DE10039629B4 - Verfahren zur automatischen Be- und Entladung von Transporteinheiten, insbesondere von Einheiten zum Transportieren von Gütern - Google Patents

Abstract

Verfahren zur automatischen Be- und Entladung von Transporteinheiten zum Transportieren von Gütern, wobei die Güter vollautomatisch aus einem Lager entnommen und auf der Transporteinheit verstaut sowie am Bestimmungsort wieder entladen und in einem anderen Lager deponiert werden, gekennzeichnet dadurch, daß die zu transportierenden Güter (2) und die Transporteinheit (1) unabhängig von ihrem jeweiligen Standort mittels eines an sich bekannten, beweglich angeordneten Laserscanners (6), in ihrer Lage, ihren Abmessungen und ihrem Aufbau dreidimensional kartografisch erfasst, die gewonnenen Daten einer zentralen Steuereinheit übermittelt, dort mit den über einen Transponder (9) und eine Leseeinheit (10) gewonnenen spezifischen Daten der Transporteinheit (1) verglichen und abgeglichen sowie an eine Entnahmeeinheit weitergeleitet werden, durch welche die Güter (2) entnommen und ohne die Notwendigkeit des Einschaltens einer zusätzlichen Versandebene direkt zur Transporteinheit (1) befördert sowie dort an exakt vorbestimmter Stelle abgesetzt werden, wobei am Bestimmungsort der Entladeprozess in gleicher Art und Weise realisiert wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Be- und Entladung von Transporteinheiten, insbesondere von Einheiten zum Transportieren von Gütern, vorzugsweise von Metallerzeugnissen in gewickelter Blechform, sogenannten Coils bzw. Paketware auch auf Paletten.
• Der Einsatz lasergestützter fahrerloser Transportsysteme (FTS) repräsentiert zwar eine junge, aber doch eingeführte Technik. Ein wichtiger Anwendungsbereich dieser Technik ist die Automatisierung innerbetrieblicher Produkt- und Materialflüsse in definierten Sektoren. So können beispielsweise die Funktionsbereiche Hochregallager/Zwischenlager und Versandebene so miteinander verknüpft werden, daß durch FTS die rechnergestützte Bereitstellung von Transportgütern auf der Versandebene erfolgt. Von der Versandebene werden die Transportgüter bislang mit Hilfe konventioneller Verfahren in Güterwagen oder LKW verladen. Konventionell heißt an dieser Stelle, daß die Beladung durch fahrergesteuerte Kräne und/oder Gabelstapler erfolgt. Bekannt ist eine Vorrichtung zum seitlichen Be- und Entladen von Fahrzeugen, bei der gabelartige Tragarme eines Hubelementes in die Paletten der Ladeeinheiten ein- geschoben werden, diese anheben, das Ladegut ausfahren und an anderen Orten, absetzen, wobei an einer Be- und Entladestation ein Erkennungs- und Meßsystem installiert ist und ein auf einer Gleisanlage fahrbarer Verschiebewagen mit einer mit absenkbaren Gabeln mit verlängerbaren Gabelzinken und beiderseitig zu diesen verlaufenden Linearförderern versehene Be- und Entladevorrichtung bestückt ist ( DE 196 35 858 A1 ).
• Ebenfalls bekannt ist eine Vorrichtung für das seitliche Be- und Entladen von Fahrzeugen, vorzugsweise von Lastkraftwagen mit palettierten. Ladeinheiten, bestehend aus einem verfahrbaren Wagen mit einem Lastaufnahmemittel und einer Gabel-Kettenförderkombination, wobei
• – zur automatischen Be- und Entladung des Fahrzeuges die Position des Fahrzeuges und/oder der Ladeeinheit mittels einer Meßvorrichtung ermittelt wird,
• – das Be- und Entladen des Fahrzeuges mittels einem parallel zum Fahrzeug auf mindestens zwei Schienen auf einer Seite des Fahrzeuges mit verfahrbaren Verschiebewagen mit Hubtisch erfolgt, wobei der Hubtisch aus einem weiteren Linearführungssystem mit einem Gabelschlitten mit Gabel besteht, der quer zur Längsachse des Fahrzeuges verfahrbar ist,
• – und das Fahrwerk des Verschiebewagens über Gegendrückrollen und seitlichen Führungsrollen an beide Schienen verfügt
• – und der Gabelantrieb sowie der Kettenförderantrieb gleichzeitig bei einer Be- bzw. Entladung eingeschaltet werden und die Last von dem Kettenförderer an die Gabel bzw. der Gabel an den Kettenförderer übergeben wird, wobei das Förderniveau des Kettenförderers höher als das der Gabel liegt ( DE 195 03 198 C1 ).
• Weiterhin ist eine Vorrichtung für das seitliche Be- und Entladen von Fahrzeugen, vorzugsweise Lastkraftwagen, bekannt, bei der das Be- und Entladen des Fahrzeuges mittels eines parallel zum Fahrzeug auf mindestens zwei Schienen verfahrbaren Verschiebewagenfahrwerkes mit einem Kugeldrehkranz, einem Linearführungssystem mit Schlitten und einem Hubsystem mit Gabel erfolgt, wobei das Linearführungssystem mit Schlitten und Hubsystem mit Gabel um den Kugeldrehkranz drehbar ist, die Schienen sich nur auf einer Seite des Fahrzeuges befinden und das Fahrwerk des Verschiebewagens über Gegendruckrollen und seitliche Führungsrollen an mindestens zwei Schienen verfügt ( DE 195 03 199 C2 ).
• Allen bekannten Lösungen ist gemeinsam, daß eine schienengebundene seitliche Be- und Entladung von Güterwagen oder LKW erfolgen soll. Die Verwendung von herkömmlichen Laserscannern zu Erfassung der Ladung und die Verwendung einer zusätzlichen Versand- und Verladeebene bei derartigen Einrichtungen bedeuten ein zusätzliches System, das spezifische Investitionen, eine Unterbrechung des Material- und Produktflusses und damit eine weitere Schnittstelle sowohl bei der physischen, als auch bei der Informationslogistik verursacht.
• Darüber hinaus ist eine Sensorik für einen Kran, insbesondere einen schienengebundenen Stapel- oder Brückenkran, der auf einem Container-Stapelplatz betreibbar ist, bekannt, der mindestens einen Abtastlaser aufweist, mit dem der Abtastwinkel (α) in einer Abtastebene von der Distanz eines Kranteiles zum abgetasteten Container abhängig gemacht ist ( DE 195 19 741 A1 ).
• Aus Industrieanzeiger 37/99, Seite 84 ist die Verwendung eines Transponders und einer Leseeinheit für die Lagerlogistik in der Papierindustrie bekannt.
• Aus Hebezeuge und Fördermittel Heft 39/1999, Seiten 90 bis 95 ist ein Umschlagsystem für den kombinierten Verkehr bekannt, wobei der Zugverband eine Lichtschranke durchläuft und die Lage der Lastangriffspunkte zu einem Referenzpunkt festgelegt werden.
• Die JP 09012268 A und die JP 07061772 A zeigen ein Verfahren zur Erfassung der Position von Coils auf einer Palette mittels einer Scannvorrichtung und eine automatische Verladung von Metallcoils.
• Die DE 198 41 570 A1 und die DE 196 30 187 A1 sowie die Fördern und Heben 47/1997, Nr. 10, Seiten 740 und 742 befassen sich mit einfachen automatischen Containerverladungssystemen.
• Desweiteren ist eine Vorrichtung zur Steuerung eines Containerkranes, der eine bewegbare Hubvorrichtung für ein hängendes Ladegeschirr aufweist, mit dem Container ergriffen und gehalten werden können, bekannt, wobei mindestens ein an dem Kran oberhalb des Ladegeschirrs angeordneter und nach unten schauender Sensor vorgesehen ist, der in der Lage ist, innerhalb des Hubbereiches des Ladegeschirrs befindliche Oberflächen abzutasten und an darin befindlichen Kanten, die einen Mindesthöhensprung aufweisen, wenigsten einen Punkt der Kante zu vermessen, und der so ausgerichtet ist, daß sein Abtastbereich Punkte mindestens einer Kante des Ladegeschirres oder mindestens einer oberen Kante eines im Ladegeschirr aufgenommenen Containers und bei Annäherung an einen zu ergreifenden oder als Stapelbasis dienenden Zielcontainer mindestens einer oberen Kante des Zielcontainers überstreicht, wobei die Vorrichtung aus den Positionen der ermittelten Kantenpunkte und aus den bekannten Abmessungen des Ladegeschirrs oder eines daran befestigten Containers in eine Eingriffposition mit dem Zielcontainer umsetzt (WO 94/05586 A1).
• Beide Vorrichtungen beziehen sich ausschließlich auf den Umschlag von Containern auf einem herkömmlichen Ladeplatz mittels eines Krans, der mit einem Laser/Sensor ausgestattet ist, nach unten ein Abtasten der Container vornimmt und diese mittels eines Container-Ladegeschirres zu einem Zielstandort befördert.
• In diesem Sinne können durch die Vorrichtungen automatisch ein freier Platz auf einem Transportmittel/Lagerplatz erkannt, die Genauigkeit der Abtastung und Verladung verbessert und freie Kapazitäten auf dem Stapelplatz erkannt werden.
• Damit sind beide Vorrichtungen nicht in der Lage:
• 1. produktspezifische Daten des zu transportierenden Gutes zu erfassen,
• 2. ein Ansteuern einer freien Fläche nach Kriterien der Dringlichkeit, der spezifischen Charakteristika, der kommerziellen Zweckmäßigkeit; der Versandflusses und der Transportsicherheit (max. Zuladung) durchzuführen,
• 3. andere Transportgefäße/-mittel als Container zu bewegen.
• Beide Vorrichtungen stellen Insellösungen dar, die nicht in ein Gesamtsystem vernetzt eingebunden sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Be- und Entladung von Transporteinheiten zu entwickeln, bei dem die Nachteile des Standes der Technik durch die Patentanspruche 1–11 beseitigt werden sollen, wobei insbesondere die bislang in jedem Falle vorhandene und notwendige Versandebene entfallen soll. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu transportierenden Güter und die Transporteinheit unabhängig von ihrem jeweiligen Standort mittels eines ah sich bekannten, beweglich angeordneten Laserscanners, vorzugsweise von oben, in ihrer Lage, ihren Abmessungen und ihrem Aufbau dreidimensional kartografisch erfasst, die gewonnenen Daten einer zentralen Steuereinheit übermittelt, dort mit den über einen Transponder und eine Leseeinheit gewonnenen spezifischen Daten der Transporteinheit verglichen und abgeglichen sowie an eine Entnahmeeinheit weitergeleitet werden, durch welche die Güter entnommen und ohne die Notwendigkeit des Einschaltens einer zusätzlichen Versandebene direkt zur Transporteinheit befördert sowie dort an exakt vorbestimmter Stelle abgesetzt werden, wobei am Bestimmungsort der Entladeprozess in gleicher Art und Weise realisiert wird.
• Als Transporteinheit kann ein gleisgebundenes Schienenfahrzeug, vorzugsweise ein Güterwaggon oder ein straßengebundenes Fahrzeug, vorzugsweise ein LKW verwendet werden.
• Als Güter kommen insbesondere Metallerzeugnisse in gewickelter Blechform, vorzugsweise sogenannte Coils zur Erfassung, Ver- und/oder Entladung sowie zum Transportieren.
• Die Güter können auch in palettierter oder paketähnlicher Form erfasst, ver- und/oder entladen sowie transportiert werden.
• Als Laserscanner kommt vorzugsweise ein berührungslos auf natürlichen Oberflächen messender Laser mit großem Leistungsniveau zum Einsatz, der für den geschilderten Anwendungsfall einen rotierenden Kopf aufweist und der vorzugsweise im Bereich der Kranbahn/-brücke von oben zum Einsatz kommt. Der Laserscanner. bestreicht einen Winkel von 0–180° und wird ein- oder mehrfach über das zu transportierende Gut und über die Transporteinheit zur genauen dreidimensionalen Erfassung der Lage des Gutes im Lager einerseits und der Freiräume auf der Transporteinheit andererseits eingesetzt.
• Die Verarbeitung der gewonnenen Informationen erfolgt dabei wie folgt:
  Es werden die einzelnen Güter im Lager bzw. auf der Transporteinheit mit ihren Koordinaten und räumlichen Abmaßen abgespeichert. Bei Coils wird dazu noch der Mittelpunkt gerechnet. Dieses ist wichtig für die Kranzangenpositionierung.
• Anschließend erfolgt der Ver- und Abgleich dieser Daten mit den Daten eines Transponders, der an der Transporteinheit befestigt ist über ein Lesegerät, welches im Gleis- oder Straßenbereich angeordnet ist, in der zentralen Steuereinheit in der Weise, daß jetzt eine Liste der auf der Transporteinheit liegenden Güter, mit allen relevanten Daten, wie Abmessung und Lage sowie die eindeutige Identifikationsnummer der Transporteinheit erzeugt wird. Diese Informationen werden dem Lagerverwaltungssystem zur Verfügung gestellt und erlauben es die entsprechenden Fahraufträge für den Kran vollautomatisch zu generieren. Es wird somit eine vollkommen automatische Abfolge von Be- und Entladevorgängen durchgeführt, die keinen Eingriff von Personal erfordert.
• Die Umsetzung der Erfindung hängt maßgeblich von der technischen Zuverlässigkeit der lasergestützten Datenverarbeitungssysteme und den logistischen Vorteilen. die sich im Rahmen einer ganzheitlich definierten Logistikkette als betriebswirtschaftliches Ergebnis sowohl beim Versender als auch beim Empfänger ab.
• Die Vorteile der Erfindung liegen sowohl im physischen Bereich, wie auch im Bereich der Informationslogistik, da der Material- und Produktfluss deutlich vereinfacht und ausgeweitet wird. Daraus erwachsen interessante Rationalisierungspotentiale, da in jedem Fall erstmals die Schnittstelle Versandebene vollständig entfällt.
• Der Datenfluß der Informationslogistik wird mit der Erfindung erheblich vereinfacht. Durch das direkte Einbeziehen der Transporteinheit in das Datenhandling entsteht ein durchgehender Datenfluß bis einschließlich des Transportgefässes. Diese Daten können so zum Empfänger weitergegeben werden, daß dort nicht nur die einzelnen Transportgüter eines Auftrages, sondern auch die jeweilige Zuordnung zur Transporteinheit und zum exakten Absetzort des jeweiligen Transportgutes innerhalb einer Transporteinheit bekannt ist. Das ermöglicht auf der Empfangsseite eine Entladung nach unternehmensspezifischen Kriterien. womit Voraussetzungen für eine dortige Optimierung geschaffen werden.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit folgende Vorteile auf:
  Durch die Erfassung der spezifischen Fahrzeugdaten aus dem am Fahrzeug befestigten Transponder über das im Gleisbett angebrachte Lesegerät werden in Verbindung mit dem Lagerverwaltungssystem und der lasergestützten Ermittlung der Produktabmessungen komplexe Daten, gebildet, auf deren Grundlage Entscheidungen zur:
• – maximalen Zuladung für das konkret zur Verfügung stehende Fahrzeug beim Beladen getroffen werden können,
• – optimalen Verknüpfung von Empfang, Lagerhaltung und Versand ermöglicht werden,
• – Beladung von Fahrzeugen entsprechend einer optimalen Lastverteilung getroffen werden,
• – Dokumentation, welches spezifische Produkt in welchem Transportgefäß an welcher genauen Stelle automatisch eingelagert wurde, ermöglicht werden.
• Das Gesamtsystem lässt es auch auf der Empfangsseite zu, daß ein automatischer Umschlag bereits produktspezifisch identifizierter Güter z.B. nach Dringlichkeitskriterien des Empfangsbetriebes durchgeführt wird.
• Das in komplexe Be- und Entladezyklen eingebundene erfindungsgemäße Verfahren sichert ab, daß die in einem Transportgefäß/-fahrzeug über die Laserabtastung als leer erkannten Ladeplätze erst automatisch angesteuert werden, wenn Sie auf der Grundlage der aus dem Transponder ausgelesenen Daten nach den Kriterien der Transportsicherheit und denen aus dem Lagerverwaltungssystem stammenden Daten der kommerziellen Zweckmäßigkeit automatisch ausgesucht worden sind.
• Anhand eines Ausführungsbeispieles soll nachstehend die Erfindung näher erläutert werden.
• Dabei zeigt:
• 1 eine Lagerhalle mit Kranbahn und Laserscanner im Schnitt.
• Die Transporteinheit 1 mit ihre speziellen Aufnahmen für das Transportgut 2 steht innerhalb der Lagerhalle 3 im Einzugsbereich des an der Katze 4 der Kranbahn/-brücke 5 befestigten Laserscanners 6, der ebenso das in der Halle 3 befindliche Transportgut 7 mit seinen Strahlen 8 erfassen kann. Unter der Transporteinheit 1 ist der Transponder 9 befestigt, der mit dem Lesegerät 10 im Gleisbett kommuniziert. .Auf der Kranbahn/ -brücke 5 ist ein punktueller Laser 11 zur Vermessung der Kranfahrt-x-Achse befestigt. Alle Datenerfassungsgeräte sind' mit einer nicht dargestellten Steuereinheit verbunden. Im Einzelnen erfolgt dabei folgende Abstimmung:
  In der nicht dargestellten Steuereinheit (PC) sind nach dem Scannvorgang alle Transportgüter mit Abmessung und räumlicher Lage abgespeichert. Wird vom Lagerverwaltungssystem ein Fahrauftrag generiert, fährt der Kran, mit Hilfe seiner Laserdistanzmesser, an die in der Steuereinheit gespeicherten Koordinaten. Handelt es sich bei dem Gut um Coils, ist der Steuereinheit die Mittelpunktkoordinate bekannt und die Kranzange wird entsprechend positioniert. Nach Aufnahme des Transportgutes fährt der Kran auf die Zielkoordinaten und entlädt das Transportgut. Der Fahrauftrag ist abgeschlossen, eine entsprechende Meldung wird an das Lagerverwaltungssystem abgesetzt.

Claims (11)

1. Verfahren zur automatischen Be- und Entladung von Transporteinheiten zum Transportieren von Gütern, wobei die Güter vollautomatisch aus einem Lager entnommen und auf der Transporteinheit verstaut sowie am Bestimmungsort wieder entladen und in einem anderen Lager deponiert werden, gekennzeichnet dadurch, daß die zu transportierenden Güter (2) und die Transporteinheit (1) unabhängig von ihrem jeweiligen Standort mittels eines an sich bekannten, beweglich angeordneten Laserscanners (6), in ihrer Lage, ihren Abmessungen und ihrem Aufbau dreidimensional kartografisch erfasst, die gewonnenen Daten einer zentralen Steuereinheit übermittelt, dort mit den über einen Transponder (9) und eine Leseeinheit (10) gewonnenen spezifischen Daten der Transporteinheit (1) verglichen und abgeglichen sowie an eine Entnahmeeinheit weitergeleitet werden, durch welche die Güter (2) entnommen und ohne die Notwendigkeit des Einschaltens einer zusätzlichen Versandebene direkt zur Transporteinheit (1) befördert sowie dort an exakt vorbestimmter Stelle abgesetzt werden, wobei am Bestimmungsort der Entladeprozess in gleicher Art und Weise realisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Transporteinheit (1) ein gleisgebundenes Schienenfahrzeug, vorzugsweise ein Güterwaggon, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Transporteinheit (1) ein straßengebundenes Fahrzeug verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1–3, gekennzeichnet dadurch, daß als Güter (2), insbesondere Metallerzeugnisse in gewickelter Blechform, vorzugsweise sogenannte Coils, erfaßt, ver- und/oder entladen sowie transportiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1–4, gekennzeichnet dadurch, daß die Güter (2) auf Paletten oder in paketähnlicher Form erfaßt, ver- und/oder entladen sowie transportiert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 – gekennzeichnet dadurch, daß als Laserscanner (6) ein natürliche Ziele messender Laser mit rotierendem Kopf verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Laserscanner (6) an einer Kranbahn/-brücke (5) oder an einer separat zu verfahrenden Lineareinheit befestigt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, 6 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß durch den Laserscanner (6) eine Fläche in einem Winkel von 0–180° ein- oder mehrfach bestrichen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Transponder (9) vorzugsweise ein Microwellen-Transponder oder eine Telematik-Einheit oder eine Video-Einheit verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 und 9, gekennzeichnet dadurch, daß der Transponder (9) unter der Transporteinheit (1) befestigt wird und mit der im Gleis- oder Straßenbereich angeordneten Leseinheit (10) kommuniziert.
11. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die zu transportierenden Güter (2) und die Transporteinheiten (1) durch beweglich von oben angeordneten Laserscanner (6) dreidimensional erfasst werden.