DE4423797C2

DE4423797C2 - Vorrichtung zum zielgenauen Positionieren und Stapeln von Behältern

Info

Publication number: DE4423797C2
Application number: DE19944423797
Authority: DE
Inventors: Peter Schmok; Dieter Bergmann
Original assignee: NOELL STAHL und MASCHB GmbH
Current assignee: Noell Crane Systems GmbH
Priority date: 1994-07-01
Filing date: 1994-07-01
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2014-07-02
Also published as: NL1000718C2; DE4423797A1; BE1008539A6; CN1121897A; NL1000718A1; CN1120125C

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren und Stapeln von Behältern, insbesondere von Containern, gemäß dem Oberbegriff des Absatzes 1.

Sie ist überall dort einsetzbar, wo Behälter im vollautomatischen Betrieb positioniert und gestapelt werden müssen. Die Vorgabe der Positionen kann über eine zentrale Rechnereinheit erfolgen. Der Einsatz der Vorrichtung ist besonders dort sinnvoll, wo pendelarm gearbeitet werden muß und eine Sensorik, die auf robuste Umweltbedingungen sehr sensibel reagiert und störanfällig ist, nicht eingesetzt werden kann.

Vorrichtungen zum halbautomatischen Positionieren und Stapeln von Containern sind bekannt. Ihr Nachteil ist häufig, daß Pendelbewegungen des Spreaders schlecht ausgeglichen werden. Das liegt zum einen daran, daß sie, sobald der Spreader abgesenkt ist, schwer erfaßbar sind und zum anderen eine genaue Korrektur mittels Laufkatze problematisch ist. Aus EP 0 342 655 A2 ist eine gattungsbildende Containerkrananlage bekannt, die mit einem Fernerkennungssystem für Container arbeitet, wobei dieses System auf der Basis der Reflektion von Signalen (gepulste Richtstrahlsender) funktioniert. Das setzt Flächen voraus, die den ausgesendeten Strahl auch immer in der gewünschten Weise reflektieren. Durch veränderte Oberflächen (Nässe, Schmutz) oder störende Schwingungen kann es jedoch zu Fehlern bei der Reflektion kommen. Ein Ausgleich der Pendelbewegung des Spreaders erfolgt durch keilige Pendeldämpfungsflächen am Spreader. Eine Feinstpositionierung der Container über das Seilsystem von der Laufkatze aus erfolgt manuell.

Aus DE-OS 29 50 170 geht eine Hebeeinrichtung, beispielsweise ein Kran oder Portalkran, zur Handhabung von Behältern hervor, die den Lastschwerpunkt unter den Lasttragmittelpunkt positioniert, um eine möglichst gleiche Lastverteilung auf die vier Trageseile zu erreichen und damit die Hubwerkskomponenten optimal dimensionieren zu können. Eine Feinpositionierung des Lastaufnahmemittels über der Lastaufnahme beziehungsweise Absatzposition wird in diesem Dokument nicht beschrieben.

Die EP 0 440 915 A1 beschreibt eine Vorrichtung, bei der ein Pendeln der Last an Katzarm ausgeglichen wird. Eine Feinpositionierung, die erst nach Absenken des Lastaufnahmemittels durch das Verschieben von Oberteil und Unterteil in X/Y-Ebene erreicht wird, ist in diesem Dokument nicht beschrieben. Ein pendelarmer Seilschacht wird durch die vorhandene Seilführung zwischen der Laufkatze und dem Lastaufnahmemittelkopf nicht erreicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Positionieren und Stapeln von Behältern mit einer Laufkatze eines Kranes und mit einem Spreader, der mit Hilfe einer Sensorik zur Positionserkennung und der mit einer Recheneinheit zum automatischen Anfahren der Absetzposition beeinflußt wird, so zu gestalten, daß ein schnelles, zielgenaues Stapeln der Behälter ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruches gelöst.

Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen genannt.

Die lösungsgemäße Vorrichtung zur zielgenauen Positionierung und Stapeln von Behältern besteht aus einem Kran mit einem pendelarmen Seilschacht zwischen Laufkatze und dem Lastaufnahmemittelkopf, einem Lastaufnahmemittel und mindestens einer Sensorik zur Lageerkennung eines Behälters, einer Feinpositionierung am Lastaufnahmemittel und einer Rechnereinheit, die den automatischen Betrieb der Vorrichtung steuert.

Durch schrägverlaufende Seile zwischen dem Hubwerk und dem Lastaufnahmemittel auf jeder Seite des Lastaufnahmemittels wird ein weitestgehend pendelfreies Arbeiten des Lastaufnahmemittels erreicht. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Winkel der Seile zur Senkrechten möglichst groß gehalten wird.

Als Sensorik für die Lageerkennung eines Behälters findet eine Bilderkennung Anwendung. Diese Bilderkennung liefert ein Signal an eine Rechnereinheit, die das Signal auswertet, indem sie es mit einem Sollwert vergleicht. Dabei können als Signale beispielsweise Bilder von Behältern oder Containerecken verglichen werden.

Als Bilderkennung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Videokameras anzuwenden, da diese weitestgehend frei von störenden Einflüssen ein Signal an eine zentrale Rechnereinheit übermitteln können. Vorstellbar für eine Bilderkennung ist such die Anwendung von Infrarot und anderen Technologien.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, diese Videokameras direkt am Lastaufnahmemittel anzuordnen, so daß störende Einflüsse und Fehlei aufgrund von größeren Entfernungen zum Behälter entfallen.

Vorteilhaft ist es weiterhin, vier Bilderkennungseinrichtungen, das heißt, für jede Ecke des Behälters eine Bilderkennungseinrichtung, am Lastaufnahmemittel anzuordnen. Dabei können die Bilderkennungseinrichtung oben am Lastaufnahmemittel befestigt sein und den Behälter über einen Spiegel erfassen. Denkbar ist es auch, die Bilderkennungseinrichtungen an den Ecken des Lastaufnahmemittels anzuordnen.

Um Betriebsstörungen, zum Beispiel infolge von Stoßbelastungen, an den Bilderkennungseinrichtungen zu vermeiden, bietet es sich an, die Kamera elastisch zu lagern und zu befestigen. Eine weitere Möglichkeit zur Anordnung der Bilderkennungseinrichtung ist eine teleskopierbare Vorrichtung am Spreader, mit der die Einrichtung ein- und ausgefahren werden kann. Weiterhin ist es vorteilhaft, am Spreader eine Vorrichtung zum Vermeiden von Kollisionen mit anderen Behältern oder der Wände des Lagers anzuordnen. Dabei kann es sich um einen Laser, einen Ultraschallsensor oder eine Videokamera handeln.

Zum gleichen Zweck können am Spreader auch Rammschutzeinrichtungen angeordnet sein, die Gummipuffer oder gefederte Rollen oder Räder sein können.

Um einen Behälter zielgenau zu erfassen oder zu stapeln, wird zunächst die Laufkatze, die über einen zentralen Rechner gesteuert wird, über dem zu erfassenden Behälter positioniert. Bevor mittels Feinpositionierung die exakte Einstellung der Ecken des Lastaufnahmemittels erfolgt, wird festgestellt, ob sich das Lastaufnahmemittel auch senkrecht unter der Laufkatze befindet. Das wird vorgenommen, indem eine Einrichtung an der Laufkatze eine Zielmarke am Spreader erfaßt und deren Abweichung als Signal an den Rechner sendet. Nachdem die Grobpositionierung erfolgt ist, wird mittels dem schwingungsarmen Seilschacht das Lastaufnahmemittel mit oder ohne aufgenommene neue Behälter bis auf 50 cm Entfernung auf den zu erfassenden Behälter abgesenkt. Das nun problematische Positionieren des Lastaufnahmemittels in x/y-Richtung und Verdrehung geschieht dadurch, daß eine Feinpositionierung direkt am Lastaufnahmemittel vorgenommen wird. Die Feinpositionierung kann über Stellzylinder erfolgen, die die beiden Flächen der Feinpositionierung des Lasteaufnahmemittels gegeneinander in x/y- und Verdrehrichtung verschiebt, wobei die Signale zum Verstellen der Feinpositionierung vom Rechner auf der Basis der über die Bilderkennung gewonnenen Signale vorgenommen wird.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß ein zielgenaues Positionieren und Stapeln von Behältern, vorzugsweise von Containern, im vollautomatischen Betrieb erfolgen kann, wobei die Lageerkennung der Behälter exakt und störungsfrei erfolgt und durch die Feinpositionierung am Lastaufnahmemittel eine schnelle und sehr feine Positionierung der Behälter möglich ist.

Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und acht Figuren erläutert. Die Figuren zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 Positioniereinrichtung für Container in Vorderansicht

Fig. 2 Positioniereinrichtung für Container in Seitenansicht

Fig. 3 Erfassungseinrichtung zur Vermeidung von Kollisionen auf dem Spreader

Fig. 4 Rammschutz am Spreader

Fig. 5 Lastpendel-Erkennungssystem zwischen Laufkatze und Spreader

Fig. 6 Teleskopiereinrichtung für die Kamera

Fig. 7 Elastische Aufhängung für Kamera seitlich am Spreader

Fig. 8 Umlenkspiegel mit elastisch befestigter Kamera am Spreader

Fig. 1 zeigt die Einrichtung zum zielgenauen Positionieren und Stapeln von Containern 18 in Vorderansicht. Auf dem Kranbahnträger 1 befindet sich die Brücke 2, die längs des Kranbahnträgers 1 verfahrbar ist. Auf der Brücke 2, die über einen Puffer 3 verfügt, ist die Laufkatze 5 auf Laufrädern 6 angeordnet. Hubwerktrommeln 4 heben und senken über Hubwerkseile 7 das Lastaufnahmemittel. Zum pendelarmen Auf- und Abbewegen des Lastaufnahmemittels sind die Hubwerkseile 7 über Umlenkrollen 8 am Katzrahmen und an Fixpunkten am Mittelkopf 10 befestigt. Für Kabel, die von der Laufkatze 5 herunterhängen, ist ein Kabelfangkorb 9 am Mittelkopf 10 angeordnet. Bei dem Mittelkopf 10 handelt es sich um einen Rahmen, an dem Fixpunkte 11 für die Befestigung der Seile 7 angeordnet sind. Die Feinstpositionierung 12 besteht aus einem Oberteil 13 und einem Unterteil 14. Zwischen dem Mittelkopf und der Feinstpositionierung 12 befindet sich eine starre Verbindung 15. Die Feinstpositionierung 12 ist über den Spreaderaufbau 17 mit dem Spreader 16 verbunden, an dem an jeder Ecke eine Videokamera 20 angeordnet ist. Diese Videokamera 20 erfaßt mit ihrem Sichtfeld die Ecken des Containers 18 unter dem Spreader 16. Sobald der Spreader 16 pendelarm von den Hubwerktrommeln 4 ausreichend nahe auf den zu erfassenden Container 18 abgesenkt ist, wird mittels Feineinstellung 12 eine Korrektur in x/y- und Verdrehrichtung vorgenommen, indem sich Oberteil 13 und Unterteil 14 der Feinstpositionierung gegeneinander verschieben. Das Maß der Verschiebung wird mittels Rechner anhand des Bildes der Kamera 20 vorgenommen. Sobald die entsprechende Lagekorrektur erfolgt ist, werden die Twist-Locks 19 des Spreaders 16 auf die Ecken des Containers 22 abgesenkt und verriegelt.

Fig. 2 zeigt den Spreader in ausgefahrenem 20b und eingefahrenem 20a Zustand mit Kamera über einem Container 18. Um eine Kollision des Spreaders mit anderen Containern 18 oder Wänden des Lagers zu vermeiden, können am Spreader 16 Erfassungseinrichtungen 28 angeordnet sein, die in einem Kontrollfeld 27 Signale an eine Überwachungseinrichtung senden. Bei den Erfassungseinrichtungen 28 handelt es sich um Laser. Es sind aber sowohl Überwachungskameras als auch andere geeignete Einrichtungen, wie Ultraschall, denkbar.

Fig. 4 stellt die Vorrichtung in vereinfachter Form mit einem Gummipuffer 29 und einem elastisch gefederten Rad 30 an einem Spreader 16 dar.

In Fig. 5 ist ein System gezeigt, bei dem die betriebsmäßige Auslenkung des Spreaders erfaßt wird. Mittels einer, an der Laufkatze 5 angeordneten Erfassungseinrichtung 25, wird die Abweichung einer Zielmarke 26' von einer Soll-Stellung der Zielmarke 26 erfaßt und an einen Rechner weitergegeben. Diese Einrichtung dient dazu, den pendelarm geführten Spreader 16 bei und nach dem Absenken auf den Container 18 exakt zu orten und eventuelle Abweichungen in x/y- und Verdrehrichtung über Verstellen von Laufkatze 5 und Brücke 2 zu korrigieren oder rechnerseitig bei der Feineinstellung zu berücksichtigen.

Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen in vereinfachter Darstellungsweise verschiedene Möglichkeiten, Kameras 20 zum Erfassen der Containerecken 22 anzuordnen.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1

Kranbahnträger

2

Brücke

3

Puffer der Brücke

4

Hubwerktrommel

5

Laufkatze

6

Laufrad

7

Hubwerkseil

8

Umlenkrolle am Katzrahmen

9

Fangkorb für Kabel

10

Lastaufnahmemittelkopf

11

Fixpunkt am Mittelkopf

12

Feinstpositionierung

13

Feinstpositionierung Oberteil

14

Feinstpositionierung Unterteil

15

starre Verbindung zwischen Mittelkopf und Feinstpositionierung

16

Spreader

16

' Spreader ausgelenkt

17

Spreaderaufbau

18

Container

19

Twist-Lock

20

Kamera

20

a Kamera auf eingezogenem Spreader

20

b Kamera auf ausgefahrenem Spreader

21

Spiegel

22

Ecke des Containers

23

elastische Lagerung

24

Kamerateleskopiereinrichtung

25

Einrichtung an der Katze

5

zur Erkennung der Zielmarke

26

Zielmarke

26

' Zielmarke ausgelenkt

27

Kontrollfeld

28

Erfassungseinrichtung

29

Gummipuffer

30

elastisch gefedertes Rad

Claims

1. Vorrichtung zum Positionieren und Stapeln von Behältern, insbesondere Containern (18), die einen Kran mit einer Laufkatze (5) umfaßt, an der über Seile (7) ein einen Spreader (16) tragenden Lastaufnahmemittelkopf (10) hängt, der eine Sensorik (20) zur Lageerkennung eines Behälters (18) trägt, der mit einer Recheneinheit automatisch und pendelfrei über der Absetzposition positioniert wird und mit dem ein Behälter (18) abzusetzen ist, dadurch gekennzeichnet,
dass der Spreader (16) mit einer Feinpositioniereinrichtung (12, 13, 14) gegenüber dem Lastaufnahmemittelkopf (10) zu positionieren ist,
dass mit der Recheneinheit ein zielgenaues Stapeln im vollautomatischen Betrieb erfolgen kann und
dass vor der Feinpositionierung (12, 13, 14) über der Absetzposition festgestellt wird, ob sich der Spreader (16) auch senkrecht unter der Laufkatze (5) befindet und die Feinpositionierung (12, 13, 14) am Spreader (16) erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensorik (20) zur Lageerkennung des Containers (18) eine Bilderkennungseinrichtung angewendet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bilderkennungseinrichtung (20) eine Videokamera angewendet wird.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (20) auf dem Lastaufnahmemittel (16) angeordnet ist und ein Spiegel (21) das optische Erfassen der Lage der Behälter (22) ermöglicht.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens für jede Ecke (22) des Containers (18) eine Videokamera (20) zur Überwachung am Spreader (16) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (20) an einer teleskopierbaren Vorrichtung (24) am Spreader (16) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (20) an einer Seite des Spreaders (16) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Spreader (16) eine Vorrichtung (28) zum Erfassen von Kollisionsgefahren angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Laufkatze (5) eine Einrichtung (25) zum Erkennen einer Zielmarke (26, 26') am Spreader (16) zur Abweichungserkennung angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (20) über eine elastische Lagerung und Befestigung (23) verfügt.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Spreader (16) Kollisionsschutzeinrichtungen (28, 29) angeordnet sind.