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DE102020128511A1 - Lagersystem zum Lagern von Waren in einem dreidimensionalen Lager - Google Patents

Lagersystem zum Lagern von Waren in einem dreidimensionalen Lager Download PDF

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Publication number
DE102020128511A1
DE102020128511A1 DE102020128511.6A DE102020128511A DE102020128511A1 DE 102020128511 A1 DE102020128511 A1 DE 102020128511A1 DE 102020128511 A DE102020128511 A DE 102020128511A DE 102020128511 A1 DE102020128511 A1 DE 102020128511A1
Authority
DE
Germany
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container
lattice structure
stack
robotic vehicle
containers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102020128511.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Daniel Jarr
René Marie Lefebvre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dematic GmbH
Original Assignee
Dematic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dematic GmbH filed Critical Dematic GmbH
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Priority to PCT/EP2021/079119 priority patent/WO2022090033A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G1/00Storing articles, individually or in orderly arrangement, in warehouses or magazines
    • B65G1/02Storage devices
    • B65G1/04Storage devices mechanical
    • B65G1/0478Storage devices mechanical for matrix-arrangements

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Warehouses Or Storage Devices (AREA)

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.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lagersystem zum Lagern von Waren in einem dreidimensionalen Lager nach Anspruch 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.
  • Aus der WO2016/172793 A1 ist es bekannt, Behälter in vertikalen Stapeln innerhalb einer Gitterstruktur anzuordnen, die vertikal verlaufende Zugriffsschächte umgeben, in denen Roboterfahrzeuge sich auf und ab bewegen können, um die Behälter zu handhaben. Zusätzlich können die Roboterfahrzeuge sich oben auf bzw. unterhalb der Gitterstruktur horizontal bewegen, wie dies aus dem AutoStore-System der Firma Hatteland bekannt ist. Mit diesem System kann eine sehr hohe Speicherdichte bzw. Raumausnutzung erzielt werden. Allerdings weist es nur eine geringe Dynamik auf, da die Behälter zum Austausch bzw. Änderung ihrer Position zuerst nach ganz oben bzw. ganz unten transportiert und dazu ggf. innerhalb des Stapels umgelagert werden müssen. So verläuft der gesamte Materialfluss über die Oberseite des Lagers.
  • US 2015/0127143 A1 offenbart ein ähnliches System, in dem von oben von einem Roboterfahrzeug auf der Gitterstruktur mehrere gestapelte Behälter (Teilstapel) erst nach oben gezogen und anschließend zur Seite bewegt werden können, um einem zweiten Roboterfahrzeug ebenfalls von oben auf der Gitterstruktur zu erlauben, den so freigelegten verbleibenden Behälter in dem Stapel von oben zu ergreifen und gesondert nach oben zu ziehen, um danach den Teilstapel wieder herunterzulassen.
  • 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.
  • Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene System gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Vorzugsweise ist eine Vielzahl von sowohl in X- als auch in Y-Richtung nebeneinander angeordneten Stapeln von Behältern in der Gitterstruktur angeordnet.
  • 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.
  • Es wird bevorzugt ein einzelner Behälter ein- bzw. ausgelagert. Es können aber auch gleichzeitig zwei oder mehr Behälter als Kleinststapel ein- bzw. ausgelagert werden.
  • 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.
  • 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.
  • Bevorzugt ist es ebenfalls, wenn das mindestens eine Roboterfahrzeug zum Aufnehmen des mindestens einen Behälters ausgestaltet ist.
  • 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.
  • Das Roboterfahrzeug ist also an die durch die Gitterstruktur vorgegebenen Abstände zwischen den vertikalen Stützen und Querträgern angepasst.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 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.
  • Die Greifmittel bzw. Greifvorrichtung können/kann auch als an zwei gegenüberliegenden Seiten eines Stapels angeordnete vertikalplattenförmige Schlitten mit Haltelementen ausgestaltet sein.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 WO 2019/232613 A1 bekannt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, in der
    • 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Systems zum Lagern und Bewegen von Behältern;
    • 2 eine weitere schematische perspektivische Ansicht auf das System der 1;
    • 3 eine weitere schematische perspektivische Ansicht auf das System der 1;
    • 4 eine perspektivische und vergrößerte Detailansicht eines Systems mit einer alternativen Ausgestaltung eines Roboterfahrzeugs;
    • 5A, B eine perspektivische und vergrößerte Detailansicht der Fahrzeugliftanordnung aus 1 und
    • 6 eine schematische Darstellung der wellenartigen Bewegung der Behälterstapel beim Auslagern eines Behälters
    zeigen.
  • In den Figuren ist ein als Ganzes mit 100 bezeichnetes System zum Lagern und Bewegen von Behältern in einem dreidimensionalen Lager ausschnittsweise dargestellt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Jedes Roboterfahrzeug 6 ist zum Aufnehmen eines Behälters ausgestaltet. Diejenigen der 1 - 3 und 5 weisen dazu eine Behältertrageaussparung 7 auf, in die ein Behälter 3 seitlich aufgenommen werden kann. Die Roboterfahrzeuge 6 sind also als in etwa U-förmig zu beschreiben. Die Behältertrageaussparung 7 umfasst nicht gezeigte Bewegungsmittel zum Ergreifen und Hineinziehen bzw. Abgeben eines Behälters.
  • Die Roboterfahrzeuge 6* der 4 weisen dagegen eine Behältertragefläche 7* auf. Die Behältertragefläche 7* ist als komplette Oberseite des Fahrzeugs ausgeführt und zusätzlich mit Förderriemen 7*F ausgestaltet, über die der Behälter abgegeben werden kann.
  • Es versteht sich, dass die Roboterfahrzeuge auch gleichzeitig zwei gestapelte Behälter aufnehmen könnten (vgl. oben).
  • 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*.
  • 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.
  • In den 1 - 3 erkennt man, dass das Lager bzw. die Gitterstruktur 1 sich auch unterhalb der Arbeitsebene 10 weiter erstreckt. Diese ist demnach eine Zwischenebene.
  • 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 1 - 3 ist diese zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nicht dargestellt und in 5 nur als Seilwindentrommeln angedeutet.
  • 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.
  • Das Greifmittel 12 kann ein Greifrahmen 12a sein (siehe 5) oder zwei Greifschlitten 12b (4, nur einer sichtbar) aufweisen.
  • Der Greifrahmen 12a nach 5 ist innerhalb des Raums zwischen den aufrechten Stützen 1 eines Stapels 2 vertikal bewegbar angeordnet, um den Stapel 2 umgebend und an diesem entlang zum jeweils zu ergreifenden unteren Behälter 3 eines Teilstapels positioniert zu werden. Diese Variante kommt bevorzugt zum Einsatz, wenn die Roboterfahrzeuge mit einer Behältertrageaussparung 7 ausgestaltet sind, also den gewünschten Behälter seitlich in sich aufnehmen.
  • In der anderen Variante (4) ist das Greifmittel 12b als an zwei gegenüberliegenden Seiten eines Stapels angeordnete vertikalplattenförmige Schlitten 13 ausgestaltet. Es ist ferner dazu ausgestaltet, den untersten angehobenen Behälter eines (Teil-)Stapels wieder gezielt auf die Behältertragefläche 7* eines darunter positionierten Roboterfahrzeugs 6* abzusenken. Dazu hat das Greifmittel 12b eine doppelte Greifvorrichtung, wobei jeder der einzelnen Greifer der Greifvorrichtung unabhängig voneinander durch die Hebeeinrichtung 11 zumindest absenkbar ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 6 veranschaulicht die wellenartige, temporäre und vertikale Bewegung der Behälterstapel 2 beim Auslagern eines gewünschten Behälters 3*, wobei zur Veranschaulichung nur der Behälter 3* selbst angedeutet ist. Es versteht sich, dass dieselben Abläufe analog für das Einlagern gelten.
  • In der Ausgangslage (A) sind alle Stapel 2 der Behälter 3 in ihrer dichtesten Packung angeordnet.
  • 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.
  • 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).
  • Wie in 6 angedeutet, kann dieses Anheben derart temporär sein, dass immer nur diejenigen Teilstapel im Bereich des tatsächlichen Aufenthalts des Roboterfahrzeugs 6 bzw. Behälter 3* angehoben sind. Die übrigen dahinter bzw. davor (entlang der virtuellen Gasse) werden wieder abgesenkt bzw. noch nicht angehoben.
  • So entsteht das in (C) in der stilisierten Seitenansicht wandernde wellenartige Muster.
  • Alternativ wäre es auch möglich, alle Teilstapel der virtuellen Gasse bis zum Einfahren und wieder Ausfahren des Roboterfahrzeugs 6 angehoben zu lassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2016/172793 A1 [0003]
    • US 2015/0127143 A1 [0004]
    • WO 2019/232613 A1 [0030]

Claims (11)

  1. Lagersystem zum Lagern und Bewegen von Behältern umfassend eine 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.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur eine Vielzahl aufrechter Stützen in Z-Richtung und Querträger in X- und/oder Y-Richtung für die Führung des Roboterfahrzeugs in X- und/oder Y-Richtung aufweist, wobei die Stützen und Querträger die Stapel der Behälter umgeben.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Roboterfahrzeug zum Aufnehmen des mindestens einen Behälters ausgestaltet ist.
  4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Roboterfahrzeug eine Behältertragefläche oder Behältertrageaussparung aufweist.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Roboterfahrzeug zusätzlich zu gitterstrukturgängigen Antriebsmitteln auch über bodengängige Antriebsmittel verfügt.
  6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hebeeinrichtung oberhalb jedes Stapels positionierbar oder fest installiert ist.
  7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des von den aufrechten Stützen aufgespannten Raums ein Greifmittel der jeweiligen Hebeeinrichtung vertikal bewegbar angeordnet ist, um vertikal am Stapel entlang am jeweils zu ergreifenden unteren Behälter des Teilstapels positioniert zu werden.
  8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Greifmittel mit ein- und auskoppelbaren Haltelementen zur wahlweisen Interaktion mit einem Behälter ausgestattet ist.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb oder innerhalb der Gitterstruktur mindestens ein Lift für Roboterfahrzeuge angeordnet ist.
  10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lift an mindestens einer Querträgerebene positionierbar und ausgestaltet ist, um dem jeweiligen Roboterfahrzeug Zugang zu der Ebene zu ermöglichen.
  11. Verfahren zum Betreiben eines Lagersystems, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem eine Vielzahl von vertikal aufeinander zu Stapeln gestapelten Behältern innerhalb einer dreidimensionalen Gitterstruktur gelagert wird, 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.
DE102020128511.6A 2020-10-29 2020-10-29 Lagersystem zum Lagern von Waren in einem dreidimensionalen Lager Ceased DE102020128511A1 (de)

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