DE4412554A1 - Automatische Beschickungs- und Entnahmevorrichtung für Hochregallager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Beschickungs- und Entnahmevorrichtung für Hochregallager.

Für Hochregallager sind verschiedene Regalförderzeuge be­ kannt. Am verbreitetsten sind horizontal am Boden oder der Decke verfahrbare, vom Boden bis zur Decke reichende, aus einem oder mehreren vertikalen Masten bestehende Gerüste, an denen ein Bediengerät vertikal verfahrbar angeordnet ist. Durch die Kombination der horizontalen Verfahrbarkeit des Gerüstes mit der vertikalen Verfahrbarkeit des Bediengerätes am Gerüst läßt sich jeder beliebige Regalplatz erreichen. Derartige Regalbediensysteme sind heute vielfach fahrerlos und rechnergesteuert im Einsatz.

Um eine vertretbare mechanische Stabilität der Mastgerüste zu gewährleisten, benötigen solche Systeme verhältnismäßig viel Platz.

Außerdem läßt die Präzision der Verfahreinheiten beim automa­ tischen Ansteuern der Regalplätze infolge sich addierender Lagerspiele und Durchbiegungen der Masten und des Schlupfes der Antriebe zu wünschen übrig. Vor allem beim automatischen Ansteuern von kleinen Regalbehältern zur Lagerung von Klein­ teilen, z. B. elektronischen Bauelementen, kommt es deshalb bei solchen fahrerlosen Regalbediensystemen relativ häufig zu Störungen.

Da die mechanische Stabilität der verfahrbaren Gerüste begrenzt ist, können auch, um die Stabilität der Gerüste gefährdende Massebeschleunigungen zu vermeiden, keine höheren Geschwindigkeiten gefahren werden, so daß die Systeme relativ langsam arbeiten.

Schließlich kann bei den bekannten Systemen, wenn zur Er­ höhung der Arbeitsgeschwindigkeit mehrere Behälter nachein­ ander entnommen werden, um diese zeitlich parallel weiterzu­ bearbeiten, ohne diese sofort wieder zurückzuführen, es bei der nachfolgenden Rückführung infolge von falschen Zuordnun­ gen des Operators, zu Fehlbelegungen der Lagerplätze kommen, was zu schwerwiegenden Störungen in der gesamten Lagerbewirt­ schaftung führt.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine automatische Be­ schickungs- und Entnahmevorrichtung für Hochregallager vor allem zur Umsetzung von Lagerbehältern für kleinere Teile (bis zu etwa 15 kg Einzelgewicht) zu entwickeln, die selbst wenig Platz beansprucht und dadurch eine maximale Nutzung des Lagerraumes für Lagerzwecke gestattet, die mit hoher Ge­ schwindigkeit und Präzision arbeitet und Fehlbelegungen der Lagerplätze vermeidet.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind Kennzeichen der Patentansprüche 2 bis 16.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispieles in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 näher erläu­ tert werden.

Die Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf zwei benachbarte Hochregale eines Hochregallagers mit der dazwischen befindlichen erfindungsgemäßen automatischen Beschickungs- und Entnahmevorrichtung;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht für ein Lager mit wesentlich längeren Regalreihen;

Fig. 3 schematisch die Verknüpfung der rechnergestützten Steuerung der erfindungsgemäßen Beschickungs- und Entnahmevorrichtung und der Transportsysteme mit dem Hauptcomputer und den peripheren Einrichtungen;

Fig. 4 die schematische Darstellung einer Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Zwischen- und Endlager bei der Produktion von Automobil-Sicherheitsgurten.

Die in Fig. 1 dargestellten Regalreihen 1 und 2 eines Hoch­ regallagers sind mit ihren Einstellöffnungen für die Behälter einander zugewandt. Zwischen ihnen ist der Manipulator 3 ver­ tikal und horizontal verfahrbar angeordnet, so daß jede Ein­ stellöffnung mit ganz bestimmten Koordinaten angefahren wer­ den kann. Der Manipulator 3 läuft horizontal auf einer Hub­ schiene 4, die sich horizontal von einem Regalende zum ande­ ren erstreckt, und an mehreren Hubmasten 5 in vertikaler Richtung bewegt werden kann. Die Hubmasten 5 sind an den Enden einer der Regalreihen 1 oder 2 und, je nach Länge der Regalreihe, in einem oder mehreren speziell für die Hubmasten freigelassenen vertikalen Zwischenräumen 6 in der Regalreihe angeordnet und reichen über die gesamte Höhe des Regales. Die Breite der Hubmasten 5 ist relativ gering, so daß durch ihre Anordnung in den vertikalen Zwischenräumen nur wenig Lager­ raum verlorengeht. Durch ihre von den Zwischenräumen aufge­ nommene relativ große Tiefe sind sie jedoch sehr biegesteif, so daß sie für die an ihren vertikalen Stirnflächen verfahr­ bare Hubschiene 4 eine feste Laufgrundlage bilden, wobei die Hubschiene 4, z. B. an innerhalb der Hubmasten umlaufenden Ketten, die zentral angetrieben werden oder deren Antriebe synchronisiert sind, befestigt und in vertikaler Richtung auf- und abbewegbar ist. Durch die biegesteifen Hubmasten und das praktisch schlupffreie Kettengetriebe ist ein präzises Ver­ fahren der Hubschiene 4 möglich.

Die Hubschiene 4 ist ebenfalls eine sehr biegesteife Kon­ struktion, die aus mindestens zwei sich über die gesamte Regallänge erstreckenden Profilen besteht, so daß der sich auf dieser Schiene zwischen den beiden Regalenden horizontal hin- und herbewegbare Manipulator 3 sehr präzise verfahren und positioniert werden kann.

Der Manipulator 3 ist mit einem Greifarm versehen, der hori­ zontal in Richtung des Regalfaches aus gefahren werden kann und im Ausführungsbeispiel horizontal um 180° schwenkbar ist. So ist er in der Lage, sowohl die Regalreihe 1 als auch die Regalreihe 2 anzufahren und mittels eines je nach den verwendeten Lagerbehältern speziell gestalteten Greif­ mechanismus die Lagerbehälter aus den Regalfächern heraus­ zuziehen, zu verfahren, am Anfang einer Eingangsrollbahn 8 einer unter den Regalen 1 oder 2 befindlichen Kommissionier­ station 7 abzustellen und nach Bearbeitung durch den Kommis­ sionierer vom Ende einer Ausgangsrollbahn 9 wieder abzuneh­ men, zum Regalfach zurückzufahren und in das Regalfach zu­ rückzustellen. Die Kommissionierstation kann, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, unterhalb der Regale an deren Querseite angeordnet sein. In diesem Falle sind die Roll­ bahnen U-förmig in einer Ebene angeordnet. Es ist auch mög­ lich, mehrere Kommissionierstationen in dieser Weise vorzu­ sehen. Bei Platzmangel, z. B. wenn sich die Regale 1 und 2 in einem schmalen Raum befinden, kann die Kommissionierstation auch am Ende der Regale, quer zu diesen angeordnet sein. In diesem Falle ist es zweckmäßig, die Rollbahnen zum Zu- und Abführen der Lagerbehälter parallel übereinander anzuordnen. Wenn die Lagerbehälter ebene und glatte Frontflächen haben, kann am Greifarm des Manipulators auch ein pneumatischer Sau­ ger zum Ergreifen des Lagerbehälters angeordnet sein.

Der Manipulator 3 erhält seine Steuerbefehle vom Kommissio­ nierer an der Kommissionierstation 7. Wenn z. B. aus dem Lager bestimmte Teile entnommen werden sollen, tastet der Kommissionierer die Barcodes der Entnahmebelege mit einem Handscanner ab und gibt damit die Koordinaten der Lagerplätze zur Steuerung des Manipulators ein. Am Lagerbehälter befindet sich ebenfalls der Barcode, so daß der Kommissionierer mit­ tels des Handscanners die zugeführten Lagerbehälter an der Kommissionierstation jederzeit identifizieren kann, da die Zuführung und das Abnehmen der Lagerbehälter zur bzw. von der Kommissionierstation 7 weitgehend unabhängig von der Bearbei­ tung der Lagerbehälter durch den Kommissionierer erfolgt. An den einzelnen Regalplätzen befinden sich fest installierte Scanner, die beim Einstellen der Lagerbehälter durch den Manipulator 3 den am Lagerbehälter befindlichen Barcode lesen, um Fehlbelegungen der Lagerplätze zu vermeiden.

In Fig. 2 ist erkennbar, daß auch größere Regalreihen mit der erfindungsgemäßen Beschickungs- und Entnahmevorrichtung ausgerüstet werden können. Auch ist es möglich, was in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, mehrere Kommissionier­ stationen, die von einem Manipulator bedient werden, einzu­ richten.

In Fig. 3 ist schematisch das Zusammenwirken der erfindungs­ gemäßen Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 10 mit dem zur Steuerung verwendeten Hauptcomputer 11, den Ein- und Ausgabe­ einrichtungen, z. B. dem Drucker 12 für die Entnahmebelege 13, und weiteren peripheren Einrichtungen, wie dem Hand­ scanner 14, den fest installierten Scannern 15 sowie mit dem gesamten Transportsystem 16 des Lagers dargestellt.

Die eigentliche Steuerung der Beschickungs- und Entnahme­ vorrichtung und des Lagertransportsystems erfolgt über die programmierbare logische Steuereinrichtung (PLC) 17, der die Eingaben des Handscanners 14, der Scanner 15, der Terminals 18 und des Alarmdruckers 19 über den für das Lagermanagement verwendeten Personalcomputers unter Nutzung eines speziellen Programmes "IVIPS" zugeleitet und in Steuerbefehle für die erfindungsgemäße Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 10 und die Transporteinrichtungen des Lagersystems umgesetzt werden.

Ein spezielles Transport- und Lagersystem zur Zwischen- und Endlagerung bei der Produktion und Lagerhaltung von Auto­ mobil-Sicherheitsgurten ist schematisch in Fig. 4 darge­ stellt. Die halbfertigen Gurte werden am Terminal 31 regi­ striert und in Kunststoffkästen gelegt. Die Kunststoffkästen werden über Fördereinrichtungen einer erfindungsgemäßen auto­ matischen Beschickungs- und Entnahmevorrichtung 10 zugeführt, die diese in die Regalplätze einordnet.

Bei Bedarf fordern die Kommissionierer die erforderliche Zahl von halbfertigen Gurten über ein Terminal an. Daraufhin be­ liefert die erfindungsgemäße Beschickungs- und Entnahme­ vorrichtung in analoger Weise, wie dies vorstehend für die Kommissionierstation beschrieben wurde, die verschiedenen Produktionsbänder 33 mit Materialien. Nachdem die Gurte fer­ tig genäht sind, werden sie erneut in die Kunststoffkästen gelegt und über die erfindungsgemäße Vorrichtung wieder in bestimmte Regalplätze eingeordnet, wo sie zur Lieferung an den Kunden bereitgehalten und termingemäß automatisch mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Ausgabe 35 zugeleitet werden.

Die erfindungsgemäße Beschickungs- und Entnahmevorrichtung ist besonders für Lager von kleineren Teilen bis ca. 15 kg geeignet, da ihre hohe Präzision auch das exakte und stö­ rungsfreie Ansteuern und Umsetzen von kleinen Lagerbehältern ermöglicht. Damit ist sie auch prädestiniert zur Anwendung in Lagern für elektronische Bauelemente, in der Uhren-, fein­ mechanischen und optischen Industrie sowie in Arzneimittel­ lagern.

Gegenüber den bekannten Vorrichtungen weist sie eine wesent­ lich größere Arbeitsgeschwindigkeit auf (horizontal ca. 100 m/min, vertikal ca. 40 m/min). Beschleunigungen bzw. Verzöge­ rungen von 3 m/s horizontal und 1 m/s vertikal sind mög­ lich.

Bislang wurden Anwendungen mit Regalhöhen von bis zu 7 m und Regalbreiten von 24 m erfolgreich erprobt.

Durch die Anordnung der Hubmasten in Zwischenräumen der Regale wird der für die Bewegung der Vorrichtung erforder­ liche Platz minimiert, so daß die Lagerräume sehr gut ausge­ nutzt werden.

Infolge der kompakten und steifen Konstruktion werden ein vibrationsarmer Lauf der Vorrichtung und eine hohe Präzision in der Ansteuerung der Lagerplätze erreicht. Diese hohe Zu­ verlässigkeit wird durch die feste Installation von Scannern an den Lagerplätzen, die die Barcodes beim Einstellen der Lagerbehälter überwachen, zusätzlich gesteigert.

Claims (16)

1. Automatische Beschickungs- und Entnahmevorrichtung für Hochregallager, gekennzeichnet durch einen an wenigstens einer Seitenfläche am Hochregallager (1 bzw. 2) beweglich geführten und zu beliebigen Regalpositionen verfahrbaren Manipulator (3), der einen Arm mit einer in Richtung zu und von den Regalfächern weg verschieblichen Greifeinrichtung aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein sich über die gesamte Höhe des Regales erstreckender Hubmast (5) vorgesehen ist, an welchem wenigstens eine horizontale, sich über die gesamte Länge des Regals erstreckende Hubschiene (4) vertikal verfahrbar befestigt ist, auf welcher der Manipulator (3) über die gesamte Regallänge horizontal verfahrbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine sich über die gesamte Länge des Regales erstreckende Schiene vorgesehen ist, an welcher wenigstens eine vertikale, sich über die gesamte Höhe des Regals erstreckende Hubschiene horizontal verfahrbar befestigt ist, auf welcher der Manipulator (3) über die gesamte Regalhöhe vertikal verfahrbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hubmasten (5) vorgesehen sind, die sich an beiden Enden eines Regals bzw. einer Reihe (1) oder (2) befinden oder in einem vertikalen Zwischenraum (6) oder in mehreren Zwischenräumen (6) in der Regalreihe vertikal angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator (3) zwischen zwei Regalreihen (1, 2) mit einander zugewandten Einstellöffnungen für die Lagerbehälter vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifeinrichtung horizontal verschwenkbar ist, derart, daß die Beschickung und Entnahme von einander gegenüberliegenden Einstellöffnungen zweier Regalreihen (1, 2) ermöglicht wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubmasten (5) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, deren Längskante etwa der Regaltiefe entspricht und deren Querkante im Verhältnis kurz ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Hubmasten (5) umlaufende Antriebsketten mit zentralem oder synchroni­ siertem Antrieb für alle Hubmasten (5) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubschiene (4) aus mindestens zwei biege- und verwindungssteif miteinander verbundenen Profilschienen besteht.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifeinrichtung des Manipulators (3) mit einer an die Geometrie der verwendeten Lagerbehälter angepaßten Greifmechanik oder einem pneumatischen Sauger ausgerüstet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifarm des Manipulators (3) horizontal um 180° schwenkbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Lagerbehältern Barcodes aufgedruckt sind und an den Lagerplätzen Scanner zur Überwachung der exakten Einordnung fest installiert sind.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine oder mehrere unterhalb der Regalreihen angeordnete Kommissionierstation/en (7) zu und von der/denen die Lagerbehälter mittels des Manipulators (3) bewegt werden.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommissionierstation (7) längs des Lagerregales (1) oder (2) angeordnet ist und aus drei horizontalen, jeweils rechtwinklig aufeinanderstoßenden, ein U bildenden Rollbahnen besteht.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommissionierstation (7) an einem Ende der Lagerregale (1; 2) angeordnet ist und aus zwei parallel übereinander angeordneten Rollbahnen zum Zu- und Abführen der Lagerbehälter zum Kommissionierer besteht.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verknüpfung eines Hauptcomputers (11), eines Handscanners (14), an den Lagerplätzen (15) fest installierten Scannern, und eines für das Lagermanagement verwendeten Personalcomputers (20) mit einer programmierbaren logi­ schen Steuerung PLC (17).