielsweise in einem Bereich von 0 mm bis 50 mm (einschließlich) liegen. Der Grundkörper kann in dieser Ausführungsform eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer Antriebskraft für die Bewegung des Hintergreifelements und/oder mindestens ein Führungselement zur Führung der Bewegung des Hintergreifelements und/oder mindestens ein Getriebe-/Kopplungselement zur Übertragung der Antriebskraft auf das Hintergreifelement umfassen. Auch das Hintergreifelement kann von einem eingefahrenen Zustand in einen ausgefahrenen Zustand versetzt werden, beispielsweise durch eine Bewegung entlang der vorhergehend erläuterten Längsrichtung. Somit können also die Bewegungstrajektorien des ersten und des weiteren Kartonbetätigungselements sowie des Bodenstützelements parallel sein.
Das Hintergreifelement dient zur Herstellung einer weiteren mechanischen Verbindung zwischen der Greifvorrichtung und dem Karton, insbesondere um eine Zuverlässigkeit und Stabilität der mechanischen Verbindung zu verbessern. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass durch das Hintergreifen das möglichst vollständige Eindringen der mindestens einen Greifernadel des Nadelgreifers in den Karton unterstützt wird und/oder die Übertragung einer zur Oberfläche der Kartonseitenwand parallelen Kraft von der Greifvorrichtung auf den Karton, insbesondere zum Verkippen, verbessert wird. Auch kann durch das Hintergreifelement eine Kartonseitenwand von der Greifvorrichtung eingeklemmt werden, nämlich zwischen dem ersten Kartonbetätigungselement und dem Hintergreifelement.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das weitere Kartonbetätigungselement mindestens eine Betätigungsplatte. Die Betätigungsplatte kann insbesondere Teil eines beweglichen Elements des weiteren Kartonbetätigungselements sein. Eine vordere und eine rückseitige Oberfläche der Betätigungsplatte kann hierbei orthogonal zur Längsachse des Grundkörpers orientiert sein. Die rückseitige Oberfläche der Betätigungsplatte kann insbesondere zur mechanischen Kontaktierung einer inneren Oberfläche der Kartonseitenwand dienen. Durch das Vorsehen einer Betätigungsplatte als Teil des Hintergreifelements kann eine zuverlässige Kraftübertragung von dem weiteren Kartonbetätigungselement auf den Karton sowie eine zuverlässige Stabilisierung der Kartonseitenwand, insbesondere bei einer Betätigung durch das erste Kartonbetätigungselement, sichergestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform schneidet eine Bewegungsachse des ersten Kartonbetätigungselements die Betätigungsplatte. Mit anderen Worten kann das erste Kartonbetätigungselement, insbesondere die mindestens eine Greifernadel eines Nadelgreifers, in einer gemeinsamen Projektionsebene, die senkrecht zur Bewegungsachse des ersten Kartonbetätigungselements orientiert sein kann, innerhalb einer Umrisslinie der Betätigungsplatte angeordnet sein. Mit noch anderen Worten ermöglicht diese Ausbildung der Greifvorrichtung, dass das erste Kartonbetätigungselement gegen die Betätigungsplatte, insbesondere gegen deren rückseitige Oberfläche, stoßen könnte, wenn das erste Kartonbetätigungselement ausgefahren wird und das weitere Kartonbetätigungselement im vollständig eingefahrenen Zustand verbleibt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Stabilisierung der Kartonseitenwand erreicht und das Risiko minimiert, dass der von dem ersten Kartonbetätigungselement bei der Herstellung der mechanischen Verbindung betätigte Abschnitt der Kartonseitenwand entlang der Bewegungsrichtung des ersten Kartonbetätigungselements weggedrückt wird, da eine solche Bewegung der Kartonseitenwand durch die Betätigungsplatte verhindert wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Bodenstützelement plattenförmig ausgebildet. Hierbei kann eine Länge des Bodenstützelements (also eine Dimension entlang der Längsachse) größer sein als eine Breite (also eine Dimension entlang der Querachse). Eine Länge des Bodenstützelements kann beispielsweise in einem Bereich von 300 mm (einschließlich) bis 600 mm (einschließlich) liegen. Eine Breite des Bodenstützelements kann beispielsweise in einem Bereich von 50 mm (einschließlich) bis 100 mm (einschließlich) liegen. Durch die plattenförmige Ausbildung des Bodenstützelements ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Fertigung der Greifvorrichtung bei gleichzeitig zuverlässiger Aufnahme eines Kartons.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bodenstützelement Abschnitte zur Wechselwirkung mit einem Zahnrad oder bildet diese aus. Solche Abschnitte können beispielsweise als Vertiefungen, insbesondere sacklochartige Vertiefungen, oder als Durchgangsöffnungen ausgebildet sei. Selbstverständlich ist es jedoch auch vorstellbar, dass solche Abschnitte durch einen Zahnstangenabschnitt, z.B. auf einer Oberseite des Bodenstützelements erhaben ausgebildeten Abschnitt, ausgebildet werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache und zuverlässige Kraftübertragung auf das Bodenstützelement zum Ein- und Ausfahren.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Greifvorrichtung eine erste Antriebseinrichtung zur Erzeugung der Antriebskraft zumindest für das erste Kartonbetätigungselement. Es ist vorstellbar, dass die erste Antriebseinrichtung auch zur Erzeugung der Antriebskraft für das weitere Kartonbetätigungselement und/oder für das Bodenstützelement dient. In diesem Fall umfasst die Greifvorrichtung geeignete Getriebe-/Kopplungselemente zur Übertragung der Antriebskraft von der ersten Antriebseinrichtung auf die Betätigungselemente und das Bodenstützelement, insbesondere zur selektiven Übertragung. Mit anderen Worten ist es vorstellbar, dass die Antriebskraft für mindestens zwei Elemente der Gruppe erstes Kartonbetätigungselement, weiteres Kartonbetätigungselement, Bodenstützelement von einer gemeinsamen Antriebseinrichtung erzeugt wird.
Alternativ oder kumulativ umfasst die Greifvorrichtung eine zweite Antriebseinrichtung zur Erzeugung der Antriebskraft für das weitere Kartonbetätigungselement. Weiter alternativ oder kumulativ umfasst die Greifvorrichtung eine weitere Antriebseinrichtung zur Erzeugung der Antriebskraft für das Bodenstützelement.
Es ist vorstellbar, dass die Greifvorrichtung zur Erzeugung der Antriebskraft insbesondere für das erste Kartonbetätigungselement, aber auch für das weitere Kartonbetätigungselement oder das Bodenstützelement jeweils mehrere, z.B. zwei, Antriebseinrichtungen umfasst. Die Greifvorrichtung kann in diesem Fall Kopplungselemente umfassen, die derart angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass Abtriebselemente dieser Antriebseinrichtungen mechanisch parallelgeschaltet sein.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst kartonnahe Erzeugung der Antriebskraft, die insbesondere nicht von einer externen Einrichtung auf die Greifvorrichtung übertragen werden muss. Hierdurch wiederum wird in vorteilhafter Weise die Zuverlässigkeit der Herstellung der mechanischen Verbindung als auch der Aufnahme verbessert.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Antriebseinrichtung eine pneumatische oder eine elektrische Antriebseinrichtung. Es ist z.B. vorstellbar, dass sowohl die erste als auch die zweite Antriebseinrichtung jeweils als pneumatische Antriebseinrichtung ausgebildet ist. Weiter kann die weitere Antriebseinrichtung zur Erzeugung der Antriebskraft für das Bodenstützelement als elektrische Antriebseinrichtung ausgebildet sein. Jedoch können auch alle Antriebseinrichtungen der Greifvorrichtung als elektrische Antriebseinrichtungen ausgebildet sein. Eine elektrische Antriebseinrichtung kann z.B. als Servo- oder Schrittmotor ausgebildet sein. Eine elektrische, aber auch eine pneumatische, Antriebseinrichtung kann als Linearantriebseinrichtung ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine kostengünstige und zuverlässige Bereitstellung einer ausreichend hohen Antriebskraft.
In einer weiteren Ausführungsform ist das mindestens eine Bodenstützelement an einer Unterseite des Grundkörpers gelagert, wobei das erste Betätigungselement, insbesondere entlang der Vertikalrichtung, über dem Bodenstützelement am Grundkörper gelagert ist. Das weitere Kartonbetätigungselement kann dann über dem ersten Kartonbetätigungselement gelagert sein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine besonders hohe Zuverlässigkeit und Stabilität der mechanischen Verbindung zwischen der Greifvorrichtung und dem Karton. Beispielsweise kann das weitere Kartonbetätigungselement an einer Oberseite des Grundkörpers gelagert sein.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst die Greifvorrichtung mindestens zwei erste Kartonbetätigungselemente und/oder mindestens zwei Bodenstützelemente. Weiter kann die Greifvorrichtung auch mindestens zwei weitere Kartonbetätigungselemente, also zwei Hintergreifelemente, umfassen. Umfasst die Greifvorrichtung mehrere erste Kartonbetätigungselemente, mehrere weitere Kartonbetätigungselemente und/oder mehrere Bodenstützelemente, so können diese parallel zueinander beweglich an dem Grundkörper gelagert sein. Insbesondere können Bewegungsachsen einer Linearbewegung von mehreren ersten Kartonbetätigungselementen, mehreren weiteren Kartonbetätigungselementen oder mehreren Bodenstützelementen entlang der Querachse beabstandet voneinander angeordnet sein, insbesondere jedoch auf gleicher Höhe bezogen auf die Vertikalachse. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass auch Kartons mit unterschiedlichen Dimensionen, insbesondere unterschiedlicher Breiter, in mechanisch stabiler Weise und somit zuverlässig aufgenommen werden können. Umfasst die Greifvorrichtung mehrere erste Kartonbetätigungselemente, mehrere weitere Kartonbetätigungselemente und/oder mehrere Bodenstützelemente, so kann die Greifvorrichtung für jedes der Elemente eine elementspezifische Antriebseinrichtung umfassen, die die Antriebskraft für das jeweilige Element erzeugt. Natürlich ist es aber auch vorstellbar, dass die die Greifvorrichtung eine oder mehrere Antriebseinrichtung(en) umfasst, die die Antriebskraft für das mehrere oder sogar alle Elemente erzeugt, wobei die Greifvorrichtung in diesem Fall - wie vorhergehend erläutert - Getriebe-/Kopplungselemente zur selektiven Übertragung der Antriebskraft umfassen kann.
Weiter vorgeschlagen wird ein System mit einer Greifvorrichtung, die gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Das System dient hierbei zur Aufnahme und zum Transport von offenen Kartons. Das System umfasst neben der Greifvorrichtung eine Positioniereinrichtung für die Greifeinrichtung. Die Greifvorrichtung kann an der Positioniereinrichtung befestigt sein. Insbesondere kann die Greifvorrichtung einen Endeffektor der Positioniereinrichtung bilden. Ein Gesamtgewicht der Greifvorrichtung kann hierbei kleiner als oder gleich 10 kg sein. Dies hat zum Vorteil, dass ein Betrieb der Positioniereinrichtung mit einer Netzspannung von 230 V ermöglicht ist und keine aufwändige Starkstromversorgung erfolgen muss. Die Positioniereinrichtung kann zur Einstellung bzw. Veränderung einer räumlichen Position und/oder einer räumlichen Orientierung der Greifvorrichtung dienen. Die Positioniereinrichtung kann beispielsweise als Roboter ausgebildet sein. Die Positioniereinrichtung kann eine serielle kinematische Struktur oder eine parallele kinematische Struktur aufweisen. Insbesondere kann die Positioniereinrichtung als Gelenkarmroboter ausgebildet sein. Vorzugsweise ermöglicht die Positioniereinrichtung die Positionierung der Greifvorrichtung entlang von drei Translationsfreiheitsgraden und mit mindestens einem, vorzugsweise jedoch zwei oder drei, Rotationsfreiheitsgrad(en). Das System kann weiter mindestens eine Energieversorgungseinrichtung umfassen, die Energie für den Betrieb der Antriebseinrichtungen der Greifvorrichtungen und/oder zum Betrieb der Positioniereinrichtung bereitstellt. Diese kann als Batterie oder Akkumulator ausgebildet sein. Weiter kann das System mindestens eine Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung umfassen, die insbesondere als Recheneinrichtung ausgebildet oder eine Recheneinrichtung umfassen kann. Eine Recheneinrichtung wiederum kann als Mikrocontroller oder integrierte Schaltung ausgebildet sein oder eine solche(n) umfassen. Die Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung kann hierbei Steuersignale zum Betrieb der Vorrichtung, insbesondere von Antriebseinrichtungen der Greifvorrichtung und somit zum Ein- und Ausfahren der beweglichen Elemente, erzeugen. Diese Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung kann an der Greifvorrichtung aber auch außerhalb der Greifvorrichtung angeordnet sein. Weiter kann das System eine Einrichtung zur Bereitstellung einer pneumatischen Versorgung, also von Druckluft, umfassen.
Es ist weiter möglich, dass das System ein Transportmittel für die Positioniereinrichtung umfasst, beispielsweise eine Transportpalette, wobei die Positioniereinrichtung auf der Transportpalette angeordnet und an dieser befestigt sein kann. Somit ist es möglich, sowohl eine Transportpalette mit Kartons als auch die Transportpalette mit der Positioniereinrichtung in der Nähe eines zu bestückenden oder eines auszuräumenden Regals anzuordnen, wobei dann die Positioniereinrichtung mit der Greifvorrichtung zum erläuterten Ein- bzw. Ausräumen der Regale betrieben werden kann. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein System, welches ein zeitlich schnelles und zuverlässiges Ein- und Ausräumen von Regalen mit Kartons ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das System ein Fahrzeug zur Positionierung der Positioniereinrichtung. Das Fahrzeug kann insbesondere als fahrerloses Transportfahrzeug ausgebildet sein, welches insbesondere automatisch gesteuert und berührungslos geführt wird. Beispielsweise kann die Positioniereinrichtung auf/an dem Fahrzeug befestigt sein. Auch kann die erläuterte Steuer- und/oder Auswerteeinrichtung, die Energieversorgungseinrichtung und/oder die Einrichtung zur Bereitstellung einer pneumatischen Versorgung auf/an dem Fahrzeug befestigt sein.
Alternativ oder kumulativ umfasst das System mindestens eine Bilderfassungseinrichtung. Die Bilderfassungseinrichtung kann an der Greifvorrichtung, der Positioniereinrichtung oder dem Fahrzeug angeordnet sein. Von der Bilderfassungseinrichtung erzeugte Abbilder können für eine bildbasierte Steuerung der Positioniereinrichtung und/oder der Greifvorrichtung ausgewertet werden, insbesondere mittels der vorhergehend erläuterten Steuer- und Auswerteeinrichtung. Beispielsweise kann eine räumliche Lage (also eine räumliche Position und/oder Orientierung) eines Kartons bildbasiert, also durch Auswertung von mindestens einem Abbild, relativ zur Greifvorrichtung bestimmt werden. Auch kann eine räumliche Lage der Greifvorrichtung bildbasiert bestimmt werden. Dies ist jedoch nicht zwingend. Auch ist es möglich, dass eine räumliche Lage der Greifvorrichtung basierend auf Ausgangssignalen von Positionssensoren bestimmt wird, die z.B. Ausgangssignale erzeugen, die eine Gelenkstellung von Gelenken der Positioniereinrichtung repräsentieren. In Abhängigkeit der räumlichen Lage des Kartons und der räumlichen Lage der Greifvorrichtung kann dann die Positioniereinrichtung sowie die Greifvorrichtung zur Aufnahme und zum Transport des Kartons angesteuert werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Aufnahme und Transport von Kartons. Durch das Vorsehen eines Fahrzeugs zur Positionierung der Positioniereinrichtung ergibt sich in vorteilhafter Weise ein großer Anwendungsbereich des Systems, insbesondere können räumlich voneinander beabstandete Regale bzw. Regalabschnitte in einfacher Weise zum Ein- oder Ausräumen durch das System erreicht werden.
Es ist weiter möglich, dass das Fahrzeug eine Haltestruktur zur (Zwischen-)Lagerung eines Kartons aufweist oder ausbildet. Diese kann z.B. eine Lagerplatte umfassen, die z.B. über Füße an einer äußeren Oberfläche des Fahrzeugs befestigt ist. Die Lagerplatte kann mindestens eine Durchgangsöffnung für zur Gewichtseinsparung aufweisen.
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Aufnehmen eines Kartons. In dem Verfahren erfolgt, insbesondere in einem ersten Schritt, das Positionieren einer Greifvorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen in einer Betätigungslage, wobei aus dieser Betätigungslage heraus der Karton in einem gewünschten Abschnitt einer Kartonseitenwand durch das erste Kartonbetätigungselement betätigt werden kann, wenn dieses entlang seiner Bewegungstrajektorie bewegt, z.B. ausgefahren, wird.
Das Positionieren kann insbesondere durch die Positioniereinrichtung erfolgen. Weiter erfolgt, insbesondere in einem zweiten Schritt, das Betätigen des Kartons durch das erste Kartonbetätigungselement, z.B. durch Ausfahren des ersten Kartonbetätigungselements. Hierbei kann in einem ersten Teilschritt, wie vorhergehend erläutert, ein erster beweglicher Abschnitt ausgefahren werden, wobei in einem weiteren Teilschritt der weitere bewegliche Abschnitt mit der mindestens einen Greifernadel ausgefahren wird.
Weiter erfolgt, insbesondere in einem dritten Schritt, ein Verändern der Lage der Greifvorrichtung, insbesondere durch die Positioniereinrichtung. Hierbei kann die Greifvorrichtung insbesondere entlang einer kreisbogenförmigen Trajektorie bewegt werden. Durch diese Bewegung kann das erläuterte Verkippen des Kartons bewirkt werden. Weiter erfolgt, insbesondere in einem vierten Schritt, das Bewegen des Bodenstützelements unter einen Kartonboden. Insbesondere kann das Bodenstützelement entlang einer Betätigungstrajektorie bewegt werden, insbesondere ausgefahren werden. Somit bezeichnet die vorhergehend erläuterte Betätigungslage auch eine räumliche Lage, in der das Bodenstützelement bei der Bewegung entlang der Bewegungstrajektorie unter dem Kartonboden positioniert wird, insbesondere wenn das Bodenstützelement ausgefahren wird. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige und schnelle Aufnahme eines offenen Kartons mit einer Greifvorrichtung.
Hiernach kann, insbesondere in einem fünften Schritt, die Lage der Greifvorrichtung erneut verändert werden, insbesondere durch eine erneute Bewegung entlang einer kreisbogenförmigen Trajektorie, insbesondere derart, dass eine Oberfläche des Bodenstützelements (und somit auch der Kartonboden) senkrecht zur Wirkrichtung der Gravitationskraft angeordnet wird. In dieser Lage kann, insbesondere in einem siebten Schritt, die Lage der Greifvorrichtung zum Transport des Kartons aus dem Regal heraus, beispielsweise zu einer Transportpalette, oder in ein Regal, z.B. von einer Transportpalette, erfolgen. Diese Lageänderung kann durch die Positioniereinrichtung bewirkt werden. Somit wird auch ein Verfahren zum Transport eines offenen Kartons beschrieben, welches neben den Schritten zum Aufnehmen des offenen Kartons auch den erläuterten sechsten und siebten Schritt umfassen kann.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren zusätzlich folgende Schritte. Es kann, insbesondere vor dem Positionieren der Greifvorrichtung in der Betätigungslage, ein Positionieren der Greifvorrichtung in einer Hintergreiflage und ein Bewegen des weiteren Kartonbetätigungselements in einen Hintergreifzustand, beispielsweise aus einem eingefahrenen Zustand heraus, erfolgen. Dann kann ein Verändern der Lage der Greifvorrichtung zum Hintergreifen einer Kartonseitenwand durchgeführt werden, wobei sich das weitere Kartonbetätigungselement im Hintergreifzustand befindet. Bei dem Verändern der Lage der Greifvorrichtung zum Hintergreifen der Kartonseitenwand kann die Lage insbesondere in die vorhergehend erläuterte Betätigungslage verändert werden.
Weiter kann, insbesondere zum bzw. vor dem Aufnehmen, die Greifvorrichtung durch eine Bewegung des Fahrzeugs und/oder der Positioniereinrichtung in die Betätigungslage positioniert werden.
Weiter beschrieben wird ein Verfahren zum Absetzen eines offenen Kartons. Hierbei kann ein Positionieren der Greifvorrichtung mit einem auf mindestens einem Bodenstützelement angeordneten Karton in einer Absetzlage erfolgen. Weiter kann ein Bewegen des Bodenstützelements von einer Lage unter dem Kartonboden heraus erfolgen, also ein Hinausbewegen des Bodenstützelements aus dem Bereich unter dem Kartonboden. Ist der von der Greifvorrichtung aufgenommene Karton durch das erste Kartonbetätigungselement kontaktiert, so kann zeitgleich zu, zeitlich vor, bevorzugt jedoch zeitlich nach der Bewegung des Bodenstützelements eine Bewegung des ersten Kartonbetätigungselements derart erfolgen, dass die mechanische Verbindung mit dem Karton gelöst wird, insbesondere durch ein Einfahren des ersten Kartonbetätigungselements. Ist der aufgenommene Karton zusätzlich durch das weitere Kartonbetätigungselement betätigt, so kann zeitgleich zu, zeitlich vor, vorzugsweise jedoch zeitlich nach der Bewegung des ersten Kartonbetätigungselements ein Verändern der Lage der Greifvorrichtung derart erfolgen, dass der Hintergreifzustand aufgehoben wird.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
2 eine perspektivische Ansicht eines Grundkörpers,
3 eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung in einem ersten Zustand,
4 die in 3 dargestellte Greifvorrichtung in einem weiteren Zustand sowie eine Detailansicht eines ersten Kartonbetätigungselements,
5 die in 4 dargestellte Greifvorrichtung in einem weiteren Zustand,
6 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung in einer Hintergreiflage,
7 eine schematische Darstellung der in 6 dargestellten Greifvorrichtung mit ausgefahrenem Hintergreifelement,
8 eine schematische Darstellung der in 6 dargestellten Greifvorrichtung in einer Betätigungslage,
9 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung mit ausgefahrenem ersten Kartonbetätigungselement,
10 eine schematische Darstellung der in 9 dargestellten Greifvorrichtung nach einer Veränderung der Lage,
11 eine schematische Darstellung der in 10 dargestellten Greifvorrichtung mit ausgefahrenem Bodenstützelement,
12 eine schematische Darstellung der in 11 dargestellten Greifvorrichtung nach einer weiteren Veränderung der Lage,
13 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung mit einem aufgenommenen Karton,
14 eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung mit einem aufgenommenen weiteren Karton,
15 eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung mit einem weiteren aufgenommenen Karton und
16 ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung 1. Die erfindungsgemäße Greifvorrichtung 1 umfasst einen Grundkörper 2 (siehe 2) mit einer Bodenplatte 3, einer Deckenplatte 4 und Seitenwänden 5. Weiter umfasst die Greifvorrichtung 1 einen Nadelgreifer 6 sowie eine erste Antriebseinrichtung 7 zur Erzeugung einer Antriebskraft für die Bewegung eines beweglichen Elements des Nadelgreifers 6. Weiter umfasst die Greifvorrichtung 1 ein Führungselement 8 zur Führung der Bewegung der beweglichen Elemente des Nadelgreifers 6. Das bewegliche Element des Nadelgreifers 6 kann hierbei mit einer Linearbewegung, also entlang einer geradlinigen Trajektorie, bewegt werden. Die erste Antriebseinrichtung 7 kann insbesondere eine pneumatische Antriebseinrichtung sein. Dargestellt ist, dass die Greifvorrichtung 1 auch Verbindungsmittel 9 zur pneumatischen Verbindung zwischen der ersten Antriebseinrichtung 7 und einem beweglichen Element des Nadelgreifers 6 umfasst.
Weiter umfasst die Greifvorrichtung 1 ein plattenförmig ausgebildetes Bodenstützelement 10 sowie Führungselemente 11 zur Führung der Bewegung des Bodenstützelements 10. Auch das Bodenstützelement 10 kann mit einer Linearbewegung bewegt werden, also entlang einer geradlinigen Trajektorie. Die Greifvorrichtung 1 umfasst eine zweite Antriebseinrichtung 12, die als Elektromaschine, insbesondere als Servomotor, ausgebildet sein kann und über ein Zahnradgetriebe mit einem Zahnrad 13 eine Antriebskraft auf das Bodenstützelement 10 überträgt. Das Bodenstützelement 10 umfasst hierzu, wie z.B. in 3 ersichtlich, Durchgangsöffnungen, in die Zähne des Zahnrads 13 zur Kraftübertragung eingreifen können.
Weiter umfasst die Greifvorrichtung 1 ein Hintergreifelement 14 mit einer Betätigungsplatte 15 sowie eine weitere Antriebseinrichtung 16 zur Erzeugung einer Antriebskraft für die Bewegung des beweglichen Teils des Hintergreifelements 14. Auch die weitere Antriebseinrichtung 16 kann als pneumatische Antriebseinrichtung ausgebildet sein. Hierbei ist dargestellt, dass die weitere Antriebseinrichtung 16 (und somit auch das Hintergreifelement 14) an einer Oberseite des Grundkörpers 2 angeordnet ist, insbesondere an einer Innen- bzw. Unterseite der Deckenplatte 4 befestigt ist. Die Führungselemente 11 zur Bewegungsführung des Bodenstützelements 10 sind hierbei an einer Unterseite des Grundkörpers 2, insbesondere auf einer Innenseite der Bodenplatte 3 des Grundkörpers 2 befestigt. Das Bodenstützelement 10 ist hierbei an dieser Innenseite beweglich gelagert. Auch die erste Antriebseinrichtung 7 sowie das Führungselement 8 zur Bewegungsführung des Nadelgreifers 6 sind an der Unterseite des Grundkörpers 2, insbesondere an der Bodenplatte 3, befestigt. Die zweite Antriebseinrichtung 12 ist zwischen der Bodenplatte 3 und der Deckenplatte 4 angeordnet und am Grundkörper 2 befestigt.
Weiter dargestellt ist ein Referenzkoordinatensystem mit einer Längsachse x, wobei ein Pfeil eine Längsrichtung symbolisiert. Weiter dargestellt ist eine Vertikalachse z, wobei ein Pfeil eine Vertikalrichtung symbolisiert. Nicht dargestellt ist eine Querrichtung, die mit der dargestellten Längsachse x und der dargestellten Vertikalachse z ein kartesisches Koordinatensystem bildet. Weiter umfasst die Greifvorrichtung einen Adapter 17 zur Befestigung der Greifvorrichtung 1 an einer Positioniereinrichtung 18 (siehe 16). Bewegungsachsen der Linearbewegung des beweglichen Elements des Nadelgreifers 6, des Bodenstützelements 10 sowie des beweglichen Elements des Hintergreifelements 14 sind hierbei parallel zueinander und parallel zur Längsachse x orientiert. 1 zeigt die beweglichen Elemente des Nadelgreifers 6, des Hintergreifelements 14 sowie das Bodenstützelement 10 in einem vollständig eingefahrenen Zustand. Durch eine Linearbewegung in Richtung der Längsachse x können diese Elemente in einen ausgefahrenen Zustand, insbesondere einen vollständig ausgefahrenen Zustand, versetzt/bewegt werden. Eine Vorderseite der Greifvorrichtung 1 bezeichnet hierbei eine bei der Aufnahme eines Kartons 19 (siehe z.B. 6) zugewandte Seite.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Grundkörpers 2 einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung 1 (siehe 1). Dargestellt ist, dass die Seitenwände 5 und die Bodenplatte 3 Ausnehmungen 29 aufweisen, um ein Gewicht des Grundkörpers 2 zu reduzieren. Der Übersichtlichkeit halber ist nur eine Ausnehmung 29 mit einem Bezugszeichen versehen. Weiter dargestellt ist, dass die Seitenwände 5, die Bodenplatte 3 und die Deckenplatte 4 ineinandergesteckt sind. Weiter dargestellt ist der mechanische Adapter 17 zur Befestigung an einer Positioniereinrichtung 18 (siehe 16). Ebenfalls in 2 ersichtlich sind Löcher und Bohrungen zur Befestigung insbesondere der weiteren Antriebseinrichtung 16, der zweiten Antriebseinrichtung 12, der ersten Antriebseinrichtung 7 und der Führungselemente 8, 11 an dem Grundkörper 2. Der Grundkörper 2 kann hierbei aus Carbon ausgebildet sein.
3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung 1 in einem ersten Zustand. Dargestellt ist, dass die Greifvorrichtung 1 drei Hintergreifelemente 14 und drei weitere Antriebseinrichtungen für die Hintergreifelemente 14 umfasst, die jeweils wieder eine Betätigungsplatte 15 umfassen. Ebenfalls dargestellt ist, dass die Greifvorrichtung 1 drei parallel zueinander bewegliche Bodenstützelemente 10 sowie drei zweite Antriebseinrichtungen 12 zur Erzeugung einer Antriebskraft für diese Bodenstützelemente 10 umfasst. Ebenfalls umfasst die Greifvorrichtung 1 drei parallel zueinander bewegliche Nadelgreifer 6 und entsprechend drei erste Antriebseinrichtungen 7 zur Erzeugung der Antriebskraft für deren Bewegung.
Die Bewegungstrajektorien der beweglichen Elemente sind hierbei geradlinig und parallel zueinander angeordnet. Weiter sind die Bewegungstrajektorien parallel zur Längsachse x orientiert. In 3 ist dargestellt, dass sich das bewegliche Element eines ersten Hintergreifelements 14a mit einer ersten Betätigungsplatte 15a in einem ausgefahrenen Zustand befindet. Die beweglichen Elemente der weiteren Hintergreifelemente 14 sind im eingefahrenen Zustand. Ebenfalls sind die Bodenstützelemente 10 sowie die beweglichen Elemente der Nadelgreifer 6 im eingefahrenen Zustand.
4 zeigt die in 3 dargestellte Greifvorrichtung 1, wobei sich in dem dargestellten Zustand auch ein bewegliches Element eines ersten Nadelgreifers 6a in einem ausgefahrenen Zustand befindet. Hierbei ist ersichtlich, dass das bewegliche Element des Nadelgreifers 6 einen ersten beweglichen Abschnitt 20 umfasst, der beweglich relativ zu dem Grundkörper 2 angeordnet ist. Weiter umfasst das bewegliche Element einen weiteren beweglichen Abschnitt 21, der relativ zum ersten beweglichen Abschnitt 20 angeordnet ist. Der weitere bewegliche Abschnitt 21 weist Greifernadeln auf bzw. wird durch diese Greifernadeln ausgebildet. Die Greifernadeln dienen zum Eindringen in eine Kartonseitenwand. Weiter ersichtlich ist, dass eine Bewegungsachse des ersten Nadelgreifers 6a bzw. von dessen beweglichen Element die Betätigungsplatte 15a des ersten Hintergreifelements 14a schneidet.
5 zeigt eine schematische, perspektivische Darstellung der in 4 dargestellten Greifvorrichtung 1. Zusätzlich zu dem in 4 dargestellten Zustand ist in dem in 5 dargestellten Zustand der Greifvorrichtung 1 auch ein erstes Bodenstützelement 10a in einem ausgefahrenen Zustand dargestellt. Zum Ausfahren des ersten Bodenstützelements 10a wird eine erste Antriebseinrichtung 12a betrieben, wobei die von der ersten Antriebseinrichtung 12a erzeugte Antriebskraft über ein Zahnrad 13 an das Bodenstützelement 10a übertragen wird, nämlich indem die Zähne des Zahnrads 13 in entlang des Bodenstützelements 10a angeordnete Löcher bzw. Schlitze eingreifen.
Anhand der 6 bis 12 wird ein Verfahren zum Aufnehmen eines offenen Kartons 19 erläutert, wobei in diesen Figuren nur ein Nadelgreifer 6, ein Bodenstützelement 10 und ein Hintergreifelement 14 dargestellt ist. Die Ausführungen können jedoch entsprechend für Ausführungsformen gelten, in denen die Greifvorrichtung 1 mehrere Nadelgreifer 6 und/oder Bodenstützelemente 10 und/oder Hintergreifelemente 14 umfasst.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung 1, die, beispielsweise durch eine Positioniereinrichtung 18 (siehe 16) in einer Hintergreiflage angeordnet ist. Hierbei befinden sich das Bodenstützelement 10 sowie die beweglichen Elemente des Nadelgreifers 6 und des Hintergreifelements 14 in einem, insbesondere vollständig, eigengefahrenen Zustand. Weiter dargestellt ist ein Karton 19 mit Waren 22, die im nach oben offenen Karton 19 angeordnet sind. Der Karton 19 ist hierbei auf einem Regalboden 23 angeordnet. Aus dem in 6 dargestellten Zustand und aus der Hintergreiflage der Greifvorrichtung 1 heraus erfolgt dann ein, insbesondere vollständiges, Ausfahren des beweglichen Elements des Hintergreifelements 14 der Greifvorrichtung 1, z.B. durch Betrieb einer entsprechenden Antriebseinrichtung 16 (siehe 1). Der hierdurch eingestellte Zustand ist in 7 dargestellt. Das Bodenstützelement 10 befindet sich wie auch das bewegliche Element des Nadelgreifers 6 im vollständig eingefahrenen Zustand. Die Hintergreiflage ist hierbei derart gewählt, dass die Betätigungsplatte 15 des Hintergreifelements 14 im ausgefahrenen Zustand über einem Innenvolumen des Kartons 19 angeordnet ist, nämlich derart, dass eine Rückseite der Betätigungsplatte 15 bei der Durchführung einer Hintergreifbewegung entlang einer Innenseite einer Kartonseitenwand 24 in das Innenvolumen des Kartons 19 eingeführt wird. In dem in 7 dargestellten Zustand kann die Hintergreifbewegung eine senkrecht nach unten orientierte Bewegung sein, also eine Bewegung entgegengesetzt zu der in 1 dargestellten Vertikalrichtung. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Bewegungsformen vorstellbar.
8 zeigt eine schematische Seitenansicht der Greifvorrichtung 1 nach Veränderung ihrer Lage zum Hintergreifen der Kartonseitenwand 24. Die in 8 dargestellte Lage der Greifvorrichtung 1 kann eine sogenannte Betätigungslage sein. Somit wird die Betätigungslage also durch Bewegung der Greifvorrichtung 1 aus der Hintergreiflage heraus eingestellt. Aus der in 8 dargestellten Betätigungslage der Greifvorrichtung 1 sowie dem in 8 dargestellten Zustand dem Hintergreifelement 14 im ausgefahrenen Zustand und dem Nadelgreifer 6 und dem Bodenstützelement 10 im eingefahrenen Zustand wird der Karton 19 durch eine lineare Ausfahrbewegung des beweglichen Elements des Nadelgreifers 6 betätigt. Hierzu kann die erläuterte erste Antriebseinrichtung 7 betrieben werden. Der sich hierdurch einstellende Zustand ist in 9 dargestellt, wobei ein bewegliches Element des Nadelgreifers 6, umfassend den vorhergehend erläuterten ersten und weiteren Abschnitt 20, 21 im ausgefahrenen Zustand dargestellt ist. Die Greifernadeln 21 des Nadelgreifers 6 werden bei dieser Ausfahrbewegung in die Kartonseitenwand 24 eingeführt bzw. hineingepiekst. Dann erfolgt ein Verändern der räumlichen Lage der Greifvorrichtung 1, insbesondere eine Bewegung der Greifvorrichtung 1 entlang eines Kreisbogens, wobei ein Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Bewegung auf einer Kantenlinie des Kartons 19 liegt, wobei die Kante von dem Kartonboden und der Kartonseitenwand gebildet wird, die der betätigten Kartonseitenwand 24 gegenüberliegt. Hierdurch wird auch der Karton 19 verkippt, insbesondere um die Kantenlinie herum. Der Zustand der Greifvorrichtung 1, insbesondere die räumlich veränderte Lage, ist in 10 dargestellt. Durch das Verändern der räumlichen Lage und das hierdurch bewirkte Verändern der räumlichen Lage des Kartons 19 wird ein Zwischenraum zwischen dem Kartonboden und dem Regalboden 23 gebildet. Hiernach erfolgt ein Bewegen des Bodenstützelements 10 unter den Kartonboden, insbesondere durch Ausfahren des Bodenstützelements 10. Hierzu kann die zweite Antriebseinrichtung 12 betrieben werden. Der ausgefahrene Zustand des Bodenstützelements 10 ist in 11 dargestellt. Zum Transport des Kartons 19 kann dann die räumliche Lage der Greifvorrichtung 1 erneut geändert werden, insbesondere durch Bewegen entlang eines Kreisbogens, um den Kartonboden sowie das Bodenstützelement 10 senkrecht zur Wirkrichtung der Gewichtskraft auszurichten. Der resultierende Zustand ist in 12 dargestellt. In den 10 bis 12 ist eine Wirkrichtung der Gravitationskraft g senkrecht zum Regalboden 23 orientiert und durch einen Pfeil dargestellt.
13 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Greifvorrichtung 1 zur Betätigung eines Kartons 19 mit einer ersten Kartonbreite B1. Hierbei ist dargestellt, dass zur Aufnahme dieses Kartons 19 nur ein erstes Bodenstützelement 10a, ein erster Nadelgreifer 6a und ein erstes Hintergreifelement 14a der Greifvorrichtung 1 in einen ausgefahrenen Zustand versetzt werden müssen, während die weiteren Bodenstützelemente 10, Nadelgreifer 6 und Hintergreifelemente 14 der Greifvorrichtung 1 im eingefahrenen Zustand verbleiben können. In 14 ist eine schematische, perspektivische Darstellung einer Greifvorrichtung 1 bei der Betätigung eines Kartons 19 mit einer zweiten Breite B2, die größer als die erste Breite B1 ist, dargestellt, wobei zur Betätigung dieses Kartons 19 ein erstes und ein zweites Bodenstützelement 10a, 10b, ein erster und ein zweiter Nadelgreifer 6, 6a und ein erstes und zweites Hintergreifelement 14a, 14b in einen ausgefahrenen Zustand versetzt werden. Ein verbleibendes Bodenstützelement 10, ein verbleibender Nadelgreifer 6 und ein verbleibendes Hintergreifelement 14 können im eingefahrenen Zustand verbleiben. 15 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung 1 zur Aufnahme eines Kartons 19 mit einer dritten Kartonbreite B3, die größer als die zweite Kartonbreite B2 (siehe 14) ist. Zur Aufnahme dieses Kartons 19 müssen alle drei Bodenstützelemente 10a, 10b, 10c, alle drei Hintergreifelemente 14a, 14b, 14c und alle drei Nadelgreifer 6, 6a der Greifvorrichtung 1 in den ausgefahrenen Zustand versetzt werden.
16 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems 26 zum Transport eines Kartons 19. Das System 26 umfasst eine Positioniereinrichtung 18 für die Greifvorrichtung 1, wobei die Greifvorrichtung 1 einen Endeffektor der Positioniereinrichtung 18 bildet. In 16 ist dargestellt, dass die Positioniereinrichtung 18 beispielsweise als Gelenkarmroboter ausgebildet sein kann. Weiter dargestellt ist, dass das System 26 ein Fahrzeug 25 zum Bewegen der Positioniereinrichtung 18, beispielsweise ein autonom geführtes Fahrzeug 25, umfasst, wobei die Positioniereinrichtung 18 am Fahrzeug 25 angeordnet ist.
Weiter dargestellt ist, dass das System 26 eine Bilderfassungseinrichtung 27 umfasst, die beispielsweise ebenfalls an der Greifvorrichtung 1 befestigt sein kann. Weiter dargestellt ist eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 28, die von der Bilderfassungseinrichtung 27 erzeugte Abbilder auswerten kann und Steuersignale zur Steuerung der Positioniereinrichtung 18 und der Greifvorrichtung 1 erzeugen kann.
Bezugszeichenliste

1: Greifvorrichtung
2: Grundkörper
3: Bodenplatte
4: Deckenplatte
5: Seitenwand
6, 6a: Nadelgreifer
7: erste Antriebseinrichtung
8: Führungselement
9: pneumatische Verbindung
10, 10a, 10b, 10c: Bodenstützelement
11: Führungselemente
12: zweite Antriebseinrichtung
12a: erste Antriebseinrichtung
13: Zahnrad
14, 14a, 14b, 14c: Hintergreifelement
15: Betätigungsplatte
15a: erste Betätigungsplatte
16: weitere Antriebseinrichtung
17: Adapter
18: Positioniereinrichtung
19: Karton
20: erster Abschnitt
21: weiterer Abschnitt
22: Waren
23: Regalboden
24: Kartonseitenwand
25: Fahrzeug
26: System
27: Bilderfassungseinrichtung
28: Steuer- und Auswerteeinrichtung
29: Ausnehmung
B1: erste Kartonbreite
B2: zweite Kartonbreite
B3: dritte Kartonbreite
g: Gravitationskraft
x, y, z: Achsen

Claims

Greifvorrichtung zur Aufnahme von offenen Kartons (19), wobei die Greifvorrichtung (1) umfasst: - einen Grundkörper (2), - mindestens ein erstes Kartonbetätigungselement zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen der Greifvorrichtung (1) und dem Karton (19), wobei das erste Kartonbetätigungselement beweglich an dem Grundkörper (2) gelagert ist, - mindestens ein Bodenstützelement (10, 10a, 10b, 10c) zum Unterfahren eines Kartonbodens, wobei das Bodenstützelement (10, 10a, 10b, 10c) beweglich an dem Grundkörper (2) gelagert ist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kartonbetätigungselement als bewegliches Element eines Nadelgreifers (6, 6a) ausgebildet ist.
Greifvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelgreifer (6, 6a) einen ersten beweglichen Abschnitt (20), der beweglich relativ zu dem Grundkörper (2) ist, und einen weiteren beweglichen Abschnitt (21), der beweglich relativ zum ersten beweglichen Abschnitt (20) ist, umfasst, wobei der weitere bewegliche Abschnitt (21) mindestens eine Greifernadel umfasst oder aufweist.
Greifvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung (1) mindestens ein weiteres Kartonbetätigungselement zum Hintergreifen einer Kartonseitenwand (24) umfasst.
Greifvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Kartonbetätigungselement mindestens eine Betätigungsplatte (15) umfasst.
Greifvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegungsachse des ersten Kartonbetätigungselements die Betätigungsplatte (15) schneidet.
Greifvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenstützelement (10, 10a, 10b, 10c) plattenförmig ausgebildet ist.
Greifvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenstützelement (10, 10a, 10b, 10c) Abschnitte zur Wechselwirkung mit einem Zahnrad (13) umfasst oder ausbildet.
Greifvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung (1) eine erste Antriebseinrichtung (7) zur Erzeugung der Antriebskraft für das erste Kartonbetätigungselement und/oder eine zweite Antriebseinrichtung (12) zur Erzeugung der Antriebskraft für das weitere Kartonbetätigungselement und/oder eine weitere Antriebseinrichtung (16) zur Erzeugung der Antriebskraft für das Bodenstützelement (10, 10a, 10b, 10c) umfasst.
Greifvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebseinrichtung (7, 12, 16) eine pneumatische oder eine elektrische Antriebseinrichtung ist.
Greifvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Bodenstützelement (10, 10a, 10b, 10c) an einer Unterseite des Grundkörpers (2) gelagert ist, wobei das erste Kartonbetätigungselement über dem Bodenstützelement (10, 10a, 10b, 10c) am Grundkörper (2) gelagert ist.
Greifvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung (1) mindestens zwei erste Kartonbetätigungselemente und/oder mindestens zwei Bodenstützelemente (10, 10a, 10b, 10c) umfasst.
System mit einer Greifvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das System (26) eine Positioniereinrichtung (18) für die Greifvorrichtung (1) umfasst.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das System (26) ein Fahrzeug (25) zur Positionierung der Positioniereinrichtung (18) und/oder eine Bilderfassungseinrichtung (27) umfasst.
Verfahren zum Aufnehmen eines offenen Kartons (19), umfassend die Schritte: - Positionieren einer Greifvorrichtung (1) in einer Betätigungslage, - Betätigen des Kartons (19) durch das erste Kartonbetätigungselement, - Verändern der Lage der Greifvorrichtung (1), - Bewegen des mindestens einen Bodenstützelements (10, 10a, 10b, 10c) unter einen Kartonboden.
Verfahren nach Anspruch 15, umfassend die Schritte: - Positionieren der Greifvorrichtung (1) in einer Hintergreiflage, - Bewegen des weiteren Kartonbetätigungselements in einen Hintergreifzustand, - Verändern der Lage der Greifvorrichtung (1) zum Hintergreifen einer Kartonseitenwand (24).