DE19935742A1

DE19935742A1 - Automatisiertes Lager-System für kurze und/oder mittlere oder lange Lagergüter

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Publication number: DE19935742A1
Application number: DE1999135742
Authority: DE
Inventors: Fritz Potthast; Juergen Klein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-02-08

Abstract

Herkömmliche Lagereinrichtungen sind meist produktspezifisch ausgerichtet. Es wird unterschieden zwischen in sich stapelbaren Paletten oder Containern und Lagereinrichtungen wie z. B. Palettenregalen, Kragarmregalen, Wabenregalen, Paternosterregalen u. a. Allen Lagersystemen immanent ist der Nachteil des großen Platzbedarfes und des meist erschwerten Zugriffs. Durch die vorliegende Erfindung werden diese Nachteile beseitigt und dem Grundsatz Rechnung getragen: Material zum Personal und nicht umgekehrt. DOLLAR A Die Lagerkonstruktion mit m-Ebenen und n-Laperplätzen verfügt ab der zweiten Ebene über n-1 verfahrbare Untergestelle, welche die Paletten-/Container-Träger aufnehmen und in die die Paletten/Container eingesetzt werden. Das Lagerbediengerät verbringt die vorprogrammierten Transporteinheiten aus dem Lager in das Bereitstellungslager und umgekehrt. DOLLAR A Dieses Automatisierte Lager-System wurde entwickelt für kleine, mittlere und große Unternehmen in Handwerk, Industrie und Handel, die eine Vielzahl unterschiedlicher Produkte verwenden.

Description

Herkömmliche Lagereinrichtungen - auch teilautomatisierte oder automatisierte - sind meist produktspezifisch ausgerichtet. So wird dementsprechend unterschieden zwischen in sich stapelbaren Paletten oder Containern und Lagereinrichtungen wie z. B. Paletten regalen, Kragarmregalen, Wabenregalen und Paternosterregalen. Allen Lagersystemen immanent ist der Nachteil des großen Platzbedarfes und des meist erschwerten Zugriffs, selbst unter Einsatz von oft kostspieligen Fördermitteln und Personal.

Bei übereinander stapelbaren Paletten oder Containern mit unterschiedlichen Lagergütern oder Artikeln muß zusätzlicher Lagerraum für das Umstapeln bereit stehen, wenn Güter aus den unteren Paletten oder Containern gebraucht werden. Das Umstapeln ist in solchen Fällen mit erheblichem Zeitaufwand und hohen Kosten verbunden¹⁾.

Im Einsatz befinden sich u. a. auch Stapeleinrichtungen, die auf Rollenwagen frei oder über Schienen geführt, begrenzt gefördert werden, wobei das Handling der einzelnen Lagereinheiten meist mit vorhandenen Krananlagen oder Gabelstaplern erfolgt, was großen Platzbedarf und lange Lagerspiel-Zeiten erfordert²⁾.

Bei automatisierten Kragarmregalen³⁾ mit Kragbrücken, sogenannten Überfahrregalen, werden die benötigten Lagereinheiten zwar automatisch angesteuert, aufgenommen und dem Zielpunkt zugeführt. Von Nachteil sind jedoch die Dauer eines Lagerspiels, die damit verbundenen Wartezeiten für die bearbeitende Stelle sowie der große Platzbedarf. Es sind solche Lagersysteme mit einer Raumausnutzung von < 25% bekannt⁴⁾.

Deutlich besser schneiden dagegen die automatisierten Wabenregallager⁵⁾ ab, vor oder zwischen denen sich Fördermittel bewegen, die in vertikaler und horizontaler Richtung während der Lagerplatzansteuerung gleichzeitig verfahren und die Lager-Container automatisch entnehmen oder zurückführen. Solche Lager können auch mit einem Pufferlager vor der Verwendungsstelle ausgerüstet werden. Ihr Raumvorteil kann aber erst dann voll genutzt werden, wenn sich das erforderliche Fördersystem, wie angedeutet, zwischen zwei parallelen Wabenregallagern bewegt. Solche Lagersysteme sind besonders geeignet für Langgutlagerung großer Unternehmen, die eine Vielzahl z. B. unterschied licher Profile und Materialien für ihren Unternehmenszweck lagern müssen. Mit solchen Lagersystemen wird eine Raumausnutzung, je nachdem ob ein- oder zweireihig gelagert wird, von max. 30% bis 50% erreicht⁶⁾.

Von Unternehmen, bei denen die zu lagernde Produktpalette nicht groß, sondern eher von hohem spezifischen Gewicht ist, sind automatisierte, ein- oder zweireihige Turmregale mit entsprechendem Fördermittel vor oder zwischen den Türmen einzusetzen⁷⁾.

Des weiteren ist noch ein Lagersystem bekannt, welches in Metalllagern, jedoch nicht bei NE-Metallen, Einsatz findet, bei dem die Lagerebenen mit Lagereinheiten quer zur Längsrichtung verschiebbar sind, aus dem die Langgut-Container zur Entnahme von Lagergütern aber nicht komplett entnommen werden, sondern mittels Magnettraversen, die an Kranbrücken hängen, nur einzelne Lagergüter, z. B. Profile, Rohre, Blöcke ent nommen werden. Die Einlagerung erfolgt in der Weise, dass angelieferte Langgutbunde auf einem Bock abgesetzt, mittels zwei Stahlseilen, die ins Krangeschirr eingehängt werden, gehalten und danach in die Lagerfächer transportiert werden, wo die Seile wieder gelöst und herausgezogen werden. Für diese halbautomatische Lagerung ist zusätzlich ein Mitarbeiter für die Bedienung des Transport-Systems erforderlich⁸⁾.

Schließlich sind noch Paternoster-Regale für unterschiedlichste Anwendungen zu er wähnen, die ihre Vorteile in vielen Lagerbereichen haben, für großtechnische Anwendun gen aber kaum interessant sind, da z. B. Einlagerungen von Hand vorzunehmen und die zur Verfügung stehenden Lagerflächen nicht ausreichend genutzt werden können⁹⁾.

Den erwähnten Lagerausführungen ist gemein, dass sie auf produktspezifische Anwen dungen zugeschnitten sind, großen Platzbedarf erfordern und überwiegend mit hohen Handlingskosten verbunden sind.

Zu den Fundstellen wird verwiesen auf:
¹⁾ Prospekt der Firma Michael Henkes, Palettentechnik, Talstraße 91, 58515 Lüdenscheid, Lieferprogramm '98/99
²⁾ Zeitschrift "Bauelemente Bau" 4/April 1998, Seiten 71, 94 und 95
³⁾ Martin, H.: "Transport- und Lagerlogistik-Planung, Aufbau und Steuerung von Transport- und Lagersystemen", Viewegs Fachbücher der Technik, Braunschweig /Wiesbaden 1998, S. 299/300
⁴⁾ Prospekt der Firma KASTO Maschinenbau GmbH & Co KG, Industriestr. 14, 77855 Achern
⁵⁾ Martin, H. (s. o.), S. 299/300
⁶⁾ Prospekt der Firma KASTO Maschinenbau GmbH & Co KG, wie vor System-Programm wie unter⁴⁾
⁷⁾ Prospekt der Firma Dornieden GmbH, Friethöfer Kamp, 48727 Billerbeck, Turmlager für Langgut
⁸⁾ Prospekt der Firma Dornieden GmbH, wie vor Langgutlager System Kallenbach
⁹⁾ Prospekt der Firma Dornieden, wie vor IPS-Industrie-Paternoster

Als Problemstellung sind Erkenntnisse zugrunde gelegt, die in Handwerks-, Industrie- und Handelsunternehmen gewonnen wurden. Die Hauptprobleme sind:

- unterschiedliche Materialien
- hohe Lager-/Handling-Kosten
- Zeitfaktor/Zugriffzeiten
- unzureichende Raumausnutzung
- Aus- oder Neubau von Lagern statt Rationalisierung und Nutzung des zur Verfügung stehenden Lagerraumes.

Die aufgeführten Problemstellungen werden durch die hiermit vorgelegte Erfindung ge löst. Die zu erzielenden Vorteile bestehen insbesondere darin, dass einerseits eine opti male Lagerraumnutzung erreicht wird, die je nach Größe des Lager-Systems deutlich über 70% liegen kann. Andererseits zeichnet sich dieses Lager-System durch eine beson ders einfache Lagerbedienung aus, die mit einem Minimum an Lagerspielen den schnellstmöglichen Zugriff erlaubt.

Die Lagerraumnutzung bzw. der Lagernutzungsgrad η ohne Berücksichtigung des Bereitstellungslagers läßt sich nach folgender Formel berechnen:

Für m = 8 Ebenen und n = 20 Lagerplätze ergibt sich demgemäß ein theoretischer Lagernutzungsgrad von η = 85%.

Der tatsächlich und realistisch erreichbare Lagernutzungsgrad ergibt sich nach Berück sichtigung des durch die jeweilige Konstruktion bedingten Reduktionsfaktors ρ. Dieser Faktor erfaßt die zwangsweise konstruktiv bedingten Zwischen- bzw. Freiräume im Lager-System. Realistischerweise ist dieser Faktor im Bereich von 0,90. . .0,95 anzu nehmen, wobei konstruktive Weiterentwicklungen den Wert nach oben verbessern. Die hohe Lagerraumausnutzung wird auch dadurch erreicht, daß wegen der Seilverfahrung der Antriebsmotor an beliebiger Stelle, also auch außerhalb des Lagers angebracht wer den kann.

Wesentliche weitere Vorteile sind

- Raumkostenersparnis durch vollständige Raumausnutzung
- Personalkostenersparnis nach dem Prinzip Material zur Person und nicht umgekehrt
- Einsparung innerbetrieblicher Transportmittel
- Energiekostensenkung
- schneller Zugriff, ohne nennenswerten Zeitverlust, bei Vorprogrammierung der als nächstes benötigten Transporteinheiten bzw. Artikel unter Ausnutzung einer hierzu besonders geeigneten Seilzug-Verfahr- und Antriebstechnik
- Einsatz für beliebige Materialien in unterschiedlichen Längen oder Abmessungen auf Paletten oder in Containern.

Die beigefügten Zeichnungen entsprechend den Fig. 1, 2, 3, 4, 5a, 5b, 5c und 5d machen das Lagerprinzip und den Ablauf deutlich. So läßt sich dieser wie folgt be schreiben: Fig. 1 zeigt schematisch die Breitseite (Vorderseite) des Lager-Systems mit an schließendem Bereitstellungslager (5). Für den Wechsel von Paletten/Containern (3.3) sind die entsprechenden Stationen (6.1), (6.2), (6.3) vorgesehen. Seitlich - also an den Längsseiten - geschieht dies in der untersten Position des Lager-Systems oder des Bereit stellungslagers, in welche die Transporteinheit (3.5) ein-/ausgefahren wird, während dies bei dem Bereitstellungslager (5) auch von der Vorderseite (6.2) aus erfolgen kann.

Die Lagerschachtbildung in dem Lager-System erfolgt entsprechend Fig. 5a bis 5c.

Hierbei wird das Prinzip der sukzessiven Verfahrtechnik deutlich, wobei die Bewe gungsrichtung der Zugseile (8.1) von Lagerebene zu Lagerebene wechselt und wodurch es gelingt, mit maximal zwei Seilbewegungen bzw. zwei Positionsverschiebungen einen Lagerschacht an beliebiger Stelle zu bilden. Für den Fall, dass gemäß Patentanspruch 4 das LBG (4) ebenfalls durch die Zugseile (8.1) angetrieben wird, wird das LBG (4) kraftschlüssig mit dem Seil verbunden und über den offenen Lagerschacht verfahren. Die Transporteinheit (3.5) kann anschließend von dem Lagerbediengerät (LBG) (4.1) aufge nommen oder abgesetzt werden. Über das Bereitstellungslager (5) erfolgt der Vorgang in der Weise, dass die angeforderte Transporteinheit (3.5) auf der obersten Ebene der ab wärts führenden Seite (5a1/5d) abgesetzt und aus der obersten Ebene der aufwärts füh renden Seite (5a2/5b) entnommen wird. Da die Förderung der Transporteinheiten (3.5) innerhalb des Bereitstellungslagers (5) in der vorgesehenen Weise nicht gleichzeitig er folgen kann, geschieht dies in die verschiedenen Richtungen nacheinander nach fol gendem Ablauf:

1. die Transporteinheit (3.5) wird durch das LBG (4.1) aus dem Bereitstellungslager (5) der Ebene (5a) der aufwärts führenden Seite entnommen und in das eigentliche Lager verbracht
2. die frei gewordene Position verfährt danach auf die danebenliegende Seite der Ebene (5a)
3. die nächste benötigte Transporteinheit (3.5) wird von dem LBG (4.1) aus dem Lager entnommen und auf der jetzt freien Position der Ebene (5a) abgesetzt
4. die vertikale Seite (5b) des Bereitstellungslagers (5), auf der sich die abgearbeite ten Transporteinheiten befinden, wird um eine Position nach oben gefahren
5. die Ebene (5c) des Bereitstellungslagers (5) mit der zuletzt abgearbeiteten Trans porteinheit (3.5) verfährt anschließend um eine Pos. auf die aufwärtsführende Seite
6. die vertikale Seite (5d), auf der sich die für die Verarbeitung bzw. Kommissionie rung vorprogrammierten Transporteinheiten (3.5) befinden, verfährt um eine Pos. nach unten

Bezugszeichenliste

1

Stütze

2

Schiene

3

Lagereinheit (konstruktives Prinzip)

3.1

verfahrbares Untergestell

3.1.1

Tragrolle des verfahrbaren Untergestelles

3.2

Paletten/Container-Träger

3.3

Palette/Container

3.4

Verfahreinheit

3.5

Transporteinheit

3.6

Zentrierung für Paletten/Container

4

Lagerbedienung (konstruktives Prinzip)

4.1

Lagerbediengerät

4.2

Quertraverse mit Lastaufnahmemittel

4.3

Führung an den Stützen und am Lagerbediengerät (Gegenstück zu

4.4

)

4.4

Führungsprofil an Quertraverse (Gegenstück zu

4.3

)

4.5

Tragrolle des Lagerbediengerätes

4.6

Hub-/Senkseil

4.7

Einrastöffnung für automatische Lastaufnahme

5

Bereitstellungslager

6

Ein-/Auslagerung (konsruktives Prinzip)

6.1

linksseitiger Ein-/Auslagerungsbereich (längsseitig)

6.2

rechtsseitiger Ein-/Auslagerungsbereich (vorderseitig)

6.3

rechtsseitiger Ein-/Auslagerungsbereich (längsseitig)

7

Steuerung zur Verfahrung (konstruktives Prinzip)

7.1

Steuerungselement zur Verfahrung am Lagergestell (z. B. Schleifbahnen)

7.2

Steuerungselement zur Verfahrung an der Verfahreinheit (z. B. Schleifkontakte)

8

Antrieb des Lagers (konstruktives Prinzip)

8.1

Zugseil

8.2

Mitnehmer

8.3

Puffer

Claims

1. Automatisiertes Lager-System für kurze und/oder mittlere oder lange Lagergüter vorzugsweise für marktgängige, in ihren Abmessungen auch voneinander abwei chende Paletten und/oder Container, dadurch gekennzeichnet, dass in einer den statischen Anforderungen entsprechenden Lagerkonstruktion mit m-Ebenen und in jeder Ebene mit n-Plätzen sich ab der zweiten Ebene n-1 verfahrbare Untergestelle (3.1) befinden, die quer zur Längsrichtung des Lagers auf stirnsei tigen Schienen (2) verfahrbar gelagert sind, und der Aufnahme von Paletten-/Con tainer-Trägern (3.2) dienen, in welchen die Paletten/Container (3.3) eingesetzt werden. Dieses Lager-System zeichnet sich u. a. besonders dadurch aus, dass eine optimale Lagervolumennutzung (kapazitive Optimierung) zu erzielen ist in der Weise, dass diese verfahrbaren Untergestelle (3.1) mit den sich darauf befinden den Paletten-/Container-Trägern (3.2) = Verfahreinheiten (3.4) dicht nebenein ander gepuffert sind und bei vorbestimmter Höhe der Lagerebenen konstruktiv bedingt kein Raum verloren geht. In seinen Gesamtabmessungen, also in der Breite, der Länge und in der Höhe, sowie in Bezug auf seine Tragfähigkeit, kann dieses Lager-System auf Grund seiner konstruktiven Variabilität jeweiligen räum lichen und statischen Gegebenheiten angepaßt werden. Eine Größenbegrenzung ergibt sich prinzipiell nur aus der Lagerspieldauer, die abhängig ist von den Lagergütern und der Frequenz der Bewegungen innerhalb des Lagers unter Berücksichtigung der Kapazität des Bereitstellungslagers (5).

2. Automatisiertes Lager-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkonstruktion so ausgeführt ist, dass an den Breitseiten des Lagers, also auf der Vorderseite und auf der Rückseite, jeweils mittig vor den Lagerplät zen, senkrechte Stützen (1) angebracht sind, die, mit Ausnahme der untersten Ebene, die in jeder Ebene quer zur Längsrichtung aufliegenden Schienen (2) mit den darauf befindlichen Lagereinheiten (3), bestehend aus den Positionen Ver fahreinheit (3.4) und Transporteinheit (3.5), tragen. Die Verfahreinheiten (3.4) in den einzelnen Ebenen sind zur Bildung eines Lagerschachtes zur Ein-/Auslage rung der Transporteinheiten (3.5) nach rechts und links jeweils um eine Position verfahrbar. Die Verfahrtechnik für die Lagerschachtbildung erfolgt in jeweils zwei übereinanderliegenden Ebenen in entgegengesetzter Richtung mittels zwei endloser, hochfester, temperaturstabiler, wartungsfreier und langlebiger Kunst stoffseile. Die kraftschlüssige Verbindung der Verfahreinheiten (3.4) mit diesen Zugseilen (8.1) erfolgt durch elektromagnetisch betätigte Mitnehmer (8.2), die über Steuerungselemente, z. B. Schleifbahnen am Lagergestell (7.1) und Schleif takte (7.2) an den Verfahreinheiten (3.4) ausgelöst werden. Wegen der praktisch beliebigen Möglichkeiten der Seilumlenkung funktioniert dieses Antriebsprinzip sowohl bei einer geraden wie bei einer ungeraden Zahl von n-Lagerebenen.

3. Automatisiertes Lager-System nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass sich auf Grund des seilgebundenen Antriebsprinzips die Bewe gungen der zur Lagergassenbildung jeweils relevanten Verfahreinheiten (3.4) allein auf einfache Rechts-/Linksverfahrungen um jeweils eine Lagerposition beschränken, indem die notwendigerweise zu bewegenden Verfahreinheiten (3.4) kraftschlüssig mit dem Zugseil (8.1) verbunden werden, während nicht benötigte Verfahreinheiten (3.4) an ihren Positionen verbleiben. Da die Seilbewegung systembedingt von Ebene zu Ebene wechselt, kann eine Lagergasse im ungünstig sten Falle durch maximal nur zwei Bewegungs- bzw. Verfahrvorgänge gebildet werden. Systembedingt entstehen im Sinne der Minimierung der Zugriffszeiten somit weder bei der Einlagerung nach bei der Auslagerung zeitliche Verzöge rungen, da es keinerlei Leerlaufbewegungen bzw. Leerverfahrungen gibt. Auf Grund dieses inhärenten Prinzipes der Rechts-/Linksverfahrung um jeweils nur eine Position vereinfacht sich die Lagerbedienung durch eine speicherprogram mierbare Steuerung entsprechend.
Der Antrieb zur Verfahrung der Verfahreinheiten (3.4) erfolgt in der Weise, dass die endlosen Zugseile (8.1) zwangssynchronisiert über Treibscheiben auf einer ge meinsamen Welle je nach Bedarf nach rechts oder nach links bewegt werden. We gen der Möglichkeiten, die die Seilumlenkung auch hier bietet, kann der Antrieb sowie die Seilspannvorrichtung auch außerhalb des Lagers an- bzw. unterge bracht werden.
Wegen der geringen benötigten Energie zur Lagerbewegung (vertikale Hub- /Senkbewegung für jeweils nur eine Transporteinheit (3.5) sowie horizontale Ver fahrung jeweils nur einer bestimmter Zahl von Lagereinheiten (3)) können An trieb und Steuerung auch über ein Notstromaggregat versorgt werden.

4. Automatisiertes Lager-System, nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch ge kennzeichnet, dass zu diesem Lager-System ein Lagerbediengerät (LBG) (4.1) gehört, welches oberhalb des eigentlichen Lagers auf stirnseitigen (breitseiti seitigen) Schienen (2), die auf den Stützen (1) gelagert sind, quer zur Längsrich tung (also breitseitig) verfahrbar ist. Zur Aufnahme der Transporteinheiten (3.5) verfügt dieses LBG (4.1) über eine Hub-/Senkeinrichtung mit je einer Quertra verse (4.2) und je zwei Tragseilen an den gegenüberliegenden Seiten (Breitseiten des Lagers), welche die Lastaufnahmemittel tragen. Die Hub-/Senkeinrichtung wird über vertikale Führungen (4.3), die an den Stützen (1) befestigt sind, zu der Transporteinheit (3.5) geführt und rastet in die Einrastöffnungen (4.7) ein. Sie hebt die Transporteinheit (3.5) bis oberhalb des Lagers an, so dass diese nun an die vorbestimmte Position verbracht werden kann. Der Absetzvorgang erfolgt da nach mit umgekehrten Funktionen.
Zum Gewichtsausgleich für die Transporteinheit (3.5) bei Hub-/Senkbewegungen wird das LBG (4.1) mit einem entsprechenden Gegengewicht ausgestattet, um den Energieaufwand zu minimieren. Der Antrieb des LBG (4.1) kann entweder durch einen eigenen Elektromotor erfolgen oder er erfolgt ebenfalls durch die Zugseile (8.1). In diesem Falle wird das LBG (4.1) wie die Verfahreinheiten (3.4) durch Mitnehmer kraftschlüssig mit dem Seil verbunden. Dadurch genügt ein einzi ger Motor zur Verfahrung und zur Lagerschachtbildung.

5. Automatisiertes Lager-System nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass zu diesem System grundsätzlich ein Bereitstellungslager (5) gehört, in welchem die Transporteinheiten (3.5) vorprogrammiert für die Verar beitung oder Kommissionierung zwischengelagert werden und damit dem schnellen Zugriff dienen. Die mittels LBG (4.1) aus dem eigentlichen Lager-Sys tem entnommenen Transporteinheiten (3.5) werden in diesem Bereitstellungsla ger (5) auf der obersten Position der abwärts führenden Seite (5a1) abgesetzt und die abgearbeitete Transporteinheit (3.5) aus der obersten Position der aufwärts führenden Seite (5a2) entnommen und nach vorgegebener Lagerordnung, geord net oder chaotisch, wieder im Lager-System abgesetzt. Dieses Bereitstellungslager (5) kann dabei wahlweise rechts- oder linksseitig angebracht werden. In kon struktiver Hinsicht ist dieses Bereitstellungslager einem Umlaufregal ver gleichbar; derartige Umlaufregale sind zwar Stand der Technik, neu ist jedoch die Einbeziehung als Bereitstellungslager im Rahmen dieses neuartigen automati sierten Lager-Systems.

6. Automatisiertes Lager-System nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass das LBG (4.1) optional mit einer Wägeeinrichtung ausge stattet werden kann, die jeden Artikel mit dem eingelagerten Gesamtgewicht und dem Gewicht pro Einheit, z. B. m, Stck. usw. erfasst, wodurch eine permanente Bestandsführung möglich wird. Bei Festlegung von artikelbezogenen Mindest- und Höchstmengen kann automatisch der Bestellvorgang ausgelöst werden. Bei mehreren in einer Lagereinheit gesondert erfaßten Artikeln werden diese artikel bezogen aufgerufen und mit ihrer Maßeinheit festgestellt.