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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von gestapelten Objekten, insbesondere Paketen oder Artikeln.
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In Logistikzentren und Fabriken werden häufig und in immer schneller werdenden Taktzyklen Container oder Wechselbrücken be- oder entladen. Diese können gestapelte Objekte, beispielsweise Pakete oder andre Artikel, in geordneten oder ungeordneten Stapeln enthalten. Auch Paketwägen oder Paletten müssen mit Objekten be- und entladen werden, wobei diese in geordneten oder ungeordneten Stapeln angeordnet werden bzw. von solchen Stapeln aufgenommen werden müssen.
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Die Aufnahme von Objekten, insbesondere Paketen, von ungeordneten Stapeln erfolgt heute in der Regel manuell durch einen Arbeiter, der die entnommenen Objekte nach der Aufnahme einer Fördertechnik übergibt.
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Es sind jedoch auch Versuche unternommen worden, diese Arbeit durch Teilautomatisierung zu erleichtern oder auch vollständig zu automatisieren.
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Es gibt einige Beispiele zum automatischen Entladen von LKW's oder Containern mit 5-Achs-Greifern. Ein solches System ist beispielsweise in der
US 9,533,841 B1 offenbart. Ein Greifer ist auf einem Wagen montiert und wird in einen LKW eingefahren, wobei ein Förderband nachgeführt wird. Der Greifer ist auf einer festen Höhe auf dem Wagen montiert und hat eine Amplitude bzw. Reichweite oder Armlänge, die eine Aufnahme über gesamte Höhe des Containers erlaubt.
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Die BEUMER Group GmbH & Co. KG bietet unter der Marke BEUMER Parcel Picker® einen modifizierten Teleskopgurtförderer mit einer stirnseitig angekoppelten Entladeeinheit an, die der Bediener aktiv lenken kann und die höhenverstellbar ist. Die Entladeeinheit kann vom Bediener in einen zu entladenden Container oder LKW eingefahren werden. Die zu entladenden Pakete lassen sich über einen manuell geführten Paketmanipulator mit langem Stiel auf das Fördersystem ziehen. Die Entladeeinheit erstreckt sich über die gesamte Breite des zu entladenden Containers, so dass der Bediener sich innerhalb des Containers nicht neben oder vor der Entladeeinheit bewegen kann, um bei Problemen gegebenenfalls manuell einzugreifen. Vom Standort des Bedieners aus sind die zu entladenden Objekte ohne die Verwendung des Paketmanipulators mit langem Stiel von Hand nicht zu erreichen. Manuelle Eingriffe in den Entladevorgang erfordern ein Herausfahren der Entladeeinheit aus dem Container.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine einfache und flexibel nutzbare Vorrichtung zur Aufnahme von gestapelten Objekten, insbesondere von Paketen, bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Aufnahme von gestapelten Objekten mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von gestapelten Objekten mit einem Teleskopförderer, einer stirnseitig an den Teleskopförderer angekoppelten, wenigstens höhenverstellbaren Entladeeinheit und einen Greifer zur Aufnahme eines Objekts von einem Stapel und zum Bewegen des Objekts auf die Entladeeinheit.
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Es wird insbesondere vorgeschlagen, dass der Greifer dazu ausgelegt ist, eine zumindest im Wesentlichen horizontale Zug- oder Schubkraft auf das Objekt auszuüben. Ein Hochheben des Objekts und eine dafür erforderliche komplexe Mechanik können vermieden werden. Vorzugsweise greift die im Wesentlichen horizontale Zug- oder Schubkraft nur an einer einzigen vertikalen Seitenfläche des Objekts an und nicht an zwei einander gegenüber liegenden Seitenflächen.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Greifer an einer horizontal verlaufenden Schiene befestigt ist. Durch die Kombination der vertikal verstellbaren und in voreilhaften Ausgestaltungen auch in der Förderrichtung verfahrbaren Entladeeinheit mit dem an einer horizontal verlaufenden Schiene befestigten Greifer ist ein flexibler Einsatz zur Aufnahme von in unterschiedlichen Höhen angeordneten Objekten möglich.
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Die Vorrichtung kann insbesondere einen Wagen umfassen, der in einen Container oder eine Wechselbrücken ein- und ausgefahren werden kann, um diese zu be- oder entladen. Die zu entladenden Objekte können beispielsweise Pakete oder andre Artikel sein, die in geordneten oder ungeordneten Stapeln angeliefert werden. Auch Paketwägen oder Paletten können mit der Vorrichtung entladen werden, wobei die Objekte von geordneten oder ungeordneten Stapeln aufgenommen werden.
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Um das einfache Hervorziehen auch von auf dem Boden des Containers, der Wechselbrücke, der Palette oder des Rollwagens liegenden Objekten zu ermöglichen, ist die Entladeeinheit in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bis auf den Boden verfahrbar.
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Der Greifer kann an der Schiene verfahrbar sein und die Vorrichtung kann zu diesem Zweck einen entsprechenden Aktuator umfassen oder von einem Benutzer manuell an der Schiene verschoben werden. Die Schiene kann je nach Ausgestaltung der Erfindung als Anbauschiene zur Montage von unterschiedlichen Greifern oder als Roll- oder Gleitschiene ausgestaltet sein. Die Schiene kann auf fester Höhe montiert sein, ist jedoch in vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung höhenverstellbar, insbesondere unabhängig von der Entladeeinheit. Wenn die Vorrichtung jedoch ausschließlich oder vorrangig zur Aufnahme von Objekten mit einer vorgegebenen Höhe ausgelegt ist, wird die Schiene vorteilhaft simultan mit der Entladeeinheit verstellt.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schiene zur Befestigung mehrerer Greifer nebeneinander ausgelegt ist. Die Greifer können simultan verwendet werden um den Durchsatz zu erhöhen oder können unterschiedlich ausgestaltet sein, so dass je nach Objekt ein geeigneter Greifer verwendet werden kann.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Greifer bzw. jedenfalls einer der Greifer als Sauggreifer ausgebildet. Dadurch kann eine flexible, zerstörungsfreie Aufnahme der Objekte gewährleistet werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Sauggreifer eine zumindest im Wesentlichen horizontale Ansaugrichtung hat und zum Hervorziehen des Objekts auf die Entladeeinheit ausgelegt ist. Dadurch kann ein Hochheben des Objekts vermieden werden und der Sauggreifer kann entsprechend auf kleinere Kräfte ausgelegt werden, was wiederum geringere Druckverluste beim Ansaugen ermöglicht.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung mehrere parallel angeordnete, unabhängig betätigbare Sauggreifer. Die Anzahl der verwendeten Sauggreifer kann an das hervorzuziehende Objekt bzw. an die Größe und das Gewicht des Letzteren angepasst werden. Auch dadurch können Energieverluste und Druckverluste, die in der Regel auch mit Lärm einhergehen, vermieden werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Greifer eine horizontal ein- und ausfahrbare Lanze und eine Greifeinheit umfasst, wobei die Greifeinheit durch Ausfahren der Lanze in Kontakt mit dem Objekt gebracht werden kann und das Objekt durch Einfahren der Lanze hervorgezogen werden kann. Die bim Hervorziehen des Objekts mitzubewegende Masse des Greifers kann auf diese Weise gering gehalten werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit zur Höhenverstellung der Entladeeinheit und zum Betätigen des Greifers. Die Steuereinheit erfolgt vorzugsweise zumindest teilweise automatisiert. Die Steuereinheit kann aber zusätzlich eine Benutzerschnittstelle zum manuellen Betätigen der Vorrichtung mit einem Joystick oder anderen Bedienungsmitteln umfassen. Dabei kann die Steuereinheit insbesondere auch zur Steuereinheit des Ein- und Ausfahrens der Lanze ausgelegt sein, wenn die Vorrichtung eine solche Lanze umfasst.
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Ferner schlagen die Erfinder vor, die Vorrichtung mit einer Bilderfassungseinheit auszustatten. Dann soll die Steuereinheit dazu ausgelegt sein, Bilddaten der Bilderfassungseinheit auszuwerten, eine Größe und/oder Position eines in einem nächsten Arbeitsschritt aufzunehmenden Objekts aus Bilddaten der Bilderfassungseinheit zu ermitteln. Die Entladeeinheit und/oder der Greifer kann dann von der Steuereinheit abhängig von der erfassten Größe und/oder Position betätigt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Greifer mehrere unabhängig betätigbare Greifereinheiten, insbesondere Sauggreifer. Die Steuereinheit kann dann dazu ausgelegt sein, eine Anzahl von zum Aufnehmen des Objekts genutzten Greifereinheiten abhängig von der ermittelten Größe des Objekts zu bestimmen. Durch ein Minimieren der Anzahl der genutzten Greifer können Energieeinsparungspotenziale erschlossen und Druckverluste verringert werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, aus den Bilddaten eine Unterkante eines in einem nächsten Arbeitsschritt aufzunehmenden Objekts zu detektieren und eine Förderebene der Entladeeinheit auf die Höhe der Unterkante zu verfahren. Das Objekt kann dann auf einer im wesentlichen flachen Fläche vorgezogen werden, in welcher Förderebene die Oberseite des unter dem Objekt liegenden Objekts bzw. den Boden des Containers, der Wechselbrücke, der Palette oder des Rollwagens im wesentlichen stetig fortsetzt.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Entladeeinheit horizontal und orthogonal zu einer Förderrichtung verfahrbar ist, und zwar insbesondere gegenüber einem Wagen, mit welchem die Entladeeinheit in der Förderrichtung des Fördersystems, in den Container oder die Wechselbrücke ein- und ausgefahren werden kann.
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Um einen manuellen Eingriff des Bedieners zu ermöglichen wird vorgeschlagen, dass eine Breite der Entladeeinheit um wenigstens 50 cm geringer ist als eine Innenbreite eines ISO-Containers von etwa 2,4 m ist. Der Bediener kann dadurch auch innerhalb des Containers neben der Entladeeinheit stehen bzw. an dieser vorbei laufen, ohne die Vorrichtung ganz aus dem Container ausfahren zu müssen.
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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 sind:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine weitere Ansicht der Vorrichtung nach 1;
- 3 eine schematische Darstellung zum Einfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einen Lastkraftwagen,
- 4 eine Detailansicht eines Sauggreifers der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus den Figuren 1 -3und
- 5a - 5e eine Folge von Verfahrensschritten zur Aufnahme eines Objekts von einem Stapel und zum Bewegen des Objekts auf eine Entladeeinheit der Vorrichtung aus den 1 - 4.
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1 - 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufnahme von gestapelten Objekten ist auf einem Wagen 10 montiert, der in einen Container oder in eine Wechselbrücke (3) ein- und ausgefahren werden kann. Die Vorrichtung umfasst einen Teleskopförderer 12 der zu entladende Objekte 14 (5a - 5e), insbesondre Pakete, an ein statisches Fördersystem (nicht dargestellt) eines Logistikzentrums übergibt.
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Die Vorrichtung umfasst eine stirnseitig an den Teleskopförderer 12 angekoppelte höhenverstellbare und quer zur Förderrichtung verstellbare Entladeeinheit 16 und einen Rahmen 18 mit einer horizontal ausgerichteten, oberhalb der des Teleskopförderers 12 angeordneten Schiene 20. An der Schiene 20 ist ein Greifer 22 zur Aufnahme eines Objekts 14 befestigt, beispielsweise verschraubt oder auf der Schiene 20 verfahrbar oder beweglich gelagert. Der Greifer 22 ist dazu ausgelegt, das Objekt 14 von einem Stapel aufzunehmen und das Objekt 14 auf die Entladeeinheit 16 zu bewegen. Der Greifer 22 ist über einen um eine horizontal ausgerichtete Achse schwenkbaren bzw. drehbaren Arm an der Schiene 20 befestigt, so dass eine Höhenverstellung des Greifers 22 nicht nur durch eine Höhenverstellung der Schiene 20 sondern auch über ein Verschwenken des Arms möglich ist.
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Die Schiene 20 ist breit genug, um Befestigung mehrerer Greifer 22 nebeneinander zu ermöglichen, auch wenn die Schiene 20 in dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel mit nur einem Greifer 22 ausgestattet ist, der allerdings mehrere, jeweils als Sauggreifer ausgebildete und unabhängig ansteuerbare Einheiten umfasst.
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Der Sauggreifer 22 hat eine zumindest im Wesentlichen horizontale Ansaugrichtung und ist damit so ausgerichtet, dass er das Objekt 14 vom Stapel auf die Entladeeinheit 16 ziehen kann, ohne es hochzuheben.
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Der Sauggreifer 22 ist in 4 detaillierter dargestellt. Die Einheiten sind parallel angeordnete, unabhängig betätigbare Sauggreifer 22a - 22c mit jeweils einer horizontal ein- und ausfahrbaren Lanze 24a - 24c und einer Greifeinheit 26a - 26c. Die als Saugkopf ausgestalteten Greifeinheiten 26a - 26c können durch Ausfahren der jeweiligen Lanzen 24a - 24c in Kontakt mit dem Objekt 14 gebracht werden, das Objekt 14 ansaugen und das Objekt 14 kann dann durch Einfahren der Lanze 24a - 24c hervorgezogen werden.
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Die Vorrichtung umfasst ferner eine als Computer ausgebildete Steuereinheit 28 zur Höhenverstellung der Entladeeinheit 16, zum Betätigen des Greifers 22 und zur Steuereinheit 28 des Ein- und Ausfahrens der Lanzen 24a - 24c. Die Steuereinheit 28 umfasst eine Benutzerschnittstelle 30 mit einem Joystick oder mehreren Hebeln und einem Monitor oder anderen geeigneten Geräten, die einen manuellen Eingriff in einen ansonsten weitgehend automatisierten Entladevorgang ermöglichen. In dem in 3 dargestellten Beispiel ist die Benutzerschnittstelle 30 eine drahtlose, tragbare Fernsteuerung. In andren Ausführungsformen kann die Benutzerschnittstelle fest mit dem Wagen 10 verbunden sein, der auch einen Sitz für den Bediener umfassen kann.
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An einem Rahmen 18, der die Schiene 20 trägt, ist eine als Kamera ausgebildete Bilderfassungseinheit 32 montiert, deren Bilder an die Steuereinheit 28 übertragen werden.
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5a - 5e illustrieren den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In einem ersten, in 4a dargestellten Schritt werdet die Steuereinheit 28 Bilddaten der Bilderfassungseinheit 32 aus und ermittelt mithilfe von geeigneter Bilderarbeitungssoftware eine Größe und/oder Position eines in einem nächsten Arbeitsschritt aufzunehmenden Objekts 14 aus Bilddaten der Bilderfassungseinheit 32. Das entsprechende Objekt ist in 5a schraffiert dargestellt. In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bilderfassungseinheit 32 mehrere Kameras, die ein Bild aus unterschiedlichen Blickwinkeln aufnehmen und so eine dreidimensionale Erfassung des abzutragenden Stapels von Objekte 14n ermöglichen. Selbstverständlich können Tiefeninformationen auch über andere Techniken, wie beispielsweise Infrarot- oder Ultraschallreflexion, gewonnen werden. Ferner sind auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen Informationen über die Größe oder das Gewicht mithilfe von Strichcodes oder QR-Codes ermittelt werden, die auf die Objekte 14 aufgebracht wurde, oder in denen bekannte Informationen über die Zusammensetzung des Stapels ausgewertet werden. Welches der Objekte 14 als nächstes Entladen wird, kann durch einen Algorithmus festgelegt werden, der neben der voraussichtlichen Stabilität des Rest-Stapels bei der Entnahme auch Verfahrwege der Vorrichtung berücksichtigen kann. Häufig, jedoch nicht zwangsläufig immer, wird das jeweils am höchsten auf dem Stapel liegende Objekt 14 als nächstes entladen werden.
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Sie Steuereinheit 28 erfasst auf diese Weise Informationen über die Größe, Form und Position des nächsten zu entladenden Objekts 14 auf dem Stapel und steuert die Entladeeinheit 16 und/oder den Greifer 22 abhängig von der erfassten Größe und/oder Position.
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Ist das aufzunehmende Objekt 14 identifiziert, verfährt die Steuereinheit 28 den am Rahmen 18 höhenverstellbaren Greifer 22 auf eine Höhe, in welcher der Sauggreifer 22 mittig vor einer Vorderseite des Objekts 14 steht und fährt den horizontal an einer Stange oder Teleskopstange ausfahrbaren Greifer 22 in Richtung der Vorderfläche des Objekts 14 und bringt eine geeigntete Anzahl von Greifereinheiten 26a - 26c durch Ausfahren der entsprechenden Lanzen 24a - 24c in Kontakt mit der Vorderseite des Objekts 14, wie dies in 5b dargestellt ist.
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Die Steuereinheit 28 detektiert ferner aus den Bilddaten eine Unterkante eines in einem nächsten Arbeitsschritt aufzunehmenden Objekts 14 und eine verstellt die Höhe der Entladeeinheit 16 so, dass die Förderebene der Entladeeinheit 16 auf die Höhe der Unterkante verfahren wird (5c) und dann an den Stapel herangefahren wird, so dass die Förderebene, d.h. eine Oberseite von Förderbändern der Entladeeinheit 16, die an der Vorderkante durch einen rampenartigen Keilfortsatz fortgesetzt wird, mit der Oberseite des unter dem zu entnehmenden Objekt 14 liegenden Objekt 14 fluchtet und mit dieser Oberseite eine im Wesentlichen stetige Ebene bildet. (5d). Auf dieser Ebene wird das Objekt 14 dann mit den Sauggreifern 22 vorgezogen werden kann, bis es auf dem Entladeeinheit 16 oder den Förderbändern des Fördersystems oder der Entladeeinheit 16 liegt (5e). Zum Abtransport wird der Greifer 22 aus der Bahn des Objekts 14 geschwenkt oder nach oben gefahren, bevor das nächste Objekt 14 von Stapel genommen wird.
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Die Reihenfolge der in 5b - 5d dargestellten Schritte kann verändert werden bzw. die verschiedenen Bewegungen können simultan ausgeführt werden. Die 5b - 5d Sequenz ist nur zum besseren Verständnis gewählt.
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Auch wenn die Entladeeinheit 16 in dem in 5d dargestellten Beispiel an eine Vorderkante des unter dem zu entnehmenden Paket angeordneten Paket bzw. Objekt 14 gefahren wird, kann zur Entnahme von weiter entfernt auf dem Stapel liegenden Objekten die Entnahmeeinheit 16 auch schräg stehend auf die Oberseite eines Objekts 14 aufgelegt werden.
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Die Greifereinheiten 26a - 26c können ferner zum Ausrichten der Objekte 14 genutzt werden und dabei auch eine Schubkraft auf das Objekt übertragen. Wenn eine Vorderseite des zu entnehmenden Objekts 14 schräg steht, kann diese durch Heranziehen des Objekts 14 mit einem oder mehreren Saugereinheiten und gleichzeitiges Festhalten oder Zurückschieben mit anderen Saugereinheiten gedreht werden, bis die Vorderseite gerade ausgerichtet ist und daher mit minimaler Saugkraft herausgezogen werden kann. Sie Saugereinheiten können ferner flexible Sauglippen umfassen, die sich an Unebenheiten der Oberfläche des Objekts 14 anpassen.
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Die Entladeeinheit 16 ist ferner quer zur Förderrichtung des Fördersystems horizontal auf dem Wagen 10 verfahrbar und eine Breite der Entladeeinheit 16 um wenigstens 50 cm geringer ist als eine Innenbreite eines 8-Fuß breiten ISO-Containers. Der Benutzer kann daher auch bei eingefahrener Entladeeinheit 16 neben diese treten oder an ihr vorbei gehen, um manuell in den Entladevorgang einzugreifen, beispielsweise um verkeilte Objekte 14 zu bewegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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