WO2019154467A1

WO2019154467A1 - Transportfahrzeug zur automatisierten bedienung eines warenlagers

Info

Publication number: WO2019154467A1
Application number: PCT/DE2019/200002
Authority: WO
Inventors: Michael Weber; Jörg EDER; Marco Gebhardt; Nicole Stephan
Original assignee: Gebhardt Foerdertechnik Gmbh
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2019-08-15
Also published as: DE102018201929A1

Abstract

Ein Transportfahrzeug zur automatisierten Bedienung eines Warenlagers mit einer Lagerstruktur, in der in einer Längsrichtung (x), einer Querrichtung (z) und einer Höhenrichtung (z) orthogonal ausgerichtete Lagerplätze ausgebildet sind, sowie mit einem an die Lagerstruktur angepassten, Längstransportwege in x-Richtung und Quertransportwege in z-Richtung für das Transportfahrzeug (3) definierenden Schienenraster (10), umfasst einen Fahrzeugkörper (18) mit vier Seitenwänden (24), die einen von einer Unterseite des Transportfahrzeugs (3) zugänglichen Hohlraum (17) zur Aufnahme von Transportgut innerhalb des Fahrzeugkörpers (18) seitlich begrenzen, wobei jeder der vier Seitenwänden (24) ein mit dem Fahrzeugkörper (18) verbundenes Fahrwerk (19) zugeordnet ist. Zur Realisierung von Richtungswechseln umfasst das Transportfahrzeug (3) weiterhin einen Fahr- werkswechselmechanismus, wobei jedem der Fahrwerke (19) eine Hubeinrichtung (21 ) zugeordnet ist, die ausgebildet ist, eine Höhenbewegung des jeweiligen Fahrwerks (19) in y-Richtung zu bewirken. Zur Realisierung einer kompakten Bauform des Transportfahrzeugs (3) sind die Hubeinrichtungen (21) jeweils an einer Außenseite der jeweiligen Seitenwand (24) angeordnet sind und derart ausgebildet sind, dass sie den innerhalb des Fahrzeugkörpers (18) ausgebildeten Hohlraum (17) nach oben hin nicht überragen.

Description

TRANSPORTFAHRZEUG ZUR AUTOMATISIERTEN BEDIENUNG

EINES WARENLAGERS

Die Erfindung betrifft ein Transportfahrzeug zur automatisierten Bedienung eines Warenlagers mit einer Lagerstruktur, in der in einer Längsrichtung (x), einer Quer- richtung (z) und einer Höhenrichtung (z) orthogonal ausgerichtete Lagerplätze ausgebildet sind, sowie mit einem an die Lagerstruktur angepassten, Längstrans- portwege in x-Richtung und Quertransportwege in z-Richtung für das Transport- fahrzeug definierenden Schienenraster, umfassend einen Fahrzeugkörper mit vier Seitenwänden, die einen im Wesentlichen kastenförmigen, von einer Unterseite des Transportfahrzeugs zugänglichen Hohlraum zur Aufnahme von Transportgut innerhalb des Fahrzeugkörpers seitlich begrenzen, wobei jeder der vier Seiten- wänden ein mit dem Fahrzeugkörper verbundenes Fahrwerk zugeordnet ist, wobei die Fahrwerke jeweils an einer Außenseite der jeweiligen Seitenwand angeordnet sind, wobei die Fahrwerke zwei an einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Fahrzeugkörpers angeordnete x-Fahrwerke umfassen, die jeweils für eine Bewegung des Transportfahrzeugs entlang der Längstransportwege in x-Richtung ausgerichtete Räder aufweisen, und wobei die Fahrwerke zwei an einander ge- genüberliegenden Seitenwänden des Fahrzeugkörpers angeordnete z-Fahrwerke umfassen, die jeweils für eine Bewegung des Transportfahrzeugs entlang der Quertransportwege in z-Richtung ausgerichtete Räder aufweisen.

Transportfahrzeuge der in Rede stehenden Art sind seit einigen Jahren aus der Praxis bekannt und kommen insbesondere in speziellen automatisierten Blockla- gern zum Einsatz. Diese speziellen Warenlager sind entwickelt worden, um her- kömmliche Warenlager insbesondere im Hinblick auf die realisierbare Lagerdichte zu verbessern. Bei herkömmlichen Warenlagern befindet sich das Lagergut übli- cherweise in Lagerbehältern, welche in Regalen gelagert werden, die in Regalrei- hen angeordnet sind. Jeder Lagerbehälter enthält dabei eine Vielzahl von Produk- ten eines Produkttyps. Die Bedienung eines solchen Warenlagers erfolgt über Freiräume zwischen den Regalreihen, den sogenannten Lagergassen, in denen mittels eines Transportsystems, bspw. einem Regalbediengerät oder einem Shut- tle-System, die einzelnen Regalfächer angefahren werden können. Da die Lager- gassen für die eigentliche Lagerung nicht zur Verfügung stehen, ist die Lagerdich- te derartiger Warenlager relativ niedrig. Mit anderen Worten ist die Größe des tat- sächlich für die Lagerung von Produkten zur Verfügung stehenden Raums relativ klein im Vergleich zu der Größe des Raums, der für das Warenlager als Ganzes erforderlich ist.

Demgegenüber verfolgen die oben angesprochenen automatisierten Blocklager einen alternativen Ansatz. Danach werden die Lagerbehälter nicht mehr in kon- ventionellen Regalen gelagert, sondern die Lagerbehälter werden in einem selbst- tragenden modularen Aluminiumraster, welches vertikale Schächte definierter Größe bildet, übereinandergestapelt. Die Stapel sind dabei in einer Längsrichtung und in einer Querrichtung in Reihen angeordnet. Auf die einzelnen Lagerbehälter wird von oben mittels geeigneter Transportfahrzeuge zugegriffen, die sich auf ent- sprechenden Fahrschienen bewegen, die in Form einer 2D Matrix auf der Regal- struktur angeordnet sind. Dementsprechend müssen zwischen den Reihen keine Lagergassen ausgebildet sein, weshalb diese Lagerstruktur eine deutliche Ver- besserung der Lagerungsdichte bietet. Derartige automatisierte Blocklager, die eines der Hauptanwendungsfelder für Transportfahrzeuge gemäß Ausführungs- formen der vorliegenden Erfindung bilden, sind teilweise auch unter der Kenn- zeichnung AutoStore® bekannt.

Die WO 2014/090684 A1 zeigt ein derartiges Lagersystem zusammen mit einem entsprechenden Transportfahrzeug. Das Transportfahrzeug, welches einen zent- ralen, nach unten geöffneten Hohlraum zur Aufnahme von Transportgut in Form von genormten Lagerbehältern umfasst, verfügt über zwei Fahrwerke mit jeweils vier Rädern, wobei eines der Fahrwerke für eine Bewegung des Transportfahr- zeugs auf einer entsprechenden Schienenstruktur in eine Längsrichtung (x) und das andere Fahrwerk für eine Bewegung in eine dazu orthogonale Querrichtung (y) ausgelegt ist. Für die Ausführung von Richtungswechseln können die Fahrwer- ke unabhängig voneinander angehoben und somit von der Schienenstruktur ab- gehoben werden.

Gemäß der WO 2014/090684 A1 sind die Räder eines der Fahrwerke (konkret des Fahrwerks für eine Bewegung in y-Richtung, d.h. des y-Fahrwerks) an der Außen- seite des Fahrzeugkörpers angeordnet, während die Räder des anderen Fahr- werks (x-Fahrwerk) vollständig innerhalb des Fahrzeugkörpers, nämlich innerhalb des für die Aufnahme von Lagerbehältern im Inneren des Fahrzeugkörpers vorge- sehenen Hohlraums angeordnet sind. Dies hat den Nachteil, dass das Transport- fahrzeug in y-Richtung beidseitig über das zu Grunde liegende Schienenraster hinausragt. Dementsprechend können zwei sich in entgegengesetzte x-Richtung bewegende Transportfahrzeuge einander nicht auf unmittelbar benachbarten Fahrschienen passieren. Im Ergebnis sind die Bewegungsmöglichkeiten sowie die maximale Anzahl der Transportfahrzeuge auf dem Schienenraster und damit die Effizienz der Ein- und Auslagerung von Waren insgesamt signifikant einge- schränkt.

Die WO 2015/193278 A1 zeigt ein weiterentwickeltes Transportfahrzeug für die beschriebene Art von Lagersystemen, wobei das Fahrzeug derart ausgebildet und an das konkrete Lagerraster angepasst ist, dass es die lichte Länge und Breite der Schächte nicht überragt. Dementsprechend kann ein Fahrzeug bei zentraler Posi- tion über einem Schacht allseitig von anderen Fahrzeugen passiert werden. Die schmale Bauform wird dadurch erreicht, dass wesentliche Funktionsbaugruppen, insbesondere der Hubantrieb und die Hubmechanik für einen Fahrwerkwechsel, auf der Fahrzeugoberseite, d.h. oberhalb des für die Aufnahme eines Lagerbehäl- ters ausgebildeten Hohlraums angeordnet sind. Die hat zum einen den Nachteil, dass der Aufbau mechanisch aufwendig und damit störungsanfällig ist. Zum ande- ren ist nachteilig, dass das Transportfahrzeug eine Bauhöhe aufweist, welche die Höhe der zu transportierenden Lagerbehälter deutlich übersteigt. Dies bedingt zum einen gewisse Einschränkungen im Hinblick auf mögliche Einsätze des Transportfahrzeugs, bspw. auf innerhalb des Lagersystems ausgebildeten Zwi- schenebenen. Zum anderen ist die Schwerpunktlage der Transportfahrzeuge rela- tiv hoch, was sich insbesondere negativ auf die Dynamikeigenschaften der Fahr- zeuge auswirkt.

Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Transport- fahrzeug zur automatisierten Bedienung eines Warenlagers der eingangs genann- ten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass das Transportfahrzeug kompakte Baumasse sowie gute Dynamikeigenschaften aufweist. Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des An- spruchs 1 gelöst. Danach ist das in Rede stehende Transportfahrzeug dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Fahrwerke eine Hubeinrichtung zugeordnet ist, die ausgebildet ist, eine Höhenbewegung des jeweiligen Fahrwerks in y-Richtung zu bewirken, wobei die Hubeinrichtungen jeweils an einer Außenseite der jeweili- gen Seitenwand angeordnet sind und derart ausgebildet sind, dass sie den inner- halb des Fahrzeugkörpers ausgebildeten Hohlraum nach oben hin nicht überra- gen.

In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass sich eine kompak- te Bauweise zum einen dadurch erreichen lässt, dass die Fahrwerkswechselme- chanik realisiert wird, indem jedem der Fahrwerke eine eigene Hubeinrichtung zu- geordnet wird, die so ausgebildet sind, dass sie eine von den jeweiligen anderen Hubeinrichtungen unabhängige Höhenbewegung des jeweiligen Fahrwerks bewir- ken können. Hierdurch lassen sich aufwendige mechanische Vorkehrungen, die jeweils zwei richtungsgleiche Fahrwerke miteinander koppeln, vermeiden. Des Weiteren ist erkannt worden, dass es im Hinblick auf die Realisierung von kom- pakten Baumaßen weiterhin von Vorteil ist, wenn die Hubeinrichtungen jeweils an einer Außenseite der jeweiligen Seitenwand angeordnet sind und derart ausgebil- det sind, dass sie den innerhalb des Fahrzeugkörpers ausgebildeten Hohlraum nach oben hin nicht überragen, weder im angehobenen noch im abgesenkten Fahrwerkszustand. Dementsprechend kann die Bauhöhe des Transportfahrzeugs minimiert werden, welche im Wesentlichen durch die Summe der Höhe des jewei- ligen Ladungsträgers und der Bauhöhe eines geeigneten Lastaufnahmemittels zur Aufnahme des jeweiligen Ladungsträgers sowie ggf. einer auf der Oberseite des Transportfahrzeugs angeordneten Antriebseinheit definiert ist. Zudem hat das er- findungsgemäße Transportfahrzeug einen niedrigeren Schwerpunkt als solche Transportfahrzeuge, bei denen Komponenten der Fahrwerk-Hubeinrichtungen insgesamt oder teilweise oberhalb des eigentlichen Fahrzeugkörpers angeordnet sind, was wiederum eine Verbesserung der Dynamikeigenschaften zur Folge hat.

In vorteilhafter Weise sind die Hubeinrichtungen sowie die jeweils zugehörigen Fahrwerke derart ausgestaltet, dass die Gesamtkonstruktion eine bauliche Tiefe in einer zu der jeweiligen Seitenwand orthogonalen Richtung von 100 mm oder we- niger, besonders bevorzugt von 40 mm oder weniger aufweisen. Dadurch wäre ein Transportfahrzeug realisiert, welches insbesondere in den standardisierten Varian- ten von KLT (Kleinladungsträger) Systemen eingesetzt werden könnte, und wel- ches dabei bei zentraler Position über einem Schacht allseitig von anderen Fahr- zeugen passiert werden könnte.

In weiter vorteilhafter Weise weist jedes der Fahrwerke eine in der Höhenrichtung (z) bewegliche Fahrwerks-Tragkonstruktion auf. Um nur rein vertikale Bewegun- gen des Fahrwerks zuzulassen, ist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Linearführung für die Fahrwerks-Tragkonstruktion vorgesehen. Diese Linearfüh- rung könnte beispielsweise in Form von zwei an der entsprechenden Seitenwand beabstandet zueinander montierten vertikalen Profilschienen mit geeigneten Lauf- bahnen und Führungen realisiert sein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass jedes Fahrwerk zwei über die Fahrwerks-Tragkonstruktion mit der jeweiligen Hubeinrichtung ge- koppelte Räder aufweist. Je nach Anforderung kann jedoch auch eine abweichen- de Anzahl von Rädern pro Fahrwerk vorgesehen sein. Gemäß einer alternativen Ausführungsform könnte auch ein Raupenfahrwerk vorgesehen sein, wobei das Transportfahrzeug dabei auf einer geeigneten, speziell für die Fortbewegung auf den Fahrschienen ausgebildeten Antriebskette oder direkt auf dem Antriebsriemen fahren könnte. Mit einer solchen Funktionsintegration ließe sich weiteres Einspar- potential beim benötigten Bauraum erzielen.

Im Rahmen einer konkreten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Hubeinrichtungen jeweils eine vorzugsweise elektromotorisch antreibbare Spin- deleinrichtung aufweisen, die auf das jeweilige Fahrwerk direkt oder indirekt ein- wirkt. Als Antriebsaggregate könnten die Hubeinrichtungen bevorzugt jeweils ei- nen zylinderförmigen Hubaktuator aufweisen.

Im Hinblick auf eine kompakte Bauweise und eine Minimierung der baulichen Tiefe in einer zu der jeweiligen Seitenwand orthogonalen Richtung sind der Hubaktuator und die Spindeleinrichtung vorzugsweise versetzt zueinander an der jeweiligen Seitenwand angeordnet und mittels einer mechanischen Kopplungseinrichtung, bspw. in Form eines Riemens, einer Zahnstange, einer Kette oder eines Bandes, gekoppelt.

Anstelle einer Spindeleinrichtung könnten die Hubeinrichtungen alternativ auch einen mit dem jeweiligen Fahrwerk gekoppelten Linearmotor oder elektromagneti- schen Aktuator aufweisen.

In vorteilhafter Weise weisen die Hubeinrichtungen jeweils einen Hubmechanis- mus in Form eines Doppel-Kniehebels auf. Dieser könnte vorzugsweise an der Fahrwerks-Tragkonstruktion angreifen. Ein Doppel-Kniehebel Mechanismus bietet den Vorteil eines nichtlinearen Kraftverlaufs mit einer sehr geringen Belastung im angehobenen Zustand. Zudem lässt sich der Mechanismus mit einem sehr schmalen Aufbau realisieren. Im Hinblick auf den beim Fahrwerkswechsel vor- herrschenden Ablauf der abgestimmten Hub- und Senkbewegung der verschiede- nen Richtungsfahrwerke bietet der Doppel-Kniehebel Mechanismus durch sein nichtlineares Übersetzungsverhältnis die Möglichkeit, eine konstante Antriebskraft in die benötigte, von der aktuellen Fahrwerksposition abhängigen Hubkraft am Fahrwerk zu übersetzen. Weiterhin verringert der nichtlineare Kraftverlauf die be- nötigte Antriebsleistung der Fahrwerkshubeinrichtung, was die Verwendung von platzsparenden Antrieben ermöglicht und folglich die Realisierung eines schmalen Aufbaus unterstützt. Zusätzlich kann der benötigte Energiebedarf für den Rich- tungswechsel beim Einsatz eines Doppel-Kniehebel Mechanismus, in Verbindung mit getrennt wirkenden Hubeinrichtungen je Fahrwerk, gesenkt werden.

Im Hinblick auf eine effiziente Aufnahme von Ladungsgut kann ein Lastaufnah- memittel vorgesehen sein, welches in den Hohlraum des Fahrzeugkörpers einge- passt und in der Höhenrichtung (z) bewegbar ausgeführt ist. Vorzugsweise könnte hierbei ein auf die ggf. ausgewählte KLT-Variante abgestimmter Mechanismus vorgesehen sein, der die Ladeeinheiten (Ladungsträger) aus einer Tiefe von bei- spielsweise bis zu 9 m zuverlässig nach oben in den im Inneren des Fahrzeugkör- pers ausgebildeten Ladungsträger-Aufnahmehohlraum befördern kann.

Im Hinblick auf einen Schutz gegen Beschädigungen kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Seitenwände Außenverkleidungen auf- weisen, welche die Hubeinrichtungen und die Fahrwerke zumindest weitestge- hend überdecken. Eine derartige Außenverkleidung kann in konstruktiv einfacher Weise bspw. in Form einer Kunststoffhaube realisiert sein, die in Form und Größe auf den Fahrzeugkörper abgestimmt und auf diesen aufsetzbar ist.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgen- de Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Aus- führungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemei- nen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 in einer schematischen Ansicht ein Produktionssystem unter Einsatz eines Transportfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Er- findung,

Fig. 2 in einer schematischen Draufsicht eine Regalstruktur eines für den

Einsatz eines Transportfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung geeigneten Blocklagers,

Fig. 3 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Produktionssystem unter

Einsatz eines Transportfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 in einer schematischen Ansicht ein Transportfahrzeug gemäß einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 in einer schematischen Ansicht einen Teil eines Transportfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nebst einem Aus- schnitt eines entsprechenden Schienensystems, Fig. 6 in einer schematischen Draufsicht ein Transportfahrzeug gemäß ei- nem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 in einer schematischen Seitenansicht ein Transportfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Fahrwerk in ei- nem abgesenkten Zustand,

Fig. 8 in einer schematischen Seitenansicht ein Transportfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Fahrwerk in ei- nem angehobenen Zustand,

Fig. 9 in einer schematischen Draufsicht das Transportfahrzeug gemäß den

Fig. 7 und 8,

Fig. 10 in einem Diagramm die Weg- und Kraftverläufe am Flubaktuator und am Fahrwerk während eines Flubvorgangs,

Fig. 11 in einer schematischen Draufsicht die Antriebseinheit eines Trans- portfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 12 in einer schematischen Seitenansicht die Antriebseinheit eines

Transportfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zusammen mit dem entsprechenden Fahrwerk in einem abgesenkten Zustand, und

Fig. 13 in einer schematischen Seitenansicht die Antriebseinheit eines

Transportfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zusammen mit dem entsprechenden Fahrwerk in einem angehobe- nen Zustand.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein beispielhaftes Produktionssystem 1 , in dem Transportfahrzeuge 3 gemäß Ausführungsformen der Erfindung zum Einsatz kommen. Das Produktionssystem 1 in Fig. 1 ermöglicht den durchgehen- den Transport von Ladungsträgern 2 von einem Blocklager 4 bis zu den Produkti- onseinrichtungen, wobei die Ladungsträger 2, wie weiter unten im Detail beschrie- ben wird, von dem Transportfahrzeug 3 (nachfolgend auch synonym als Trans- portroboter oder als Transportmodul bezeichnet) aufgenommen werden. Die Transportmodule 3 können sich über ein Schienensystem 5 autonom zwischen dem Blocklager 4 und den Produktionseinrichtungen bewegen. Das Ausführungs- beispiel gemäß Fig. 1 umfasst als Produktionseinrichtungen eine Fertigungslinie 6 und eine Fertigungseinrichtung 7 mit Fertigungsinseln 8, die von den Transport- modulen 3 über das Schienensystem 5 mit Gütern versorgt werden. Das Blockla- ger 4 ist des Weiteren über das Schienensystem 5 mit einer weiteren Lagerkom- ponente 9 verbunden, die als Wareneingang und/oder Warenausgang fungieren kann.

Transportfahrzeuge gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kön- nen grundsätzlich auf dem gesamten in Fig. 1 gezeigten Schienensystem 5 ope- rieren. Allerdings treten deren spezifische Vorteile besonders dann in Erschei- nung, wenn die Transportfahrzeuge auf einem Schienenraster verkehren, wie es bspw. oberhalb eines automatisierten Blocklagers 4 üblicherweise aufgespannt wird (in Fig. 1 nicht gezeigt).

Ein solches Schienenraster 10 ist beispielhaft in einer schematischen Draufsicht in Fig. 2 dargestellt. Das Schienenraster 10 ist im Sinne eines Schachbrettmusters auf das jeweilige von oben zu bedienende Blocklager 4 abgestimmt. Bei dieser Variante eines Lagers sind Ladungsträger 2 übereinandergestapelt und es wird, im Vergleich zu anderen automatisierten Lagervarianten, ein sehr hoher Raum- nutzungsgrad erreicht. Zum Erreichen einer möglichst hohen Leistung ist das Schachbrettmuster auf dem Regallager so gestaltet, dass der Einsatz einer mög- lichst großen Anzahl an Transportfahrzeugen 3 ermöglicht ist und diese gleichzei- tig unmittelbar nebeneinander im Blocklager 4 agieren können. Ausführungsfor- men der vorliegenden Erfindung stellen Transportfahrzeuge bereit, welche diese Anforderungen erfüllen.

Bei den Transportfahrzeugen 3, die wie ausgeführt oberhalb von vertikal gestapel- ten Ladeeinheiten eines Lagers, beispielsweise auf einem schachbrettartigen Ras- ter, operieren, stellt das Fahrwerk eine wesentliche Komponente dar. Daher ist ein geeigneter Fahrwerksmechanismus vorgesehen, der es den Transportfahrzeugen 3 ermöglicht, mittels eines Fahrwerkwechsels ohne Kurvenfahrt und damit auf kür- zestem Weg einen orthogonalen Richtungswechsel durchzuführen. Zur Bereitstel- lung eines maximalen Raumnutzungsgrads und maximaler Leistung ist bei der Gestaltung des Transportfahrzeugs 3 darauf geachtet worden, dass die Außen- maße des Transportfahrzeugs 3 die Abmessungen des Ladungsträgers, zum Bei- spiel einer KLT-Kiste, in Breite und Länge nur geringfügig überragen. Somit wird der Einsatz von möglichst vielen Transportfahrzeugen 3 auf dem Raster und dem- nach auch eine maximale Leistung ermöglicht. Gleichzeitig können hierdurch die Ladungsträger sehr dicht nebeneinander gestapelt und somit ein hoher Raumnut- zungsgrad im Lager erzielt werden.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Ansicht ein weiteres beispielhaftes Produkti- onssystem, in dem Transportfahrzeuge gemäß Ausführungsformen der vorliegen- den Erfindung zum Einsatz kommen können. Fig. 3 veranschaulicht die Integration eines Blocklagers und einer Fördereinrichtung in einen beispielhaften, modernen Produktionsprozess mit automatisierter Fertigungsstraße und ebenfalls automati- schen, flexiblen Fertigungsinseln. In dem Szenario gemäß Fig. 3 gelangen die Transportfahrzeuge 3 nahtlos von der Regallagerstruktur eines Blocklagers 11 auf das außenliegende schachbrettartige Schienensystem 12 der Fördereinrichtung. Das Schienensystem 12 ist dabei auf das Fahrwerk der Transportfahrzeuge 3 ab- gestimmt und umfasst entsprechende Führungselemente zur sicheren Spurfüh- rung. Dementsprechend ermöglicht das Produktionssystem gemäß Fig. 3 einen flurfreien Transport von Ladungsträgern 2 mittels Transportfahrzeugen 3, wobei eine Anlieferung der Güter an eine Fertigungsstraße 13, an eine Kommissionie- rungseinrichtung 14 und an Fertigungszellen 15 von oben erfolgt.

Fig. 4 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Transportfahrzeug 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Transportfahrzeug 3 umfasst ein in im Inneren des Fahrzeugkörpers angeordnetes Lastaufnahmemittel 16 zur Entnahme eines Ladungsträgers 2 aus einem von oben zu bedienenden Blocklager. Zum Beispiel kann hierbei ein auf die ggf. ausgewählte KLT -Variante abgestimmter Mechanismus vorgesehen sein, der die Ladeeinheiten (Ladungsträger 2) aus einer Tiefe von beispielsweise bis zu 9 m zuverlässig nach oben befördern kann.

Weiterhin ist eine robuste Verbindung zwischen Lastaufnahmemittel 16 und La- dungsträger 2 vorgesehen, die zum einen platzsparend ist und zum anderen schnell fixier- und lösbar ist. Zur Kostenminimierung ist bei der Schnittstellenge- staltung von Lastaufnahmemittel 16 und Ladungsträger 2 vorgesehen, dass die kostenintensiveren Bauteile und Baugruppen im Lastaufnahmemittel 16 verbaut sind und die Schnittstelle am Ladungsträger 2 so einfach wie möglich gehalten ist, so dass hier auf standardisierte Kleinladungsträger zurückgegriffen werden kann. Dabei ist berücksichtigt, dass die Anzahl an Ladungsträgern 2 die Anzahl an Transportfahrzeugen 3 und damit auch der Lastaufnahmemittel 16 um einen gro- ßen Faktor, zum Beispiel um den Faktor 100, übersteigen kann.

Die Energieversorgung des Transportfahrzeugs 3 basiert vorzugsweise auf einem mitfahrenden Energieträger.

Die Fig. 5 und 6 verdeutlichen die Größenverhältnisse eines an ein konkretes An- wendungsszenario angepassten Transportfahrzeugs 3. Bei dem angesprochenen Anwendungsszenario handelt es sich um ein spezielles KLT (Kleinladungsträger) System. Kleinladungsträger sind von der Automobilbranche zur Optimierung der logistischen Kette zwischen Automobilherstellern, Zulieferindustrie und Dienstleis- tern entwickelt worden. Die Kleinladungsträger sind modular auf die Grundfläche von Europlatten (1.200 mm x 800 mm) und ISO-Paletten (1.200 mm x 1.000 mm) abgestimmt. Vom Verband für Automobilindustrie (VDA) wurden hierzu standardi- sierte Nennmaße (L x B x H) definiert. Diese reichen von 300 mm x 200 mm x 147 mm bis hin zu 600 mm x 400 mm x 280 mm bei einem spezifizierten Füllgewicht von beispielsweise 20 kg. Darüber hinaus gibt es auch eine doppelwandige Spe- zialform für bis zu 50 kg. Des Weiteren sind neben den genannten, vom VDA ge- normten Varianten auch größere Kisten denkbar, z.B. Eurobehälter mit den Ma- ßen 800 mm x 600 mm.

Die in den Fig. 5 und 6 angegebenen Längenmaße beziehen sich konkret auf die standardisierte KLT Variante mit den Maßen 600 mm x 400 mm x 280 mm. Selbstverständlich kann das Transportfahrzeug an Ladungsträger mit abweichen- den Maßen entsprechend angepasst werden. Um im Rahmen des dargestellten Beispiels einen entsprechenden Ladungsträger 2 problemlos aufnehmen zu kön- nen, ist die lichte Länge eines Hohlraums 17 im Inneren des Fahrzeugkörpers 18 in x-Richtung auf 605 mm und die lichte Breite in z-Richtung auf 405 mm festge- setzt, wie in Fig. 6 gezeigt. Legt man ein entsprechend genormtes Schienenraster 10 zu Grunde, wie es in Fig. 5 zu erkennen ist, so verbleibt für eine Integration der Fahrwerke 19 (von denen in den Fig. 5 und 6 nur die jeweiligen Räder 20 darge- stellt sind) und der entsprechenden Hubeinrichtungen 21 (in den Fig. 5 und 6 nicht dargestellt) an den Außenseiten des Transportfahrzeugs 3 jeweils eine bauliche Tiefe von etwa 40 mm. In diesem Fall würden sich Transportfahrzeuge 3, die auf direkt benachbarten Schienenwegen des Schienenrasters 10 in entgegengesetzte Richtungen fahren, mit einem Sicherheitsabstand von 2 x 2.5 mm = 5 mm anei- nander vorbei bewegen. Mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wie nachfolgend beschrieben lassen sich die genannten kompakten Baumaße für die Fahrwerke 19 und die entsprechenden Hubeinrichtungen 21 realisieren.

In den Fig. 7 und 8 ist beispielhaft eines der vier Fahrwerke 19, die bevorzugt sämtlich identisch ausgeführt sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegen- den Erfindung in einer Frontalansicht im Detail dargestellt. Während Fig. 7 das Fahrwerk 19 im abgesenkten Zustand, d.h. in einem Betriebs- bzw. Fahrzustand zeigt, zeigt Fig. 8 das Fahrwerk 19 im angehobenen Zustand, d.h. in einem Nicht betriebs- bzw. Ruhezustand. Die strichpunktierten Linien zeigen das Höhenniveau der tiefsten Radpunkte in den jeweiligen Zuständen, wobei die untere Linie dem Höhenniveau des Schienenrasters 10 entspricht. Zur besseren Verständlichkeit der Fahrwerks- und Hubmechanik zeigt Fig. 9 die entsprechenden Komponenten zudem in einer schematischen Draufsicht.

Das Fahrwerk 19 umfasst eine Fahrwerks-Tragkonstruktion 22, die als ein, vor- zugsweise aus Aluminium gefertigtes, im Wesentlichen U-förmiges Grundprofil 23 ausgeführt ist. Das Grundprofil 23 ist hängend an auf der entsprechenden Seiten- wand 24 montierten vertikalen Profilschienen 25 angeordnet, wobei jedem der beiden U-Schenkel des Grundprofils 23 eine Profilschiene 25 zugeordnet ist. Die Profilschienen 25 bewirken zum einen, dass das Grundprofil 23 beabstandet zu der jeweiligen Seitenwand 24 angeordnet ist, und dienen zum anderen als vertika- le Linearführung für das Grundprofil 23. Im Bereich der beiden U-Bögen weist das Grundprofil 23 jeweils seitlich nach außen gerichtete Profilerweiterungen zur Mon- tage der beiden Fahrwerksräder 20 auf.

Als Antriebsaggregat weist die Hubeinrichtung 21 einen eine Drehbewegung er- zeugenden Hubaktuator 26 auf. Die von dem Hubaktuator 26 erzeugte Drehbewe- gung wird mittels eines Riementriebs 27 auf eine vertikal ausgerichtete Spindelein- richtung 28 übertragen. Diese Spindeleinrichtung 28 ist mittig zwischen den bei- den U-Schenkeln des Grundprofils 23 angeordnet und fest mit der Seitenwand 24 verbunden. Die Spindeleinrichtung 28 umfasst eine zentrale Gewindespindel 29, auf der ein Hubschlitten 30 sitzt. Zwei seitlich der zentralen Gewindespindel 29 angeordnete Gleitstangen 31 dienen als seitliche Führung.

Der Hubschlitten 30 weist seitlich Arme auf, an denen jeweils ein Druckhebel 32 drehbeweglich angelenkt ist. Die Druckhebel 32 sind Bestandteil eines Kniehebel- Mechanismus, wobei an dem von dem Hubschlitten 30 wegweisenden Ende der Druckhebel 32 jeweils ein oberer Kniehebel 33 sowie ein unterer Kniehebel 34 angelenkt sind. Das von dem Druckhebel 32 wegweisende Ende der unteren Kniehebel 34 ist jeweils an der Fahrwerks-Tragkonstruktion 22 drehbeweglich an- gelenkt, vorzugsweise im Bereich der U-Bögen des Grundprofils 23, während das von dem Druckhebel 32 wegweisende Ende der oberen Kniehebel 33 jeweils drehbeweglich entweder direkt an der Seitenwand 24 des Fahrzeugkörpers 18 oder an den an der Seitenwand 24 montierten Profilschienen 25 für die Fahr- werks-Tragkonstruktion 22 angelenkt ist. Sowohl die Druckhebel 32 als auch die Kniehebel 33, 34 sind vorzugsweise als Aluminium-Flachprofile ausgeführt.

Wird nun der Hubaktuator 26 zur Anhebung des entsprechenden Fahrwerks 19 aktiviert, so fährt der Hubschlitten 30 auf der Spindeleinrichtung 28 nach oben, was eine zunehmende Neigung der beiden Druckhebel 32 zur Folge hat. Dement- sprechend wandert der gemeinsame Anlenkpunkt des unseren Kniehebels 34 und des oberen Kniehebels 33 an dem Druckhebel 32 jeweils in Richtung der Spin- deleinrichtung 28, d.h. das aus unterem und oberem Kniehebel 34, 33 gebildete Knie wird gebeugt. Folglich verringert sich der Abstand in vertikaler Richtung zwi- sehen dem unteren Anlenkpunkt des unteren Kniehebels 34 an der Fahrwerks- Tragkonstruktion 22 und dem relativ zu dem Fahrzeugkörper 18 feststehenden oberen Anlenkpunkt des oberen Kniehebels 33, und das Fahrwerk 19 wird dem- entsprechend angehoben. Ein Absenken des Fahrwerks 19 erfolgt in entspre- chend umgekehrter Weise. Durch den Kniehebel-Mechanismus wird bewirkt, dass die Räder 20 beim Absetzvorgang in vorteilhafter Weise nahezu rein vertikale Be- wegungen ausführen. Weiterhin generiert der Mechanismus in vorteilhafter Weise aus einer konstanten Antriebskraft am Aktuator 26 eine über den Hubweg nichtli neare Kraft am Fahrwerk 19. Diese entspricht in einer vorteilhaften Weise genau der benötigten Hubkraft am Fahrwerk 19.

Wie bereits erwähnt, verfügt jede Hubeinrichtung 21 über einen separaten An- triebsmotor. Um den innerhalb des Fahrzeugkörpers 18 für die Aufnahme eines Ladungsträger 2 ausgebildeten Hohlraum 17 vollständig frei zu halten, erfolgt eine Synchronisation der Hubeinrichtungen 21 bzw. der Hubantriebe der Fahrwerke 19 in vorteilhafter Weise nicht über eine mechanische Kopplung, sondern über die Steuerung der Antriebsmotoren. Im Konkreten werden zur Anhebung der x- Fahrwerke die beiden entsprechenden Antriebsmotoren synchron angesteuert. Entsprechendes gilt für eine Anhebung der z-Fahrwerke. Durch die synchrone An- steuerung der entsprechenden Motoren lassen sich die Hubbewegungen von x- und z-Seiten exakt aufeinander abstimmen.

Fig. 10 illustriert in einem Diagramm die Weg- und Kraftverläufe am Fahrwerk 19 sowie am Hubaktuator 26 während eines Hubvorgangs über die Zeit. Wie deutlich zu erkennen ist, bewirkt der Doppelkniehebel-Mechanismus einen nichtlinearen Kraft-/ Wegverlauf zwischen Hubaktuator 19 und Fahrwerk 20. Es ergibt sich eine schnelle und kraftlose Bewegung zu Beginn eines Hubvorgangs sowie eine lang- same und kraftvolle Bewegung zum Ende eines Hubvorgangs bei konstanter Be- wegung und Kraft am Hubaktuator. Insgesamt ergeben sich somit geringe Belas- tungen der Linearführungen beim Hubvorgang sowie eine besonders kompakte Ausführung des Hubaktuators 26, insbesondere ist die Kraft auf den Hubaktuator 26 im angehobenen Fahrwerks-Zustand sehr gering. Die Fig. 11-13 zeigen schematisch eine Radantriebseinheit für ein Transportfahr- zeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Fig. 11 eine Drauf- sicht auf das Transportfahrzeug ist und die Fig. 12 und 13 Seitenansichten sind, die das der jeweils dargestellten Seite des Transportfahrzeugs zugeordnete Fahr- werk einmal im abgesenkten Zustand (Fig. 12) und einmal im angehobenen Zu- stand (Fig. 13) zeigen.

Die wesentlichen Komponenten der Radantriebseinheit sind oberhalb des Trans- portfahrzeugs angeordnet. Im Konkreten kann vorgesehen sein, dass der im Inne- ren des Transportfahrzeugs ausgebildete Hohlraum 17, der das Lastaufnahmemit- tel 16 beherbergt und zusätzlich Freiraum für die Aufnahme eines Ladungsträgers 2 bietet, wie schematisch in Fig. 4 gezeigt, nach oben hin durch eine an den Sei- tenwänden 24 des Transportfahrzeugs befestigte Abdeckung 35, bspw. in Form eines Abdeckblechs, begrenzt bzw. verschlossen wird. In diesem Fall können die wesentlichen Komponenten der Radantriebseinheit auf der Abdeckung 35 montiert sein.

Die Radantriebseinheit umfasst einen Antriebsmotor 36, über den alle vier Fahr- werke 19 ohne schaltbare Kupplung oder dergleichen angetrieben werden. Das bedeutet, dass die jeweils nicht genutzten angehobenen Fahrwerke 19 frei mitdre- hen. Des Weiteren umfasst die Radantriebseinheit zur Verteilung der An- triebsmomente eine Anordnung bestehend aus drei Winkelgetrieben. Konkret um- fasst die Anordnung ein zentrales Winkelgetriebe 37a mit Untersetzung sowie zwei jeweils seitlich versetzte Winkelgetriebe 37b zur Verteilung der Antriebsmo- mente an jeweils ein x- und ein z-Fahrwerk 19.

Wie insbesondere in der Ausführungsform gemäß den Fig. 12 und 13 zu sehen, ist der Radantrieb als klassischer Radantrieb mittels Zahnriemen 38 realisiert. Dazu ist auf einer in dem jeweiligen Fahrwerk 19 drehbar gelagerten Welle ist ein schmales Antriebsrad, vorzugsweise mit einer Tiefe im Bereich von etwa 10 mm, sowie ein Riemenrad montiert. Insgesamt lässt sich so ein äußerst kompakter Aufbau mit einer Gesamttiefe des Radantriebs in einer Größenordnung von etwa 30 mm erreichen. Zudem hat der Antrieb den Vorteil, dass er einen sehr einfachen Radwechsel ermöglicht. Hinzu kommt, dass die Hubeinrichtungen 21 für die Fahrwerke 19 durch den Radantrieb nicht beeinträchtigt werden, da die Zahnrie- men 38 an sämtlichen Komponenten der Hubeinrichtungen 21 vorbeigeführt wer- den können, wie deutlich an dem in den Fig. 12 und 13 dargestellten Verlauf der Zahnriemen 38 zu erkennen ist.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vor- richtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen. Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend be- schriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Aus- führungsbeispiele einschränken.

Bezugszeichen liste

1 Produktionssystem

2 Ladungsträger

3 Transportfahrzeug

4 Blocklager

5 Schienensystem

6 Fertigungslinie

7 Fertigungseinrichtung

8 Fertigungsinsel

9 Lagerkomponente

10 Schienenraster

11 Blocklager

12 Schienensystem

13 Fertigungsstraße

14 Kommissionierungseinrichtung

15 Fertigungszelle

16 Lastaufnahmemittel

17 Hohlraum

18 Fahrzeugkörper

19 Fahrwerk

20 Rad

21 Hubeinrichtung

22 Fahrwerks-Tragkonstruktion

23 Grundprofil

24 Seitenwand

25 Profilschiene

26 Hubaktuator

27 Riementrieb

28 Spindeleinrichtung

29 Gewindespindel

30 Hubschlitten

31 Gleitstange 2 Druckhebel

3 oberer Kniehebel4 unterer Kniehebel5 Abdeckung

6 Antriebsmotora zentrales Winkelgetriebeb seitliches Winkelgetriebe8 Zahnriemen

Claims

A n s p r ü c h e

1. Transportfahrzeug zur automatisierten Bedienung eines Warenlagers mit einer Lagerstruktur, in der in einer Längsrichtung (x), einer Querrichtung (z) und einer Höhenrichtung (y) orthogonal ausgerichtete Lagerplätze ausgebildet sind, sowie mit einem an die Lagerstruktur angepassten, Längstransportwege in x- Richtung und Quertransportwege in z-Richtung für das Transportfahrzeug (3) defi nierenden Schienenraster (10), umfassend

einen Fahrzeugkörper (18) mit vier Seitenwänden (24), die einen im We- sentlichen kastenförmigen, von einer Unterseite des Transportfahrzeugs (3) zu- gänglichen Hohlraum (17) zur Aufnahme von Transportgut innerhalb des Fahr- zeugkörpers (18) seitlich begrenzen,

wobei jeder der vier Seitenwänden (24) ein mit dem Fahrzeugkörper (18) verbundenes Fahrwerk (19) zugeordnet ist, wobei die Fahrwerke (19) jeweils an einer Außenseite der jeweiligen Seitenwand (24) angeordnet sind,

wobei die Fahrwerke (19) zwei an einander gegenüberliegenden Seiten- wänden (24) des Fahrzeugkörpers (18) angeordnete x-Fahrwerke umfassen, die jeweils für eine Bewegung des Transportfahrzeugs (3) entlang der Längstrans- portwege in x-Richtung ausgerichtete Räder (20) aufweisen, und

wobei die Fahrwerke (19) zwei an einander gegenüberliegenden Seiten- wänden (24) des Fahrzeugkörpers (18) angeordnete z-Fahrwerke umfassen, die jeweils für eine Bewegung des Transportfahrzeugs (3) entlang der Quertransport- wege in z-Richtung ausgerichtete Räder (20) aufweisen,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass jedem der Fahrwerke (19) eine Hubeinrichtung (21) zugeordnet ist, die ausgebildet ist, eine Höhenbewegung des jeweiligen Fahrwerks (19) in y-Richtung zu bewirken, wobei die Hubeinrichtungen (21) jeweils an einer Außenseite der jeweiligen Seitenwand (24) angeordnet sind und derart ausgebildet sind, dass sie den innerhalb des Fahrzeugkörpers (18) ausgebildeten Hohlraum (17) nach oben hin nicht überragen.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1 , wobei die Hubeinrichtungen (21) zusammen mit dem jeweils zugehörigen Fahrwerk (19) eine bauliche Tiefe in einer zu der je- weiligen Seitenwand (24) orthogonalen Richtung von weniger als 100 mm, vor- zugsweise von 40 mm oder weniger aufweisen.

3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes Fahrwerk (19) eine in der Höhenrichtung (y) bewegliche Fahrwerks-Tragkonstruktion (22) aufweist, die vor- zugsweise mittels zwei an der entsprechenden Seitenwand (24) beabstandet zu- einander montierten vertikalen Profilschienen (25) in der Höhenrichtung (z) linear geführt ist.

4. Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei jedes Fahrwerk (19) zwei über die Fahr- werks-Tragkonstruktion (22) mit der jeweiligen Hubeinrichtung (21) gekoppelte Räder (20) aufweist oder wobei jedes Fahrwerk (19) als mit der jeweiligen Hubein- richtung (21) gekoppeltes Raupenfahrwerk ausgebildet ist.

5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Hubeinrichtungen (21) jeweils eine vorzugsweise elektromotorisch antreibbare Spindeleinrichtung (28) aufweisen, die auf das jeweilige Fahrwerk (19) direkt oder indirekt einwirkt.

6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Hubeinrichtungen (21) als Antriebsaggregate jeweils einen vorzugsweise zylinderförmigen Hubak- tuator (26) aufweisen.

7. Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei der Hubaktuator (26) und die Spindelein- richtung (28) versetzt zueinander an der jeweiligen Seitenwand (24) angeordnet und mittels eines Riemengetriebes (27), einer Zahnstange, einer Zahnkette oder dergleichen gekoppelt sind.

8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Hubeinrichtungen (21) jeweils einen mit dem jeweiligen Fahrwerk (19) direkt oder indirekt gekoppel- ten Linearmotor oder Magnetaktuator aufweisen.

9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Hubeinrichtungen (21) jeweils einen vorzugsweise an der Fahrwerks-Tragkonstruktion (22) angrei- fenden Hubmechanismus in Form eines Doppel-Kniehebels aufweisen.

10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Fahrzeugkörper (18) ein in den Flohlraum (17) eingepasstes, in der Flöhenrichtung (z) bewegbares Lastaufnahmemittel (16) aufweist.

11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Seitenwände (24) die Hubeinrichtungen (21) und die Fahrwerke (19) zumindest weitestgehend über- deckende Außenverkleidungen aufweisen.

12. Lagersystem,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Lagersystem zumindest ein Transportfahrzeug (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.