DE102019001125B4

DE102019001125B4 - Fördereinrichtung für Ladungsträger mit integrierter Kollisionsdetektion

Info

Publication number: DE102019001125B4
Application number: DE102019001125.2A
Authority: DE
Inventors: Gregor Kolls; Johannes Julius Lutzer
Original assignee: Filics GmbH
Current assignee: FILICS GMBH, DE
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2039-02-16
Also published as: DE102019001125A1

Abstract

Fördereinrichtung (10) zum Fördern von beladenen oder unbeladenen Ladungsträgern (16) mit Freilichträumen (24), welche jeweils aus einer ersten Fördereinheit (12) und einer zweiten Fördereinheit (12) besteht, wobei jede Fördereinheit (12) aus einem Fahrwerk, mindestens einem Trägerelement (18), mindestens einer Hub-/Senkeinheit zum vertikalen Heben und Senken des Trägerelements (18), einem Sensorsystem (25) mit einer Detektionsebene (19) zur Erfassung des Umfelds der Fördereinrichtung (10), und mindestens einem Antriebsystem, welches mindestens aus einer angetriebenen Bodenrolle besteht, wobei jede Fördereinheit (12) relativ zueinander und unabhängig voneinander entlang einer belieben Fahrtrichtung bewegbar ist, und jede Fördereinheit (12) dazu geeignet ist, in einen Freilichtraum (24) des Ladungsträgers (16) einzufahren, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (25) in beiden Fördereinheiten (12) am Fahrwerk befestigt ist, so dass wenn die Fördereinheiten (12) jeweils in einen Freilichtraum (24) des Ladungsträger (16) eingefahren sind, die Detektionsebene (19) den Ladungsträger (16) im nicht-gehobenen Zustand schneidet und die Detektionsebene (19) im gehobenen Zustand unterhalb des Ladungsträgers (16) verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung zum Fördern von beladenen und unbeladenen Ladungsträgern. Die Fördereinrichtung weist eine erste Fördereinheit und eine zweite Fördereinheit auf, wobei beide Fördereinheiten unabhängig voneinander verfahren können.
Die erste und die zweite Fördereinheit können sich dabei jeder Zeit, eigenständig oder gepaart als Fördereinrichtung, autonom beispielsweise innerhalb einer Halle bewegen. Eine solche Fördereinrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2007 046 868 A1 bekannt, wobei zwei Fördereinheiten eine Fördereinrichtung bilden. Eine derartige Fördereinrichtung ist dazu konzipiert, Ladungsträger, insbesondere Paletten, zu unterfahren, mithilfe einer Hub-/Senkeinheit zu heben, im angehobenen Zustand zu einem Ort zu fördern und wieder dort abzusetzen. Dabei kann jede Fördereinheit in ihrer Dimension so ausgestaltet sein, dass sie das Lichtraumprofil der Ladungsträger unterfahren kann.
DE 30 04 671 A1 offenbart eine Anordnung von Sendern und Empfängern an Flurförderfahrzeugen, welche zu deren Kollisionsschutz ausgebildet sind. Die Sender und Empfänger sind dabei so an den Flurförderfahrzeuge angeordnet, dass sie Hindernisse aufgrund deren Reflektionen des durch den Sender ausgesendeten Lichtsignals erkennen.
DE 10 2014 016 900 A1 offenbart ein Steuerungsverfahren für ein Fördersystem bei welchem zwei Fördereinheiten eine Fördereinrichtung bilden, wobei einer ersten Fördereinheit eine übergeordnete Stellung und einer zweiten Fördereinheit eine untergeordnete Stellung zugewiesenen ist. Die zweite Fördereinheit erfasst über einen Sensor ihr Relativlage zur ersten Fördereinheit und modifiziert ihre Fahrparameter, die zu ihrer Steuerung verwendet werden, in Abhängigkeit von der vom Sensor erfassten Veränderung der Relativlage zur ersten Fördereinheit. Der Sensor erfasst die erste Fördereinheit von der Seite her, nämlich durch einen Durchbruch des Ladungsträgers hindurch, welcher häufig in Querrichtung des Ladungsträgers verläuft.
Aus der DE 10 2008 014 877 A1 ist eine weitere beispielhafte Ausführung der Fördereinrichtung bekannt, wobei dieses System das automatische Verladen von Paletten in Lastkraftwagen ermöglicht. Hierzu bilden zwei Transportwagen ein Transportwagenpaar, welche Paletten unterfahren, diese anheben und fördern kann. Eine derartige Fördereinheit ist mit einem elektrischen Zuleitungskabel zur Energieversorgung versehen, wobei das Kabel auch als Zugseil verwendet werden kann, um Fahrwegkorrekturen vorzunehmen. Dieses Fördersystem ist jedoch aufgrund seiner Ausführung stark in seiner Flexibilität eingeschränkt.
Ein kabelloses Fördersystem ist für eine uneingeschränkte Flexibilität notwendig. Dazu müssen alle notwendigen Bestandteile der Fördereinheit, eine Steuerungseinheit, mindestens eine Hub-/Senkeinheit, eine Energieversorgung und mindestens eine Antriebseinheit, bestehend aus mindestens einem angetriebenen Rad, in jede Fördereinheit integriert werden. Somit ist eine hoch integrierte Bauweise erforderlich.
Für eine derartige Fördereinrichtung ist zwingend eine Kollisionswarnung erforderlich, um in nicht abschlossen oder nicht eingezäunten Bereichen und somit im Umfeld von Personen zu arbeiten. Eine Möglichkeit zur Kollisionswarnung könnten dabei Detektionseinrichtungen sein. Ohne eine solche Detektionseinrichtung ist eine Anwendung wie beispielsweise in Produktions- oder Logistikbetrieben, welche keine Hallenabgrenzung vorgesehen haben, unmöglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kollisionswarnung für jede beliebe Fahrtrichtung vorhergesehen ist und somit die gesamte Flexibilität der Fördereinrichtung, beispielsweise das seitliche Verfahren der Fördereinrichtung, genutzt werden kann. Des Weiteren muss eine bodennahe Kollisionswarnung eine hohe Robustheit gewährleisten.
Ferner ist für die flexible Fördereinheit eine Orientierung im Umfeld notwendig. Dafür können verschiedene Leitsysteme vorgesehen werden. Beispielsweise können dafür Bodenmarkierungen verwendet werden, auf welche die Fördereinheit verfährt. Jedoch schränken diese die Flexibilität des Systems erneut stark ein.
Aus DE 10 2014 017 254 A1 ist eine Fördereinrichtung mit einer optischen Detektionseinrichtung bekannt. Die optische Detektionseinrichtung ist als Bilderzeugungseinrichtung ausgebildet, welche ein Detektionsbild des Fahrwegs der Fördereinrichtung erzeugt. Das Detektionsbild kann als Analysebild angezeigt werden, so dass der Fahrweg der Fördereinrichtung auf Hindernisse überwacht werden kann.
Aus der DE 10 2015 010 718 A1 ist eine Fördereinrichtung mit radarbasierter Detektionseinrichtung bekannt. Nachteile dieser Detektionseinrichtung sind eine mangelnde Echtzeitfähigkeit, sowie das eingeschränkte Sichtfeld der Fördereinrichtung. Mit einer derartigen Fördereinrichtung ist kein personensicheres Fördern von Ladungsträgern möglich. Insbesondere kann keine gesamte Umfeldserfassung gewährleistet werden. Zudem kann keine hohe Robustheit durch eine radarbasierte Detektionseinrichtung gewährleistet werden.
Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fördereinheit mit einer Detektionseinheit zu versehen, welche dementsprechend keine der beschriebenen Nachteile aufweist, sowie durch eine gesamte Umfeldserfassung ein sicheres Fördern in jede beliebige Fahrtrichtung ermöglicht, eine Kollisionswarnung vor Personen und Objekten gewährleisten, somit eine Kollisionsvermeidung ermöglichen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Umfeld der Fördereinrichtung durch die Anordnung der Detektionseinrichtung in beiden Fördereinheiten mit einer Detektionsebene unterhalb des Ladungsträgers erfasst werden kann.
Durch diese Anordnung der Detektionseinrichtung wird eine gesamte Umfeldserfassung auch außerhalb des Ladungsträgerumrisses ermöglicht. Somit schneidet die Detektionsebene der Fördereinheit im nicht-gehobenen Zustand den Ladungsträger, gegensätzlich zu dem gehobenen Zustand, in welchem die Detektionsebene unterhalb des Ladungsträgers verläuft. Der gehobene Zustand entspricht nicht dem nicht-gehobenen Zustand.
Somit können Kollisionen bei jeder beliebigen Förderrichtung vermieden werden. Bei einer Ausführung, in welcher die Antriebseinheiten frei drehbar sind, kann somit in jede beliebige Richtung kollisionssicher verfahren und die vollständige Flexibilität eines solchen Systems genutzt werden. Dies ermöglicht auch ein seitliches Verfahren der Palette, welches besonders ein platzsparendes Manövrieren ermöglicht. Dies ist ein einzigartiger Vorteil für heutige oder zukünftige Betriebe.
Eine besonders vorteilhafte und kostengünstige Ausführung liegt vor, wenn jede Fördereinheit mindestens eine Detektionseinrichtung aufweist. Die Detektionseinrichtung kann dabei ein Sensorsystem sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Detektionseinrichtung ein optisches System ist, beispielsweise eine laserlichtbasierte Sensorik. Ein Vorteil dieses optischen Systems ist die mögliche Echtzeitfähigkeit.
Das Sensorsystem besteht dabei aus mindestens zwei Sensoreinheiten, welche vorzugsweise punktgespiegelt um den Mittelpunkt der Fördereinheit angeordnet sind.
Die Sensoreinheit ist eine kombinierte Sende- und Empfangseinrichtung.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung ist es, wenn das Sensorsystem dabei einen Raumwinkelbereich von ≥ 5° zur Längsachse einschließt, aber bevorzugt einen allgemeinen Erfassungsbereich je Sensoreinheit zwischen 180° und 280°, insbesondere zwischen 250° und 270° hat.
Bei der genannten Ausführungsbeispielen kann es von Vorteil sein, wenn der Winkel zwischen der Detektionsebene und dem Boden kleiner 5°, insbesondere bestenfalls 0° und somit parallel zum Boden ist.
Die Fördereinheit besteht aus mindestens einem Fahrwerk und mindestens einem Trägerelement, welches durch eine Hubvorrichtung vertikal verfahren werden kann. Das Sensorsystem kann dabei vertikal unabhängig vom Trägerelement eingebunden sein. Eine mögliche vorteilhafte Ausführung ist dabei eine Kopplung der Sensoreinheit an das Fahrwerk.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Fördereinheit ist es, wenn die Höhe zwischen der oberen Auflagefläche des Ladungsträgers und der Detektionsebene größer als 10 cm ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Detektionsebene unterhalb des Ladungsträgers verläuft.
Die Anordnung der in den diagonal an den Enden der Fördereinheiten platzierten Sensoreinheiten kann eine Reduktion der Grundfläche, die vertikal projizierte Fläche des Freilichtraums des Ladungsträgers auf den Boden, zu einem nicht-detektierten Bereich erfordern. Dabei ist es erfindungsgemäß sehr vorteilhaft, wenn der nicht-detektierte Bereich des Sensorsystems in der Detektionsebene kleiner als 95% der Grundfläche ist. Aus dieser vorteilhaften Ausführung folgt, dass in dem gehobenen Zustand der Fördereinheit das direkte Umfeld außerhalb des Ladungsträgerumrisses erfasst werden kann.
Die Fördereinheiten können paarweise und parallel zueinander verfahren.
Bevor die Fördereinheiten eine Fördereinrichtung bilden, können die Fördereinheiten unabhängig voneinander verfahren.
Die Fördereinheiten bilden eine Fördereinheitsflotte, wobei sich jeweils zwei beliebige Fördereinheiten zu einer Fördereinrichtung synchronisieren können.
Vorteil dieser Flotte ist es, dass eine defekte Fördereinheit von einer beliebigen anderen Fördereinheit ersetzt werden kann und die neue Fördereinrichtung bildet kann.
Die Fördereinheitsflotte könnte intelligent und dezentral gesteuert werden, sodass platzarmes Sortieren und Verfahren von Ladungsträgern in beispielsweise Logistikbetrieben ermöglicht wird. Dies hätte zur Folge, dass Flächen, welche zum Sortieren der Paletten benötigt werden, eingespart werden könnten.
Ferner, können die Fördereinheiten unterhalb der Ladungsträger, welche hintereinander gereiht einen Lichttunnel erzeugen, durch jenen Tunnel hindurchfahren. Dies könnte eine Lastkraftwagen Beladung in einem Prozessschritt ermöglichen.
Des Weiteren ermöglicht eine intelligente Steuerung ein Verfahren in Kolonnenzügen, welches unter dem Begriff ,Platooning‘ im Lastkraftwagenverkehr bekannt ist.
Äußerst vorteilhaft ist es, wenn die Fördereinheiten ihren Ladestatus selbstständig überwachen können, bei einem niedrigen Energiestatus sich autonom zur Energieladestation begeben und dort wieder aufgeladen werden können.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen weiter erläutert:

1: eine perspektivische Ansicht einer Fördereinrichtung, bestehend aus zwei unabhängigen Fördereinheiten, welche vor der Einfahrt in den Ladungsträger, beispielsweise in Form einer Palette, dargestellt ist;
2: eine schematische Draufsicht auf eine Fördereinheit, in welchem die Sensoreinheiten mit ihrem erfassten Raumwinkelbereich dargestellt sind;
3: eine der 2 entsprechenden Ansicht, in welchem die Raumwinkel bezogen zur Längsachse eingezeichnet sind;
4: eine schematische Seitenansicht einer Fördereinheit im nicht-gehobenen Zustand mit der Detektionsebene;
5: eine schematische Seitenansicht einer Fördereinheit im gehobenen Zustand mit der Detektionsebene;
6: eine schematische Seitenansicht einer Fördereinheit unterhalb eines Ladungsträgers im nicht-gehobenen Zustand
7: eine schematische Seitenansicht einer Fördereinheit unterhalb eines Ladungsträgers im gehobenen Zustand
8: eine schematische Draufsicht von einer Fördereinheit, welche das gesamte Umfeld außerhalb des Ladungsträgers erfasst.
9: eine schematische Draufsicht von einer Fördereinheit, in welcher die Grundfläche, sowie die nicht-detektierte Fläche innerhalb der Grundfläche eingezeichnet sind.

1 zeigt eine Fördereinrichtung (10), besteht aus zwei unabhängigen Fördereinheiten (12). Beide Fördereinheiten (12) fahren unter den Freilichtraum (24) des Ladungsträgers (16), welcher in diesem Fall in Form einer Palette dargestellt ist. Die Fördereinrichtung (10) kann den Ladungsträger (16) durch die Hub-/Senkeinrichtung anheben und im angehobenen Zustand den Ladungsträger (16) zu einem Zielort verfahren.
Eine nicht dargestellte Hub-/Senkeinheit ist für das Anheben und Absenken des Trägerelementes vorgesehen und kann unabhängig vom Antriebselement arbeiten.
Die nicht dargestellte Antriebseinheit besteht aus mindestens einem Antriebsmodul, welches jeweils frei und unabhängig voneinander drehbar ist. Dies kann durch eine eigenständige Lenkeinheit realisiert werden.
2 zeigt die Sensoreinheiten (40, 41), welche gemeinsam ein Sensorsystem (25) bilden, wobei Ihr jeweiliger Detektionsbereich unterschiedlich schraffiert ist. Diese sind gekennzeichnet durch die Bereiche (40a) und (41a). Die überlagerten Bereiche werden somit von beiden Sensoreinheiten (40, 41) erfasst.
3 zeigt die Sensoreinheiten (40, 41) innerhalb der Fördereinheit (12), wobei in diesem Fall die Längsachse (22) der Fördereinheit (10) dargestellt ist. Der ist dabei ausgehend von der Längsachse (22) eingezeichnet. Jener Mindestdetektionswinkel sollte in vorteilhafter Ausführung immer größer 5° betragen. Ebenso ist der Raumwinkelerfassungsbereich β jeder Sensoreinheit (40, 41) eingezeichnet, welcher in der beispielhaften Ausführung um die 260° beträgt. Es ist denkbar, dass die optische Sensoreinheit durch einen Laserscanner realisiert wird.
4 zeigt die Fördereinheit (12) in der Seitenansicht im nicht-gehobenen Zustand. Der Abstand (d) der Detektionsebene (19), die in vorteilhafter Ausführung parallel zum Boden (21) ist, sollte in jedem Fall unter 20 cm sein. Das Trägerelement (18) kann vertikal zum Boden (21) verfahren werden. Beispielhaft sind zwei Antriebseinheiten (17) eingezeichnet.
5 zeigt die Fördereinheit (12) in der Seitenansicht im gehobenen Zustand. In dieser beispielhaften Ausführung der Fördereinheit (12) in dem gehobenen Zustand kann sich das Trägerelement (18) oberhalb der Detektionsebene (19) befinden.
6 zeigt anhand einer schematischen Seitenansicht die Fördereinheit (12), wobei diese sich im nicht-gehobenen Zustand befindet. Die Detektionslinie (19) der Sensoreinheiten (40, 41) kann um den Winkel (γ) bis 5° zur horizontalen Ebene angewinkelt sein. In dieser vorteilhaften Ausführung beträgt der Winkel 0°. Die Detektionsebene (19) ist somit parallel zum Boden (21). In einer erfindungsgemäßen Ausführung schneidet die Detektionslinie (19) den Ladungsträger (16) im nicht-gehobenen Zustand.
7 zeigt anhand einer schematischen Seitenansicht die Fördereinheit (12) im gehobenen Zustand. In diesem Zustand, gegenteilig zu 6, schneidet die Detektionsebene (19) den Ladungsträger (16) nicht mehr. Die Distanz (h), zwischen der Oberkante des Ladungsträgers (16) und der Detektionsebene (19), sollte größer als 10 cm sein. Es ist dazu denkbar, dass die Sensoreinheiten (40, 41) bei einer vorteilhaften Ausführung am der vertikal unbewegten Komponente, beispielsweise dem Fahrwerk, befestigt sind.
8 zeigt eine Draufsicht auf eine Fördereinrichtung (10) mit aufgenommen Ladungsträger (16). In der beispielhaften Ausführung ist die Fördereinrichtung (10) mit zwei Sensorsystemen (25) mit jeweils zwei Sensoreinheiten (40,41 und 42, 43) versehen. Diese Sensoreinheiten (40, 41 und 42, 43) erfassen das Umfeld in den eingezeichneten Bereichen (40a-43a). Dadurch wird eine gesamte Erfassung des Umfelds außerhalb des Ladungsträgers (16) kann durch die Kombination der einzelnen Erfassungsbereiche (40a-43a) ermöglicht.
9 zeigt eine Draufsicht auf eine Fördereinheit (12), welche zwei Sensoreinheiten (40, 41) beinhaltet. Es ist dabei die Grundfläche (A), die vertikal projizierte Fläche des Freilichtraums des Ladungsträgers (16) auf den Boden (21) eingezeichnet. In der dargestellten Ausführung entspricht die Grundfläche der Fördereinheit (12) nahezu der Grundfläche des Freilichtraums (24) Zudem ist die nicht-detektierte Fläche (B) eingezeichnet. Diese Fläche (B) ist von Erfassungsbereichen (40a) und (41a) eingeschlossen und in der Grundfläche A enthalten. In der beispielhaften Ausführung entspricht die Fläche (B) der Form eines Parallelogramms.

Claims

Fördereinrichtung (10) zum Fördern von beladenen oder unbeladenen Ladungsträgern (16) mit Freilichträumen (24), welche jeweils aus einer ersten Fördereinheit (12) und einer zweiten Fördereinheit (12) besteht, wobei jede Fördereinheit (12) aus einem Fahrwerk, mindestens einem Trägerelement (18), mindestens einer Hub-/Senkeinheit zum vertikalen Heben und Senken des Trägerelements (18), einem Sensorsystem (25) mit einer Detektionsebene (19) zur Erfassung des Umfelds der Fördereinrichtung (10), und mindestens einem Antriebsystem, welches mindestens aus einer angetriebenen Bodenrolle besteht, wobei jede Fördereinheit (12) relativ zueinander und unabhängig voneinander entlang einer belieben Fahrtrichtung bewegbar ist, und jede Fördereinheit (12) dazu geeignet ist, in einen Freilichtraum (24) des Ladungsträgers (16) einzufahren, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (25) in beiden Fördereinheiten (12) am Fahrwerk befestigt ist, so dass wenn die Fördereinheiten (12) jeweils in einen Freilichtraum (24) des Ladungsträger (16) eingefahren sind, die Detektionsebene (19) den Ladungsträger (16) im nicht-gehobenen Zustand schneidet und die Detektionsebene (19) im gehobenen Zustand unterhalb des Ladungsträgers (16) verläuft.
Fördereinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (25) aus mindestens zwei Sensoreinheiten (40, 41) besteht, wobei jede der Sensoreinheiten (40, 41) einen allgemeinen Erfassungsbereich (β) zwischen 180° und 280° aufweist.
Fördereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (25) einen Raumwinkelbereich von (α) ≥ 5° zur Längsachse (22) der jeweiligen Fördereinheit (12) einschließt.
Fördereinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (25) vertikal unabhängig vom Trägerelement (18) ist.
Fördereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (25) ein optisches System ist, welches Laserlichtbasiert oder Kamerabasiert ist.
Fördereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel (γ) zwischen der Detektionsebene (19) und dem Boden (21) < 5° ist.
Fördereinrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheiten (40, 41) diagonal an den Enden der Fördereinheiten (12), vorzugsweise punktgespiegelt um den Mittelpunkt der Fördereinheit (12), zueinander verbaut sind.
Fördereinrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheiten (40, 41) so angeordnet sind, dass eine Fläche (B), welche durch die Erfassungsbereiche der Sensoreinheiten (40, 41) begrenzt wird, < 95% einer Grundfläche (A) ist, wobei die Grundfläche (A) eine in die Detektionsebene (19) projizierte Fläche eines Freilichtraumes (24) des zu fördernden Ladungsträgers (16) ist.
Fördereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheiten (40, 41) so angeordnet sind, dass im gehobenen Zustand eine Distanz (h), zwischen der Oberkante des Ladungsträgers (16) und der Detektionsebene (19), größer als 10 cm ist.
Fördereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht-gehobene Zustand der Fördereinheit (12) dem Zustand minimaler Höhe der Fördereinheit (12) entspricht.