DE102021113435A1 - System zur automatischen Kommissionierung von Stückgütern - Google Patents

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Peter Krumbholz
Sascha Brockel
Florian Treber
Jonas Groh
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Linde Material Handling GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur automatischen Kommissionierung von Stückgütern (21) mit einem mobilen Kommissionierroboter (1), der über einen Lasthandhabungsmanipulator (11) verfügt, welcher einen Roboterarm (13) und ein mit dem Roboterarm (13) in Verbindung stehendes Aufnahmewerkzeug (12) zur Aufnahme der Stückgüter (21) umfasst, und mit einem Ladungsträger (2), auf dem die Stückgüter (21) ablegbar sind. Es wird vorgeschlagen, dass ein Ladungsträger-Container (24) vorgesehen ist, in den der Ladungsträger (2) einstellbar ist, wobei der Ladungsträger-Container (24) an drei Seiten Seitenwände (25) aufweist, die den Ladungsträger (2) und die darauf abgelegten Stückgüter (21) innerhalb des Ladungsträger-Containers (24) halten, und nach oben und zu einer Seite offen und für das Aufnahmewerkzeug (12) des Roboterarms (13) zugänglich ist

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur automatischen Kommissionierung von Stückgütern mit einem mobilen Kommissionierroboter, der über einen Lasthandhabungsmanipulator verfügt, welcher einen Roboterarm und ein mit dem Roboterarm in Verbindung stehendes Aufnahmewerkzeug zur Aufnahme der Stückgüter umfasst, und mit einem Ladungsträger, auf dem die Stückgüter ablegbar sind.
  • Unter Kommissionierung versteht man alle Methoden zur Zusammenstellung von bestimmten Objekten, insbesondere von Stückgütern, beispielsweise Packstücken, in Warenlagern, aus einem bereitgestellten Gesamtsortiment. Dabei soll die Zusammenstellung aufgrund von Aufträgen, z.B. Kundenaufträgen oder Produktionsaufträgen erfolgen. In jüngster Zeit werden hierfür vermehrt automatische Systeme eingesetzt. Dabei werden z.B. Stückgüter, insbesondere Packstücke, als zu kommissionierende Objekte von autonom oder automatisch betriebenen Kommissionierrobotern von einer Quellposition, insbesondere einem Quell-Ladungsträger, z.B. einer Quellpalette, aufgenommen und auf einem auf dem Kommissionierroboter transportierten Ziel-Ladungsträger, z.B. einer Zielpalette, abgesetzt. Insbesondere werden hierzu mobile Kommissionierroboter verwendet, die die Packstücke selbstständig mittels Roboterarmen von einem Quell-Ladungsträger aufnehmen und anschließend auf einem Ziel-Ladungsträger ablegen können. Diese Kommissionierroboter erhalten die Auftragsdaten wie Auftragsnummer, Koordinaten des Lagerortes, Stückzahl und Gewicht der Güter automatisch von einem Zentralrechner. Sie können z.B. bestimmte Regalfächer in Regallagern gezielt anfahren und das gewünschte Objekt mithilfe eines ein Aufnahmewerkzeug aufweisenden Greifsystems aus dem Regalfach entnehmen. Das Aufnahmewerkzeug kann als Greifer, beispielsweise als Adhäsionsgreifer oder Vakuumgreifer, ausgebildet sein.
  • Mobile Kommissionierroboter weisen einen Lasthandhabungsmanipulator auf, der meist einen Hubmast oder eine andere Hubeinrichtung zur vertikalen Positionierung des Greifers im Regal und auf dem Ziel-Ladungsträger umfasst. Dabei werden für den vollautonomen, mobilen Kommissionierprozess häufig Sonderkinematiken des Roboterarms eingesetzt. Roboter mit Standardkinematiken (insbesondere 6-Achs-Industrieroboter) sind oftmals zu schwer, nicht für den mobilen Einsatz konzipiert und haben kinematische Einschränkungen, die einen Einsatz in diesem Gebiet erschweren. Vorteilhafter sind Roboterarme mit flachen Kinematiken, die an einem Hubmast vertikal verfahren werden können. Derartige Roboterarme weisen mehrere flach, d.h. horizontal, angeordnete Armelemente auf, die einen zylindrischen Greifraum aufspannen, der sich für das Arbeiten in engen Lagerhäusern bestens eignet.
  • Mobile Kommissionierroboter mit flachen Armkinematiken sind beispielsweise aus der DE 10 2017 129 468 A1 und der DE 10 2017 130 577 A1 bekannt.
  • Bei der automatischen Kommissionierung von Packstücken auf Paletten als Ziel-Ladungsträger durch mobile Kommissionierroboter wird die Zielposition der Packstücke nach derzeitigem Stand der Technik auf Basis von Sensordaten ermittelt. Dazu wird der Ziel-Ladungsträger, beispielsweise eine Zielpalette, und das darauf befindliche Packmuster aufgenommen. Hierzu wird in der Regel eine berührungslos arbeitende 3D-Sensorik, beispielsweise in Form von ToF (Time of Flight)- oder Stereo- Kameras, verwendet. Aus den Sensordaten wird ein passender Ablageplatz für das nächste Packstück errechnet beziehungsweise ein vorab berechneter Ablageplatz validiert. Selbst bei bekanntem Packmuster auf dem Ziel-Ladungsträger - wovon bei rein robotisch gepackten Paletten ausgegangen werden kann - ist eine Validierung der Ablageposition notwendig, da diverse Faktoren zu Abweichungen führen können.
  • Hierzu gehören insbesondere folgende Faktoren:
    • • Toleranzen in den Maßen der Packstücke.
    • • Falsche Angaben zu den Maßen der Packstücke aus den Stammdaten aufgrund mangelnder Datenqualität.
    • • Setzung des Packmusters, insbesondere bei höher gestapelten, aus mehreren Lagen bestehenden, Paletten und bei schweren Paketen, weiter verstärkt durch das Verfahren der Zielpalette.
    • • Toleranzen in der Ablageposition der bereits abgelegten Packstücke (in x (horizontale Länge), y (horizontale Breite) und Ψ (Drehung um vertikale Achse) durch toleranzbehaftetes Ablegen oder durch nachträgliches Verrücken (zum Beispiel durch dynamische Einflüsse beim Verfahren der Zielpalette).
    • • Störende Elemente auf dem Ziel-Ladungsträger (zum Beispiel Reste von Klebeband oder Folie).
  • Die Vermessung der Ablageposition ist toleranzbehaftet. Die Ablage des Packstücks auf der errechneten Position muss dementsprechend mit Sicherheitsabständen erfolgen, um Kollisionen mit bereits abgelegten Packstücken zu verhindern. Solche Kollisionen können zum Herunterfallen von Packstücken aus der Zielpalette führen, was zu Qualitäts-, Verfügbarkeits- und Sicherheitsproblemen führen kann.
  • Zusätzlich zu den toleranzbehafteten Sollpositionen entstehen auch beim Ablegen selbst Toleranzen. Beide Fehler addieren sich und führen zu größeren Sicherheitsabständen zwischen den Packstücken.
  • Sicherheitsabstände beim Ablegen führen zu Spalten zwischen den Packstücken und damit zu einem schlechteren Packmuster auf dem Ziel-Ladungsträger. Das Packmuster wird weniger dicht, wodurch die Palette höher wird, oder nicht alle Packstücke bis zur maximalen Höhe auf die Palette passen. Zusätzlich wird das Packmuster weniger stabil, wodurch weniger hoch gestapelt werden kann, oder ein erhöhter Aufwand für die Stabilisierung, beispielsweise durch die Verwendung von Stretchfolien und Zwischenlagen, erforderlich ist.
  • Beim Bauen von Mischpaletten mit unterschiedlichen Stückgütern muss ein stabiles Packmuster auf dem Ziel-Ladungsträger, beispielsweise einer Palette, gebaut werden, damit eine hohe Packdichte erreicht wird. Die Paletten werden dadurch nicht so hoch und es werden auch nicht so viele Paletten benötigt. Mit einem stabilen Packmuster wird weiterhin auch die nötige Stabilität des Ziel-Ladungsträgers erreicht. Dies gilt im stationären, aber noch viel mehr im mobilen Anwendungsfall. Dementsprechend ist weiterhin auch ein exaktes Ablegen des gegriffenen Stückgutes an der durch einen Packmustergenerator vorberechneten Stelle des Ziel-Ladungsträgers unabdingbar. Die Aufgabe des positionsgenauen Ablegens ist durch den mobilen Kommissionierroboter zu erledigen, weil dieses über entsprechende Manipulatoren und auch über Sensorik verfügt.
  • Ein Ablegen der gegriffenen Stückgüter mit einer Genauigkeit von wenigen Millimetern, wie es für ein stabiles Packmuster notwendig ist, ist aufwändig.
  • Weiterhin treten in mobilen Anwendungen des Mischpalettenbauens zusätzliche Anforderungen auf. So kann es beispielsweise durch Erschütterungen während der Fahrt zu Verlagerungen einzelner Stückgüter oder im schlimmsten Fall zum kompletten Umkippen des bereits gebauten Packmusters kommen. Eine Stabilisierung des Ziel-Ladungsträgers und eine sensor-gestützte Ablage der Stückgüter auf dem Ziel-Ladungsträger ist nötig.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem das automatisierte mobile Kommissionieren von Mischpaletten mit unterschiedlichen Stückgütern erleichtert wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Ladungsträger-Container vorgesehen ist, in den der Ladungsträger einstellbar ist, wobei der Ladungsträger-Container an drei Seiten Seitenwände aufweist, die den Ladungsträger und die darauf abgelegten Stückgüter innerhalb des Ladungsträger-Containers halten, und nach oben und zu einer Seite offen und an der offenen Seite für das Aufnahmewerkzeug des Roboterarms zugänglich ist.
  • Dabei kann es sich bei dem Ladungsträger insbesondere um eine Zielpalette handeln, auf der mittels des mobilen Kommissionierroboters eine Mischpalette, also eine Mischung unterschiedlicher Stückgüter, aufgebaut werden soll. Erfindungsgemäß ist für diesen Ladungsträger eine dreiseitige Einhausung in Form eines Ladungsträger-Containers vorgesehen, der an drei Seiten durch Seitenwände geschlossen und zu einer Seite sowie nach oben offen ist.
  • Im Falle eines Single-Truck-Aufbaus, bei dem das Picken und Transportieren der Stückgüter mit demselben Fahrzeug durchgeführt wird, wird dieser Ladungsträger-Container beispielsweise auf Gabelzinken einer Lastgabel des mobilen Kommissionierroboters aufgenommen. Bei einer Zwei-Fahrzeug-Lösung, bei der die Aufgaben Picken und Transportieren von unterschiedlichen Fahrzeugen wahrgenommen werden, kann das für den Transport der Stückgüter vorgesehene Transportfahrzeug den Ladungsträger-Container aufnehmen.
  • Um die Aufnahme des Ladungsträger-Containers mit den Gabelzinken der Lastgabel zu erleichtern, weist der Ladungsträger-Container zweckmäßigerweise eine Bodenkonstruktion mit Einstich-Taschen für Gabelzinken, insbesondere Standard-Gabelzinken, eines Flurförderzeugs auf.
  • Damit der mobile Kommissionierroboter den Ladungsträger-Container auf einfache Weise aufnehmen kann, verfügt der mobile Kommissionierroboter bevorzugt über Gabelzinken, die in die Einstich-Taschen des Ladungsträger-Containers eingreifen können.
  • Somit kann der Ladungsträger-Container einfach in einem Logistikumfeld bewegt werden. Der Ladungsträger, zum Beispiel eine Zielpalette, wird nun in diesen Ladungsträger-Container hinein gestellt und steht damit auf der Bodenkonstruktion des Ladungsträger-Containers. Das lichte Öffnungsmaß des Ladungsträger-Containers kann etwas größer als der Ladungsträger sein, um ein einfaches Einstellen des leeren Ladungsträgers vor dem Pickprozess beziehungsweise eine einfache Entnahme des fertig gepackten Ladungsträgers, also zum Beispiel der Mischpalette, nach dem Pickprozess zu gewährleisten. Dabei sollte der Ladungsträger bis zu einem hinteren Anschlag in den Ladungsträger-Container eingeschoben werden.
  • Zweckmäßigerweise sind die drei Seitenwände des Ladungsträger-Containers so hoch, dass auch die obersten Stückgüter, also zum Beispiel die oberste Lage der Pakete, auf dem Ladungsträger noch innerhalb des Ladungsträger-Containers gehalten werden.
  • Der Ladungsträger-Container ist so durch den mobilen Kommissionierroboter aufzunehmen, dass der Roboterarm ein neues, abzulegendes Stückgut leicht ablegen kann. Falls der Ladungsträger-Container von einem separaten Transportfahrzeug aufgenommen wird, ist dieses entsprechend auszurichten.
  • Die Seitenwände des Ladungsträger-Containers verhindern in sicherer Weise Verschiebungen von Paketen beziehungsweise ein Umfallen des Packmusters bei Stößen oder Beschleunigungen aus der Fahrt heraus.
  • Ein in einer Steuerungseinrichtung des mobilen Kommissionierroboters integrierter Pack-Muster-Generator kann im Vorfeld das beste Packmuster des Ziel-Ladungsträgers berechnen. Die Maße des Ladungsträger-Containers sind dabei zu berücksichtigen und mögliche Überhänge des Packmusters über die Ladungsträger-Maße hinaus anzupassen.
  • Vorteilhafterweise wird das Packmuster so in den Ladungsträger-Container hineingeplant, dass es an der hinteren und einer Seitenwand des Ladungsträger-Containers anliegt und auf der gegenüberliegenden Seitenwand des Ladungsträger-Containers ein kleiner Spalt bleibt. Die Mischpalette stützt sich dann also an zwei Seiten des Ladungsträger-Containers vollständig ab. Auch an der dritten Seite können nur kleine Bewegungen von Stückgütern auftreten und ein mögliches Umfallen in diese Richtung wird vollständig verhindert. Auf diese Weise wird die Stabilität der Mischpalette während des mobilen Kommissionierprozesses erheblich erhöht.
  • Die seitlichen Wände des Ladungsträger-Containers können bis zur Vorderkante des in den Ladungsträger-Container hineingestellten Ladungsträgers reichen. Bei EURO-Paletten mit einem Maß von 1200 mm x 800 mm ergibt sich also eine Wandlänge von 1200 mm, wenn die Paletten der Länge nach kommissioniert werden. Grundsätzlich kann der Ladungsträger-Container die offene Seite an der kurzen Seite des Ladungsträgers aufweisen, oder auch an der langen Seite des Ladungsträgers.
  • Je nach verwendeter Arm-Kinematik des Roboterarms und dessen Freiheitsgraden kann ein Zurückbleiben der Vorderkante der Seitenwände des Ladungsträger-Containers um ein kleines Maß sinnvoll sein. Dann können andere, insbesondere engere und damit schnellere, Bahnkurven mit dem Roboterarm gefahren werden. Das vorderste Stückgut sollte aber immer noch zumindest zum Teil innerhalb der Seitenwände des Ladungsträger-Containers abgelegt werden.
  • Die Bewegungsbahn des Roboterarms und insbesondere die Hüllkurve des gegriffenen Pakets beim Abfahren dieser Bahn ist an die Kontur des Ladungsträger-Containers anzupassen. Hier müssen insbesondere die vordere Kante des Ladungsträger-Containers, sowie die Höhe des Ladungsträger-Containers berücksichtigt werden.
  • Ein Einfahren in den Ladungsträger-Container mit dem Roboterarm des mobilen Kommissionierroboters zum Ablegen eines gegriffenen Stückguts auf den in dem Ladungsträger-Container befindlichen Ladungsträger ist von vorne oder von oben möglich.
  • Zur Bestimmung der Position des Ladungsträger-Containers ist vorzugsweise auf dem mobilen Kommissionierroboter ein Ladungsträger-Container-Erkennungssystem vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, den Ladungsträger-Container zu erkennen und die relative Positionierung des Ladungsträger-Containers zum Kommissionierroboter zu ermitteln.
  • Dabei umfasst das Ladungsträger-Container-Erkennungssystem zweckmäßigerweise eine Sensoreinrichtung und eine elektronische Steuerungseinrichtung.
  • Die Sensoreinrichtung umfasst bevorzugt mindestens einen optischen Sensor, insbesondere eine Kamera oder einen Laserscanner. Die Kamera kann beispielsweise als 2D- oder 3D-Kamera oder als Time-of-Flight-Kamera ausgebildet sein.
  • Besonders bevorzugt ist in der Steuerungseinrichtung ein Berechnungsprogramm hinterlegt, das auf eine Ermittlung der relativen Positionierung des Ladungsträger-Containers zum mobilen Kommissionierroboter aus den Sensordaten ausgelegt ist.
  • Dabei steht die Steuerungseinrichtung bevorzugt mit dem Lasthandhabungsmanipulator in Wirkverbindung, wobei der Lasthandhabungsmanipulator durch Steuerungsbefehle steuerbar ist, welche an die ermittelte relative Positionierung des Ladungsträger-Containers anpassbar sind.
  • Weiterhin können am Ladungsträger-Container Referenzmarken zur Lokalisierung angebracht sein, die vom Ladungsträger-Container-Erkennungssystem erkannt werden können. Die Referenzmarken können vorzugsweise von optischen Sensoren, insbesondere 2D- und/oder 3D-Sensoren, die am mobilen Kommissionierroboter, insbesondere am Roboterarm, befestigt sind, ausgelesen und verortet werden. Dabei sind die Referenzmarken vorzugsweise im vorderen und/oder oberen Bereich des Ladungsträger-Containers anzubringen, damit sie während des kompletten Kommissionierprozesses sichtbar bleiben. Insbesondere werden hierzu optische Codes, zum Beispiel QR-Codes und/oder Barcodes, an der Vorderkante des Ladungsträger-Containers vorgesehen. Auch Reflektoren können als Referenzmarken dienen.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem Roboterarm und dem Aufnahmewerkzeug des mobilen Kommissionierroboters ein Ausgleichselement vorgesehen ist, das Relativbewegungen zwischen dem Roboterarm auf der einen Seite und dem Aufnahmewerkzeug auf der anderen Seite ermöglicht.
  • Mit dem Ausgleichselement wird eine Nachgiebigkeit des Aufnahmewerkzeugs für mehrere Freiheitsgrade erreicht. Dadurch können Toleranzen bei den Zielpositionen ausgeglichen werden. Dabei ist das Ausgleichselement vorzugsweise für eine Nachgiebigkeit in mindestens drei Freiheitsgraden ausgelegt, nämlich in den drei translatorischen Freiheitsgraden x (Länge), y (Breite) und z (Höhe). Zusätzlich kann das Ausgleichselement auch für einen vierten Freiheitsgrad, nämlich der Drehung Ψ um die z-Achse ausgelegt sein.
  • Weist der Roboterarm beziehungsweise das von ihm geführte Aufnahmewerkzeug ein solches Ausgleichselement auf, ergeben sich besondere Vorteile, wenn bei der Ablage von Stückgütern am Rand des in dem Ladungsträger-Container befindlichen Ladungsträgers eine durch dieses Ausgleichselement geregelte Bahn entlang der Innenwände des Ladungsträger-Containers abgefahren wird. Hierzu wird mithilfe einer Sensorik des Ausgleichselements, die die entsprechenden Nachgiebigkeiten erfasst, ein Kontakt zwischen Stückgut und Wand des Ladungsträger-Containers hergestellt. Dieser Kontakt wird durch die im Ausgleichselement verbaute Sensorik erfasst. Nach Herstellen des Kontaktes zwischen Stückgut und Wand des Ladungsträger-Containers kann mit dem Stückgut schleifend an der Wand des Ladungsträger-Containers entlang in die Tiefe des Ladungsträger-Containers hinein gefahren werden, bis die gewünschte Ablageposition des Stückgutes erreicht ist. Die Auslenkung des Ausgleichselementes kann hierbei als Regelgröße dienen.
  • Zur Entnahme des fertig gebauten Ladungsträgers, zum Beispiel der Mischpalette, nach dem mobilen Kommissionierprozess wird der Ladungsträger-Container mit dem darin befindlichen Ladungsträger abgestellt. Nun kann mit einer geeigneten Vorrichtung oder einem Fahrzeug, zum Beispiel einem Transportfahrzeug, der Ladungsträger insbesondere mittels Gabelzinken aufgenommen und aus dem Ladungsträger-Container entnommen werden.
  • Sofern hierbei der fertig gebaute Ladungsträger nach oben aus dem Ladungsträger-Container heraus gehoben wird, so ist es einer oberhalb des Ladungsträger-Containers befindlichen Foliermaschine möglich, die auf dem Ladungsträger abgelegten Stückgüter während des Heraushebens zu folieren.
  • Hierzu ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgesehen, dass der Ladungsträger innerhalb des Ladungsträger-Containers soweit anhebbar ist, dass die auf dem Ladungsträger abgelegten Stückgüter nach oben aus dem Ladungsträger-Container herausragen, und oberhalb des Ladungsträger-Containers eine Foliermaschine vorgesehen ist, die ein Umwickeln der auf dem Ladungsträger abgelegten Stückgüter im angehobenen Zustand des Ladungsträgers mit einer Folie ermöglicht.
  • Wenn die Foliermaschine unmittelbar über dem Ladungsträger-Container angebracht ist, dann wird damit ein Verrücken der obersten Lagen der Stückgüter durch den Umwickelprozess verhindert, da sich die obersten Stückgüter beim Umwickelprozess noch im Ladungsträger-Container abstützen können. Dabei kann die Foliermaschine um den Ladungsträger drehen oder der Ladungsträger-Container mitsamt dem Ladungsträger unter der Foliermaschine gedreht werden.
  • Ein weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Ladungsträger-Container eine zusätzliche Ladungs-Sicherung aufweist, die zur offenen Seite des Ladungsträger-Containers hin schließbar ist.
  • Zweckmäßigerweise umfasst die Ladungs-Sicherung einen Ladungs-Sicherungs-Sack, der in den Ladungsträger-Container einhängbar und zur offenen Seite des Ladungsträger-Containers zu öffnen und zu schließen ist.
  • Dabei kann der Ladungs-Sicherungs-Sack an einer Seite geschlitzt und damit geöffnet sein. Der Ladungs-Sicherungs-Sack kann in den Palettencontainer hinein gelegt werden, so dass die Stückgüter sauber eingestapelt werden können. Um ein Herunterrutschen der seitlichen Sackteile zu verhindern, kann der Ladungs-Sicherungs-Sack beispielsweise mittels Haltelaschen am oberen Ende des Ladungsträger-Containers eingehängt oder befestigt werden, wobei hierzu auch Druckknöpfe oder ein Klettverschluss dienen können. Auch vorne kann der Ladungs-Sicherungs-Sack geöffnet und die entstehenden Teile seitlich umgeschlagen und auch hier am Ladungsträger-Container befestigt werden. Wenn der Ladungsträger, insbesondere die Mischpalette, fertig gebaut ist, kann nun der Ladungs-Sicherungs-Sack vorne geschlossen werden, so dass die Mischpalette stabilisiert ist. Nun kann die fertige Mischpalette auch nach vorne aus dem Ladungsträger-Container entnommen werden. Ein weiteres Folieren ist nicht mehr nötig.
  • Der Ladungs-Sicherungs-Sack kann als Umlaufteil mehrfach verwendet werden. Ähnliches könnte auch mit einem geschlitzten Foliensack erreicht werden, der anschließend vorne verschweißt wird. Auch Halte-/Spanngurte auf diskreten Höhen im Ladungsträger-Container können diesen Zweck erfüllen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Ladungsträger-Container neigbar, insbesondere zu einer Seite neigbar und/oder von der Öffnungsseite weg nach hinten neigbar. Die Bodenkonstruktion des Ladungsträger-Containers ist dabei zweckmäßigerweise so vorzusehen, dass eine Aufnahme mir horizontalen Gabelzinken nach wie vor möglich ist und dass der Ladungsträger auf einem schräg zu einer Seite und/oder schräg nach hinten geneigten Boden abgestellt wird. Damit wird auch das komplette Packmuster schräg aufgebaut. Bei einer Neigung zu einer Seite verbleibt dann bei dem Packmuster auf der gegenüberliegenden Seitenwand des Ladungsträger-Containers ein kleiner Spalt bleibt. Die Neigungswinkel müssen an die Fähigkeiten des Roboterarms hinsichtlich Schrägstellung, zum Beispiel mittels einer Handgelenksachse, angepasst werden. Alternativ kann der Ladungsträger-Container auch nach Aufnahme durch eine Neigefunktion der Gabelzinken des Kommissionierroboters schräg nach hinten und/oder schräg zu einer Seite gekippt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Ladungsträger-Container zweiteilig mit einstellbarer Öffnungsbreite ausgeführt.
  • Dabei ist vorzugsweise die Bodenkonstruktion des Ladungsträger-Containers zweiteilig ausgeführt ist, wobei die beiden Teile mittels seitlich verschiebbarer Gabelzinken auf-und zuschiebbar sind.
  • Hierzu kann zum Beispiel das Transportfahrzeug Gabelzinken mit einem Zinkenverstellgerät aufweisen, so dass die Gabelzinken auseinander oder zusammen gefahren werden können.
  • Wenn die Bodenkonstruktion zweiteilig und auf- und zuschiebbar ist, ergibt sich auch eine Einstellbarkeit der Öffnungsbreite des Ladungsträger-Containers vom Transportfahrzeug aus. Der Ladungsträger-Container muss somit keine eigenen Antriebe besitzen. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere in Fahrsituationen der seitlich vorgehaltene Spalt zwischen Seitenwand und Ladungsträger komplett zugefahren werden kann. Dann hat der Ladungsträger an drei Seiten Kontakt zu den Seitenwänden, wodurch die Stabilität noch einmal deutlich erhöht ist.
  • Grundsätzlich sind verschiedene Ladungsträger möglich. So kann als Zielladungsträger, der in den Ladungsträger-Container hineingestellt wird, neben einer Europalette auch eine andere Palette, eine Gitterbox oder ein Rollwagen verwendet werden.
  • Dabei kann der Ladungsträger-Container als Blech-, Holz- oder Kunststoffbauteil gefertigt sein.
  • Die Erfindung bietet eine ganze Reihe von Vorteilen:
    • Der Ladungsträger-Container ermöglicht in einfacher Weise, ein dichteres und
    • stabileres Packmuster einer Mischpalette während eines mobilen automatisierten Kommissionierprozesses und somit höhere Mischpaletten zu bauen.
  • Der Ladungsträger-Container ermöglicht weiterhin eine Stabilisierung der in dem Ladungsträger-Container befindlichen Zielpalette während der Fahrt des mobilen Kommissionierroboters sowie einen Schutz der Umgebung gegen umfallende Paletten oder herunterfallende Stückgüter.
  • Außerdem bietet der Ladungsträger-Container die Möglichkeit, höhere Paletten zu bauen.
  • Von Vorteil ist weiterhin, dass der Ladungsträger-Container ein einfaches mechanisches Bauteil ohne eigenen Antrieb und ohne eigene Energieversorgung ist.
  • Darüber hinaus kann der Ladungsträger-Container als Umlaufteil von vielen autonomen Kommissioniersystemen genutzt werden.
  • Der Ladungsträger-Container kann zudem als Übergabegestell zwischen mobilem Kommissionierprozess und stationärer Folierstation dienen, so dass diese Prozesse entkoppelt werden können.
  • Der Ladungsträger-Container ermöglicht ferner eine vereinfachte Referenzierung und Lokalisierung der Ablageposition der jeweiligen Stückgüter auf dem im Ladungsträger-Container befindlichen Ziel-Ladungsträger für den Roboterarm.
  • Schließlich werden durch den wiederverwendbaren Ladungs-Sicherungs-Sack eine Reduzierung des Materials und der Kosten zur Ladungssicherung sowie eine geringere Umweltbelastung erreicht.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen
    • 1 einen mobilen Kommissionierroboter mit einem Ladungsträger und einem Ladungsträger-Container in perspektivischer Darstellung,
    • 2 einen mobilen Kommissionierroboter mit einem Ladungsträger und einem Ladungsträger-Container in der Draufsicht,
    • 3 einen mobilen Kommissionierroboter mit einem Ladungsträger und einem Ladungsträger-Container mit einer nicht dargestellten Seitenwand in einer Seitenansicht,
    • 4 einen Ladungsträger mit Ladungsträger-Container im leeren und bepackten Zustand,
    • 5 einen Ladungsträger-Container mit Ladungs-Sicherungs-Sack im geöffneten Zustand und
    • 6 einen Ladungsträger-Container mit Ladungs-Sicherungs-Sack im geschlossenen Zustand.
  • Die Figuren zeigen verschiedene Ansichten desselben Kommissionierroboters 1 und desselben Ladungsträgers 2 mit denselben Stückgütern 21, wobei dieselben Merkmale mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind.
  • In der 1 ist der Kommissionierroboter 1 mit einem, als Zielpalette 22 dienenden, Ladungsträger 2 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Die Zielpalette 22 wird mit dem Kommissionierroboter 1 auf, in dieser Darstellung nicht sichtbaren, Gabelzinken mitgeführt. Der Kommissionierroboter 1 verfügt über einen Lasthandhabungsmanipulator 11, welcher einen Roboterarm 13 und ein mit dem Roboterarm 13 in Verbindung stehendes Aufnahmewerkzeug 12 zur Aufnahme der Stückgüter 21 umfasst. Mit dem Aufnahmewerkzeug 12 können die Stückguter 21 von einer in der 1 nicht dargestellten Quellpalette gegriffen und auf der Zielpalette 22 abgelegt werden.
  • Der Ladungsträger 2 und die darauf abgelegten Stückgüter 21 sind durch einen Ladungsträger-Container 24 von drei Seiten mit Seitenwänden 25 eingehaust. Zum Roboterarm 13 hin ist der Ladungsträger-Container 24 offen. Ebenso ist der Ladungsträger-Container 24 nach oben hin offen. Auf diese Weise kann der Roboterarm 13 mit dem Aufnahmewerkzeug 12 ungehindert in den Ladungsträger-Container 24 greifen, um Stückgüter 21 abzulegen.
  • Durch die dreiseitige Einhausung durch den Ladungsträger-Container 24 können ungewollte Verschiebungen der Stückgüter 21 bzw. ein Umfallen des Packmusters bei Stößen oder Beschleunigungen während der Fahrt des Kommissionierroboters 1 verhindert werden. Insbesondere in Verbindung mit einem, in der 1 nicht dargestellten, Ausgleichselement am Aufnahmewerkzeug 12 können die Stückgüter 21 mit Kontakt zu den Innenwänden der Seitenwände 25 des Ladungsträger-Containers 24 in die jeweils gewünschten Zielpositionen verschoben werden.
  • Die 2 zeigt denselben mobilen Kommissionierroboter 1 mit Ladungsträger 2 und Ladungsträger-Container 24 in der Draufsicht.
  • In der 3 ist der mobile Kommissionierroboter 1 mit Ladungsträger 2 und Ladungsträger-Container 24 in einer Seitenansicht gezeigt. Zur Veranschaulichung des Aufbaus des Ladungsträger-Containers 24 ist die aus Sicht des Kommissionierroboters 1 in der Zeichenebene vorne liegende Seitenwand nicht dargestellt, so dass die auf dem Ladungsträger 2 abgelegten Stückgüter 21 und die Bodenkonstruktion 23 des Ladungsträger-Containers 24 sichtbar sind. Die Bodenkonstruktion 23 des Ladungsträger-Containers 24 verfügt über Einstich-Taschen 26 für Gabelzinken, wie dies bei Paletten üblich ist. Somit kann der Ladungsträger-Container 24 einfach mittels der Gabelzinken des mobilen Kommissionierroboters 1 oder eines anderen Flurförderzeugs aufgenommen und mitgeführt werden.
  • Der Ladungsträger 2, beispielsweise eine Zielpalette 22, kann in den Ladungsträger-Container 24 eingestellt und auf der Bodenkonstruktion 23 des Ladungsträger-Containers 24 abgesetzt werden.
  • Zur Bestimmung der Position des Ladungsträger-Containers 24 ist auf dem mobilen Kommissionierroboter 1 ein Ladungsträger-Container-Erkennungssystem 14 vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, den Ladungsträger-Container 24 zu erkennen und die relative Positionierung des Ladungsträger-Containers 24 zum Kommissionierroboter 1 zu ermitteln.
  • Dabei umfasst das Ladungsträger-Container-Erkennungssystem 14 eine Sensoreinrichtung 16 und eine elektronische Steuerungseinrichtung 15. Die Sensoreinrichtung 16 umfasst mindestens einen optischen Sensor 17, insbesondere eine Kamera 18.
  • Die 4 zeigt den Ladungsträger 2 mit Ladungsträger-Container 24 von der offenen Seite her. In der linken Darstellung ist der Ladungsträger 2 im leeren Zustand und in der rechten Darstellung im, mit den Stückgütern 21, bepackten Zustand gezeigt. Der Ladungsträger 2 ist auf der Bodenkonstruktion 23 des Ladungsträger-Containers 24 abgesetzt. In dieser Darstellung sind auch die Einstich-Taschen 26 der Bodenkonstruktion 23 des Ladungsträger-Containers 24 für die Gabelzinken deutlich sichtbar.
  • Die 5 und 6 zeigen den Ladungsträger-Container 24 mit einer als Ladungs-Sicherungs-Sack 28 ausgebildeten Ladungs-Sicherung 27. Der Ladungs-Sicherungs-Sack 28 ist an einer Seite geschlitzt, so dass er zur offenen Seite des Ladungsträger-Containers 24 hin geöffnet werden kann. Der Ladungs-Sicherungs-Sack 28 ist in den Ladungsträger-Container 24 hinein gelegt, so dass die Stückgüter 21 sauber eingestapelt werden können. Um ein Herunterrutschen der seitlichen Sackteile des Ladungs-Sicherungs-Sackes 28 zu verhindern, ist der Ladungs-Sicherungs-Sack 28 mittels Haltelaschen 29 am oberen Ende des Ladungsträger-Containers 24 eingehängt. Vorne kann der Ladungs-Sicherungs-Sack 28 beispielsweise mittels eines Reißverschlusses 31 geöffnet werden, wobei die entstehenden Teile 30 seitlich umgeschlagen und auch hier am Ladungs-Sicherungs-Sack 28 befestigt werden können.
  • In der 5 ist der Ladungs-Sicherungs-Sack 28 im geöffneten Zustand gezeigt.
  • Wenn die Stückgüter 21 eingestapelt sind, kann der Ladungs-Sicherungs-Sack 28 vorne geschlossen werden, so dass die Stückgüter 21 stabilisiert sind.
  • In der 6 ist der Ladungs-Sicherungs-Sack 28 im geschlossenen Zustand dargestellt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017129468 A1 [0004]
    • DE 102017130577 A1 [0004]

Claims (16)

  1. System zur automatischen Kommissionierung von Stückgütern (21) mit einem mobilen Kommissionierroboter (1), der über einen Lasthandhabungsmanipulator (11) verfügt, welcher einen Roboterarm (13) und ein mit dem Roboterarm (13) in Verbindung stehendes Aufnahmewerkzeug (12) zur Aufnahme der Stückgüter (21) umfasst, und mit einem Ladungsträger (2), auf dem die Stückgüter (21) ablegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladungsträger-Container (24) vorgesehen ist, in den der Ladungsträger (2) einstellbar ist, wobei der Ladungsträger-Container (24) an drei Seiten Seitenwände (25) aufweist, die den Ladungsträger (2) und die darauf abgelegten Stückgüter (21) innerhalb des Ladungsträger-Containers (24) halten, und nach oben und zu einer Seite offen und für das Aufnahmewerkzeug (12) des Roboterarms (13) zugänglich ist.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsträger-Container (24) eine Bodenkonstruktion (23) mit Einstich-Taschen (26) für Gabelzinken eines Flurförderzeugs aufweist.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mobile Kommissionierroboter (1) Gabelzinken aufweist, die in die Einstich-Taschen (26) des Ladungsträger-Containers (24) eingreifen können.
  4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem mobilen Kommissionierroboter (1) ein Ladungsträger-Container-Erkennungssystem (14) vorgesehen ist, das dazu ausgebildet ist, den Ladungsträger-Container (24) zu erkennen und die relative Positionierung des Ladungsträger-Containers (24) zum Kommissionierroboter (1) zu ermitteln.
  5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladungsträger-Container-Erkennungssystem (14) eine Sensoreinrichtung (16) und eine elektronische Steuerungseinrichtung (15) umfasst.
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (16) mindestens einen optischen Sensor (17), insbesondere eine Kamera (18) oder einen Laserscanner, umfasst.
  7. System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerungseinrichtung (15) ein Berechnungsprogramm hinterlegt ist, das auf eine Ermittlung der relativen Positionierung des Ladungsträger-Containers (24) zum mobilen Kommissionierroboter (1) aus den Sensordaten ausgelegt ist.
  8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (15) mit dem Lasthandhabungsmanipulator (11) in Wirkverbindung steht, wobei der Lasthandhabungsmanipulator (11) durch Steuerungsbefehle steuerbar ist, welche an die ermittelte relative Positionierung des Ladungsträger-Containers (24) anpassbar sind.
  9. System nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Ladungsträger-Container (24) Referenzmarken zur Lokalisierung angebracht sind, die vom Ladungsträger-Container-Erkennungssystem (15) erkannt werden können.
  10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Roboterarm (13) und dem Aufnahmewerkzeug (12) des mobilen Kommissionierroboters (1) ein Ausgleichselement vorgesehen ist, das Relativbewegungen zwischen dem Roboterarm (13) auf der einen Seite und dem Aufnahmewerkzeug (12) auf der anderen Seite ermöglicht.
  11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsträger (2) innerhalb des Ladungsträger-Containers (24) soweit anhebbar ist, dass die auf dem Ladungsträger (2) abgelegten Stückgüter (21) nach oben aus dem Ladungsträger-Container (24) herausragen, und oberhalb des Ladungsträger-Containers (24) eine Foliermaschine vorgesehen ist, die ein Umwickeln der auf dem Ladungsträger (2) abgelegten Stückgüter (21) im angehobenen Zustand des Ladungsträgers (2) ermöglicht.
  12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsträger-Container (24) eine zusätzliche Ladungs-Sicherung (27) aufweist, die zur offenen Seite des Ladungsträger-Containers (24) schließbar ist.
  13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungs-Sicherung (27) einen Ladungs-Sicherungs-Sack (28) umfasst, der in den Ladungsträger-Container (24) einhängbar und zur offenen Seite des Ladungsträger-Containers (24) zu öffnen und zu schließen ist.
  14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsträger-Container (24) neigbar ist, insbesondere zu einer Seite neigbar und/oder von der Öffnungsseite weg nach hinten neigbar.
  15. System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsträger-Container (24) zweiteilig mit einstellbarer Öffnungsbreite ausgeführt ist.
  16. System nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenkonstruktion (23) des Ladungsträger-Containers (24) zweiteilig ausgeführt ist, wobei die beiden Teile mittels seitlich verschiebbarer Gabelzinken auf- und zuschiebbar sind.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102017130577A1 (de) 2017-12-11 2019-06-13 Linde Material Handling Gmbh Mobiler Kommissionierroboter mit gekoppelten Armgelenksdrehachsen des Roboterarms
DE102017129468A1 (de) 2017-12-11 2019-06-13 Linde Material Handling Gmbh Mobiler Kommissionierroboter mit um eine Hub-Neige-Achse ergänzter, flacher Kinematik

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