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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum automatischen Handhaben von Lagereinheiten. Insbesondere findet die Erfindung Anwendung als Handhabungsroboter für standardisierte Material-Kisten, sogenannten KLT (Kleinladungsträger).
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Mit fortschreitender Automatisierungstechnik wird der Handhabung von Kleinladungsträgern zunehmend Bedeutung beigemessen.
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Beispielsweise aus der
DE102013019419A1 ist ein Stapel-Bedienfahrzeug zum Ein- und Auslagern von Lagereinheiten bekannt, bei dem eine erste Tragvorrichtung zum Auflegen zumindest einer Lagereinheit an einer ersten Höhenverstell-Vorrichtung und einer zweiten Tragvorrichtung zum Auflegen zumindest einer Lagereinheit an einer zweiten Höhenverstell-Vorrichtung angekoppelt und jeweils entlang der vertikalen Richtung bewegbar sind. Hierfür sind die Lagereinheiten in der vertikalen Richtung zueinander beweglich. Die Tragvorrichtungen weisen ausfahrbare Greifvorrichtungen auf. Die Tragvorrichtungen mit den Greifvorrichtungen sind konstruktiv fest an dem Bedienfahrzeug angeordnet.
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Von einem Stapel Lagereinheiten, z. B. Behälter mit vier Seitenwänden und einer Bodenplatte, der seitwärts außerhalb des Stapel-Bedienfahrzeuges angeordnet ist, wird durch die erste Tragvorrichtung mindestens eine Lagereinheit nach oben abgehoben, die darunter liegende - nunmehr oberste - Lagereinheit durch die zweite Tragvorrichtung in horizontaler Richtung abgezogen und anschließend durch die erste Tragvorrichtung die abgehobene Lagereinheit nach unten auf den Reststapel abgesetzt.
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Hierdurch erfolgt eine Lageraktion einer außerhalb des Stapel-Bedienfahrzeuges befindlichen Bodenlagerung von Lagereinheiten. Die Lageraktionen können die Bearbeitung einer Mehrzahl von gestapelten Lagereinheiten umfassen, die mithilfe der Transportvorrichtungen umgestapelt oder transportiert werden.
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Zur flexiblen automatischen Versorgung von Produktionslinien sollten (mit z. B. Werkzeugen oder Werkstücken gefüllte) gestapelte Kisten, Kleinladungsträger (KLTs) und/oder ähnliche Transportboxen von beispielsweise einer Palette oder einem Bodenroller auf ein Rollenband oder Regal entladen und die leeren Boxen wieder auf Paletten oder Bodenroller zurückgestapelt werden können.
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Allerdings sind die bekannten Systeme noch nicht ausreichend an die automatische Versorgung und/oder die Produktionslinien angepasst, insbesondere fehlt es an einer ausreichenden Flexibilität und/oder an vielseitig einsetzbaren Kistenhandhabungsrobotern.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, die die genannten Nachteile lindert oder sogar vermeidet. Insbesondere soll auf konstruktiv einfache Weise flexibel und zeitsparend die Durchführung von Lageraktionen verbessert werden.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Anordnung gemäß den unabhängig formulierten Patentansprüchen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ausführen, die mit den Merkmalen aus den Patentansprüchen kombinierbar sind.
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Hierzu trägt eine Anordnung zum automatischen Handhaben von Lagereinheiten (LE) bei, zumindest aufweisend:
- - mindestens eine Hub- und Absenkeinheit zum Aufnehmen, Fördern und Abgeben zumindest einer Lagereinheit (LE),
- - mindestens eine bestückbare stationäre Speicheranordnung für zum indest eine Lagereinheit (LE),
wobei die Hub- und Absenkeinheit zum Fördern und die Speicheranordnung zum Speichern jeweils zumindest einer Lagereinheit (LE) eingerichtet sind, wobei die Hub- und Absenkeinheit mobil derart ausgebildet ist, dass die Hub- und Absenkeinheit in Bezug auf die Speicheranordnung ortsveränderlich ist.
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Es kann ein Stützgestell (ggf. auch als Stützeinrichtung zu bezeichnen) vorgesehen sein, wobei das Stützgestell durch die Hub- und Absenkeinheit zum Fördern und durch die Speicheranordnung zum Speichern jeweils zumindest einer Lagereinheit (LE) eingerichtet ist.
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Die Anordnung kann eine oder mehrere Stützgestelle umfassen. Das Stützgestell ist insbesondere eingerichtet, zumindest zeitweise eine Hub- und Absenkeinheit (wenigstens teilweise) aufzunehmen oder zu integrieren. Die Hub- und Absenkeinheit kann insbesondere an bzw. innerhalb einem von dem Stützgestellt vorgegebenen bzw. eingefassten vertikalen Verfahrraum eine Lagereinheit anheben und absenken. Das Stützgestell kann eingerichtet sein, die Speicheranordnung selbst (unmittelbar) stationär zu fixieren. Das Stützgestell ist bevorzugt ebenfalls stationär und/oder umgibt die stationäre Speicheranordnung. Das Stützgestell kann ortsunveränderlich befestigt sein, z.B. gesichert mit Befestigungsmitteln an Boden, Wand und/oder Dach einer Halle. Als Stützgestell kann ein Teil eines Bauwerkes dienen. Das als solches stationäre Stützgestell kann außer Betrieb, z. B. bei Umbauarbeiten, an eine andere Stelle versetzt werden und dort stationär angeordnet sein.
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Die Hub- und Absenkeinheit zum Aufnehmen, Fördern und Abgeben zumindest einer Lagereinheit kann mit einem Greifer, einem Plateau, einer Klemmvorrichtung oder dergleichen ausgeführt sein, um bedarfsgerecht eine Lagereinheit aufzunehmen, (während des Förderns) zu fixieren und danach wieder freizugeben. Die Hub- und Absenkeinheit kann zumindest eine 2-dimensionale Bewegung der Lagereinheit realisieren, z.B. auch wenn diese selbst (vorübergehend) an einem Ort verweilt.
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Die Speicheranordnung für zumindest eine Lagereinheit ist insbesondere so eingerichtet und/oder dimensioniert, dass diese die Lagereinheit(en) passend aufnehmen kann. Bevorzugt umfasst die Speicheranordnung nicht nur eine einfache Ablagefläche für die Lagereinheit(en), sondern zumindest auch wenigstens eine (seitliche) Führung, einen Verankerungs- und/oder Haltemechanismus für die Lagereinheit(en), einen Anwesenheitserkennungsmechanismus für die Lagereinheit(en), oder dergleichen.
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Es handelt sich bei den Lagereinheiten (LE) insbesondere um Kisten, KLTs oder ähnliche Boxen, insbesondere Transportboxen, die vorzugsweise stapelbar sind. Das Stützgestell kann ein Rahmen sein, der aus Stangen, Rohren oder Profilelementen aufgebaut ist, wobei auch Öffnungen gebildet sein können. Die Bodenfläche und zumindest einzelne Seitenflächen können geschlossen sein.
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Die Speicheranordnung ist stationär. Stationär bedeutet insbesondere, dass die Speicheranordnung nicht verfahrbar, nicht beweglich und/oder ortsunveränderlich in der Halle angeordnet ist. Es kann eine starre Anordnung bzw. Montage der Speicheranordnung in oder an dem Stützgestell, insbesondere am oberen Ende des Stützgestells, realisiert sein.
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Dahingegen ist die Hub- und Absenkeinheit derart mobil ausgebildet, dass sie relativ zur Speicheranordnung ortsveränderlich beweglich ist. Ortsveränderlich bedeutet insbesondere die (flurgebunden und/oder flurfrei) verfahrbare, verschiebbare (Zug oder Druck) oder versetzbare Ausbildung der gesamten mobilen Hub- und Absenkeinheit im Betrieb. Die Hub- und Absenkeinheit kann hierfür mit einem Fahrwerk ausgeführt sein, mit dem diese sich (bevorzugt autonom und/oder fahrerlos) hin zur stationären Speicheranordnung bewegen und/oder davon entfernen kann. Mit anderen Worten kann die Hub- und Absenkeinheit selbst für eine aktive, d. h. autonom agierend, oder passive, d. h. geförderte oder transportierte, Bewegung eingerichtet sein.
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Dadurch, dass eine stationäre Speicheranordnung vorhanden und die Hub- und Absenkeinheit aktiv oder passiv ortsveränderlich in Bezug auf die Speicheranordnung eingerichtet ist, ist eine flexible Auswechselbarkeit der Hub- und Absenkeinheit verwirklicht. Auf konstruktiv einfache Weise ist eine Einsetzbarkeit der Hub- und Absenkeinheit an unterschiedlichen Arbeitsorten ermöglicht. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass die Hub- und Absenkeinheit hinsichtlich einer Speicheranordnung jeweils nur bei Bedarf eingesetzt werden kann, das heißt zum Beispiel nur im Fall einer Bestückung der bzw. einer Entnahme zumindest einer Lagereinheit aus der Speicheranordnung, die übrige Zeit jedoch für den Einsatz an anderen Arbeitsorten zur Verfügung steht. So werden ein erheblicher Kostenvorteil und eine Effizienzsteigerung erzielt. Insbesondere sind der für eine Lagerhaltung erforderliche Puffer- bzw. Lagerraum und der für andere Lager-, Förder- und Transportaktionen erforderliche Raum optimal aufeinander abgestimmt.
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Es kann eine Sicherheitszelle zur zumindest teilweisen (bzw. zeitweisen) Einhausung (zumindest) der Hub- und Absenkeinheit oder (/und ggf. auch noch) der Speicheranordnung vorgesehen sein. Eine solche Sicherheitszelle kann zum Schutz von Personal in der Umgebung des der mobilen Hub- und Absenkeinheit vorgesehen sein und ggf. Sensorik zum Stoppen der Hub- und Absenkeinheit aufweisen, damit eine Verletzungsgefahr minimiert wird. Die Sicherheitszelle kann mit einem Stützgestell gebildet sein.
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Die hier vorgestellte Anordnung umfasst zumindest die stationäre Speicheranordnung und die mobile Hub- und Absenkeinheit. Während die Speicheranordnung im oder am Stützgestell angeordnet sein kann, kann die mobile Hub- und Absenkeinheit innerhalb oder außerhalb neben dem Stützgestell angeordnet sein oder sich entfernt von der Speicheranordnung befinden.
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Somit wird auch ein mobiler Handhabungsroboter angegeben, der zwei separate Komponenten umfasst: Mobile Hub- und Absenkeinheit (Box-Hubeinheit), bevorzugt mit Scherenhub, und eine stationäre Speicheranordnung (Puffereinheit).
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Die stationäre Speicheranordnung kann einen Speicher umfassen, der an ein AbladeRollenband, Rücklauf-Rollenband oder eine Kombination aus Ablage- und Rücklauf-Rollenband gekoppelt ist. Diese können z. B. auch Teil einer Maschine, einer manuellen Arbeitsstation oder Produktionslinie sein. Es ist möglich, dass das Ablade- und Rücklauf-Rollenband auf unterschiedlichen Höhen die stationäre Speicheranordnung erreichen.
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Es ist möglich, dass eine automatische Kommunikation zwischen der mobilen Hub- und Absenkeinheit und der stationären Speicheranordnung eingerichtet ist.
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Die mobile Hub- und Absenkeinheit kann einen omnidirektionalen Antrieb umfassen, der autonom unter die stationäre Speicheranordnung fährt. So kann der Handhabungsroboter mit z. B. einem Bodenroller beladen werden. Die mobile Hub- und Absenkeinheit kann den Bodenroller zentrieren und die Boxen vom Bodenroller heben und in die Speicheranordnung laden oder auf ein Abladerollenband stellen.
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Die mobile Hub- und Absenkeinheit kann ein Regal mit Lagereinheiten beladen und leere Lagereinheiten zurücknehmen.
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Sensoren an der Anordnung bzw. der Hub- und Absenkeinheit können ein sicheres autonomes Bewegen vor dem Regal realisieren.
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Eine Stromversorgung der Hub- und Absenkeinheit kann über Stromschienen oder induktive Stromversorgung realisiert werden, wobei eine 48 V-Versorgung zu bevorzugen ist.
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Mit der hier vorgestellten Anordnung - auch nach Ausgestaltungen, die nachfolgend noch anhand der Figuren näher erläutert werden - werden insbesondere folgende Möglichkeiten eröffnet und/oder Vorteile erzielt:
- • Flexibilität durch eine mobile Hub- und Absenkeinheit mit getrennter stationärer Speicheranordnung (Puffer-/Speichereinheit),
- • Nutzung eines Scherenhubs,
- • Einrichtung eines Pufferspeichers (beispielsweise mittels eines Kettenantriebs oder zum Handhabungsroboter geneigter Rollenbänder) zum Zwischenspeichern von Lagereinheiten,
- • Kraftunterstützung durch Gewichtskompensationselement (Balancer),
- • Einrichtung einer mobilen Plattform, die als U-Form ausgeführt ist und über omnidirektionalen Antrieb einen Greifer schließt und öffnet,
- • Energieeffizienter Betrieb durch mobile Hub- und Absenkeinheiten, die sich nach dem Verfahren/Transport zu einer Speicheranordnung automatisch mit einer Stromversorgung verbinden,
- • Stapelfehlererkennung und Algorithmus zum Beheben der Stapelfehler,
- • Lagereinheiten sind horizontal unabhängig verfahrbar, um Ungenauigkeiten beim Positionieren des mobilen Handhabungsroboters oder der Paletten/Bodenroller im Handhabungsroboter auszugleichen.
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Bei Anordnung der Hub- und Absenkeinheit in oder neben der Speicheranordnung gelingt es besonders gut, die Förder- und Speicheraktionen platzsparend innerhalb und/oder neben dem Stützgerüst zu verwirklichen. Wenn die Speicheranordnung am oberen Ende des Stützgestells vorgesehen ist, fördert die Hub- und Absenkeinheit zumindest eine Lagereinheit in vertikaler Richtung nach oben und unten. Die Speicheranordnung wird von unten oder von der Seite her mit zumindest einer Lagereinheit bestückt. Mit den angegebenen Maßnahmen ist mit demselben Stützgestell zumindest eine Lagereinheit sowohl aufnehmbar, förderbar als auch speicherbar. Sofern die Hub- und Absenkeinheit neben der Speicheranordnung angeordnet ist, kann unterhalb der Speicheranordnung z. B. mindestens ein Rollgang angeordnet sein.
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Dadurch, dass die Hub- und Absenkeinheit derart mobil ausgebildet ist, dass die Hub- und Absenkeinheit ortsveränderlich eingerichtet ist, ist mit Vorteil ein Einsatz entfernt von der Speicheranordnung ermöglicht. Das ist z. B. dann der Fall, wenn keine Speicheraktion erfolgt und z. B. die Hub- und Absetzeinheit stattdessen an einem anderen Arbeitsort zum Einsatz kommt.
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Bevorzugt ist die Hub- und Absenkeinheit autonom fahrbar eingerichtet. Damit ist insbesondere gemeint, dass es sich hierbei um ein fahrerloses System handeln kann. Die Hub- und Absenkeinheit kann z. B. datentechnisch gesteuert bzw. vorgebbar verschiedene Pfade über den Boden wählen, ggf. mit sensorischer Unterstützung.
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Vorzugsweise ist die Hub- und Absenkeinheit durch eine Transporteinrichtung transportierbar eingerichtet. So ist beispielsweise möglich, dass die Transporteinrichtung ein Schienensystem, ein Förderband, etc. umfasst, das die (ggf. zeitweise davon trennbare) Hub- und Absenkeinheit bewegt.
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Die Stromversorgung für einen elektrischen Antrieb kann über Batterie oder Stromschiene, z. B. im Boden, im Stützgestell, etc. erfolgen.
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Mit Vorteil ist ein autonom agierendes Transportfahrzeug vorgesehen, das eine Kupplungsvorrichtung aufweist, mittels derer das Transportfahrzeug an die Hub- und Absenkeinheit lösbar verbindbar ist. So ist ermöglicht, dass die Hub- und Absenkeinheit an verschiedene Transportfahrzeuge übergeben werden kann. Die Kopplungsvorrichtung ist insbesondere eingerichtet, ein Transportfahrzeug mit einer Hub- und Absenkeinheit so zu kontaktieren, dass die Hub- und Absenkeinheit mechanisch und datenleitend mit dem Transportfahrzeug verbunden ist.
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Zweckmäßig arbeitet die Hub- und Absenkeinheit mit mindestens einer räumlichen Positionserkennung zusammen, z. B. mit mindestens einem Sensor, einer Kamera, etc. Die Positionserkennung kann zumindest teilweise in der Hub- und Absenkeinheit, einer Transporteinrichtung, einem Transportfahrzeug und/oder dem Stützgestell integriert sein.
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Bevorzugt ist die Hub- und Absenkeinheit auch zum Transport der zumindest einen Lagereinheit (LE) zu der und von der Speicheranordnung eingerichtet.
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Vorzugsweise umfasst die Hub- und Absenkeinheit einen Scherenhubmechanismus. Der Scherenhubmechanismus realisiert eine Hebe- und einen Absenkvorgang derart, dass z. B. mit einem elektromechanischen Antrieb scherenartig gelagerte Gestänge gegeneinander verschwenkt werden. Dabei kann das Gestänge durch einen Stempelhub geöffnet werden, wobei für den Fall, dass eine vorbestimmte Hubhöhe überschritten wird, die ausgefahrenen Scherenschenkel die Hub- und Absenkeinheit aufbocken bzw. arretieren können. Ab jetzt kann die Hub- und Absenkeinheit (nur) die Funktion eines Hubtisches erfüllen. Mithilfe eines Scherenhubmechanismus kann die Last in relativ große Höhen transportiert werden.
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Mit Vorteil umfasst die Hub- und Absenkeinheit mindestens eine Greifvorrichtung zum Erfassen, Fördern und Abgeben zumindest einer Lagereinheit (LE). Zweckmäßig weist die Hub- und Absenkeinheit mindestens ein Gewichtskompensationselement auf. Das Gewichtskompensationselement kann so gestaltet und/oder eingerichtet sein, dass es eine Ausgleichskraft oder ein Ausgleichsmoment zur Einwirkung der Lagereinheit über die Greifvorrichtung entgegenstellt. Diese Ausgleichskraft oder dieses Ausgleichsmoment kann lage- und/oder gewichtsabhängig bezüglich der aufgenommenen Lagereinheit veränderlich sein.
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Bevorzugt ist mindestens ein Zahnkettenband oder Zahnband zur Förderung der mindestens einen Lagereinheit (LE) von der Hub- und Absenkeinheit zu der und/oder in die Speicheranordnung und umgekehrt vorhanden.
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Vorzugsweise weist das Stützgestell mindestens eine seitliche Öffnung zur Zu- und Abförderung zumindest einer Lagereinheit auf, wobei an die mindestens eine Öffnung mindestens eine ortsfeste Fördereinrichtung oder mindestens eine mobile Transporteinrichtung für zumindest eine Lagereinheit angeschlossen ist. Zumindest eine weitere Öffnung in einer Seitenwand kann vorgesehen sein, wenn die Speicheranordnung von der Seite her (horizontal) durch die Hub- und Absenkeinheit bestückt bzw. entladen wird.
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Mit Vorteil ist die Hub- und Absenkeinheit in das Stützgestell einkoppelbar oder an das Stützgestell ankoppelbar und aus dem Stützgestell auskoppelbar oder von dem Stützgestell abkoppelbar.
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Zweckmäßig ist die mobile Hub- und Absenkeinheit eingerichtet, mit der stationären Speicheranordnung zusammenzuarbeiten. Die Zusammenarbeit erstreckt sich auf die mechanische Kooperation, wobei die Hub- und Absenkeinheit die Lagereinheiten in vertikaler Richtung fördert und die Lageranordnung entweder von unten (vertikal) oder von der Seite (horizontal) bestückt wird und umgekehrt. Die Zusammenarbeit umfasst weiterhin die Kooperation bezüglich der Kommunikation, namentlich über Sensoren und eine Steuereinrichtung, zwischen der Hub- und Absenkeinheit und der Speicheranordnung.
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Bevorzugt sind mindestens der Motor für den Fahrantrieb der mobilen Hub- und Absenkeinheit und der Motor für den Förderantrieb der Höhenverstell-Vorrichtung drahtgebunden oder drahtlos an ein elektronisches Steuergerät angeschlossen. Vorzugsweise können weitere Antriebsmotoren an das Steuergerät angeschlossen sein, z. B. Antrieb für die Greifvorrichtung, für die Fördereinrichtung der Speicheranordnung und für die fahrbare Transporteinrichtung.
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Es kann eine mobile Hub- und Absenkeinheit vorgesehen sein, die aktiv oder passiv zu und von einer stationären Speicheranordnung ortsveränderlich positionierbar eingerichtet ist.
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Es kann eine Kontrolleinheit vorgesehen sein, die Positions- und Speicherraumverfügbarkeitsinformationen umfasst. Die Kontrolleinrichtung kann mit mehreren Positionserfassungsmitteln, Sensoren, Kameras, etc. zusammenwirken. Die Kontrolleinheit kann eingerichtet sein, mit der mindestens einen stationären Speicheranordnung und/oder der mindestens einen mobile Hub- und Absenkeinheit (datenverarbeitend) zusammenzuwirken, so dass ein automatisches ggf. auch autonomes Be- und/oder Entladen der Speicheranordnung mit Lagereinheiten durch die mindestens eine mobile Hub- und Absenkeinheit ausgeführt wird. Zur Erläuterung der Verfahrensabläufe kann auf die vor- und nachstehenden Erläuterungen einzeln zurückgegriffen werden. Ein solch neues und vorteilhaftes Verfahren kann auch als Computerprogrammprodukt zumindest teilweise in der Kontrolleinheit vorgesehen sein und/oder von dieser ausgeführt werden.
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Mit den vorgeschlagenen Maßnahmen wird mit Vorteil eine transportierbare, verfahrbare Hub- und Absenkeinheit und eine stationäre Speicheranordnung (Puffereinheit) für Lagereinheiten (KLT-Boxen) bereitgestellt. Für die Puffereinheit und für die Aktorik, mit denen die Hub- und Absenkeinheit die Speicheranordnung bedient, gibt es mehrere Varianten.
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Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Darstellungen sind schematisch und nicht zur Veranschaulichung von Größenverhältnissen vorgesehen. Die mit Bezug auf einzelne Details einer Figur angeführten Erläuterungen sind extrahierbar und mit Sachverhalten aus anderen Figuren oder der vorstehenden Beschreibung frei kombinierbar, es sei denn, dass sich für einen Fachmann zwingend etwas anderes ergibt bzw. eine solche Kombination hier explizit untersagt wird. Es zeigen schematisch:
- 1: eine Vorderansicht einer Darstellung der Anordnung mit einem Stützgestell, einer mobilen Hub- und Absenkeinheit und einer stationären Speicheranordnung;
- 2a, 2b: perspektivisch eine Ausführungsform einer aktiv fahrbaren mobilen Hub- und Absenkeinheit mit geöffneter Greifvorrichtung (2a) und mit geschlossener Greifvorrichtung (2b);
- 3: Vorderansicht der Speicheranordnung mit zwei Zahnketten für die vertikale Förderung von Lagereinheiten;
- 4: Seitenansicht der Speicheranordnung mit seitlich angeordneter Hub- und Absenkeinheit, wobei unterhalb der Speicheranordnung und seitlich der Hub- und Absenkeinheit eine Zu- und eine Abfördereinrichtung vorhanden sind;
- 5: einen Scherenmechanismus für mindestens eine Lagereinheit sowie mit einer Greifvorrichtung;
- 6: Seitenansicht eines autonom agierenden, mit Lagereinheiten beladenen Transportfahrzeuges, an das eine passiv verfahrbare Hub- und Absenkeinheit angekoppelt ist;
- 7: Seitenansicht des - abgebrochen dargestellten - Stützgestells mit Öffnungen im Stützgestell, an die jeweils eine Zu- bzw. Abfördereinrichtung angeschlossen ist, sowie eine der Zufördereinrichtung zugeordnete fahrbare Transporteinrichtung, wobei im Stützgestell eine mobile Hub- und Absenkeinheit vorhanden ist;
- 8: Seitenansicht einer mobilen Hub- und Absenkeinheit im Schnitt mit einem Gewichtskompensationselement; und
- 9: Blockschaltbild mit einem Steuergerät, an das fünf Motoren und ein Sensor angeschlossen sind.
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1 zeigt eine prinzipielle Darstellung der hier angegebenen Anordnung zum automatischen Handhaben von Lagereinheiten (LE).
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In der veranschaulichten Ausführungsform ist ein im Wesentlichen quaderförmiges Stützgestell 1 aus miteinander verbundenen Profilstangen vorhanden, das einen Innenraum 2 umschließt. Im Innenraum 2 sind eine mobile Hub- und Absenkeinheit 3 und eine an diese angekoppelte Greifvorrichtung 4 angeordnet, die zum Erfassen, Fördern und Abgeben zumindest einer Lagereinheit (LE) dienen. Die Hub- und Absenkeinheit 3 umfasst eine Trageinheit 5 für die Greifvorrichtung 4.
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Im Innenraum 2 ist eine Höhenverstell-Vorrichtung 6 in Gestalt einer Vertikalführungsvorrichtung vorhanden, an der die Greifvorrichtung 4 angekoppelt und mittels der Höhenverstell-Vorrichtung 6 im Innenraum 2 vertikal nach oben und unten bewegbar ist.
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Oberhalb der Greifvorrichtung 4 ist im Innenraum 2 weiterhin eine von unten bestückbare stationäre Speicheranordnung 7 für zumindest eine Lagereinheit (LE) vorhanden.
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Die Speicheranordnung 7 ist am Stützgestell 1 angebracht und weist eine Halteeinrichtung 8 zum Aufnehmen, Halten und Abgeben der zumindest einen Lagereinheit (LE) auf. Mit 9 ist ein Fahrgestell der Hub- und Absenkeinheit 3 bezeichnet.
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In 2a, 2b ist perspektivisch eine Ausführungsform einer aktiv fahrbaren mobilen Hub- und Absenkeinrichtung 3 mit geöffneter Greifvorrichtung 4 (2a) und geschlossener Greifvorrichtung 4 (2b) gezeigt.
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Zur Hub- und Absenkeinheit 3 sind realisierbare Bewegungsrichtungen dargestellt. Die Greifvorrichtung 4 umfasst ein erstes Greifelement 4.1 und ein zweites Greifelement 4.2, die zum Greifen (Schließen) in Richtung der Pfeile A und B und zum Freigeben (Öffnen) in Richtung der Pfeile C und D bewegbar sind.
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Die Greifvorrichtung 4 (Ladegreifer) ist - mit Bezug auf den Innenraum 2 - in Richtung des Pfeils E ausfahrbar und in Richtung des Pfeils F einfahrbar.
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Die Greifelemente 4.1 und 4.2 sind in Richtung der Pfeile G und H an der Höhenverstell-Vorrichtung 6 (siehe 1) in vertikaler Richtung verstellbar.
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Das Fahrgestell 9 besteht aus zwei parallel zueinander angeordneten Fahrelementen 9.1, 9.2, die durch zwei übereinander angeordnete Distanzelemente 10.1, 10.2, miteinander verbunden sind. Die Distanzelemente 10.1, 10.2 sind in Richtung der Pfeile I und K bzw. L und M längs verstellbar. Durch die steuerbare Längsverstellung wird das Greifen und Freigeben der Lagereinheiten verwirklicht, wobei die Fahrelemente 9.1 und 9.2 aufeinander zu- bzw. voneinander wegbewegt werden.
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Am unteren Ende der Fahrelement 9.1, 9.2 befinden sich jeweils zwei Fahrrollen 11.1, 11.2 bzw. (nicht dargestellt) 11.3, 11.4, die das Fahrgestell 9 und damit die gesamte Hub- und Absenkeinheit 3 in Richtung der Pfeile N, O, P, Q horizontal auf dem Boden 25 ortsveränderlich bewegen.
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Die Hub- und Absenkeinheit 3 ist autonom fahrbar eingerichtet.
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Das Fahrgestell 9 weist einen omnidirektionalen Antrieb auf, der einen ersten Motor 12 (siehe 8) umfasst, der die Fahrrollen 11.1 bis 11.4 antreibt. Der omnidirektionale Antrieb dient zum Zentrieren eines Bodenrollers und Greifen der Lagereinheiten. Hierdurch können vorteilhaft mit einem steuerbaren Motor die Bewegungsrichtungen derart bestimmt werden, dass sowohl die Fahrbewegung der Hub- und Absenkeinheit 3 als auch die Greifbewegung der Greifvorrichtung 4 verwirklicht werden. Ebenso ist es möglich, die Fahrbewegung durch einen ersten Motor 12 und die Greifbewegung durch einen zweiten Motor 13 (siehe 9) durchzuführen. Die Höhenverstell-Vorrichtung 6 wird durch einen dritten Motor 14 (siehe 1) angetrieben.
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3 veranschaulicht eine Vorderansicht einer stationären Speicheranordnung 7, bei der eine Halteeinrichtung 8 aus zwei parallel zueinander angeordneten Zahnketten 17.1, 17.2 besteht, die endlos um beidseitig jeweils drei Umlenkrollen 18.1. bis 18.6 umlaufen. Die Zähne der Zahnketten 17.1., 17.2 greifen in Ausnehmungen der Lagereinheiten (LE) festhaltend ein. Die Zahnketten 17.1, 17.2 werden durch einen vierten Motor 15 angetrieben, wodurch die Lagereinheiten (LE) vertikal in Richtung der Pfeile T, U nach oben in die und nach unten aus der Speicheranordnung 7 gefördert werden.
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In 4 ist eine stationäre Speicheranordnung 7 mit seitlich angeordneter mobiler Hub- und Absenkeinheit 3 dargestellt, wobei unterhalb der Speicheranordnung 7 und seitlich der Hub- und Absenkeinheit 3 übereinander eine Zufördereinrichtung 19, z. B. ein Rücklaufrollenband, und eine Abfördereinrichtung 20, z. B. ein Abladerollenband, angeordnet sind. Die Speicheranordnung 7, z. B. KLT-Speicher umfasst zwei übereinander angeordnete Speicherebenen 21.1, 21.2 für Lagereinheiten (LE), die zweckmäßig in Richtung der Hub- und Absenkeinheit 3 abfallen. Die Speicherebenen 21.1, 21.2 können jeweils als Rollgang ausgebildet sein. Die Speicherebenen 21.1, 21.2 können auch als ebene Platten ausgeführt sein, die von der ausfahrbaren Greifvorrichtung 4 bedient werden.
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Nach 5 ist die mobile Höhenstell-Vorrichtung 6 mit einer Scherenmechanik 22 ausgebildet. Im oberen Endbereich ist die Greifvorrichtung 4 angebracht.
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6 zeigt in Seitenansicht drei Lagereinheiten (LE) auf einer Ladefläche einer mobilen Transporteinrichtung 23, z. B. eines fahrerlosen Transportfahrzeuges, das, angetrieben durch einen fünften Motor 16, in Richtung der Pfeile V und W fahrbar ist. Die Transporteinrichtung 23 kann ein AGV („Automated Guided Vehicle“) sein. Die Transporteinrichtung 23 ist vorzugsweise über eine Kopplungsvorrichtung 24 mit der mobilen Hub- und Absenkeinheit 3 lösbar verbindbar, die ebenfalls in Richtung der Pfeile V und W gefahren wird. Auf diese Weise ist die mobile Hub- und Absenkeinheit 3 passiv mit Bezug auf die Speicheranordnung 7 (siehe 1) ortsveränderlich eingerichtet. Mit 25 ist der Boden bezeichnet. Mit 26.1, 26.2 sind Räder der Transporteinrichtung 23 bezeichnet.
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In 7 ist das - abgebrochen dargestellte - Stützgestell 1 mit einer ersten Öffnung 27.1 und einer zweiten Öffnung 27.2 in einer Seitenwand des Stützgestells 1 gezeigt. An die erste Öffnung 27.1 ist die Zufördereinrichtung 19, z. B. ein Rollgang, angeschlossen, die, ausgehend von der Transporteinrichtung 23, in Richtung des Stützgestell 1 gesehen abfällt. Auf diese Weise kann eine Lagereinheit (LE) auf der Fördereinrichtung 19 im Wesentlichen durch Schwerkraftwirkung in den Innenraum 2 zugefördert werden. Die geförderte und aufgenommene Lagereinheit (LE) kann auf einer (nicht dargestellten) Palette eine Mehrzahl von Lagereinheiten umfassen. An die zweite Öffnung 27.2 ist die Abfördereinrichtung 20, z. B. ein Rollgang, angeschlossen, die von dem Stützgestell 1 wegweisend abfällt. Dadurch kann eine Lagereinheit (LE) auf der Abfördereinrichtung 20 im Wesentlichen durch Schwerkraft aus dem Innenraum 2 abgefördert werden und auf das Transportfahrzeug 23 geladen oder an einer Verarbeitungsstelle (Arbeitsstation) abgestellt werden. Im Innenraum 2 befindet sich unterhalb der Zufördereinrichtung 19 die mobile Hub- und Absenkeinheit 3. Die stationäre Speicheranordnung 7 befindet sich - wie in 1 dargestellt - im oberen Bereich des Innenraums 2.
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8 zeigt eine Seitenansicht der mobilen Hub- und Absenkeinheit 3 gemäß 1 im Schnitt, wobei an der Tragstütze 5.1 ein Gewichtskompensationselement 28 zum Ausgleich von Gewichtsschwankungen angebracht ist, wenn die Greifelemente 4.1, 4.2 mindestens eine Lagereinheit (LE) in Richtung E, F verlagern. Das Gewichtskompensationselement 28 kann in vertikaler Richtung verschoben werden, um den Schwerpunkt der Hub- und Absenkeinheit 3 zu verlagern. Mit 12 ist der erste Motor bezeichnet, durch den die mobile Hub- und Absenkeinheit 3 aktiv in Bezug auf die stationäre Speicheranordnung 7 (siehe 1) ortsveränderlich eingerichtet ist. Der erste Motor 12 treibt die Fahrrollen 11.1 bis 11.4 an. Mit 29 ist ein Sensor, z. B. eine Kamera, bezeichnet, mit deren Hilfe die Fahrbewegungen der mobilen Hub- und Absenkeinheit 3 gesteuert werden können.
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9 zeigt ein Blockschaltbild mit einem elektronischen Steuergerät 30, an das exemplarisch die Motoren 12, 13, 14, 15, 16 und der Sensor 29 angeschlossen sind.
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Es ist offensichtlich, dass in den verschiedenen Figuren technische und/oder funktionale Sachverhalte gleichartig und voneinander verschieden dargestellt wurden. Dies macht klar, dass bestimmte Bauteile aufeinander abgestimmt oder in gewissen Grenzen unabhängig von anderen Bauteilen ausgestaltet sein können. Zur Veranschaulichung der möglichen Varianten werden nachfolgend weitere Ausführungsformen der Bauteile solcher Anordnungen dargestellt.
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Mobile Hub- und Absenkeinheit 3
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Ausführungsbeispiel 1:
- • Die mobile Hub- und Absenkeinheit 3 kann durch eine autonome Plattform (AGV) an verschiedene Arbeitsplätze transportiert werden (siehe auch 6).
- • Die mobile Hub- und Absenkeinheit 3 kuppelt sich zum Abschleppen automatisch an das AGV an oder das AGV fährt in eine spezielle Position in der mobilen Hub- und Absenkeinheit 3, hebt diese an und transportiert sie zu einer anderen stationären Speicheranordnung 7.
- • Es ist eine Entkopplung von Kisten-Hub-Funktion und Kisten-Transport-Funktion für eine optimale Auslastung realisiert: Die mobile Hub- und Absenkeinheit 3 kann Lagereinheiten, z. B. auf ein Rollenband bereitstellen, während AGV neue Stapel von Lagereinheiten abstellt oder leere zurückbringt.
- • Alternative: Ein mobiler Lift hat Stützräder auf Teleskopfüßen und wird von einer autonomen Plattform (AGV) abgeschleppt.
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Ausführungsbeispiel 2:
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Wie Ausführungsbeispiel 1 mit folgenden Anpassungen:
- • Die mobile Hub- und Absenkeinheit 3 hat einen omnidirektionalen Antrieb, der autonom unter stationärer Speicheranordnung 7 fährt. So kann der Handhabungsroboter mit z. B. einem Bodenroller beladen werden. Die mobile Hub- und Absenkeinheit 3 kann den Bodenroller zentrieren und die Lagereinheiten vom Bodenroller heben und in die Speicheranordnung 7 laden, oder auf ein AbladeRollenband stellen (siehe auch 2a, 2b).
- • Weiterhin kann die mobile Hub- und Absenkeinheit 3 auch ein Regal mit Lagereinheiten beladen und leere Lagereinheiten zurücknehmen.
- • Sensoren sorgen für sicheres, autonomes Bewegen vor dem Regal.
- • Eine Stromversorgung kann über Stromschienen oder induktive Stromversorgung realisiert werden, eine 48 V-Versorgung ist zu bevorzugen.
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Ausführungsbeispiel 3:
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Wie Ausführungsbeispiel 2, nur mit autonomer Navigation. Daher wird das Abschleppen der Hub- und Absenkeinheit 3 nicht mehr benötigt. Folgende Ergänzungen können Berücksichtigung finden:
- • Bereitstellen eines Navigationsalgorithmus zum freien Navigieren zwischen den Arbeitsorten, an denen die Hub- und Absenkeinheit 3 Transport- bzw. Hebeaufgaben übernimmt.
- • Realisieren eines Batteriebetriebs, um von einem Arbeitsort zum anderen zu fahren.
- • Sensoren 29 sorgen für sicheres, autonomes Fahren der Hub- und Absenkeinrichtung 3.
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Stationäre Speicheranordnung 7
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Ausführungsbeispiel 1:
- • Vorsehen eines Kettenantriebs für die Speicheranordnung 7 (siehe z.B. Varianten aus 1 und/oder 3).
- • Nur geringer Platzbedarf erforderlich, weil der Speicherplatz oberhalb des Handhabungsraumes angeordnet ist.
- • Die Speicheranordnung 7 ist flexibel einrichtbar bzw. anpassbar, so dass auch Lagereinheiten unterschiedlicher Höhe immer optimal gespeichert werden können.
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Ausführungsbeispiel 2:
- • Vorsehen eines Rollenbands mit einer Neigung hin zur mobilen Hub- und Absenkeinheit 3 (siehe z.B. auch 4).
- • Es ist eine flexible Aufteilung der Speicheranordnung 7 auf unterschiedlichen Höhen möglich.
- • Die Speicheranordnung 7 ist anpassbar an unterschiedliche Lagereinheiten-Höhen.
- • Die Länge der Rollenbänder ist flexibel und somit ist die Speicheranordnung 7 optimal an die Umgebungsbedingungen anpassbar.
- • Die Speicheranordnung 7 ist flexibel, weil z.B. Lagereinheiten der Größen 400 x 600 mm und 300 x 400 mm in beliebiger Reihenfolge übereinander gespeichert werden können.
- • Bei Umbauarbeiten im Werk kann die Speicheranordnung 7 einfach angepasst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stützgestell
- 2
- Innenraum
- 3
- Hub- und Absenkeinheit
- 4
- Greifvorrichtung
- 4.1
- erstes Greifelement
- 4.2
- zweites Greifelement
- 5
- Trageinheit
- 5.1, 5.2
- Tragstützen
- 6
- Höhenverstell-Vorrichtung
- 7
- Speicheranordnung
- 8
- Halteeinrichtung
- 9
- Fahrgestell
- 9.1, 9.2
- Fahrelemente
- 10.1, 10.2
- Distanzelemente
- 11.1 bis 11.4
- Fahrrollen
- 12
- erster Motor
- 13
- zweiter Motor
- 14
- dritter Motor
- 15
- vierter Motor
- 16
- fünfter Motor
- 17.1, 17.2
- Zahnkettenbänder
- 18.1 bis 18.6
- Umlenkrollen
- 19
- Zufördereinrichtung
- 20
- Abfördereinrichtung
- 21.1, 21.2
- Speicherebene
- 22
- Scherenmechanik
- 23
- fahrbare Transporteinrichtung
- 24
- Kopplungsvorrichtung
- 25
- Boden
- 26.1, 26.2
- Räder
- 27.1.
- erste Öffnung
- 27.2
- zweite Öffnung
- 28
- Gewichtskompensationselement
- 29
- Sensor
- 30
- Steuergerät
- LE
- Lagereinheit, Lagereinheiten
- Abis Y
- Bewegungsrichtungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013019419 A1 [0003]
