AT520685A1 - Hub- und Transportroboter - Google Patents

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AT520685A1
AT520685A1 AT601342017A AT601342017A AT520685A1 AT 520685 A1 AT520685 A1 AT 520685A1 AT 601342017 A AT601342017 A AT 601342017A AT 601342017 A AT601342017 A AT 601342017A AT 520685 A1 AT520685 A1 AT 520685A1
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AT
Austria
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container
lifting
transport robot
drive
wheel
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AT601342017A
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Inventor
Meinhard Dipl Ing Schwaiger
Original Assignee
Amx Automation Technologies Gmbh
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    • B60P1/64—Vehicles predominantly for transporting loads and modified to facilitate loading, consolidating the load, or unloading the load supporting or containing element being readily removable
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    • B60P1/6436—Vehicles predominantly for transporting loads and modified to facilitate loading, consolidating the load, or unloading the load supporting or containing element being readily removable the load-transporting element being a container or similar the load-transporting element being shifted horizontally in a crosswise direction, combined or not with a vertical displacement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen neuartigen, autonom agierenden, energieeffizienten und platzsparenden Hub- und Transportroboter (1, 1a) für das automatisierte Containerhandling in Hafenanlagen bzw. anderen Container-Umschlagszentren und ein Verfahren für das automatisierte Containerhandling. Insbesondere betrifft die Erfindung ein autonom agierendes Container-Handling System, das aus zwei Einheiten (1, 1a) besteht, die koordiniert zusammenwirken und autonom an einen an einem ersten Ort am Boden beliebig orientiert abgestellten Container (2) stirnseitig andocken, sich formschlüssig mit dem Container verriegeln, den Container vom Boden anheben, von diesem ersten Ort entlang beliebiger Bahnkurven zu einem zweiten Ort transportieren und an diesem zweiten Ort den Container definiert am Boden abgeben können und mit einem Flächenantrieb ausgerüstet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen neuartigen, autonom agierenden, energieeffizienten und platzsparenden Hub-und Transportroboter für das automatisierte
Containerhandling in Hafenanlagen bzw. anderen
Container-Umschlagszentren und ein Verfahren für das automatisierte Containerhandling.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein autonom agierendes Container-Handling System, das aus zwei Einheiten besteht, die koordiniert zusammenwirken und autonom an einen an einem ersten Ort am Boden beliebig orientiert abgestellten Container stirnseitig andocken, sich formschlüssig mit dem Container verriegeln, den Container vom Boden anheben, von diesem ersten Ort entlang beliebiger Bahnkurven zu einem zweiten Ort transportieren und an diesem zweiten Ort den Container definiert am Boden abgeben können und mit einem Flächenantrieb ausgerüstet sind.
Container im Sinne dieser Erfindung sind im
Wesentlichen Frachtcontainer gemäß ISO Norm 668 in den Längen 20 Fuß (6,069 m) und 40 Fuß (12,192 m), jedoch nicht ausschließlich auf diese beschränkt.
Aus der WO2017/076980, US2017/0182923A1, WO2015/026246A2, DE102010060504A1, DE102012108769A1, EP2440431B1, EP2637914B1, DE102015119193A1, EP2185382B1, EP2079607B1, DE102008059830A1, EP2352690B1 sind unterschiedliche flurgebundene Container-Handling Systeme bekannt. Flurgebundene Container-Handling Systeme sind manuell gesteuerte oder autonome
Schwertransportfahrzeuge mit Elektro-, Gas-, Diesel oder Brennstoffzellenantrieb, die entweder mittels einer davon unabhängigen Hebevorrichtung (z. B.
Hafenkran) direkt be- und entladen werden oder den
Container mittels einer unterfahrbaren Containerbrücke und einer integrierten Hubvorrichtung aufnehmen und abgeben können, und den Container von diesem ersten Ort (Beladeort) zu einem zweiten Ort (Abgabeort) verfahren können. Bauartbedingt können derartige
Transportfahrzeuge einen 40‘ oder zwei 20‘
Normcontainer aufnehmen. Nachteilig bei derartigen
Container-Handling Systemen sind das hohe Eigengewicht (liegt in der Größenordnung des zulässigen Einzel
Containergewichtes), die große Fahrzeuglänge (deutlich länger als die Länge der Container), die eingeschränkte Manövrierbarkeit aufgrund der großen Kurvenradien und das Fehlen der Möglichkeit von 90°-Querfahrten, sowie das Erfordernis von Belade-/Entladevorrichtungen oder der direkten Be-/Entladung mittels Krananlagen, wobei die Hafenkrananlagen und die Fahrzeuge sich dabei in ihrer Auslastung gegenseitig behindern.
Die US2017/0182923A1 offenbart ein autonom agierendes flurgebundenes Transportfahrzeug für Container mit einer integrierten Positionierungsvorrichtung für einen zweiten Container, der über einen ersten Container gestapelt werden kann, wobei sowohl der erste als auch der zweite Container mittels einer externen
Beladevorrichtung (Kran) auf das Transportfahrzeug verbracht werden müssen. Die Nachteile sind identisch mit den zuvor genannten Nachteilen der zuvor angeführten bekannten Lösungen.
Die US5800114, US3327996, US5170994, EP1285878A1, EP123022A1, WO20150266246 offenbaren stationäre und mobile Hub- und Absenkvorrichtungen für Fahrzeuge,
Container, Hebebühnen o. ä., die manuell oder elektronisch gesteuert betrieben werden, die mit speziellen Lastaufnahmemitteln ausgerüstet sind und aus dem Zusammenwirken von 4 oder mehreren Einheiten, großvolumige Lasten anheben und absenken können.
Nachteilig bei diesen Ausführungsformen ist vor allem das Fehlen horizontaler Fahrmöglichkeiten unter Last.
Die DE202005002668U1 offenbart eine Hub- und
Transportvorrichtung für schwere Lasten, bestehend aus zwei Einheiten, die jeweils aus einem fahrbaren
Untersatz und einem vertikal verfahrbaren Schlitten mit Verbindungselementen zur Lastaufnahme bestehen. Nachteilig ist die manuelle Betriebsart und ein für das horizontale Verfahren erforderliches unabhängiges zusätzliches Fördersystem (z. B. Gabelstapler).
Die US2004/0256266A1, US5170994, EP0123022A1 und WO2015025246A2 offenbaren Vorrichtungen zum Fixieren bzw. Sichern von Containern auf Hebezeugen, wobei die
Fixierung mittels eines Drehverschlusses (Twist Lock) bzw. eines Einsteckteils in die standardisierte
Containerecke erfolgt. Nachteilig sind bei diesen
Ausführungen unter anderem die ausschließlich manuell zu betätigenden Drehverschlüsse bzw. Einsteckteile zur Fixierung eines Containers in den Containerecken.
Die EP2017281A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Aufnehmen, Anheben, den horizontalen Transport und das Abgeben eines Containers mittels zweier Einzelfahrzeuge, die manuell oder autonom betrieben werden können und über lenkbare Antriebsräder, eine Andockvorrichtung und eine Hubvorrichtung verfügen. Nachteilig bei dieser Ausführung sind die verhältnismäßig große Breite der Einzelfahrzeuge bedingt durch auskragend angeordnete Stützräder, die fehlende Verriegelung bei der Andockvorrichtung, die nur eine Verbindung mit dem Container in den unteren Containerecken durch Einschieben je eines Zapfens pro Containerecke ausschließlich in Containerlängsrichtung vorsieht und gegenüber in Längsrichtung auftretende Kräfte und Verschiebungen während des Transportvorganges nicht abgesichert ist, sodass die Transportfahrzeuge während des Containertransportes mit dem Container den Kontakt verlieren können.
Unter der Bezeichnung MACJAC (https://swarmrobotix.com/macjac.html; 2017-11-18) der amerikanischen Gesellschaft Swarm Robotix (https://swarmrobotix.com) ist ein mobiles, automatisiertes System für das flurgebundene Containerhandling offenbart, das aus vier freibeweglichen, synchronisierten Einzelfahrzeugen besteht, die jeweils mit einer in
Containerlängsrichtung wirkenden drehbaren Container
Verriegelung (Twistlock) und einer Hub- Längsverschiebeeinheit ausgeführt sind. Der auf dem
Boden abgestellte Container wird an den vier Ecken von jeweils einem Einzelfahrzeug in Containerlängsrichtung angefahren, die Container-Verriegelung in die Öffnung der bodenseits stirnseitigen Containerecke eingeschoben und verriegelt, synchron mittels der vier Einzelfahrzeuge angehoben und von den Einzelfahrzeugen teilweise unterfahren, auf einer Plattform oberhalb von Stützrädern abgesetzt, anschließend an den Abstellort entlang nahezu beliebiger Bahnkurven verfahren, kurz angehoben, auf den Boden abgesenkt und die ContainerVerriegelung gelöst, sodass die Einzelfahrzeuge den Containerabstellplatz verlassen können. Nachteilig bei diesem Konzept mit vier Einzelfahrzeugen sind der erhöhte Koordinierungsaufwand, die geringen Platzverhältnisse für die Aufnahme von
Energiespeichern, die sich insgesamt ergebende große
Gesamtbreite aus der Summe aus Containerbreite und zwei Mal halber Einzelfahrzeugbreite, die ungünstigen Kraftverhältnisse in der Verriegelung (Containerecke und Container-Verriegelung) und die Kippgefahr während der Containeraufnahme bis zum Unterfahren des
Containers mit dem Stützrädern.
Die GB2042217, US820228, US5623818, GB820228, DE102013017062A1, WO2012096570A1, DE3324862A1, offenbaren multidirektionale Fahrantriebe, mit einem oder zwei identisch angetriebenen Antriebsrädern, deren
Achsen gegenüber der Fahrbahnebene im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind, die um eine zweite Achse, senkrecht zur Fahrbahnebene schwenkbar gelagert sind und für diese Schwenkbewegung über eine zusätzliche
Lenkeinrichtung verfügen. Weiters offenbaren die JPS62280372A, US20020014357A1, US4221273, US7694758B1, US2004/0079560A1, omnidirektionale Fahrantriebe mit zwei individuell angetriebenen Antriebsrädern, die um eine zweite Achse senkrecht zur Räderachse vertikal zur Fahrbahnebene drehbar in einer Führung gelagert sind, und über zusätzliche Einrichtungen verfügen, um die
Fahrtrichtung relativ zum Fahrgerät zu beeinflussen und Bodenunebenheiten auszugleichen. Die DE102013019726A1 offenbart einen omnidirektionalen Fahrantrieb mit zwei individuell angetriebenen Antriebsrädern mit nach oben (von der Fahrbahnebene aus betrachtet) versetzt angeordnetem Antriebsmotor mit Riemenantrieb, der eine enorme Bauhöhe verursacht, wobei der Fahrantrieb schenkbar um eine Vertikalachse und dazu senkrecht um eine zweite Achse kippbar zwecks Niveauausgleich ausgeführt ist. Die DE102007046868A1 und US6540039B1 offenbaren ein Antriebssystem für ein omnidirektionales Fahrzeug mit zwei versetzt angeordneten lenkbaren Radbaugruppen, bestehend aus zwei Antriebsrädern und die EP2336075A1 und EP3216747 offenbaren ein
Antriebssystem für ein omnidirektionales Fahrzeug mit vier versetzt angeordneten lenkbaren Radbaugruppen mit integriertem Radantrieb und zentraler Lagerung für die
Orientierung der Fahrtrichtung und einer vertikal von der Radachse beabstandeten zweiten Lagerung für einen
Niveauausgleich der Antriebsräder. Nachteilig wirken sich bei diesen Ausführungsvarianten mit zusätzlich erforderlichen Lenkeinrichtungen die fehlende Möglichkeit, eine flüssige Bewegung in jede beliebige Richtung ausführen zu können, bei den
Ausführungsvarianten mit nach oben versetzt angeordneten Antriebseinheiten (z. B. Motor und
Riemengetriebe) die enorme Bauhöhe, bei den
Ausführungsvarianten mit nur zwei Radbaugruppen die eingeschränkte Manövrierfähigkeit (eine Querfahrt ist wegen der dann identischen Räderachsen nicht möglich; fehlende Kippstabilität) und bei den
Ausführungsvarianten mit vertikal von der Radachse beabstandeter zweiter Lagerung für den Niveauausgleich der Antriebsräder die ungünstigen Kraftverhältnisse bei Kurvenfahren aus, sodass nur entweder geringe
Kurvenfahrtgeschwindigkeiten oder kleine Lasten möglich sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen autonom agierenden, energieeffizienten, platzsparenden und uneingeschränkt flächenbeweglichen Hub- und Transportroboter für das automatisierte Containerhandling zu schaffen und ein Verfahren zu definieren, sodass die Nachteile bekannter alternativer Systeme und Detaillösungen vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen Hub- und
Transportroboter mit den Merkmalen des Hauptanspruches und den vorteilhaften Ausgestaltungen entsprechend den abhängigen Unteransprüchen und dem Verfahren mit den
Merkmalen des unabhängigen Verfahrenshauptanspruches und den davon abhängigen Unteransprüchen gelöst.
Erfindungsgemäß wird dies durch ein System aus zwei kooperierenden Hub- und Transportrobotern, gemäß
Anspruch 1 erreicht.
Die hochagil und präzise steuerbaren Hub- und
Transportroboter sind zum automatisierten Fahren,
Andocken und Befördern entlang beliebiger Bahnkurven in der Ebene mit einem omnidirektionalen Antriebssystem ausgerüstet, und verfügen zum sichereren Aufnehmen,
Fixieren, Anheben vom Boden und Abgeben auf den Boden eines Containers über eine Lastaufnahmeverriegelungs und Hubvorrichtung, über eine sichere Kommunikation für den koordinierten Betrieb der beiden Einheiten und über Sicherheits-, Navigations- und Überwachungssensoren.
Das erfindungsgemäße Verfahren für das autonome und platzsparende Containerhandling besteht aus dem koordinierten Anfahren der Hub- und Transportroboter an je eine Stirnseite des an einem beliebig am Boden abgestellten Containers (erster Ort), dem Andocken an den Container und dem Fixieren des Containers mittels der Containerecken-Verriegelung, dem synchronen
Anheben des Containers auf eine Transporthöhe, dem horizontalen Transportieren und Abgeben an einem zweiten Ort, dem Lösen der Containerecken-Verriegelung und dem koordinierten Verfahren der Hub- und
Transportroboter zu einem nächsten Ort für den nachfolgenden Containerhandling-Auftrag.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 zwei Hub- und Transportroboter im Abstand von einem am Boden abgestellten Container in Seitenansicht,
Fig. 2 zwei Hub- und Transportroboter angedockt an einem vom Boden angehobenen Container in Seitenansicht,
Fig. 3 das Detail C von Fig. 2
Fig. 4 zwei Hub- und Transportroboter ohne Container in Seitenansicht,
Fig. 5 zwei Hub- und Transportroboter ohne Container in Draufsicht,
Fig. 6 ein Hub- und Transportroboter in rückwärtiger
Ansicht,
Fig. 7 Detailansicht A von Fig. 1 in Ansicht von unten,
Fig. 8 zwei Hub- und Transportroboter ohne Container in Schrägansicht von unten,
Fig. 9 ein Hub- und Transportroboter ohne Container in Schrägansicht von vorne,
Fig. 10 zwei Hub- und Transportroboter mit Container in perspektivischer Ansicht,
Fig. 11 Detailansicht A von Fig. 1 in perspektivischer
Darstellung von unten,
Fig. 12 Detailansicht B von Fig. 11 in perspektivischer Darstellung,
Fig. 13 eine lenkbare Antriebseinheit in perspektivischer Darstellung im Viertelschnitt.
Die Fig. 1 zeigt die beiden zusammenwirkenden erfindungsgemäßen Hub- und Transportroboter 1 und 1a, in einem Abstand zu dem am Boden stehenden Container 2 mit den unteren Containerecken 2a.
Die Fig. 2 zeigt die beiden zusammenwirkenden erfindungsgemäßen Hub- und Transportroboter 1 und 1a angedockt und verriegelt mit dem Container 2 in angehobenem Zustand, wobei die Hubhöhe des Containers zum Boden während des Transportes ca. 50 - 500 mm, vorzugsweise 100 bis 200 mm beträgt.
Die Fig. 3 zeigt im Detail C von Fig. 2 den erfindungsgemäßen Hub- und Transportroboter 1, mit der Hubvorrichtung 3, der Containerecken-Verriegelung 5, der Hubkraftmoment-Abstützung 4, der Einhausung 10 im verriegelten Zustand mit dem Container 2 und der Container-Stirnseite 2d. Im verriegelten Zustand bewirkt das Gewicht des Containers 2 in der
Containerecken-Verriegelung 5 im Abstand X von der vertikalen Drehachse 17a eine anteilig wirkende Last F5 und erzeugt ein Kipp-Moment, dem die HubkraftmomentAbstützung 4 durch die Abstützkraft F4 im Abstand Y entgegenwirkt, wobei sich die Hubkraftmoment-Abstützung 4 an der Container-Stirnseite 2d abstützt.
Die Fig. 4 zeigt die beiden zusammenwirkenden erfindungsgemäßen Hub- und Transportroboter 1 und 1a, die identisch aufgebaut sind und eine Hubvorrichtung 3, eine Containerecken-Verriegelung 5, eine Hubkraftmoment-Abstützung 4 und eine Einhausung 10 aufweisen.
Die Fig. 5 zeigt die beiden zusammenwirkenden erfindungsgemäßen Hub- und Transportroboter 1 und 1a, die identisch aufgebaut sind, und mit der
Hubvorrichtung 3, der Containerecken-Verriegelung 5 und 5a, der Hubkraftmoment-Abstützung 4 und 4a, der seitlichen Verriegelungsvorrichtung 6 und 6a, der in Containerlängsrichtung wirkenden
Verriegelungsvorrichtung 7 und 7a, sowie der Einhausung 10 ausgeführt sind.
Die Fig. 6 zeigt den einen erfindungsgemäßen Hub- und
Transportroboter 1 von der Rückseite, mit den
Antriebseinheiten 8, 8a und 8b, der Bodeneinheit 9, der Einhausung 10 und den Sensoren 13 und 13a.
Die Fig. 7 zeigt den erfindungsgemäßen Hub- und
Transportroboter 1 mit dem Container 2 gemäß Detail A von Fig. 1 in der Ansicht von unten, mit der
Hubvorrichtung 3, den Containerecken 2a, der
Containerecken-Verriegelung 5 und 5a, der seitlichen
Verriegelungsvorrichtung 6 und 6a, der in
Containerlängsrichtung wirkenden
Verriegelungsvorrichtung 7 und 7a, den
Antriebseinheiten 8, 8a und 8b, die relativ zueinander und unabhängig voneinander um den Schwenkwinkel 17b um eine im Wesentlichen vertikale Achse geschwenkt werden können, und der Bodeneinheit 9.
Die Fig. 8 zeigt die beiden zusammenwirkenden erfindungsgemäßen Hub- und Transportroboter 1 und 1a, die identisch aufgebaut sind ohne Container 2 in
Schrägansicht von unten, jeweils ausgeführt mit der
Hubvorrichtung 3, der Containerecken-Verriegelung 5 und 5a, der seitlichen Verriegelungsvorrichtung 6 und 6a, der in Containerlängsrichtung wirkenden
Verriegelungsvorrichtung 7 und 7a, den
Antriebseinheiten 8, 8a und 8b, der Bodeneinheit 9 und der Einhausung 10.
Die Fig. 9 zeigt den erfindungsgemäßen Hub- und
Transportroboter 1 in Schrägansicht von vorne oben, mit der Hubvorrichtung 3, die gemäß Richtung 3a vertikal auf-/abwärts bewegt werden kann, der ContainereckenVerriegelung 5 und 5a, die in einer weiteren
Ausführungsvariante mittels der Breitenverstellung 5b an unterschiedliche Containerbreiten angepasst werden kann, der seitlichen Verriegelungsvorrichtung 6 und 6a, der in Containerlängsrichtung wirkenden Verriegelungsvorrichtung 7 und 7a und der Einhausung 10.
Die Fig. 10 zeigt die beiden zusammenwirkenden erfindungsgemäßen Hub- und Transportroboter 1 und 1a, die identisch aufgebaut sind, in einem Abstand zu dem am Boden stehenden Container 2 mit den unteren
Containerecken 2a, die mit den Verriegelungsöffnungen in Querrichtung 2b und in Längsrichtung 2c ausgeführt sind, in perspektivischer Darstellung.
Die Fig. 11 zeigt eine Detailansicht A von Fig. 1 in
Schrägansicht von unten, mit dem erfindungsgemäßen Hub-und Transportroboter 1, mit der Hubvorrichtung 3, der Containerecken-Verriegelung 5 und 5a, der seitlichen
Verriegelungsvorrichtung 6 und 6a, der in
Containerlängsrichtung wirkenden
Verriegelungsvorrichtung 7 und 7a, den
Antriebseinheiten 8, 8a und 8b, der Bodeneinheit 9 und dem Container 2, mit den Containerecken 2a.
Die Fig. 12 zeigt eine Detailansicht B von Fig. 11 in perspektivischer Ansicht von unten, mit dem erfindungsgemäßen Hub- und Transportroboter 1, mit der
Hubvorrichtung 3, der Containerecken-Verriegelung 5, der seitlichen Verriegelungsvorrichtung 6, der in
Containerlängsrichtung wirkenden
Verriegelungsvorrichtung 7, der Antriebseinheit 8, der
Bodeneinheit 9 und dem Container 2, mit den
Containerecken 2a, die mit den Verriegelungsöffnungen in Querrichtung 2b und in Längsrichtung 2c ausgeführt sind.
Die Fig. 13 zeigt im Viertelschnitt die Antriebseinheit 8, 8a, 8b bestehend aus den Antriebsrädern 11 und 11a, der Radachse 14 mit der Antriebsräderdrehachse 14a, dem jedem Antriebsrad einzeln zugeordneten Radantrieb 12, einer Radabstützung 15 mit einer Pendellagerung 18, die eine im Wesentlichen senkrecht auf die
Antriebsräderdrehachse wirkende Pendelachse 18a bildet und einen Pendelwinkel 18 b zum Ausgleich von
Bodenunebenheiten ermöglicht, wobei der Pendelwinkel ca. +/- 15 °, vorzugsweise +/- 5° beträgt, einer
Drehlagerung 17, die eine im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahnebene ausgerichtete Drehachse 17a bildet und die Antriebsräder um diese vertikale Drehachse 17a eine Drehbewegung 17b ausführen können von ca. +/- 360°, vorzugsweise +/- 180°.
Der erfindungsgemäße Hub- und Transportroboter 1, 1a besteht aus zwei koordiniert zusammenwirkenden
Einheiten, die hochagil und präzise steuerbar sind und zum automatisierten Fahren, Andocken und Befördern entlang beliebiger Bahnkurven in der Ebene mit einem omnidirektionalen Antriebssystem 8, 8a, 8b ausgerüstet sind, und die zum Zwecke an einen Container andocken und diesen sicher aufnehmen, fixieren, vom Boden anheben und auf den Boden ablegen zu können über die
Containerecken-Verriegelung 5, 5a, über eine
Hubvorrichtung 3, der Hubkraftmoment-Abstützung 4, 4a (im verriegelten Zustand bewirkt das Gewicht des
Containers 2 in der Containerecken-Verriegelung 5 im
Abstand X von der vertikalen Drehachse 17a eine anteilig wirkende Last F5 und erzeugt ein Kipp-Moment, dem die Hubkraftmoment-Abstützung 4 durch die
Abstützkraft F4 im Abstand Y entgegenwirkt, wobei sich die Hubkraftmoment-Abstützung 4 an der Container
Stirnseite 2d abstützt), der Containerecken-
Verriegelung 5, 5a, einer seitlich wirkenden
Verriegelungsvorrichtung 6, 6a und einer in
Containerlängsrichtung wirkenden
Verriegelungsvorrichtung 7, 7a verfügen, und die über eine sichere Kommunikation für den koordinierten
Betrieb der beiden Einheiten und über Sicherheits-,
Navigations- und Überwachungssensoren 13, 13a verfügen. Das omnidirektionale Antriebssystem 8, 8a, 8b ist vorzugsweise in die Bodeneinheit 9 integriert und besteht aus zwei unabhängig voneinander angetriebenen Antriebsrädern 11, 11a, der Radachse 14, die die
Antriebsräderdrehachse 14a bildet, einem für jedes
Antriebsrad 11 und 11a unabhängigen Radantrieb 12, einer Radabstützung 15 mit der Pendellagerung 18, die eine Pendelachse 18a bildet, damit die beiden
Antriebsräder 11, 11a um den Pendelwinkel 18b auslenken und Bodenunebenheiten ausgleichen können, einer Drehlagerung 17, die eine im Wesentlichen senkrecht zur Fahrbahnebene ausgerichtete Drehachse 17a bildet und die Antriebsräder um diese Drehachse eine Drehbewegung 17b ausführen können, und derart die Richtung der Fahrtbewegung bestimmen. Aus der individuellen Drehzahl und dem Durchmesser der Antriebsräder 11, 11a ergibt sich eine Umfangsgeschwindigkeit, mit der die
Antriebsräder auf der Fahrbahnebene abrollen und die
Drehrichtung ergibt die Bewegungsrichtung, sodass derart die Fahrtgeschwindigkeit und Richtung definiert werden. Bei gleicher Drehzahl und gleicher Drehrichtung fährt die Antriebseinheit geradeaus, bei gleicher Drehzahl und gegenläufiger Drehrichtung rotieren die
Antriebsräder um die Drehachse 17a am Stand, bei ungleicher Drehzahl und gleicher Drehrichtung wird eine Kurvenfahrt ausgeführt, wobei der Verfahrweg exakt einem definierten Bewegungspfad ohne Reversieren folgen kann. Für die Navigation und für den sicheren autonomen Betrieb sind Sensoren (beispielsweise Laserscanner, Radar) 13 und 13a vorgesehen, die eine 360° Rundumsicht in der Ebene ermöglichen.
Die Energieversorgung erfolgt vorzugsweise elektrisch, wobei zur Speicherung der elektrischen Energie dem
Stand der Technik entsprechende Akkumulatoren
Verwendung finden, die gleichzeitig im
Belastungsbetrieb auch aufgeladen werden können. Der
Ladevorgang erfolgt berührungsfrei oder mittels
Kontakte.
Das erfindungsgemäße Verfahren für das autonome und platzsparende Containerhandling besteht aus dem koordinierten Anfahren der Hub- und Transportroboter an je eine Stirnseite des an einem beliebig am Boden abgestellten Containers (erster Ort), dem beidseitig stirnseitigen Andocken an den Container und dem
Fixieren des Containers mittels der Containerecken
Verriegelung, dem synchronen Anheben des Containers auf eine Transporthöhe, dem horizontalen Transportieren und Abgeben an einem zweiten Ort, dem Lösen der
Containerecken-Verriegelung und dem koordinierten
Verfahren der Hub- und Transportroboter zu einem nächsten Ort für den beispielsweise nächstfolgenden
Containerhandling-Auftrag. In besonderes bevorzugter
Weise ist einer der beiden Hub- und Transportroboter als Master definiert und koordinert den Gesamtablauf und die Navigation.
Bezugszeichenliste 1, 1a Hub- und Transportroboter 2 Container 2a Containerecke 2b Verriegelungsöffnung in Querrichtung 2c Verriegelungsöffnung in Längsrichtung 2d Container-Stirnseite 3 Hubvorrichtung 3a Vertikalbewegung der Hubvorrichtung 4, 4a Hubkraftmoment-Abstützung 5, 5a Containerecken-Verriegelung 5b Containerecken-Verriegelung Breitenverstellung 6, 6a seitlich wirkende Verriegelungsvorrichtung 7, 7a in Containerlängsrichtung wirkende
Verriegelungsvorrichtung 8, 8a, 8b Antriebseinheit 9 Bodeneinheit 10 Einhausung 11, 11a Antriebsräder 12 Radantrieb 13, 13a Sensoren 14 Radachse 14a Antriebsräderdrehachse 15 Radabstützung 16 Drehring 17 Drehlagerung 17a vertikale Drehachse 17b Drehbewegung / Drehwinkel 18 Pendellagerung 18a Pendelachse 18b Pendelwinkel

Claims (22)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E
    1. Fahrerloser, energieeffizienter und platzsparender Hub- und Transportroboter (1, 1a) für das automatisierte Containerhandling, bestehend aus zwei Einheiten, dadurch gekennzeichnet, dass der Container (2) mittels der Containerecken-Verriegelung (5, 5a) und der Hubkraftmoment-Abstützung (4, 4a) fixiert wird.
  2. 2. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Container (2) mittels der Hubvorrichtung (3) gemäß Hubrichtung (3a) vertikal angehoben und abgesenkt werden kann.
  3. 3. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Containerecken-Verriegelung (5, 5a) eine in Containerlängsrichtung wirkende Verriegelungsvorrichtung (7, 7a) aufweist und in die Verriegelungsöffnung in Längsrichtung (2c) einwirkt.
  4. 4. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Containerecken-Verriegelung (5, 5a) eine seitlich wirkende Verriegelungsvorrichtung (6, 6a) aufweist und in die Verriegelungsöffnung in Querrichtung (2b) einwirkt.
  5. 5. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Containerecken-Verriegelung (5, 5a) in einer weiteren Ausführungsvariante für unterschiedliche Containerbreiten eine Breitenverstellung (5b) aufweist.
  6. 6. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkraftmomentabstützung (4, 4a) horizontal gegen den Container (2) vorzugsweise gegen die Container Stirnseite (2d) wirkt.
  7. 7. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der lenkbaren Antriebseinheiten (8, 8a, 8b) eine nahezu uneingeschränkte Manövrierfähigkeit erreicht wird.
  8. 8. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die lenkbaren Antriebseinheiten (8, 8a, 8b) Antriebsräder (11, 11a) aufweisen, die jeweils über einen eigenen Radantrieb (12) individuell angetrieben werden.
  9. 9. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Radantrieb (12) ein Elektromotor mit oder ohne Getriebe, ein Hydraulikmotor oder ein anderes Antriebssystem sein kann.
  10. 10. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die lenkbaren Antriebseinheiten (8, 8a, 8b) Antriebsräder (11, 11a) aufweisen, deren Radachse (14) und Antriebsräderdrehachse (14a) in der Radabstützung (15) fixiert ist, und die Radabstützung (15) mittels einer Pendellagerung (18) eine Pendelachse (18a) bildet, die im Wesentlichen senkrecht auf die Antriebsräderachse (14a) ausgerichtet ist.
  11. 11. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendellagerung (18) den Antriebsrädern (11, 11a) um die Pendelachse (18a) eine Pendelbewegung um den Pendelwinkel (18b) im Ausmaß von +/- 15°, vorzugsweise +/- 5° erlaubt, um Bodenunebenheiten ausgleichen zu können.
  12. 12. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Radabstützung (15) in einem Drehring (16) mittels einer Drehlagerung (17) um eine im Wesentlichen vertikale Drehachse (17a) um einen Drehwinkel (17b) im Ausmaß von +/- 360°, vorzugsweise +/- 180° geschwenkt, und so die Fahrtrichtung bestimmt werden kann.
  13. 13. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (8a) in einer weiteren Ausführungsvariante über keinen eigenen Radantrieb (12) verfügt und als nachlaufendes Stützrad ausgeführt ist.
  14. 14. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (8, 8a, 8b) in die Bodeneinheit (9) integriert ist.
  15. 15. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (13, 13a) für die Sicherheit, die Navigation und zur Überwachung vorgesehen sind.
  16. 16. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Einhausung (10) Energiespeicher vorgesehen sind.
  17. 17. Hub- und Transportroboter (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Antriebseinheit (8, 8a, 8b) der Container (2) flächig (geradlinig vor-/rückwärts, 90° quer, parallel in beliebigem Winkel schräg, am Stand um einen beliebigen Mittelpunkt drehend sowie entlang beliebiger Bahnkurven) bewegt werden kann.
  18. 18. Verfahren für das automatisierte Aufnehmen, Befördern und Abgeben eines Containers (2) mit dem Hub-und Transportroboter (1, 1a), dadurch gekennzeichnet, dass ein am Boden abgestellter Container (2) an den Stirnseiten (2d) von jeweils einem Transportroboter (1, 1a) koordiniert angefahren wird, an den Containerecken (2a) mittels der ContainereckenVerriegelung (5, 5a) formschlüssig gespannt wird und die während dem Anheben vom Boden entstehenden Hubkraftmomente mittels der Hubkraftmoment-Abstützung (4, 4a) gegen die Container-Stirnseite (2d) abgefangen werden.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hub-und Transportroboter (1, 1a) nach dem synchronen Anheben des Containers (2) den Container entlang beliebiger Bahnkurven von einem ersten Ort zu einem beliebigen zweiten Ort fahren und den Container (2) wiederum synchron auf den Boden absetzen können.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Hub-und Transportroboter (1, 1a) mittels GPS, Laserscanner, oder anderer Einrichtungen navigieren.
  21. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Hub-und Transportroboter (1, 1a) mittels Sensoren (13, 13a) Hindernisse erkennen und eigenständig Ersatzstrategien ausführen, um Kollisionen vermeiden zu können.
  22. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Hub-und Transportroboter (1, 1a) mittels individuell steuerbarer Drehzahlen der Antriebsräder (11, 11a) jede beliebige Bahnkurve fahren, am Stand um einen beliebigen Mittpunkt drehen und Querfahrten ausführen können.
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