DE2207836A1

DE2207836A1 - Stapelkran

Info

Publication number: DE2207836A1
Application number: DE19722207836
Authority: DE
Inventors: George Richard So. Euclid Ohio Pipes (V.St.A.)
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1971-02-22
Filing date: 1972-02-19
Publication date: 1972-08-31
Also published as: GB1341653A; DE2207836C2; US3716147A; FR2126265B1; FR2126265A1; JPS558407B1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Roger

73 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 9, Postfach 348 18. Februar 1972

Unser Zeichen:

PA 25

Stuttgart (0711) 3565Ϊ9

Telegramme Patentschutz Essllngonneckar

Eaton Corporation, 1ÖO Erieyiew Plaza, Cleveland, Ohio 44114,

USA

Stapelkran

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtung und Verfahren zur Manipulation oder Lageveränderung von Stückgut, insbesondere zur Entnahme einer vorbestimmten Anzahl von "Gegenständen aus einer Matrix oder einem Gebinde solcher Gegenstände.

Lokanr.te automatische Fördersysteme umfassen Regale oder Behälter zum Speichern von Gegenständen und ein diesem zugeordnetes Fördergerät, um die Gegenstände aus der Speicheraufnahme zu entnehmen. Einige solcher Fördergeräte sind in der Lage, ei.ie Mehrzal-.l von auf einer Palette befindlichen Gegenstände au:j einem Lagerregal zu entnehmen. Mit anderen Fördergeräten kann man einzelne Gegenstände aus einer in dem Regal abgelegten Matrix entnehmen. Es ist jedoch kein Fördergerät bekannt, um aus einer gegebenen Matrix oder einem Gebinde von Gegenständen eine vorbcstimrcto Anzahl solcher Gegenstände zu entnehmen.

Lcr Lrfinaung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Förderung bzw. Handhabung von Gegenständen anzugeben, das weitgehende Freiheit in der Wahl der Anzahl der

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Gegenstände läßt, die aus einem Gebinde oder Stapel von Gegenständen entfernt werden sollen.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Stückgut-Aufnahmeglieder vorgeschlagen, das bis in die Nähe des aus den Stückgütern aufgebauten Stapels oder der Matrix bewegbar ist. Die Aufnahmeglieder werden dann zum Erfassen der einzelnen Stückgüter betätigt, wobei die Betätigung durch einen Fühler gesteuert wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Greifglieder aus Saugern. Über den Fühler wird festgestellt, ob mehr als die erforderliche Anzahl von Gegenständen erfaßt worden sind, und aie Abschaltung der Saugglieder gesteuert, deren erfaßte Gegenstände freizugeben sind/ falls zu viele Gegenstände aufgenommen worden sind. Jedem Saugglied ist ein Ventil zugeordnet, das in geschlossenem Zustand das Saugglied abschaltet, falls es nicht genau auf den aufzunehmenden Gegenstand ausgerichtet ist. Es handelt sich demnach um eine Abfühleinrichtung, um die Anzahl der aufgenommenen Gegenstände festzustellen, und um die Aufnehmereinrichtung so zu steuern, daß nur die vorbestimmte Anzahl von Gegenständen erfaßt wird.

V.eitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Stapelkrans in

einer Anlage nach der Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes der Anlage nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 1, Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt eines in Fig. 2 gezeigten

Abschnittes der Anlage und
Fig. 6 eine Ansicht von in Fig. 2 gezeigten Bauteilen der Anlage in einer anderen Stellung.

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.Das Verfahren sowie die Vorrichtung nach der Erfindung dienen insbesondere zur Entnahme einer vorbestimmten Anzahl von Gegenständen aus einem Stapel oder einer Matrix solcher Gegenstände. Dabei besteht weitgehende Freiheit in der Wahl der Zahl der zu entnehmenden Gegenstände, wobei entweder nur ein oder mehrere Gcgcnstänae entnommen v/erden können. Das Arbeii-sprinzip der Erfindung läßt sich bei verschiedenartigen B'ördersystemen und auch zur Förderung verschiedener Arten von Gegenständen anwenden. Die folgende Beschreibung zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Förderanlage 10 entsprechend Fig. 1/ die ein Speicherregal enthält/ in dem Gegenstände zu einer Mehrzahl von Stapeln A, B abgelegt sind. Das zugeordnete Fördergerät 20 dient zum Ablegen und zur Entnahme von Gegenständen aus dem Regal 11 und ist, da es in verschiedenen Bauformen verwirklicht werden kann, in der Zeichnung nur schematisch dargestellt.

Das Fördergerät 20 besteht aus einem Stapelkran 21 mit einem Hast 22. An den oberen und unteren Enden des Mastes sind Laufrollen 24, 26 gelagert, die auf Schienen 25 bzw. 27 laufen, um den Mast am Speicherregal 11 entlang zu führen. Durch diese Bewegung wird das Fördergerät 20 auf einen benachbarten Stapel von Gegenständen ausgerichtet. Längs des Mastes 22 ist über einen schematisch gezeigten Antrieb 29 ein Rahmen 28 senkrecht verfahrbar, auf dem ein Schlitten 30 angeordnet ist, der sich in Richtung auf das Speicherregal 11 waagerecht hin- und herbewegen läßt. Der Schlitten 30 ist mit einer Zahnstange 32 versehen, die mit einem auf dem Rahmen 28.gelagerten Zahnrad 34 in Eingriff steht. Das Zahnrad 34 läßt sich durch einen Antrieb in der einen oder entgegengesetzten Richtung drehen. Bei Drehung des Zahnrades 34 in einer Richtung wird der Schlitten 30 vom Mast 22 weg in Richtung auf das Speicherregal 11 bewegt. Die entgegengesetzte Drehrichtung des Zahnrades 34 bewirkt die Rückzugsbewegung des Schlittens 30. Diese Einrichtung ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung Ser. No. 468 2 vom 21.1.1970 beschrieben.

Am äußeren Ende 30a des Schlittens 30 ist eine Greifeinrichtung angeordnet, die gemäß Fig. 4 eine Mehrzahl zu einer Matrix ange-

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ORIGINAL INSPECTED

ordneter Greifgerate enthält. Jedes Greifgerät besteht aus einem Saugglied 36, wobei die Matrix der Saugglieder 36 die gleiche Form wie eine Schicht der aus Gegenständen zusammengesetzten Matrix den Stapeln Λ und B besitzt. Die Anzahl der Saugglieder 36 entspricht somit der Anzahl der in einer Schicht der Stapel A oder B im Speicherregal 11" befindlichen Gegenstände.

Wenn der Schlitten 30 vom Mast 22 aus über eine Schichtlage von Gegenständen ausgefahren ist, können diese durch die Saugglieder 36 erfaßt werden. Zu diesem Zweck ist eine Unterdruckquelle 50 vorgesehen und an die Greifeinrichtung 38 bzw. an die einzelnen Saugglieder 36 angeschlossen. Die unterdruckquelle 50 ist über eine Leitung 51 und ein Ventil 62 mit der Greifeinrichtung 38 verbunden. In der Greifeinrichtung 38 befindet sich entsprechend Fig. 2 ein Verteiler 70, der durch eine obere und eine untere Platte 72 bzw. 74 gebildet ist. Zwischen die Platten ist ein Bauteil 76 eingesetzt, an deren Öffnung 78 die Leitung 51 angeschlossen ist. Die Platten 72 bzw. 74 bilden zusammen mit dem Bauteil 76 eine Kammer 70a, in der das von der Unterdruckguelle

50 angelegte Vakuum wirksam ist.

Die Leitung 51 ist in ihrer Länge so bemessen, daß man die Greifeinrichtung 38 bewegen kann/ ohne die Unterdruckverbindung zwischen Ventil 6 2 und dem Verteiler 70 zu unterbrechen. Die Leitung

51 ist gemäß Fig. 1 an das normalerweise geschlossene Ventil 62 angeschlossen. Befindet sich die Greifeinrichtung 38 über den Gegenständen, dann wird das Ventil mittels eines Steuergerätes geöffnet/ so daß die Unterdruckguelle 50 mit der Verteilerkammer 70a in Verbindung steht.

Von der Kammer 70a aus wird an jedes Saugglicd 36 ein Unterdruck angelegt. Zwischen jedem Saugglied 36 und der Verteilerkammer 70a ist ein Ventil 82 angeordnet, dessen Gehäuse 86 die Verteilerkamir.er 70a mit dem Saugglied 36 über einen Kanal 88 verbindet, in dem ein Ventilstößel 84 geführt ist. Am Ende des Ventilstößols 84 sitzt ein Ventilkörper 85.

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Das Saugglicd 86 kann jede geeignete Form besitzen, und beispielsweise aus einer Saugkappe aus flexiblem Material bestehen« Das Saugglied 36 ist an den Verteiler 70 z.B. über einen Flansch 90a angeschlossen/ der sich gemäß Fig* 2 an einem auf dem Ventilgenäuse 86 angeordneten Flansch 90 anlegt. Das Saugglied 36 enthält eine Kammer 132/ in welcher bei geöffnetem Ventil 85 entsprechend Fig. 5 der Saugdruck wirkt» Das Ventilgehäuse 86 enthält außerdem einen Kanal 92/ der den Kanal 88 mit einem Durchlaß 94 im Saugglied 36 verbindet. Bei geöffnetem Ventil wirkt der Saugdruck aus der Unterdruckquelle 50 über die Leitung 51/ den Verteiler 70 und über die Kanäle 88/ 92 und 94 in der Kammer 132 des Sauggliedes 36.

Die Ventile 8 2 haben etwa den gleichen Aufbau wie ein Schlauchoder Reifenventil. Im Gegensatz dazu fehlt jedoch eine Feder, um den Ventilkörper 85 in Schließstellung vorzuspannen. Aufgrund dieser Tatsache befindet sich der Ventilkörper 8 5 unter der Wirkung seines Eigengewichtes in der in Fig. 5 gezeigten offenen Stellung.

Wenn das Ventil 62 geöffnet wird/ die Saugglieder über den Gegenständen in der Matrix angeordnet sind und sich das Ventil 85 in eier vorbeschriebenen geöffneten Stellung befindet, wirkt innerhalb jedes Sauggliedes ein Unterdruck. Befindet sich das Saugglied über einem Gegenstand, so verstärkt sich der Unterdruck innerhalb des Sauggliedes und an dem Ventilkörper 85 strömt nur wenig Luft vor-Lei. Da deronach am Ventil kein Druckabfall auftritt, bleibt das Ventil geöffnet, so daß das aktivierte Saugglied den Gegenstand erfaßt. Wenn sich jadoch das Saugglied über der Stoßfläche zwischen zwei Schachteln oder nicht über einem Stückgut befindet, so entsteht bei geöffnetem Ventil 6 2 eine am Ventilkörper 85 vorbci-Cjcrichtote Luftströmung und damit an diesem Ventil ein Druckabfall, oer cen Ventilkörper S5 in seine geschlossene Stellung überführt. />ufc,runu des Druckunterschiedes verbleibt dieses Ventil in seiner

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In der Platzaufnahmestellung behält das Saugglicd 36 entsprechend Fig. 6 seine nicht deformierte Gestalt 96. Dabei logen sich die Lippen 98 an den Gegenstand oder das Stückgut an. Wenn das Vakuum über den Kanal 94 zur Wirkung kommt/ wird der Gegenstand in die an der Stelle 100 angedeutete Stellung angehoben und das Saugglied 36 in die an der Stelle 102 angedeutete Gestalt verformt. ■

Aus vorstehender Beschreibung geht hervor, daß bei über eine aus Stückgutteilen bestehende Matrix geführter Greifeinrichtung sämtliche Saugglieder, die sich oberhalb eines Gegenstandes befinden, zur Aufnahme dieses Gegenstandes erregt sind. Falls der Wunsch besteht, nur eine bestimmte Anzahl von Gegenständen zu erfassen und aufzunehmen und diese Anzahl kleiner ist als die tatsächlich von der Greifeinrichtung erfaßten Gegenstände, so müssen einige Gegenstände wieder fallengelassenverden. Zu diesem Zweck können bestimmte Saugglieder 36 abgeschaltet werden.

Der Greifeinrichtung 38 ist ein Fühlgerät 40 zugeordnet, das aus einer Druckzelle bekannter Bauart besteht und ein von dem Gewicht der durch die Greifeinrichtung 38 erfaßten Gegenstände abhängiges Ausgangssignal erzeugt. Dieses von dem Gewicht der erfaßten Gegenstände abhängige Ausgangssignal des Fühlers 40 beeinflußt eine Steuereinheit 48, die ihrerseits die Sauggeräto 36 abschaltet, um die Gegenstände loszulassen, falls deren von der Greifeinrichtung 38 erfaßte Anzahl größer als die erwünschte Anzahl ist.

Die Steuereinheit 48 enthält für jedes Saugglied 36 ein Steuerventil 110. Diese Steuerventile besitzen einen üblichen Aufbau und sind entsprechendFig. 2 in einem Gehäuse 112 angeordnet. Von jeaum Ventil 110 führt eine Leitung 118 zu einer zugeordneten Saugkammer 132. Die Ventile 110 sind normalerweise geschlossen und stehen mit der umgebenen Raumluft in Verbindung. Bei geöffnetem Ventil wird somit die Rohrleitung 118 und dadurch auch die angeschlossene Saugkammer 132 belüftet. Auf uie.-;c '..eise wird der von cxnem Saugglied erfaßte Gegenstand Lei Belüftung wieder fallengelassen.

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Zum offnen der Steuerventile 110 sind Steuerschienen 120 mit angeformten Zahnstangenabschnitten 122 vorgesehen, die über zugeordnete Zahnräder 124 und Servomotoren 126 verstellt werden. Entsprechend Fig. 3 sind die Ventile zu einer ähnlichen Matrix wie die Saugglieder 36 gemäß Fig. 4 angeordnet, wobei jedes Ventil mit dem entsprechenden Saugglied 36 in Verbindung steht. Selbstverständlich können die Steuerventile 110 auch in einer Reihe angeordnet sein, so daß dann nur eine Steuerschiene 120 erforderlich ist, um wahlweise einige der Steuerventile 110 zu betätigen.

Der. Fühler 40 stellt die Anzahl der an der Greifeinrichtung 38 hängenden Gegenstände fest und besteht aus einer üblichen Druckzelle, die ein vom Gewicht der von der Greifeinrichtung 38 mitgenommenen Gegenstände abhängiges Signal erzeugt, bin Abschnitt desFühlers 40 ist mit dem Schlitten 30 und ein anderer Abschnitt mit der Greifeinrichtung 38 verbunden, so daß das Gewicht der an der Greifeinrichtung 38 hängenden Gegenstände festgestellt werden kann.

Das Ausgangssignal des Fühlers wird einer geeigneten schaltung zugeführt. Diese Schaltung enthält ein Einstellgerät 46, um die von der Greifeinrichtung 38 mitzunehmende Anzahl von Gegenständen vorzuwählen. Die von dem Fühler 40 und dem Einstellgerät 46 abgegebenen Signale werden einem Vergleichsgerät 129 zugeführt, das an die verschiedenen Motoren zum Antrieb der Steuerschienen 120 ein Ausgangssignal anlegt, falls ein aus dem Fühler 40 abgegebenes Signal anzeigt, daß die Anzahl der angehobenen Gegenstände bzw. das Gewicht der an der Greifeinrichtung 38 hängenden Gegenstände größer ist als dasjenige, das mit dem Einstellgerät 46 vorgewählt worden ist. Das Ausgangssignal des Vergleichsgerätes 129 wird zunächst einem der Motoren 126 zugeführt, der seine Steuerschiene bewegt und dadurch sämtliche dieser Steuerschienen zugeordnete Saugglieder abschaltet. Sobald sämtliche dieser Steuerschiene zugeordneten Saugglieder abgeschaltet sind, wird ein Schalter betätigt," um das Ausgangssignal aus dem Vergleichsgerät 129 dem nächsten Motor 126b anzulegen, so daß dessen Steuerschiene 120 aus-

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fährt und weitere Sauggeräte abschaltet, worauf dann der Schalter 13Ob betätigt wird, um das Signal aus dem Vergleichsgerät 129 dem Motor 126c zuzuführen. Diese Folgesteuerung dauert an, bis das Gewicht der angehobenen Gegenstände mit dem Wert des Einstellgerätes 46 übereinstimmt. Zu diesem Zeitpunkt endet das aus dem Vergleichsgerät 129 stammende Signal.

Falls die der Steuerschiene 120 zugeordneten Sauggeräte keine Gegenstände erfaßt haben, so wird der Motor 126 dennoch eingeschaltet, um über die Steuerschiene 120 auch diese Saugglieder abzuschalten, obwohl diese schon aufgrund der weiter oben beschriebenen Wirkung des Druckabfalls über den Ventilkörper 85 « außer Wirkung gesetzt worden sind. In diesem Fall 'wird demnach kein Gegenstand abgeworfen, so daß die Folgesteuerung andauert, bis solche Sauggeräte betätigt werden, von denen Gegenstände aufgenommen worden sind.

Nachdem nur noch die erforderliche Anzahl von Gegenständen an der Greifeinrichtung hängt, wird der Rahmen 28 aus der Ladestellung in eine angehobene Stellung 117 (Fig. 1) überführt. Die Greifeinrichtung wird nunmehr aus der Stellung 117 durch Drehbewegung des Zahnrades 34 in eine zurückgezogene Stellung 54 überführt, um die Gegenstände von dem Stapel zu entfernen» Zu diesem Zeitpunkt wird das Ventil 62 über einen Grenzschalter 56 in seiner Normalsteilung gehalten, da ein weiterer Grenzschalter 60 noch nicht betätigt worden ist.

Der Rahmen 28 wird dann mit Hilfe des Antriebs 29 abgesenkt, so daß sich die an der Greifeinrichtung 38 hängenden Gegenstände oberhalb eines Entladegerätes 58 befinden. In dieser Stellung des Rahmens 28 wird der Grenzschalter 60 (Fig. 1) betätigt, um das Ventil 02 so zu steuern, daß die Unterdruckquelle 50 vom Verteiler 70 abgeschaltet und anstelle dessen eine überdruckquelle 64 angeschlossen wird. Bei Zuführung eines Überdrucke zur Greifeinrichtung 38 werden die dort festgehaltenen Gegenstände freigegeben und auf der Ablage 58 aufgenommen. <,

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Bei der Eingabe der nächsten Steueranweisung werden die Steuerschienen 120 in ihre Ausgangsstellungen zurückgeführt. Nachdem der Rahmen 28 bis an die Matrix bewegt worden ist, aus der die Gegenstände der neuen Steueranweisung zu entnehmen sind, werden' bei Umschaltung des Ventils 62 die Gegenstände mit Hilfe der Greifeinrichtung 38 erfaßt, so daß sich der vorbeschriebene Ablauf wiederholt.

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Claims

Patentansprüche

1./Verfahren zur Entnahme einer vorbestimmten Anzahl von Gegenständen aus einer zu einer Matrix angeordneten Anzahl von Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Greifeinrichtung (38) in die Nähe der Gegenstände bis in eine Aufnahmestellung bewegt wird, daß die Greifeinrichtung zur Aufnahme von Gegenständen in der Aufnahmestellung betätigt wird, und daß die Anzahl der von der Greifeinrichtung erfaßten Gegenstände abgefühlt und unter Verwendung des Abfühlergebnisses auf vorbestimmte Anzahl verringert bzw. korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifeinrichtung (38) durch Anlegen eines Unterdruckes (50) betätigt wird, um die Gegenstände aufzunehmen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifeinrichtung (38) in Abhängigkeit von dem Abfühlwert so gesteuert wird, daß eine bestimmte Anzahl erfaßter Gegenstände wieder freigegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei aer Betätigung der Greifeinrichtung (38) an eine Kehrzahl von Sauggliedern (36) Unterdruck angelegt wird, worauf das Gewicht der erfaßten Gegenstände abgefühlt wird, und daß Saugglioder abgeschaltet bzw. belüftet werden, falls das ermittelte Gewicht größer ist als das sich aus der vorbestimmten Anzahl von Gegenständen ergebende Gewicht.

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5. Vorrichtung zur Entnahme einer vorbestimmten Anzahl aus einer zu einer Matrix angeordneten Anzahl von Gegenständen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Greifeinrichtung (38), die in eine Stellung zur Aufnahme von Gegenständen bewegbar ist, durch eine Einrichtung (6 2) zur Betätigung der Greifeinrichtung, ,durch einen Fühler (40) zum Ermitteln der von der Greifeinrichtung erfaßten Anzahl von Gegenständen, und durch eine antriebsmäßig an den Fühler (40) angeschlossene Einrichtung (48, 129, 110) zur Steuerung der von der Greifeinrichtung zu erfassenden Anzahl von Gegenständen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifeinrichtung (38) eine Mehrzahl von Greifgeräten (36) enthält, und daß über die an den Fühler angeschlossene Einrichtung (48, 129, 110) eine bestimmte Zahl der Greifgeräte abschaltbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifgeräte aus Sauggliedern (36) bestehen, die über einen steuerbaren Unterdruck (50) betätigbar sind, und daß der Unterdruck durc8 die an den Fühler (40) angeschlossene Einrichtung (110) aufgehoben wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (40) eine Druckdose zur Bestimmung des von der Greifeinrichtung (38) aufgenommenen Gewichtes der Gegenstände ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtung für den Unterdruck eine Ventilsteuerung (120, 129, 110) enthält, über die die Saugglieder (36) nacheinander belüftet werden, bis nur noch eine vorbestimmte Anzahl von Gegenständen erfaßt ist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in

¹ der Ventilsteuerung für jedes Saugglied (36) ein unabhängiges Steuerventil (110) zur Belüftung des jeweiligen Sauggliedes vorgesehen ist. j

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11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Greifeinrichtung (38) bildenden Sauggeräte (36) jeweils ein Ventil (82, 85)enthalten, das selbsttätig schließt, falls sich das Saugglied nicht oberhalb eines Gegenstandes befindet.

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