ES2977335T3 - Método y aparato para recuperar unidades de un sistema de almacenamiento - Google Patents
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Abstract
Se describen un sistema de almacenamiento y un dispositivo de manipulación de carga para levantar y mover contenedores apilados en el sistema de almacenamiento. El sistema de almacenamiento incluye una pluralidad de carriles o vías (22a, 22b) dispuestos en un patrón de rejilla (14) sobre las pilas de contenedores. El patrón de cuadrícula comprende una pluralidad de espacios de cuadrícula y cada pila está ubicada dentro de una huella de un solo espacio de cuadrícula. El dispositivo de manipulación de carga está configurado para moverse lateralmente sobre los carriles o vías por encima de las pilas. El dispositivo de manejo de carga incluye un espacio receptor de contenedores ubicado sobre los rieles o vías en uso y un dispositivo elevador dispuesto para elevar un contenedor desde una pila al espacio receptor de contenedores. El dispositivo de manipulación de carga comprende un mecanismo para permitir el movimiento lateral del dispositivo en una de dos direcciones transversales permitiendo que un primer o segundo juego de ruedas se acoplen selectivamente al primer o segundo juego de rieles o vías (22a o 22b). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método y aparato para recuperar unidades de un sistema de almacenamiento
La presente invención está relacionada con un dispositivo de manipulación de carga para mover y elevar contenedores apilados en pilas en un sistema de almacenamiento según el preámbulo de la reivindicación 1.
Esta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente de RU n.° GB1604100.6 presentada el 10 de marzo de 2016.
Algunas actividades comerciales e industriales requieren sistemas que permitan el almacenamiento y la recuperación de una gran cantidad de productos diferentes. Un sistema conocido para el almacenamiento y la recuperación de artículos en múltiples líneas de productos implica disponer cubos o contenedores de almacenamiento en filas de estantes dispuestos en pasillos. Cada cubo o contenedor contiene una pluralidad de productos de un tipo de producto. Los pasillos proporcionan acceso entre las filas de repisas, de modo que los productos requeridos pueden ser recuperados por operativos o robots que circulan en los pasillos. Se apreciará, sin embargo, que la necesidad de proporcionar espacio de pasillo para acceder a los productos significa que la densidad de almacenamiento de tales sistemas es relativamente baja. En otras palabras, la cantidad de espacio realmente usado para el almacenamiento de productos es relativamente pequeña comparada con la cantidad de espacio requerido para el sistema de almacenamiento como conjunto.
En un planteamiento alternativo, que ofrece una mejora significativa en densidad de almacenamiento, se apilan contenedores uno encima de otro y las pilas se disponen en filas. Se accede a los contenedores desde arriba, lo que elimina la necesidad de pasillos entre filas y permite almacenar más contenedores en un espacio determinado.
Los métodos de manipulación de contenedores apilados en filas son bien conocidos desde hace décadas. En algunos de estos sistemas, por ejemplo como se describe en el documento US 2.701.065, pilas independientes de contenedores se disponen en filas con el fin de reducir el volumen de almacenamiento asociado con el almacenamiento de dichos contenedores, mientras todavía brindan acceso a un contenedor específico si es necesario.
El acceso a un contenedor determinado es posible al proporcionar mecanismos de elevación relativamente complicados que pueden usarse para apilar contenedores y retirar contenedores determinados de las pilas. Sin embargo, el coste de dichos sistemas es poco práctico en muchas situaciones y se han comercializado principalmente para el almacenamiento y manipulación de grandes contenedores de transporte. El concepto de utilizar pilas independientes de contenedores y proporcionar un mecanismo para recuperar y almacenar contenedores específicos se ha desarrollado aún más, por ejemplo, como se describe en la patente europea EP 0767 113 B (Cimcorp). Cimcorp describe un mecanismo para retirar una pluralidad de contenedores apilados, utilizando un manipulador de carga robótico en forma de tubo rectangular que se baja alrededor de la pila de contenedores, y que se configura para poder agarrar un contenedor en cualquier nivel en la pila. De esta manera, se pueden elevar varios contenedores a la vez de una pila. El tubo movible se puede usar para mover varios contenedores de la parte superior de una pila hasta la parte superior de otra pila, o para mover contenedores desde una pila a una ubicación externa y viceversa. Dichos sistemas pueden ser particularmente útiles cuando todos los contenedores en una única pila contienen el mismo producto (lo que se conoce como pila de un solo producto). El manipulador de carga se puede usar para mover contenedores entre pilas monoproducto, por ejemplo para añadir una pluralidad de contenedores que contienen un único tipo de producto al almacenamiento, y para recoger uno o más contenedores de dos o más pilas monoproducto para crear una pila de salida multiproducto. Un ejemplo de esto es la recogida de cajas de verdura en un almacén central para crear un orden multiproducto para entrega a almacenes minoristas.
En el sistema descrito en Cimcorp, la altura del tubo tiene que ser al menos igual a la altura de la mayor pila de contenedores, de manera que se pueda extraer la mayor pila de contenedores en una sola operación. Por consiguiente, cuando se utiliza en un espacio cerrado, como un almacén, la altura máxima de las pilas está restringida por la necesidad de acomodar el tubo del manipulador de carga. Es más, el sistema no se adapta bien para la selección de un único contenedor desde una pila multiproducto.
Los negocios minoristas online que venden múltiples líneas de productos, tales como tenderos y supermercados online, requieren sistemas que pueden almacenar decenas o incluso cientos de miles de líneas de productos diferentes. El uso de pilas monoproducto en tales casos puede no ser práctico, puesto que se requeriría un área de suelo muy grande para acomodar todas las pilas necesarias. Es más, puede ser deseable almacenar únicamente pequeñas cantidades de algunos artículos, tales como mercancías perecederas o pedidas con poca frecuencia, haciendo que las pilas monoproducto sean una solución ineficiente.
Por consiguiente, para algunas aplicaciones, el uso de pilas multiproducto, en las que los contenedores que constituyen cada pila pueden contener diferentes productos, son preferentes a fin de maximizar la densidad de almacenamiento del sistema. Los artículos almacenados deben permanecer razonablemente accesibles rápida y fácilmente, de modo que una pluralidad de diferentes artículos requeridos para cumplir un pedido de cliente se pueden recoger del sistema de almacenamiento de manera eficiente, incluso si algunos de los artículos requeridos se almacenan en un nivel inferior de una pila, debajo de otros varios contenedores.
La solicitud de patente internacional WO 98/049075A (Autostore) describe un sistema en el que se disponen pilas de contenedores multiproducto dentro de una estructura de bastidor. Un sistema de este tipo se ilustra esquemáticamente en las Figuras 1 a 4 de los dibujos adjuntos.
Como se muestra en las Figuras 1 y 2, contenedores apilables, conocidos como cubos 10, se apilan unos sobre otros para formar pilas 12. Las pilas 12 se disponen en una estructura de bastidor en cuadrícula 14 en un entorno de almacenamiento o fabricación. La Figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de la estructura de bastidor 14, y la Figura 2 es una vista de arriba abajo que muestra una pila 12 de cubos 10 dispuestos dentro de la estructura de bastidor 14. Cada cubo 10 típicamente contiene una pluralidad de artículos de productos (no se muestra), y los artículos de productos dentro de un cubo 10 pueden ser idénticos o pueden ser de diferentes tipos de productos dependiendo de la aplicación.
La estructura de bastidor 14 comprende una pluralidad de miembros verticales 16 que soportan los miembros horizontales 18, 20. Un primer conjunto de miembros horizontales paralelos 18 se disponen perpendicularmente a un segundo conjunto de miembros horizontales paralelos 20 para formar una pluralidad de estructuras de cuadrícula horizontales soportadas por los miembros verticales 16. Los miembros 16, 18, 20 se fabrican típicamente de metal. Los cubos 10 se apilan entre los miembros 16, 18, 20 de la estructura de bastidor 14, de modo que la estructura de bastidor 14 protege contra el movimiento horizontal de las pilas 12 de los cubos 10 y guía el movimiento vertical de los cubos 10.
El nivel superior de la estructura de bastidor 14 incluye rieles 22 dispuestos en un patrón de cuadrícula a lo largo de la parte superior de las pilas 12. Con referencia adicional a las Figuras 3 y 4, los rieles 22 soportan una pluralidad de dispositivos robóticos de manipulación de carga 30. Un primer conjunto 22a de los rieles paralelos 22 guían el movimiento de los dispositivos de manipulación de carga 30 en una primera dirección (X) a través de la parte superior de la estructura de bastidor 14, y un segundo conjunto 22b de rieles paralelos 22, dispuestos perpendicularmente al primer conjunto 22a, guían el movimiento de los dispositivos de manipulación de carga 30 en una segunda dirección (Y), perpendicular a la primera dirección. De esta manera, los rieles 22 permiten el movimiento de los dispositivos de manipulación de carga 30 lateralmente en dos dimensiones en el plano X-Y horizontal, de modo que un dispositivo de manipulación de carga 30 se puede mover a su posición sobre cualquiera de las pilas 12.
Los dispositivos de manipulación de carga 30 se describen aún más en la patente noruega número 317366, cuyo contenido se incorpora en la presente memoria por referencia. Las Figuras 3(a) y 3(b) son vistas esquemáticas en perspectiva de un dispositivo de manipulación de carga 30 desde la parte trasera y delantera, respectivamente, y la Figura 3(c) es una vista esquemática en perspectiva delantera de un dispositivo de manipulación de carga 30 que eleva un cubo 10.
Cada dispositivo de manipulación de carga 30 comprende un vehículo 32 que se dispone para trasladarse en las direcciones X e Y sobre los rieles 22 de la estructura de bastidor 14, por encima de las pilas 12. Un primer conjunto de ruedas 34, que consiste en un par de ruedas 34 en la parte delantera del vehículo 32 y un par de ruedas 34 en la parte trasera del vehículo 32 se disponen para acoplarse con dos rieles adyacentes del primer conjunto 22a de rieles 22. De manera similar, un segundo conjunto de ruedas 36, que consiste en un par de ruedas 36 a cada lado del vehículo 32, se dispone para acoplarse con dos rieles adyacentes del segundo conjunto 22b de rieles 22. Cada conjunto de ruedas 34, 36 se puede elevar y bajar, de modo que el primer conjunto de ruedas 34 o el segundo conjunto de ruedas 36 se acopla con el respectivo conjunto de rieles 22a, 22b en cualquier momento.
Cuando el primer conjunto de ruedas 34 se acopla con el primer conjunto de rieles 22a y el segundo conjunto de ruedas 36 se eleva de los rieles 22, las ruedas 34 pueden accionarse mediante un mecanismo de accionamiento (no mostrado) alojado en el vehículo 32, para mover el dispositivo de manipulación de carga 30 en la dirección X. Para mover el dispositivo de manipulación de carga 30 en la dirección Y, el primer conjunto de ruedas 34 se eleva separándose de los rieles 22, y el segundo conjunto de ruedas 36 se baja para acoplarse con el segundo conjunto de rieles 22a. El mecanismo de accionamiento se puede usar entonces para accionar el segundo conjunto de ruedas 36 para lograr el movimiento en la dirección Y.
El dispositivo de manipulación de carga 30 se equipa con un dispositivo de grúa 40. El dispositivo de grúa 40 comprende un brazo en voladizo 42 que se extiende lateralmente desde la parte superior del vehículo 32. Una placa de dispositivo de agarre 44 se suspende desde el brazo en voladizo 42 por cuatro cables 46. Los cables 46 se conectan a un mecanismo de devanado (no se muestra) alojado dentro del vehículo 32. Los cables 46 se puede enrollar o desenrollar del brazo en voladizo 42, de modo que la posición de la placa de dispositivo de agarre 44 con respecto al vehículo 32 se puede ajustar en la dirección Z.
La placa de dispositivo de agarre 44 se adapta para acoplarse con la parte superior de un cubo 10. Por ejemplo, la placa de dispositivo de agarre 44 puede incluir pasadores (no se muestran) que se emparejan con correspondientes orificios (no se muestran) en el borde que forma la superficie superior del cubo 10, y presillas deslizantes (no se muestran) que son acoplables con el borde para agarrar el cubo 10. Las presillas se accionan para acoplar con el cubo 10 por un mecanismo de accionamiento adecuado alojado dentro de la placa de dispositivo de agarre 44, que es alimentado y controlado por señales que se llevan a través de los propios cables 46 o a través de un cable de control separado (no se muestra).
Para retirar un cubo 10 desde la parte superior de una pila 12, el dispositivo de manipulación de carga 30 es movido según sea necesario en la direcciones X e Y de modo que la placa de dispositivo de agarre 44 se posiciona por encima de la pila 12. La placa de dispositivo de agarre 44 se baja entonces verticalmente en la dirección Z para acoplar con el cubo 10 en la parte superior de la pila 12, como se muestra en la Figura 3(c). La placa de dispositivo de agarre 44 agarra el cubo 10, y entonces se tira de él hacia arriba en los cables 46, con el cubo 10 unido. En la parte superior de su traslación vertical, el cubo 10 se acomoda debajo del brazo en voladizo 42 y se sostiene por encima del nivel de los rieles 22. De esta manera, el dispositivo de manipulación de carga 30 se puede mover a una posición diferente en el plano X-Y, llevando el cubo 10 junto con él, para transportar el cubo 10 a otra ubicación. Los cables 46 son suficientemente largos como para permitir al dispositivo de manipulación de carga 30 recuperar y colocar cubos desde cualquier nivel de una pila 12, incluso el nivel del suelo. El vehículo 32 es suficientemente pesado como para contrarrestar el peso del cubo 10 y para permanecer estable durante el proceso de elevación. El peso del vehículo 32 puede estar comprendido en parte de baterías que se usan para alimentar el mecanismo del accionamiento para las ruedas 34, 36.
Como se muestra en la Figura 4, se proporciona una pluralidad de dispositivos de manipulación de carga 30 idénticos, de modo que cada dispositivo de manipulación de carga 30 puede funcionar simultáneamente para aumentar el rendimiento del sistema. El sistema ilustrado en la Figura 4 incluye dos ubicaciones específicas, conocidas como puertos 24, en los que los cubos 10 se pueden transferir hacia o desde del sistema. Un sistema transportador adicional (no se muestra) se asocia con cada puerto 24, de modo que los cubos 10 transportados a un puerto 24 por un dispositivo de manipulación de carga 30 se pueden transferir a otra ubicación por el sistema transportador, por ejemplo a una estación de recogida (no se muestra). De manera similar, los cubos 10 pueden ser movidos por el sistema transportador a un puerto 24 desde una ubicación externa, por ejemplo a una estación de llenado de cubos (no se muestra), y transportados a una pila 12 por los dispositivos de manipulación de carga 30 para reponer el stock en el sistema.
Cada dispositivo de manipulación de carga 30 puede elevar y mover un cubo 10 cada vez. Si se necesita recuperar un cubo 10 (“cubo objetivo”) que no está ubicado en la parte superior de una pila 12, entonces los cubos sobrepuestos 10 (“cubos no objetivo”) deben ser movidos primero para permitir acceso al cubo objetivo 10.
Cada uno de los dispositivos de manipulación de carga 30 está bajo el control de un ordenador central. Cada cubo individual 10 en el sistema es rastreado, de modo que los cubos 10 apropiados se pueden recuperar, transportar y sustituir según sea necesario.
El sistema descrito con referencia a las Figuras 1 a 4 tiene muchas ventajas y es adecuado para una gran variedad de operaciones de almacenamiento y recuperación. En particular, permite almacenamiento muy denso de producto, y proporciona una manera muy económica de almacenar una enorme variedad de diferentes artículos en los cubos 10, al tiempo que permite un acceso razonablemente económico a todos los cubos 10 cuando se requiere recogerlos.
Para sistemas de gran volumen en los que la velocidad de funcionamiento es crítica, es importante maximizar las prestaciones de cada uno de los dispositivos de manipulación carga, desde el punto de vista de velocidad de funcionamiento, duración de la batería, fiabilidad, capacidad de elevación, estabilidad etc.. Por lo tanto puede ser deseable proporcionar dispositivos de manipulación de carga que ofrecen prestaciones mejoradas en una o más de estas áreas.
También puede ser deseable aumentar el número de dispositivos de manipulación de carga en uso en cualquier momento, para permitir un aumento en la velocidad con la que se pueden recuperar artículos del sistema de almacenamiento. Por ejemplo, la Solicitud de Patente Internacional del solicitante en tramitación con la presente n.° PCT/GB2013/051215, describe un sistema de almacenamiento en el que se proporciona una pluralidad de cada uno de dos diferentes tipos de dispositivo de manipulación de carga. Un tipo de dispositivo de manipulación de carga se adapta para elevar una pluralidad de cubos desde una pila en una operación, para permitir el acceso a un cubo objetivo en la pila por parte de un dispositivo de manipulación de carga de único cubo del segundo tipo. En tales casos, puede ser deseable reducir el tamaño de los dispositivos de manipulación de carga a fin de minimizar los casos en los que la ruta de movimiento óptimo para un dispositivo se ve dificultada por la presencia de otros dispositivos.
El documento WO 2015/019055 (Ocado Innovation Ltd) enseña un dispositivo de manipulación de carga que comprende una parte superior, una parte inferior que incluye un espacio receptor de contenedor, y medios de cabestrante para elevar un contenedor al espacio receptor de contenedor. La parte inferior puede comprender una estructura de bastidor para soportar las ruedas del conjunto de ruedas. La estructura de bastidor se puede disponer alrededor del espacio receptor de contenedor. Por ejemplo, el espacio receptor de contenedor puede delimitarse en cuatro lados por la estructura de bastidor. Uno o más elementos de la estructura de bastidor puede ser movible para subir y bajar un primer juego de las ruedas con respecto a un segundo juego de las ruedas, para facilitar de ese modo el acoplamiento del primer juego de ruedas o el segundo juego de ruedas con un primer o un segundo juego de rieles o pistas, respectivamente. Los elementos movibles de la estructura de bastidor pueden ser accionados por un motor alojado en la parte superior del dispositivo de manipulación de carga.
Es contra esos antecedentes para lo que se ha concebido la presente invención.
Según la invención se proporciona un dispositivo de manipulación de carga como se presenta en las reivindicaciones adjuntas para elevar y mover contenedores apilados en pilas en un sistema de almacenamiento, el sistema comprende una pluralidad de rieles o pistas dispuestos en patrón de cuadrícula por encima de las pilas de contenedores, el patrón de cuadrícula que comprende una pluralidad de espacios de cuadrícula, cada pila se ubica dentro de una huella de únicamente un único espacio de cuadrícula, el dispositivo de manipulación de carga se configura para moverse lateralmente en los rieles o pistas por encima de las pilas, el dispositivo de manipulación de carga comprende además un mecanismo de elevación, el mecanismo de elevación comprende un dispositivo de agarre, el dispositivo de agarre se configura para agarrar un contenedor desde arriba. El dispositivo de manipulación de carga comprende un vehículo que comprende un cuerpo que tiene una parte superior y una parte inferior, la parte superior para alojar componentes tales como componentes de potencia, y/o componentes de control, y/o componentes de accionamiento y/o componentes de elevación; la parte inferior dispuesta directamente debajo de la parte superior, la parte inferior comprende una cavidad para acomodar un contenedor y un conjunto de ruedas, el conjunto de ruedas comprende un primer juego de ruedas para acoplar con un primer juego de rieles o pistas para guiar el movimiento del dispositivo en una primera dirección y un segundo juego de ruedas para acoplar con un segundo juego de rieles o pistas para guiar el movimiento del dispositivo en una segunda dirección, en donde la segunda dirección es transversal a la primera dirección; y el mecanismo de elevación se configura para subir y bajar el dispositivo de agarre respecto a la cavidad, el mecanismo de elevación se ubica por encima de la cavidad, el conjunto de ruedas comprende además un mecanismo de posicionamiento de ruedas, el mecanismo de posicionamiento de ruedas comprende medios de acoplamiento para acoplar selectivamente uno del primer juego de ruedas con el primer juego de rieles o pistas o el segundo juego de ruedas con el segundo juego de rieles o pistas permitiendo de ese modo al dispositivo de manipulación de carga moverse selectivamente ya sea en la primera o segunda dirección cruzando la cuadrícula, el mecanismo de posicionamiento de ruedas comprende además paneles laterales movibles que comprenden los lados del dispositivo de manipulación de carga, dos ruedas dispuestas en cada lado del dispositivo de manipulación de carga que se unen rotatoriamente a los paneles laterales movibles; caracterizado por que cada uno de los paneles laterales movibles comprende un pasador y mecanismo de pista, los pasadores se ubican en las pistas cuando los paneles están en su sitio en los lados del dispositivo de manipulación de carga.
Por consiguiente, en el sistema de almacenamientos se usan dispositivos de manipulación de carga que comprenden un bastidor en cuadrícula que contiene una pluralidad de pilas de contenedores. Los dispositivos de manipulación de carga se disponen por encima de las pilas de contenedores y son capaces de elevar un contenedor desde una pila y mover el contenedor lateralmente a otra ubicación. Ventajosamente, cada dispositivo de manipulación de carga ocupa únicamente un único espacio de cuadrícula en el sistema de almacenamiento.
Un dispositivo de manipulación de carga según la invención incluye un espacio receptor de contenedor en el que se puede elevar un contenedor. El espacio receptor de contenedor se dispone debajo de un módulo de vehículo, en el que se alojan componentes tales como componentes de potencia, componentes de control, componentes de accionamiento y componentes de elevación.
Al disponer los componentes voluminosos del dispositivo de manipulación de carga por encima del espacio receptor de contenedor, la huella del dispositivo de manipulación de carga se reduce comparada con los diseños en voladizo mostrados en la Figuras 3(a) a 3(c) y descritos en el documento N0317366, en los que los componentes voluminosos se alojan en un módulo de vehículo dispuesto a un lado del espacio receptor de contenedor. Ventajosamente, el dispositivo de manipulación de carga de la invención ocupa el espacio por encima únicamente de una pila de contenedores en el bastidor, a diferencia del diseño en voladizo mostrado en la Figuras 3(a) a 3(c) que ocupa el espacio por encima de dos pilas. Esto significa que, la eficiencia de funcionamiento del sistema de almacenamiento se puede mejorar, porque la huella reducida permite acomodar más dispositivos de manipulación de carga y reduce la posibilidad de que un dispositivo obstruya la ruta óptima de otro.
El dispositivo de manipulación de carga incluye un juego de ruedas para soportar el dispositivo de manipulación de carga por encima de las pilas. Por ejemplo, el movimiento lateral del dispositivo de manipulación de carga puede ser guiado por rieles dispuestos por encima del bastidor. Los rieles se disponen en un patrón de cuadrícula, permitiendo movimiento bidimensional del dispositivo de manipulación de carga en el plano horizontal. Las ruedas se acoplan con los rieles. Se proporcionan dos juegos de ruedas, un juego se dispone para acoplarse con un primer juego de rieles para guiar el movimiento del segundo dispositivo de manipulación en una primera dirección, y otro juego se dispone para acoplarse con un segundo juego de rieles para guiar el movimiento del segundo dispositivo de manipulación en una segunda dirección.
Las ruedas se disponen en la periferia del espacio receptor de contenedor. En un aspecto de la invención, las ruedas pueden ser accionadas por uno o más motores alojados en el módulo de vehículo y el accionamiento puede ser transferido desde los motores en el módulo de vehículo a las ruedas por medios de transferencia del accionamiento dispuestos alrededor del espacio receptor de contenedor. Por ejemplo, los medios de transferencia del accionamiento pueden comprender una disposición adecuada de poleas y correas del accionamiento.
Uno o ambos juegos de ruedas se configuran para ser subidos y bajados con respecto al otro juego de ruedas. Uno o más motores de elevación de ruedas u otros dispositivos de elevación de ruedas pueden alojarse en el módulo de vehículo para esta finalidad.
El módulo de vehículo puede alojar un cabestrante o dispositivo de grúa para elevar el contenedor al espacio receptor de contenedor. El dispositivo de grúa puede incluir uno o más motores para elevar el contenedor, y el uno o cada motor del dispositivo de grúa puede alojarse en el módulo de vehículo.
El dispositivo de grúa puede incluir un dispositivo de agarre configurado para agarrar un contenedor desde arriba.
El dispositivo de agarre puede ser suspendido desde cables que se pueden extender y retraer desde el vehículo para mover el dispositivo de agarre verticalmente.
El dispositivo de manipulación de carga se equipa con un dispositivo de elevación dispuesto para elevar un único contenedor desde la pila al espacio receptor de contenedor. El dispositivo de elevación puede comprender una pareja de brazos de elevación dispuestos en cada lado del espacio receptor de contenedor, en cuyo caso el dispositivo de elevación puede comprender un dispositivo de agarre montado entre los extremos del brazos y dispuesto para agarrar un contenedor desde arriba.
El dispositivo de elevación comprende varillas o cables dispuestos para acoplar con canales verticales formados en las paredes laterales de los contenedores. A los canales se puede acceder por agujeros en una cara superior de cada contenedor. En tal disposición, no son necesarios espacios que se extienden verticalmente en el sistema de almacenamiento.
Las varillas o cables pueden llevar un mecanismo de anclaje dispuesto para acoplar de manera liberable con un contenedor. Por ejemplo, el mecanismo de anclaje puede comprender uno o más brazos extensibles lateralmente para acoplarse a una superficie del contenedor. El mecanismo de anclaje puede ser manejado a distancia, por ejemplo por un alambre que se extiende a través de un agujero tubular de la varilla o cable.
El dispositivo de manipulación de carga comprende además una parte superior, una parte inferior que incluye un espacio receptor de contenedor, y medios de cabestrante para elevar un contenedor al espacio receptor de contenedor. Los medios de cabestrante comprenden un motor de cabestrante que se aloja en la parte superior, por encima del espacio receptor de contenedor. La parte inferior incluye un conjunto de ruedas para facilitar el movimiento lateral del dispositivo de manipulación de carga con respecto al bastidor, y la parte superior también incluye al menos un motor para accionar una o más ruedas del conjunto de ruedas.
La parte inferior puede comprender una estructura de bastidor para soportar las ruedas del conjunto de ruedas. La estructura de bastidor se puede disponer alrededor del espacio receptor de contenedor.
El espacio receptor de contenedor se delimita en cuatro lados por la estructura de bastidor. Uno o más elementos de la estructura de bastidor puede ser movible para subir y bajar un primer juego de las ruedas con respecto a un segundo juego de las ruedas, para facilitar de ese modo el acoplamiento del primer juego de ruedas o el segundo juego de ruedas con un primer o un segundo juego de rieles o pistas, respectivamente. Los elementos movibles de la estructura de bastidor pueden ser accionados por un motor alojado en la parte superior del dispositivo de manipulación de carga.
El dispositivo de manipulación de carga de la invención es preferiblemente un vehículo robot autopropulsado.
Otro aspecto, que no forma parte de la invención reside en un sistema de almacenamiento que comprende un bastidor que contiene una pluralidad de pilas de contenedores, y uno o más dispositivos de manipulación de carga como se ha descrito anteriormente. Cada dispositivo de manipulación de carga ocupa un único espacio de cuadrícula, correspondiente al área ocupada por únicamente una pila de contenedores.
Otro aspecto, que no forma parte de la invención comprende un sistema de almacenamiento que comprende un bastidor que contiene una pluralidad de pilas de contenedores, un primer dispositivo de manipulación capaz de elevar una pluralidad de contenedores desde una pila en una única operación, y un segundo dispositivo de manipulación capaz de elevar un único contenedor y mover el contenedor lateralmente. Los dispositivos de manipulación primero y segundo se disponen por encima del bastidor y son movibles independientemente para acceder a diferentes pilas. El segundo dispositivo de manipulación es del tipo descrito anteriormente, y ocupa un espacio correspondiente a únicamente una pila de contenedores.
En este aspecto, la aportación de un primer dispositivo de manipulación capaz de elevar una pluralidad de contenedores desde una pila en una única operación junto con un segundo dispositivo de manipulación capaz de elevar un único contenedor y mover el contenedor lateralmente proporciona una solución óptima cuando se busca recuperar un contenedor que se ubica en la parte media o inferior de una pila. En tal caso, únicamente se tienen que llevar a cabo dos operaciones de elevación para recuperar el contenedor objetivo, lo que aumenta enormemente la velocidad y la eficiencia del proceso de recuperación comparado con disposiciones de la técnica anterior en las que únicamente se puede elevar un contenedor cada vez.
El sistema de almacenamiento puede comprender además una o más ubicaciones de puerto en las que se pueden retirar contenedores y/o añadirse al sistema de almacenamiento. El dispositivo de manipulación de carga de la invención puede ser capaz de transportar un contenedor objetivo desde una pila a una ubicación de puerto.
Los contenedores puede comprender cubos de parte superior abierta. Los contenedores se pueden disponer para enclavarse o acoplarse entre sí en la dirección vertical cuando forman una pila.
En una aplicación típica, se pueden emplear múltiples dispositivos de manipulación de modo que múltiples contenedores se pueden elevar y mover simultáneamente. Los dispositivos de manipulación puede ser de tipos diferentes, y se pueden seleccionar para equilibrar el coste y el consumo de energía del sistema con la velocidad y flexibilidad de funcionamiento. Un beneficio de la presente invención es que, como los dispositivos de manipulación de carga ocupan el espacio por encima de únicamente una pila, la eficiencia de un sistema de múltiples dispositivos se puede mejorar comparada con diseños de dispositivo de manipulación de carga de la técnica anterior que ocupan dos o más espacios de pila. La ganancia en eficiencia puede surgir de poder acomodar más dispositivos de manipulación de carga en un sistema dado, de optimizar el enrutamiento del dispositivo usando el espacio ganado por las reducidas huellas de dispositivo, o de una combinación de estos factores.
Rasgos preferidos y/u opcionales de cada aspecto de la invención se puede usar, solos o en combinación apropiada, en los otros aspectos de la invención como se define por las reivindicaciones anexas. Las siguientes realizaciones/ejemplos descritos con referencia a las Figuras 5, 6, 7, y 8 no son según la presente invención y se presentan como ilustración únicamente.
La Figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de una estructura de bastidor para alojar una pluralidad de pilas de cubos en un sistema de almacenamiento de conocido;
la Figura 2 es una vista en planta esquemática de parte de la estructura de bastidor de la Figura 1;
las Figuras 3(a) y 3(b) son vistas esquemáticas en perspectiva, desde la parte trasera y delantera respectivamente, de una forma de dispositivo conocido de manipulación de carga para usar con la estructura de bastidor de las Figuras 1 y 2, y la Figura 3(c) es una vista esquemática en perspectiva del dispositivo de manipulación de carga conocido en uso elevando un cubo; y
la Figura 4 es una vista esquemática en perspectiva de un sistema de almacenamiento conocido que comprende una pluralidad de dispositivos de manipulación de carga del tipo que se muestra en las Figuras 3(a), 3(b) y 3(c), instalados en la estructura de bastidor de las Figuras 1 y 2.
la Figura 5 es una vista esquemática en perspectiva de un dispositivo de manipulación de carga;
la Figura 6 es una vista esquemática en perspectiva del dispositivo de manipulación de carga de la Figura 5, que muestra una posible arquitectura de sistema del dispositivo;
la Figura 7 es una vista esquemática de corte en perspectiva del dispositivo de manipulación de carga de las Figuras 5 y 6, y dispositivo de manipulación de carga;
la Figura 8 es una vista esquemática en perspectiva del dispositivo de manipulación de carga que comprende cuatro motores de desplazamiento, cada motor actúa en un juego de ruedas en un lado del dispositivo de manipulación de carga;
la Figura 9 es una vista esquemática en perspectiva de una realización de la invención, el dispositivo de manipulación de carga comprende 4 lados movibles, cada lado comprende mecanismos de desplazamiento accionado por un motor ubicado dentro del dispositivo de manipulación de carga;
la Figura 10 es una vista esquemática en perspectiva de otra realización de la invención, el dispositivo de manipulación de carga comprende dos juegos de ruedas, cada juego de ruedas comprende 4 ruedas accionadas individualmente, cada rueda comprende un mecanismo para acoplar o desacoplar la rueda con las pistas;
las Figuras 11 a 13 muestran vistas esquemáticas en perspectiva según la invención, el dispositivo de manipulación de carga comprende cuatro lados, cada lado comprende dos ruedas, cada lado se puede elevar y bajar con respecto a los otros lados por un sistema mecánico de solenoide y pasador.
La Figura 5 muestra un dispositivo de manipulación de carga 100 que comprende un vehículo 102 equipado con un mecanismo de cabestrante o grúa para elevar un contenedor o cubo de almacenamiento 106, también conocido como tote, desde arriba. El mecanismo de grúa incluye cables de cabestrante y una placa de agarrador. La placa de agarrador se configura para agarrar la parte superior del contenedor 106 para elevarlo desde una pila de contenedores 106 en un sistema de almacenamiento del tipo mostrado en las Figuras 1 a 4. Se apreciará que la altura de movimiento del dispositivo de manipulación de carga cambia cuando se activan los medios de movimiento 188.
Haciendo referencia también a las Figuras 6 y 7, el vehículo 102 comprende una parte superior 112 y una parte inferior 114.
La parte inferior 114 lleva instalados dos juegos de ruedas 116, 118, que discurren sobre rieles proporcionados en la parte superior del bastidor del sistema de almacenamiento. Al menos una rueda de cada juego 116, 118 se acciona para permitir el movimiento del vehículo 102 en direcciones X e Y respectivamente a lo largo de los rieles. Como se explicará a continuación, un juego de ruedas 116 se puede mover verticalmente para elevar el juego de ruedas 116 separado de los respectivos rieles dejando el juego de ruedas restante en contacto con los rieles, permitiendo de ese modo al vehículo 102 cambiar de dirección.
Las ruedas 116, 118 se disponen alrededor de la periferia de una cavidad o rebaje 120, conocido como rebaje receptor de contenedor, en la parte inferior 114. El rebaje 120 se hace de un tamaño que acomode el cubo 106 cuando es elevado por el mecanismo de grúa 104, como se muestra en la Figura 6(a). Cuando está en el rebaje 120, el cubo 106 se eleva separándose de los rieles debajo, de modo que el vehículo 102 puede moverse lateralmente a una ubicación diferente. Al llegar a la ubicación objetivo, por ejemplo otra pila, un punto de acceso en el sistema de almacenamiento o una cinta transportadora, el cubo 106 se puede bajar desde el rebaje 120 (como se muestra en la Figura 6(b)) y liberado de la placa de agarrador 110.
La parte superior 112 del vehículo 102 aloja todos los componentes voluminosos significativos del dispositivo de manipulación de carga, como se muestra en la Figura 6(c). La parte superior 112 aloja la batería y electrónica asociada, controladores y dispositivos de comunicaciones, motores para accionar las ruedas 116, 118, motores para accionar el mecanismo de grúa 104, y otros sensores y sistemas.
De esta manera, la huella del vehículo 102 es mayor que el tamaño de un cubo 106 únicamente lo suficiente como para acomodar las ruedas 116, 118 en cada lado del rebaje 120. En otras palabras, el vehículo 102 ocupa un único espacio de cuadrícula en el sistema de almacenamiento. De esta manera, el vehículo 102 por lo tanto ocupa la mínima cantidad posible de espacio en el plano X-Y.
Los dispositivos de manipulación de carga 100 de la invención también pueden ofrecer una estabilidad mejorada, ya que los componentes mecánicos que desplazan el o cada juego de ruedas relativamente entre sí se ubican en la parte inferior 114 del dispositivo de manipulación de carga.
Como se muestra en la Figuras 5 a 7 el primer juego de ruedas 116 se puede subir separándose de los rieles o bajar sobre los rieles por medio de un mecanismo de posicionamiento de ruedas. Cada rueda 116 se monta en un brazo 180 que se monta de manera pivotante en su extremo exterior. Un extremo interior de cada brazo 180 se conecta al extremo inferior de un respectivo enlazamiento 182. Los extremos superiores de ambos enlazamientos 182 se conectan al extremo inferior de un enlazamiento común 184. A su vez, el extremo superior del enlazamiento común 184 es movido por un motor o solenoide o tornillo sin fin o mecanismo de husillo o cualesquiera medios adecuados para atraer el enlazamiento común hacia arriba. Al hacer funcionar los medios de movimiento 188 para atraer el enlazamiento común 184 hacia arriba, el primer juego de ruedas 116 se puede subir de modo que el segundo juego de ruedas 118 solo se acopla con los rieles, permitiendo el movimiento del vehículo 102 en la dirección Y. Al hacer funcionar el motor 188 para empujar el enlazamiento común 184 hacia abajo, el primer juego de ruedas 116 se mueve hacia abajo para acoplarse con los rieles y para elevar el vehículo de modo que el segundo juego de ruedas 118 se eleva separándose de los rieles, como se muestra el vehículo 102 puede entonces moverse en la dirección X.
Las ruedas 118 del segundo juego se montan en piezas en T fijadas 190 dispuestas en cada extremo de la parte inferior 114 del vehículo 102.
En la Figura 7, se apreciará que se requieren dos motores 118, uno para mover dos de las ruedas del juego 116 de ruedas y uno para mover las restantes dos de las ruedas del juego 116 dispuestas en el lado opuesto del dispositivo de manipulación de carga. De esta manera, un motor de desplazamiento actúa para elevar la mitad de un juego de ruedas únicamente. Se apreciará que los motores 188 pueden funcionar independientemente, cada uno elevando o bajando la mitad de un juego de ruedas en cualquier momento. Sin embargo a fin de cambiar eficientemente la dirección, los motores 188 funcionan independientemente pero al mismo tiempo para elevar las ruedas separándolas de las pistas.
Se apreciará que el mecanismo para desplazar las ruedas se dispone en la parte inferior del cuerpo de vehículo. De esta manera, se dispone peso adicional por debajo en el cuerpo de vehículo mejorando de ese modo la estabilidad del dispositivo de manipulación de carga.
La Figura 8 muestra una realización que no forma parte de la invención en la que las ruedas dispuestas en cada lado del dispositivo de manipulación de carga comprenden, cada una, el mecanismo únicamente asociado con un juego de ruedas en la realización anterior descrita con referencia a las Figuras 5 a 7. En esta realización se apreciará que cada lado del dispositivo de manipulación de carga requerirá por lo tanto un motor de desplazamiento y un mecanismo de enlazamiento como se describe con referencia a las Figuras 5 a 7. Se apreciará que esto proporciona estabilidad adicional al dispositivo de manipulación de carga ya que cada lado comprende el mismo mecanismo y medios de motor, distribuyéndose uniformemente el peso. La realización de la Figura 8 muestra un dispositivo de manipulación de carga en el que se proporcionan 4 medios de motor cada que actúan en una mitad de un juego de ruedas 116, 118.
La Figura 9 muestra una realización de la invención en la que las dos ruedas dispuestas en cada lado del dispositivo de manipulación de carga se unen rotatoriamente a paneles laterales movibles que comprenden los lados del dispositivo de manipulación de carga. Dos ruedas 200 se montan en una estructura de bastidor 210 de un dispositivo de manipulación de carga según otra realización de la invención. Como en las realizaciones anteriores, en esta realización el dispositivo de manipulación de carga comprende un vehículo con una parte superior 112 que aloja los componentes mayores del dispositivo y una parte inferior que tiene un rebaje 120 para acomodar un cubo, con las ruedas 200 dispuestas en cuatro lados del rebaje.
En este caso, la estructura de bastidor del dispositivo de manipulación de carga comprende dos paneles paralelos que acomodan las ruedas 200 entre ellos. Se proporcionan medios de accionamiento para transferir el accionamiento a las ruedas 200 desde un motor alojado en la parte superior 112 del vehículo. Se apreciará que los medios de accionamiento proporcionados en la parte superior del dispositivo de manipulación de carga pueden actuar en dos ruedas 200 en un lado del dispositivo de manipulación de carga en cualquier momento. De esta manera, unos únicos medios de motor ubicados por encima de la cavidad pueden actuar en la mitad de un juego de ruedas 116 o se pueden proporcionar dos motores, cada motor actuando en la mitad de un juego de ruedas 116.
Haciendo referencia adicionalmente a la Figura 10, en otra realización de la invención cada rueda 200 puede proveerse de medios de desplazamiento para permitir a cada rueda 200 elevarse y bajarse independientemente y acoplarse o desacoplarse con la pista según sea necesario. En esta realización cada una de las ruedas 200 comprende medios de accionamiento y medios de desplazamiento. De nuevo, al usar mecanismos y componentes posicionados en la parte inferior del dispositivo de manipulación de carga se mejora la estabilidad del dispositivo.
Haciendo referencia a las Figuras 11 a 13, se describe una realización según la invención de medios de desplazamiento para las ruedas 200 o juegos de ruedas 116 y 118. La Figura 11 muestra dos ruedas dispuestas en cada lado del dispositivo de manipulación de carga, unidas a paneles laterales movibles que comprenden los lados del dispositivo de manipulación de carga. Como se puede ver en la Figuras 12 y 13, los paneles comprenden además un pasador y mecanismo de pista, los pasadores se ubican en las pistas cuando los paneles están en su sitio en los lados de los dispositivos de manipulación de carga.
Los paneles comprenden además un motor o solenoide que mueve el pasador 300 lateralmente en la pista 310, la forma de la pista 310 en el interior de los paneles y el movimiento de los pasadores 300 en las pistas 310 haciendo que los paneles laterales se desplacen hacia arriba o hacia abajo dependiendo de la dirección de traslación del pasador 300 en la pista 310. Este movimiento en el panel hace que las ruedas asociadas con cada panel se eleven separándose de la pista o se acoplen a la pista por consiguiente.
De esta manera, las ruedas 200 en esta realización se pueden subir y bajar al mover los paneles independientemente al mismo tiempo o paneles opuestos se conectan para moverse juntos, respecto a la parte superior 112 del vehículo. Los paneles se montan en un cuerpo 230 de la parte superior 112 del vehículo por medio de rieles 232. Los rieles 232 se fijan al cuerpo 230, y el pasador se monta de manera deslizante en los rieles 232.
Aunque en algunas de la Figuras únicamente se muestra un lado del dispositivo de manipulación de carga, se apreciará que se proporcionaría una estructura idéntica en el lado opuesto del vehículo. Ambas estructuras pueden ser subidas y bajadas por un motor común, por lo que las cuatro ruedas 200 se pueden elevar y bajar al unísono para controlar el acoplamiento de este primer juego de ruedas 200 con rieles que se extienden en una primera dirección que cruza el bastidor. Se apreciará que dos paneles opuestos pueden ser subidos y bajados por un único motor, los otros dos paneles opuestos son subidos y bajados por un motor adicional. Es más, cada uno de los cuatro paneles pueden proveerse de un motor para subir y bajar independientemente cada panel.
Se apreciará que en todas las realizaciones descritas anteriormente, los motores pueden ser sustituidos por solenoides o engranajes sin fin o mecanismos de husillo o correa que acciona los sistemas o cualesquiera otros medios adecuados para accionar el mecanismo de desplazamiento.
Se apreciará que son posibles muchas variaciones y modificaciones diferentes. Por ejemplo, ambos juegos de ruedas pueden ser energizados por un único motor, con una disposición de transferencia adecuada para dirigir la potencia al juego de ruedas apropiado. En lugar de un motor, el mecanismo usado para elevar las ruedas puede usar accionadores lineales, tales como motores lineales o cilindros hidráulicos.
Otras variaciones y modificaciones no descritas explícitamente anteriormente también serán evidentes para el lector cualificado.
Claims (5)
1. Un dispositivo de manipulación de carga (100) para elevar y mover contenedores (106) apilados en pilas en un sistema de almacenamiento, el sistema comprende una pluralidad de rieles o pistas dispuestos en patrón de cuadrícula por encima de las pilas de contenedores, el patrón de cuadrícula que comprende una pluralidad de espacios de cuadrícula, cada pila se ubica dentro de una huella de únicamente un único espacio de cuadrícula, el dispositivo de manipulación de carga se configura para moverse lateralmente en los rieles o pistas por encima de las pilas, el dispositivo de manipulación de carga comprende además un mecanismo de elevación (104), el mecanismo de elevación comprende un dispositivo de agarre (110), el dispositivo de agarre (110) se configura para agarrar un contenedor (106) desde arriba, por lo que el dispositivo de manipulación de carga (100) comprende:
un vehículo (102) que comprende cuatro lados que forman un cuerpo, dicho cuerpo tiene una parte superior (112) y una parte inferior (114):
la parte superior (112) para alojar componentes tales como componentes de potencia, y/o componentes de control, y/o componentes de accionamiento y/o componentes de elevación;
la parte inferior (114) dispuesta directamente debajo de la parte superior (112), la parte inferior (114) comprende una cavidad (120) delimitada por los cuatro lados para acomodar un contenedor (106) y un conjunto de ruedas, el conjunto de ruedas comprende un primer juego de ruedas (116) para acoplarse con un primer juego de rieles o pistas para guiar el movimiento del dispositivo en una primera dirección y un segundo juego de ruedas (118) para acoplarse con un segundo juego de rieles o pistas para guiar el movimiento del dispositivo (100) en una segunda dirección, en donde la segunda dirección es transversal a la primera dirección; y
el mecanismo de elevación (104) se configura para subir y bajar el dispositivo de agarre (110) respecto a la cavidad (120), el mecanismo de elevación (104) se ubica por encima de la cavidad (120),
el conjunto de ruedas comprende además un mecanismo de posicionamiento de ruedas, el mecanismo de posicionamiento de ruedas comprende medios de acoplamiento para acoplar selectivamente uno del primer juego de ruedas con el primer juego de rieles o pistas o el segundo juego de ruedas con el segundo juego de rieles o pistas permitiendo de ese modo al dispositivo de manipulación de carga moverse selectivamente ya sea en la primera o segunda dirección cruzando la cuadrícula,
el mecanismo de posicionamiento de ruedas comprende además paneles laterales movibles que comprenden los lados del dispositivo de manipulación de carga, dos ruedas dispuestas en cada lado del dispositivo de manipulación de carga que se unen rotatoriamente a los paneles laterales movibles;
caracterizado por que cada uno de los paneles laterales movibles comprende un mecanismo de pasador (300) y pista (310), los pasadores (300) se ubican en las pistas (310) cuando los paneles están en su sitio en los lados del dispositivo de manipulación de carga.
2. El dispositivo de manipulación de carga (100) de la reivindicación 1, en donde paredes laterales opuestas se suben y bajan por un motor común de modo que los juegos de ruedas primero (116) o segundo (118) se elevan y bajan al unísono para controlar el acoplamiento de los respectivos juegos de ruedas primero o segundo con los juegos de rieles primero o segundo.
3. El dispositivo de manipulación de carga (100) de la reivindicación 1, en donde paneles laterales opuestos se suben y bajan por un único motor y los otros dos paneles laterales opuestos se suben y bajan por un motor adicional.
4. El dispositivo de manipulación de carga (100) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la forma de la pista (310) dentro de los paneles laterales movibles es de manera que el movimiento de los pasadores (300) en las pistas provoca que los paneles laterales se desplacen arriba o abajo dependiendo de la dirección de traslación del pasador (300) en la pista (310).
5. El dispositivo de manipulación de carga (100) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada uno de los paneles comprenden un motor o solenoide que mueve el pasador (300) lateralmente en la pista (310).
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