MX2007008804A - Sistema automatizado para almacenamiento de objetos. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un novedoso sistema automatizado para almacenamiento de objetos el cual se caracteriza por ser una estructura base provista de columnas y vigas que conforman un marco el cual tiene tres rieles y soporta travesaños que soportan a los objeto en cuestión, dicha estructura base se repite infinidad de veces para formar al menos dos matrices donde se almacenaran los objetos. Dentro de esta estructura matricial se encuentran tres grupos de robots "X", "Y" y "Z" . El robot "Y" presenta en su parte superior travesaños diseñados para entrecruzarse con los otros travesaños, y en su parte inferior ruedas para desplazarse sobre rieles. El robot "X" tiene rieles en su parte superior y en su parte inferior ruedas para desplazarse entre los pasillos de la estructura matricial. El robot "Z" desplaza al objeto soportado sobre travesaños a través de los pisos de la estructura matricial.Existe una adaptación para cargas pesadas donde se incluyen dentro de lo que conforma la estructura un arco de sensores que mide y pesa a los objetos, puertos de entrada y salida para los objetos así como salas de espera.Por ultimo este sistema se controla por medio de un software que lo hace automático.

Description

"SISTEMA AUTOMATIZADO PARA ALMACENAMIENTO DE OBJETOS" CAMPO TECNICO El presente invento tiene su campo técnico en la mecánica y electrónica, mas específicamente en los sistemas automatizados para almacenar objetos que funciona mediante robots que pueden desplazarse en los ejes cartesianos X, Y y Z.

ANTECEDENTES Dentro de las estructuras diseñadas para almacenar productos varios, encontramos que en forma ordinaria no tienen un sistema automatizado para controlar el flujo de los productos que se estén almacenando; por ende, estos sistemas tradicionales presentan desaprovechamiento de espacios, pérdidas de tiempo para almacenarlos, fallas de índole humano, así como una mala organización de inventarios y/o sustancias que pueden ser benignas o nocivas para el ambiente o no aptas para el contacto humano.

En el caso particular de las estructuras que almacenan vehículos automotrices a manera de estacionamientos, no se cuenta por lo general con un sistema que los acomode de manera automatizada. A su vez la gran mayoría de estos estacionamientos cuenta con estructuras elaboradas con base a concreto armado, los cuales mediante rampas y varios pisos buscan mejorar el uso del espacio, sin embargo esta solución conlleva a la misma problemática que presentan los almacenes tradicionales, así como el requerimiento de grandes cantidades de material por cada cajón o bloque de estacionamiento.

Considerando a las estructuras presentes en los estacionamientos o almacenes automatizados, se pueden citar algunas con ciertas semejanzas como las se que presentan en las patentes US 6077017, DE 4023478 y DE 3917475, que muestran sistemas de elevadores por cada par de estantes de estacionamiento, así como un sistema para girar el automóvil integrado al elevador, lo cual sacrifica en gran medida la eficiencia de espacio y la cantidad de elevadores requeridos es muy elevada.

Otro sistema con diseño diferente es el que presenta la patente JP 2002-309794, donde los elevadores son asignados para solo subir o bajar carga, lo cual también sacrifica la eficiencia y es susceptible a saturación en uno de estos.

También encontramos aquél que es semejante y se presenta con la patente US 5829941 , y la diferencia se observa en su configuración de estantes de diseño redondo con un solo elevador central, lo cual genera un gran problema en caso de que éste falle, ocasionando ineficiencia por su carácter único.

Por último tenemos otros sistemas que describe la patente IT 1273033 y la solicitud de patente MX GT/a/2004/000006, que desplazan a los vehículos o materiales por medio de rodillos, cintas metálicas o pistones hidráulicos, por lo tanto se eleva en gran medida la cantidad de equipo, así como en algunos casos se restringe el límite de peso de los objetos a almacenarse, también es más susceptible a fallas.

Con el fin de solucionar los inconvenientes antes mencionados, ésta invención propone un novedoso sistema de robots que opera el desplazamiento de objetos dentro de la estructura en los 3 ejes cartesianos X, Y y Z; Por lo tanto, al recibir un objeto lo posiciona en forma eficiente, precisa y rápida en los espacios vacíos, administrando de la misma manera la salida de aquellos solicitados por el propio sistema. Basándose en tecnología que emplea mecanismos rodantes, rieles, moto reductores, motores eléctricos, sensores de proximidad, indicadores, vigas, switchs, PLC's (Programmable logic controller) conectados entre si y provistos de un software adecuado para su funcionamiento; Además de poleas, contrapesos, elevadores, gatos mecánicos, cadenas, entre otros dispositivos y materiales. El conjunto de todas estas características genera una mejora en tiempo, rendimiento, espacio y aprovechamiento de los materiales.

DESCRIPCIÓN DEL INVENTO Los detalles del Sistema para acomodar y almacenar automáticamente objetos, se muestran claramente en la siguiente descripción y en las figuras que se acompañan, así como una ilustración de aquella y siguiendo los mismos signos de referencia para indicar las partes y las figuras mostradas. Las cuales se mencionan a manera de ejemplo y no deben ser consideradas como limitativas a la presente invención.

Breve descripción de las figuras: En base a la invención madre.

La figura 1 es una vista isométrica de la estructura madre A de la presente invención. La figura 2 es una vista isométrica de una fila de cajones con el robot "Y" y el robot "X" en los rieles del cajón central. La figura 3 es una vista isométrica de una columna de tres cajones, de la estructura de la presente invención. La figura 4 es una vista isométrica de dos matrices de cajones, de la estructura de la presente invención. La figura 5 es una vista isométrica de un conducto para elevador, de la estructura de la presente invención. La figura 6 es una vista isométrica del robot "Y". La figura 7 es una vista isométrica del robot "X". La figura 8 es una vista isométrica del robot "Z".

La invención en su modalidad de carga pesada, ejemplificando una aplicación automotriz: La figura 9 es una vista isométrica de la estructura B. La figura 10 es una vista lateral de la estructura completa. La figura 1 1 es una vista superior del piso de acceso de la estructura. La figura 12 es una vista isométrica de un puerto, de entrada ó salida. La figura 13 es una vista isométrica de una caja de sensores. La figura 14 es una vista isométrica de una sala de espera. La figura 15 es una vista isométrica del robot "Y" para carga pesada. La figura 16 es una vista isométrica del robot "X" para carga pesada.

La figura 17 es una vista isométrica del cajón del elevador del robot "Z" para carga pesada. La figura 18 es una vista isométrica del mecanismo de elevación del robot "Z" para carga pesada.

Con referencia a dichas figuras, el Sistema automatizado para almacenamiento de objetos se constituye de: Una unidad base que es una estructura integrada de, al menos cuatro columnas (1) fijas o no al suelo, por bases de goma, (2), tornillos o por cualquier medio de sujeción ya sean para la superficie ó subterráneas. Las mencionadas columnas (1), están distribuidas en forma de un cuadrado o rectángulo para que soporten cerca de la base de estas columnas, a al menos un marco (3) cuadrado o rectangular constituido por cuatro vigas descritas como sigue: una posterior (4), una lateral izquierda (5), una lateral derecha (6) y una frontal (7); lasa vigas posterior, lateral izquierda y lateral derecha se encuentran unidas a las columnas a una misma altura, la cuarta viga que es la frontal que es la que completa el marco (3) se encuentra colocada más abajo que el resto del marco, como lo muestra la figura 1. Esta configuración permite que las vigas laterales (5 y 6) las cuales están ubicadas en la parte superior del marco (3) sean empleadas como guías o rieles (8) hacia el interior del área formada por la disposición de las columnas y el marco pudiendo ser acanaladas o no, para así permitir el desplazamiento al interior de esta estructura a un robot "Y" el cual será posteriormente descrito a detalle. La viga frontal (7) que se encuentra en la parte inferior del marco (3) también se emplea como riel (9), la cual permite el desplazamiento horizontal de un robot "X" también descrito a detalle mas adelante. A lo largo del lado frontal de la estructura A, por encima del marco (3) sobre al menos una de las vigas laterales (5 o 6) empleadas como rieles (8) se soportan al menos de un par de travesaños (10), los cuales tienen una base plana seguida por una pendiente para darle una ligera altura a la parte final del travesaño que es una superficie plana que abarca casi todo el ancho del marco (3), esta superficie plana al trabajar en conjunto con las otras superficies de los demás travesaños forma una base plana no continua donde se soporta al objeto por almacenar (11) este puede ser un vehículo, cajas, barriles, contenedores de productos, entre otros. Esta configuración de piezas para la presente invención, se denomina como "estructura A" (ver figura 1). Esta estructura A, se puede repetir infinidad de veces ya sea hacia arriba formando varios pisos (ver figura 3), o de forma longitudinal formando filas (ver figura 4). Este diseño genera el espacio de almacén en forma de matriz y esta última también puede repetirse (ver figura 5) creándose así dos matrices paralelas; Cuando esto sucede, los rieles (9) que se encuentran en la parte inferior del marco (9) de la estructura A quedan encontradas con los rieles de las filas paralelas creando un pasillo (12) intermedio por donde se desplaza el robot "X".

Cuando la estructura general tiene más de un nivel o piso se requiere de al menos un conducto para elevador que es por donde el robot "Z" (ver figura 8) que será posteriormente descrito a detalle desplaza los objetos a través de los múltiples pisos, esta parte de la estructura se constituye de un espacio formado de al menos cuatro columnas (13) sujetas al piso de igual manera que los cajones. Dichas columnas van a lo largo de todos los niveles creando un espacio que funcionará como conducto para el elevador (ver figura 5), dicho espacio tiene vigas adheridas en cada piso formando un marco para darle soporte estructural, así como, rieles (9) en la viga frontal de estos para mantener la continuidad de la vía a lo largo del pasillo entre las matrices de estructuras A (ver figura 5); La separación entre las columnas es ligeramente mayor al cajón, dado que el conducto debe permitir que en su interior se desplace un robot "Z" que tenga las mismas dimensiones que la estructura A, así como dependiendo del peso y el volumen de los objetos a manejar, se debe considerar dentro de este espacio, rieles para encausar al elevador o robot "Z" y sus contrapesos de ser requeridos dependiendo de la naturaleza de la aplicación.

Estas son las partes esenciales que conforman la estructura donde operan los robots y se almacenan los objetos, para aplicaciones de gran peso y/o volumen se requerirán algunas modificaciones a las partes de la estructura ya descrita, así como, otras que serán propiamente descritas en los párrafos dedicados precisamente a la aplicación del sistema para grandes cargas.

Los robots que se encargan de mover los objetos dentro de la estructura se dividen en tres clases, uno por cada eje cartesiano (X, Y, Z).

El primer robot descrito, es el robot "Y", el cual en su parte superior tiene una forma rectangular provista de al menos un par de travesaños planos (14) en al menos uno de sus lados, dichos travesaños son estructuras planas no continuas diseñadas para soportar una carga u objeto; valiéndose del espacio vació entre los varios travesaños este robot "Y" puede entrecruzar sus propios travesaños por medio de un movimiento vertical con los travesaños de la estructura presentes en los cajones (10) permitiendo así el intercambio de objetos entre los cajones y el robot "Y" . El movimiento de la parte superior del robot "Y" es dado por uno o mas "gatos" mecánicos (15) conectados a uno o más motores eléctricos, apoyados sobre la parte inferior del robot "Y", esta parte es una estructura rectangular de dimensiones similares a su parte superior así como de dimensiones similares al ancho del cajón, valiéndose de al menos cuatro ruedas (16) motorizadas ubicadas cerca de los extremos de sus dos vigas laterales, para que pueda desplazarse a través de los rieles presentes en el interior de cada estructura A (8), o sobre el robot "X". El robot "Y "también esta provisto de sensores (17) en sus extremos y se alimenta de energía eléctrica por medio de una conexión permanente con el robot "X", por esta razón existe un robot "Y" por cada robot "X" presente en el sistema.

El siguiente es el denominado robot "X", el cual tiene forma rectangular y esta provisto en su parte superior de un par de rieles (18), estos últimos valiéndose del movimiento horizontal del robot "X" a través de las dos matrices de cajones, se alinean con los rieles de la estructura, gracias a esta alineación de rieles (8) se guía al robot "Y" sobre los rieles interiores de los cajones, los elevadores o robots "Z" y por sobre el mismo robot "X". La parte inferior del robot "X" esta provista de al menos un motor eléctrico, cuatro ruedas motorizadas (19) ubicadas cerca de los extremos de sus dos vigas laterales, diseñadas para desplazarse sobre los rieles del pasillo en la parte central de la estructura (12). El robot "X" también esta provisto de sensores en sus rieles para así poder alinearse con los rieles de la estructura o elevador. (20). El robot "X" se alimenta de energía eléctrica ya sea por medio de un cable eléctrico, rieles electrificados o cualquier otra forma según sea la naturaleza y las dimensiones de la aplicación. Cabe aclarar que existe al menos un robot "X" por cada piso de la estructura.

El último, es el denominado robot "Z" o elevador, el cual se conforma por al menos cuatro columnas (21) dispuestas de forma cuadrada o rectangular que soportan al menos un marco incompleto (25) en la parte inferior, el cual esta conformado por tres vigas una posterior (22), una lateral izquierda (23) y una lateral derecha (24), donde un par de vigas laterales funcionan también como rieles (26) para el robot "Y". Sobre al menos una de estas vigas laterales se coloca como mínimo un par de travesaños (27) diseñados de forma idéntica a los de la estructura A, que soportan al objeto para que pueda ser desplazado verticalmente. Otra característica presente sobre este robot "Z" son los sujetadores para las cuerdas (28) y/o poleas, adaptación que depende del peso y el sistema de elevación por cables utilizado, este sistema de elevación también determina el método de alimentación eléctrica para este robot "Z". Si la estructura presenta mas de un piso o nivel es necesario que cuente por lo menos con uno de estos robots "Z", pero se recomienda el empleo de mas de un robot "Z" por estructura para evitar el paro total del el sistema en sus múltiples niveles si este llegase a fallar.

Para la operación de los robots dentro de la estructura madre que integra la totalidad del sistema, se requiere la aplicación de un software diseñado para controlar a los robots y operar en base a programación de algoritmos de ocupación, registros y señales recolectadas por sensores presentes tanto en la estructura madre como en los robots.

La operación del Sistema madre comienza cuando un objeto es dispuesto en una estructura del nivel base, desde este punto el robot "Y" procede a recogerlo valiéndose de sus travesaños por medio de un movimiento vertical, el robot "Y" es guiado por los rieles en la parte inferior de la estructura madre se retira de ésta y se posa sobre el robot "X", éste último desliza al objeto y al robot "Y" por medio del pasillo central de la estructura madre (12) y se detiene frente al conducto del robot "Z". El robot "Y" se activa de nuevo y se desplaza al interior del Robot "Z" posteriormente baja sus travesaños y deposita el objeto sobre los propios travesaños del robot "Z". El robot "Y" se retira de la estructura que conforma al robot "Z" y es cuando este robot comienza su operación de desplazar al objeto dentro de los muchos pisos de la estructura matricial. El robot "Z" se detiene en el piso donde se almacenara el objeto, el robot "Y" de el piso en cuestión se introduce dentro del robot "Z" y procede a recolectar el objeto valiéndose como ya se menciono de sus travesaños después se posa junto con el objeto, sobre el robot "X" del piso en cuestión, este se desplaza sobre el pasillo central hasta posicionarse al lado de la estructura madre específicamente donde será colocado el objeto, una vez mas se activa el robot "Y" y se introduce dentro de esta estructura madre y deposita el objeto. Para la acción de devolver un objeto en lugar de recolectarlo las acciones del sistema de robots son las mismas pero en el orden inverso.

La adaptación del sistema completo así como de los robots "X" "Y" y "Z" aplicados a grandes pesos y volúmenes se describe a continuación en una posible aplicación de la invención como estacionamiento automotriz: Primero se encuentra la estructura para carga pesada B, la cual es un bloque sin losas que se elabora a partir de columnas (1) y vigas horizontales (4, 5, 6, y 7) así como si se requieren también vigas transversales (no ilustradas) para dar mayor soporte a la estructura para carga pesada B, a su vez, está provista de cuatro grupos de por lo menos cuatro travesaños (10) donde se soportan las llantas de los vehículos de cuatro ruedas, a diferencia de la invención madre esta estructura B, cuenta con un par de rieles para el desplazamiento de los robots "Y" para carga pesada, independientes al marco de soporte (3) en una configuración que los ubica mas cerca entre sí, y de forma centrada con respecto a la estructura para carga pesada B (8), esto con el fin de reducir el tamaño del robot "Y" para carga pesada, sin embargo el riel frontal (9) destinado para el movimiento del robot "X" para carga pesada mantiene su misma disposición en comparación con la invención madre. La estructura B, para carga pesada presenta por debajo de los rieles para el robot "Y" para carga pesada una cubierta (29) para evitar los derrames de los vehículos y por último al menos un sensor (30) en el interior de la estructura para cargas pesadas la cual se repite varias veces en la estructura general con el fin de formar al menos dos matrices (31) paralelas que tienen rieles en sus caras internas (12) para permitir el desplazamiento de los robots "X" para carga pesada así como alimentarlos por medio de la electrificación de dichos rieles. También en esta estructura matricial están los conductos verticales (32) para los elevadores y sus contrapesos coronados por sus respectivos cuartos de maquinas.

Dentro de la estructura matricial diseñada para grandes pesos son los espacios donde llega el objeto o carga y cumple también la función de ser el espacio para despachar o entregar los mismos, en adelante, para efectos de esta invención les llamaremos puertos; Existe por lo menos uno pero por eficiencia se incluyen mas, se encuentran en el área de comunicación de la estructura con el exterior de ésta y se dividen en puertos de ingreso (33) y salida (34) si son mas de uno. Dichos puertos se componen de columnas (35) y vigas (36) formando un prisma rectangular hueco, igual que la estructura para cargas pesadas B, pero de dimensiones mayores en proporción para un adecuado acceso a los vehículos automotrices, también presentan losas en cuatro de sus seis caras, dos a modo de paredes laterales, otra más a modo de techo y por último, una a modo de piso (37) que esta recortada (38) en un patrón que describe la silueta de la parte superior del robot "Y" para carga pesada. Al igual que la estructura para carga pesada B, los puertos (37) y (38) tienen rieles (39) en su parte inferior centrados de igual manera, cada puerto también presenta un par de plumas (40), usadas para controlar el ingreso y la salida de vehículos; una puerta (41), para los usuarios; un proyector o pantalla de información (42) y sensores de movimiento (43).

El sistema en su modalidad de carga pesada tiene al menos un dispositivo denominado arco de sensores ubicado fuera de la estructura o en el umbral de los puertos que como su nombre lo indica es un arco o portal donde se integran una gran cantidad de sensores (44) con el fin de registrar las medidas del vehículo, así como una báscula (45) en su base para registrar el peso y una pantalla o monitor informativo (46).

Otra parte de la estructura para cargas pesadas es la llamada sala de espera que es un área donde se encuentra la máquina expendedora y/o cobradora de boletos (47) y a donde conducen las puertas de los puertos (41).

Por último, la estructura para cargas pesadas cuenta con dispositivos de seguridad una sub-estación eléctrica (48), (ver figura 1 1).

Los tres robots "X", "Y" y "Z" para cargas pesadas presentan adaptaciones extras que se mencionan a continuación: El robot "Y" para carga pesada, el cual en su parte superior tiene una forma rectangular provista de dos grupos de travesaños (14) que son estructuras diseñadas para entrecruzarse con, los travesaños fijos de la estructura para cargas pesadas B, el puerto o el elevador. El movimiento de los travesaños es vertical y es generado por cuatro "gatos" mecánicos (15) conectados a motores eléctricos, ubicados en la parte inferior del robot "Y" para carga pesada, presentando una forma rectangular de dimensiones similares a su parte superior, al mismo tiempo esta provista de varias ruedas (16) con el fin de distribuir adecuadamente el peso del vehículo automotriz, montadas sobre ejes (50) soportados por chumaceras que atraviesan al robot "Y" para carga pesada, todo lo anterior, permite su desplazamiento a través de rieles (8) en la estructura o en el robot "X" para carga pesada. Este robot "Y" es impulsado por motores eléctricos y cadenas que se encuentran dentro de la parte inferior del robot "Y" para carga pesada, que también esta provisto de sensores (17) en sus extremos, para evitar colisiones.

El robot "X" para carga pesada, consta de una forma rectangular provista de rieles (18) en su parte superior, este robot es capaz de alinearse con los rieles (8) de la estructura B para carga pesada o de los elevadores (26) y así proveer un desplazamiento adecuado al robot "Y" para carga pesada sobre de éstos. El robot "X" en su parte inferior esta provista de motores eléctricos, cadenas y ruedas (19) diseñadas para desplazarse sobre los rieles presentes en la parte central de la estructura matricial (12). El robot "X" para carga pesada, también esta provisto de sensores (20) para alinearse adecuadamente con los rieles (8) de la estructura.

Un tercer robot "Z" para carga pesada o elevador, el cual básicamente es un bloque provisto de travesaños rígidos (27), en el interior de éste y que por medio de cables (51) conectados a poleas (52) suben o bajan al robot "Z" para carga pesada, que es guiado por rieles (53), en la estructura matricial. También en la parte superior de dicho robot "Z" se encuentra el cuarto de máquinas (54) que opera al elevador con ayuda de un contrapeso (55), al otro lado de la polea (52), el cual es guiado por un riel (56). El robot "Z" para carga pesada también esta provisto de un par de rieles fijos (26) en su base destinados a encausar al robot "Y" para carga pesada así como de sensores (57) en uno de sus lados y otro en la parte que lo une al riel guía (58), además presenta frenos de emergencia (59) (mismos que pueden ser inerciales) para evitar que se desplome en caso de falla tanto mecánica o de suministro eléctrico.

Para la operación en la estructura para cargas pesadas de los robots que integra la totalidad del sistema, se requiere la aplicación de un software diseñado para controlar a los robots y operar en base a programación de algoritmos de ocupación, registros y señales recolectadas por sensores presentes tanto en la estructura madre como en los robots. Este software empleado, fue diseñado para tener la capacidad de operar automáticamente así como ser capaz de detectar fallas en el sistema, mandar señales de advertencias o detener el proceso según sea el caso. Así como redirigir la operación del sistema si se presenta una falla evitando así la parte afectada. También esta diseñado para mantener un registro de todas las operaciones del estacionamiento tanto administrativas, informativas y operativas. Por último, presenta la característica de poder ser ampliado o modificado para adaptarse a las necesidades, únicas o propias de cada proyecto de estacionamiento sin tener la necesidad de volver a estructurar todo el programa de nuevo.

La aplicación del sistema previamente descrito, así como de las estructuras que los soportan se describe a continuación en una posible aplicación de la invención como estacionamiento automotriz: La operación del Sistema en su modalidad para cargas pesadas, comienza cuando un vehículo se ubica dentro del arco de sensores, el cual manda una señal al PLC central, la cual esta provista de un software destinado para el control general del sistema, que detecta las dimensiones y peso del vehículo y en base a esta información determina si el vehículo es apto para ingresar al sistema, así como para indicar al usuario si el estacionamiento tiene capacidad para recibirlo o si se encuentra en operación.

Acto seguido, el vehículo a ser almacenado, ingresa al puerto de recepción, lugar donde el usuario puede dejarlo y se le indica el procedimiento para entregarlo, así como para recuperarlo, además de las normas de seguridad, operación y alguna otra información pertinente. Un grupo de sensores (43) detecta que no se encuentren personas dentro del puerto, esto se logra con sensores de movimiento y un sensor ubicado en la puerta de salida (41), que se activa cuando el usuario deja la plataforma o puerto; cuando los sensores muestran que es seguro el proceder, mandan la señal para expedir el "ticket" de estacionamiento para el usuario, así como la activación del mecanismo que aparca el vehículo automotriz en la estructura para carga pesada B correspondiente.

El robot "Y" para carga pesada se desliza por rieles montados en la estructura matricial (8) y que se encuentran debajo de cada estructura para carga pesada B, para así permitirle movimiento a través de la estructura sobre el eje "Y" y por sobre el robot "X" para carga pesada. El control del robot "Y" para carga pesada esta dado por un PLC que se conecta al mando central en cascada a través del robot "X" para carga pesada. El PLC del robot "Y" para carga pesada esta conectado a varios sensores (17) e interruptores que controlan de manera precisa el desplazamiento del robot "Y" para carga pesada, para evitar errores de posición y por ende, errores de interacción con los vehículos, y/o los demás robots o la estructura para carga pesada B. Este robot "Y" para carga pesada se alimenta por una conexión permanente con el robot "X" para carga pesada y existe uno de éstos por cada robot "X" para carga pesada que exista en la estructura matricial. Para esta aplicación en concreto se requieren de cuatro "gatos" mecánicos con una capacidad de 2,000 g. cada uno, así como un par de motores eléctricos de dos Hp que activa cada par de "gatos".

El robot "X" para carga pesada se desliza sobre rieles y se alimenta a partir de éstos también; se desliza por la zona central de la estructura matricial (12) transportando al robot "Y" para carga pesada hacia la estructura para carga pesada B, puerto o robot "Z" para carga pesada adecuado. Para llevar a cabo esta tarea, el robot "X" para carga pesada es controlado por un PLC y varios sensores (20) que interactúan con la estructura matricial para poder saber con precisión su alineación con los rieles por donde se desplaza el robot "Y" para carga pesada y su posición dentro de la estructura matricial, para evitar colisiones con otro robot "X" para carga pesada. Existe por lo menos un robot "X" para carga pesada por cada piso de la estructura matricial, pero en los pisos inferiores se prevén más para dar mayor eficiencia al sistema. Este robot "X" para carga pesada se desplaza gracias a un par de motores eléctricos de dos Hp.

En la presente invención, al robot "Z" para carga pesada se le denomina también a su vez como elevador, el cual se encarga de transportar a los vehículos a través de los muchos pisos de la estructura matricial. La operación de éste robot "Z" empieza cuando el robot "Y" para carga pesada deposita el vehículo sobre los travesarlos de éste y se eleva por medio de un sistema de contrapeso (55) y poleas (52), todo esto guiado por rieles verticales (53). El elevador es controlado por el sistema central y esta provisto de varios sensores (57) y (58) para asegurar su óptimo funcionamiento, también esta provisto de sistemas de seguridad que evitan su caída repentina ya sea por falla mecánica o de suministro eléctrico. Existen por lo menos dos elevadores para así evitar el problema de que si uno falla los vehículos queden atrapados en la estructura matricial.

Otro aspecto a considerar dentro de este sistema es la llamada sala de espera que es un habitáculo donde los usuarios del estacionamiento reciben su boleto al ingresar al estacionamiento y cuando desean retirar su vehículo lo solicitan en esta área, realizan el pago y esperan a que el sistema entregue su vehículo, la sala de espera cuenta con la maquina expendedora de boletos así como con un sistema que le indica al usuario cuando realiza el pago de su boleto, un estimado del tiempo mínimo que le tomará al sistema entregarlo, el usuario si no esta conforme con el tiempo de entrega, podrá extenderlo.

Por último, se presenta la caseta de control que es una zona donde se ubica un empleado del estacionamiento quien tendrá acceso al sistema que opera a los robots siendo capaz de monitorear sus operaciones, solicitar acciones por parte del sistema, registro de toda la operación, cancelación o habilitación de las operaciones del sistema en su totalidad o en alguna de sus partes. Todo esto se realiza gracias a una computadora que esta conectada con el PLC central.

Como características extras, el sistema cuenta con una sub-estación eléctrica que provee electricidad al sistema en caso de falla en el suministro, cuarto de maquinas para los elevadores y una grúa viajera (49) ubicada en la cima de la estructura que puede mover un vehículo automotriz a otro nivel o también si es requerido, desplazar cualquier equipo dentro de la estructura.

En base a lo anteriormente descrito se denotan los beneficios que proporciona la presente invención: S Se logra una reducción en el espacio requerido para almacenar, debido a la estructura matricial que auxiliada por los robots no requiere de rampas y/o losas. Se logra una reducción en la cantidad de materiales a ser empleados, ver punto anterior. Se logra una reducción de tiempos de almacenaje, debido a los algoritmos de almacenaje que coordinan la operación de los robots "X", "Y" y "Z". ^ Se garantiza un manejo adecuado y ordenado de los objetos y partiendo de esta virtud permite el manejo de objetos de alto y bajo riesgo para el contacto humano.

Por la completa automatización de los robots "X", "Y" y "Z", que manipulan los objetos por medio de los travesaños de esta invención. Esta invención es capaz de adaptarse a las características físicas propias de cada proyecto, debido a la cualidad de que la estructura base "A" o "B" unitaria se puede repetir a lo largo o a lo alto tantas veces sea requerida. La estructura base del presente invento puede reproducirse las veces necesarias para satisfacer las necesidades presentes por la característica mencionada en el párrafo anterior. La presente invención tiene la cualidad de que en caso de falla, los componentes del sistema son capaces de redirigir las operaciones para así evitar el estancamiento de los objetos, ya que se cuenta con un conjunto redundante de robots (porque si uno falla, el otro opera). Las partes que conforman esta invención son de carácter estándar, lo cual permite una cómoda disposición para su fabricación y mantenimiento.

La presente invención funciona mediante la interacción de robots "X", "Y" y "Z" y una estructura matricial diseñada que permite automatizar el proceso de almacenamiento y solo delegar las eventualidades fuera del sistema, a una persona que tiene el rol de monitor. La presente invención tiene la capacidad de operar en función dual, es decir, en base a un logaritmo de ocupación lo que permite un almacenaje de objetos en función de la ruta crítica para su disposición, además de poder en cambio, operar en base a áreas de almacenaje predestinadas. Como ejemplo, clasificado en base a grupos de letras, tiempo de ingreso (por cuestiones de caducidad) y/o características comunes entre los objetos.

Claims (1)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito suficientemente mi invención, considero como una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1.- Sistema automatizado para almacenamiento de objetos caracterizado porque se constituye de: una unidad base que es una estructura madre integrada de, al menos cuatro columnas fijas o no al suelo, por bases de goma, tornillos o por cualquier medio de sujeción ya sean para la superficie ó subterráneas. Las columnas, están distribuidas en forma de un cuadrado o rectángulo para que soporten cerca de la base de estas columnas, al menos un marco cuadrado o rectangular constituido por cuatro vigas descritas como sigue: una posterior, una lateral izquierda, una lateral derecha y una frontal; las vigas posterior, lateral izquierda y lateral derecha se encuentran unidas a las columnas a una misma altura, la cuarta viga que es la frontal es la que completa el marco se encuentra colocada más abajo que el resto del marco. Esta configuración permite que las vigas laterales las cuales están ubicadas en la parte superior del marco sean empleadas como guías o rieles hacia el interior del área formada por la disposición de las columnas y el marco pudiendo ser acanaladas o no, para así permitir el desplazamiento al interior de esta estructura a un robot "Y". La viga frontal que se encuentra en la parte inferior del marco también se emplea como riel, la cual permite el desplazamiento horizontal de un robot "X". A lo largo del lado frontal de la estructura madre, por encima del marco sobre al menos una de las vigas laterales empleadas como rieles se soportan al menos de un par de travesaños, los cuales tienen una base plana seguida por una pendiente para darle una ligera altura a la parte final del travesaño que es una superficie plana que abarca casi todo el ancho del marco, esta superficie plana al trabajar en conjunto con las otras superficies de los demás travesaños forma una base plana no continua donde se soporta al objeto por almacenar este puede ser un vehículo, cajas, barriles, contenedores de productos, entre otros. Esta configuración de piezas para la presente invención, se denomina como "estructura madre". Esta estructura madre, se puede repetir infinidad de veces ya sea hacia arriba formando varios pisos, o de forma longitudinal formando filas. Este diseño genera el espacio de almacén en forma de matriz y esta última también puede repetirse creándose así dos matrices paralelas; Cuando esto sucede, los rieles que se encuentran en la parte inferior del marco de la estructura madre quedan encontradas con los rieles de las filas paralelas creando un pasillo intermedio por donde se desplaza el robot "X". Cuando la estructura general tiene más de un nivel o piso se requiere de al menos un conducto para elevador que es por donde el robot "Z" que será posteriormente descrito a detalle desplaza los objetos a través de los múltiples pisos, esta parte de la estructura se constituye de un espacio formado de al menos cuatro columnas sujetas al piso de igual manera que los cajones. Dichas columnas van a lo largo de todos los niveles creando un espacio que funcionará como conducto para el elevador, dicho espacio tiene vigas adheridas en cada piso formando un marco para darle soporte estructural, así como, rieles en la viga frontal de estos para mantener la continuidad de la vía a lo largo del pasillo entre las matrices de estructuras madre; La separación entre las columnas es ligeramente mayor al cajón, dado que el conducto debe permitir que en su interior se desplace un robot "Z" que tenga las mismas dimensiones que la estructura madre, así como dependiendo del peso y el volumen de los objetos a manejar, se debe considerar dentro de este espacio, rieles para encausar al elevador o robot "Z" y sus contrapesos de ser requeridos dependiendo de la naturaleza de la aplicación. Estas son las partes esenciales que conforman la estructura donde operan los robots y se almacenan los objetos, para aplicaciones de gran peso y/o volumen se requerirán algunas modificaciones a las partes de la estructura ya descrita, así como, otras que serán propiamente descritas en los párrafos dedicados precisamente a la aplicación del sistema para grandes cargas. Los robots que se encargan de mover los objetos dentro de la estructura se dividen en tres clases, uno por cada eje cartesiano (X, Y, Z). El primer robot es el robot "Y", el cual en su parte superior tiene una forma rectangular provista de al menos un par de travesaños planos en al menos uno de sus lados, dichos travesaños son estructuras planas no continuas diseñadas para soportar una carga u objeto; valiéndose del espacio vació entre los varios travesaños este robot "Y" puede entrecruzar sus propios travesaños por medio de un movimiento vertical con los travesaños de la estructura presentes en los cajones permitiendo así el intercambio de objetos entre los cajones y el robot "Y" . El movimiento de la parte superior del robot "Y" es dado por uno o mas "gatos" mecánicos conectados a uno o más motores eléctricos, apoyados sobre la parte inferior del robot "Y", esta parte es una estructura rectangular de dimensiones similares a su parte superior así como de dimensiones similares al ancho del cajón, valiéndose de al menos cuatro ruedas motorizadas ubicadas cerca de los extremos de sus dos vigas laterales, para que pueda desplazarse a través de los rieles presentes en el interior de cada estructura madre, o sobre el robot "X". El robot "Y "también esta provisto de sensores en sus extremos y se alimenta de energía eléctrica por medio de una conexión permanente con el robot "X", por esta razón existe un robot "Y" por cada robot "X" presente en el sistema. El siguiente es el denominado robot "X", el cual tiene forma rectangular y esta provisto en su parte superior de un par de rieles, estos últimos valiéndose del movimiento horizontal del robot "X" a través de las dos matrices de cajones, se alinean con los rieles de la estructura, gracias a esta alineación de rieles se guía al robot "Y" sobre los rieles interiores de los cajones, los elevadores o robots "Z" y por sobre el mismo robot "X". La parte inferior del robot "X" esta provista de al menos un motor eléctrico, cuatro ruedas motorizadas ubicadas cerca de los extremos de sus dos vigas laterales, diseñadas para desplazarse sobre los rieles del pasillo en la parte central de la estructura. El robot "X" también esta provisto de sensores en sus rieles para así poder alinearse con los rieles de la estructura o elevador. El robot "X" se alimenta de energía eléctrica ya sea por medio de un cable eléctrico, rieles electrificados o cualquier otra forma según sea la naturaleza y las dimensiones de la aplicación. Cabe aclarar que existe al menos un robot "X" por cada piso de la estructura. El último, es el denominado robot "Z" o elevador, el cual se conforma por al menos cuatro columnas dispuestas de forma cuadrada o rectangular que soportan al menos un marco incompleto en la parte inferior, el cual esta conformado por tres vigas una posterior, una lateral izquierda y una lateral derecha, donde un par de vigas laterales funcionan también como rieles para el robot "Y". Sobre al menos una de estas vigas laterales se coloca como mínimo un par de travesaños diseñados de forma idéntica a los de la estructura madre, que soportan al objeto para que pueda ser desplazado verticalmente. Otra característica presente sobre este robot "Z" son los sujetadores para las cuerdas y/o poleas, adaptación que depende del peso y el sistema de elevación por cables utilizado, este sistema de elevación también determina el método de alimentación eléctrica para este robot "Z". Si la estructura presenta mas de un piso o nivel es necesario que cuente por lo menos con uno de estos robots "Z", pero se recomienda el empleo de mas de un robot "Z" por estructura para evitar el paro total del el sistema en sus múltiples niveles si este llegase a fallar. Para la operación de los robots dentro de la estructura madre que integra la totalidad del sistema, se requiere la aplicación de un software diseñado para controlar a los robots y operar en base a programación de algoritmos de ocupación, registros y señales recolectadas por sensores presentes tanto en la estructura madre como en los robots. La operación del Sistema madre comienza cuando un objeto es dispuesto en una estructura del nivel base, desde este punto el robot "Y" procede a recogerlo valiéndose de sus travesaños por medio de un movimiento vertical, el robot "Y" es guiado por los rieles en la parte inferior de la estructura madre se retira de ésta y se posa sobre el robot "X", éste último desliza al objeto y al robot "?" por medio del pasillo central de la estructura madre y se detiene frente al conducto del robot "Z". El robot "Y" se activa de nuevo y se desplaza al interior del Robot "Z" posteriormente baja sus travesaños y deposita el objeto sobre los propios travesaños del robot "Z". El robot "Y" se retira de la estructura que conforma al robot "Z" y es cuando este robot comienza su operación de desplazar al objeto dentro de los muchos pisos de la estructura matricial. El robot "Z" se detiene en el piso donde se almacenara el objeto, el robot "Y" de el piso en cuestión se introduce dentro del robot "Z" y procede a recolectar el objeto valiéndose como ya se menciono de sus travesaños después se posa junto con el objeto, sobre el robot "X" del piso en cuestión, este se desplaza sobre el pasillo central hasta posicionarse al lado de la estructura madre específicamente donde será colocado el objeto, una vez mas se activa el robot "Y" y se introduce dentro de esta estructura madre y deposita el objeto. Para la acción de devolver un objeto en lugar de recolectarlo las acciones del sistema de robots son las mismas pero en el orden inverso. - Sistema automatizado para almacenamiento de objetos en modalidad de carga pesada según la cláusula l, caracterizado porque se constituye de: una estructura para carga pesada, la cual es un bloque sin losas que se elabora a partir de columnas y vigas horizontales así como si se requieren también, vigas transversales para dar mayor soporte a la estructura para carga pesada, a su vez, está provista de cuatro grupos de por lo menos cuatro travesaños donde se soportan las llantas de los vehículos de cuatro ruedas. Cuenta con un par de rieles para el desplazamiento de los robots "Y" para carga pesada, independientes al marco de soporte en una configuración que los ubica mas cerca entre sí, y de forma centrada con respecto a la estructura, esto con el fin de reducir el tamaño del robot "Y" para carga pesada, sin embargo el riel frontal destinado para el movimiento del robot "X" para carga pesada mantiene su misma disposición en comparación con la invención madre. La estructura, presenta por debajo de los rieles para el robot "Y" para carga pesada una cubierta para evitar los derrames de los vehículos y por último al menos un sensor en el interior de la estructura la cual se repite varias veces en la estructura general con el fin de formar al menos dos matrices paralelas que tienen rieles en sus caras internas para permitir el desplazamiento de los robots "X" para carga pesada, así como alimentarlos por medio de la electrificación de dichos rieles. También en esta estructura matricial están los conductos verticales para los elevadores y sus contrapesos coronados por sus respectivos cuartos de maquinas. Dentro de la estructura matricial diseñada para grandes pesos son los espacios donde llega el objeto o carga y cumple también la función de ser el espacio para despachar o entregar los mismos, en adelante, denotados como puertos; Existe por lo menos uno pero por eficiencia se incluyen mas, se encuentran en el área de comunicación de la estructura con el exterior de ésta y se dividen en puertos de ingreso y salida si son mas de uno. Dichos puertos se componen de columnas y vigas formando un prisma rectangular hueco, pero de dimensiones mayores en proporción para un adecuado acceso a los vehículos automotrices, también presentan losas en cuatro de sus seis caras, dos a modo de paredes laterales, otra más a modo de techo y por último, una a modo de piso que esta recortada en un patrón que describe la silueta de la parte superior del robot "Y" para carga pesada. Los puertos tienen rieles en su parte inferior centrados de igual manera, cada puerto también presenta un par de plumas, usadas para controlar el ingreso y la salida de vehículos; una puerta, para los usuarios; un proyector o pantalla de información y sensores de movimiento. El sistema en su modalidad de carga pesada tiene al menos un dispositivo denominado arco de sensores ubicado fuera de la estructura o en el umbral de los puertos que como su nombre lo indica es un arco o portal donde se integran una gran cantidad de sensores con el fin de registrar las medidas del vehículo, así como una báscula en su base para registrar el peso y una pantalla o monitor informativo. Otra parte de la estructura para cargas pesadas es la llamada sala de espera que es un área donde se encuentra la máquina expendedora y/o cobradora de boletos y a donde conducen las puertas de los puertos. Por último, la estructura para cargas pesadas cuenta con dispositivos de seguridad como una subestación eléctrica. Los tres robots "X", "Y" y "Z" para cargas pesadas, presentan las siguientes adaptaciones: El robot "Y", para carga pesada en su parte superior tiene una forma rectangular provista de dos grupos de travesaños que son estructuras diseñadas para entrecruzarse con, los travesaños fijos de la estructura para cargas pesadas, el puerto o el elevador. El movimiento de los travesaños es vertical y es generado por cuatro "gatos" mecánicos conectados a motores eléctricos, ubicados en la parte inferior del robot "Y", para carga pesada presentando una forma rectangular de dimensiones similares a su parte superior, al mismo tiempo esta provista de varias ruedas con el fin de distribuir adecuadamente el peso del vehículo automotriz, montadas sobre ejes soportados por chumaceras que atraviesan al robot "Y" para carga pesada, todo lo anterior, permite su desplazamiento a través de rieles en la estructura o en el robot "X" para carga pesada. Este robot "Y" para carga pesada es impulsado por motores eléctricos y cadenas que se encuentran dentro de la parte inferior del robot "Y" para carga pesada, que también esta provisto de sensores en sus extremos, para evitar colisiones. El robot "X" para carga pesada, consta de una forma rectangular provista de rieles en su parte superior, este robot es capaz de alinearse con los rieles de la estructura para carga pesada o de los elevadores y así proveer un desplazamiento adecuado al robot "Y" para carga pesada sobre de éstos. El robot "X" para carga pesada en su parte inferior esta provista de motores eléctricos, cadenas y ruedas diseñadas para desplazarse sobre los rieles presentes en la parte central de la estructura matricial. El robot "X" para carga pesada, también esta provisto de sensores para alinearse adecuadamente con los rieles de la estructura. Un tercer robot "Z" para carga pesada, el cual básicamente es un bloque provisto de travesaños rígidos, en el interior de éste y que por medio de cables conectados a poleas suben o bajan al robot "Z" para carga pesada, que es guiado por rieles, en la estructura matricial. También en la parte superior de dicho robot "Z" para carga pesada se encuentra el cuarto de máquinas que opera al elevador con ayuda de un contrapeso, al otro lado de la polea, el cual es guiado por un riel. El robot "Z" para carga pesada también esta provisto de un par de rieles fijos en su base destinados a encausar al robot "Y" para carga pesada así como de sensores en uno de sus lados y otro en la parte que lo une al riel guía, además presenta frenos de emergencia (mismos que pueden ser inerciales) para evitar que se desplome en caso de falla tanto mecánica o de suministro eléctrico. Para la operación en la estructura para cargas pesadas de los robots que integra la totalidad del sistema, se requiere la aplicación de un software diseñado para controlar a los robots y operar en base a programación de algoritmos de ocupación, registros y señales recolectadas por sensores presentes tanto en la estructura madre como en los robots. Este software empleado, fue diseñado para tener la capacidad de operar automáticamente así como ser capaz de detectar fallas en el sistema, mandar señales de advertencias o detener el proceso según sea el caso. Así como redirigir la operación del sistema si se presenta una falla evitando así la parte afectada. También esta diseñado para mantener un registro de todas las operaciones del estacionamiento tanto administrativas, informativas y operativas. Por último, presenta la característica de poder ser ampliado o modificado para adaptarse a las necesidades, únicas o propias de cada proyecto de estacionamiento sin tener la necesidad de volver a estructurar todo el programa de nuevo.