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Die Erfindung betrifft ein Blocklager, ein fahrerloses Transportsystem und einen Ladungsträger zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Blocklager.
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Moderne Lagersysteme, insbesondere Hochregallager, sind mit fahrerlosen Transportsystemen (FTS) zum Ein- und Auslagern von Paletten oder anderen Ladungsträgern ausgestattet. Regalbediengeräte sind in der Regel an einem vertikalen Mast in Z-Richtung verfahrbar und der Mast ist seinerseits in einer Regalgasse in X-Richtung verfahrbar.
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Zur Effizienzsteigerung gibt es Bestrebungen, den von Regalgassen eingenommenen Raumanteil zu verkleinern. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, in Regalkanälen, die in Y-Richtung horizontal und quer zu den Regalgassen verlaufen, mehrere Ladungsträger hintereinander anzuordnen. Um einen weiter hinten angeordneten Ladungsträger auszulagern, müssen die davor stehenden Ladungsträger zur Seite geräumt werden.
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Es ist bekannt, zum Ein- und Auslagern von Ladungsträgern in tiefe Regalkanäle fahrerlose Transportsysteme (FTS) mit FTS-Einheiten zu verwenden, die auch als „Shuttle“ bezeichnet werden. Diese umfassen einen Antrieb und können in Y-Richtung in die Kanäle ein- und aus den Kanälen herausfahren. Das Regalbediengerät transportiert das Shuttle ggf. mit dem Ladungsträger zu dem Kanal, in dem es arbeiten soll und transportiert ggf. auszulagernde Ladungsträger zum Warenausgang.
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Aus der
EP 0 589 844 B1 ist ein Blocklager mit in der Kanalrichtung verfahrbaren Transporteinrichtungen bekannt, die auf mehrere benachbarte Kanäle zugreifen können.
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In der
WO 2017 037095 A1 wird ein auch unter dem Namen „Autostore“ bekannten Lagersystem vorgeschlagen, das ganz ohne Lagergassen auskommt. Stapelbare Behälter werden in vertikal verlaufenden Kanälen in einem Gerüst aufeinander gestapelt. Auf dem Gerüst in X- und Y-Richtung verfahrbare Roboter können die Behälter ein- und auslagern.
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Das in der
WO 2017 037095 A1 offenbarte System verlangt spezielle, im Gerüst stapelbare Behälter und ist für andersartige Ladungsträger, beispielsweise Paletten, nicht nutzbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hochkompaktes Lagersystem zu schaffen, welches auch für nicht stapelbare Ladungsträger, insbesondere Paletten, nutzbar ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Blocklager, ein fahrerloses Transportsystem und einen Ladungsträger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung betrifft ein Blocklager mit mehreren einem wenigstens zweidimensionalen Feld von in X- und Y-Richtung gassenlos angeordneten Lagerplätzen zum Lagern von jeweils wenigstens einem Ladungsträger und mit wenigstens einem fahrerlosen Transportsystem (FTS), welches dazu ausgelegt ist, zum Ein- und/oder Auslagern wenigstens eines bestimmten Ladungsträgers auf bzw. von einem ersten Lagerplatz den Ladungsträger zu unterfahren, anzuheben und in X- und/oder Y-Richtung zu bewegen.
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Es wird vorgeschlagen, dass das fahrerlose Transportsystem wenigstens in X- und Y-Richtung verfahrbar ist und dazu ausgelegt ist, beim Ein- und/oder Auslagern des wenigstens einen bestimmten Ladungsträgers über wenigstens einen anderen Lagerplatz als den ersten Lagerplatz zu fahren.
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In diesem Kontext gilt ein Feld von Lagerplätzen als „gassenlos“, wenn freigelassene Lücken zwischen Lagerplätzen und/oder Ladungsträgern kleiner sind als eine Breite der verwendeten Ladungsträger, so dass die Ladungsträger nicht durch die Lücken bewegt werden können.
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Das Feld kann die Fläche eines Hallenbodens oder eines Regalbodens sein. Ein Feld von Lagerplätzen soll in diesem Zusammenhang als „zweidimensional“ gelten, wenn es in zwei linear unabhängigen Richtungen jeweils wenigstens drei in einer Reihe gassenlos nebeneinander angeordnete Lagerplätze umfasst. Diese können insbesondere in einem rechteckigen Gitter angeordnet sein. Es sind jedoch auch ausführungsformen mit zentriertrechteckigen oder hexagonalen Gittern denkbar.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Ladungsträger in X-Richtung und in Y-Richtung unterfahrbar sind. Der Ladungsträger ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung als Palette oder Behälter mit vier an den Ecken angeordneten Füßen ausgestaltet, die hinreichend hoch und hinreichend weit voneinander entfernt sind, um ein Unterfahren durch das fahrerlose Transportsystem von einer Längs- oder Querseite zu ermöglichen. Für größere Ladungsträger können auch mehr als vier Füße vorgesehen sein, sofern die Abstände hinreichend groß sind, um ein Unterfahren zu ermöglichen.
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Eine besonders freie Bewegung des fahrerlosen Transportsystems kann ermöglicht werden, wenn das fahrerlose Transportsystem (FTS) eine autonome Energieversorgung hat. Diese kann beispielsweise einen Akkumulator oder einen Hochleistungskondensator (Power Cap) umfassen, der eine besonders schnelle Ladezeit ermöglicht. Die Steuereinheit überwacht vorzugsweise den Ladezustand eines Energiespeichers der Energieversortung und steuert das FTS zu einer Ladestation, an die es ohne automatisch andockt.
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Vorzugsweise steuert eine zentrale Steuereinheit zum Ein- oder Auslagern das wenigstens eine FTS über eine drahtlose Kommunikationsverbindung. Dazu umfasst das Blocklager vorzugsweise ein flächendeckendes Funknetzwerk. Für den Fall, dass dies aufgrund von Abschirmeffekten der Lagergüter und/oder Regalemente nicht möglich ist, wird vorgeschlagen, das FTS mit einem Zwischenspeicher auszustatten, in dem auch längere Sequenzen von vom FTS auszuführenden Verschiebe- und Transportvorgängen gespeichert werden können und der zumindest in einer Parkposition des FTS von der Steuereinheit beschrieben, geändert und ausgelesen werden kann.
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Die Lagervorrichtung ist in der X-Y-Ebene im Wesentlichen unbegrenzt skalierbar. Die Vorteile der Erfindung kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn das zweidimensionale Feld sowohl X-als auch in Y-Richtung jeweils wenigstens drei Reihen von Lagerplätzen umfasst.
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Ferner ist die Lagervorrichtung auch in der Z-Richtung im Wesentlichen unbegrenzt skalierbar. Die Vorteile der Erfindung kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn das Blocklager ein Regal mit mehreren Regalebenen umfasst, die jeweils ein zweidimensionales Feld von in X- und Y-Richtung gassenlos angeordneten Lagerplätzen bilden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Blocklager einen Hubschlitten umfasst, der zum An- und Abtransportieren der Ladungsträger zu- und von den Regalebenen ausgelegt ist. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Hubschlitten zusätzlich zum An- und Abtransportieren des wenigstens einen FTS zu- und von den Regalebenen ausgelegt. Es ist auch denkbar, dass die FTS durch einen separaten Lift oder Hubschlitten transportiert werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Blocklager eine Steuereinheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, zum Einlagern und/oder Auslagern eines ein- oder auszulagernden Ladungsträgers eine Sequenz von Verschiebevorgängen anderer auf dem Feld angeordneter Ladungsträger zu berechnen, die jeweils von ihrem ersten Lagerplatz auf einen zweiten, freien Lagerplatz verschoben werden, um den ein- oder auszulagernden Ladungsträger auf den ersten Lagerplatz und/oder zu einem Warenein- oder Ausgang verschieben zu können, und das wenigstens eine fahrerlose Transportsystem so zu steuern, dass es die Sequenz von Verschiebevorgängen ausführt.
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Die Steuereinheit kann dann Ein- und Auslagervorgänge so steuern, dass die Anzahl der benötigten Verschiebevorgänge minimiert wird. Dies ist möglich, solange wenigstens einer der N Lagerplätze eines Felds frei ist, d.h. dort kein Ladungsträger aufgestellt ist. Die Algorithmen zum optimieren der Verschiebevorgänge für N-1 aufgestellte Ladungsträger entsprechend denjenigen zur Lösung eines Schiebepuzzles, auch 15-Puzzle, auch Fünfzehnerspiel, 14-15-Puzzle, Schieberätsel, Schiebefax oder Ohne-Fleiß-kein-Preis-Spiel genannt. Auf entsprechende Lösungsalgorithmen für diese Spiele kann zurückgegriffen werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Regalständer oder Hallenstützen als nicht verschiebbare „Störkörper“ umbaut werden und in der Software ggf. als freizuhaltende Lagerplätze berücksichtigt werden können. Das Gleiche gilt für ggf. innerhalb des Felds oder am Rand angeordnete Liftschächte.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Ladungsträger zur Verwendung in einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Der Ladungsträger ist insbesondere von allen Seiten vom FTS unterfahrbar und hat entsprechend hohe Füße. Es sind auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen der Ladungsträger auf zwei oder vier Rollen steht und daher vom FTS gar nicht oder nur teilweise hochgehoben werden muss.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein fahrerloses Transportsystem (FTS) zur Verwendung in einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Das FTS kann insbesondere eine flach gebaute FTS-Einheit umfassen, das zwei orthogonal zueinander ausgerichtete Sätze von zumindest teilweise angetriebenen Rädern umfasst, die relativ zueinander höhenverstellbar sind, um eine Fahrt in X- oder Y-Richtung zu ermöglichen. Zusätzlich umfasst das FTS einen Hubmechanismus zum Anheben der Ladungsträger für den Transport.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Die gesamte Beschreibung, die Ansprüche und die Figuren offenbaren Merkmale der Erfindung in speziellen Ausführungsbeispielen und Kombinationen. Der Fachmann wird die Merkmale auch einzeln betrachten und zu weiteren Kombinationen oder Unterkombinationen zusammenfassen, um die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, an seine Bedürfnisse oder an spezielle Anwendungsbereiche anzupassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ebene eines Blocklagers nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 einen Ladungsträger zur Verwendung in dem Blocklager nach 1;
- 3 ein fahrerloses Transportsystem zur Verwendung in dem Blocklager nach 1;
- 4a - 4f eine Sequenz von Verschiebevorgängen zum Auslagern eines Ladungsträgers in einem Blocklager gemäß 1;
- 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Blocklagers, und
- 6 ein erfindungsgemäßes Blocklager in einer Gesamtansicht.
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1 zeigt ein schematisch ein Blocklager nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein zweidimensionales Feld 10 von in X- und Y-Richtung gassenlos angeordneten Lagerplätzen 12 zum Lagern von jeweils wenigstens einem Ladungsträger 14 ist mit einem fahrerlosen Transportsystem 16 (FTS) bedienbar. Das FTS 16 umfasst ein oder mehrere jeweils in X- und Y-Richtung verfahrbare FTS-Einheiten 16a, 16b, die zum Ein- und/oder Auslagern wenigstens eines Ladungsträgers 14 den betreffenden Ladungsträger 14 unterfahren, anheben und in X- und Y-Richtung bewegen können.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Feld 10 sowohl X- als auch in Y-Richtung jeweils wenigstens fünf Reihen von Lagerplätzen 12 (gestrichelt dargestellt), insgesamt also 25 Lagerplätze, von denen 24 belegt werden können. Die Lagerplätze 12 sind mit Koordinaten in einer Steuerung hinterlegt und können auf dem Feld 10 durch Markierungen gekennzeichnet sein, was aber nicht zwingend erforderlich ist. Das Feld ist vorzugsweise ein vollständig flaches Feld ohne Schienen oder dergleichen, wobei auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar sind, in denen das Feld 10 mit Schienen zum Bewegen der FRS 16 ausgestattet ist.
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Das System ist frei skalierbar und es können Felder mit mehr oder weniger als 25 Lagerplätzen 12 bereitgestellt werden, die auch nicht quadratisch sein müssen. Die Außenkontur des Felds 10 kann an die verfügbare Lagerhallenfläche angepasst werden.
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Das in 1 dargestellte Feld 10 ist eine Regalebene eines Regals mit mehreren Regalebenen, die jeweils gleichartige zweidimensionale Felder 10 von in X- und Y-Richtung gassenlos angeordneten Lagerplätzen 12 bilden. In der Höhe kann das Regal die gesamte verfügbare Höhe einer Lagerhalle ausnutzen.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an zwei gegenüberlegenden Seiten des Felds 10 jeweils ein Hubschlitten 18a, 18b bzw. Lift als Übergabepunkt zur Einlagerung bzw. als Ausgabepunkt für die Ladungsträger 14 vorgesehen. Der Hubschlitten 18a, 18b kann auch zum An- und Abtransportieren des wenigstens einen fahrerlosen Transportsystems 16 zu- und von den Regalebenen ausgelegt sein.
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In anderen Ausführungsformen ist nur ein einziger Hubschlitten bzw. Lift vorgesehen, der als Wareneingang und Warenausgang genutzt werden kann. Die Anzahl der Hubschlitten 18a, 18b und die Anzahl der FTS-Einheiten 16a, 16b des FTS 16 können je nach gewünschter Zugriffszeit geeignet gewählt werden. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hubschlitten 18a, 18b in einem aus der konvexen Hülle des Felds 10 heraus ragenden Liftgehäuse untergebracht. Das Liftgehäuse kann in weiteren Ausführungsformen auch teilweise innerhalb dieser konvexen Hülle angeordnet sein, einen Lagerplatz 12 ersetzen oder ganz oder teilweise von Lagerplätzen 12 umgeben sein.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Feld 10 mit Ladungsträgern 14 auf N-1 = 24 von N = 25 Lagerplätzen 12 maximal belegt. Auf dem Feld 10 sind zwei FTS 16a, 16b angeordnet, die die Ladungsträger 14 entlang der X-Richtung oder der Y-Richtung bewegen können, insbesondere die Ladungsträger 14 von einem Lagerplatz 12 auf einen benachbarten, freien Lagerplatz 12 verschieben können und dabei über diesen benachbarten, anderen Lagerplatz oder mehrere andere Lagerplätze fahren, insbesondere bis zum Übergabepunkt ausschließlich über andere Lagerplätze bewegt werden. Je nach gewünschter Zugriffszeit können auch nur ein FTS oder mehr als zwei FTS auf dem Feld 10 angeordnet sein. Ferner ist es denkbar, dass jedem Ladungsträger oder sogar jedem Lagerplatz eine FTS-Einheit zugeordnet ist.
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2 zeigt einen Ladungsträger 14 nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Ladungsträger 14 ist eine Palette mit vier Füßen 14a - 14d, deren Abstand und Höhe so gewählt ist, dass der Ladungsträger 14 in X-Richtung und in Y-Richtung vom FTS 16 unterfahr ist. Werden mehrere solcher Ladungsträger 14 in Reihen auf Lagerplätzen 12 angeordnet, so bilden sie in jeder Reihe einen Tunnel. Die FTS-Einheiten 16a, 16b können jeden dieser Tunnel durchfahren und so jeden der Lagerplätze 12 erreichen.
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3 zeigt eine FTS-Einheit 16a des fahrerlosen Transportsystems 16 (FTS) in einer Ansicht von schräg unten. Die FTS-Einheit 16a umfasst einen Akku 161 als eine autonome Energieversorgung, einen Elektromotor und zwei Sätze von jeweils vier höhenverstellbaren Rädern 20a - 20d; 20e - 20h. Durch die Höhenverstellung kann der eine oder der andere Satz von Rädern 20a - 20d; 20e - 20h in Kontakt mit dem Feld 10 gebracht werden, um das FTS 16 in X- oder Y-Richtung zu bewegen. Die Höhenverstellung dient gleichzeitig als Hubmechanismus. Die FTS 16 umfassen ferner eine eigene Steuerung 162 mit einem Arbeitsspeicher zum Speichern einiger Arbeitsschritte und eine Kommunikationsschnittstelle 163 zum Empfangen von Steuersignalen der Steuereinheit 22.
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In der in 3 dargestellten Ausführungsform kann das FTS 16 nur entlang der X- oder der Y-Richtung bewegt werden. Es sind auch weitere Ausführungsformen mit FTS-Einheiten 16a, 16b denkbar, die lenkbare Räder haben bzw. die Räder auf Schienen laufen. Falls das Feld 10 nicht voll belegt ist, kann das FTS 16 sich dann auch entlang diagonalen oder gekrümmten Bahnen bewegen, um die Fahrzeiten zu verkürzen.
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Eine Steuereinheit 22 des Blocklagers (1) umfasst eine Software, die die FTS-Einheiten 16a, 16b des FTS 16 abhängig von Anforderungen zum Einlagern und/oder Auslagern eines ein- bzw. auszulagernden Ladungsträgers 14a steuert. Dazu berechnet sie, falls der Ladungsträger 14a hinter anderen Ladungsträgern 14 steht, eine Sequenz von Verschiebevorgängen anderer auf dem Feld 10 angeordneter Ladungsträger 14. Die anderen Ladungsträger 14 werden jeweils von ihrem ersten Lagerplatz 12 auf einen zweiten, freien Lagerplatz 12 verschoben, um den ein- oder auszulagernden Ladungsträger 14a auf den ersten Lagerplatz 12 und/oder zu einem Warenein- oder Ausgang verschieben zu können. Anschließend sendet die Steuereinheit 22 über eine drahtlose Kommunikationsverbindung 24 Steuersignale an die Kommunikationsschnittstelle des FTS 16 und steuert das FTS 16 so, dass es die Sequenz von Verschiebevorgängen ausführt.
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Die 4a - 4f zeigen verschiedene Schritte eines solchen Vorgangs. Beispielhaft erhält die Steuereinheit 22 den Befehl, den in den 4a - 4f mit einer Rautenschraffur gekennzeichneten Ladungsträger 14a zum Warenausgang zu fördern. In den 4a - 4f zeigen die weißen Pfeile jeweils die von den beiden FTS-Einheiten 16a, 16b im nächsten Schritt durchzuführenden Verschiebeoperationen an. Die FTS-Einheiten 16a, 16b werden dazu unter die zu verschiebenden Ladungsträger 14 gefahren (schwarze Pfeile in 4b). Dort heben sie die beiden Ladungsträger 14 an und bewegen ihn entsprechend an seine Zielposition. Einige der Verschiebevorgänge können simultan ausgeführt werden (beispielsweise 4a und 4b) oder kurz nacheinander, wobei in diesem Fall die Verfügbarkeit von zwei FTS-Einheiten 16a, 16b dennoch Zeit gegenüber der Verwendung von nur einer FTS-Einheit spart, da ein Umsetzen der FTS-Einheit entfallen kann bzw. die Gesamtzahl der Umsetzvorgänge reduziert werden kann.
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Eine gegenüber der Sequenz in 4a - 4f umgekehrte Sequenz kann zum Einlagern von Ladungsträgern 14 verwendet werden. Die Einlagerung erfolgt grundsätzlich so, dass die zuerst auf ein leeres Feld 10 eingehenden Ladungsträger 14 am Rand des Felds 10 aufgestellt werden, wobei der Wareneingang und der Warenausgang frei blieben. Bei teilweise gefüllten Lager werden vorzugsweise Gassen freigehalten, also in einer Reihe angeordnete Lagerplätze 12 freigehalten, da dies die Einlagerungs- und Auslagerungsvorgänge beschleunigt. Ladungsträger 14, die wahrscheinlich früher oder statistisch häufiger angefordert werden, können näher am Warenausgang gelagert werden.
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Die Steuereinheit 22 berechnet die Sequenzen nach der Logik eines Schiebepuzzles so, dass eine minimale Anzahl von Verschiebevorgängen notwendig ist.
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Die 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem Hallenstützen 26a, 26b im Feld 10 angeordnet sind, die als nicht verschiebbare „Störkörper“ von Ladungsträgern 14 umbaut werden. Diese werden in der Software ggf. als freizuhaltende Lagerplätze 12 berücksichtigt.
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6 zeigt ein erfindungsgemäßes Blocklager 1 in einer Außenansicht. Das gesamte Lager mit mehreren Regalebenen bildet einen kompakten Kubus mit außen angeordneten Aufzugschächten 28a, 28b für die Hubschlitten 18a, 18b.
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Bei einer Belegung mit 24 von 25 Lagerplätzen 12 pro Regalebene ist eine fast vollständige Ausnutzung des Volumens ohne freizuhaltende Gassen möglich. Es könnten auch alle 25 Plätze belegt werden, wobei dann zum Auslagern eines verdeckt angeordneten Ladungsträgers 14 zunächst ein am Hubschlitten 18a, 18b angeordneter Ladungsträger 14 entnommen und ausgelagert werden müsste, um Raum zum Rangieren zu schaffen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0589844 B1 [0005]
- WO 2017037095 A1 [0006, 0007]
