DE102004004146B3

DE102004004146B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Sichern von gestapelten Gegenständen

Info

Publication number: DE102004004146B3
Application number: DE102004004146A
Authority: DE
Inventors: Bernd Schnoor; John Wentzel
Original assignee: KUKA Roboter GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2024-01-29
Also published as: US20050163581A1

Abstract

Zum Stabilisieren eines auf einer Palette gestapelten Güterstapels aus Gütern, vorzugsweise in homogenen Gütern, sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Sichern von gestapelten Gegenständen, insbesondere während des Weiterstapelns, vor, die Saugeinrichtungen zum Halten gestapelter Gegenstände aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sichern von gestapelten Gegenständen, insbesondere von Gegenständen unterschiedlicher Größe während des Weiterstapelns.

Im Rahmen des Kommissionierens von Waren, z.B. für den Einzelhandel, werden in der Regel gemischte, inhomogene Paletten zusammengestellt. Die Paletten sind dabei Ladungsträger für eine Vielzahl unterschiedlicher Gebinde oder Gegenstände, wie Kartons, Papptabletts mit oder ohne Schrumpffolie, Säcken oder dergleichen, die gemeinsam auf einer Palette gestapelt werden sollen. Das Kommissionieren erfolgt in der Regel in Warenverteilzentren und geht regelmäßig aus von sortenreinen, homogen gestapelten Paletten aus einer Vielzahl von Produktionsbetrieben, wobei die Paletten jeweils identische Gebinde oder Gegenstände tragen. Grundsätzlich ist es das Ziel, Waren auf Paletten, deren Stapelhöhe 2 m oder mehr betragen kann, so zu stabilisieren, dass diese sowohl während des Stapelns als auch während des Förderns (Transport mittels Fördertechnik oder LKW) nicht kippen.

Bei homogen gestapelten Produkten, also sortenreinen Paletten, die z.B. am Ende einer Produktionslinie palettiert werden, wird die Stabilität dadurch erreicht, dass durch Drehen des Palettenmusters um 180° in den einzelnen Ebenen Überbauungen ähnlich dem Mauern einer Wand mit Ziegelsteinen entstehen, so dass senkrecht durchgehende Fugen (Spalten) vermieden werden. Allerdings lässt sich auch im Falle der Sortenreinheit, beispielsweise bei Gebindemaßen mit quadratischem Grundriss, eine Stapelbildung in Form von "Türmchen" mit durchgehenden seitlichen Fugen nicht oder nur schwer vermeiden. In diesem Fall werden zwischen die einzelnen horizontalen Palettenlagen sogenannte "Schönbögen" (slip sheets), d.h. Zwischenlagen eingelegt, die in der Regel von Papier- oder Pappbögen oder Bögen aus anderen Materialien, wie Kunststofffolie, gebildet sind.

Die DE 197 32 243 C2 beschreibt eine Palettiervorrichtung für auf einer Palette zu stapelnde Gegenstände, wie z.B. Küchenpapierrollen. Die Sicherung der auf der Palette gestapelten Gegenstände geschieht dabei durch die vorgenannte Einfügung von Zwischenlagepapieren. Indes ist eine solche Sicherung der Gegenstände einerseits von begrenzter Stabilität; andererseits funktioniert eine solche Sicherung mittels Zwischenlagen nur bei Gegenständen mit denselben Abmessungen bzw. ist im Falle von Gegenständen mit unterschiedlicher Größe eine Stapelbildung derart vonnöten, dass die oberen Seiten der gestapelten Gegenstände, auf welche die Zwischenlage aufgebracht werden soll, etwa in derselben Höhe angeordnet sind.

Der DE 43 28 155 A1 ist eine Vorrichtung zur Handhabung, insbesondere zum Stapeln und Entstapeln von dicht aneinanderliegenden, flächigen Gegenständen mit glatter Oberfläche, wie Glasplatten, entnehmbar. Die Vorrichtung umfasst einen Saugköpfe aufweisenden Sauggreifer, welcher die Glas platten mittels Unterdruck an diesen ansaugend ergreift und auf einem Stapel ablegt. Eine Sicherung des halbfertigen oder fertigen Stapels, insbesondere während des Weiterstapelns, ist nicht vorgesehen.

Beim Kommissionieren im Sinne des Stapelns inhomogener Waren oder Gegenstände mit unterschiedlichen Abmessungen ist es aufgrund der unbegrenzt vielen unterschiedlichen Gebindehöhen äußerst schwer, eine inhärente Stabilität des Stapels, d.h. eine Stabilität des Stapels als solchem ohne zusätzliche Sicherungsmaßnahmen, durch Überbauungen oder Einlegen von Zwischenlagen zu erreichen.

Soweit ein Kommissionieren in einem Warenverteilzentrum auf einer Zielpalette (Ziel-Ladungsträger) von Hand erfolgt, kann die stapelnde Person aufgrund ihrer Erfahrung einen relativ stabilen Stapel mit möglichst vielen Überbauungen schaffen. In der Regel wird heute chaotisch palettiert, d.h. ein Kommissionierer geht im Wesentlichen gemäß einer Auftragsliste oder vorgegebenen Auftragsreihenfolge vor und stapelt die Gegenstände entsprechend dieser Liste in der Regel in Unkenntnis der weiteren zu kommissionierenden Artikel. Um die Paletten trotzdem einigermaßen zu stabilisieren, fängt ein Kommissionierer vorzugsweise mit großen Gebinden in den Ecken des Palettengrundmaßes an und füllt anschließend die Kanten des Palettengrundmaßes so mit Gegenständen auf, dass möglichst wenig Zwischenraum entsteht. Erst dann wird der mittlere Bereich des Palettengrundmaßes mit Gebinden gefüllt. Diese Vorgehensweise führt zu weitgehender Stabilität und im Falle einer Instabilität dazu, dass die gemischte Palettenladung zur Palettenmitte hin kollidiert und nicht von der Palette weg. Allerdings werden bei Erreichen einer entsprechenden Stapelhöhe von beispielsweise 1,4 bis 1,6 m derartige gemischte Paletten hochgradig instabil. Um dennoch das Kippen solcher Paletten beim manuellen Kommissionieren zu vermeiden, wird im manuellen Prozess häufig ab einer bestimmten Stapelhöhe Stretchfolie als Palettensicherung um die bereits gestapelte Höhe gezogen. Anschließend wird auf der Palette weiter kommissioniert.

Die DE 40 26 449 C2 beschreibt eine Vorrichtung zum automatischen Palettieren von unterschiedlich großen Gegenständen, wobei die Vorrichtung die individuelle Form der Gegenstände mittels eines Erkennungssystems erfasst und diese ohne zusätzliche Sicherungsmaßnahmen möglichst kompakt stapelt.

Beim gemischten automatischen Palettieren mittels mechanischer Systeme, wie Roboter, Greifsystemen, Fördertechnik, unter Verwendung von Palettieralgorithmen stellt sich das zwischenzeitliche Sichern der Palette mit Stretchfolie als eine prozesstechnisch kritische Lösung dar, da dies dazu führen kann, dass einzelne Gebinde durch die Folienspannung beim Sichern in ihrer Position oder ihrer Orientierung auf der Palette verändert werden. Die Veränderung ist kritisch, weil sie undefiniert erfolgt und daher mit hoher Wahrscheinlichkeit zu anschließenden Kollisionen führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sichern von gestapelten Gegenständen der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine sichere und kostengünstige Stapelung von Gegenständen mit unterschiedlicher Größe bis zu einer gewünschten Stapelhöhe stabil möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass Saugeinrichtungen zum Halten gestapelter Gegenstände vorgesehen sind, wobei die Saugeinrichtungen an Saugleisten angeordnet und derartig ausgebildet sind, dass sie zur Sicherung der gestapelten Gegenstände während des Weiterstapelns in der Lage sind.

Zur Lösung der genannten Aufgabe sieht die Erfindung weiterhin bei einem Verfahren zum Sichern von gestapelten Gegenständen der eingangs genannten Weise vor, dass gestapelte Gegenstände während des Weiterstapelns mittels Unterdruck durch Ansaugen an eine Saugeinrichtungen aufweisende Saugleiste in einer vorgegebenen Position gehalten werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass Saugeinrichtungen individuell oder bereichsweise aktivierbar sind, wobei die Saugeinrichtungen insbesondere passive Ventile aufweisen können, so dass in einer Saugeinrichtung nur Unterdruck ausgeübt wird, wenn die Saugeinrichtung an einem Gegenstand anliegt. Die Saugeinrichtungen können z.B. durch mit Ventilen versehene Saugnäpfe gebildet sein.

Die an Saugleisten angeordneten Saugeinrichtungen sind in bevorzugter Ausgestaltung mit einem Saugrahmen verbunden. Die Verbindung zwischen Saugleisten und Saugrahmen ist vorzugsweise eine bewegliche und derart ausgestaltet, dass die Saugeinrichtungen über Zylinder mit dem Saugrahmen verbunden sind.

Der Saugrahmen kann einteilig oder zumindest zweiteilig ausgebildet sein. In letzterem Falle können Teile des Saugrahmens entweder gegeneinander, insbesondere in horizontaler Richtung, verfahrbar oder aus einer vorzugsweise vertikalen Stellung gegeneinander in eine horizontale Ausrichtung geklappt werden. Der Saugrahmen ist vorzugsweise an Streben oder Ständern gehalten.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung zum Sichern von gestapelten Gegenstände ist es möglich, dass die äußeren Gegenstände eines Gebindes mittels der Saugeinrichtung auf einer vorgegebenen, gegebenenfalls veränderbaren Stapelhöhe in einer exakten Position gehalten werden. Dadurch dass die Saugeinrichtungen von außen an den Gegenständen angreifen, können letztere nicht nach außen kippen. Durch den Saugvorgang werden die Gegenstände gehindert, zum Inneren der Palette hin zu kollabieren. Sie werden also zuverlässig gehalten und stabilisiert. Vorzugsweise erfolgt das Angreifen der Saugeinrichtung in einer Höhe, die auch ohne Sicherungsmaßnahmen noch stabil ist, beispielsweise also in einer Stapelhöhe von 1,4 bis 1,6 m. Wenn der Stapel in der erfindungsgemäßen Weise stabilisiert ist, lässt sich die verbleibende Stapelhöhe (bis 2 m oder mehr) anschließend problemlos auf die in erfindungsgemäßer Weise stabilisierte Stapelhöhe aufsetzen, ohne dass eine Paletteninstabilität eintritt bzw. eine Kollision zu befürchten ist. Die Haltekräfte, die durch das Saugen aufzubringen sind, sind relativ gering. Die Saugelemente können daher kostengünstig ausgelegt werden.

Dadurch dass die Saugeinrichtungen individuell oder bereichsweise aktivierbar sind, wird erreicht, dass nur dort eine saugende Wirkung auftritt, wo auch ein Gegenstand oder Gebinde abgelegt worden ist. Die saugende Wirkung tritt erst dann auf, wenn das Gebinde die berechnete Stapelposition erreicht hat.

Die an Saugleisten angeordneten Saugeinrichtungen werden vorzugsweise über Zylinder oder andere Stellelemente in eine solche Position gebracht, dass sie insgesamt das Palettengrundmaß abbilden. Nach Beendigung des Palettierprozesses und bevor der Saugrahmen wieder entfernt wird, kann als Transportsicherung ein einfaches und schnelles Sichern der Palette mit Stretchfolie, Band oder dergleichen erfolgen und ist zu diesem Zeitpunkt, d.h. nach Beendigung des Palettierprozesses, unkritisch.

Um die Palette nach Beendigung des Palettiervorgangs über Palettenförderer abzutransportieren, muss die Palette vom Saugrahmen freigegeben werden. Ein einstückiger Rahmen kann dabei durch Absenken unter die Palette bzw. Anheben über die gestapelte Palette entfernt werden, während in bevorzugter Ausgestaltung bei einem zweigeteilten Rahmen die Teile desselben fortgeschwenkt oder fortgefahren werden können.

Weitere Vorteile der Erfindung sind anhand der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung im Einsatz, mit teilweise weggebrochenen Teilen;
2 die Ausführungsform der Vorrichtung der 1 in Draufsicht von oben;
3 eine Ausführungsform der Vorrichtung in Draufsicht von oben; und
4 eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung in Seitenansicht.
Die 1 zeigt Ladegut auf einer Palette, die selbst nicht dargestellt ist, wobei das Ladegut aus Kisten oder Kartons unterschiedlicher Größe besteht. Eine solche inhomogene Zusammenstellung von Ladegut entsteht, wenn im Rah men eines Kommissionierens gemischte, inhomogene Paletten in Warenverteilzentren zusammengestellt werden. Der Ausgang des Ladeguts der gemischten inhomogenen Palette sind in der Regel sortenreine, homogen gestapelte Paletten aus einer Vielzahl von Produktionsbetrieben. Aufgrund der unterschiedlichen Formen und Größen kann beim Zusammenstellen einer gemischten Palette das gestapelte Ladegut instabil sein. Damit beim Stapeln kein Auseinanderfallen oder Kollabieren der einzelnen gestapelten Waren erfolgt, sieht die Erfindung eine Vorrichtung 1 zum Sichern von gestapelten Gegenständen mit Saugeinrichtungen vor.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 weist die Vorrichtung 1 einen starren Rahmen 2 aus Vierkantrohren auf, die an ihren Stirnseiten miteinander verschweißt sind. Die Kontur des starren Rahmens 2 liegt etwas oberhalb der Umfangskontur einer Palette. Auf der Innenseite des Rahmens 2 sind an allen vier Seiten Saugleisten 3 angeordnet, die mit Saugeinrichtungen 4 in der Form von Saugnäpfen, Saugmatten oder dergleichen versehen sind. Über einen Anschluss 6 können die Saugeinrichtungen 4 der Saugleisten 3 mit Unterdruck beaufschlagt werden. Die Saugleisten 3 sind vorzugsweise in einzelne Sektoren aufgeteilt, die während des Palettierprozesses einzeln zuschaltbar sind, gegebenenfalls auch über passive Ventile, so dass nur dort eine saugende Wirkung auftritt, wo auch ein Gebinde abgelegt ist.
Die Saugleisten 3 sind mit dem Rahmen 2 im dargestellten Ausführungsbeispiel über Zylinder 7 verbunden, mit denen die Saugleisten 3 gegen die gestapelten Güter verfahren und in Position derart gebracht werden können, dass die Saugleisten das Palettengrundmaß abbilden.
Zum Rahmen 2 führen Kabel 11 mit elektrischen Steuer- und Versorgungsleitungen 12 sowie Saugleitungen 13, die zu den Zylindern 7 bzw. Saugeinrichtungen 4 weitergeführt sind.
Zunächst werden die Güter durch einen Roboter in einer durch einen Optimierungsalgorithmus bestimmten Weise auf der Palette bis zu einer Höhe gestapelt, in der auch eine hinreichende Sicherheit gegen Kollabieren oder Auseinanderfallen des auf der Palette befindlichen Stapels der Güter gegeben ist. Anschließend wird eine Vorrichtung 1 bis auf die Höhe der höchsten gestapelten Güter verfahren. Die Saugleisten 3 werden gegen die Güter in Position verfahren und anschließend erfolgt das Beaufschlagen Saugluft, wodurch eine Stabilisierung des Stapels erreicht wird und ein Weiterstapeln erfolgen kann. Gegebenenfalls kann eine weitere Vorrichtung in einer weiteren Ebene angesetzt werden.
Die 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Vorrichtung 1. Bei dieser Ausgestaltung ist der Rahmen 2 zweigeteilt und besteht aus zwei Rahmenteilen 2a, 2b. Ansonsten ist die Vorrichtung 1 in einer der Ausgestaltung der 1 und 2 entsprechenden Weise ausgebildet, insbesondere hinsichtlich der Saugleisten 3 und der Saugeinrichtungen 4.
Im Gegensatz zur Ausgestaltung der 1 und 2, bei denen die Vorrichtung 1 schon am Ort der Palette um diese herum angeordnet sein muss, ist dies bei der Ausgestaltung der 3 nicht notwendig. Die Rahmenteile 2a, 2b können nach erfolgtem Teil-Stapelvorgang von zwei gegenüberliegenden Seiten gegen die Palette und die auf ihr gestapelten Güter verfahren werden. Anschließend werden in der schon beschriebenen Weise die Saugleisten 3 in Position gegen die gestapelten Güter verfahren, ohne diese nach innen zu schieben. Es erfolgt die Saugdruckbeaufschlagung in der beschriebenen Weise zur Stabilisierung des Güterstapels.
Auch die Ausgestaltung der 4 zeigt einen zweigeteilten Rahmen 2 mit zwei Rahmenteilen 2a, 2b. Diese sind schwenkbar an Ständern 8 angeordnet und ragen beispielsweise zunächst von diesen aus in vertikaler Richtung nach oben. Nach Erreichen einer gewünschten Stapelhöhe, in der eine Stabilitätssicherung vorgenommen werden soll, werden die Rahmenteile 2a, 2b in die Horizontale verschenkt, so dass ihre einzelnen Streben den Güterstapel einschließen. Im Weiteren erfolgt in der schon beschriebenen Weise das Inpositionbringen der Saugleisten 3 und das Beaufschlagen mit Saugdruck.

Claims

Vorrichtung zum Sichern von gestapelten Gegenständen, insbesondere von Gegenständen unterschiedlicher Größe während des Weiterstapelns, gekennzeichnet durch Saugeinrichtungen (4) zum Halten gestapelter Gegenstände, wobei die Saugeinrichtung (4) an Saugleisten (3) angeordnet und derart ausgebildet sind, dass sie zur Sicherung der gestapelten Gegenstände während des Weiterstapelns in der Lage sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Saugeinrichtungen (4) individuell oder bereichsweise aktivierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugeinrichtungen (4) passive Ventile aufweisen, so dass in einer Saugeinrichtung (4) nur Unterdruck ausgeübt wird, wenn die Saugeinrichtung (4) an einem Gegenstand anliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugleisten (3) mit einem grahmen (2) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugeinrichtungen (4) über Zylinder (7) mit dem Saugrahmen (2) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrahmen (2) einstückig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrahmen (2) zumindest zweiteilig mit Rahmenteilen (2a, 2b) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenteile (2a, 2b) auf einer Palette gestapelte Güter umfassend gegeneinander verfahrbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenteile (2a, 2b) in eine horizontale Lage verschwenkbar sind, um derart auf einer Palette gestapelte Güter zu umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrahmen (2) an Streben oder Ständern (8) gehalten ist.
Verfahren zum Sichern von gestapelten Gegenständen, insbesondere von Gegenständen unterschiedlicher Größe, während des Weiterstapelns, dadurch gekennzeichnet, dass gestapelte Gegenstände während des Weiterstapelns mittels Unterdruck durch Ansaugen an eine Saugeinrichtungen (4) aufweisenden Saugleiste (3) in einer vorgegebenen Position gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gestapelten Gegenstände des Stapels in einer Stapelhöhe an die Saugleiste (3) angesaugt werden, in welcher der Stapel auch ohne zusätzliche Sicherungsmaßnahmen noch stabil ist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugleisten (3) in eine Position gebracht werden, in der sie das Grundmaß einer Palette abbilden.