DE3740558C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Bewegen einer Hubplattform eines Hubwagens zu einer vorgegebenen Position in einem Hochregallager - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewegen einer Hubplattform eines Hubwagens zu einer vorgege­ benen Position in einem vorzugsweise automatisierten Hochregal­ lager für Waren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder des Oberbegriffs des Patentanspruchs 3.

Aus DE-OS 22 48 323 ist ein Regalförderfahrzeug hierfür bekannt, bei dem der Näherungsgeber zur Feinpositionierung mit einfachen Mitteln einen hohen Grad an Betriebssicherheit gewährleisten und unabhängig von einer exakt vertikalen Anordnung der vertikalen Tragelemente des Regals sein soll. Hierbei sind eine optische Erfassung und Ermittlung der Seitenposition der vertikal verlau­ fenden Stützen des Hochregals vorgesehen, welche von dieser exakten vertikalen Ausrichtung aus den verschiedensten Gründen abweichen können. Die hierbei zur Anwendung kommende rein optische Methode umfaßt zwei optische Einrichtungen und eine modulierte Lichtquelle sowie Fotodioden. Mit Hilfe dieser zwei, vorzugsweise rechtwinklig zueinander angeordneten, optischen Einrichtungen kann aus einer einzigen Markierung am Regal eine Abweichung gegenüber der exakt vertikalen Ausrichtung erfaßt und diese bei einer Feinpositionierung des Hubwagens und/oder der Hubplattform genutzt werden. Diese Feinpositionierung muß für jede Fachposition und bei jedem Transportzyklus vorgenommen werden, so daß eine solche Vorgehensweise teuer und umständlich ist, wenn man eine zufriedenstellende Genauigkeit hierbei erzielen will.

In DE-OS 27 38 053 ist eine Vorrichtung zum Bestimmen der Höhenlage eines Lastträgers eines Staplers beschrieben. Hierbei sind mehrere Markierungen unter Zuordnung zu den jeweiligen Regalfächern erforderlich, mit Hilfe von denen dann jeweils an Ort und Stelle vor dem Regalfach eine Feinpositionierung in der gewünschten Weise vorgenommen wird. Insbesondere wird die Höhe des Lastträgers eines Staplers auf den entsprechenden Markierun­ gen unter Abtastung ermittelt. Auch hierbei kann man keine Vereinfachung hinsichtlich der Feineinstellung erreichen, sondern es sind sogar noch mehr Markierungen als bei der zuvor be­ schriebenen Druckschrift erforderlich, so daß diese Auslegungs­ form sich noch komplizierter darstellt.

In DE-OS 26 42 136 ist eine Regalanlage für eine hohe Speicher­ dichte mit einem Stapelkran beschrieben, wobei mit Hilfe von Codeanordnungen an den Regalfächern entsprechende Steuerung bei dem Transportgerät ausgeführt werden. Hierbei werden somit Codierungen zur Lagebestimmung mit zugeordneten Codelesern eingesetzt, so daß eine solche Regalanlage noch komplizierter ausgelegt ist.

Vorrichtungen der vorstehend genannten Art arbeiten häufig vollautomatisch und fahrerlos. Daher muß das Steuersystem zur Bewegung des Lastträgers in die richtige Position vor einem Regal oder Lager, in das eine Ware ,eingebracht oder herausgenommen werden soll, sehr zuverlässig sein. So läßt sich beispielsweise der Weg eines Hubwagens mit Hilfe rein mechanischer Meßeinrich­ tungen erfassen, welche ein Ritzel an einem Chassis des Hubwagens und eine Zahnstange auf dem Boden umfassen können, auf dem sich der Hubwagen bewegt. Bei einer Erweiterung eines solchen Lagers ergeben sich hohe Kosten und auch die Wartung ist teuer, da ein rein mechanisches Meßsystem eingesetzt wird.

Bei einem anderen Positioniersystem wird ein Impulszähler eingesetzt, der mit einer Fahrzeugachse beispielsweise eines Wagens oder Krans verbunden ist, und der die Berechnung der angenäherten Position eines Faches des Lagers unterstützt. Die Hubplattform wird dann in eine genaue Position relativ zu dem Fach oder der Lage der Palette mit Hilfe von Markierungen gebracht, die an jedem Fach oder jeder Palette angebracht sind und die beispielsweise mittels einer Fotozelle an der Hubplatte erfaßt werden. Hierdurch kann der Wagen mit relativ hoher Geschwindigkeit zu einer Position in der Nähe des Faches bewegt werden. Die nachträglichen Feineinstellungen der Hubplattform sind jedoch zeitaufwendig, da die Markierungen über einen relativ langen Weg gesucht und erfaßt werden müssen, um Fächer oder Stützen, die nicht genau vertikal sind oder die sich ausbauchen oder nach außen oder zu einer Seite neigen, ausgleichen zu können. Die Markierungen sind meist in Form eines reflektierenden Bandes vorgesehen. Moderne Lager umfassen beispielsweise 30.000 bis 40.000 Fächer, so daß die Kosten für die Markierungen jedes Fachs mit Hilfe solcher Bänder sehr hoch sind. Ferner können diese Bänder schmutzig werden oder einfach herunterfallen, so daß eine derartige Vorgehensweise auch sehr störungsanfällig ist.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewegen einer Hubplattform eines Hubwagens zu einer vorgegebenen Position in einem Hochregallager bereitzustellen, welche auf zuverlässige Weise eine automatische Feineinstellung unter Berücksichtigung von Versetzungen oder Verschiebungen der Fächer oder der Träger des Regallagers auf möglichst zeitsparende und einfache Weise gestatten.

Nach der Erfindung wird hierzu ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 angegeben, welche sich durch die Merkmale seines Kennzeichens auszeichnet.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform des Verfahrens ist im Patentanspruch 2 wiedergegeben.

Ferner wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 3 bereitgestellt, welche sich durch die Merkmale seines Kennzeichens auszeichnet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 3 bis 8 wiedergegeben.

Bei der Erfindung werden einerseits Bezugsmarkierungen am Regal vorgesehen, welche in der Nähe des Bodens liegen, und es werden Meßmarkierungen vorgesehen, welche in höheren Positionen über den zugeordneten Bezugsmarkierungen liegen. Diese Bezugsmarkierungen und Meßmarkierungen bilden eine Art eines Koordinatensystems für die genau Positionsermittlung der jeweils mit dem Hubwagen und der Hubplattform anzufahrenden Fächer des Regallagers. Diese Bezugsmarkierungen und die Meßmarkierungen werden mit jeweils gesonderten Sensoren erfaßt, und hieraus werden Positions­ differenzen zwischen den Bezugsmarkierungen und den Meßmarkierun­ gen ermittelt. Zur Berücksichtigung von Fehlausrichtungen oder Verbiegungen bzw. Versetzungen insbesondere in seitlicher Richtung, das heißt in horizontaler Richtung, der Stützen des Regallagers wird die Lage eines gegebenen Fachs unter Zuhilfen­ ahme dieser Positionsdifferenz ermittelt, wozu eine entsprechende Korrektur der Lagebestimmungswerte im Koordinatensystem erfolgt. Diese Positionsdifferenzen oder die hieraus ermittelten Positio­ nen der Meßmarkierungen werden in einem Computer gespeichert und die Meßmarkierungen und Bezugsmarkierungen werden zu frei wählbaren Zeiten abgetastet, wobei diese Abtastungen zweckmäßi­ gerweise während der Ruhezeiten des Regallagers durchgeführt werden.

Somit werden bei der Erfindung zwei unterschiedliche Markierun­ gen, nämlich eine Bezugsmarkierung und eine Meßmarkierung, vorgesehen, die positionsmäßig an vorbestimmten Stellen des Regallagers angeordnet sind. Diese wenigen Markierungen reichen dann im Zusammenwirken mit zugeordneten Sensoren an dem Hubwagen und der Hubplatte aus, um vollautomatisch eine Feineinstellung für das Anfahren der jeweiligen Regalfächer auf zuverlässige Weise zu erreichen, ohne daß man komplizierte optische Ein­ richtungen benötigt, welche staubbedingt störungsanfällig sind und die für jede anzufahrende Fachposition im Regallager einer gesonderten Feinabstimmung und Feineinstellung bedürfen. Ferner können die Zuordnungen von Meßmarkierungen und Bezugsmarkierungen unter Berücksichtigung der ermittelten Positionsdifferenzen zu jenen Zeiten durch Abtastung vorgenommen werden, zu denen keine Arbeiten an dem Hochregallager zum Lagern oder Abtransport ausgeführt werden müssen. Daher arbeiten das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung zeitlich schneller und günstiger, da die Feineinstellungen automatisch vorgenommen und berücksich­ tigt werden, ohne daß die Feineinstellungen jedes Mal vor dem Anfahren einer entsprechenden Position nochmals mit Hilfe von optischen Einrichtungen durchgeführt werden müssen.

Somit sind das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung wesentlich wirtschaftlicher hinsichtlich der Betriebsweise, und sie sind auch kostengünstiger darstellbar, da man meist mit wenigen Markierungen unter entsprechender Wahl der Zuordnungen auskommt. Hierdurch verringert sich auch die Gefahr von Störungen oder Unzuverlässigkeiten beispielsweise bedingt durch Staub­ ablagerungen oder dergleichen, so daß insgesamt gesehen das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung auch betriebs­ zuverlässiger sind.

Die Erfindung gestattet, Fehlausrichtungen der Träger, die die Fächer oder Paletten abstützen oder eine Ausbauchung oder seitliche Neigung der Träger oder Säulen auszugleichen. Wenn ein solcher Ausgleich nicht erfolgt, besteht die Gefahr von Positionsfehlern, was zu Beschädigungen sowohl des Transportfahrzeuges als auch der Waren führen kann. Diese Probleme werden schwerwiegender mit größer werdenden Lagersystemen. Gegenwärtige Hochregallager haben bereits Höhen in der Größenordnung von 25 bis 30 Meter und weitere Zunahmen sind in der Zukunft zu erwarten. Es ist jedoch in der Praxis nicht möglich, ein Regal oder ein Gestell für Fächer und Waren absolut vertikal zu er­ richten. So können kleine Differenzen im Fußboden, auf dem sich die Träger abstützen, zu Abweichungen von der Vertikalen insbesondere bei sehr hohen Regalen führen. Ferner sind die Belastungen der verschiedenen Teile des Regales unterschiedlich. Außerdem ist es erwünscht, den gesamten verfügbaren Speicherraum auszunutzen, was bedeu­ tet, daß die Paletten und die von ihnen getragenen Waren so eng wie möglich positioniert werden sollten. Dies zu­ sammen führt zu Toleranzerfordernissen von ca. ± 5 mm, selbst wenn Paletten mit Gewichten von einer Tonne auf einer Höhe von 30 in über dem Boden abgesetzt werden sol­ len.

Die vertikale Bewegung der Paletten ist kleiner als die horizontalen oder seitlichen Bewegungen und zu ihrer Durch­ führung können Distanzmeßmethoden verwendet werden, wahl­ weise mit der Hilfe einer Eichung auf einer oder mehreren Ebenen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein erster Sensor fest am unteren Teil des Wagens mon­ tiert, um die Bezugspunkte zu erfassen, während ein zwei­ ter Sensor an der beweglichen Hubplattform montiert ist. Es können 100 bis 500 Fächer eines Regales oder Lagers einem einzigen Reflektor zugeordnet werden.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend im Detail anhand der Zeichnung erläutert, in der folgendes gilt:

Fig. 1 zeigt eine Vorderseite eines Regales mit Fächern, das mit den erfindungsgemäßen Posi­ tionsmarkierungen versehen ist, und

Fig. 2 zeigt schematisch in Seitenansicht einen Hubwagen, der mit Sensoren nach der Erfin­ dung ausgerüstet ist.

Die Erfindung soll hauptsächlich in Verbindung mit auto­ matischen Materialtransportsystemen verwendet werden, durch welche Waren in Hochregallagern abgesetzt und entnommen werden. Die dargestellte Transporteinrichtung hat daher die Form eines auf Schienen laufenden Hubwa­ gens oder eines Kranes 11. Der Hubwagen hat ein Chassis 12, auf dem in konventioneller Weise ein vertikaler Träger 13 montiert ist und das Chassis ist mit Rädern 14 versehen. Ein Lastträger oder eine Hubplattform 15, die mit einer Teleskopgabel 16 versehen ist, ist längs des Trägers 13 in bekannter Weise bewegbar. Ein erster Sensor 17 ist an einem unteren Teil des Wagens montiert und ein zweiter Sensor 18 ist an der Hubplattform 15 angebracht. Die beiden Sensoren liegen vertikal übereinander und sie kön­ nen zum Beispiel aus Photozellen, elektronischen Kameras oder ähnlichen Instrumenten bestehen. In der dargestell­ ten Ausführungsform ist der erste Sensor 18 fest am Chas­ sis 12 angebracht, während der zweite Sensor 18 längs einer vertikalen Linie beweglich ist, die durch den fe­ sten Sensor 17 verläuft. Die Sensoren dienen dazu, die verschiedenen Positionsmarkierungen 19 an den Vorderflä­ chen der verschiedenen Speicherfächer oder der Gestelle, die diese Fächer tragen, zu erfassen oder festzustellen. Die Markierungen sind zweckmäßigerweise an den vertikalen Stützen 20 des Regales angebracht oder wenigstens an Re­ galteilen, die fest mit diesen Stützen verbunden sind, zum Beispiel an den Querstreben 21, die sich zwischen den Stützen erstrecken. Die Markierungen bestehen zweckmäßiger­ weise aus reflektierenden Einrichtungen, zum Beispiel Streifen aus einem reflektierenden Band, das an den Stützen oder Querstreben angeklebt ist. Alternativ können die Stützen selbst oder andere geeignete Teile des Regales als Detek­ torpunkte für die Erfassung durch die Sensoren 17 und 18 dienen. Obwohl die Markierungen 19 an jeder Stütze ange­ bracht oder vorgesehen werden können, wie in der darge­ stellten Ausführungsform, ist es zweckmäßiger, die Markie­ rungen in größerem Abstand vorzusehen, wobei dann ein­ zelne Stützen keine Markierungen haben. Die dargestell­ ten Markierungen sind unterteilt in Bezugsmarkierungen oder Bezugspunkte 22, die nahe dem Boden angeordnet sind und Meßmarkierungen oder Meßpunkten 23, die in vorgege­ benen gegenseitigen Abständen längs der Stützen angeord­ net sind. Die Bezugspunkte 22 werden daher durch den stationären Sensor 17 erfaßt, während die Meßpunkte 23 durch den beweglichen Sensor abgetastet und erfaßt wer­ den. Jedes Paar wechselweise benachbarter Stützen 20 kann zwischen sich eines oder mehr Fächer oder Paletten-Plätze 24 aufweisen. Ein impulszählender Entfernungsmesser 25 ist mit einer der Radwellen des Chassis 12 verbunden und er mißt den vom Wagen oder Kran 11 durchlaufenen Weg von einer gegebenen Startposition aus. Die Bezugsmarkierungen 22 können in diesem Fall zu Eichzwecken benutzt werden.

Nachfolgend wird beschrieben, wie ein Computer oder eine Datenverarbeitungseinheit programmiert werden kann und wie die betreffenden Güter gehandhabt werden können. Wenn in den Speicher eingegebene Differenzen aufaddiert wer­ den, erhält der Wagen 11 den Befehl, längs einer Bahn im Lager zu fahren, wobei die Hubplattform auf eine ge­ gebene Höhe über dem Boden eingestellt wird. Während der Fahrt des Wagens werden die Bezugsmarkierungen 22 durch den Sensor 17 erfaßt und die Meßmarkierungen 23, die in der Höhe ausgerichtet mit dein zweiten Sensor 18 liegen, werden von diesem erfaßt. Die Abtastung oder Erfassung der Markierungen 22, 23 kann ohne Halt des Wagens an den entsprechenden Meßpunkten ausgeführt werden, obwohl vor­ gesehen werden kann, den Wagen an den Stellen der entspre­ chenden Meßmarkierungen etwas zu verlangsamen. Ein Com­ puter, Mikroprozessor oder dergleichen, der mit dem Wagen 11 gekoppelt ist, berechnet die seitlichen Differenzen zwischen dem jeweiligen, vom stationären Sensor 17 und dem vom zweiten Sensor 18 an der Hubplattform gemessenen Wert. Diese Differenzen werden dann im Computer gespei­ chert. Der Wagen erhält dann den Befehl, das Verfahren zu wiederholen längs der nächsten Ebene oder dem nächsten Niveau der Meßmarkierungen usw., bis alle Markie­ rungen erfaßt und gespeichert sind. Auf diese Weise er­ hält der Computer Informationen bezüglich der wirklichen Lagen oder Positionen des Regales oder Lager-Systems. Wenn der Wagen den Befehl erhält, Waren aus einem gege­ benen Fach 24 herauszunehmen oder dort abzulegen, berech­ net der Computer zuerst die wirkliche Position des Faches oder der Paletten-Stelle auf der Basis der oben genannten Differenzen, die in seinem Speicher gespeichert sind, wo durch der Wagen direkt zu dein betreffenden Fach oder dem Platz der betreffenden Palette hin gesteuert und gefahren wird, ohne eine Verzögerung infolge einer Notwendigkeit, dieses Fach oder diese Lage suchen zu müssen. Der Wagen kann somit mit voller Geschwindigkeit angetrieben werden, bis er beinahe das betreffende Fach gefunden hat, wodurch der erforderliche Bremsweg auf ein Minimum reduziert wer­ den kann.

Claims (8)

1. Verfahren zum Bewegen einer Hubplattform (15) eines Hubwa­ gens (11) zu einer vorgegebenen Position in einem vorzugs­ weise automatisierten Hochregallager für Waren, das Fächer (24) aufweist, die von Stützen getragen werden, wobei die horizontale Bewegung der Hubplattform (15) an den Lager-Fächern (24) vorbei mit Hilfe eines Entfernungsmessers (25) gemessen wird und Markierungen (19) an den Fächern durch Sensoren (17, 18) erfaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen Bezugsmarkierungen (22) in der Nähe des Bodens und Meßmarkierungen (23) umfassen, welche in Positio­ nen, höher liegend als die entsprechenden Bezugsmarkierungen angeordnet sind, die Bezugsmarkierungen (22) und die Meßmarkierungen (23) von den Sensoren (17, 18) erfaßt werden, die Positionsdifferenzen zwischen den Bezugsmarkie­ rungen und den Meßmarkierungen ermittelt werden, die Lage eines gegebenen Faches (24) mit Hilfe dieser Positions­ differenzen unter Berücksichtigung von Fehlausrichtungen oder Verbiegungen der Stützen (20) ermittelt wird, die Positionsdifferenzen oder die berechneten Positionen der Meßmarkierungen (23) in einem Computer gespeichert werden, und die Meßmarkierungen (23) und die Bezugsmarkierungen (22) frei wählbar vorzugsweise abgetastet werden, wenn die Hubplattform (15) nicht zum Warentransport genutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Computer die Position eines jeweiligen Faches (24) vor der Beschickung oder Entnahme von Waren ermittelt wird.

3. Vorrichtung zum Bewegen einer Hubplattform (15) eines Hubwagens (11) zu einer vorgegebenen Position in einem vorzugsweise automatisierten Hochregallager, welches Speicher-Fächer (24) aufweist, die von Stützen (20) gehalten sind, wobei der Hubwagen (11) mit einer Entfernungsmeß­ einrichtung (25) zum Messen des von der Hubplattform (15) in horizontaler Richtung längs der Fächer zurückgelegten Weges sowie mit Sensoren (17, 18) zum Erfassen von Markie­ rungen (19) an den Fächern versehen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Markierungen Bezugsmarkierungen (22) in der Nähe des Bodens und Meßmarkierungen (23) aufweisen, welche in einem gegebenen wechselweisen Abstand über den zugeordneten Bezugsmarkierungen (22) angeordnet sind, die Sensoren (17, 18) die Bezugs- und Meßmarkierungen (22, 23) erfassen, ein Computer die horizontale Positionsdifferenz zwischen den entsprechenden Bezugsmarkierungen (22) und den darüberliegenden Meßmarkierungen (23) ermittelt, auf der Basis dieser ermittelten Positionsdifferenzen die horizonta­ le Bewegung des Hubwagens (11) längs der Fächer (24) unter Berücksichtigung von Fehlausrichtungen oder Neigungen der Stützen (20) bei der Positionierung der Hubplatte (15) vor einem gegebenen Fach steuert, und daß der Computer die Positionsdifferenzen oder die ermittelten Absolutwerte der Meßmarkierungen (23) derart speichert, daß die Erfassung der Meßmarkierungen (23) zu einem beliebigen Zeitpunkt vornehm­ bar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor (17) zum Erfassen der Bezugsmarkierungen (22) stationär am unteren Teil des Hubwagens (11) angeordnet ist und daß der zweite Sensor (18) oberhalb des ersten Sensors (17) zum Erfassen der Meßmarkierungen (23) an der Hubplatt­ form (15) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsmarkierungen (22) und die Meßmarkierungen (23) von reflektierenden Teilen an den Stützen (20) gebildet werden und die Sensoren (17, 18) Photozellen oder Kameras sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmarkierungen (23) derart einander zugeordnet sind, daß ein rautenförmiges Netzwerk an der Vorderseite der Fächer (24) gebildet wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmarkierungen (23) zweier benachbarter Stützen (20) vertikal um einen Abstand versetzt sind, der gleich der Hälfte des Abstandes zwischen zwei benachbarten Meßmarkie­ rungen an ein und derselben Stütze (20) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmarkierungen (23) einen gegenseitigen Abstand von etwa 5 bis 15 m haben.