DE69204055T2

DE69204055T2 - Automatisiertes lager und wagen zur einlagerung und entnahme von produkten in den speicherbereichen.

Info

Publication number: DE69204055T2
Application number: DE69204055T
Authority: DE
Inventors: Jean Gleyze; Frederic Zoller
Original assignee: CIMAT
Current assignee: CIMAT
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2012-12-23
Also published as: FR2685306A1; ES2078121T3; DE69204055D1; DK0572650T3; EP0572650B1; FR2685306B1; WO1993012998A1; JPH06505690A; ATE126165T1; US5370492A; EP0572650A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung von automatisierten Vorrichtungen, die die Lagerung und/oder die Bereitstellung von verschiedenen Produkten ermöglichen, wobei solche Vorrichtungen in der folgenden Beschreibung durch den Ausdruck "Lagermagazin" bezeichnet werden. Sie bezieht sich außerdem auf eine neue Art eines Wagens, die ein Umlagern der Produkte innerhalb eines solchen Lagermagazins ermöglicht, das eine Vielzahl von übereinanderliegenden Lageretagen aufweist, wobei der Wagen gegebenenfalls gleichermaßen dazu verwendet werden könnte, das Umlagern der Produkte in einer einzigen Lageretage, z.B. auf dein Boden, zu gewährleisten.
In zahlreichen industriellen Bereichen stellt sich das Problem, Produkte vorläufig lagern zu müssen, und zwar sowohl für den eigenen Bedarf des Unternehmens hinsichtlich seines Betätigungsfeldes (Rohstoffe, Ersatzteile...), als auch von dein Unternehmen hergestellte Artikel, die man vorläufig lagern muß, bevor sie dem Verbraucher oder Abnehmer bereitgestellt werden.
Zahlreiche Vorschläge sind bis heute gemacht worden, um automatische Lagermagazine zu schaffen, die es nicht nur ermöglichen, die manuellen Eingriffe auf ein Mindestmaß zu begrenzen, sondern gleichermaßen in einem gegebenen Volumen eine größtmögliche Anzahl von Produkten zu lagern.
Heute besteht die am weitesten verbreitete Lösung zur Schaffung automatischer Lagermagazine darin, Einheiten zu schaffen, in denen die Aufbewahrungsbereiche im wesentlichen in Form von "Säulen" großer Höhe ausgebildet sind, die in vertikaler Richtung in eine Vielzahl von übereinanderliegenden Lageretagen unterteilt sind, die Fächerreihen, Zellen bilden, deren Abmessungen von den zu lagernden Produkten abhängig sind, wobei diese "Säulen" voneinander durch Gänge getrennt sind, entlang derer sich Vorrichtungen bewegen, die üblicherweise mit dem Ausdruck "Regalförderzeug" oder "Übertrager" bezeichnet werden.
In allgemeiner Weise definieren solche Lagermagazine demnach drei Achsen, entlang derer die Produkte umgelagert werden, nämlich:
X: Längsachse des Magazins, der Lagermöbel oder Säulen, der Gänge,
Y: Querachse, senkrecht zu den Lagermöbeln (Säulen) und zu den Gängen,
Z: vertikale Achse.
Bis heute haben die Fabrikkonstrukteure, wie vorstehend erwähnt, um die Beförderung der Produkte im Inneren solcher Lagereinheiten sicherzustellen, automatische oder ferngesteuerte Maschinen in der Art von "Regalförderzeugen" oder "Übertragern" vorgeschlagen, die es ermöglichen, Paletten oder Container zu entnehmen und in den Säulenzellen abzustellen, die die Seitenwände jedes Ganges bilden. Solche automatischen Fördermaschinen haben alle gemeinsam, daß sie entweder direkt auf dem Boden oder auffest mit dem Boden verbundenen Schienen rollen. Sie können nicht den Gang wechseln. Sie weisen alle ein Hebesystem auf, daß es ermöglicht, das Fördermittel der Palette oder des Containers vor die betreffende Zelle zu bringen.
In Anbetracht der Tatsache, daß die Höhe der Magazine immer beträchtlicher wird, werden diese Maschinen sehr hoch (die Höhe kann mehrere zehn Meter erreichen), woraus sich vor allem eine beträchtliche Auswirkung auf ihre Kosten und auf die Notwendigkeit ergibt, eine Geometrie des Palettenträgers einerseits und des Bodens andererseits zu haben, die zunehmend Zwängen unterliegt.
Um die Beförderung von Produkten auf dem Boden sicherzustellen, ist es vorgeschlagen worden, selbständige Wagen zu schaffen, die Richtungsänderungen ausführen können, wobei diese Wagen entweder auf Schienen geführt werden oder selbst-gesteuert und im allgemeinen mit einem oder mehreren lenkbaren Rädern ausgerüstet sind, die es ihnen ermöglichen, Kurven zu fahren. Eine solche Konzeption von Wagen ermöglicht demnach die Realisierung von Bewegungskreisbahnen, die in den Bereichen der Richtungsänderung eine beträchtliche Fläche benötigen, da in Anbetracht dessen, daß der Wagen sich auf einer gekrümmten Bahn bewegt, bei einer gegebenen Fläche der für die eigentliche Lagerung zur Verfügung stehende Bereich folglich verkleinert wird.
Darüber hinaus können sich solche Wagen nur in einer einzigen Lageretage bewegen, und können nicht unterschiedslos in mehreren verschiedenen Lageretagen arbeiten.
Nun ist eine Lösung gefunden worden, und dies ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die einfach, wirtschaftlich und leicht zu handhaben ist, die es ermöglicht, die Nachteile der bisherigen Lösungen durch die Tatsache zu beheben, daß sie die Schaffung von Lagereinheiten gestattet, die nur ein Mindestmaß an Bodenfläche belegen, und die es daher ermöglichen, nicht das nutzbare Volumen der Lagereinheit herabzusetzen.
Allgemein gesprochen ist das neue automatisierte Lagermagazin erfindungsgemäß in Form einer Einheit ausgebildet, die eine Vielzahl von übereinanderliegenden Lageretagen umfaßt, wobei das Einlagern und Entnehmen im Inneren von Lagerbereichen mittels eigenständiger Wagen bewirkt wird:
- wobei jede Aufbewahrungsetage eine Schieneneinheit umfaßt, die entlang einer X-Längsachse des Magazins in jeder Reihe und entlang einer Y-Querachse ausgerichtete Stränge bildet;
- die selbständigen Wagen zwei austauschbare Fahrgestelle aufweisen, die jeweils mit Räderpaaren ausgerüstet sind, wobei eines den entlang der X-Achse ausgerichteten Schienen, das andere den entlang der Y-Achse ausgerichteten Schienen zugeordnet werden kann, auf eine mit der Lehre der FR-A-2 651 823 vergleichbare Weise.
Das erfindungsgemäße Magazin ist dadurch gekennzeichnet:
- daß jede Lageretage in parallele Flurreihen unterteilt ist, auf deren beiden Seiten Fächer- oder Zellenreihen angeordnet sind, deren Abmessungen von den zu lagernden Produkten abhängig sind;
- daß die entlang der X-Achse und der Y-Achse ausgerichteten Stränge:
eine Vielzahl von Strängen umfassen, die in jeder Reihe des Magazins entlang der X-Längsachse ausgerichtet sind, und
entweder einen einzigen Strang, der am Ende der Reihen senkrecht zu diesen und entlang der Y- Querachse ausgerichtet ist, oder zwei Stränge umfassen, die an beiden Enden der Reihen senkrecht zu diesen und entlang der Y-Querachse ausgerichtet sind,
- daß die selbständigen Wagen Mittel (zweiseitig gerichtete Gabeln) aufweisen, auf denen das zum Einlagern in und Entnehmen aus einem Aufbewahrungsfach zu hantierende Produkt ruht, und
- daß die Wagen mittels wenigstens einer Hebeeinheit in eine bestimmte Lageetage gebracht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, die es ermöglicht, die Wagen gegebenenfalls dazu zu verwenden, den Transport von verschiedenen Materialien in einer einzigen Lageretage sicherzustellen, weist der selbständige Wagen, der das Einlagern und die Entnahme von Produkten im Inneren der Lagerbereiche ermöglicht, vorteilhafter- und zweckmäßigerweise zwei Grundfahrgestelle auf, die relativ zueinander bezüglich der vertikalen Achse beweglich sind,
- wobei das eine der Fahrgestelle angetriebene und tragende Räder aufweist, die die Bewegungen des Wagens entlang einer X-Achse ermöglichen;
- wobei das zweite Fahrgestell angetriebene und tragende Räder aufweist, die die Bewegung des Wagens entlang einer Y-Achse ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Fahrgestell zweiseitig gerichtete Gabeln trägt, auf denen das zum Einlagern in und Entnehmen aus einem Aufbewahrungsfach zu hantierende Produkt ruht, und daß das erste Fahrgestell Rollen für eine seitliche Führung entlang der zwei XY-Achsen aufweist.
Darüber hinaus können die Führungsschienen, die es ermöglichen, die Bewegung entlang der X-Achse zu bewirken, entweder an einem einzigen äußeren Ende der Flurreihen oder auf beiden äußeren Enden angeordnet sein, wenn die Lagereinheit gemäß der Erfindung Führungsschienen entlang der X-Achse in jeder Aufbewahrungshöhe aufweist.
Jeder Wagen weist darüber hinaus Mittel, die die Bewegungen auf automatische Weise ermöglichen, und insbesondere einen programmierbaren Automaten oder sein datenverarbeitendes Äguivalent auf, der geeignet ist, die für eine Folge von Arbeitsschritten notwendige Information zu speichern.
In dem oder den Aufzügen, die die Bewegung entlang der vertikalen Z-Achse ermöglichen, ermöglicht es eine Einheit, daß der Automat des Wagens mit dem Computer in Verbindung steht, der die Steuerung der Bewegungen ermöglicht. Diese Verbindung kann gleichermaßen permanent über Funk bestehen; die letztere Lösung weist jedoch als Nachteil auf, wenig zuverlässig zu sein. Der oder die Aufzüge, die die Bewegungen der Wagen entlang der vertikalen Z-Achse ermöglichen, können entweder außerhalb der Flurreihen und diesen letzteren gegenüberstehend, oder bevorzugterweise im Inneren des Magazins integriert angeordnet sein.
Dank einer solchen Einheit ist es demnach möglich, Lagermagazine zu schaffen, die für das Umlagern der Waren lediglich ein Minimum Platz in Anspruch nehmen.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden besser anhand des folgenden Ausführungsbeispiels verstanden, das der Erläuterung dient und nicht beschränkend ist, und das in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, in der:
- die Figuren 1 und 2 Ansichten im Aufriß bzw. eine Draufsicht eines automatischen erfindungsgemäßen Lagermagazins sind;
- die Figur 3 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die die allgemeine Struktur eines selbständigen Wagens zeigt, der gleichermaßen Teil der Erfindung ist, und der im Inneren eines solchens automatischen Lagermagazins verwendbar ist;
- die Figuren 4, 5 und 6 jeweils Detailansichten von der Seite im Aufriß, von oben und von vorne eines solchen selbständigen, in der Figur 3 dargestellten Wagens sind.
Mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung ist der allgemeine Aufbau des erfindungsgemäßen Lagermagazins, wie insbesondere aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, folgendermaßen:
Ein solches Magazin ist demnach als Einheit von der Form eines Quaders ausgebildet, dessen Abmessungen in Abhängigkeit des gewünschten Lagervolumens bestimmt sind. Ein solches Magazin weist eine Vielzahl von übereinanderliegenden Lageretagen (1a, 1b, 1c..) auf, wobei jede Lageretage in parallele Flurreihen (2a, 2b, 2c..) unterteilt ist, auf deren beiden Seiten mit gemeinsamen Bezugszeichen (3) bezeichnete Fächer- oder Zellenreihen angeordnet sind, deren Abmessungen von den zu lagernden Produkten abhängig sind. Ein solcher Aufbau wird durch einen Zusammenbau von Pfosten, Streben und Querträgern auf bekannte Weise hergestellt.
Das Einlagern und Entnehmen des Produktes im Inneren der Lagerbereiche (3) wird mittels selbständiger, mit dem allgemeinen Bezugszeichen (4) bezeichneter Wagen bewirkt, die mittels wenigstens eines Liftes (Aufzug) (5) in eine bestimmte Lagerhöhe gebracht werden.
Erfindungsgemäß ist ein solches Magazin dadurch gekennzeichnet, daß jede Lageretage (1a, 1b, 1c..) eine Schieneneinheit (6), die entlang der X-Achse des Magazins ausgerichtet und in jeder Lageretage in jeder der Flurreihe oder Gang (2a, 2b, 2c..) angeordnet ist, und eine Schieneneinheit aufweist, die ebenfalls in jeder Etage entlang der Y-Querachse senkrecht zu den Gängen (2a, 2b, 2c..) ausgerichtet sind. In dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das erfindungsgemäße Magazin zwei entlang der Y-Achse ausgerichtete Schieneneinheiten (7) auf, jeweils eines an den äußeren Enden des Magazins. Darüber hinaus sind ebenfalls zwei Hebesysteme (5) vorgesehen, die im Inneren des Magazins integriert sind und jeweils ein äußeres Ende bedienen.
Gemäß einem anderen wesentlichen Merkmal eines erfindungsgemäßen Magazins sind die selbständigen Wagen (4), die in einem solchen Magazin verwendet werden, dazu ausgelegt, unterschiedslos auf den entlang der X- oder Y-Achsen ausgerichteten Schienenpaaren bewegt zu werden. Dafür weisen die selbständigen Wagen (4) in der Ausgestaltung, die gleichermaßen Teil der Erfindung ist und aus den Figuren 3, 4, 5 und 6 hervorgeht, im wesentlichen zwei austauschbare Fahrgestelle (8) und (9) auf, wobei beide mit Räderpaaren ausgerüstet sind, die es ermöglichen, eines der Fahrgestelle mit den entlang der X-Achse ausgerichteten Schienen (6) und das andere mit den entlang der Y-Achse orientierten Schienen (7) in Verbindung zu bringen.
Eines der Fahrgestelle (8), das sogenannte "äußere Fahrgestell", weist folgende Elemente auf:
- für die Bewegung entlang der X-Achse notwendige getriebene Räder (11&sub1;) und tragende Räder (11);
- für die seitlichen Führungen in den zwei Achsen notwendige Rollen:
(16) entlang X
(17) entlang Y
(18) entlang X und Y
- Kugelumlaufspindeln (13), die den Verbund und die relative Bewegung der zwei Fahrgestelle zueinander sicherstellen;
- einen Motor (20) und einen Treibriemen für diese Spindeln;
- einen Motor (19), der durch den Riemen (27) die Welle (28) treibt, die wiederum durch die Riemen (29) und (30) die Räder (11) (Antrieb entlang X), dann durch eine konische Kupplung (31) die Welle (32) und die vier Riemen (26) treibt;
- der Motor (21), der die Verschiebung der zweiseitig gerichteten Gabeln (14) betätigt,;
- die Träger der Batterieblöcke (24&sub1;) und (24&sub2;);
- den Schaltschrank (25).
Das innere Fahrgestell (9) trägt die folgenden Elemente:
- die Lager der Kugelspindelmuttern, auf denen es montiert ist;
- die für die Bewegung entlang Y notwendigen angetriebenen Räder (12&sub1;) und tragenden Räder (12);
- die zweiseitig gerichteten Gabeln (14), auf denen die Palette (22) und deren Ladung (23) ruht;
- die von dem Fahrgestell (8) abgehenden Riemen (26),
die die getriebenen Räder (12&sub1;) (Antrieb entlang Y) treiben.
Die Einbaugeometrie dieser Riemen (26), deren Veränderung des Achsenabstands im Laufe der Relativbewegungen der beiden Fahrgestelle zueinander vernachlässigbar ist, ermöglicht es, von einem einzigen Antrieb aus die zwei Funktionsachsen (X und Y) zu betätigen. Die Übertragung bleibt immer positiv, wodurch es ebenfalls ermöglicht wird, nur einen einzigen Codierer und ein einziges Programm für die Fahrsteuerung entlang dieser Achsen zu verwenden.
Eine solche Lagereinheit funktioniert auffolgende Weise. Der Wagen ist in einem Aufzug, eine Palette oder ein Container ist auf den zweiseitig gerichteten Gabeln abgestellt; das äußere Fahrgestell (8) ist in einer unteren Stellung und ruht auf den Rädern (11) und (11&sub1;).
Der Aufzug wird in eine Lage gebracht, in der seine Schienen mit denjenigen des festen Schienennetzes der in Betracht gezogenenen Lagerhöhe ausgerichtet und in gleicher Höhe sind. An den Wagen wird der Befehl gegeben, seine Aufgabe auszuführen. Er verläßt den Aufzug, der für die Beförderung eines anderen Wagens frei wird. Der Wagen (4), der den Aufzug (5) verlassen hat, rollt auf dem festen Schienennetz bis zu einem Kreuzungspunkt mit den Schienen (7). Er hält mit Präzision auf dieser Kreuzung an.
Das innere Fahrgestell (9) senkt sich ab, die Räder (12) und (12&sub1;) setzen sich auf den Schienen (7) ab und das äußere Fahrgestell wird angehoben. Die Räder (11) oder (11&sub1;) verlassen die Schienen (6). Der Wagen (4) setzt sich entlang Y in Bewegung und läuft bis zu der Kreuzung, die dem Gang entspricht, in dem die Palette abgesetzt werden soll.
Er hält mit Präzision im Mittelpunkt dieser Kreuzung an. Das äußere Fahrgestell senkt sich ab, der Wagen befindet sich wieder in seiner Betriebslage für eine Bewegung entlang X.
Er fährt in den Gang ein und wird genau vor der Zelle, in der die Palette abgesetzt werden soll, in Position gebracht. In der Position, in der er sich befindet - der innere Rahmen in angehobener Lage - verlaufen die Gabeln und die Palette oberhalb der Schienen und der hinteren Leiste der Zelle.
Die Gabeln fahren aus, die Palette wird in eine Lage oberhalb ihrer Lagerposition gebracht.
Die Rahmen kehren ihre relativen Lagen um.
Die Räder des inneren Rahmens finden keine Abstützung, so daß die Palette auf der Schiene und der hinteren Leiste abgesetzt wird, dann trennen sich in Fortsetzung der Bewegung die Gabeln vertikal von der Palette. Die Gabeln ziehen sich in die zentrale Lage zurück. Die Rahmen kehren ihre Lage um, der Wagen kann von neuem beginnen, entweder eine Palette in dem Gang, in dem er sich befindet, oder in einem anderen in derselben Lageretage zu suchen - wobei die Arbeitsschritte danach dieselben sind wie die beschriebenen, jedoch in umgekehrter Reihenfolge, - oder er kann in einen Aufzug zurückkehren.
Eine solche Lagereinheit weist bezüglich der bisherigen Lösungen folgende Vorteile auf:
- der Richtungswechsel im rechten Winkel erfolgt auf minimalem Raum;
- die beschriebene Konfiguration ermöglicht es, nur zwei Antriebe für vier Bewegungen zu benötigen:
Bewegung entlang X
Bewegung entlang Y
Anheben der Ladung oberhalb der Absetzebene in den Lagerzellen
Umschaltung der Räderpaare.

Claims

1. Automatisiertes Lagermagazin in Form einer Einheit, die eine Vielzahl von übereinanderliegenden Lageretagen (1a, 1b, 1c..) umfaßt, wobei das Einlagern und Entnehmen im Inneren von Lagerbereichen (3) mittels selbständiger Wagen (4) bewirkt wird,

- wobei jede Aufbewahrungsetage (1a, 1b, 1c) eine Schieneneinheit umfaßt, die entlang einer X-Längsachse des Magazins in jeder Reihe (2a, 2b, 2c) und entlang einer Y-Querachse ausgerichtete Stränge bildet;

- wobei die selbständigen Wagen (4) zwei austauschbare Fahrgestelle (8, 9) aufweisen, die jeweils mit Räderpaaren (11, 12) ausgerüstet sind, wobei eines (11) den entlang der X-Achse ausgerichteten Schienen, das andere (12) den entlang der Y-Achse ausgerichteten Schienen zugeordnet werden kann,

dadurch gekennzeichnet,

- daß jede Lageretage in parallele Flurreihen (2a, 2b, 2c) unterteilt ist, auf deren beiden Seiten Fächer- oder Zellenreihen (3) angeordnet sind, deren Abmessungen von den zu lagernden Produkten abhängig sind,

- daß die entlang der X-Achse und der Y-Achse des Magazins ausgerichteten Stränge

eine Vielzahl von Strängen (6) umfassen, die in jeder Reihe (2a, 2b, 2c) des Magazins entlang der X-Längsachse ausgerichtet sind, und

entweder einen einzigen Strang (7), der am Ende der Reihen (2a, 2b, 2c) senkrecht zu diesen und entlang der Y-Querachse ausgerichtet ist, oder zwei Stränge umfassen, die an beiden Enden der Reihen (2a, 2b, 2c) senkrecht zu diesen und entlang der Y-Querachse ausgerichtet sind,

- daß die selbständigen Wagen (4) Mittel (zweiseitig gerichtete Gabeln) aufweisen, auf denen das zum Einlagern in und Entnehmen aus einem Aufbewahrungsfach zu hantierende Produkt ruht, und

- daß die Wagen (4) mittels wenigstens einer Hebeeinheit in eine bestimmte Lageretage gebracht werden.

2. Selbständiger Wagen (4), der das Einlagern und die Entnahme von Produkten im Innern von Lagerbereichen eines Magazins nach Anspruch 1 ermöglicht, und der zwei Grundfahrgestelle (8, 9) aufweist, die relativ zueinander bezüglich der vertikalen Achse beweglich sind,

- wobei eines der Fahrgestelle (8) angetriebene Räder (11&sub1;) und tragende Räder (11) aufweist, die die Bewegungen des Wagens entlang einer X-Achse ermöglichen,

- wobei das zweite Fahrgestell (9) angetriebene Räder (12&sub1;) und tragende Räder (12) trägt, die die Bewegungen des Wagens entlang einer Y-Achse ermöglichen,

dadurch gekennzeichnet, daß

- das zweite Fahrgestell (9) zweiseitig gerichtete Gabeln trägt, auf denen das zum Einlagern in und Entnehmen aus einem Aufbewahrungsfach zu manipulierende Produkt ruht, und daß das erste Fahrgestell (18) Rollen für eine seitliche Führung entlang der zwei Achsen X, Y aufweist.