CZ36842U1 - Manipulační zařízení k manipulaci s nákladem pro vyjímání jednotek ze skladového systému - Google Patents

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.

Manipulační zařízení k manipulaci s nákladem pro vyjímání jednotek ze skladovacího systému

Oblast techniky

Předkládané technické řešení se týká manipulačního zařízení k manipulaci s nákladem pro použití ve skladovacím systému obsahujícím mřížový rám obsahující stohy kontejnerů.

Dosavadní stav techniky

Některé obchodní a průmyslové činnosti vyžadují systémy, které umožňují skladování a vyzvedávání velkého množství různých produktů. Jeden ze známých systémů pro skladování a vyzvedávání položek ve více produktových řadách zahrnuje uspořádání kontejnerů v řadách polic uspořádaných v uličkách. V každém kontejneru je umístěno větší množství výrobků jednoho typu. Uličky umožňují přístup mezi řadami regálů, takže požadované výrobky mohou vyzvedávat pracovníci nebo roboti, kteří se pohybují v uličkách. Je však zřejmé, že nutnost zajistit prostor pro přístup k výrobkům znamená, že hustota skladování v těchto systémech je relativně nízká. Jinými slovy, množství prostoru skutečně využívaného pro skladování výrobků je relativně malé ve srovnání s množstvím prostoru potřebného pro skladovací systém jako celek.

V alternativním přístupu, který nabízí výrazné zvýšení hustoty skladování, jsou kontejnery naskládány na sebe a tyto stohy jsou uspořádány do řad. Tyto kontejnery jsou přístupné shora, čímž se odstraňuje potřeba uliček mezi řadami a je tak do daného prostoru možné umístit více kontejnerů.

Způsoby manipulace s kontejnery stohovanými do řad jsou známé již dlouhá desetiletí. V některých takových systémech, například popsaných v dokumentu US 2701065 A (Bertel), jsou volně stojící stohy kontejnerů uspořádány do řad, aby se zmenšil objem skladu spojený se skladováním těchto kontejnerů a zároveň se v případě potřeby umožnil přístup ke konkrétnímu kontejneru. Přístup k danému kontejneru je možný díky relativně složitým zvedacím mechanismům, které lze použít ke stohování kontejnerů a k vyjmutí daných kontejnerů ze stohů. Náklady na tyto systémy jsou však v mnoha situacích nepraktické a byly komerčně využívány především pro skladování a manipulaci s velkými přepravními kontejnery.

Koncepce použití volně stojících stohů kontejnerů a zajištění mechanismu pro vyzvedávání a ukládání konkrétních kontejnerů byla dále rozvíjena, například podle popisu známého z dokumentu EP 0767113 B1 (Cimcorp). V dokumentu se popisuje mechanismus pro odebírání množiny na sobě naskládaných kontejnerů pomocí robotického manipulátoru v podobě obdélníkové trubky, která je spuštěna kolem stohu kontejnerů, a která je konfigurována tak, aby byla schopna uchopit kontejner na jakékoliv úrovni stohu. Tímto způsobem lze ze stohu zvednout několik kontejnerů najednou. Tuto pohyblivou trubku lze použít k přesunu několika kontejnerů z vrcholu jednoho stohu na vrchol jiného stohu nebo k přesunu kontejnerů ze stohu stranou a naopak. Tyto systémy mohou být užitečné zejména v případech, kdy všechny kontejnery v jednom stohu obsahují stejný výrobek (tzv. stoh s jedním výrobkem). Manipulátor lze použít k přesunu kontejnerů mezi stohy s jedním výrobkem, například k přidání většího počtu kontejnerů s jedním typem výrobku do skladu, a k vyzvednutí jednoho nebo více kontejnerů ze dvou nebo více stohů s jedním výrobkem za účelem vytvoření výstupního stohu s více výrobky. Příkladem může být vyzvednutí beden se zeleninou v centrálním skladu za účelem vytvoření objednávky na více výrobků pro dodání do maloobchodních prodejen.

V systému popsaném společností Cimcorp musí být výška trubky nejméně tak vysoká, jako je výška největšího stohu kontejnerů, aby bylo možné vyjmout nejvyšší stoh kontejnerů během jedné operace. Při použití v uzavřeném prostoru, jako je sklad, je proto maximální výška stohů omezena

- 1 CZ 36842 U1 potřebou umístění trubky manipulátoru. Systém navíc není dostatečně uzpůsoben pro výběr jednoho kontejneru ze stohu s množinou produktů.

Internetové maloobchodní firmy, které prodávají různé položky sortimentu, jako jsou například online obchody s potravinami a supermarkety, vyžadují systémy, které jsou schopny uchovávat desítky nebo dokonce stovky tisíc různých položek sortimentu.

Použití stohů s jednotlivými výrobky může být v takových případech nepraktické, protože by bylo nutné použít velmi velkou podlahovou plochu pro umístění všech potřebných stohů. Kromě toho může být žádoucí skladovat pouze malá množství některých položek, například zboží podléhající rychlé zkáze nebo zboží, které se objednává jen zřídka, takže vytváření stohů s jednotlivými výrobky není efektivním řešením.

Pro maximalizaci hustoty skladování v systému se v některých aplikacích upřednostňuje použití stohů s množinou výrobků, přičemž v kontejnerech tvořících jednotlivé stohy se mohou nacházet různé výrobky. Uskladněné položky musí zůstat přiměřeně rychle a snadno přístupné, aby bylo možné ze skladovacího systému efektivně vybrat více různých položek potřebných k vyřízení objednávky zákazníka, a to i v případě, že některé z požadovaných položek jsou uloženy v nižší úrovni stohu pod několika dalšími kontejnery.

Mezinárodní patentová přihláška WO 98/049075 A (Autostore) popisuje systém, v němž jsou stohy s množinou výrobků uspořádány v rámové konstrukci. Systém tohoto typu je schematicky zobrazen na obr. 1 až 4 přiložených výkresů.

Jak je zobrazeno na obr. 1 a 2, stohovatelné kontejnery 10 jsou stohovány jeden na druhém a tvoří stohy 12. Tyto stohy 12 jsou uspořádány do mřížové rámové konstrukce 14 ve skladu nebo ve výrobním prostředí. Obr. 1 je schematický perspektivní pohled na rámovou konstrukci 14 a obr. 2 je pohled shora dolů, který zobrazuje stoh 12 z kontejnerů 10 uspořádaných v rámové konstrukci 14. Každý kontejner 10 typicky uchovává množinu položek sortimentu (nezobrazených) a položky výrobku v kontejneru 10 mohou být totožné nebo se může jednat o různé druhy výrobků v závislosti na aplikaci.

Rámová konstrukce 14 se skládá z množiny vzpřímených členů 16, které podpírají vodorovné členy 18, 20. První soubor rovnoběžných vodorovných členů 18 je uspořádán kolmo k druhému souboru rovnoběžných vodorovných členů 20 a vytváří množinu vodorovných mřížových konstrukcí podpíraných vzpřímenými členy 16. Tyto členy 16, 18, 20 jsou obvykle vyrobeny z kovu. Kontejnery 10 jsou stohovány mezi členy 16, 18, 20 rámové konstrukce 14, takže rámová konstrukce 14 chrání před vodorovným pohybem stohů 12 kontejnerů 10 a navádí svislý pohyb kontejnerů 10.

Vrchní úroveň rámové konstrukce 14 zahrnuje kolejnice 22 uspořádané do mřížového obrazce napříč horní částí stohů 12. Dále s odkazem na obr. 3 a 4 podpírají kolejnice 22 množinu robotických manipulačních zařízení 30. První sada 22a rovnoběžných kolejnic 22 navádí pohyb manipulačních zařízení 30 v prvním směru (X) napříč horní částí rámové konstrukce 14 a druhá sada 22b rovnoběžných kolejnic 22, uspořádaných kolmo k první sadě kolejnic 22a, navádí pohyb manipulačních zařízení 30 v druhém směru (Y), kolmém k prvnímu směru. Tímto způsobem umožňují kolejnice 22 pohyb manipulačních zařízení 30 bočně ve dvou rozměrech ve vodorovné rovině X-Y, takže lze manipulačními zařízeními 30 pohybovat do polohy nad libovolný ze stohů 12.

Manipulační zařízení 30 jsou dále popsána v norském patentu NO 317366 B1 (Autostore), tento dokument popisuje manipulační zařízení k manipulaci s nákladem podle úvodní části nároku 1. Obr. 3(a) a 3(b) zobrazují schematické perspektivní pohledy na manipulační zařízení 30 zezadu, respektive zepředu, a obr. 3(c) zobrazuje schematický čelní perspektivní pohled na manipulační zařízení 30 zvedající kontejner 10.

- 2 CZ 36842 U1

Každé manipulační zařízení 30 obsahuje vůz 32, který je uspořádán tak, aby se pohyboval ve směru X a Y po kolejnicích 22 rámové konstrukce 14 nad stohy 12. První sada kol 34, která sestává z dvojice kol 34 na přední části vozu 32 a dvojice kol 34 na zadní části vozu 32, je uspořádána tak, aby zabírala se dvěma sousedními kolejnicemi první sady 22a kolejnic 22. Podobně druhá sada kol 36, která sestává z dvojice kol 36 na každé straně vozu 32, je uspořádána tak, aby zabírala se dvěma sousedními kolejnicemi druhé sady 22b kolejnic 22. Každou sadu kol 34, 36 lze zvedat a spouštět tak, že buď první sada kol 34, nebo druhá sada kol 36 je v každém okamžiku v záběru s příslušnou sadou 22a, 22b kolejnic.

Když je první sada kol 34 v zabrání s první sadou 22a kolejnic a druhá sada kol 36 je zdvižena nad kolejnice 22, lze kola 34 pohánět pomocí hnacího mechanismu (nezobrazeného) umístěného ve voze 32 za účelem pohybování s manipulačním zařízením 30 ve směru X. K posouvání manipulačního zařízení 30 ve směru Y je první sada kol 34 zdvižena nad kolejnice 22 a druhá sada kol 36 je spuštěna do zabrání s druhou sadou 22b kolejnic. Hnací mechanismus lze následně použít k pohonu druhé sady kol 36 k dosažení pohybu ve směru Y.

Manipulační zařízení 30 je vybaveno jeřábovým zařízením 40. Jeřábové zařízení 40 se skládá z konzolového ramene 42, které vyčnívá z horní části vozu 32. Pomocí čtyř lan 46 je na konzolovém rameni 42 zavěšena deska 44 chytače. Lana 46 jsou spojena s navíjecím zařízením (nezobrazeným) a umístěným uvnitř vozu 32. Lana 46 lze navíjet nebo vytahovat z konzolového ramene 42 tak, aby bylo možné nastavit polohu desky 44 chytače vzhledem k vozu 32 ve směru Z.

Deska 44 chytače je uzpůsobena tak, aby zabírala s horní částí kontejneru 10. Deska 44 chytače může například obsahovat kolíky (nezobrazené), které se spojují s odpovídajícími otvory (nezobrazenými) v lemu, který tvoří horní povrch kontejneru 10, a posuvné příchytky (nezobrazené), které je možné uvést do zabrání s lemem a uchopují kontejner 10. Příchytky jsou ovládány tak, aby zabíraly s kontejnerem 10, vhodným hnacím mechanismem umístěným v desce 44 chytače, která je napájena a řízena signály přenášenými samotnými lany 46 nebo prostřednictvím samostatného řídicího kabelu (nezobrazeného).

K odstranění kontejneru 10 z horní části stohu 12 se manipulační zařízení 30 posouvá dle potřeby ve směru X a Y, takže je deska 44 chytače umístěna nad stohem 12. Deska 44 chytače je následně spuštěna svisle ve směru Z k zabrání s kontejnerem 10 v horní části stohu 12, jak je zobrazeno na obr. 3(c). Deska 44 chytače uchopuje kontejner 10 a je následně vysunuta nahoru na lanech 46 s uchyceným kontejnerem 10. V horní části svého svislého chodu je kontejner 10 umístěn pod konzolovým ramenem 42 a je přidržován nad úrovní kolejnic 22. Tímto způsobem se může manipulační zařízení 30 pohybovat do jiné polohy v rovině X-Y a přenáší kontejner 10 podél ní a přepravuje kontejner 10 na jiné místo. Lana 46 jsou dostatečně dlouhá, aby umožnila manipulačnímu zařízení 30 vyzvednout a umístit kontejnery z jakékoliv úrovně stohu 12, včetně těch na úrovni podlahy. Vůz 32 je dostatečně těžký, aby vyvážil hmotnost kontejneru 10 a zůstal během zvedání stabilní. Hmotnost vozu 32 může být částečně tvořena bateriemi, které se používají k napájení hnacího mechanismu kol 34, 36.

Jak je zobrazeno na obr. 4, opatřena je množina totožných manipulačních zařízení 30, takže mohou jednotlivá manipulační zařízení 30 fungovat souběžně a zvýšit tak výkonnost celého systému. Systém zobrazený na obr. 4 obsahuje dvě specifická místa, známá jako porty 24, kterými lze kontejnery 10 přenášet do systému nebo ze systému. Ke každému portu 24 je připojen další dopravníkový systém (není zobrazen), takže kontejnery 10 dopravené do portu 24 manipulačním zařízením 30 mohou být dopravníkovým systémem přemístěny na jiné místo, například do vychystávací stanice (není zobrazena). Podobně mohou být kontejnery 10 přesouvány dopravníkovým systémem do portu 24 z vnějšího místa, například do stanice pro plnění kontejnerů (není zobrazena), a přepraveny do stohu 12 pomocí manipulačního zařízení 30 k doplnění zásob v systému.

- 3 CZ 36842 U1

Každé manipulační zařízení 30 dokáže zdvihnout a přesunout současně jeden kontejner 10. Pokud je nezbytné vyzvednout kontejner 10 („cílový kontejner“), který se nenachází v horní části stohu 12, musí být překrývající kontejnery 10 („necílové kontejnery“) nejdříve odstraněny, aby bylo možné získat přístup k cílovému kontejneru 10.

Každé z manipulačních zařízení 30 je ovládáno centrálním počítačem. Každý jednotlivý kontejner 10 v systému je sledován, takže je možné vyzvedávat, přepravovat a dle potřeby vyměňovat příslušné kontejnery 10.

Systém popsaný s odkazem na obr. 1 až 4 má mnoho výhod a je vhodný pro široké spektrum operací skladování a vyzvedávání. Umožňuje zejména velmi husté skladování výrobků a poskytuje velmi hospodárný způsob skladování velkého množství různých položek v kontejnerech 10, přičemž umožňuje přiměřeně hospodárný přístup ke všem kontejnerům 10, je-li nutné provést vyzvednutí.

U velkoobjemových systémů, u nichž je rozhodující rychlost provozu, je důležité maximalizovat výkonnost každého manipulačního zařízení, pokud jde o rychlost provozu, životnost baterie, spolehlivost, nosnost, stabilitu atd. Proto může být žádoucí poskytnout manipulační zařízení, která nabízejí lepší výkon v jedné nebo více z těchto oblastí.

Může být také žádoucí zvýšit počet současně používaných manipulačních zařízení, aby bylo možné zvýšit rychlost, s jakou lze položky ze skladovacího systému vyzvednout. Například přihlašovatelova souběžně vyřizovaná mezinárodní patentová přihláška WO 2013167907 A1 (PCT/GB2013/051215) popisuje skladovací systém, v němž je k dispozici více než jeden ze dvou různých typů manipulačních zařízení. Jeden typ manipulačního zařízení je uzpůsoben k tomu, aby při jedné operaci zvedl ze stohu více kontejnerů a umožnil tak přístup k cílovému kontejneru ve stohu manipulačním zařízením s jedním kontejnerem druhého typu. V takových případech může být žádoucí zmenšit velikost manipulačního zařízení, aby se minimalizovaly případy, kdy je optimální dráha pohybu jednoho zařízení omezena přítomností jiných zařízení.

Na základě těchto skutečností bylo navrženo toto technické řešení.

Podstata technického řešení

Toto technické řešení je definováno manipulačním zařízením k manipulaci s nákladem podle nároku 1. Výhodná provedení technického řešení jsou definována v závislých nárocích 2 až 6.

Uspořádáním objemných složek manipulačního zařízení nad prostor pro příjem kontejneru se zmenšuje stopa manipulačního zařízení v porovnání s konzolovými konstrukcemi zobrazenými na obr. 3(a) až 3(c) a popsanými v dokumentu NO 317366 B1, kde jsou objemné složky umístěny ve vozovém modulu umístěné po jedné straně prostoru pro příjem kontejneru. S výhodou manipulační zařízení podle tohoto technického řešení vyplňuje prostor pouze nad jedním stohem kontejnerů v rámu na rozdíl od konzolových konstrukcí zobrazených na obr. 3(a) až 3(c), které vyplňují prostor nad dvěma stohy. To znamená, že díky technickému řešení lze zlepšit účinnost provozu skladovacího systému, protože zmenšená plocha umožňuje umístit více manipulačních zařízení a snižuje pravděpodobnost, že jedno zařízení bude bránit optimální dráze jiného zařízení.

Manipulační zařízení s výhodou obsahuje sadu kol pro podepření manipulačního zařízení nad stohy. Boční pohyb manipulačního zařízení je veden kolejnicemi umístěnými nad rámem. Kolejnice jsou uspořádány do mřížového obrazce, který umožňuje dvourozměrný pohyb manipulačního zařízení ve vodorovné rovině. Kola zabírají s kolejnicemi. Jsou opatřeny dvě sady kol, kdy jedna sada je uspořádána k zabrání s první sadou kolejnic k vedení pohybu manipulačního zařízení v prvním směru a druhá sada je uspořádána k zabrání s druhou sadou uspořádanou k zabrání s druhou sadou kolejnic k vedení pohybu manipulačního zařízení v druhém směru.

- 4 CZ 36842 U1

V jednom provedení podle tohoto technického řešení jsou kola uspořádána po obvodu prostoru pro příjem kontejneru. Kola mohou být poháněna jedním nebo více motory umístěnými ve vozovém modulu. Pohon může být přenášen z motorů ve vozovém modulu na kola pomocí prostředků k přenosu pohonu umístěných kolem prostoru pro příjem kontejneru. Hnací přenosové prostředky mohou například zahrnovat vhodné uspořádání řemenic a hnacích řemenů.

Alternativně mohou kola obsahovat integrované motory, například motory integrované v nábojích kol. Každé kolo je tak samostatnou pohonnou jednotkou a hnací řemeny nejsou nutné. Toto uspořádání je výhodné, protože zmenšuje velikost manipulačního zařízení a usnadňuje servis.

Jedna nebo obě sady kol jsou konfigurovány pro zvedání a spouštění vzhledem k druhé sadě kol. Ve vozovém modulu je za tímto účelem umístěn jeden nebo více motorů pro zvedání kol nebo i jiná zařízení pro zvedání kol.

Vozový modul může obsahovat navíjecí nebo jeřábové zařízení ke zdvihání kontejneru do prostoru pro příjem kontejneru. Jeřábové zařízení může obsahovat jeden nebo více než jeden motor ke zdvihání kontejneru a tento nebo každý motor jeřábového zařízení může být umístěn ve vozovém modulu.

Jeřábové zařízení může obsahovat zařízení chytače nakonfigurované k uchycení kontejneru shora. Zařízení chytače může být zavěšeno na lanech, která se mohou odvíjet z vozu a do něj navíjet za účelem pohybu zařízení chytače svisle.

Manipulační zařízení k manipulaci s nákladem je vybaveno zdvihacím zařízením uspořádaným ke zdvihání jednoho kontejneru ze stohu do prostoru pro příjem kontejneru. Zdvihací zařízení může obsahovat dvojici zdvihacích ramen umístěných na obou stranách prostoru k příjmu kontejneru, přičemž v takovém případě může zdvihací zařízení obsahovat zařízení chytače namontované mezi konci ramen a uspořádané k uchopení kontejneru shora.

Manipulační zařízení má s výhodou těžiště, které se nachází v podstatě přímo nad zařízením chytače při sklonění zařízení chytače pod prostor pro příjem kontejneru.

V dalším provedení, které není součástí technického řešení, obsahuje zdvihací zařízení tyče nebo lana uspořádané k zabrání se svislými kanály zhotovenými v bočních stěnách kontejnerů. Kanály mohou být přístupné otvory v horní části každého kontejneru. Při takovém uspořádání nejsou svisle vybíhající prostory ve skladovacím systému zapotřebí.

Tyto tyče nebo lana mohou nést kotevní mechanismus uspořádaný k uvolnitelnému zabrání s kontejnerem. Kotevní mechanismus může například obsahovat jedno nebo více než jedno bočně vysouvatelné rameno k zabrání s povrchem kontejneru. Kotevní mechanismus může být ovládán dálkově, například vodičem, který probíhá válcovitým vývrtem tyče nebo lana.

Manipulační zařízení obsahuje horní část, spodní část s prostorem pro příjem kontejneru a naviják pro zvedání kontejneru do prostoru pro příjem kontejneru. Naviják s výhodou obsahuje navíjecí motor, který je umístěn v horní části nad prostorem pro příjem kontejneru. Spodní část s výhodou obsahuje sadu kol k usnadnění bočního pohybu manipulačního zařízení vzhledem k rámu a horní část rovněž obsahuje alespoň jeden motor k pohonu jednoho nebo více než jednoho kola sady kol.

Spodní část může obsahovat rámovou konstrukci k podpírání kol sady kol. Rámová konstrukce může být uspořádána kolem prostoru pro příjem kontejneru. Prostor pro příjem kontejneru může být například ze čtyř stran ohraničen rámovou konstrukcí. Jeden nebo více než jeden prvek rámové konstrukce může být pohyblivý ke zdvižení a spuštění první sady kol vzhledem k druhé sadě kol, čímž se usnadní zabrání buď první sady kol nebo druhé sady kol k první, respektive druhé sadě kolejnic nebo drah. Pohyblivé prvky rámové konstrukce mohou být poháněny motorem umístěným

- 5 CZ 36842 U1 v horní části manipulačního zařízení.

Manipulační zařízení podle tohoto technického řešení je s výhodou samohybný robotický vůz.

Podle jiného aspektu technické řešení spočívá ve skladovacím systému, který obsahuje rám pojímající několik stohů kontejnerů, podle nároku 7.

Provedení, které není součástí předkládaného technického řešení, poskytuje skladovací systém obsahující: první sadu rovnoběžných kolejnic nebo drah a druhou sadu rovnoběžných kolejnic nebo drah, které vybíhají příčně k první sadě v podstatě ve vodorovné rovině a vytvářejí mřížový obrazec obsahující množinu mřížových prostorů; množinu stohů kontejnerů umístěných pod kolejnicemi a uspořádanými tak, aby každý stoh vyplňoval stopu v podstatě jednoho mřížového prostoru; manipulační zařízení dle popisu uvedeného výše a uspořádané k bočnímu pohybu nad stohy na kolejnicích, manipulační zařízení obsahuje prostor pro příjem kontejneru umístěný nad kolejnicemi a zdvihací zařízení uspořádané ke zdvihání jednoho kontejneru ze stohu do prostoru pro příjem kontejneru; přičemž manipulační zařízení má stopu, která vyplňuje ve skladovacím systému v podstatě pouze jeden mřížový prostor.

Jiné provedení, které není součástí technického řešení, zahrnuje skladovací systém obsahující rám obsahující množinu stohů s kontejnery, první manipulační zařízení schopné zdvihat množinu kontejnerů ze stohu při jedné operaci, a druhé manipulační zařízení schopné zdvihat jeden kontejner a přesouvat tento kontejner v bočním směru. První a druhé manipulační zařízení jsou umístěna nad rámem a jsou k zajištění přístupu k různým stohům nezávisle pohyblivá. Druhé manipulační zařízení je typu popsaného výše a vyplňuje prostor odpovídající v podstatě pouze jednomu stohu s kontejnery.

V tomto aspektu poskytuje zajištění prvního manipulačního zařízení schopného zdvihat množinu kontejnerů ze stohu při jedné operaci současně s druhým manipulačním zařízením schopným zdvihat jeden kontejner a přesouvat kontejner v bočním směru optimální řešení pro vyzvedávání kontejneru, který se nachází uprostřed nebo na dně stohu. V takovém případě je nutné provést pouze dvě operace za účelem vyzvednutí cílového kontejneru, což výrazně zvyšuje rychlost a účinnost procesu vyzvedávání v porovnání s uspořádáními podle dosavadního stavu techniky, ve kterých lze najednou zdvihnout pouze jeden kontejner.

Skladovací systém může dále obsahovat jedno nebo více než jedno místo portu, na kterém mohou být kontejnery ze skladovacího systému odebírány, popřípadě do něj přidávány. Manipulační zařízení podle tohoto technického řešení může být schopno přepravovat cílový kontejner ze stohu do místa portu. Kontejnery mohou obsahovat kontejnery nahoře otevřené. Kontejnery mohou být uspořádány tak, aby se vzájemně blokovaly nebo byly ve vzájemném zabrání ve svislém směru při ukládání do stohu.

V typické aplikaci může být použito více manipulačních zařízení, aby bylo možné zvedat a přemísťovat více kontejnerů současně. Manipulační zařízení mohou být různých typů a mohou být zvolena tak, aby byly vyváženy náklady a spotřeba energie systému s rychlostí a flexibilitou provozu. Jednou z výhod tohoto technického řešení je, že díky tomu, že manipulační zařízení zabírají prostor pouze nad jedním stohem, lze zvýšit účinnost systému s více zařízeními ve srovnání s manipulačními zařízeními podle dosavadního stavu techniky, která vyplňují dva nebo více než dva stohy. Zvýšení účinnosti může vyplývat z možnosti umístit v daném systému více manipulačních zařízení, z optimalizace směrování zařízení s využitím prostoru získaného zmenšením půdorysu zařízení nebo z kombinace těchto faktorů.

- 6 CZ 36842 U1

Objasnění výkresů

Obr. 1 je schematický perspektivní pohled na rámovou konstrukci pro umístění většího počtu stohů kontejnerů ve známém skladovacím systému;

obr. 2 je schematický pohled v půdorysu na část rámové konstrukce z obr. 1;

obr. 3(a) až 3(c), kde obr. 3(a) a 3(b) jsou schematické perspektivní pohledy zezadu a zepředu na známé manipulační zařízení pro použití s rámovou konstrukcí na obr. 1 a 2, a obr. 3(c) je schematický perspektivní pohled na známé manipulační zařízení při použití zdvihání kontejneru; a obr. 4 je schematický perspektivní pohled na známý skladovací systém zahrnující množství manipulačních zařízení typu uvedeného na obr. 3(a), 3(b) a 3(c), instalovaných na rámové konstrukci na obr. 1 a 2.

Dále budou popsána provedení současného technického řešení, pouze za pomoci příkladů, s odkazem na zbývající připojené obrázky, ve kterých jsou použity podobné vztahové značky pro obdobné znaky a na kterých:

obr. 5 je schematický perspektivní pohled na manipulační zařízení podle jednoho provedení podle tohoto technického řešení;

obr. 6(a) a 6(b) jsou schematické perspektivní pohledy na manipulační zařízení podle obr. 5, přičemž část manipulačního zařízení je na obr. 6(a) a 6(b) odříznuta, aby byl vidět vnitřek zařízení, a obr. 6(c) znázorňuje jednu z možných systémových architektur zařízení;

obr. 7 je schematický perspektivní pohled na skladovací systém, který se skládá z množiny známých manipulačních zařízení typu uvedeného na obr. 3(a), 3(b) a 3(c) a z většího počtu manipulačních zařízení typu uvedeného na obr. 5, instalovaných na rámové konstrukci z obr. 1 a 2;

obr. 8, 9 a 10 zobrazují schematické boční, perspektivní a horní pohledy na manipulační zařízení podle dalšího provedení podle tohoto technického řešení s vynechaným vnějším krytem;

obr. 11 je schematický perspektivní pohled na manipulační zařízení z obr. 8 až 10 s vynechaným vnějším krytem;

obr. 12 je boční pohled na manipulační zařízení z obr. 8 až 11;

obr. 13 je schematický perspektivní pohled na kola vhodná k použití v manipulačním zařízení z obr. 8 až 12;

obr. 14 je schematický perspektivní pohled na část manipulačního zařízení podle dalšího provedení podle tohoto technického řešení;

obr. 15 a 16 jsou schematické perspektivní a boční pohledy na vnitřní složky manipulačního zařízení z obr. 14; a obr. 17 je perspektivní pohled na manipulační zařízení podle jednoho dalšího provedení podle tohoto technického řešení.

- 7 CZ 36842 U1

Příklady uskutečnění technického řešení

Obr. 5 zobrazuje manipulační zařízení 100 podle provedení tohoto užitného vzoru. Toto manipulační zařízení 100 obsahuje vůz 102 vybavený navijákovým nebo jeřábovým zařízením 104 ke zdvihání skladovacího kontejneru 106 shora. Jeřábové zařízení 104 obsahuje navijáková lana 108 a zařízení 110 chytače. Zařízení 110 chytače je nakonfigurováno k uchycení vršku kontejneru 106 a jeho zdvihnutí ze stohu kontejnerů 106 ve skladovacím systému typu zobrazeného na obr. 1 a 2.

Rovněž s odkazem na obr. 6(a) a 6(b) obsahuje vůz 102 horní část tvořenou vozovým modulem 112 a dolní část 114.

Dolní část 114 je vybavena dvěma sadami kol 116, 118, které se pohybují po kolejnicích umístěných v horní části rámu skladovacího systému. Přinejmenším jedno kolo každé sady kol 116, 118 je poháněno tak, aby umožňovalo pohyb vozu 102 po kolejnicích ve směru X a Y. Jak bude vysvětleno níže, jednu nebo obě sady kol 116, 118 lze svisle posunout, aby se každá sada kol zvedla z příslušných kolejnic, což umožní vozu 102 pohybovat se požadovaným směrem.

Kola 116, 118 jsou uspořádána po obvodu prostoru 120, známého jako prostor pro příjem kontejneru v dolní části 114. Velikost tohoto prostoru 120 umožňuje umístění kontejneru 106 po jeho zdvižení jeřábovým zařízením 104, jak je zobrazeno na obr. 6(a). Nachází-li se v prostoru 120, kontejner 106 se zdvihne z kolejnic pod ním, aby mohl vůz 102 bočně přesunout na jiné místo. Po dosažení cílového místa, například jiného stohu, přístupového místa ve skladovacím systému nebo pásového dopravníku, lze kontejner 106 spustit z prostoru 120 (jak je zobrazeno na obr. 6(b)) a uvolnit jej ze zařízení 110 chytače.

Vozový modul 112 vozu 102 obsahuje veškeré důležité objemné složky manipulačního zařízení, jak je zobrazeno na obr. 6(c). Vozový modul 112 obsahuje baterii a související elektroniku, řídicí jednotky a komunikační zařízení, motory k pohonu kol 116, 118, motory k pohonu jeřábového zařízení 104 a další snímače a systémy.

Takto je stopa vozu 102 větší než velikost kontejneru 106 pouze natolik, aby se do ní vešla kola 116, 118 na obou stranách prostoru 120. Jinými slovy vyplňuje vůz 102 ve skladovacím systému prostor jedné mříže. Vůz 102 tak zabírá v rovině X-Y minimální možný prostor a jeho půdorysná stopa je přibližně poloviční ve srovnání s konzolovou konstrukcí podle dosavadního stavu techniky zobrazenou na obr. 3. Pro srovnání je na obr. 7 zobrazeno manipulační zařízení 100 podle užitného vzoru při použití ve skladovacím systému typu zobrazeného na obr. 1 a 2 spolu s manipulačními zařízeními 30 konzolového typu podle dosavadního stavu techniky znázorněnými na obr. 3. Je možné vidět, že manipulační zařízení 30 podle dosavadního stavu techniky, třebaže jsou nižší, vyplňují prostor dvou stohů v porovnání s vyššími manipulačními zařízeními 100 podle dosavadního stavu techniky, avšak s menší stopou.

Manipulační zařízení 100 podle tohoto technického řešení mohou rovněž nabídnout vylepšenou stabilitu, zvýšenou manipulační nosnost a sníženou hmotnost v porovnání s manipulačním zařízením 30 konzolového typu podle dosavadního stavu techniky, protože v užitném vzoru je zatížení kontejnerů zavěšeno mezi dvojici kol na každé straně vozu. Naopak zařízení 30 podle dosavadního stavu techniky musí mít relativně těžký vozový modul za účelem vyvážení zátěže v konzolové konfiguraci.

Obr. 8 až 12 zobrazují jedno provedení podle tohoto technického řešení. Vozový modul 112 vozu 102 obsahuje tři hlavní motory: hnací motor 150, který slouží ke zdvihání a spouštění lan 108 navijáku, která jsou navinuta na cívkách 109 uchycených na hnacích hřídelích umístěných na protilehlých stranách vozu 102; hnací motor 152, který pohání první sadu kol 116, a hnací motor 154, který pohání druhou sadu kol 118. Vozový modul 112 vozu 102 rovněž obsahuje baterii 156 k napájení motorů a řídicích jednotek, snímačů a dalších složek dle popisu uvedeného

- 8 CZ 36842 U1 výše s odkazem na obr. 6(c).

Pohon je přenášen z hnacích motorů 152, 154 na příslušné sady kol 116, 118 pomocí řemenových hnacích mechanismů. Hnací motor 152 pohání řemenici 160 připojenou ke krátké hnací hřídeli 162, která vybíhá napříč tělem vozu. Pohon je přenášen z krátké hnací hřídele 162 na každé kolo první sady kol 116 pomocí hnacího řemene 164. Hnací motor 154 pohání řemenici 170 připojenou k dlouhé hnací hřídeli 172, která vybíhá napříč tělem vozu ve směru kolmém ke krátké hnací hřídeli 162. Pohon je přenášen z dlouhé hnací hřídele 172 na každé kolo druhé sady kol 118 pomocí hnacího řemene 174.

Řemeny poháněná kola 116, 118 jsou upevněna na spodku dolní části 114 vozu 102. Použití hnacích řemenů 164, 174 pro přenos pohonu z motorů na kola umožňuje, aby byly motory 152, 154 namontovány ve vozovém modulu 112 vozu.

V tomto provedení lze první sadu kol 116 zdvihnout nad kolejnice nebo spustit na kolejnice pomocí polohovacího mechanismu kol, jak je nejzřetelněji znázorněno na obr. 9, 11 a 12. Každé kolo 116 je namontováno na rameni 180, které je na svém vnějším konci otočně upevněno. Vnitřní konec každého ramene 180 je spojen s dolním koncem příslušného závěsu 182. Horní konce obou závěsů 182 jsou spojeny s dolním koncem společného závěsu 184. Horní konec společného závěsu 184 je zase spojen s pákovým ramenem 186, které je uváděno do chodu motorem 188. Spouštěním motoru 188 k vytažení společného závěsu 184 nahoru, může být první sada kol 116 zdvižena tak, že druhá sada kol 118 je sama v záběru s kolejnicemi, což umožňuje pohyb vozu 102 ve směru Y. Spouštěním motoru 188 ke stlačování společného závěsu 184 dolů se první sada kol 116 pohybuje směrem dolů k zabrání s kolejnicemi a ke zdvižení vozu tak, že je druhá sada kol 118 zdvižena nad kolejnice, jak je zobrazeno na obr. 9, 11 a 12. Vůz 102 se může následně pohybovat ve směru X.

Druhá sada kol 118 je namontována k pevným T-kusům 190 umístěným na kterémkoliv konci dolní části 114 vozu 102.

Obr. 8, 9 a 12 zobrazují manipulační zařízení 100 s kontejnerem 106 zdviženým do prostoru 120. Obr. 11 zobrazuje manipulační zařízení 100 s kontejnerem 106 pod manipulačním zařízením 100 a zařízením 110 chytače, které se chystá zabrat kontejner 106. Kola 116, 118 a související podpěry, závěsy a hnací řemeny 164, 174 jsou uspořádány kolem okrajů prostoru 120, takže vozový modul 112 vozu 102 je pevně podepřen.

Obr. 13 zobrazuje kolo 200 vhodné pro použití jako jedno z kol 116, 118 manipulačního zařízení 100. Kolo 200 má ozubený středový kanál 202, který tvoří řemenici pro spolupráci s hnacím řemenem 164, 174. Kanál 202 je ohraničen dvěma pryžovými pneumatikami 204, které se při použití opírají o kolejnice. Kolo 200 může být připevněno k rameni 180 prostřednictvím osy (nezobrazené), která prochází axiálním otvorem 206 v kole 200. Aby se minimalizovalo opotřebení, je tato konstrukce kola kompaktní a vyvážená, a pneumatiky 204 slouží k udržení hnacího řemene 164, 174 v ose při použití.

Obr. 14 zobrazuje dvě kola 200 namontovaná v rámové konstrukci 210 manipulačního zařízení podle dalšího provedení předkládaného užitného vzoru. Stejně jako v předchozích provedeních se i v tomto provedení manipulační zařízení skládá z vozu s vozovým modulem 112, v níž jsou umístěny hlavní složky zařízení, a dolní části s prostorem 120 pro příjem kontejneru, přičemž kola 200 jsou uspořádána na čtyřech stranách tohoto prostoru (na obr. 14 jsou zobrazena kola pouze na jedné straně).

V tomto případě se rámová konstrukce 210 skládá ze dvou rovnoběžných panelů, mezi kterými jsou umístěna kola 200. K přenosu pohonu na kola 200 z motoru umístěného ve vozovém modulu 112 vozu slouží hnací řemen 212.

- 9 CZ 36842 U1

Dále s odkazem na obr. 15 a 16 lze kola 200 v tomto provedení zvedat a spouštět pohybem rámové konstrukce 210 vzhledem k vozovému modulu 112 vozu 102. Rámová konstrukce 210 je nainstalována na těleso 230 vozového modulu 112 vozu pomocí kolejnic 232. Kolejnice 232 jsou připevněny k tělesu 230 ve svislé orientaci a rámová konstrukce 210 je posuvně připevněna ke kolejnicím 232.

Rámová konstrukce 210 je přidržována dvojicí závěsů 240, které probíhají mezi panely. Spodní konce závěsů 240 jsou připevněny k příslušným hřídelím 242, které překlenují mezeru mezi panely. Horní konce závěsů 240 jsou otočně připojeny k závitovým výstupkům 246, které jsou namontovány na vodorovné závitové hnací hřídeli 244. Výstupky 246 jsou posuvně připevněny k vodorovným kolejnicím 248.

Hnací hřídel 244 je poháněna motorem 250 prostřednictvím hnacího řemene (nezobrazeného). Když se hnací hřídel 244 otáčí v prvním směru, horní konce závěsů 240 se pohybují od sebe a tlačí rámovou konstrukci 210 směrem dolů, čímž se kola 200 spouštějí na kolejnici. Když se hnací hřídel 244 otáčí druhým, opačným směrem, horní konce závěsů 240 se pohybují společně a vytahují rámovou konstrukci 210 nahoru, čímž zvedají kola 200.

Třebaže je na obr. 14 až 16 zobrazena pouze jedna rámová konstrukce 210 se dvěma koly 200, je zřejmé, že identická rámová konstrukce 210 by mohla být umístěna na opačné straně vozu. Obě rámové konstrukce 210 jsou vyvyšovány a spouštěny společným motorem, takže lze čtyři kola 200 zdvihnout a spustit současně a regulovat tak zabrání této první sady kol 200 s kolejnicemi vybíhajícími v prvním směru napříč rámem. Třebaže to na obr. 14 až 16 není zobrazeno, vůz obsahuje další sadu kol uspořádanou tak, aby se při zvednutí první sady kol spojila s kolejnicemi, které probíhají ve druhém, kolmém směru napříč rámem.

Je možné si povšimnout, že je možné mnoho různých variant a modifikací. Obě sady kol mohou být například poháněny jedním motorem s vhodným převodovým uspořádáním, které přenáší výkon na příslušnou sadu kol. V jiných provedeních může jedno nebo více než jedno kolo obsahovat integrovaný motor nebo motor umístěný vedle kola. Příklad takového uspořádání je zobrazen na obr. 17.

S odkazem na obr. 17 je zobrazeno manipulační zařízení 252 podle dalšího provedení podle tohoto technického řešení. Zařízení 252 má vnější pouzdro 254 ve tvaru krychle, na kterém je u dolního okraje 258 pouzdra 254 namontována řada kol 256. Kola 256 jsou koly s motorizovanými středy, kdy má každé kolo 256 v sobě motor integrovaný do svého středu 260 kola 256. Motory slouží k přímému pohonu příslušných kol 256, a proto toto provedení nevyžaduje hnací řemeny spojené mezi koly a hnacími motory.

V tomto příkladu jsou motory napájeny bateriemi umístěnými v bočních stěnách 262 dolní části 264 pouzdra 254, přiléhající k prostoru 266 pro příjem kontejneru zařízení 252. Umístění baterií nízko tímto způsobem má výhodný efekt spočívající ve snížení těžiště zařízení 252, čímž se zvyšuje jeho stabilita a umožňuje vyšší zrychlení a zpomalení. Zařízení 252 je jinak podobné předchozím provedením a obsahuje podobné mechanismy ke zdvihání a spouštění kol 256 a podobné zdvihací zařízení ke zdvihání kontejneru do prostoru 266 pro příjem kontejneru. Baterie umístěné v bočních stěnách 262 se rovněž používají k pohonu těchto složek.

V kterémkoliv z dříve popsaných provedení může mít mechanismus používaný ke zvedání kontejnerů do prostoru pro příjem kontejnerů jakoukoliv vhodnou podobu.

Pro dosažení maximální stability a nosnosti je žádoucí použít čtyři zdvihací lana, přičemž jedno lano je umístěno v blízkosti každého z rohů zařízení, ale v případě potřeby lze použít i jiné uspořádání, například s menším počtem lan. Všechna lana se prakticky navíjejí a odvíjejí pomocí jednoho motoru, ale v případě potřeby lze použít více motorů.

- 10 CZ 36842 U1

Místo motoru může mechanismus používaný ke zdvihání kol používat lineární pohony, jako jsou lineární motory nebo hydraulické písty. Místo bateriového napájení jsou osobám znalým stavu techniky zřejmé i jiné způsoby napájení zařízení k manipulaci s nákladem, např. napájení z trolejového vedení nebo napájení prostřednictvím kolejnic, po kterých zařízení jezdí.

Je možné si povšimnout, že prvky popsané v souvislosti s jedním konkrétním provedením jsou zaměnitelné s prvky popsanými v souvislosti s jinými provedeními. Například motorizovaná kola s nábojem popsaná na obr. 17 by mohla být použita v kterémkoliv z dalších provedení, popřípadě by mohly být baterie v kterémkoliv z provedení umístěny nízko u prostoru pro příjem kontejneru, 10 aby se zlepšila stabilita a zvýšilo zrychlení/zpomalení. Čtenáři znalému stavu techniky budou zřejmé i další změny a modifikace, které nejsou výslovně uvedené výše.

Claims (7)

1. Manipulační zařízení (100) k manipulaci s nákladem pro použití ve skladovacím systému obsahujícím mřížový rám obsahující množinu stohů (12) kontejnerů (106), přičemž toto manipulační zařízení (100) k manipulaci s nákladem je konfigurováno pro uspořádání nad stohy (12) kontejnerů (106) a je schopno zvednout kontejner (106) ze stohu a přemístit tento kontejner (106) bočně na jiné místo, přičemž toto manipulační zařízení (100) k manipulaci s nákladem obsahuje dvě sady kol (116, 118) pro podpírání manipulačního zařízení (100) na kolejnicích uspořádaných nad mřížovým rámem, nad stohy (12), kde tyto dvě sady kol (116, 118) obsahují první sadu kol (116) pro záběr s první sadou kolejnic (22a) pro vedení pohybu zařízení v prvním směru, a druhou sadu kol (118) pro záběr s druhou sadou kolejnic (22b) pro vedení pohybu zařízení ve druhém směru, přičemž j edna nebo každá sada kol (116, 118) je nakonfigurována pro zvedání a spouštění vzhledem k druhé sadě kol (116, 118), vyznačující se tím, že obsahuje prostor (120) pro příjem kontejneru (106), do kterého může být kontejner (106) zdvihnut, přičemž tento prostor (120) pro příjem kontejneru (106) je uspořádán pod vozovým modulem (112), ve kterém jsou umístěny komponenty, jako jsou napájecí komponenty, ovládací komponenty, hnací komponenty a zvedací komponenty, a přičemž ve vozovém modulu (112) je umístěn jeden nebo více motorů (188) ke zdvihání kol nebo jiná zařízení ke zdvihání kol pro zvedání a spouštění jedné ze sady kol (116, 118) vzhledem k druhé sadě kol (116, 118).

2. Manipulační zařízení (100) k manipulaci s nákladem podle nároku 1, vyznačující se tím, že kola (116, 118) jsou uspořádána u obvodu prostoru (120) pro příjem kontejneru (106).

3. Manipulační zařízení (100) k manipulaci s nákladem podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že ve vozovém modulu (112) je dále umístěno jeřábové zařízení (104) pro zdvihání kontejneru (106) do prostoru pro příjem kontejneru, přičemž toto jeřábové zařízení (104) obsahuje jeden nebo více motorů pro zdvihání kontejneru, a tento jeden nebo více motorů je umístěno ve vozovém modulu (112).

4. Manipulační zařízení (100) k manipulaci s nákladem podle nároku 3, vyznačující se tím, že jeřábové zařízení (104) obsahuje zařízení (110) chytače uspořádané pro zachycení kontejneru shora.

5. Manipulační zařízení (100) k manipulaci s nákladem podle nároku 4, vyznačující se tím, že zařízení (110) chytače je zavěšeno na kabelech, které mohou být vysouvány z vozu (102) nebo zatahovány do něj pro vertikální pohyb zařízení (110) chytače.

6. Manipulační zařízení (100) k manipulaci s nákladem podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že tímto zařízením k manipulaci s nákladem je samohybný robotický vůz.

7. Skladovací systém, vyznačující se tím, že obsahuje rám s množinou stohů (12) kontejnerů (106) a jedno nebo více manipulačních zařízení (100) k manipulaci s nákladem podle kteréhokoliv z předcházejících nároků s uspořádáním nad těmito stohy kontejnerů.