ES2354412T3 - Cochecito de fila y elevador de almacén automatizado. - Google Patents

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Abstract

Un elevador para elevar y hacer descender palés en un sistema de almacenamiento automatizado, que comprende: una leva (204) de tres lóbulos; una placa elevadora (202), que incluye elevadores de leva (210-212) destinados a montarse o correr, correspondientemente, sobre la leva de lóbulos; y una transmisión (206), destinada a proporcionar cambios en la posición vertical de la placa elevadora, en el cual la leva de tres lóbulos comprende una base y un collar interior (216); la placa elevadora incluye tres elevadores de leva fijos, destinados a montarse o correr, correspondientemente, sobre la leva de tres lóbulos, y un collar exterior (214) que se corresponde o encaja con dicho collar interior, y la transmisión comprende una rueda de engranaje en corona (230), fijada a dicha base, y una rueda de engranaje de tornillo sin fin (232), destinada a recibir un accionamiento unidireccional o en un solo sentido de un motor (208) con el fin de proporcionar dichos cambios en la posición vertical de la placa elevadora.

Description

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Campo de la invención
La presente invención se refiere a sistemas de almacenamiento y recuperación automatizados (AS/RS –“automated storage and retrieval systems”), y, más particularmente, a sistemas de manejo de material para el almacenamiento y acceso a material dispuesto en palés, en grandes edificios de almacén de múltiples niveles o plantas y automatizados.
Descripción de la técnica relacionada
Los almacenes automatizados y los sistemas de almacenamiento y recuperación automatizados (AS/RS) son capaces de reducir los costes, las sustracciones y los daños debido a que se precisa un número mucho menor de trabajadores para operaciones en todo lo demás similares.
La Patente de los Estados Unidos Nº 6.652.213, que se incorpora aquí como referencia, describe un sistema de módulos de almacenamiento automatizado. Unos elevadores operan dentro de unas torres elevadoras fijadas en el exterior, entre un gran número de suelos o pisos de un almacén automatizado de múltiples plantas. Un cierto número de vías de pasillo o corredor en cada nivel del almacén se conectan, cada una de ellas, a los elevadores en cada nivel. Un cierto número de filas en cada nivel son ortogonales a cada vía de corredor y permiten el almacenamiento de material dispuesto en palés, sobre palés de un tamaño uniforme. Un cochecito de corredor por cada vía de corredor proporciona un espacio de estacionamiento para elemento de porteo en su parte superior, que puede ser alineado con cada una del cierto número de filas en su respectivo nivel. Se proporciona un cochecito de fila que es capaz de correr a lo largo de cualquiera de las diversas filas de su respectivo nivel y que, cuando se alinea, puede estacionarse sobre el espacio de estacionamiento para elemento de porteo situado en la parte superior de cualquier cochecito de corredor en intersección. Tal disposición hace posible un funcionamiento independiente, al ser alimentada energéticamente de forma umbilical o por baterías, y puede acarrear el material a lo largo de una fila y traspasarlo a bordo del cochecito de corredor en intersección. Un sistema informático hace posible el control de los movimientos de los elevadores, de los cochecitos de corredor y de los cochecitos de fila con la ayuda de unos sensores de posición situados estratégicamente para los cochecitos, y de etiquetas de identificación para el material dispuesto en palés.
Es necesario que los cochecitos de fila sean capaces de elevar los palés cargados sobre sus dorsos de forma coincidente con las alturas de los estantes y de los pisos de elevador que visitan. Típicamente, basta un levantamiento de entre 7,6 cm y 12,7 cm (entre 3 y 5 pulgadas) (1 pulgada  2,54 cm). Los dispositivos de elevación de la técnica anterior dispuestos sobre cochecitos de fila se han revelado complejos, voluminosos y poco fiables en lo que se refiere a su capacidad para levantar en línea recta. Ya se han probado todas combinaciones de barras elevadoras y dispositivos hidráulicos, a menudo con resultados decepcionantes cuando se utilizan con cargas pesadas, e incluso con daños en los productos. Uno de tales cochecitos de fila utilizaba cuatro tornillos de gato que exigían un mantenimiento considerable y se desgastaban rápidamente.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Es un propósito de la presente invención proporcionar un elevador de un sistema de almacenamiento y recuperación automatizado, que sea económico en su instalación y en su funcionamiento.
Otro propósito de la presente invención consiste en proporcionar un dispositivo elevador simple que pueda mantener los palés nivelados a medida que éstos son elevados.
Un propósito adicional de la presente invención es proporcionar un dispositivo de elevación en un sistema de almacén automatizado, que sea simple y requiera poco mantenimiento.
Brevemente, una realización de cochecito de fila de sistema de almacén automatizado de la presente invención incluye un elevador que utiliza levas para levantar y hacer descender palés. Al menos tres lóbulos de leva simétricos se han recortado dentro de un cilindro hueco. Unos elevadores de leva conjugados o correspondientes corren sobre estos lóbulos y están fijados a una placa elevadora. Se utiliza un motor de avance paso a paso que funciona en un solo sentido, para levantar y hacer descender la placa elevadora en virtud de la acción entre los lóbulos de leva y los elevadores.
Una ventaja de la presente invención es que se proporciona un sistema que es eficiente, robusto y requiere poco mantenimiento.
Los anteriores y aún otros propósitos, características y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto de forma evidente al considerar la siguiente descripción detallada de realizaciones específicas de la misma, especialmente cuando se toma en combinación con los dibujos que se acompañan.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 es un diagrama de una vista de conjunto, en perspectiva y despiezada, de una realización de cochecito de fila de sistema de almacén de la presente invención;
La Figura 2 es un diagrama de una vista de conjunto, en perspectiva y despiezada, de una realización de elevador de la presente invención que puede ser utilizada en el cochecito de fila de sistema de almacén que se ha mostrado en la Figura 1;
La Figura 3 es una vista en perspectiva de una realización de sistema de almacén de la presente invención, que utiliza el cochecito de fila de la Figura 1;
La Figura 4 es una vista en perspectiva de la parte interna de transferencia y almacenamiento de material del sistema de almacén de la Figura 3;
La Figura 5 es una vista en perspectiva de la parte de elevador de descarga y salida de material del sistema de almacén ilustrado en la Figura 3; y
La Figura 6 es una vista en perspectiva de un trole de raíl o cochecito de corredor que se utiliza en el sistema de almacén de la Figura 3.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La Figura 1 ilustra una realización de cochecito de fila de sistema de almacén de la presente invención, al que se hace referencia aquí mediante el número de referencia 100. El cochecito de fila 100 comprende una bandeja superior 102, montada en un carro 104 de raíles. Un elevador 106 está montado dentro del carro 104 de raíles y puede elevar suavemente la bandeja superior 102 tanto como unos pocos centímetros más alto. Se ha mostrado un conjunto de ruedas 108-111 de raíl, y un conjunto similar está oculto a la vista, en el lado opuesto.
La Figura 2 ilustra una realización de elevador de la presente invención, a la que se hace referencia aquí por el número de referencia 200. El elevador 200 comprende una placa elevadora 202 que está montada sobre una leva 204 de tres lóbulos. Éstos se hacen funcionar por una transmisión 206 accionada por un motor de avance paso a paso 208. Son posibles configuraciones de cuatro lóbulos, pero los ángulos de subida en rampa de los lóbulos se hacen tan grandes que se requiere la entrega de un par de una gran magnitud por parte del motor 208. El par que se necesita con tres lóbulos se ha hecho práctico por las elevadas relaciones de engranaje de las transmisiones de engranajes de corona y tornillo sin fin.
La placa elevadora 202 incluye tres elevadores de leva fijos 210-212 que rodean un collar exterior 214. Éste encaja con un collar interior 216 dispuesto en la leva 204 de tres lóbulos. Tres lóbulos de leva idénticos 218-220 se encuentran en correspondencia con la distribución de los elevadores de leva fijos 210-212. La leva 204 de tres lóbulos está destinada a rotar con respecto a la placa elevadora 202, y esta rotación hará que la placa elevadora 202 se eleve y descienda suavemente. Los tres elevadores de leva fijos 210-212 proporcionan un soporte de tres puntos con el fin de mantener la alineación de planos paralelos de la superficie superior de la placa elevadora 202 con una base 222.
Un par de cojinetes 224 y 226 permiten a la leva 204 de tres lóbulos girar con una oscilación muy pequeña sobre una torreta 228. La base 222 está fijada a una rueda de engranaje en corona 230, que se hace girar por una rueda de engranaje de tornillo sin fin 232, un árbol de accionamiento 234 y un acoplamiento 236 con un motor de avance paso a paso. La conformación simétrica de los lóbulos 218-220 de leva permite al elevador 200 funcionar sin necesidad de que el motor de avance paso a paso invierta su movimiento para las acciones del elevador hacia arriba y hacia abajo. El motor 208 de avance paso a paso puede hacerse funcionar en un solo sentido y sencillamente detenerse cuando la placa elevadora 202 se encuentre a una altura deseada. Se incluirán, normalmente, en el sistema de control de motor de avance paso a paso para el motor de avance paso a paso 208, unos sensores para detectar la posición de la placa elevadora 202. Se utilizan chavetas o ranuras para impedir la rotación de la placa elevadora 202 a medida que se hace funcionar el motor de avance paso a paso 208.
La leva de múltiples lóbulos y los elevadores de leva pueden proporcionar, de forma recíproca, unos puntos planos 240-241 y 242-244, respectivamente, sobre los que pude descansar a alturas mínima y máxima de elevación la placa elevadora.
En una realización alternativa, la placa elevadora 202 es la imagen especular de, o encaja sobre, la leva 204 de múltiples lóbulos. Los lóbulos de cada conjunto corren sobre el otro conjunto conjugado o correspondiente.
La Figura 3 ilustra parcialmente una realización de sistema de almacén de la presente invención, a la que se hace referencia aquí por el número de referencia 300. Esta incluye los carritos de fila 100 (Figura 1) y los elevadores 200 (Figura 2). El sistema 300 de almacén está instalado, preferiblemente, en un edificio de almacén de elevado perfil, con al menos un elevador de carga de mercancías para su transporte. Un producto 302 situado en un palé 304 convencional es elevado y retraído al interior de una torre 305 elevadora de carga por medio de una carretilla elevadora rotativa 306. Es deseable para un sistema específico un tamaño uniforme de los palés. Por ejemplo, un palé “estándar” o convencional para una aplicación de comestibles sería un palé de 101,6 cm  121,9 cm (40’’  48’’) con cuatro vías de entrada, de la Grocery Manufacturers Association (GMA). Un carro elevador 308 soporta una plataforma giratoria 310 y la carretilla elevadora rotativa 306, que está montada en su interior. La carretilla elevadora 306 puede extender sus horquillas para llegar al exterior y traer dentro, o dejar caer fuera, el producto cargado en un palé convencional. Un mecanismo de tijera 311 permite un alcance adecuado con el fin de llevar los palés dentro y fuera del carro elevador 308.
La Figura 3 muestra tres de cada de dichas carretillas elevadoras rotativas 306, carros elevadores 308 y plataformas giratorias 310, pero en uso real, únicamente estará presente uno de tales conjuntos. Estos tres conjuntos se muestran en la Figura 3 para ilustrar las diferentes fases de uso que se producen a lo largo del tiempo. El conjunto de abajo muestra material entrante al ser recibido. El conjunto del medio muestra el material al hacerse girar y reorientarse para situarse frente al interior del sistema de almacén. El conjunto de arriba muestra la descarga del carro elevador y la disposición para la transferencia al cochecito de corredor.
Una vez que el palé 304 y el producto 302 se encuentran dentro de la torre 205 elevadora de carga, la carretilla elevadora rotativa 306 se hace girar sobre la plataforma giratoria 301 de manera que se sitúe de cara a los niveles interiores del sistema de almacén. Cuando el palé 304 y el producto 302 se transportan hasta llegar a un nivel particular, la carretilla elevadora rotativa 306 se extiende o despliega hacia fuera y deposita el producto y el palé sobre un soporte temporal. Se ha mostrado un soporte temporal 312 de palé, vacío, en el nivel más inferior, en forma de dos tramos o secciones de acero de perfil en L. En el nivel superior se ha mostrado un soporte temporal 314 de palé, cargado, también en forma de dos secciones de acero de perfil en L, justo por debajo de un producto 316 y de su palé
318. Dichos soportes 312 y 314 de palé permiten al elevador dejar caer su carga entrante y continuar, a continuación con otra tarea. Los soportes correspondientes (Figura 2) de palé saliente permiten que los carritos de corredor dejen caer sus cargas salientes y, vuelvan, a continuación, a una posición designada para otra tarea. Debe comprenderse que las dos funciones anteriores pueden llevarse a cabo con un solo elevador universal.
En la Figura 3 se ha mostrado un conjunto de tres vías 320, 322 y 324 de raíles de corredor para los tres niveles. Estas vías de raíles discurren entre la torre 305 elevadora de carga y una torre elevadora de descarga correspondiente (Figura 3), situada en el mismo nivel. En el caso de que se utilice tan solo un elevador único o universal, entonces estas vías de raíles discurren entre el elevador y el extremo más alejado del sistema. Cada nivel tiene un único cochecito de corredor, 326, 328 y 330, que realiza los tránsitos a lo largo de las vías 320, 322 y 324 de raíles, entre los soportes temporales 312 y 314 de palé para el elevador. Perpendiculares a cada vía de corredor, existen varios raíles de fila en paralelo, por ejemplo, un raíl 332 de fila de nivel superior, un raíl 334 de fila de nivel medio y un raíl 336 de fila de nivel inferior. Cada nivel tendrá, típicamente, más de una fila y más de un raíl de fila; la Figura 3 muestra únicamente un conjunto para cada nivel, de manera que la ilustración no se vea recargada y resulte difícil de comprender. Los cochecitos 326, 328 y 330 de corredor llevan elementos de porteo o cochecitos de fila accionados por batería que corren adelante y atrás a lo largo de una fila. Un cochecito 338 de fila accionado por batería, similar al cochecito 100 de fila (Figura 1), se muestra estacionado encima de su carrito 330 de corredor.
En funcionamiento, cada cochecito 326, 328 y 330 de corredor se sitúa enfrente de una fila designada a lo largo de la vía de corredor, y el cochecito de fila (por ejemplo, el 338) entrega, deposita y recupera el producto sobre palés a lo largo de las filas. Se han proporcionado soportes de almacenamiento a lo largo de ambos lados de cada fila con el fin de almacenar el producto y el palé en una posición designada.
El movimiento de los cochecitos de corredor, de los cochecitos de fila, de los elevadores, de las plataformas giratorias, de las carretillas elevadas extensibles, etc., es, preferiblemente, controlado por computadora. Esto permite que programación o software de aplicaciones esté a cargo de todo el manejo de material. Este software de aplicación trabaja en combinación con un software de control de inventario, tal como software de AIM disponible en la TRW.
La Figura 4 ilustra otra parte del sistema de almacén 400, especialmente la parte relacionada con la transferencia de material situado sobre palés entre corredores y filas de múltiples niveles. El sistema de almacén 400 permite que un producto 402 situado sobre un palé convencional o estándar 403 sea portado a lo largo de una fila por un cochecito 404 de fila, una vez que es desembarcado de su posición sobre la parte superior de un cochecito 405 de corredor. El cochecito 404 de fila es similar al cochecito 100 de fila (Figura 1) y utiliza el elevador 200 (Figura 2).
En una realización de la presente invención, un par de raíles 406 de soporte de palé situados por encima y por fuera de un par de raíles 408 de fila, permite al cochecito 404 de fila dejar caer o recoger el producto 402 y el palé 403. Cuando la fila está vacía, la primera unidad de producto 402 y palé 403 se toma y deposita en la posición trasera de la fila. La siguiente unidad de producto 402 y palé 403 es depositada en la siguiente posición, y así sucesivamente hasta que la fila esté llena del mismo producto. Cada fila puede tener de una a diez posiciones, o incluso más. El par de raíles 406 de soporte de palé son paralelos entre sí y están separados uno de otro de tal manera que soporten el palé 403 entre ellos. El cochecito de fila sale rodando del cochecito de corredor, prosigue hasta la posición adecuada en la fila y se detiene. El dispositivo de elevación se retrae a continuación de tal manera que el palé queda entonces soportado sobre los raíles de soporte 406. A la hora de recuperar el producto 402 y el palé 403, el cochecito 404 de fila se sitúa por sí mismo bajo el palé y la carga, y levanta a continuación el producto 402 y el palé 403 hacia arriba, fuera de los raíles 406 de soporte de palé, antes de retornar a su posición de estacionamiento en el cochecito 405 de corredor, el cual se desplaza, a continuación, hacia un elevador y, para los propósitos de la descripción, se convierte en el cochecito 416 de corredor.
En la Figura 4, un producto 410 situado sobre un palé 412 está siendo transportado por un cochecito 414 de fila estacionado encima de un cochecito 416de corredor. Éste es trasladado a un elevador de descarga 418 y depositado sobre un soporte temporal 420 por la retracción del carrito 414 de fila. El cochecito 416 de corredor puede entonces proseguir hacia otro destino con el cochecito 414 de fila situado sobre el mismo. El producto 410 y el palé 412 son colocados sobre el soporte temporal con el fin de que una carretilla elevadora extensible 422 se extienda hacia fuera y recupere el producto y el palé introduciéndolos en el elevador de descarga 418. La carretilla elevadora extensible 422 está fijada a una base rotativa 424, la cual, a su vez, está soportada sobre una plataforma giratoria 426 y un carro elevador 428.
La Figura 5 ilustra otra parte del sistema de almacén 500, especialmente la parte relativa a la descarga de material dispuesto sobre palés al exterior del sistema. Un elevador de descarga 502 incluye un carro elevador 504 que transporta el producto y el palé a los diversos niveles. Una carretilla elevadora rotativa 506 es portada sobre una plataforma giratoria 508 dispuesta sobre el carro elevador 504. Un cochecito 510 de fila, situado encima de un cochecito 512 de corredor, corre sobre raíles 514, 516, 518 ó 520 de corredor con el fin de entregar al elevador de descarga 502 el producto dispuesto sobre palés. El cochecito 510 de fila es similar al cochecito 100 de fila (Figura 1) y utiliza el elevador 20 (Figura 2). Una vez que el producto dispuesto sobre palés es recuperado sobre el carro elevador 504 por la carretilla elevadora rotativa 506, la plataforma giratoria se gira en derredor de 90º a 180º de tal manera que los palés cargados pueden ser presentados al sistema de trasiego de muelle para su transporte a cualquier destino que se desee.
La Figura 6 representa un cochecito 600 de corredor similar a los que se han mostrado en las Figuras 1-3. El cochecito 600 de corredor incluye un conjunto de cuatro ruedas 601-604. Estas están fijadas con ejes a un chasis inferior 606 y se montan sobre los raíles de corredor, por ejemplo, 320, 322 y 324 (Figura 3). Un par de unidades 608 y 610 de motor eléctrico de avance paso a paso y engranaje están conectadas mecánicamente a las cuatro ruedas 401-404 con el fin de accionar la unidad adelante y atrás a lo largo de las vías de corredor. Un par de secciones o tramos de raíl 612 y 614 permiten a un cochecito de fila entrar y salir rodando de la parte superior hacia un lado o hacia el otro, aunque sólo cuando está apropiadamente alineado con una fila.
Si bien se han descrito e ilustrado realizaciones particulares de la presente invención, estas no están destinadas a limitar la invención. Sin duda, modificaciones y cambios se harán evidentes para los expertos de la técnica, y se pretende que la invención solo esté limitada por el ámbito de las reivindicaciones que se acompañan.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un elevador para elevar y hacer descender palés en un sistema de almacenamiento automatizado, que comprende:
    una leva (204) de tres lóbulos;
    una placa elevadora (202), que incluye elevadores de leva (210-212) destinados a montarse o correr, correspondientemente, sobre la leva de lóbulos; y
    una transmisión (206), destinada a proporcionar cambios en la posición vertical de la placa elevadora,
    en el cual
    la leva de tres lóbulos comprende una base y un collar interior (216);
    la placa elevadora incluye tres elevadores de leva fijos, destinados a montarse o correr, correspondientemente, sobre la leva de tres lóbulos, y un collar exterior (214) que se corresponde o encaja con dicho collar interior, y
    la transmisión comprende una rueda de engranaje en corona (230), fijada a dicha base, y una rueda de engranaje de tornillo sin fin (232), destinada a recibir un accionamiento unidireccional o en un solo sentido de un motor (208) con el fin de proporcionar dichos cambios en la posición vertical de la placa elevadora.
  2. 2.
    El elevador de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una torreta (228) incluida en la transmisión, con un par de cojinetes (224, 226) colocados por deslizamiento dentro de dicho collar interior con el fin de estabilizar y permitir que gire la leva de tres lóbulos.
  3. 3.
    El elevador de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una serie de puntos planos (240-244) dispuestos en superficies conjugadas o correspondientes de la leva de tres lóbulos y de los elevadores de leva fijos para las alturas mínima y máxima de la placa elevadora.
  4. 4.
    El elevador de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el collar exterior de la placa elevadora se dispone por deslizamiento sobre el collar interior de la leva de tres lóbulos.
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