DE102020128511A1 - Storage system for storing goods in a three-dimensional warehouse - Google Patents
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Abstract
Lagersystem zum Lagern und Bewegen von Behältern umfassendeine dreidimensionale Gitterstruktur beinhaltend eine Vielzahl von vertikal aufeinander zu Stapeln gestapelten Behältern, wobei die Gitterstruktur eine Bewegung mindestens eines Roboterfahrzeugs in X- und/oder Y-Richtung führt;das Roboterfahrzeug zum Ein- und Auslagern mindestens eines Behälters in bzw. aus einem Stapel in X- und/oder Y-Richtung innerhalb der Gitterstruktur verfahrbar ist;wobei das Lagersystem mindestens eine der Gitterstruktur zugeordnete Hebeeinrichtung aufweist, die Teilstapel temporär anhebt, um einen Zugang zum mindestens einen Behälter für das Roboterfahrzeug zu ermöglichen.Storage system for storing and moving containers, comprising a three-dimensional lattice structure containing a large number of containers stacked vertically on top of one another, the lattice structure guiding a movement of at least one robotic vehicle in the X and/or Y direction; the robotic vehicle for storing and retrieving at least one container can be moved into or out of a stack in the X and/or Y direction within the lattice structure;wherein the storage system has at least one lifting device assigned to the lattice structure, which temporarily lifts the partial stack in order to enable access to the at least one container for the robotic vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft ein Lagersystem zum Lagern von Waren in einem dreidimensionalen Lager nach Anspruch 1.The invention relates to a storage system for storing goods in a three-dimensional warehouse according to claim 1.
Es ist im Bereich der Logistik bekannt, Artikel oder Waren in Lagern einzulagern, zu speichern (bzw. aufzubewahren) und wieder auszulagern. Dabei sollen die Lager eine möglichst gute Raumausnutzung bei hoher Dynamik erlauben. Übliche Lager erfüllen meist nicht beide Anforderungen im gewünschten Maße.It is known in the field of logistics to store articles or goods in warehouses, store them (or keep them) and retrieve them again. The bearings should allow the best possible use of space with high dynamics. Conventional bearings usually do not meet both requirements to the desired extent.
Aus der
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein alternatives Lagersystem zum Lagern von Waren in einem dreidimensionalen Lager zu schaffen, das neben einer hohen Speicherdichte auch eine hohe Dynamik aufweist.In contrast, the object of the present invention is to create an alternative storage system for storing goods in a three-dimensional warehouse which, in addition to high storage density, also has high dynamics.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene System gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.This object is solved by the system given in claim 1. Advantageous configurations result from the dependent claims and the description.
Nach der Erfindung umfasst das Lagersystem zum Lagern und Bewegen von Behältern ähnlich wie im Stand der Technik zwar eine dreidimensionale Gitterstruktur beinhaltend eine Vielzahl von vertikal zu Stapeln gestapelten Behältern, wobei die Gitterstruktur eine Bewegung mindestens eines Roboterfahrzeugs in X- und/oder Y-Richtung (horizontale Ebene) führt, allerdings ist das Roboterfahrzeug zum Ein- und Auslagern mindestens eines Behälters in bzw. aus einem Stapel in X- und/oder Y-Richtung innerhalb der Gitterstruktur verfahrbar. Auch weist das Lagersystem eine der Gitterstruktur zugeordnete Hebeeinrichtung auf, die Teilstapel temporär anhebt (in Z-Richtung bzw. Vertikale), um einen Zugang zum mindestens einen Behälter für das Roboterfahrzeug zu ermöglichen.According to the invention, the storage system for storing and moving containers comprises, similar to the prior art, a three-dimensional lattice structure containing a large number of containers stacked vertically, the lattice structure permitting a movement of at least one robot vehicle in the X and/or Y direction ( horizontal plane), but the robotic vehicle can be moved within the lattice structure for storing and retrieving at least one container in or from a stack in the X and/or Y direction. The storage system also has a lifting device assigned to the lattice structure, which temporarily raises the partial stack (in the Z direction or vertically) in order to enable access to the at least one container for the robotic vehicle.
Es findet also - anders als im Stand der Technik - kein Behälteraustausch über die Oberseite statt, sondern seitlich durch den Stapelverbund hindurch mittels dafür ausgestalteter Fahrzeuge (Roboterfahrzeuge). Es wird also eine virtuelle/temporäre Gasse geschaffen, die dem Fahrzeug ermöglicht, den gewünschten Behälter zu erreichen, obwohl eigentlich benachbarte Behälterstapel durch die nebeneinander angeordneten Stapel den Zugang blockieren.In contrast to the state of the art, there is no container exchange via the top, but rather laterally through the stacked structure by means of vehicles (robot vehicles) designed for this purpose. A virtual/temporary aisle is thus created, which enables the vehicle to reach the desired container, although actually neighboring stacks of stacks block access due to the stacks arranged next to one another.
Um den Fahrzeugen also den Zugang zu einem gewünschten Behälter innerhalb des Stapelverbunds zu ermöglichen, werden dazu alle in den „benachbarten“ seitlich zum gewünschten Behälter angeordneten Teilstapeln bis hin zur Außenseite zur Schaffung der virtuellen Gasse angehoben, die dem gewünschten Behälter vorzugsweise am nächsten liegt, so dass das jeweilige Fahrzeug auf dem kürzesten Weg von außen zum gewünschten Behälter auf der Gitterstruktur fahren kann, um diesen aufzunehmen und nach außen zu transportieren. Ein Einlagerungsvorgang findet im Prinzip genauso mit umgekehrter Reihenfolge statt.In order to enable the vehicles to access a desired container within the stacked assembly, all partial stacks arranged in the “neighboring” side of the desired container are lifted to the outside to create the virtual aisle, which is preferably closest to the desired container. so that the respective vehicle can take the shortest route from the outside to the desired container on the lattice structure in order to pick it up and transport it to the outside. In principle, a storage process takes place in the reverse order.
Der Wunschbehälter selbst kann in einer Variante durch Anheben aller Behälter oberhalb in seinem Stapel freigelegt werden, so dass das Fahrzeug diesen dann (seitlich) aufnehmen kann. In einer anderen Variante wird auch der Wunschbehälter angehoben und das Fahrzeug fährt unter den angehobenen Teilstapel bzw. Wunschbehälter. Anschließend wird nur dieser gezielt auf das Fahrzeug abgesenkt.In one variant, the desired container itself can be uncovered by lifting all the containers above in its stack so that the vehicle can then pick it up (from the side). In another variant, the desired container is also raised and the vehicle drives under the raised partial stack or desired container. Only this is then specifically lowered onto the vehicle.
Vorzugsweise ist eine Vielzahl von sowohl in X- als auch in Y-Richtung nebeneinander angeordneten Stapeln von Behältern in der Gitterstruktur angeordnet.A plurality of stacks of containers arranged next to one another in both the X and Y directions are preferably arranged in the lattice structure.
Dabei kann das Anheben und Absenken der Teilstapel, je nach Dauer und Entfernung zum gewünschten Behälter „rollend“ stattfinden. Mit anderen Worten, ein entfernter Teilstapel muss nicht für die Gesamtdauer des Vorgangs angehoben bleiben, sondern kann zwischendurch wieder abgesenkt werden. Somit entsteht eine wellenartige Bewegung der Behälterteilstapel, wobei der Wellenberg immer in etwa oberhalb des Fahrzeugs liegt. Die virtuelle Gasse kann also dynamisch in Wellen oder stehend als ganze freie Gasse während der Ein- bzw. Auslagerung gebildet werden.The lifting and lowering of the partial stacks can take place "rolling" depending on the duration and distance to the desired container. In other words, a removed partial stack does not have to remain raised for the entire duration of the process, but can be lowered again in between. This creates a wave-like movement of the container part stacks, with the crest of the wave always being approximately above the vehicle. The virtual alley can therefore be dynamic in waves or standing be formed as an entire free aisle during storage or retrieval.
Es wird bevorzugt ein einzelner Behälter ein- bzw. ausgelagert. Es können aber auch gleichzeitig zwei oder mehr Behälter als Kleinststapel ein- bzw. ausgelagert werden.A single container is preferably stored or retrieved. However, two or more containers can also be stored or retrieved as small stacks at the same time.
Vorzugsweise weist die Gitterstruktur eine Vielzahl aufrechter Stützen in Z-Richtung erstreckend und Querträger in X- und Y-Richtung erstreckend für die Führung des Roboterfahrzeugs in X- und Y-Richtung auf, wobei die Stützen und Querträger die Behälterstapel umgeben. Die Querträger sind also nicht nur ein struktureller Teil der Gitterstruktur, sondern dienen auch als Fahrschiene für die Roboterfahrzeuge. Dabei ist es, je nach Ausgestaltung der Roboterfahrzeuge, möglich, über die Querträger bzw. Fahrschienen die Fahrzeuge auch mit Strom und/oder Signalen oder Daten zu versorgen.Preferably, the lattice structure includes a plurality of upright supports extending in the Z direction and crossbeams extending in the X and Y directions for guiding the robotic vehicle in the X and Y directions, the supports and crossbeams surrounding the stacks of containers. The crossbeams are therefore not only a structural part of the lattice structure, but also serve as a rail for the robotic vehicles. Depending on the design of the robotic vehicles, it is possible to also supply the vehicles with power and/or signals or data via the crossbeams or travel rails.
Die Roboterfahrzeuge selbst sind ausgestaltet zum Bewegen innerhalb der Gitterstruktur, vorzugsweise auf und von den Querträgern als Fahrschienen geführt, wozu sie gitterstrukturgängige Antriebsmittel aufweisen. Die Roboterfahrzeuge können einen Energiespeicher (Akku, Powercap etc.) zur Versorgung des Antriebs und der internen Steuerung aufweisen. Die externe Kommunikation kann über Funkmodule (Wlan, 5G etc.) erfolgen oder alternativ mittels schleifleitungsartigen Abnehmern über die Fahrschiene. Die Roboterfahrzeuge können sich über eine interne Steuerung autonom nach Übernahme eines Auftrags zur Ein- oder Auslagerung eines bestimmten Behälters bewegen. Dazu weisen sie eine geeignete Sensorik wie Laserscanner usw. auf. Die eigentlichen Fahrbefehle erfolgen dann autonom durch das Fahrzeug selbst, ggf. durch schwarmartige Absprache und C2C-Kommunikation. Auch eine zentrale Steuerung ist denkbar.The robotic vehicles themselves are designed to move within the lattice structure, preferably guided on and off the crossbeams as travel rails, for which purpose they have drive means compatible with the lattice structure. The robot vehicles can have an energy store (battery, power cap, etc.) to supply the drive and the internal control. External communication can take place via radio modules (Wlan, 5G etc.) or alternatively by means of conductor line-type collectors via the rail. The robotic vehicles can move autonomously via an internal control after accepting an order for storing or retrieving a specific container. For this purpose, they have suitable sensors such as laser scanners, etc. The actual driving commands are then given autonomously by the vehicle itself, possibly through swarm-like consultation and C2C communication. Central control is also conceivable.
Bevorzugt ist es ebenfalls, wenn das mindestens eine Roboterfahrzeug zum Aufnehmen des mindestens einen Behälters ausgestaltet ist.It is also preferred if the at least one robotic vehicle is designed to pick up the at least one container.
Wie oben angedeutet, kann es dazu eine Aussparung zur Aufnahme eines Behälters innerhalb seines Umfangs (Behältertrageaussparung) aufweisen. Vorzugsweise ist die Aussparung seitlich offen.
Alternativ können die Roboterfahrzeuge eine Behältertragefläche aufweisen, vorzugsweise als komplette Oberseite des Fahrzeugs ausgeführt, die ggf. zusätzlich mit Fördermitteln (Riemen etc.) ausgestaltet ist.To this end, as indicated above, it may have a recess for receiving a container within its periphery (container support recess). The recess is preferably open at the side.
Alternatively, the robotic vehicles can have a container carrying surface, preferably designed as the entire upper side of the vehicle, which is optionally additionally equipped with conveying means (belts, etc.).
Das Roboterfahrzeug ist also an die durch die Gitterstruktur vorgegebenen Abstände zwischen den vertikalen Stützen und Querträgern angepasst.The robotic vehicle is therefore adapted to the distances between the vertical supports and crossbeams specified by the lattice structure.
Das oder die Roboterfahrzeug(e) fährt/fahren auf den Querträgern mittels der gitterstrukturgängigen Antriebsmittel in der jeweiligen Ebene zum gewünschten mindestens einen Behälter bzw. Stapel. Dies kann entweder vom Lift aus linear erfolgen oder auch im Zick-Zick Kurs mit Richtungswechseln, um z. B. anderen Roboterfahrzeugen auszuweichen, Staus zu vermieden etc.The robotic vehicle(s) travel(s) on the crossbeams by means of the drive means compatible with the lattice structure in the respective plane to the desired at least one container or stack. This can either be done linearly from the lift or in a zig-zag course with changes of direction, e.g. B. avoiding other robotic vehicles, avoiding traffic jams, etc.
Damit die entnommenen bzw. einzulagernden Behälter ohne Bruch auch außerhalb der Gitterstruktur transportiert werden können, ist es bevorzugt, dass das mindestens eine Roboterfahrzeug über bodengängige Antriebsmittel verfügt, so dass es den Transport der Behälter auch außerhalb der Gitterstruktur übernehmen kann. Die Roboterfahrzeuge können dazu AGV- oder AMR-Eigenschaften aufweisen.So that the removed or stored containers can also be transported outside the lattice structure without breaking, it is preferable for the at least one robotic vehicle to have ground-accessible drive means, so that it can also transport the containers outside the lattice structure. For this purpose, the robotic vehicles can have AGV or AMR properties.
Die der Gitterstruktur zugeordnete Hebeeinrichtung ist in Abkehr vom Stand der Technik nicht Teil der Roboterfahrzeuge, sondern Teil der Gitterstruktur. Sie kann für jeden vertikalen Stapel vorgesehen sein, also fest installiert. Alternativ kann die Hebeeinrichtung auch verfahrbar sein, z. B. pro Reihe je eine Hebeeinrichtung etc.In a departure from the prior art, the lifting device associated with the lattice structure is not part of the robotic vehicle but part of the lattice structure. It can be provided for any vertical stack, i.e. permanently installed. Alternatively, the lifting device can also be moved, e.g. e.g. one lifting device per row, etc.
Vorzugsweise ist innerhalb des von den aufrechten Stützen aufgespannten Raums ein Greifmittel der jeweiligen Hebeeinrichtung vertikal bewegbar angeordnet, um vertikal am Stapel entlang am jeweils zu ergreifenden Behälter des Teilstapels positioniert zu werden.A gripping means of the respective lifting device is preferably arranged to be vertically movable within the space spanned by the upright supports in order to be positioned vertically along the stack on the respective container of the partial stack to be gripped.
Um den (Teil-)Behälterstapel oberhalb des gewünschten Behälters in der Gitterstruktur anzuheben, um den gewünschten Behälter zugänglich zu machen, kann es vorgesehen sein, dass innerhalb der aufrechten Stützen eines Stapels ein Greifrahmen als Greifmittel der jeweiligen Hebeeinrichtung vertikal bewegbar angeordnet ist, um am Stapel entlang zum jeweils zu ergreifenden unteren Behälter des Teilstapels positioniert zu werden.In order to lift the (partial) container stack above the desired container in the lattice structure in order to make the desired container accessible, it can be provided that a gripping frame is arranged vertically movable within the upright supports of a stack as gripping means of the respective lifting device in order to Stack to be positioned along each to be taken lower container of the sub-stack.
In einer anderen Variante kann das Greifmittel dazu ausgestaltet sein, den untersten angehobenen Behälter eines (Teil-)Stapels wieder gezielt abzusenken auf die Behältertragefläche eines darunter positionierten Roboterfahrzeugs. Dazu kann das Greifmittel eine doppelte Greifvorrichtung aufweisen, wobei jeder der einzelnen Greifer der Greifvorrichtung unabhängig voneinander durch die Hebeeinrichtung zumindest absenkbar ist.In another variant, the gripping means can be designed to specifically lower the lowermost raised container of a (partial) stack onto the container carrying surface of a robotic vehicle positioned underneath. For this purpose, the gripping means can have a double gripping device, with each of the individual grippers of the gripping device being able to be at least lowered independently of one another by the lifting device.
Die Greifmittel bzw. Greifvorrichtung können/kann auch als an zwei gegenüberliegenden Seiten eines Stapels angeordnete vertikalplattenförmige Schlitten mit Haltelementen ausgestaltet sein.The gripping means or gripping device can/can also be designed as vertical plate-shaped carriages with holding elements arranged on two opposite sides of a stack.
Das Greifmittel wird also von der Hebeeinrichtung vertikal auf und ab bewegt, liegt aber innerhalb der jeweiligen Gitterstruktur. Dazu kann das Greifmittel von der Hebeeinrichtung mittels Seilen (oder anderer geeigneter Mittel wie Ketten) bewegt werden. Alternativ könnte das Greifmittel auch über Antriebsrollen oder Zahnräder an den entsprechenden vertikalen Stützen verfahren werden.The gripping means is thus moved up and down vertically by the lifting device, but lies within the respective lattice structure. For this purpose, the gripping means can be moved by the lifting device by means of ropes (or other suitable means such as chains). Alternatively, the gripping means could also be moved via drive rollers or gears on the corresponding vertical supports.
Um den Teilstapel von unten anzuheben, greift das Greifmittel den entsprechenden Behälter des (Teil-)Stapels und ist dazu mit ein- und auskoppelbaren Haltelementen zur wahlweisen Interaktion mit dem Behälter (dem untersten des Teilstapels) ausgestattet. Dies könnten z. B. linear ausfahrbare Bolzen oder Schwenkhebel sein, die seitlich in Vertiefungen oder zurückstehenden Rändern der Behälter usw. eingreifen.In order to lift the partial stack from below, the gripping means grips the corresponding container of the (partial) stack and is equipped with holding elements that can be coupled and decoupled for optional interaction with the container (the lowest of the partial stack). This could e.g. B. be linearly extendable bolts or pivoting levers, etc. engage laterally in recesses or recessed edges of the container.
Damit die Roboterfahrzeuge zur jeweiligen Ebene der Gitterstruktur gelangen können, in der der gewünschte Behälter abzuholen oder einzulagern ist, ist vorzugsweise außerhalb der Gitterstruktur an deren Außenseite mindestens ein Lift für Roboterfahrzeuge angeordnet. Somit kann das Roboterfahrzeug am Boden einer jeweiligen Arbeitsebene in den Lift einfahren und entsprechend angehoben werden. Es kann pro Reihe jeweils ein fest installierter Lift vorgesehen sein. Alternativ können auch wenige verfahrbare Lifte pro Außenseite vorgesehen sein, z. B. alle 5 Reihen ein Lift.
Die entsprechenden Lifte können auch innerhalb der Gitterstruktur in entsprechenden Freiräumen angeordnet sein, um den längsten Weg vom Lift zum potentiellen Wunschbehälter optimiert zu verkürzen. Dann kann die Arbeitsebene z. B. auch eine Zwischenebene sein.So that the robotic vehicles can reach the respective level of the lattice structure in which the desired container is to be collected or stored, at least one lift for robotic vehicles is preferably arranged outside the lattice structure on its outside. The robotic vehicle can thus enter the lift on the floor of a respective working level and be raised accordingly. One permanently installed lift can be provided for each row. Alternatively, a few movable lifts can also be provided on each outside, e.g. B. every 5 rows a lift.
The corresponding lifts can also be arranged within the lattice structure in corresponding free spaces in order to optimally shorten the longest path from the lift to the potential desired container. Then the working level z. B. can also be an intermediate level.
Der Lift ist also ausgestaltet, um das jeweilige Roboterfahrzeug (samt Behälter) aufzunehmen und in der jeweiligen Ebene abzugeben bzw. eine Schnittstelle von Lift zum Querträger für die Führung des Roboterfahrzeugs bereitzustellen.
Mit anderen Worten, der Lift ist an mindestens einer, vorzugsweise jeder Querträgerebene positionierbar und ausgestaltet, um dem jeweiligen Roboterfahrzeug Zugang zu der Ebene zu ermöglichen.The lift is therefore designed to receive the respective robotic vehicle (including the container) and deliver it to the respective level or to provide an interface from the lift to the cross member for guiding the robotic vehicle.
In other words, the lift can be positioned and configured on at least one, preferably each, cross member level in order to allow the respective robotic vehicle access to the level.
Alternativ könnten auch Rampen bereitgestellt werden oder die Roboterfahrzeuge an der Außenstruktur der Gitterstruktur sich selbsttätig vertikal auf und ab bewegen, wie z. B. aus der
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Lagersystems, bei dem gesteuert ein Zugang zu einem gewünschten Behälter erlaubt wird, wozu Behälter oberhalb und/oder seitlich davon temporär wegbewegt, insbesondere nach oben angehoben, werden, so dass ein Transportfahrzeug, z. B. ein Roboterfahrzeug, den gewünschten Behälter einlagern oder auslagern kann.
Mit anderen Worten, die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Lagersystems in dem eine Vielzahl von vertikal aufeinander zu Stapeln gestapelten Behältern innerhalb einer dreidimensionalen Gitterstruktur gelagert werden, dadurch gekennzeichnet, dass um einen Zugang zu einem gewünschten Behälter zu erlauben, Behälter oberhalb und/oder seitlich des gewünschten Behälters temporär wegbewegt, insbesondere nach oben angehoben, werden.The invention also relates to a method for operating a storage system in which access to a desired container is allowed in a controlled manner, for which purpose containers are temporarily moved away above and/or to the side, in particular raised upwards, so that a transport vehicle, e.g. B. a robotic vehicle, store the desired container or outsource.
In other words, the invention also relates to a method for operating a storage system in which a large number of containers stacked vertically on top of one another are stored within a three-dimensional lattice structure, characterized in that in order to allow access to a desired container, containers above and/or or temporarily moved away to the side of the desired container, in particular raised upwards.
Das System kann eine Steuerung aufweisen, die eingerichtet ist, um die Hebeeinheiten aufeinander abzustimmen. Die Steuerung kann eher klassischer Natur sein und zentral erfolgen oder auch in Gestalt einer zwar zentral verwalteten aber als Schwarm-Steuerung ausgeführten dezentralen Steuerung ausgestaltet sein.The system may include a controller configured to coordinate the lifting units with one another. The control can be of a more traditional nature and can take place centrally, or also in the form of a decentralized control which is managed centrally but is designed as a swarm control.
Um einen abgestimmten synchronisierten Ablauf bzw. Bewegung der kooperativ arbeitenden Hebeeinheiten sicherzustellen, ist es von Vorteil, wenn das System eine Synchronisierung und/oder Positionsbestimmung der Hebeeinheiten ggf. sensorgestützt, beispielsweise über Markierungen an den Stützen erlaubt. Denkbar ist auch die Verwendung von Höhen- und Beschleunigungssensoren, wie sie kostengünstig und klein aus dem Mobilfunkgerätebereich bekannt sind. Gedanke ist hier die Abstimmung und der Abgleich der Positionen der zusammenwirkenden Hebeeinheiten, um einen Zugang der Transportfahrzeuge zum gewünschten Behälter zu ermöglichen, wozu die Teilstapel der Behälter zeitlich synchronisiert anzuheben und anschließend abzusenken sind.In order to ensure a coordinated, synchronized process or movement of the cooperatively working lifting units, it is advantageous if the system allows synchronization and/or position determination of the lifting units, possibly with the aid of sensors, for example via markings on the supports. It is also conceivable to use height and acceleration sensors, such as are known from the field of mobile radios, which are inexpensive and small. The idea here is to coordinate and compare the positions of the interacting lifting units in order to enable the transport vehicles to access the desired container, for which purpose the sub-stacks of the containers are to be lifted and then lowered in a synchronized manner.
Das System kann für einen drahtlosen Informationsaustausch mit den Hebeeinheiten und/oder Transportfahrzeugen eingerichtet sein. Hierzu eignet sich z. B. WLAN, Bluetooth etc. Alternativ kann die Kommunikation auch über Schleifleitungen in den Stützen/Querträgern erfolgen. Die Kommunikation kann je nach Steuerungsart direkt zwischen den gepaarten Hebeeinheiten erfolgen und/oder auch mit der zentralen Warenhaussteuerung (WMS) für den Austausch der warenspezifischen Lagerbefehle.The system can be set up for a wireless exchange of information with the lifting units and/or transport vehicles. For this purpose z. g. WLAN, Bluetooth etc. Alternatively, communication can also take place via contact lines in the supports/crossbeams. Depending on the type of control, communication can take place directly between the paired lifting units and/or with the central warehouse control system (WMS) for the exchange of goods-specific storage commands.
Mit anderen Worten, das erfindungsgemäße System betrifft ein automatisiertes Lagersystem mit hoher Dichte und hoher Dynamik. Es umfasst im Wesentlichen drei bzw. vier Bestandteile, nämlich die Gitterstruktur, die Hebeeinheiten und die Transportfahrzeuge und gegebenenfalls die Lifte.In other words, the system according to the invention relates to an automated storage system with high density and high dynamics. It essentially comprises three or four components, namely the lattice structure, the lifting units and the transport vehicles and, if necessary, the lifts.
Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, in der
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1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Systems zum Lagern und Bewegen von Behältern; -
2 eine weitere schematische perspektivische Ansicht auf das System der1 ; -
3 eine weitere schematische perspektivische Ansicht auf das System der1 ; -
4 eine perspektivische und vergrößerte Detailansicht eines Systems mit einer alternativen Ausgestaltung eines Roboterfahrzeugs; -
5A, B eine perspektivische und vergrößerte Detailansicht der Fahrzeugliftanordnung aus1 und -
6 eine schematische Darstellung der wellenartigen Bewegung der Behälterstapel beim Auslagern eines Behälters
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1 a schematic perspective view of a system for storing and moving containers; -
2 another schematic perspective view of the system of1 ; -
3 another schematic perspective view of the system of1 ; -
4 a perspective and enlarged detail view of a system with an alternative embodiment of a robotic vehicle; -
5A, B a perspective and enlarged detail view of the vehicle lift assembly1 and -
6 a schematic representation of the wave-like movement of the container stack when retrieving a container
In den Figuren ist ein als Ganzes mit 100 bezeichnetes System zum Lagern und Bewegen von Behältern in einem dreidimensionalen Lager ausschnittsweise dargestellt.A system for storing and moving containers in a three-dimensional warehouse, designated as a whole by 100, is shown in detail in the figures.
Das System 100 betrifft ein automatisiertes Lagersystem mit hoher Dichte und hoher Dynamik umfassend eine dreidimensionale Gitterstruktur 1 beinhaltend eine Vielzahl von vertikal aufeinander zu Stapeln 2 gestapelten Behältern 3.The
Die Behälter 3 sind also direkt aufeinandergestapelt, wobei ein zurückspringender unterer Rand eines oberen Behälters in die entsprechende Öffnung des darunterliegenden Behälters passend eingreift. Dies verhindert ein seitliches Verrutschen.The
Die Gitterstruktur 1 weist eine Vielzahl aufrechter Stützen 4 in Z-Richtung und Querträger 5 in X- und Y-Richtung auf. Dabei umgeben die Stützen 4 und Querträger 5 die Stapel 2 der Behälter 3. Die Teilung bzw. der Abstand der Querträger ist der Höher der Behälter 3 angepasst.The lattice structure 1 has a plurality of upright supports 4 in the Z-direction and
Das System umfasst auch mindestens ein, aber üblicherweise eine Vielzahl von Roboterfahrzeugen 6 zum Ein- und Auslagern von Behältern 3 in bzw. aus einem Stapel 2, die dazu in X- und Y-Richtung innerhalb der Gitterstruktur 1 verfahrbar sind. Die Querträger 5 führen dabei die Roboterfahrzeuge 6 in X- und Y-Richtung bei Ihrer Bewegung und diesen als Fahrschienen.The system also includes at least one, but usually a large number of
Jedes Roboterfahrzeug 6 ist zum Aufnehmen eines Behälters ausgestaltet. Diejenigen der
Die Roboterfahrzeuge 6* der
Es versteht sich, dass die Roboterfahrzeuge auch gleichzeitig zwei gestapelte Behälter aufnehmen könnten (vgl. oben).It goes without saying that the robotic vehicles could also pick up two stacked containers at the same time (cf. above).
Die Roboterfahrzeuge 6 (und 6*) weisen einerseits gitterstrukturgängige Antriebsmittel 8A, B auf, mit denen sie autonom auf den Querträgern 5 zum gewünschten Behälter 3 fahren können. Diese können klassische Laufräder 8A analog der Shuttle-Technologie sein, wie beim Roboterfahrzeug 6, oder auch ein eher raupenartiger Antrieb 8B, wie beim Roboterfahrzeug 6*.The robotic vehicles 6 (and 6*) have, on the one hand, drive means 8A, B compatible with the lattice structure, with which they can drive autonomously on the
Damit der Behälter 3 nicht abgegeben werden muss, sondern im System durchgängig von einem Roboterfahrzeug 6 transportiert werden kann, verfügen die Roboterfahrzeuge 6 (und 6*) auch über bodengängige Antriebsmittel 9, um in AMR- bzw. AGV-Art auf dem Boden einer Arbeitsebene 10 zu fahren. Je nach Eignung können dies dieselben Antriebsmittel wie in der Gitterstruktur sein oder zusätzliche.So that the
In den
Auch weist das Lagersystem 100 mindestens eine der Gitterstruktur 1 zugeordnete Hebeeinrichtung 11 auf. Diese hebt Teilstapel temporär an, um einen Zugang zum mindestens einen Behälter 3 für das Roboterfahrzeug 6 zu ermöglichen. Vorliegend ist jedem Stapel 2 eine auf der Oberseite der Gitterstruktur 1 angeordnete Hebeeinrichtung 11 zugeordnet und dort fest installiert. In den
Jede Hebeeinrichtung 11 umfasst ein innerhalb des von den aufrechten Stützen 4 aufgespannten Raums vertikal bewegbar angeordnetes Greifmittel 12, um vertikal am Stapel 2 entlang am jeweils zu ergreifenden unteren Behälter 3 des Teilstapels positioniert zu werden. Das Greifmittel 12 ist dazu mit ein- und auskoppelbaren Haltelementen 14 zur wahlweisen Interaktion mit dem Behälter 3 ausgestattet. Das jeweilige Greifmittel 12 wird von oben über Stahlseile 13 auf- und abbewegt. Each lifting
Das Greifmittel 12 kann ein Greifrahmen 12a sein (siehe
Der Greifrahmen 12a nach
In der anderen Variante (
Das System 100 umfasst auch eine Mehrzahl von Liften 15 zum Heben und Senken der Roboterfahrzeuge 6. Die Lifte sind vorliegend nur an der Außenseite der Gitterstruktur 1 angeordnet. Jeder Lift 15 bzw. seine Hubplattform 16 ist an mindestens einer Querträgerebene positionierbar und ausgestaltet, um dem jeweiligen Roboterfahrzeug 6 Zugang zu der Ebene in der Gitterstruktur 1 zu ermöglichen. Dazu kann das jeweilige Roboterfahrzeug 6 in die auf die Arbeitsebene 10 abgesenkte Hubplattform 16 einfahren und wird anschließend von dieser angehoben.
An der gewünschten Querträgerebene 17 angekommen, kann die Hubplattform 16 fluchtend mit den als Fahrschienen dienenden Querträgern 5 angeordnet werden, so dass das Roboterfahrzeug 6 in die virtuelle Gasse einfahren kann. Der Lift 15 kann auf die Rückkehr warten oder in der Zwischenzeit andere Aufgaben abarbeiten.The
Arriving at the desired
Die Lifte 15 erstrecken sich auch durch die Arbeitsebene 10 nach unten entlang der Höhe der gesamten Gitterstruktur 1. Somit können die Roboterfahrzeuge 6 auch andere Arbeitsebenen, wie z. B. Anlieferebenen und Auslieferebenen anfahren.The
Es versteht sich auch, dass das System 100 eine nicht abgebildete zentrale Warenhaussteuerung (WMS) umfasst und auch für einen drahtlosen Informationsaustausch mit den Hebeeinheiten und Transportfahrzeugen eingerichtet ist.It is also understood that the
Hierzu eignen sich z. B. WLAN, Bluetooth etc. Die Kommunikation kann je nach Steuerungsart und Notwendigkeit direkt zwischen den Hebeeinrichtungen und Roboterfahrzeugen erfolgen und/oder auch mit der zentralen Warenhaussteuerung (WMS) für den Austausch der behälterspezifischen Lagerbefehle erfolgen.For this purpose z. B. WLAN, Bluetooth, etc. Depending on the type of control and necessity, communication can take place directly between the lifting devices and robotic vehicles and/or with the central warehouse control system (WMS) for the exchange of container-specific storage commands.
In der Ausgangslage (A) sind alle Stapel 2 der Behälter 3 in ihrer dichtesten Packung angeordnet.In the starting position (A), all the
Soll nun der Behälter 3* ausgelagert werden, so müssen die angrenzenden Behälter 3 bzw. deren Stapel 2 Platz machen, d. h. nach oben angehoben werden, um eine virtuelle Gasse zu schaffen, so dass ein Roboterfahrzeug 6 auf der entsprechenden Ebene der Gitterstruktur 1 einfahren kann, das über den entsprechenden Lift zur Ebene 17 verbracht wurde, um den Behälter 3* abzuholen.If the
Dazu werden über die jeweiligen Hebeeinrichtungen 11 entlang des Pfads der virtuellen Gasse die Greifmittel 12 entsprechend abgesenkt und der jeweilige Teilstapel nach aktivieren der Halteelemente 14 angehoben (vgl. B).For this purpose, the gripping means 12 are correspondingly lowered via the
Wie in
So entsteht das in (C) in der stilisierten Seitenansicht wandernde wellenartige Muster.This is how the wave-like pattern that wanders in (C) in the stylized side view is created.
Alternativ wäre es auch möglich, alle Teilstapel der virtuellen Gasse bis zum Einfahren und wieder Ausfahren des Roboterfahrzeugs 6 angehoben zu lassen.Alternatively, it would also be possible to leave all partial stacks of the virtual aisle raised until the
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