ES2841623T5 - Método y aparato para recoger unidades de un sistema de almacenamiento - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓN
Método y aparato para recoger unidades de un sistema de almacenamiento
La presente invención se refiere a un dispositivo de manipulación de carga, a un aparato para recoger unidades de un sistema de almacenamiento. En particular, pero no de manera exclusiva, la invención se refiere a dispositivos robotizados para manipular contenedores o cestas de almacenamiento en un almacén que comprende una cuadrícula de unidades apiladas.
Esta solicitud reivindica prioridad sobre la Solicitud de Patente del Reino Unido N° GB1604100.6 presentada el 10 de marzo de 2016.
Algunas actividades comerciales e industriales requieren sistemas que permitan el almacenamiento y la recogida de un gran número de productos diferentes. Un sistema conocido para el almacenamiento y la recogida de elementos en múltiples líneas de producto implica disponer cestas o contenedores de almacenamiento en hileras de estantes dispuestas en pasillos. Cada cesta o contenedor contiene una pluralidad de productos correspondientes a un tipo de producto. Los pasillos proporcionan acceso entre las hileras de estantes, de tal manera que los productos requeridos pueden recogerse por parte de operarios o robots que circulan por los pasillos. Se apreciará, sin embargo, que la necesidad de proporcionar espacios de pasillo para acceder a los productos implica que la densidad de almacenamiento de tales sistemas es relativamente baja. En otras palabras, la cantidad de espacio que se utiliza realmente para el almacenamiento de productos es relativamente pequeña en comparación con la cantidad de espacio requerida para el sistema de almacenamiento en su totalidad.
En una estrategia alternativa, que ofrece una mejora significativa en la densidad de almacenamiento, los contenedores se apilan unos encima de otros y las pilas se disponen en hileras. Se accede a los contenedores desde arriba, eliminando la necesidad de pasillos entre las hileras y permitiendo que se almacenen más contenedores en un espacio determinado.
Los métodos para manipular contenedores apilados en hileras se han conocido durante décadas. En algunos de esos sistemas, como se describe, por ejemplo, en el documento US 2.701.065, se disponen pilas de contenedores independientes en hileras con el fin de reducir el volumen de almacenamiento asociado al hecho de tener que almacenar tales contenedores mientras que, a la vez, se proporciona acceso a un contenedor específico si así se requiere. El acceso a un contenedor determinado se hace posible proporcionando mecanismos de elevación relativamente complicados que pueden utilizarse para apilar contenedores y para retirar de las pilas contenedores determinados. El coste de tales sistemas, sin embargo, es inasumible en muchas situaciones y se han comercializado principalmente para el almacenamiento y la manipulación de contenedores de barco de gran tamaño.
El concepto de utilizar pilas de contenedores independientes y proporcionar un mecanismo para recoger y almacenar contenedores específicos se ha desarrollado más a fondo, tal como se describe, por ejemplo, en el documento EP 0767 113 B (Cimcorp). La compañía Cimcorp describe un mecanismo para retirar una pluralidad de contenedores almacenados utilizando un despachador de carga robotizado en forma de tubo rectangular que desciende en el entorno de la pila de contenedores y que está configurado para ser capaz de asir un contenedor en cualquier nivel de la pila. De esta manera, pueden levantarse varios contenedores de la pila a la vez. El tubo móvil puede utilizarse para mover varios contenedores de la parte superior de una pila hasta la parte superior de otra pila, o bien para mover contenedores desde una pila hasta una ubicación externa y viceversa. Tales sistemas pueden resultar particularmente útiles cuando todos los contenedores de una misma pila contienen el mismo producto (pila conocida como “pila de producto único”). El despachador de carga puede utilizarse para mover contenedores entre pilas de producto único, como por ejemplo para añadir una pluralidad de contenedores que contienen un único tipo de producto al almacén, y para coger uno o varios contenedores desde dos o más pilas de producto único para crear una pila de salida multi-producto. Un ejemplo de esto es la recogida de cajones de productos vegetales de un almacén central para crear una orden multi-producto para ser entregada a tiendas de venta al por menor.
En el sistema descrito por la compañía Cimcorp, la altura del tubo tiene que ser al menos tan grande como la altura de la pila más alta de contenedores, de tal manera que la pila más alta de contenedores puede ser extraída en una única operación. Por consiguiente, cuando se utiliza en un espacio cerrado, tal como un almacén, la altura máxima de las pilas está restringida por la necesidad de acomodar el tubo del despachador de carga. Más aún, el sistema no está bien adaptado para la selección de un único contenedor de una pila multi-producto.
Los negocios de venta al por menor online que venden múltiples líneas de producto, tales como las tiendas de comestibles y los supermercados online, requieren sistemas que sean capaces de almacenar decenas o incluso centenares de miles de líneas de productos diferentes. El uso de pilas de producto único puede ser impracticable en tales casos, puesto que se requeriría un área de planta muy grande para acomodar todas las pilas necesarias. Más aún, puede resultar deseable almacenar solamente pequeñas cantidades de algunos elementos de venta, tales como productos perecederos o bienes que se solicitan de manera poco frecuente, haciendo que las pilas de producto único sean una solución poco eficiente.
Por consiguiente, para algunas aplicaciones, la utilización de pilas multi-producto, en las que los contenedores que forman cada pila pueden contener productos diferentes, resulta favorable con el fin de maximizar la densidad de almacenamiento del sistema. Los elementos almacenados deben permanecer accesibles de una manera razonablemente rápida y sencilla, de tal manera que desde el sistema de almacenamiento puedan cogerse una pluralidad de elementos diferentes requeridos para satisfacer el pedido de un consumidor de una manera eficiente, incluso si algunos de los elementos requeridos están almacenados en un nivel inferior de la pila, por debajo de varios otros contenedores.
La solicitud de patente internacional WO 2015/019055 A1, citada durante el curso de esta solicitud, describe un sistema de almacenamiento y, en particular, un dispositivo de manipulación de carga para levantar y mover contenedores apilados en el sistema de almacenamiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
La solicitud de patente internacional WO 98/049075A (Autostore) describe un sistema en el que pilas multi-producto de contenedores están dispuestas en el seno de una estructura de entramado. Un sistema de este tipo se ilustra de manera esquemática en las Figuras 1 a 4 de los dibujos adjuntos.
Tal como se muestra en las Figuras 1 y 2, contenedores apilables, conocidos como cestas 10, están apilados unos encima de los otros para formar pilas 12. Las pilas 12 están dispuestas en una estructura 14 de entramado en forma de cuadrícula en un almacén o en un entorno de fabricación. La Figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de la estructura 14 de entramado, y la Figura 2 es una vista descendente que muestra una pila 12 de cestas 10 dispuestas en el seno de la estructura 14 de entramado. Cada cesta 10 contiene típicamente una pluralidad de elementos de producto (no mostrados), y los elementos de producto contenidos dentro de una cesta 10 pueden ser idénticos, o bien pueden corresponder a tipos de productos diferentes dependiendo de la aplicación.
La estructura 14 de entramado comprende una pluralidad de elementos 16 de columna que soportan elementos 18, 20 horizontales. Un primer conjunto de elementos 18 horizontales paralelos está dispuesto en dirección perpendicular a un segundo conjunto de elementos 20 horizontales paralelos para formar una pluralidad de estructuras de cuadrícula horizontal soportadas por los elementos 16 de columna. Los elementos 16, 18, 20 están fabricados típicamente de metal. Las cestas 10 están apiladas entre los elementos 16, 18, 20 de la estructura 14 de entramado, de manera que la estructura 14 de entramado está protegida frente a movimientos horizontales de las pilas 12 de cestas 10, y guía el movimiento vertical de las cestas 10.
El nivel superior de la estructura 14 de entramado incluye raíles 22 dispuestos en un patrón de cuadrícula a lo largo de la parte superior de las pilas 12. Haciendo referencia adicional a las Figuras 3 y 4, los raíles 22 soportan una pluralidad de dispositivos 30 de manipulación de carga robotizados. Un primer conjunto 22a de raíles 22 paralelos guía el movimiento de los dispositivos 30 de manipulación de carga en una primera dirección (X) a lo largo de la parte superior de la estructura 14 de entramado, y un segundo conjunto 22b de raíles 22 paralelos, situados en dirección perpendicular al primer conjunto 22a, guía el movimiento de los dispositivos 30 de manipulación de carga en una segunda dirección (Y), perpendicular a la primera dirección. De esta manera, los raíles 22 permiten el movimiento de los dispositivos 30 de manipulación de carga en dirección lateral en dos dimensiones en el plano X-Y horizontal, de tal manera que un dispositivo 30 de manipulación de carga puede moverse hasta una posición por encima de cualquiera de las pilas 12.
Los dispositivos 30 de manipulación de carga se describen adicionalmente en la patente de Noruega N° 317066. Las Figuras 3(a) y 3(b) son vistas en perspectiva esquemática de un dispositivo 30 de manipulación de carga visto desde la parte trasera y la parte delantera, respectivamente, y la Figura 3(c) es una vista en perspectiva frontal esquemática de un dispositivo 30 de manipulación de carga levantando una cesta 10.
Cada dispositivo 30 de manipulación de carga comprende un vehículo 32 que está dispuesto para desplazarse en las direcciones X e Y sobre los raíles 22 de la estructura 14 de entramado, por encima de las pilas 12. Un primer conjunto de ruedas 34, que consiste en una pareja de ruedas 34 en la parte delantera del vehículo 32 y una pareja de ruedas 34 en la parte trasera del vehículo 32, está dispuesto de tal manera que se acopla con dos raíles adyacentes del primer conjunto 22a de raíles 22. De manera similar, un segundo conjunto de ruedas 36, que consiste en una pareja de ruedas 36 en cada lado del vehículo 32, está dispuesto de tal manera que se acopla con dos raíles adyacentes del segundo conjunto 22b de raíles 22. Cada conjunto de ruedas 34, 36 puede ser desplazado hacia arriba y hacia abajo, de tal manera que bien el primer conjunto de ruedas 34 o bien el segundo conjunto de ruedas 36 se acopla con el conjunto respectivo de raíles 22a, 22b en instantes dados.
Cuando el primer conjunto de ruedas 34 está acoplado con el primer conjunto de raíles 22a y el segundo conjunto de ruedas 36 es desplazado hacia arriba, abandonando los raíles 22, las ruedas 34 pueden accionarse, por medio de un mecanismo de accionamiento (no mostrado) alojado en el vehículo 32, para mover el dispositivo 30 de manipulación de carga en la dirección X. Para mover el dispositivo 30 de manipulación de carga en la dirección Y, el primer conjunto de ruedas 34 es desplazado hacia arriba, abandonando los raíles 22, y el segundo conjunto de ruedas 36 es desplazado hacia abajo hasta acoplarse con el segundo conjunto de raíles 22a. El mecanismo de accionamiento puede utilizarse entonces para accionar el segundo conjunto de ruedas 36 para conseguir el movimiento en la dirección Y.
El dispositivo 30 de manipulación de carga está equipado con un dispositivo 40 de grúa. El dispositivo 40 de grúa comprende un brazo 42 voladizo que se extiende en dirección lateral desde la parte superior del vehículo 32. Una placa 44 de agarre está suspendida del brazo 42 voladizo mediante cuatro cables 46. Los cables 46 están conectados a un mecanismo de arrollamiento (no mostrado) alojado en el seno del vehículo 32. Los cables 46 pueden ser enrollados o desarrollados del brazo 42 voladizo, de tal manera que la posición de la placa 44 de agarre en relación al vehículo 32 puede ajustarse en la dirección Z.
La placa 44 de agarre está adaptada para acoplarse con la parte superior de una cesta 10. Por ejemplo, la placa 44 de agarre puede incluir clavijas (no mostradas) que pueden encajar en orificios correspondientes (no mostrados) en el borde que forma la superficie superior de la cesta 10, y abrazaderas deslizantes (no mostradas) que pueden acoplarse con el borde para asir la cesta 10. Las abrazaderas son accionadas para acoplarse con la cesta 10 mediante un mecanismo de accionamiento apropiado alojado en el seno de la placa 44 de agarre, que está alimentado y controlado por señales transmitidas a través de los propios cables 46 o bien a través de un cable de control separado (no mostrado).
Para retirar una cesta 10 de la parte superior de una pila 12, el dispositivo 30 de manipulación de carga es desplazado tal como resulte necesario en las direcciones X e Y de tal manera que la placa 44 de agarre se posiciona encima de la pila 12. La placa 44 de agarre es entonces desplazada hacia abajo en dirección vertical en la dirección Z para acoplarse con la cesta 10 situada en la parte superior de la pila 12, tal como se muestra en la Figura 3(c). La placa 44 de agarre sujeta la cesta 10, y a continuación se tira de ella hacia arriba mediante los cables 46, con la cesta 10 acoplada. En la parte superior de su camino vertical, la cesta 10 se acomoda por debajo del brazo 42 voladizo y se sostiene por encima del nivel de los raíles 22. De esta manera, el dispositivo 30 de manipulación de carga puede desplazarse hasta una posición diferente en el plano X-Y, llevando consigo la cesta 10 para transportar así la cesta 10 hasta otra ubicación. Los cables 46 son lo suficientemente largos como para permitir que el dispositivo 30 de manipulación de carga recoja y sitúe cestas desde cualquier nivel de una pila 12, incluyendo el nivel del suelo. El vehículo 32 es lo suficientemente pesado como para contrapesar el peso de la cesta 10 y permanecer estable durante el proceso de elevación. El peso del vehículo 32 puede comprender en parte baterías que se utiliza para alimentar con energía al dispositivo de accionamiento de las ruedas 34, 36.
Tal como se muestra en la Figura 4, se proporciona una pluralidad de dispositivos 30 de manipulación de carga idénticos entre sí, de tal manera que todos los dispositivos 30 de manipulación de carga pueden funcionar de manera simultánea con el fin de aumentar el rendimiento del sistema. El sistema ilustrado en la Figura 4 incluye dos ubicaciones específicas, conocidas como puertos 24, en las cuales las cestas 10 pueden ser transferidas hacia adentro o hacia fuera del sistema. Un sistema de transporte adicional mediante cinta (no mostrado) está asociado con cada puerto 24, de tal manera que las cestas 10 transportadas hasta un puerto 24 mediante el dispositivo 30 de manipulación de carga pueden transferirse a otra ubicación por medio del sistema de transporte, como por ejemplo hasta una estación de recogida (no mostrada). De manera similar, las cestas 10 pueden ser desplazadas por el sistema de transporte desde una ubicación externa hasta un puerto 24, como por ejemplo a una estación de rellenado (no mostrada), y transportadas a una pila 12 por medio de los dispositivos 30 de manipulación de carga para reponer el stock del sistema.
Cada dispositivo 30 de manipulación de carga puede elevar y desplazar una cesta 10 cada vez. Si resulta necesario recoger una cesta 10 (“cesta objetivo”) que no está ubicada en la parte superior de una pila 12, entonces las cestas 10 que están por encima (“cestas no objetivo”) deben ser movidas en primer lugar para permitir el acceso a la cesta 10 objetivo.
Cada uno de los dispositivos 30 de manipulación de carga funciona bajo el control de un ordenador central. Cada cesta 10 individual del sistema es rastreada, de manera que pueden recogerse, transportarse y reemplazarse las cestas 10 apropiadas cuando así resulte necesario.
El sistema descrito haciendo referencia a las Figuras 1 a 4 presenta muchas ventajas y resulta apropiado para una amplia variedad de operaciones de almacenamiento y recogida. En particular, permite un almacenamiento muy denso del producto, y proporciona una manera muy económica de almacenar una amplísima variedad de elementos diferentes en las cestas 10, permitiendo a la vez un acceso razonablemente económico a todas las cestas 10 cuando se necesita recogerlas.
Para sistemas de alto volumen en los que la velocidad de las operaciones resulta crítica, es importante maximizar el rendimiento de cada uno de los dispositivos de manipulación de carga, en términos de velocidad de funcionamiento, vida útil de la batería, fiabilidad, capacidad de elevación, estabilidad y propiedades similares. Puede resultar por lo tanto deseable proporcionar dispositivos de manipulación de carga que ofrezcan un rendimiento mejorado en una o varias de estas áreas.
También puede resultar deseable aumentar el número de dispositivos de manipulación de carga que se utilizan en un instante dado, para posibilitar un aumento en la velocidad con la que los elementos son recogidos del sistema de almacenamiento. Por ejemplo, la Solicitud de Patente Internacional N° PCT/GB2013/051215 en tramitación por parte del solicitante describe un sistema de almacenamiento en el que se proporciona una pluralidad de cada uno de dos tipos diferentes de dispositivos de manipulación de carga. Un tipo de dispositivo de manipulación de carga está adaptado para elevar una pluralidad de cestas de una pila en una sola operación, para permitir así que se acceda a una cesta objetivo en la pila por parte de un dispositivo de manipulación de carga de cesta única del segundo tipo. En tales casos, puede resultar deseable reducir el tamaño de los dispositivos de manipulación de carga con el fin de minimizar los casos en los que el camino de movimiento óptimo de un dispositivo se ve entorpecido por la presencia de otros dispositivos.
Es en este contexto en el que se ha concebido la presente invención.
De acuerdo con la invención, se proporciona un dispositivo de manipulación de carga para elevar y desplazar contenedores apilados en pilas en un sistema de almacenamiento, de acuerdo con la reivindicación 1 anexa.
En un aspecto, la presente invención concierne a dispositivos de manipulación de carga para ser utilizados en sistemas de almacenamiento que comprenden un entramado en forma de cuadrícula que contiene una pluralidad de pilas de contenedores. Los dispositivos de manipulación de carga están dispuestos por encima de las pilas de contenedores y son capaces de elevar un contenedor de una pila y mover el contenedor en dirección lateral hasta otra ubicación. De manera ventajosa, cada dispositivo de manipulación de carga ocupa el espacio de una única celda de la cuadrícula en el sistema de almacenamiento.
Un dispositivo de manipulación de carga de acuerdo con la invención incluye un espacio de recepción de contenedor, hasta dentro del cual puede ser elevado cada contenedor. El espacio de recepción de contenedor está situado por debajo de un módulo de vehículo, en el que están alojados componentes tales como componentes de potencia, componentes de control, componentes de accionamiento y componentes de elevación.
Gracias a que los componentes más voluminosos del dispositivo de almacenamiento de carga se sitúan por encima del espacio de recepción de contenedor, la huella del dispositivo de manipulación de carga se reduce en comparación con los diseños de voladizo mostrados en las Figuras 3(a) a 3(c) y que se describen en el documento NO317366, donde los componentes voluminosos se alojan en un módulo de vehículo situado a un lado del espacio de recepción de contenedor. De manera ventajosa, el dispositivo de manipulación de carga de la invención ocupa el espacio por encima de una sola pila de contenedores en el entramado, en contraste con el diseño de voladizo mostrado en las Figuras 3(a) a 3(c), donde ocupa el espacio por encima de dos filas. Esto significa que, gracias a la invención, puede mejorarse la eficiencia del funcionamiento del sistema de almacenamiento debido a que la huella reducida permite acomodar un número mayor de dispositivos de manipulación de carga y reduce la probabilidad de que un dispositivo obstruya el camino óptimo de otro.
El dispositivo de manipulación de carga incluye un conjunto de ruedas para soportar el dispositivo de manipulación de carga por encima de las pilas. Por ejemplo, el movimiento lateral del dispositivo de manipulación de carga es guiado por raíles situados por encima del entramado. Los raíles están situados según un patrón de cuadrícula, permitiendo el movimiento del dispositivo de manipulación de carga en dos dimensiones en el plano horizontal. Las ruedas se acoplan con los raíles. Se proporcionan dos conjuntos de ruedas, en donde un conjunto está dispuesto de manera que puede acoplarse con un primer conjunto de raíles para guiar el movimiento del segundo dispositivo de manipulación en una primera dirección, y otro conjunto está dispuesto de manera que puede acoplarse con un segundo conjunto de raíles para guiar el movimiento del segundo dispositivo de manipulación en una segunda dirección.
Las ruedas están situadas en la periferia del espacio de recepción de contenedor. En un aspecto de la invención, las ruedas pueden ser accionadas por uno o varios motores alojados en el módulo de vehículo y el accionamiento también puede transferirse desde los motores en el módulo de vehículo a las ruedas mediante un medio de transferencia de accionamiento situado alrededor del espacio de recepción de contenedor. Por ejemplo, el medio de transferencia de accionamiento puede comprender una disposición apropiada de poleas y de correas de transmisión. Uno de los conjuntos de ruedas, o ambos, pueden estar configurados para ser desplazados hacia arriba y desplazados hacia abajo con respecto al otro conjunto de ruedas. Uno o varios motores de elevación de ruedas u otros dispositivos de elevación de ruedas pueden estar alojados en el módulo de vehículo para este propósito. El módulo de vehículo puede alojar un dispositivo de cabrestante o de grúa para elevar el contenedor hasta el espacio de recepción de contenedor. El dispositivo de grúa puede incluir uno o varios motores para elevar el contenedor, y el o cada motor del dispositivo de grúa puede estar alojado en el módulo de vehículo.
El dispositivo de grúa incluye un dispositivo de agarre configurado para asir un contenedor desde arriba. El dispositivo de agarre puede estar suspendido desde cables que pueden extenderse y retraerse desde el vehículo para desplazar el dispositivo de agarre en dirección vertical.
El dispositivo de manipulación de carga está equipado con un dispositivo de elevación dispuesto para elevar un único contenedor desde la pila hasta el espacio de recepción de contenedor. El dispositivo de elevación puede comprender una pareja de brazos de elevación situados en ambos lados del espacio de recepción de contenedor, en cuyo caso el dispositivo de elevación puede comprender un dispositivo de agarre montado entre los extremos de los brazos y dispuestos para asir un contenedor desde arriba.
El dispositivo de elevación comprende varillas o cables dispuestos para acoplarse con canales verticales fabricados en las paredes laterales de los contenedores. Puede accederse a los canales mediante aberturas en una cara superior de cada contenedor. En una disposición tal, no resultan necesarios espacios que se extienden en dirección vertical en un sistema de almacenamiento.
Las varillas o los cables pueden portar un mecanismo de anclaje dispuesto para acoplarse de manera liberable con un contenedor. Por ejemplo, el mecanismo de anclaje puede comprender uno o varios brazos que se puedan extender en dirección lateral para acoplarse con una superficie del contenedor. El mecanismo de anclaje puede hacerse funcionar de manera remota, como por ejemplo mediante un alambre que se extiende a través de un orificio tubular de la varilla con el cable.
El dispositivo de manipulación de carga comprende adicionalmente una parte superior, una parte inferior que incluye un espacio de recepción de contenedor y un medio de cabrestante para elevar un contenedor hasta el espacio de recepción de contenedor. El medio de cabrestante comprende un motor de cabrestante que está alojado en la parte superior, por encima del espacio de recepción de contenedor. La parte inferior incluye un conjunto de ruedas para facilitar el movimiento lateral del dispositivo de manipulación de carga con respecto al entramado, y la parte superior también incluye al menos un motor para accionar una o varias ruedas del conjunto de ruedas.
La parte inferior puede comprender una estructura de mar
estructura de marco puede estar situada alrededor del espacio de recepción de contenedor. Por ejemplo, el espacio de recepción de contenedor puede estar delimitado en cuatro lados por la estructura de marco. Uno o varios elementos de la estructura de marco pueden ser móviles con el fin de desplazar hacia arriba y desplazar hacia abajo un primer conjunto de las ruedas con respecto a un segundo conjunto de las ruedas, facilitando de ese modo el acoplamiento del primer conjunto de ruedas o el segundo conjunto de ruedas con un primer o un segundo conjunto de raíles o vías, respectivamente. Los elementos móviles de la estructura de entramado pueden estar accionados por un motor alojado en la parte superior del dispositivo de manipulación de carga.
El dispositivo de manipulación de carga de la invención es preferiblemente un vehículo robotizado autopropulsado. En otro aspecto, la invención radica en un sistema de almacenamiento que comprende un entramado que contiene una pluralidad de pilas de contenedores, y uno o varios dispositivos de manipulación de carga tal como se ha descrito anteriormente. Cada dispositivo de manipulación de carga ocupa el espacio de una única celda de la cuadrícula del entramado, correspondiente al área ocupada por una sola pila de contenedores.
Un sistema de almacenamiento puede comprender un entramado que contiene una pluralidad de pilas de contenedores, un primer dispositivo de manipulación capaz de elevar una pluralidad de contenedores desde una pila en una única operación, y un segundo dispositivo de manipulación capaz de elevar un único contenedor y desplazar el contenedor en dirección lateral. Los dispositivos de manipulación primero y segundo están situados por encima del entramado y pueden moverse de manera independiente para acceder diferentes pilas. El segundo dispositivo de manipulación es del tipo descrito anteriormente, y ocupa un espacio que corresponde a una única pila de contenedores.
En este aspecto, la provisión de un primer dispositivo de manipulación capaz de elevar una pluralidad de contenedores desde una pila en una única operación, junto con un segundo dispositivo de manipulación capaz de elevar un único contenedor y desplazar el contenedor en dirección lateral, constituyen una solución óptima cuando se pretende recoger un contenedor que está situado en la parte media o en la parte inferior de una pila. En un caso tal, sólo es necesario llevar a cabo dos operaciones de elevación para recoger el contenedor objetivo, lo que aumenta enormemente la velocidad y la eficiencia del proceso de recogida en comparación con sistemas de la técnica anterior en los que sólo puede elevarse un contenedor cada vez.
El sistema de almacenamiento puede comprender adicionalmente una o varias ubicaciones de puerto en los que los contenedores pueden retirarse de, y/o añadirse a, el sistema de almacenamiento. El dispositivo de manipulación de carga de la invención puede ser capaz de transportar un contenedor objetivo desde una pila hasta una ubicación de puerto. Los contenedores pueden comprender cestas con la parte superior abierta. Los contenedores pueden estar dispuestos para enclavarse o acoplarse unos con otros en la dirección vertical cuando forman una pila.
En una aplicación típica, pueden utilizarse múltiples dispositivos de manipulación de tal manera que pueden elevarse y desplazarse múltiples contenedores de manera simultánea. Los dispositivos de manipulación pueden ser de diferentes tipos, y pueden seleccionarse para equilibrar el coste y el consumo de energía del sistema con la velocidad y la flexibilidad del funcionamiento. Un beneficio de la presente invención es que, debido a que los dispositivos de manipulación de carga ocupan el espacio por encima de una única pila, la eficiencia de un sistema de múltiples dispositivos puede mejorarse en comparación con los diseños de dispositivos de manipulación de carga de la técnica anterior que ocupan dos o más espacios de pila. La ganancia en la eficiencia puede surgir del hecho de ser capaz de acomodar un número mayor de dispositivos de manipulación de carga en un sistema dado, del hecho de optimizar el enrutado del dispositivo utilizando el espacio ganado por el hecho de que las huellas de los dispositivos son reducidas, o bien de una combinación de estos factores.
La Figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de una estructura de entramado para alojar una pluralidad de pilas de cestas en un sistema de almacenamiento conocido;
la Figura 2 es una vista en planta esquemática de una parte de la estructura de entramado de la Figura 1; las Figuras 3(a) y 3(b) son vistas en perspectiva esquemática, desde la parte trasera y desde la parte delantera respectivamente, de un dispositivo de manipulación de carga conocido para ser utilizado con la estructura de entramado de las Figuras 1 y 2, y la Figura 3(c) es una vista en perspectiva esquemática del dispositivo de manipulación de carga conocido durante su uso elevando una cesta; y
la Figura 4 es una vista en perspectiva esquemática de un sistema de almacenamiento conocido que comprende una pluralidad de dispositivos de manipulación de carga del tipo mostrado en las Figuras 3(a), 3(b) y 3(c), instalado en la estructura de entramado de las Figuras 1 y 2.
Se describirán a continuación realizaciones de la presente invención, solamente a modo de ejemplo, haciendo referencia al resto de los dibujos adjuntos, en los que números de referencia similares se utilizan para características similares, y en los cuales:
La Figura 5 es una vista en perspectiva esquemática de un dispositivo de manipulación de carga de acuerdo con una realización de la invención;
la Figura 6 es una vista en perspectiva esquemática del dispositivo de manipulación de carga de la Figura 5, que muestra una posible arquitectura de sistema del dispositivo;
la Figura 7 es una vista recortada en perspectiva esquemática del dispositivo de manipulación de carga de las Figuras 5 y 6, del dispositivo de manipulación de carga;
la Figura 8 es una vista en perspectiva esquemática de una realización de la invención, en donde el dispositivo de manipulación de carga comprende cuatro motores de desplazamiento de manera que cada motor actúa sobre un conjunto de ruedas en un lado del dispositivo de manipulación de carga;
la Figura 9 es una vista en perspectiva esquemática de una realización de la invención, en donde el dispositivo de manipulación de carga comprende cuatro lados móviles de manera que cada lado comprende mecanismos de desplazamiento accionados por un motor situado en el seno del dispositivo de manipulación de carga;
la Figura 10 es una vista en perspectiva esquemática de un dispositivo de manipulación de carga que comprende dos conjuntos de ruedas, en donde cada conjunto de ruedas comprende cuatro ruedas accionadas individualmente, de manera que cada rueda comprende un mecanismo para acoplar o desacoplar las ruedas con las vías;
las Figuras 11 a 13 muestran vistas en perspectiva esquemática de una realización de la invención, en donde el dispositivo de manipulación de carga comprende cuatro lados, de manera que cada lado comprende dos ruedas, en donde cada lado puede desplazarse hacia arriba y desplazarse hacia abajo con respecto a los otros lados mediante un sistema mecánico de rodillo y guía.
La Figura 5 muestra un dispositivo 100 de manipulación de carga de acuerdo con una realización de la invención. El dispositivo 100 de manipulación de carga comprende un vehículo 102 equipado con un mecanismo de grúa o de cabrestante para elevar un contenedor de almacenamiento o cesta 106, también conocida como un cajón, desde arriba. El mecanismo de grúa incluye cables de cabrestante y una placa de agarre. La placa de agarre está configurada para asir la parte superior del contenedor 106 con el fin de elevarlo con respecto a la pila de contenedores 106 en un sistema de almacenamiento del tipo mostrado en las Figuras 1 a 4. Se apreciará que la altura libre del dispositivo de manipulación de carga cambia cuando se activa el medio 188 de desplazamiento.
Haciendo referencia también a las Figuras 6 y 7, el vehículo 102 comprende una parte 112 superior y una parte 114 inferior.
La parte 114 inferior está dotada de dos conjuntos de ruedas 116, 118 que discurren sobre raíles situados en la parte superior del entramado del sistema de almacenamiento. Al menos una rueda 116, 118 de cada conjunto puede accionarse para permitir el movimiento del vehículo 102 en las direcciones X e Y, respectivamente, a lo largo de los raíles. Tal como se explicará más adelante, un conjunto de ruedas 116 puede desplazarse en dirección vertical para elevar el conjunto de ruedas 116 para que abandonen los raíles respectivos, dejando el conjunto restante de ruedas en contacto con los raíles, permitiendo de ese modo que el vehículo 102 cambie de dirección.
Las ruedas 116, 118 están situadas alrededor de la periferia de una cavidad o compartimento 120, conocido como el compartimento de recepción de contenedor, en la parte 114 inferior. El compartimento 120 esta dimensionado para acomodar la cesta 106 cuando ésta sea elevada por medio del mecanismo 104 de grúa, tal como se muestra en la Figura 6(a). Cuando está dentro del compartimento 120, la cesta 106 es desplazada hacia arriba, abandonando los raíles que quedan por debajo, de tal manera que el vehículo 102 puede desplazarse lateralmente hasta una ubicación diferente. Al alcanzar la ubicación objetivo, como por ejemplo otra pila, un punto de acceso en el sistema de almacenamiento o una conta transportadora, la cesta 106 puede desplazarse hacia abajo desde el compartimento 120 (tal como se muestra en la Figura 6(b)) y liberarse de la placa 110 de agarre.
La parte 112 superior del vehículo 102 aloja todos los componentes más voluminosos del dispositivo de manipulación de carga, tal como se muestra en la Figura 6(c). La parte 112 superior aloja la batería y los circuitos electrónicos, los controladores y los dispositivos de comunicaciones, los motores para accionar las ruedas 116, 118, los motores para accionar el mecanismo 104 de grúa, y otros sensores y sistemas asociados.
De este modo, la huella del vehículo 102 es mayor que el tamaño de una cesta 106 en una magnitud estrictamente necesaria como para acomodar las ruedas 116, 118 en cualquiera de los lados del contenedor 120. En otras palabras, el vehículo 102 ocupa el espacio de una única celda de la cuadrícula del sistema de almacenamiento. De este modo, el vehículo 102 ocupa así el mínimo espacio posible en el plano X-Y.
Los dispositivos 100 de manipulación de carga de la invención también pueden proporcionar una estabilidad mejorada, puesto que los componentes mecánicos que desplazan el o cada uno de los conjuntos de ruedas uno con respecto a otro están situados en la parte 114 inferior del dispositivo de manipulación de carga.
Tal como se muestra en las Figuras 5 a 7, el primer conjunto 116 de ruedas puede desplazarse hacia arriba, abandonando los raíles, o bien desplazarse hacia abajo, acoplándose con los raíles, por medio de un mecanismo de posicionamiento de rueda. Cada rueda 116 está montada en un brazo 180 que está montado de manera pivotante en su extremo externo. Un extremo interno de cada brazo 180 está conectado al extremo inferior de una barra 182 de enlace respectiva. Los extremos superiores de ambas barras 182 de enlace están conectados a la parte inferior de un enlace 184 común. A su vez, la parte superior del enlace 184 común es desplazado mediante un motor o un solenoide o un engranaje de tornillos sinfín o un mecanismo de husillo madre o bien por cualquier otro medio apropiado para tirar del enlace común hacia arriba. Al accionar el medio 188 de movimiento para tirar del enlace 184 común hacia arriba, el primer conjunto de ruedas 116 puede desplazarse hacia arriba de tal manera que el segundo conjunto de ruedas 118 sea el único que está acoplado con los raíles, permitiendo el movimiento del vehículo 102 en la dirección Y. Al accionar el motor 188 para empujar el enlace 184 común hacia abajo, el primer conjunto de ruedas 116 se desplazan hacia abajo para acoplarse con los raíles y para elevar el vehículo de tal manera que el segundo conjunto de ruedas 118 se eleva, abandonando los raíles, tal como se muestra en la figura. El vehículo 102 puede entonces desplazarse en la dirección X.
Las ruedas 118 del segundo conjunto están montadas en piezas 190 con forma de T situadas en ambos extremos de la parte 112 inferior del vehículo 102.
De acuerdo con la invención, tal como se muestra en la Figura 7, se apreciará que se necesitan dos motores 118, uno de ellos para mover dos de las ruedas del conjunto 116 ruedas y otro para mover las dos ruedas restantes del conjunto 116 situadas en el lado opuesto del dispositivo de manipulación de carga. De este modo, un motor de desplazamiento actúa para elevar la mitad de un conjunto de ruedas solamente. Se apreciará que los motores 188 pueden operar de manera independiente, de manera que cada uno de ellos desplaza hacia arriba o hacia abajo la mitad del conjunto de ruedas en un instante dado. Sin embargo, con el fin de cambiar de manera eficiente de dirección, los motores 188 operan de manera independiente pero lo hacen simultáneamente para desplazar hacia arriba las ruedas, haciendo que éstas abandonen las vías.
Se apreciará que en esta realización de la invención el mecanismo para desplazar las ruedas está situado en la parte inferior del cuerpo de vehículo. De este modo, se sitúa un peso adicional en la parte más inferior del cuerpo del vehículo, mejorando de este modo la estabilidad del dispositivo de manipulación de carga.
La Figura 8 muestra una realización de la invención en la que las ruedas situadas en cada lado del dispositivo de manipulación de carga comprenden, cada una de ellas, el mecanismo asociado solamente con un conjunto de ruedas en la realización anterior descrita haciendo referencia a las Figuras 5 a 7. En esta realización, se apreciará que cada lado del dispositivo de manipulación de carga necesitará por lo tanto un motor de desplazamiento y un mecanismo de enlace tal como se describió haciendo referencia a las Figuras 5 a 7. Se apreciará que esto proporciona una estabilidad adicional al dispositivo de manipulación de carga puesto que cada lado comprende el mismo mecanismo y medio motor, de manera que el peso se distribuye de manera equilibrada. La realización de la Figura 8 muestra un dispositivo de manipulación de carga en el cual se proporcionan cuatro medios de motor actuando cada uno de ellos sobre medio conjunto de ruedas 116, 118.
La Figura 9 muestra otra realización de la invención en la que las dos ruedas situadas en cada lado del dispositivo de manipulación de carga están fijadas de manera giratoria a paneles laterales móviles que constituyen los lados del dispositivo de manipulación de carga. Se muestran dos ruedas 200 montadas en una estructura 210 de marco del dispositivo de manipulación de carga de acuerdo con otra realización de la invención. Al igual que en las realizaciones anteriores, en esta realización del dispositivo de manipulación de carga comprende un vehículo con una parte 112 superior que aloja los componentes mayores del dispositivo y una parte inferior que posee un compartimento 120 para acomodar una cesta, de manera que las ruedas 200 están situadas en cuatro lados del compartimento.
En este caso, la estructura de marco del dispositivo de manipulación de carga comprende dos paneles paralelos que acomodan las ruedas 200 entre ellos. Se proporciona un medio de accionamiento para transferir accionamiento a las ruedas 200 desde un motor alojado en la parte 112 superior del vehículo. Se apreciará que el medio de accionamiento proporcionado en la parte superior del dispositivo de manipulación de carga puede actuar sobre dos ruedas 200 en un lado del dispositivo de manipulación de carga en cualquier instante. De este modo, un único medio motor situado por encima de la cavidad puede actuar sobre la mitad de un conjunto de ruedas 116 o bien pueden proporcionarse dos motores de manera que cada motor actúe sobre la mitad de un conjunto de ruedas 116.
Haciendo referencia adicionalmente a la Figura 10, puede dotarse a la rueda 200 de un medio de desplazamiento para permitir que cada rueda 200 sea desplazada hacia arriba o hacia abajo, acoplándose o desacoplándose con las vías de manera independiente tal como se requiera. En esta realización, las ruedas 200 comprenden, cada una de ellas, un medio de accionamiento y un medio de desplazamiento. De nuevo, al utilizar mecanismos y componentes situados en la parte inferior del dispositivo de manipulación de carga, la estabilidad del dispositivo mejora.
Hacienda referencia las Figuras 11 a 13, se describe una realización de un medio de desplazamiento para las ruedas 200 o los conjuntos de ruedas 116 y 118. La Figura 11 muestra dos ruedas situadas en cada lado del dispositivo de manipulación de carga, fijadas a paneles laterales móviles que constituyen los lados del dispositivo de manipulación de carga. Tal como puede observarse en las Figuras 12 y 13, los paneles comprenden adicionalmente un mecanismo de rodillo y guía, en donde los rodillos se sitúan en las guías cuando los paneles están situados en su lugar en los lados de los dispositivos de manipulación de carga.
Los paneles comprenden adicionalmente un motor o solenoide que mueve el rodillo lateralmente en la guía, de modo que la forma de la guía en el interior de los paneles y el movimiento de los rodillos en las guías provocan que los paneles laterales se desplacen hacia arriba o hacia abajo dependiendo de la dirección del desplazamiento del rodillo en la guía. Este movimiento en el panel provoca que las ruedas asociadas con cada panel se despeguen de la vía o se acoplen con ella de manera correspondiente.
De este modo, las ruedas 200 en esta realización pueden desplazarse hacia arriba y hacia abajo mediante el movimiento independiente de los paneles al mismo tiempo o de paneles opuestos que estén conectados de manera que se muevan conjuntamente, en relación a la parte 112 superior del vehículo. Los paneles están montados en un cuerpo 230 de la parte 112 superior del vehículo mediante raíles 232. Los raíles 232 están fijados al cuerpo 230, y el rodillo está montado de manera deslizable en los raíles 232.
Aunque en algunas de las Figuras solo se muestra un lado del dispositivo de manipulación de carga, se apreciará que se proporcionaría una estructura idéntica en los lados opuestos del vehículo. Ambas estructuras pueden ser desplazadas hacia arriba o hacia abajo mediante un motor común, de modo que las cuatro ruedas 200 pueden desplazarse hacia arriba o hacia abajo al unísono para controlar el acoplamiento de este primer conjunto de ruedas 200 con raíles que se extienden en una primera dirección a lo largo del entramado. Se apreciará que dos paneles opuestos pueden ser desplazados hacia arriba y hacia abajo mediante un único motor, y que los otros dos paneles opuestos pueden ser desplazados hacia arriba y hacia abajo mediante un motor adicional. Más aún, cada uno de los cuatro paneles pueden dotarse de un motor para desplazar hacia arriba y hacia abajo cada panel de manera independiente.
Claims (18)
1. Un dispositivo (100) de manipulación de carga para elevar y desplazar contenedores (106) apilados en pilas en un sistema de almacenamiento, en donde el sistema comprende una pluralidad de raíles o vías dispuestas en un patrón de cuadrícula por encima de las pilas de contenedores, en donde el patrón de cuadrícula comprende una pluralidad de celdas de cuadrícula, de manera que cada pila está situada en el seno de una huella que corresponde al espacio de una única celda de cuadrícula, en donde el dispositivo de manipulación de carga está configurado para moverse lateralmente en los raíles o vías por encima de las pilas, en donde el dispositivo de manipulación de carga comprende adicionalmente un mecanismo (104) de elevación, en donde el mecanismo de elevación comprende un dispositivo (110) de agarre, en donde el dispositivo (110) de agarre está configurado para asir un contenedor (106) desde arriba, en donde el dispositivo (100) de manipulación de carga comprende:
un vehículo (102) que comprende un cuerpo que posee una porción (112) superior y una porción (114) inferior:
la porción (112) superior para alojar componentes tales como componentes de potencia y/o componentes de control y/o componentes de accionamiento y/o componentes de elevación;
la parte (114) inferior está situada directamente por debajo de la porción (112) superior, en donde la porción (114) inferior comprende una cavidad (120) para acomodar un contenedor (106) y un conjunto de ruedas, en donde el conjunto de ruedas comprende un primer conjunto de ruedas (116) para acoplarse con un primer conjunto de raíles o vías para guiar el movimiento del dispositivo en una primera dirección y un segundo conjunto de ruedas (118) para acoplarse con un segundo conjunto de raíles o vías para guiar el movimiento del dispositivo (100) en una segunda dirección, en donde la segunda dirección es transversal en relación a la primera dirección; y
el mecanismo (104) de elevación está configurado para elevar y hacer descender el dispositivo (110) de agarre en relación a la cavidad (120), en donde el mecanismo (104) de elevación está situado por encima de la cavidad (120),
en donde el conjunto de ruedas comprende adicionalmente un mecanismo de posicionamiento de ruedas de manera que el mecanismo de posicionamiento de ruedas comprende un medio para acoplar de manera selectiva bien el primer conjunto de ruedas con el primer conjunto de raíles o vías o bien el segundo conjunto de ruedas con el segundo conjunto de raíles o vías, permitiendo de ese modo que el dispositivo de manipulación de carga pueda desplazarse de manera selectiva en cualesquiera de las direcciones primera o segunda a lo largo de la cuadrícula,caracterizado por queel mecanismo de posicionamiento de ruedas comprende dos motores (188), un primer motor para desplazar dos de las ruedas del primer o segundo conjunto de ruedas (116) y un segundo motor para desplazar las dos ruedas restantes del primer o segundo conjunto de ruedas (116), respectivamente, situado en el lado opuesto del dispositivo de manipulación de carga, de tal manera que un motor (188) está configurado para actuar para desplazar hacia arriba medio conjunto de ruedas solamente.
2. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según la reivindicación 1, en donde el mecanismo de posicionamiento de ruedas comprende adicionalmente un elemento montado de manera pivotante en su extremo externo a cada una de las ruedas, en donde el mecanismo comprende adicionalmente dos barras de enlace, de manera que el extremo interno de cada brazo está conectado a una barra (182) de enlace, en donde los extremos superiores de ambas barras (182) de enlace están conectadas al extremo inferior de un enlace (184) común.
3. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según la reivindicación 2 en el que los motores (188) están configurados para actuar sobre enlaces (184) comunes respectivos con el fin de tirar de los enlaces (184) comunes hacia arriba.
4. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según la reivindicación 1 en el que los motores (188) pueden operar de manera independiente, de manera que cada motor está adaptado con el fin de desplazar hacia arriba o desplazar hacia abajo medio conjunto de ruedas (116, 118) en cualquier instante.
5. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según la reivindicación 4 en el que los motores (188) cooperan, cada uno de ellos independientemente del otro, y que comprende adicionalmente un medio para desplazar hacia arriba las ruedas (116, 118), haciendo que abandonen las vías o raíles.
6. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según la reivindicación 1, en donde el mecanismo de posicionamiento de ruedas comprende paneles laterales móviles en cada lado del dispositivo (100) de manipulación de carga, de manera que las ruedas situadas en cada lado del dispositivo (100) de manipulación de carga están fijadas de manera giratoria a los paneles laterales móviles.
7. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según la reivindicación 6, en el que los paneles laterales móviles en cada lado del dispositivo de manipulación de carga forman parte de una estructura (210) de marco del dispositivo (100) de manipulación de carga.
8. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según la reivindicación 7, en el que la estructura (210) de marco está situada alrededor de la cavidad (120).
9. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según la reivindicación 7, en donde la cavidad (120) está definida en el seno de la estructura (210) de marco.
10. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que la cavidad (120) está delimitada en cuatro lados por la estructura (210) de marco.
11. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el conjunto de ruedas comprende una o varias de las ruedas accionadas por un motor integrado en la rueda o situado en un lugar adyacente a la rueda.
12. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que una o varias ruedas comprenden un motor (256) de buje de rueda.
13. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que una o varias ruedas están accionadas por uno o varios motores situados por encima de la cavidad (120).
14. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según la reivindicación 13, que comprende adicionalmente un medio de transferencia de accionamiento situado alrededor de la cavidad (120) para transferir accionamiento desde el o cada motor a la o cada rueda.
15. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según la reivindicación 14, en donde el medio de transferencia de accionamiento comprende un sistema de poleas y de correas de transmisión.
16. Un dispositivo (100) de manipulación de carga según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde una o varias ruedas incluyen un canal que coopera con una correa de transmisión para accionar la rueda.
17. Un sistema de almacenamiento que comprende al menos uno de los dispositivos (100) de manipulación de carga de cualquier reivindicación precedente.
18. Un método para mover al menos un dispositivo (100) de manipulación de carga según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes a lo largo de vías o raíles por encima de un sistema de almacenamiento, que comprende el paso de acoplar de manera selectiva un primer conjunto de ruedas con un primer conjunto de raíles o vías o un segundo conjunto de ruedas con un segundo conjunto de raíles o vías de tal manera que, dependiendo de la selección, el dispositivo de manipulación de carga se desplaza en una primera o en una segunda dirección.
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