DE202004006920U1

DE202004006920U1 - Lagersystem

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Publication number: DE202004006920U1
Application number: DE202004006920U
Authority: DE
Original assignee: ROYONIC GmbH
Current assignee: MYDATA ROYONIC GMBH, DE
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2014-05-01

Abstract

Lagersystem für Gegenstände (11), mit
einer Ablage (13) mit mehreren Ablagepositionen (12) zur Aufbewahrung der Gegenstände (11), wobei jeder Ablageposition (12) eine bestimmte Positionskennung zugeordnet ist, und
einer Öffnung (15) zum Einlegen und Entnehmen einzelner Gegenstände (11),
gekennzeichnet durch eine Greifeinrichtung (18), die von einer Steuerungsautomatik betrieben wird, um einen in die Öffnung (15) gelegten Gegenstand (11) an einer Ablageposition (12) abzulegen bzw. einen gemäß der Positionskennung spezifizierten Gegenstand (11) von der Ablage (13) in die Öffnung (15) zu befördern.

Description

In der SMD (Surface Mounted Device)-Technik werden Elektronikbauteile bzw. -schaltungen unter Verwendung von Bestückungsautomaten mit Bauelementen bestückt. Die Bauelemente werden auf Bänder aufgebracht, die auf sogenannte SMD-Rollen aufgewickelt werden. Durch Abwickeln der Rollen lassen sich die Bauelemente stückweise dem Bestückungsautomaten zuführen.
Je nach Art der zu fertigenden Schaltung müssen unterschiedliche Bauelemente zur Bestückung zugeführt werden, also der Bestückungsautomat durch Einlegen jeweils anderer SMD-Rollen umgerüstet werden. Daher ist es erforderlich, eine große Anzahl verschiedener Rollen verwechslungsfrei und leicht zugänglich zu lagern.
Üblicherweise werden die SMD-Rollen in dazu ausgelegten Regalablagen wie "Feeder-Wägen" oder sonstigen Lagerungsmöbeln und Magazinen abgelegt, von wo sie von einem Benutzer, z.B. nach Nummern sortiert, ein- und ausgelagert werden. Ein solches manuelles System ist langsam, platzraubend und anfällig für Verwechslungen.
Ein weniger platzaufwendiges Lagersystem stellen sogenannte "Paternoster"-Systeme dar. Bei diesen Systemen sind mehrere Lagereinrichtungen so über einen Drehmechanismus miteinander verbunden, daß sich jeweils eine gewünschte Lagereinrichtung in einer Ein-/Ausgabeposition befindet, während die übrigen Lagereinrichtungen platzsparend dahinter angeordnet sind. Der Drehmechanismus kann dabei mechanisch oder auch elektrisch betrieben werden und mit einer Steuerung versehen sein, die auf Eingabe einer bestimmten Artikelkennung die gewünschte Lagereinrichtung in die Ein-/Ausgabeposition bringt.
Auch bei diesen Systemen besteht allerdings der Nachteil, daß die Ablage der SMD-Rolle von Hand erfolgt und somit anfällig für Verwechslungsfehler in den Lagerbestandsdaten ist. Ferner sind Paternostersysteme langsam, weil der Drehmechanismus immer sämtliche Lagereinrichtungen bewegen muß, wenn eine neue Lagereinrichtung in die Ein/Ausgabeposition gebracht werden soll. Wenn man von dem Fall absieht, daß die gesuchte SMD-Rolle sich bereits in der in Ein-/Ausgabeposition stehenden Lagereinrichtung befindet, müssen nämlich immer sämtliche SMD-Rollen bewegt werden, um eine einzige davon in die Entnahmeposition zu bringen. Daher ist ein derartiges System insbesondere hinsichtlich seines Energieverbrauchs und seiner Schnelligkeit verbesserungswürdig. Auch sind solche Systeme nur schwer mit anderen, datenbankorientierten Geräten kompatibel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben geschilderten Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und ein Lagersystem zu schaffen, das eine schnelle und verwechslungsfreie Ein- und Auslagerung von Gegenständen ermöglicht. Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Danach umfaßt das Lagersystem eine Greifeinrichtung mit vollautomatischer Steuerung, die ein maschinelles Ablegen und Entnehmen von Gegenständen an durch Positionskennungen spezifizierten Ablagepositionen ermöglicht.
Dies hat den Vorteil, daß zur Entnahme eines Gegenstands nur die Greifeinrichtung und der Gegenstand bewegt werden und der übrige Lagerbestand ruht. Ferner wird durch das maschinelle Ein- und Auslagern vermieden, daß Verwechslungen bei der Positionskennung oder der Ablageposition auftreten.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Gemäß Anspruch 2 weist jeder Gegenstand eine individuelle, maschinenlesbare Artikelkennung auf, die gemäß Anspruch 3 vorzugsweise in einem Strichcode besteht. Durch Verwendung einer geeigneten Leseeinrichtung, insbesondere eines Strichcode-Scanners, werden somit auch bei der Identifizierung des Gegenstands menschliche Fehler, wie sie etwa beim manuellen Eingeben der Artikelnummer auftreten könnten, ausgeschlossen.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 beschreibt Details der Steuerungsautomatik. Diese umfaßt eine Datenbank, die Informationen zum gegenwärtigen Lagerbestand, insbesondere die Positionskennungen und die zugehörigen Artikelkennungen, enthält, eine Eingabeeinheit, über die Artikelkennungen gewünschter Gegenstände manuell oder elektronisch (beispielsweise durch automatisches Abarbeiten einer Rüstliste bzw. eines Bestückungsprogramms) eingegeben werden können, und eine Steuereinheit zur Steuerung der Bewegung der Greifeinrichtung. Die Funktionsweise der Steuereinheit ist in Anspruch 5 spezifiziert.
Das Ausführungsbeispiel nach Anspruch 6 betrifft eine besonders einfach zu bedienende Eingabeeinheit. Zum Einlagern eines Gegenstands muß dieser dann nämlich lediglich in die Öffnung gelegt und die Freigabetaste betätigt werden. Identifizierung und Einlagerung des Gegenstands, bzw. Aktualisierung der Datenbank erfolgt dann rein maschinell durch die Steuerautomatik. Umgekehrt muß zum Auslagern eines Gegenstands lediglich dessen Artikelkennung angegeben werden, beispielsweise über eine numerische Tastatur.
In Anspruch 7 wird die Mechanik der Greifeinrichtung spezifiziert. Diese ist so gelagert, daß sie zentrische Drehungen in horizontaler Ebene ausführen kann und verfügt über einen geeigneten Antrieb zur linearen Bewegung in der Vertikalen. Ferner verfügt sie über zwei Greifarme zum klemmenden Umfassen von Gegenständen, wobei sich die Greifarme mittels einer geeigneten Linearmotors auch horizontal bewegen lassen.
Eine besonders dynamische Bewegungssteuerung mit sehr kurzen Zugriffszeiten läßt sich dadurch erzielen, daß die Drehbewegung der Greifeinrichtung in der horizontalen Ebene synchron mit der Vertikalbewegung ausgeführt wird. Um Fliehkräfte möglichst gering zu halten, befindet sich eine gegriffene Rolle während der Drehbewegung vorzugsweise in einer nahezu zentrischen Position in der Greifeinrichtung.
Gemäß Anspruch 8 besteht das Lagersystem aus einem Turm mit einer zentrisch darin angeordneten Greifeinrichtung und sternförmig darum positionierten Regaltürmen als Ablage. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Turm eine Stellfläche von ca. 1 m² und eine Höhe von ca. 2,20 m auf. Bei diesen Abmessungen bietet der Turm insgesamt Platz für etwa 500 SMD-Rollen, die mit einer Zugriffszeit von ca. 3 Sekunden ein- bzw. ausgelagert werden können.
Gemäß Anspruch 9 sind die Gegenstände vorzugsweise SMD-Rollen. Die Erfindung läßt sich aber problemlos auch zur Lagerung anderer Gegenstände wie beispielsweise Filmrollen oder Laborproben verwenden. Wie in Anspruch 10 angegeben, ist es bei SMD-Rollen besonders vorteilhaft, den Durchmesser der Rollen bei deren Einlagerung zu erfassen und für unterschiedliche Rollendurchmesser verschiedene Regaltürme zu verwenden. Damit wird eine möglichst platzsparende Unterbringung der SMD-Rollen gewährleistet. Gängig sind SMD-Rollendurchmesser mit 7, 11 und 13 Zoll (entspricht 180 bis 330 mm). In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Ablage drei Regaltürme, in denen Rollen mit allen drei Durchmessern abgelegt werden können und fünf Regaltürme, in die nur 7-Zoll-Rollen passen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in Anspruch 11 angegeben. Danach wird eine intelligente Steuerungsautomatik verwendet, die für Gegenstände, die häufig aus- und eingelagert werden müssen, Ablagepositionen verwendet, für die eine besonders kurze Zugriffszeit der Greifeinrichtung besteht, etwa die Ablageposition in unmittelbarer Nähe der Öffnung 15. So läßt sich die durchschnittliche Zugriffszeit insgesamt weiter erniedrigen. Die Auswahl einer freien Ablageposition durch die Steuerungsautomatik erfolgt ansonsten völlig beliebig, d.h. in chaotischer Weise.
Gemäß Anspruch 12 weist das Lagersystem ferner eine Schnittstelle zum Anschluß externer Geräte, insbesondere eine USB-Schnittstelle auf. Die Datenstruktur ist so gewählt, daß das Lagersystem offen für die Kommunikation mit anderen Geräten, beispielsweise Bestückungsautomaten, ist. Insbesondere ist daran gedacht, daß ein Bestückungsautomat und das Lagersystem Daten bezüglich des Lagerbestands und des zu erwartenden Bedarfs an SMD-Rollen austauschen, um Bestückungsengpässe zu vermeiden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Darin zeigt:
1 eine erste seitliche Schnittansicht des Lagersystems;
2 eine zweite seitliche Schnittansicht des Lagersystems;
3 eine vergrößerte seitliche Schnittansicht der Greifeinrichtung in dem Lagersystem; und
4 eine Querschnittsansicht des Lagersystems.
In 1 sind einzelne SMD-Rollen 11 gezeigt, die in Fächern 12 abgelegt sind. Die Fächer stellen jeweils Ablagepositionen mit eindeutig spezifizierter Positionskennung dar. Ein Regalturm 13 umfaßt eine Vielzahl solcher Regalfächer 12 und ist mit weiteren Regaltürmen längs des Innenumfangs eines Gehäuses 14 angeordnet.
Auf einer Seite weist das Gehäuse 14 eine Öffnung 15 zum Ein- und Ausgeben von SMD-Rollen auf. Oberhalb der Ablageposition der SMD-Rollen in der Öffnung 15 ist ein Strichcode-Scanner 16 zum Lesen eines Strichcodes auf einer neu eingelegten SMD-Rolle 11a angeordnet. Der Strichcode-Scanner 16 ist elektrisch mit einer (nicht gezeigten) Steue rungsautomatik verbunden. Ferner weist das Lagersystem eine elektrisch betreibbare Ein-Ausgabeklappe 17 zum Öffnen und Verschließen der Gehäuseöffnung 15 auf.
In der Mitte des Lagersystems ist eine Greifeinrichtung 18 drehbar um eine Achse 19 gelagert. Die Greifeinrichtung umfaßt zwei vorzugsweise aus Metallstangen bestehende Vertikalführungen 20 und zwei Greifarme 21, 22, die ebenfalls von der (nicht gezeigten) Steuerungsautomatik betrieben werden und deren Funktionsweise genauer unter Bezugnahme auf 3 erläutert wird.
Der Längsschnitt der Ansicht gemäß 2 verläuft parallel zu der von den beiden Vertikalführungen 20 in 1 aufgespannten Ebene, so daß die Gehäuseöffnung nicht zu sehen ist, dafür aber beide Vertikalführungen 20.
3 zeigt eine Detailansicht der Greifeinrichtung 18 in einer Position gegenüber der Gehäuseöffnung 15. Die Greifarme 21, 22 befinden sich in einer in horizontaler Richtung ausgelenkten Position, um die Rolle 11b an ihrer Ober- und Unterseite in der Fachablage 12 zu umfassen. Der Vorschub der Greifarme 21, 22 in Richtung der Fachablage 12 erfolgt über einen geeigneten Linearmotor (nicht gezeigt). Wenn die Greifarme die in 3 dargestellte Position erreicht haben, wird über eine Einrichtung 23 eine Klemmwirkung auf die Rolle 11b ausgeübt, so daß diese leicht angehoben und durch lineares Zurückbewegen der Greifarme 21, 22 aus ihrer Lagerposition in eine Zentralposition nahe den Vertikalführungen 20 der Greifeinrichtung 18 gebracht wird.
Anschließend wird die Greifeinrichtung durch vertikales Verschieben längs der Vertikalführungen 20 auf die Höhe der Gehäuseöffnung 15 gebracht und durch Drehung um die Achse 19 so bewegt, daß sich die Greifarme 21, 22 mit der dazwischen geklemmten Rolle 11b in die Öffnung 15 erstrecken. Die Greifeinrichtung 18 legt die Rolle 11b durch lineare Bewegung der Greifarme 21, 22 in Richtung der Öffnung 15 und anschließendes Lösen der Klemmeinrichtung 23 in der Ein-/Ausgabe-Öffnung 15 ab. Bei der Einlagerung von Rollen werden die eben beschriebenen Vorgänge in genau umgekehrter Reihenfolge ausgeführt.
Die Klemmeinrichtung 23 ist so flexibel ausgelegt, daß sie Rollen mit unterschiedlichen Breiten, insbesondere die gängigen Breiten zwischen 8 und 44 mm, rutschfest und zuverlässig fassen kann. Dies erfolgt durch Hö henverstellung des oberen Greifarms 22 mittels eines geeigneten Linearmotors (nicht gezeigt) in der Klemmeinrichtung 23.
Sämtliche Steuerungsvorgänge der Greifeinrichtung, sowie des Strichcode-Scanners 16 und einer (nicht gezeigten) Einrichtung zum Erfassen von Durchmesser und/oder Dicke der SMD-Rollen 11 werden von einer Steuerungsautomatik betrieben, deren elektronische Komponenten samt ihrer Anschlußleitungen an die mechanischen Komponenten des Lagersystems aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht gezeigt sind. Im folgenden soll kurz beschrieben werden, wie der Vorgang des Ein- bzw. Auslagerns von Rollen in das Lagersystem von der Steuerungsautomatik verwaltet wird.
Zur Einlagerung einer Rolle 11 legt der Benutzer die Rolle in die Öffnung 15 und drückt eine Freigabetaste einer (nicht gezeigten) Eingabeeinheit. Daraufhin erfaßt der Strichcode-Scanner 16 die Artikelkennung der Rolle 11 und öffnet die Ein-Ausgabeklappe 17. In der oben beschriebenen Weise wird anschließend die Rolle 11 durch die Greifeinrichtung 18 auf eine Ablageposition 12 befördert. Die Artikelkennung der Rolle 11 und die Positionskennung der Lageposition 12 werden daraufhin in einer Datenbank gespeichert und die Ein-Ausgabeklappe 17 wieder geschlossen. Die Datenbank kann neben Artikelkennung und Standort noch zusätzliche Informationen zu den Rollen speichern, beispielsweise Stückzahl, Hersteller, Häufigkeit der Aus-/Einlagerungen, etc.
Zum Auslagern eines Gegenstands wird die Artikelkennung entweder manuell über eine numerische Tastatur der (nicht gezeigten) Eingabeeinheit oder auf sonstige Weise elektronisch eingegeben. Daraufhin prüft die Steuerungsautomatik, ob unter dieser Artikelkennung ein Eintrag in der Datenbank gespeichert ist und steuert gegebenenfalls die Lageposition 12 mit der zugehörigen Positionskennung mittels der Greifeinrichtung 18 an. In der oben beschriebenen Weise greift die Greifeinrichtung dann die entsprechende Rolle 11 von ihrem Regalfach und legt sie in der Öffnung 15 zur Entnahme durch den Benutzer ab.
Die Querschnittsansicht nach 4 zeigt eine besonders bevorzugte Anordnung von Greifeinrichtung 18 und Lagertürmen 13 in einem im wesentlichen neuneckigen Lagersytem-Gehäuse 14. Zu sehen ist der obere Greifarm 22 mit einer gerade in der Ausgabe befindlichen Rolle 11c auf der Seite der Gehäuseöffnung 15.
Um die Mittelachse 19 der Greifeinrichtung 18 sind acht Regaltürme 13 angeordnet. Ein unterhalb der Rolle 11c verlaufender Turm ist gestrichelt gezeichnet. Dabei liegen die Mittelpunkte der Regaltürme genau auf einer um die Mittelachse 19 gedachten Kreislinie 24. Die fünf Regaltürme mit kleinerem Durchmesser sind zur Aufnahme von 7-Zoll-Rollen geeignet, während die Regaltürme mit größerem Durchmesser Rollen von bis zu 13 Zoll Durchmesser aufnehmen können.
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft ein Lagersystem für Gegenstände, insbesondere SMD-Rollen 11. Die Greifeinrichtung 18 ist vertikal und horizontal so bewegbar, daß sie einzelne Gegenstände aus einer Öffnung 15 entnehmen, auf einer bestimmten Ablageposition 12 lagern und anschließend wieder ausgeben kann. Die Artikelkennung des Gegenstands wird zusammen mit der Positionskennung des Ablageplatzes in einer Datenbank gespeichert, wenn ein Gegenstand eingelagert wird, bzw. gelöscht, wenn der Gegenstand wieder ausgelagert wird. Dies ermöglicht ein schnelles und verwechslungsfreies Aus- und Einlagern von Gegenständen.

11: Gegenstand
12: Lagerposition
13: Ablage
14: Gehäuse
15: Öffnung
16: Leseeinrichtung
17: Ein-/Ausgabeklappe
18: Greifeinrichtung
19: Drehachse
20: Vertikalführung
21: oberer Greifarm
22: unterer Greifarm
23: Klemmeinrichtung
24: Kreislinie

Claims

Lagersystem für Gegenstände (11), mit einer Ablage (13) mit mehreren Ablagepositionen (12) zur Aufbewahrung der Gegenstände (11), wobei jeder Ablageposition (12) eine bestimmte Positionskennung zugeordnet ist, und einer Öffnung (15) zum Einlegen und Entnehmen einzelner Gegenstände (11), gekennzeichnet durch eine Greifeinrichtung (18), die von einer Steuerungsautomatik betrieben wird, um einen in die Öffnung (15) gelegten Gegenstand (11) an einer Ablageposition (12) abzulegen bzw. einen gemäß der Positionskennung spezifizierten Gegenstand (11) von der Ablage (13) in die Öffnung (15) zu befördern.
Lagersystem nach Anspruch 1, wobei die Gegenstände (11) eine Artikelkennung aufweisen und das Lagersystem eine von der Steuerungsautomatik betriebene Einrichtung (16) zum Lesen der Artikelkennung umfaßt.
Lagersystem nach Anspruch 2, wobei die Artikelkennung in einem Strichcode und die Leseeinrichtung (16) in einem Strichcode-Scanner besteht.
Lagersystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuerungsautomatik aufweist: eine Datenbank, um für jede Positionskennung die Artikelkennung des gegenwärtig an der entsprechenden Ablageposition (12) abgelegten Gegenstands (11) zu speichern, eine Eingabeeinheit zum Eingeben der Artikelkennung eines gewünschten, in dem Lagersystem abgelegten Gegenstands (11), und eine Steuereinheit zur Steuerung der Bewegung der Greifeinrichtung (18).
Lagersystem nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, die Greifeinrichtung (18) so zu steuern, daß sie einen in die Öffnung (15) gelegten Gegenstand (11) nach Lesen von dessen Artikelkennung durch die Leseeinrichtung (16) an einer freien Ablageposition (12) ablegt, und einen gewünschten Gegenstand (11) in die Öffnung (15) befördert, nachdem die Artikelkennung des Gegenstands (11) über die Eingabeeinheit eingegeben und die zugehörige Positionskennung aus der Datenbank ausgelesen wurde.
Lagersystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Eingabeeinheit ferner aufweist: eine Freigabetaste bei deren Betätigung die Leseeinrichtung (16) die Artikelkennung eines in die Öffnung (15) gelegten Gegenstands (11) liest und die Steuereinheit ein Ablegen des Gegenstands (11) durch die Greifeinrichtung (18) veranlaßt, und/oder eine numerische Tastatur zur Eingabe der Artikelkennung.
Lagersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Greifeinrichtung (18) zwei Greifarme (21, 22) zum klemmenden Umfassen eines Gegenstands (11) und eine drehbar gelagerte Vertikalführung (20) aufweist, die Bewegung der Greifeinrichtung (18) durch Drehung in der horizontalen Ebene und lineare Bewegung längs der Vertikalführung (20) erfolgt, und die Bewegung der Greifarme (21, 22) durch deren Öffnen bzw. Schließen in vertikaler Richtung und lineare Bewegung in horizontaler Richtung erfolgt.
Lagersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, das die Form eines Turms mit einem Gehäuse (14) aufweist, in dessen Mitte die Greifeinrichtung (18) angeordnet ist und dessen Ablage in sternförmig um die Greifeinrichtung (18) angeordneten Regaltürmen (13) besteht, deren Fächer (12) die einzelnen Ablagepositionen darstellen.
Lagersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gegenstände (11) SMD-Rollen sind.
Lagersystem nach Anspruch 9, wenn abhängig von Anspruch 8, ferner mit einer Einrichtung zum automatischen Erfassen des Durchmessers von in die Öffnung (15) eingelegten SMD-Rollen (11), wobei einzelne Regaltürme (13) verschiedenen SMD-Rollendurchmessern zugeordnet sind, und die Steuerungsautomatik die Greifeinrichtung (18) so steuert, daß sie die SMD-Rollen (11) gemäß ihrem erfaßten Durchmesser in einem Fach (12) des entsprechenden Regalturms (13) ablegt.
Lagersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerungsautomatik Informationen zur Häufigkeit der Ein- und Auslagerung von Gegenständen (11) in der Datenbank speichert, und die Steuerungsautomatik die Greifeinrichtung (18) so steuert, daß sie Gegenstände (11), die gemäß dieser gespeicherten Informationen besonders häufig ein- und ausgelagert werden, an einer Ablageposition (12) ablegt, die sich in der Nähe der Öffnung (15) befindet.
Lagersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Schnittstelle zum Anschluß von externen Geräten, insbesondere einem Bestückungsautomaten, wobei die Datenstruktur der Steuerungsautomatik so angelegt ist, daß sie über die Schnittstelle Daten mit externen Geräten austauschen kann.