DE102019130345A1

DE102019130345A1 - Automatisiertes lagersystem für waren

Info

Publication number: DE102019130345A1
Application number: DE102019130345.1A
Authority: DE
Inventors: Jayanthan Vasan Suresh
Original assignee: E Go Mobile AG; EGo Mobile AG
Current assignee: NexteGO Mobile SE
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2039-11-12
Also published as: WO2021094367A2; DE102019130345B4; WO2021094367A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Lagersystem (10) für Waren (12), umfassend mehrere Aufnahmebehälter (14) zum Aufnehmen der Waren (12), wobei die Aufnahmebehälter (14) einen hexagonalen Querschnitt aufweisen und die Waren (12) in vertikaler Richtung von oben in die Aufnahmebehälter (14) beförderbar sowie von unten aus diesen entnehmbar sind; mehrere horizontale Behältergruppen (16), zu denen jeweils einige der Aufnahmebehälter (14) nebeneinander angrenzend angeordnet sind, wobei die Behältergruppen (16) in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sind und zwischen sich einen jeweiligen Zwischenraum (18) aufweisen; ein Beförderungssystem mit jeweiligen in den Zwischenräumen (18) positionierbaren Robotern (20), welche in horizontaler Richtung zu den oberseitig und unterseitig an den jeweiligen Zwischenraum (18) angrenzenden Aufnahmebehältern (14) bewegbar sind, um die Waren (12) in die unterhalb der Roboter (20) angeordneten Aufnahmebehälter (14) abzuladen und aus den oberhalb der Roboter (20) angeordneten Aufnahmebehältern (14) entgegenzunehmen; eine Steuerung, welche dazu ausgelegt ist, jeweilige Bewegungen der Roboter (20) zum Abladen und Entgegennehmen der Waren (12) zu steuern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisiertes Lagersystem für Waren.
Automatisierte Lagersysteme für Waren sind an sich schon bekannt. Immer häufiger werden bei solchen Lagersystemen Roboter eingesetzt, die unterschiedlichste Waren in einem Lagersystem abladen und aus diesem entnehmen können. So zeigt die US 2017/0129703 A1 ein Lagersystem mit einer gitterartigen Struktur. Die gitterartige Struktur besteht aus mehreren Etagen bzw. Ebenen. Die Ebenen bzw. Etagen beherbergen jeweilige Aufnahmeräume für Boxen, in denen verschiedenste Waren gelagert werden können. Ganz oben auf dem Lagersystem können sich Roboter entlang eines Schienensystems bewegen, um besagte Boxen abzuladen bzw. zu entnehmen.
Es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lagersystem für Waren bereitzustellen, welches besonders variabel und effizient ist.
Diese Aufgabe wird durch ein automatisiertes Lagersystem für Waren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind insbesondere in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße automatisierte Lagersystem für Waren umfasst mehrere Aufnahmebehälter zum Aufnehmen der Waren, wobei die Aufnahmebehälter einen hexagonalen Querschnitt aufweisen und die Waren in vertikaler Richtung von oben in die Aufnahmebehälter beförderbar sowie von unten aus diesen entnehmbar sind. Des Weiteren umfasst das automatisierte Lagersystem mehrere horizontale Behältergruppen, zu denen jeweils einige der Aufnahmebehälter nebeneinander angrenzend angeordnet sind, wobei die Behältergruppen in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sind und zwischen sich einen jeweiligen Zwischenraum aufweisen. Zudem umfasst das automatisierte Lagersystem ein Beförderungssystem mit jeweiligen in den Zwischenräumen positionierbaren Robotern, welche in horizontaler Richtung zu den oberseitig und unterseitig an den jeweiligen Zwischenraum angrenzenden Aufnahmebehältern bewegbar sind, um die Waren in die unterhalb der Roboter angeordneten Aufnahmebehälter abzuladen und aus den oberhalb der Roboter angeordneten Aufnahmebehältern entgegenzunehmen. Des Weiteren umfasst das automatisierte Lagersystem eine Steuerung, welche dazu ausgelegt ist, jeweilige Bewegungen der Roboter zum Abladen und Entgegennehmen der Waren zu steuern.
Dadurch, dass die Aufnahmebehälter einen hexagonalen Querschnitt aufweisen, können verschiedenste Waren besonders dicht gepackt mittels des Lagersystems aufgenommen werden. Beispielsweise können die Aufnahmebehälter alle gleich groß sein, der hexagonale Querschnitt insbesondere ein regelmäßiges Sechseck sein. Die Roboter des Beförderungssystems können einfach in horizontaler Richtung innerhalb der gesamten Zwischenräume bewegt werden, um verschiedenste Waren in den unterhalb der jeweiligen Roboter angeordneten Aufnahmebehälter abzuladen und aus den oberhalb der Roboter angeordneten Aufnahmebehältern entgegenzunehmen. Die Aufnahmebehälter können sich in beliebiger Form bzw. Anordnung innerhalb der jeweiligen horizontalen Behältergruppen erstrecken. Insbesondere ist es auch möglich, die Aufnahmebehälter je nach gegebenen Rahmenbedingungen in unterschiedlichen Layouts zu den jeweiligen horizontalen Behältergruppen zusammenzufassen und wiederum die horizontalen Behältergruppen unter Wahrung der genannten Zwischenräume übereinander anzuordnen. Mittels des die Roboter umfassenden Beförderungssystems ist es möglich, verschiedenste Waren automatisiert in den Aufnahmebehältern abzuladen und auch wiederum aus diesen zu entnehmen.
Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Lagersystem in die Aufnahmebehälter einsetzbare Unterteilungselemente aufweist, mittels welchen die Aufnahmebehälter in Aufnahmebereiche unterteilbar sind. So ist es möglich, Waren unterschiedlichster Größe besonders effizient mittels des automatisierten Lagersystems zu lagern. Insbesondere können die Aufnahmebehälter mittels der besagten Unterteilungselemente so in die jeweiligen Aufnahmebereiche unterteilt werden, dass die jeweiligen Querschnitte der so gebildeten Aufnahmebereiche an die unterschiedlichen Varianten der aufzunehmenden Waren angepasst sind, sodass insbesondere die jeweiligen unterschiedlichen Varianten der Waren immer nur in einer Reihe übereinander angeordnet in den Aufnahmebereichen untergebracht werden können. Je nach zu lagernden Waren können also die Aufnahmebehälter mittels der besagten Unterteilungselemente nochmals in die jeweiligen Aufnahmebereiche unterteilt werden. Die Form der jeweiligen Aufnahmebehälter kann dabei einheitlich bleiben, wobei je nach Bedarf lediglich die Unterteilungselemente verwendet werden, um an die jeweilige Warengröße angepasste Aufnahmebereiche zu bilden.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Roboter alle die gleiche Höhe aufweisen, wobei die Roboter zumindest teilweise eine andere Form und/oder Größe bzgl. ihres Querschnitts aufweisen. Dadurch, dass unterschiedliche Varianten der Roboter hinsichtlich ihrer Form bzw. Größe im Hinblick auf ihren Querschnitt vorgesehen sein können, können die unterschiedlichen Robotervarianten Waren unterschiedlicher Form bzw. Größe auch besonders gut aus den Aufnahmebehältern entnehmen bzw. diesen zuführen. Insbesondere ist es auch möglich, dass die Roboter hinsichtlich ihrer Form und/oder Größe bzgl. ihres Querschnitts an die jeweilige Querschnittsform der Aufnahmebereiche angepasst sind, welche durch Einsetzen der besagten Unterteilungselemente in die Aufnahmebehälter gebildet werden können.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Beförderungssystem ein berührungsfreies elektromagnetisches Antriebssystem zum Bewegen der Roboter aufweist. So können sich die Roboter besonders verschleißarm innerhalb des automatisierten Lagersystems bewegen.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das berührungsfreie elektromagnetische Antriebssystem an jeweiligen Kreuzungspunkten vorgegebener Fahrwege der Roboter jeweilige Elemente aus elektrisch leitfähigem Material aufweist, wobei die Roboter an ihrer Unterseite in unterschiedlichen Richtungen von einem elektrischen Strom durchströmbar sind, sodass die Roboter in Abhängigkeit von der jeweiligen Stromrichtung beim Passieren der Kreuzungspunkte in unterschiedliche Richtungen beschleunigbar sind. Die Kreuzungspunkte können beispielsweise an jeweiligen Ecken der hexagonal geformten Aufnahmebehälter vorgesehen sein, wobei beispielsweise zusätzlich noch mittig bezogen auf den Querschnitt der jeweiligen Aufnahmebehälter ein weiterer solcher Kreuzungspunkt vorgesehen sein kann. So ist es möglich, die Roboter berührungslos anzutreiben, ohne dass diese einem erhöhten Verschleiß aufgrund von Reibung ausgesetzt wären. Durch entsprechende Bestromung der Roboter an ihrer jeweiligen Unterseite ist es möglich, beim Passieren der besagten Kreuzungspunkte, den Robotern je nach aufgeprägter Stromrichtung einen entsprechenden Impuls in eine bestimmte Richtung vorzugeben. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass abgesehen von den Kreuzungspunkten keine weiteren Mittel, wie beispielsweise Schienen oder dergleichen, vorgesehen sind, um die Roboter berührungslos fortzubewegen. Die Roboter schweben also von Kreuzungspunkt zu Kreuzungspunkt. Mit anderen Robotern bewegen sich die Roboter wie Magnetschwebebahnen.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Beförderungssystem dazu ausgelegt ist, die Roboter parallel zu sämtlichen Kanten des hexagonalen Querschnitts der Aufnahmebehälter zu bewegen. Dadurch ergeben sich besonders viele Freiheitsgrade hinsichtlich der Bewegungsrichtungen der Roboter. So können diese besonders schnell jeweilige Aufnahmebehälter des Lagersystems ansteuern, um Waren dort abzuladen bzw. entgegenzunehmen.
In weiterer möglicher Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Roboter ein oberseitiges Aufnahmefach zum Entgegennehmen der Waren aus den jeweiligen oberhalb der Roboter angeordneten Aufnahmebehältern und ein unterseitiges Aufnahmefach zum Entladen der Waren in die jeweiligen unterhalb der Roboter angeordneten Aufnahmebehälter aufweisen. Mit anderen Worten sind die Roboter zweigeteilt ausgebildet, wobei das jeweilige oberseitige Aufnahmefach zum Entgegennehmen der Waren aus den oberhalb der jeweiligen Roboter angebrachten Aufnahmebehältern ausgebildet ist und das unterseitige Aufnahmefach zum Entladen der Waren in die jeweiligen unterhalb der Roboter angeordneten Aufnahmebehälter ausgebildet ist. Die jeweiligen in vertikalen Reihen in den Aufnahmebehältern angeordneten Waren können so also gemäß ihrer Eingangsreihenfolge wieder entnommen werden. Die ältesten Waren werden also automatisch als erstes entnommen. Dies kann insbesondere für verderbliche Waren, wie beispielsweise Lebensmittel oder Medikamente, vor Vorteil sein. Zudem ergibt sich eine besonders einfache Steuerlogik des automatisierten Lagersystems, da die Roboter immer von oben mit Waren beladen werden und nach unten hin Waren wiederum abladen.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Roboter einen Mechanismus zum Entnehmen der Waren aus den Aufnahmebehältern und zum Entladen der Waren in die Aufnahmebehälter aufweisen. So ist es vollkommen ausreichend, wenn die Roboter in Form des besagten Mechanismus aktiv ansteuerbare Komponenten aufweisen, um die Waren entgegenzunehmen bzw. zu entladen. Das restliche Lagersystem kann dadurch besonders einfach gestaltet werden, insbesondere die Aufnahmebehälter.
In weiterer möglicher Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Mechanismus eine mittels eines Antriebs in Rotation versetzbare Spirale aufweist, die in Hochrichtung der jeweiligen Roboter nach oben und unten ausfahrbar, um die Waren oberseitig aus den Aufnahmebehältern zu entnehmen und unterseitig in die Aufnahmebehälter zu entladen.
Vom Prinzip her kann das ganz ähnlich aufgebaut sein, wie es bei Süßigkeitenautomaten der Fall ist. Dort werden Spiralen verwendet, um die in den einzelnen Schächten angeordneten Süßigkeiten auszugeben. Mittels der besagten in Rotation versetzbaren Spirale ist es auf einfach Weise möglich, je Roboter die Waren oberseitig aus den Aufnahmebehältern zu entnehmen und unterseitig in die Aufnahmebehälter zu entladen.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Aufnahmebehälter jeweils einen Sperrmechanismus aufweisen, der ein Herausbewegen und/oder Hineinbewegen der Waren verhindert, wobei die jeweiligen Spiralen beim Eintauchen in die Aufnahmebehälter den Sperrmechanismus in eine Freigabestellung bewegen, in der ein Herausbewegen und/oder Hineinbewegen der Waren ermöglicht wird. Die jeweiligen Sperrmechanismen können beispielsweise konische Sperrelemente aufweisen, die an gegenüberliegenden Innenseiten der Aufnahmebehälter höhenversetzt zueinander angeordnet sind. Die Sperrelemente können beispielsweise mittels einer jeweiligen Rückstellfeder in Richtung einer ausgefahrenen Sperrstellung beaufschlagt werden. Werden die Sperrelemente also von keiner Kraft beaufschlagt, insbesondere nicht mittels der besagten Spirale, so sorgen die Sperrelemente dafür, dass in den Aufnahmebehältern angeordnete Waren den Aufnahmebehälter nicht verlassen können. Die Spiralen können beim Eintauchen in die Aufnahmebehälter die jeweiligen Sperrelemente wegdrücken, sodass zuvor mittels der Sperrelemente in ihrer Bewegung noch gehemmte Waren entnommen bzw. in den Aufnahmebehälter eingeladen werden können. Die Sperrelemente können bei der untersten Behältergruppe automatisch betätigt werden. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn unterhalb der untersten Behältergruppe einfach nur ein Förderband oder dergleichen angeordnet ist, also keine Roboter verwendet werden, um die Waren entgegenzunehmen. Durch die automatische Betätigbarkeit der Sperrelemente bei der untersten Behältergruppe ist es dann dennoch möglich, bei Bedarf die jeweiligen Waren freizugeben.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Beförderungssystem ein unterhalb von der untersten Behältergruppe angeordnetes Förderband zum Entgegennehmen der Waren aufweist, wobei die Roboter oberhalb von der obersten Behältergruppe zum Entladen der Waren in die Aufnahmebehälter der obersten Behältergruppe positionierbar sind. Mittels des besagten Förderbands ist auch in besonders einfacher und effizienter Weise möglich, die Waren von der untersten Behältergruppe entgegenzunehmen und weiter zu transportieren. Oberhalb von der obersten Behältergruppe können zum Entladen der Waren wiederum die Roboter vorgesehen werden, welche in dem Fall ausschließlich dazu dienen können, lediglich Waren abzuladen, ohne zusätzlich noch Waren entgegenzunehmen.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Beförderungssystem eine Beförderungsspirale aufweist, welche dazu ausgelegt ist, darauf abgeladene Ware in vertikaler Richtung zu befördern. Die Beförderungsspirale ist seitlich an einer stirnseitigen Entladeseite der Behältergruppen angeordnet. Jeweilige abschüssige Rampen erstrecken sind von der stirnseitigen Entladeseite der Behältergruppen bis zur Beförderungsspirale. Die Roboter sind dazu ausgelegt, die aufgenommenen Waren auf den jeweiligen Rampen zu entladen, von wo aus die Waren schwerkraftbedingt auf die Beförderungsspirale gelangen. Die Roboter selbst sorgen also lediglich für eine Bewegung der Waren in horizontaler Richtung, nachdem die Waren durch die Roboter aufgenommen worden sind. Besagte Beförderungsspirale sorgt dann wiederum dafür, dass die Waren in vertikaler Richtung des automatisierten Lagersystems transportiert werden können. Die Roboter müssen die aufgenommenen Waren lediglich auf den jeweiligen abschüssigen Rampen entladen, von wo aus die dort abgeladenen Waren schwerkraftbedingt zur Beförderungsspirale gelangen.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Beförderungsspirale frei drehbare Rollen aufweist, auf die abgeladenen Waren schwerkraftbedingt nach unten rollen. Die Beförderungsspirale selbst benötigt also keinerlei Antriebsmechanismus. Die frei drehbar gelagerten Rollen sorgen einfach dafür, dass die darauf abgeladenen Waren schwerkraftbedingt in vertikaler Richtung entlang der Beförderungsspirale nach unten rollen.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mehrere der jeweils übereinander angeordneten Behältergruppen jeweilige Behältergruppenstapel bilden. Die Beförderungsspirale bildet ein Zentrum, von dem aus sich die Behältergruppenstapel radial nach außen erstrecken. Das automatisierte Lagersystem benötigt also nur eine einzige Beförderungsspirale, welche dafür sorgen kann, die Waren in vertikaler Richtung zu transportieren. Die jeweiligen Behältergruppenstapel sind mit ihrer jeweiligen stirnseitigen Entladeseite an bzw. in der Nähe der Beförderungsspirale angeordnet und weisen jeweils die besagten Rampen auf. So ist es möglich, eine Vielzahl von Waren innerhalb des automatisierten Lagersystems einzulagern und wiederum freizugeben, um diese dann letztlich wiederum mithilfe der Beförderungsspirale in vertikaler Richtung wegzutransportieren.
Schließlich sieht eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Beförderungsspirale eine konische Form aufweist, wobei ein radialer Abstand zwischen den Windungen der Beförderungsspirale und einer Mittenachse der Beförderungsspirale von oben nach unten zunimmt. Die Windungen überschneiden sich dabei bezogen auf eine Draufsicht nicht. Die Rampen sind trichterförmig ausgebildet und umgeben die Beförderungsspirale, wobei eine radiale Ausdehnung der Rampen von oben und unten abnimmt. Die jeweilig in Umfangsrichtung benachbart vorgegebene Entladeposition zum Entladen der Waren mittels der Roboter auf die jeweiligen Rampen ist in Umfangsrichtung durch den Goldenen Winkel voreinander beabstandet. Die Beförderungsspirale wird also in vertikaler Richtung von oben nach unten immer breiter, wobei die Rampen entsprechend umgekehrt in radialer Richtung umso breiter sind, je höher diese angeordnet sind bzw. umgekehrt. Dadurch, dass die jeweilig in Umfangsrichtung benachbart vorgegebene Entladepositionen zum Entladen der Waren auf die jeweiligen Rampen in Umfangsrichtung durch den Goldenen Winkel voneinander beabstandet sind, ist es möglich, die Waren beispielsweise sogar alle gleichzeitig an den vorgegebenen Entladepositionen mittels der Roboter zu entladen, wobei die Waren sich gegenseitig überhaupt nicht in die Quere kommen können. Das Prinzip des Goldenen Winkels ist insbesondere aus der Natur bekannt, wobei durch wiederholte Drehung um den Goldenen Winkel immer wieder neue Positionen entstehen, etwa für Blattansätze. Dabei entstehen nie exakte Überdeckungen bei den Blättern. Genauso verhält es sich bzgl. der besagten Entladeposition zum Entladen der Waren mittels der Roboter auf die jeweiligen Rampen.
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung sowie anhand der Zeichnung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Seitenansicht von einem Ausschnitt eines automatisierten Lagersystem für Waren, das mehrere horizontale Behältergruppen aufweist, zwischen denen in vertikaler Richtung jeweilige Zwischenräume vorgesehen sind, in denen sich Roboter in horizontaler Richtung zum Aufnehmen und Entladen der Waren bewegen können;
2 eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt des Lagersystems, wobei eine hexagonale Querschnittsform jeweiliger Aufnahmebehälter zu erkennen ist;
3 eine weitere Draufsicht auf einen Ausschnitt des automatisierten Lagersystems, wobei jeweilige Kreuzungspunkte dargestellt sind, die vorgegebene Fahrwege der Roboter definieren, und einer dieser Kreuzungspunkte in einer vergrößerten Ansicht gezeigt ist;
4 eine schematische Seitenansicht eines berührungsfreien elektromagnetischen Antriebssystems, das an besagten Kreuzungspunkten jeweilige Elemente aus elektrisch leitfähigem Material aufweist;
5 eine schematische Perspektivansicht von einem der Roboter des automatisierten Lagersystems, wobei der Roboter ein oberseitiges Aufnahmefach zum Entgegennehmen der Waren und ein unterseitiges Aufnahmefach zum Entladen der Waren aufweist;
6 eine stark schematisierte Seitenansicht eines Aufnahmefachs, in dem mehrere Waren übereinander angeordnet sind, wobei mittels einer in Rotation versetzbaren Spirale die Waren entnommen werden können;
7 eine schematische Draufsicht auf das automatisierte Lagersystem, wobei mehrere Behälterstapel gemäß 1 sternförmig um eine Beförderungsspirale angeordnet sind,
8 eine weitere schematische Seitenansicht des automatisierten Lagersystems, wobei die Beförderungsspirale zu erkennen ist, die zwischen den jeweiligen Behältergruppenstapeln angeordnet ist;
9 eine teiltransparente Perspektivansicht des automatisierten Lagersystems, wobei die konisch ausgebildete Beförderungsspirale und mehrere abschüssige Rampen dargestellt sind, welche in unterschiedlichen Ebenen die Beförderungsspirale umgeben;
10 eine schematische Querschnittansicht der Beförderungsspirale.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden.
Ein automatisiertes Lagersystem 10 für unterschiedlichste Waren 12 ist ausschnittsweise in einer schematischen Seitenansicht in 1 gezeigt. Das automatisierte Lagersystem 10 umfasst mehrere Aufnahmebehälter 14, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen nur einige der Aufnahmebehälter 14 mit Bezugszeichen versehen worden sind. Die hier nur schematisch angedeuteten Waren 12 können in vertikaler Richtung von oben in die Aufnahmebehälter 14 befördert und von unten aus diesen entnommen werden. Die Aufnahmebehälter 14 weisen jeweils einen hexagonalen Querschnitt auf, wobei dies aufgrund der hier gewählten Perspektive nicht zu erkennen ist. Die Aufnahmebehälter 14 sind zu mehreren horizontalen Behältergruppen 16 zusammengefasst. Die Behältergruppen 16 sind in vertikaler Richtung übereinander angeordnet. Die Aufnahmebehälter 14 sind je Behältergruppe 16 nebeneinander angrenzend angeordnet, wobei die Aufnahmebehälter 14 beispielsweise in mehreren Spalten und Reihen in horizontaler Richtung aneinander angrenzend angeordnet sein können. Zwischen den Behältergruppen 16 sind jeweilige Zwischenräume 18 vorgesehen.
Das automatisierte Lagersystem 10, das hier nur ausschnittsweise dargestellt ist, umfasst zudem ein hier nicht näher bezeichnetes Beförderungssystem mit jeweiligen in den Zwischenräumen 18 positionierbaren Robotern 20. Die Roboter 20 können sich jeweils in horizontaler Richtung zu den oberseitig bzw. unterseitig an den jeweiligen Zwischenraum 18 angrenzenden Aufnahmebehältern 14 bewegen, um die Waren 12 in die unterhalb der Roboter angeordneten Aufnahmebehälter 14 abzuladen und aus dem oberhalb der Roboter 20 angeordneten Aufnahmebehälter 14 entgegenzunehmen. Das automatisierte Lagersystem 10 umfasst zudem noch eine hier nicht dargestellte Steuerung, die dazu ausgelegt ist, jeweilige Bewegungen der Roboter 20 zum Abladen und Entgegennehmen der Waren 12 zu steuern. Das besagte Beförderungssystem des automatisierten Lagersystems 10 umfasst zudem ein unterhalb von der untersten Behältergruppe 16 angeordnetes Förderband 22 zum Entgegennehmen der Waren 12, wobei die Roboter 20 zudem noch oberhalb von der obersten Behältergruppe 16 zum Entladen der Waren in die betreffenden Aufnahmebehälter 14 der obersten Behältergruppe positionierbar sind.
In 2 ist ein Ausschnitt des automatisierten Lagersystems 10 in einer Draufsicht gezeigt. Vorliegend schaut man also von oben auf die jeweiligen Aufnahmebehälter 14, die jeweils einen hexagonalen Querschnitt aufweisen. Vorliegend kann man einige der Roboter 20 erkennen, die zwar alle die gleiche Höhe aufweisen, aber eine andere Form und Größe bzgl. ihres Querschnitts aufweisen. Das automatisierte Lagersystem 10 umfasst in die Aufnahmebehälter 14 einsetzbare Unterteilungselemente 24, mittels welchen die Aufnahmebehälter 14 in jeweilige Aufnahmebereiche 26 unterteilbar sind. Der Übersichtlichkeit halber sind vorliegend nicht alle Unterteilungselemente 24 und auch nicht alle Aufnahmebereiche 26 mit den jeweiligen Bezugszeichen versehen worden. Die Roboter 20 können also beispielsweise eine Rautenform, eine hexagonale Form, eine Dreiecksform und dergleichen aufweisen. Insbesondere kann die Formgebung der Roboter 20 an die Querschnittsform der jeweiligen Aufnahmebereiche 26 angepasst sein.
Durch die Unterteilmöglichkeit der Aufnahmebehälter 14 können die Aufnahmebehälter 14 selbst alle gleich gestaltet sein. Durch Verwendung der Unterteilungselemente 24 ist es möglich, die Aufnahmebehälter 14 in verschiedenste Aufnahmebereiche 26 zu unterteilen und so an die jeweils aufzunehmenden Waren 12 anzupassen, welche ihrerseits unterschiedliche Größen und Querschnittsformen aufweisen können. So ist es möglich, die Aufnahmebereiche 26 so zu gestalten, dass die Waren 12 in den jeweiligen Aufnahmebereichen in vertikaler Richtung in einer einzigen Reihe übereinander angeordnet sind.
In 3 ist wiederum ein Ausschnitt des automatisierten Lagersystems 10 in einer Draufsicht gezeigt. Das bereits erwähnte Beförderungssystem des automatisierten Lagersystems 10 umfasst ein berührungsfreies elektromagnetisches Antriebssystem zum Bewegen der hier nicht dargestellten Roboter 20. Das berührungsfreie elektromagnetische Antriebssystem weist an jeweiligen Kreuzungspunkten 28 von vorgegebenen Fahrwegen der Roboter 20 jeweilige, hier nicht dargestellte Elemente aus elektrisch leitfähigem Material auf, wobei die Roboter 20 an ihrer Unterseite in unterschiedlichen Richtungen von einem elektrischen Strom durchströmbar sind, sodass die Roboter 20 in Abhängigkeit von der jeweiligen Stromrichtung beim Passieren der Kreuzungspunkte 28 in unterschiedliche Richtungen beschleunigbar sind. Einer der Kreuzungspunkte 28 ist vorliegend vergrößert dargestellt. Anhand der Pfeile, die sich in unterschiedlichen radialen Richtungen vom hier gezeigten Kreuzungspunkt 28 erstrecken, ist schematisch angedeutet, in welche Richtungen die Roboter 20 beim Passieren der jeweiligen Kreuzungspunkte 28 bewegt bzw. beschleunigt werden können. Die Bewegung der Roboter 20 kann also parallel zu sämtlichen Kanten des hexagonalen Querschnitts der jeweiligen Aufnahmebehälter 14 erfolgen.
In 4 ist das berührungsfreie elektromagnetische Antriebssystem schematisch in einer Seitenansicht gezeigt. Die Kreuzungspunkte 28 weisen, wie gesagt, jeweilige Elemente aus elektrisch leitfähigem Material auf. Die hier schematisch angedeuteten Roboter 20 können an ihrer Unterseite in unterschiedlichen Richtungen von elektrischem Strom durchströmt werden. In Abhängigkeit von der jeweiligen Stromrichtung werden die Roboter 20 beim Passieren der Kreuzungspunkte 28 in unterschiedliche Richtungen beschleunigt. Die Beschleunigung bzw. das Antreiben der Roboter 20 folgt also der sogenannten Recht-Hand-Regel. Es braucht kein Schienensystem oder dergleichen, um die Roboter 20 zu bewegen. Einfach durch Bestromung der Roboter 20 in Kombination mit der beschriebenen Ausführung der Kreuzungspunkte 28 ist es möglich, die Roboter 20 berührungsfrei und elektromagnetisch in unterschiedlichste Richtungen zu bewegen. Die Roboter 20 bewegen sich also im Wesentlichen wie Magnetschwebebahnen oberhalb von den jeweiligen Aufnahmebehältern 14, insbesondere ohne diese zu berühren.
In 5 ist einer der Roboter 20 in einer schematischen Perspektivansicht gezeigt. Der vorliegend gezeigte Roboter 20 weist zwar eine hexagonale Querschnittsstruktur auf, die nachfolgenden Erläuterungen sind aber unabhängig von der konkreten Querschnittsform des Roboters 20. Alle Roboter 20 des automatisierten Lagersystems 10 können ein oberseitiges Aufnahmefach 30 und ein unterseitiges Aufnahmefach 32 aufweisen. Das oberseitige Aufnahmefach 30 dient ausschließlich zum Entgegennehmen der jeweiligen Waren 12 aus den jeweiligen oberhalb der Roboter 20 angeordneten Aufnahmebehältern 14. Das jeweilige unterseitige Aufnahmefach 32 dient zum ausschließlichen Entladen der Waren 12 in die jeweiligen unterhalb der Roboter 20 angeordneten Aufnahmebehälter 14. Die Roboter 20 können jeweils einen hier nicht dargestellten Mechanismus zum Entnehmen der Waren 12 aus den Aufnahmebehältern 14 und zum Entladen der Waren 12 in die Aufnahmebehälter 14 aufweisen.
In 6 ist eine in Rotation versetzbare Spirale 34 dargestellt, die Bestandteil des besagten Mechanismus sein kann. Die Spirale 34 kann in Hochrichtung der jeweiligen Roboter 20 nach oben und nach unten ausgefahren werden, um die Waren 12 oberseitig aus den Aufnahmebehältern 14 zu entnehmen und unterseitig in die betreffenden Aufnahmebehälter 14 zu entladen. Vorliegend ist einer der Aufnahmebehälter 14 dargestellt, wobei mehrere der Waren 12 übereinander angeordnet sind.
Die jeweiligen Aufnahmebehälter 14 können jeweils einen Sperrmechanismus aufweisen, der ein Herausbewegen und/oder Hineinbewegen der Waren 12 verhindert. Die jeweiligen Spiralen 34 der Roboter 20 können beim Eintauchen in die Aufnahmebehälter 14 den Sperrmechanismus in eine Freigabestellung bewegen, in der ein Herausbewegen und/oder Hineinbewegen der Waren 13 ermöglicht wird. Im vorliegend gezeigten Fall umfasst der Sperrmechanismus jeweilige konische Sperrelemente 36, die an gegenüberliegenden Innenseiten der Aufnahmebehälter 14 höhenversetzt zueinander angeordnet sind. Die Sperrelemente 36 werden jeweils mit einer hier nicht dargestellten Rückstellfeder in Richtung einer nach innen ausgefahrenen Stellung beaufschlagt. Wird die Spirale 34 nun gemäß der vorliegenden Darstellung von unten in den betreffenden Aufnahmebehälter 14 hineinbewegt, so drückt die Spirale 34 die konischen Sperrelemente 36 nach außen bzw. in radialer Richtung weg. Durch die höhenversetzte Anordnung der Sperrelemente 36 wird gemäß der vorliegenden Darstellung erst das linke der beiden Sperrelemente 36 weggedrückt, danach erst das rechte der hier zu sehenden Sperrelemente 36. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass immer nur eines der Waren 12 auf die Spirale 34 gelangt und nicht mehrere der Waren 12 gleichzeitig nach unten herausfallen.
In 7 ist das automatisierte Lagersystem 10 in einer schematischen Draufsicht gezeigt. Das Beförderungssystem des Lagersystems 10 umfasst eine Beförderungsspirale 38, die dazu ausgelegt ist, die darauf abgeladenen Waren 12 in vertikaler Richtung zu befördern. Die Beförderungsspirale 38 grenzt seitlich an jeweiligen stirnseitigen Entladeseiten der Behältergruppen 16 an. Vorliegend sind jeweilige Behältergruppenstapel 40 zu erkennen, die durch mehrere jeweils übereinander angeordnete Behältergruppen 16 gebildet sind. Wie zu erkennen, bildet die Beförderungsspirale 38 eine Art Zentrum, von dem aus sich die verschiedenen Behältergruppenstapel 40 radial nach außen erstrecken.
In 8 ist das automatisierte Lagersystem 10 in einer Seitenschnittansicht gezeigt, wobei zwei der Behältergruppenstapel 40 zu erkennen sind, zwischen denen zentral die Beförderungsspirale 38 angeordnet ist. Vorliegend sind wiederum die Roboter 20 zu erkennen, die sich in den jeweiligen Zwischenräumen 18 in horizontaler Richtung bewegen können, um die verschiedenen Waren 12 aus den Aufnahmebehältern 14 entgegenzunehmen bzw. diese von oben in die Aufnahmebehälter 14 zu entladen. Die jeweiligen bereits erwähnten stirnseitigen Entladeseiten 42 der Behältergruppen 16 sind vorliegend mit Bezugszeichen versehen worden. Jeweilige abschüssige Rampen 44 erstrecken sich von den jeweiligen stirnseitigen Entladeseiten 42 der Behältergruppen 16 bis zur Beförderungsspirale 38. Die Roboter 20 müssen jeweilige Waren 12 also lediglich auf den abschüssigen Rampen 44 abladen, von wo aus sie schwerkraftbedingt von selbst bzw. automatisch auf die Beförderungsspirale 38 gelangen.
Wie zu erkennen, weist die Beförderungsspirale 38 eine konische Form auf, wobei ein radialer Abstand zwischen Windungen in der Förderungsspirale 38 und einer hier nicht dargestellten Mittenachse der Beförderungsspirale 38 von oben nach unten zunimmt. Mit anderen Worten wird die Beförderungsspirale 38 also immer breiter, je weiter man entlang der Beförderungsspirale 38 nach unten gelangt. Die jeweiligen Windungen der Beförderungsspirale 38 sind dabei so angeordnet, dass diese sich nicht überschneiden.
In 9 ist das automatisierte Lagersystem 10 in einer stark schematisierten und teiltransparenten Perspektivansicht gezeigt. Vorliegend kann man erkennen, dass die übereinander angeordneten Rampen 44 trichterförmig ausgebildet sind und die Beförderungsspirale 38 umgeben. Angepasst an die Form der Beförderungsspirale 38 werden die Rampen 44 in radialer Richtung umso schmaler, je weiter unten sie angeordnet sind bzw. umgekehrt. In radialer Richtung ist somit der Abstand zwischen den jeweiligen Windungen der Beförderungsspirale 38 und den Rampen 44 möglichst gering gehalten, sodass die auf die Rampen 44 abgeladenen Waren 12 möglichst wenig Weg zurücklegen müssen. Jeweilige in Umfangsrichtung benachbarte vorgegebene Entladepositionen zum Entladen der Waren 12 mittels der Roboter 20 auf die jeweiligen Rampen 44 sind in Umfangsrichtung durch den Goldenen Winkel voneinander beabstandet. So ist es sogar möglich, die Waren 12 alle gleichzeitig an allen vorgegebenen Entladepositionen auf die jeweiligen Rampen 44 zu entladen, da aufgrund der besagten Beabstandungen in Umfangsrichtung durch den Goldenen Winkel die sogar gleichzeitig abgeladenen Waren 12 nicht untereinander kollidieren können.
In 10 ist eine Querschnittsansicht der Beförderungsspirale 38 schematisch dargestellt. Die Beförderungsspirale 38 kann mehrere Rollen 46, 48 aufweisen, welche in Beförderungsrichtung der Beförderungsspirale 38 hintereinander angeordnet sind. So können schwerkraftbedingt die auf der Beförderungsspirale 38 abgeladenen Waren 12 ganz einfach an den frei drehbar gelagerten Rollen 46, 48 abgleiten. Die äußeren Rollen 48, zwischen denen die mittlere Rolle 46 angeordnet ist, sind etwas schräg nach oben angestellt. So können auch unterschiedlich große Waren 12 zuverlässig und sicher mittels der Beförderungsspirale 38 aufgenommen werden.
Bezugszeichenliste

10: automatisiertes Lagersystem
12: Waren
14: Aufnahmebehälter
16: Behältergruppen
18: Zwischenräume
20: Roboter
22: Förderband
24: Unterteilungselemente
26: Aufnahmebereiche der Aufnahmebehälter
28: Kreuzungspunkte
30: oberseitiges Aufnahmefach
32: unterseitiges Aufnahmefach
34: Spirale
36: Sperrelemente
38: Beförderungsspirale
40: Behältergruppenstapel
42: stirnseitige Entladeseiten
44: Rampen
46: Rollen
48: Rollen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2017/0129703 A1 [0002]

Claims

Automatisiertes Lagersystem (10) für Waren (12), umfassend - mehrere Aufnahmebehälter (14) zum Aufnehmen der Waren (12), wobei die Aufnahmebehälter (14) einen hexagonalen Querschnitt aufweisen und die Waren (12) in vertikaler Richtung von oben in die Aufnahmebehälter (14) beförderbar sowie von unten aus diesen entnehmbar sind; - mehrere horizontale Behältergruppen (16), zu denen jeweils einige der Aufnahmebehälter (14) nebeneinander angrenzend angeordnet sind, wobei die Behältergruppen (16) in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sind und zwischen sich einen jeweiligen Zwischenraum (18) aufweisen; - ein Beförderungssystem mit jeweiligen in den Zwischenräumen (18) positionierbaren Robotern (20), welche in horizontaler Richtung zu den oberseitig und unterseitig an den jeweiligen Zwischenraum (18) angrenzenden Aufnahmebehältern (14) bewegbar sind, um die Waren (12) in die unterhalb der Roboter (20) angeordneten Aufnahmebehälter (14) abzuladen und aus den oberhalb der Roboter (20) angeordneten Aufnahmebehältern (14) entgegenzunehmen; - eine Steuerung, welche dazu ausgelegt ist, jeweilige Bewegungen der Roboter (20) zum Abladen und Entgegennehmen der Waren (12) zu steuern.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagersystem (10) in die Aufnahmebehälter (14) einsetzbare Unterteilungselemente (24) aufweist, mittels welchen die Aufnahmebehälter (14) in Aufnahmebereiche (26) unterteilbar sind.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboter (20) alle die gleiche Höhe aufweisen, wobei die Roboter (20) zumindest teilweise eine andere Form und/oder Größe bezüglich ihres Querschnitts aufweisen.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beförderungssystem ein berührungsfreies elektromagnetisches Antriebssystem zum Bewegen der Roboter (20) aufweist.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das berührungsfreie elektromagnetische Antriebssystem an jeweiligen Kreuzungspunkten (28) vorgegebener Fahrwege der Roboter (20) jeweilige Elemente aus elektrisch leitfähigem Material aufweist, wobei die Roboter (20) an ihrer Unterseite in unterschiedlichen Richtungen von einem elektrischen Strom durchströmbar sind, sodass die Roboter (20) in Abhängigkeit von der jeweiligen Stromrichtung beim Passieren der Kreuzungspunkte (28) in unterschiedliche Richtungen beschleunigbar sind.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beförderungssystem dazu ausgelegt ist, die Roboter (20) parallel zu sämtlichen Kanten des hexagonalen Querschnitts der Aufnahmebehälter (14) zu bewegen.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboter (20) ein oberseitiges Aufnahmefach (30) zum Entgegennehmen der Waren (12) aus den jeweiligen oberhalb der Roboter (20) angeordneten Aufnahmebehälter (14) und ein unterseitiges Aufnahmefach (32) zum Entladen der Waren (12) in die jeweiligen unterhalb der Roboter (20) angeordneten Aufnahmebehälter (14) aufweisen.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboter (20) einen Mechanismus zum Entnehmen der Waren (12) aus den Aufnahmebehältern (14) und zum Entladen der Waren (12) in die Aufnahmebehälter (14) aufweisen.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus eine mittels eines Antriebs in Rotation versetzbare Spirale (34) aufweist, die in Hochrichtung der jeweiligen Roboter (20) nach oben und unten ausfahrbar ist, um die Waren (12) oberseitig aus den Aufnahmebehältern (14) zu entnehmen und unterseitig in die Aufnahmebehälter (14) zu entladen.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebehälter (14) jeweils einen Sperrmechanismus aufweisen, der ein Herausbewegen und/oder Hineinbewegen der Waren (12) verhindert, wobei die jeweiligen Spiralen (34) beim Eintauchen in die Aufnahmebehälter (14) den Sperrmechanismus in eine Freigabestellung bewegen, in der ein Herausbewegen und/oder Hineinbewegen der Waren (12) ermöglicht wird.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beförderungssystem ein unterhalb von der untersten Behältergruppe angeordnetes Förderband (22) zum Entgegennehmen der Waren (12) aufweist, wobei die Roboter (20) oberhalb von der obersten Behältergruppe zum Entladen der Waren (12) in die Aufnahmebehälter (14) der obersten Behältergruppe positionierbar sind.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Beförderungssystem eine Beförderungsspirale (38) aufweist, welche dazu ausgelegt ist, darauf abgeladene Waren (12) in vertikaler Richtung zu befördern; - die Beförderungsspirale (38) seitlich an einer stirnseitigen Entladeseite (42) der Behältergruppen (16) angeordnet ist; - sich jeweilige abschüssige Rampen (44) von der stirnseitigen Entladeseite (42) der Behältergruppen (16) bis zur Beförderungsspirale (38) erstrecken; - die Roboter (20) dazu ausgelegt sind, die aufgenommenen Waren (12) auf den jeweiligen Rampen (44) zu entladen, von wo aus die Waren (12) schwerkraftbedingt auf die Beförderungsspirale (38) gelangen.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beförderungsspirale (38) frei drehbare Rollen (46, 48) aufweist, auf denen die abgeladenen Waren (12) schwerkraftbedingt nach unten rollen.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass - mehrere der jeweils übereinander angeordneten Behältergruppen (16) jeweilige Behältergruppenstapel (40) bilden; - die Beförderungsspirale (38) ein Zentrum bildet, von dem aus sich die Behältergruppenstapel (40) radial nach außen erstrecken.
Automatisiertes Lagersystem (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass - die Beförderungsspirale (38) eine konische Form aufweist, wobei ein radialer Abstand zwischen Windungen der Beförderungsspirale (38) und einer Mittenachse der Beförderungsspirale (38) von oben nach unten zunimmt; - die Windungen sich bezogen auf eine Draufsicht nicht überschneiden; - die Rampen (44) trichterförmig sind und die Beförderungsspirale (38) umgeben, wobei eine radiale Ausdehnung der Rampen (44) von oben nach unten abnimmt; - jeweilige in Umfangsrichtung benachbarte vorgegebene Entladepositionen zum Entladen der Waren (12) mittels der Roboter (20) auf die jeweiligen Rampen (44) in Umfangsrichtung durch den goldenen Winkel voneinander beabstandet sind.