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ES2924124T5 - A load handling device for retrieving units from a storage system - Google Patents

A load handling device for retrieving units from a storage system Download PDF

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ES2924124T5
ES2924124T5 ES21203151T ES21203151T ES2924124T5 ES 2924124 T5 ES2924124 T5 ES 2924124T5 ES 21203151 T ES21203151 T ES 21203151T ES 21203151 T ES21203151 T ES 21203151T ES 2924124 T5 ES2924124 T5 ES 2924124T5
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container
containers
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ES21203151T
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ES2924124T3 (es
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Lars Sverker Ture Lindbo
Robert Stadie
Matthew Whelan
Christopher Brett
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Ocado Innovation Ltd
Original Assignee
Ocado Innovation Ltd
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Publication date
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Application filed by Ocado Innovation Ltd filed Critical Ocado Innovation Ltd
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Publication of ES2924124T3 publication Critical patent/ES2924124T3/es
Publication of ES2924124T5 publication Critical patent/ES2924124T5/es
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Description

DESCRIPCIÓN
Un dispositivo de manipulación de carga para recuperar unidades de un sistema de almacenamiento
Campo de la Invención
La presente invención se refiere a un dispositivo de manipulación de carga para usar en un sistema de almacenamiento que comprende un armazón de cuadrícula que contiene una pluralidad de pilas de recipientes.
Antecedentes de la Invención
Algunas actividades comerciales e industriales requieren sistemas que permitan almacenar y recuperar una gran cantidad de productos diferentes. Un sistema conocido para el almacenamiento y recuperación de artículos en múltiples líneas de productos implica la disposición de recipientes o recipientes de almacenamiento en filas de estantes dispuestas en pasillos. Cada caja o recipiente contiene una pluralidad de productos de un tipo de producto. Los pasillos permiten el acceso entre las filas de estantes, para que los productos requeridos puedan ser recuperados por operarios o robots que circulan por los pasillos. Sin embargo, se apreciará que la necesidad de proporcionar espacio en los pasillos 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 utilizado para el almacenamiento de productos es relativamente pequeña en comparación con la cantidad de espacio requerido para el sistema de almacenamiento en su conjunto.
En un enfoque alternativo, que ofrece una mejora significativa en la densidad de almacenamiento, los recipientes se apilan unos encima de otros y las pilas se disponen en filas. Se accede a los recipientes desde arriba, lo que elimina la necesidad de pasillos entre las filas y permite almacenar más recipientes en un espacio determinado.
Los métodos de manipulación de recipientes 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, las pilas independientes de recipientes están dispuestas en filas para reducir el volumen de almacenamiento asociado con el almacenamiento de tales recipientes al mismo tiempo que se proporciona acceso a un recipiente específico si es necesario. El acceso a un recipiente dado se hace posible proporcionando mecanismos de elevación relativamente complicados que pueden usarse para apilar recipientes y para retirar recipientes dados 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 recipientes de transporte.
El concepto de utilizar pilas independientes de recipientes y proporcionar un mecanismo para recuperar y almacenar recipientes específicos se ha desarrollado aún más, por ejemplo, como se describe en el documento EP 0767 113 B (Cimcorp). Cimcorp divulga un mecanismo para retirar una pluralidad de recipientes apilados usando un manipulador de carga robótico en forma de un tubo rectangular que baja alrededor de la pila de recipientes, y que está configurado para poder agarrar un recipiente en cualquier nivel de la pila. De esta manera, se pueden elevar varios recipientes a la vez de una pila. El tubo móvil se puede usar para desplazar varios recipientes desde la parte superior de una pila hasta la parte superior de otra pila, o para desplazar recipientes desde una pila a una ubicación externa y viceversa. Dichos sistemas pueden ser particularmente útiles cuando todos los recipientes en una sola pila contienen el mismo producto (lo que se conoce como pila de un solo producto). El manipulador de carga se puede utilizar para desplazar recipientes entre pilas de un solo producto, por ejemplo, para agregar una pluralidad de recipientes que contienen un solo tipo de producto a la tienda, y para recoger uno o más recipientes de dos o más pilas de un solo producto para crear una pila de salida de varios productos. Un ejemplo de esto es la recogida de cajas de verduras en un almacén central para crear un pedido de varios productos para la entrega a las tiendas 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 recipientes, de manera que se pueda extraer la mayor pila de recipientes en una sola operación. En consecuencia, 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 dispositivo tomacargas. Además, el sistema no está bien adaptado para la selección de un solo recipiente de una pila de múltiples productos.
Las empresas minoristas en línea que venden múltiples líneas de productos, como las tiendas de comestibles y los supermercados en línea, requieren sistemas que puedan almacenar decenas o incluso cientos de miles de líneas de productos diferentes. El uso de pilas de un solo producto en tales casos puede ser poco práctico, ya que se requeriría un área de piso muy grande para acomodar todas las pilas requeridas. Además, puede ser deseable almacenar solo pequeñas cantidades de algunos artículos, como productos perecederos o pedidos poco frecuentes, lo que hace que las pilas de un solo producto sean una solución ineficiente.
En consecuencia, para algunas aplicaciones, se favorece el uso de pilas de varios productos, en las que los recipientes que forman cada pila pueden contener diferentes productos, con el fin de maximizar la densidad de almacenamiento del sistema. Los artículos almacenados deben permanecer accesibles de manera razonablemente rápida y fácil, de modo que una pluralidad de artículos diferentes requeridos para cumplir con el pedido de un cliente puedan ser recogidos del sistema de almacenamiento de manera eficiente, incluso si algunos de los artículos requeridos están almacenados en un nivel inferior de una pila, debajo de varios otros recipientes.
La solicitud de patente internacional WO 98/049075A (Autostore), describe un sistema en el que se disponen pilas de recipientes de varios productos dentro de una estructura de armazón. 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, los recipientes apilables, conocidos como cajas 10, se apilan unos encima de otros para formar pilas 12. Las pilas 12 están dispuestas en una estructura de armazón de cuadrícula 14 en un entorno de almacenamiento o fabricación. La Figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de la estructura del armazón 14, y la Figura 2 es una vista desde arriba que muestra una pila 12 de recipientes 10 dispuestos dentro de la estructura del armazón 14. Cada recipiente 10 normalmente contiene una pluralidad de artículos de productos (no mostrados) , y los artículos de productos dentro de un recipiente 10 pueden ser idénticos o pueden ser de diferentes tipos de productos dependiendo de la aplicación.
La estructura de armazón 14 comprende una pluralidad de miembros verticales 16 que soportan los miembros horizontales 18, 20. Un primer conjunto de miembros horizontales paralelos 18 está dispuesto perpendicularmente a un segundo conjunto de miembros horizontales paralelos 20 para formar una pluralidad de estructuras de cuadrícula horizontales soportadas por el miembros verticales 16. Los miembros 16, 18, 20 se fabrican normalmente de metal. Los recipientes 10 se apilan entre los miembros 16, 18, 20 de la estructura del armazón 14, de modo que la estructura del armazón 14 protege contra el movimiento horizontal de las pilas 12 de los recipientes 10 y guía el movimiento vertical de los recipientes 10.
El nivel superior de la estructura del armazón 14 incluye raíles 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 raíles 22 soportan una pluralidad de dispositivos robóticos de manipulación de carga 30. Un primer conjunto 22a de los raíles paralelos 22 guían el movimiento de los dispositivos 30 de manipulación de carga en una primera dirección (X) a través de la parte superior de la estructura del armazón 14, y un segundo conjunto 22b de raíles paralelos 22, dispuestos perpendicularmente al primer conjunto 22a, guían el movimiento de la carga dispositivos de manipulación 30 en una segunda dirección (Y), perpendicular a la primera dirección. De esta manera, los raíles 22 permiten el movimiento de los dispositivos 30 de manipulación de carga lateralmente en dos dimensiones en el plano X-Y horizontal, de modo que un dispositivo 30 de manipulación de carga se puede desplazar a su posición sobre cualquiera de las pilas 12.
Los dispositivos 30 de manipulación de carga se describen con más detalle en la patente noruega número 317366. Este documento describe un dispositivo de manipulación de carga de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Las Figuras 3 (a) y 3 (b) son vistas esquemáticas en perspectiva de un dispositivo 30 de manipulación de carga desde la parte trasera y frontal, respectivamente, y la Figura 3 (c) es una vista en perspectiva frontal esquemática de un dispositivo 30 de manipulación de carga levantado un recipiente 10.
Cada dispositivo 30 de manipulación de carga comprende un vehículo 32 que está dispuesto para viajar en las direcciones X e Y sobre los raíles 22 de la estructura de armazón 14, por encima de las pilas 12. Un primer grupo de ruedas 34, que consta de 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, está dispuesto para acoplarse con dos raíles adyacentes del primer conjunto 22a de raíles 22. De manera similar, un segundo grupo de ruedas 36, que consta de un par de ruedas 36 a cada lado del vehículo 32, está dispuesto para acoplarse con dos raíles adyacentes del segundo grupo 22b de raíles 22. Cada grupo de ruedas 34, 36 se puede elevar y bajar, de modo que el primer grupo de ruedas 34 o el segundo grupo de ruedas 36 se acopla con el respectivo grupo de raíles 22a, 22b en cualquier momento.
Cuando el primer grupo de ruedas 34 se acopla con el primer grupo de raíles 22a y el segundo grupo de ruedas 36 se levanta de los raíles 22, las ruedas 34 pueden ser accionadas por medio de un mecanismo de accionamiento (no mostrado) alojado en el vehículo 32, para mover el dispositivo 30 de manipulación de carga en la dirección X. Para mover el dispositivo 30 de manipulación de carga en la dirección Y, el primer grupo de ruedas 34 se levanta fuera de los raíles 22, y el segundo grupo de ruedas 36 se baja para acoplarse con el segundo grupo de raíles 22b. El mecanismo de accionamiento se puede usar entonces para impulsar el segundo grupo de ruedas 36 para lograr el movimiento en la dirección Y.
El dispositivo 30 de manipulación de carga está equipado 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 captura 44 está suspendida del brazo en voladizo 42 por cuatro cables 46. Los cables 46 están conectados a un mecanismo de bobinado (no mostrado) alojado dentro del vehículo 32. Los cables 46 pueden enrollarse hacia adentro o hacia afuera desde el brazo en voladizo 42, de modo que la posición de la placa de captura 44 con respecto al vehículo 32 pueda ser ajustado en la dirección Z.
La placa de captura 44 está adaptada para acoplarse con la parte superior de un recipiente 10. Por ejemplo, la placa de captura 44 puede incluir pasadores (no mostrados) que encajan con los orificios correspondientes (no mostrados) en el borde que forma la superficie superior del recipiente. 10, y clips deslizantes (no mostrados) que se enganchan con el borde para sujetar el recipiente 10. Los clips se accionan para enganchar con el recipiente 10 mediante un mecanismo de accionamiento adecuado alojado dentro de la placa de sujeción 44, que es accionado y controlado por señales llevado a través de los propios cables 46 oa través de un cable de control separado (no mostrado).
Para retirar un recipiente 10 de la parte superior de una pila 12, el dispositivo 30 de manipulación de carga se mueve según sea necesario en las direcciones X e Y para que la placa de captura 44 se coloque sobre la pila 12. La placa de captura 44 luego se baja verticalmente en la dirección Z para acoplarse con el recipiente 10 en la parte superior de la pila 12, como se muestra en la Figura 3 (c). La placa de captura 44 agarra el recipiente 10 y luego se tira hacia arriba sobre los cables 46, con el recipiente 10 unido. En la parte superior de su recorrido vertical, el recipiente 10 se acomoda debajo del brazo en voladizo 42 y se mantiene por encima del nivel de los raíles 22. De esta manera, el dispositivo 30 de manipulación de carga se puede mover a una posición diferente en el plano X-Y, llevando el recipiente 10 junto con él, para transportar el recipiente 10 a otra ubicación. Los cables 46 son lo suficientemente largos para permitir que el dispositivo 30 de manipulación de carga recupere y coloque recipientes desde cualquier nivel de una pila 12, incluido el nivel del piso. El vehículo 32 es suficientemente pesado para contrarrestar el peso del recipiente 10 y permanecer estable durante el proceso de elevación. El peso del vehículo 32 puede estar compuesto en parte por baterías que se utilizan para alimentar el mecanismo de accionamiento de las ruedas 34, 36.
Como se muestra en la Figura 4, se proporcionan una pluralidad de dispositivos 30 de manipulación de carga idénticos, de manera que cada dispositivo 30 de manipulación de carga 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 las que los recipientes 10 pueden transferirse hacia adentro o hacia afuera del sistema. Un sistema transportador adicional (no mostrado) está asociado con cada puerto 24, de modo que los recipientes 10 transportados a un puerto 24 por un dispositivo 30 de manipulación de carga pueden ser transferidos a otra ubicación por el sistema transportador, por ejemplo, a una estación de recogida (no mostrada). ). De manera similar, los recipientes 10 pueden ser movidos por el sistema transportador a un puerto 24 desde una ubicación externa, por ejemplo, a una estación de llenado de recipientes (no mostrada), y transportados a una pila 12 por los dispositivos 30 de manipulación de carga para reponer el stock en el sistema.
Cada dispositivo 30 de manipulación de carga puede elevar y desplazar un recipiente 10 a la vez. Si es necesario recuperar un recipiente 10 ("recipiente objetivo") que no está ubicado en la parte superior de una pila 12, entonces los recipientes superpuestos 10 ("recipientes no objetivo") primero deben desplazarse para permitir el acceso a la caja 10 objetivo.
Cada uno de los dispositivos 30 de manipulación de carga está bajo el control de un ordenador central. Cada recipiente individual 10 en el sistema es rastreado, de manera que los recipientes 10 apropiados pueden recuperarse, transportarse y reemplazarse según sea necesario.
El sistema descrito con referencia a las Figuras 1 a 4 tiene muchas ventajas y es adecuado para una amplia gama de operaciones de almacenamiento y recuperación. En particular, permite un almacenamiento muy denso de productos y proporciona una forma muy económica de almacenar una gran variedad de artículos diferentes en los recipientes 10, al tiempo que permite un acceso razonablemente económico a todos los recipientes 10 cuando se requiere para recoger.
Para sistemas de alto volumen en los que la velocidad de operación es fundamental, es importante maximizar el rendimiento de cada uno de los dispositivos de manipulación de carga, en términos de velocidad de operación, duración de la batería, confiabilidad, capacidad de elevación, estabilidad, etc. Por lo tanto, puede ser deseable proporcionar dispositivos de manipulación de carga que ofrezcan un rendimiento mejorado en una o más de estas áreas.
También puede ser deseable aumentar el número de dispositivos de manipulación de carga en uso en un momento dado, para permitir un aumento en la velocidad con la que se pueden recuperar los artículos del sistema de almacenamiento. Por ejemplo, la Solicitud de Patente Internacional en trámite junto con la presente del Solicitante No. PCT/GB2013/051215, describe un sistema de almacenamiento en el que se proporciona una pluralidad de cada uno de dos tipos diferentes de dispositivos de manipulación de carga. Un tipo de dispositivo de manipulación de carga está adaptado para elevar una pluralidad de recipientes de una pila en una sola operación, para permitir el acceso a un recipiente objetivo en la pila mediante un dispositivo de manipulación de carga de un solo recipiente del segundo tipo. En tales casos, puede ser deseable reducir el tamaño de los dispositivos de manipulación de carga para minimizar los casos en los que la trayectoria de movimiento óptima para un dispositivo se ve obstaculizada por la presencia de otros dispositivos.
Es en este contexto que se ha ideado la presente invención.
Sumario de la Invención
La presente invención se define por un dispositivo de manipulación de carga según la reivindicación 1.
El dispositivo de manipulación de carga incluye un espacio de recepción de recipientes en el que se puede elevar un recipiente. El espacio de recepción de recipientes está dispuesto 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.
Las realizaciones preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes 2-4.
En realizaciones preferidas de la invención, el dispositivo de manipulación de carga tiene una carcasa externa que encierra sustancialmente el espacio de recepción de recipientes. La carcasa externa tiene preferentemente forma de paralelepípedo.
Al disponer los componentes voluminosos del dispositivo de manipulación de carga sobre el espacio de recepción de recipientes, el espacio ocupado por el dispositivo de manipulación de carga se reduce en comparación con los diseños en voladizo que se muestran en las Figuras 3(a) a 3(c) y se describen 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 recipientes. Ventajosamente, el dispositivo de manipulación de carga de la invención ocupa el espacio por encima de una sola pila de recipientes en el armazón, en contraste con el diseño en voladizo que se muestra en las Figuras 3 (a) a 3 (c) que ocupa el espacio por encima de dos pilas. Esto significa que, en virtud de la invención, se puede mejorar la eficiencia de funcionamiento del sistema de almacenamiento, porque el espacio reducido permite acomodar más dispositivos de manipulación de carga y reduce la probabilidad de que un dispositivo obstruya el camino óptimo de otro.
El dispositivo de manipulación de carga incluye un grupo de ruedas para soportar el dispositivo de manipulación de carga por encima de las pilas y el movimiento lateral del dispositivo de manipulación de carga está guiado por raíles dispuestos por encima del armazón. Los raíles pueden estar dispuestos en un patrón de cuadrícula, lo que permite el movimiento bidimensional del dispositivo de manipulación de carga en el plano horizontal. Las ruedas se acoplan con los raíles. Se proporcionan dos grupos de ruedas, con un grupo dispuesto para acoplarse con un primer grupo de raíles para guiar el movimiento del dispositivo de manipulación de carga en una primera dirección, y otro grupo dispuesto para acoplarse con un segundo grupo de raíles para guiar el movimiento del dispositivo de manipulación de carga en una segunda dirección.
En una realización de la invención, las ruedas están dispuestas en la periferia del espacio de recepción de recipientes. Las ruedas pueden ser accionadas por uno o más motores alojados en el módulo del vehículo. El accionamiento puede transferirse desde los motores en el módulo del vehículo a las ruedas mediante medios de transferencia de accionamiento dispuestos alrededor del espacio de recepción del recipiente. Por ejemplo, los medios de transferencia de accionamiento pueden comprender una disposición adecuada de poleas y correas de accionamiento.
Alternativamente, las ruedas pueden incluir motores integrados, por ejemplo, motores integrados dentro de los cubos de las ruedas. De esta forma, cada rueda es una unidad de accionamiento autónoma y no se requieren correas de accionamiento. Esta disposición es ventajosa ya que reduce el tamaño del dispositivo de manipulación de carga y facilita el mantenimiento.
Uno o ambos grupos de ruedas están configurados según la invención para subir y bajar con respecto al otro grupo de ruedas. Uno o más motores de elevación de ruedas u otros dispositivos de elevación de ruedas pueden estar alojados en el módulo del vehículo para este fin.
El módulo de vehículo puede albergar un cabrestante o un dispositivo de grúa para elevar el recipiente al espacio de recepción de recipientes. El dispositivo de grúa puede incluir uno o más motores para elevar el recipiente, y el motor o cada motor del dispositivo de grúa puede estar alojado en el módulo del vehículo.
El dispositivo de grúa puede incluir un dispositivo de captura configurado para agarrar un recipiente desde arriba. El dispositivo de captura puede estar suspendido de cables que pueden extenderse y retraerse desde el vehículo para mover el dispositivo de captura verticalmente.
El dispositivo de manipulación de carga está equipado con un dispositivo de elevación dispuesto para elevar un solo recipiente desde la pila hasta el espacio de recepción de recipientes. El dispositivo de elevación puede comprender un par de brazos de elevación dispuestos a ambos lados del espacio de recepción del recipiente, en cuyo caso el dispositivo de elevación puede comprender un dispositivo de captura montado entre los extremos de los brazos y dispuesto para agarrar un recipiente desde arriba.
El dispositivo de manipulación de carga tiene preferiblemente un centro de masa que está ubicado sustancialmente directamente sobre el dispositivo de captura cuando el dispositivo de captura se baja por debajo del espacio de recepción de recipientes.
En otra realización, el dispositivo elevador comprende varillas o cables dispuestos para acoplarse con canales verticales formados en las paredes laterales de los recipientes. Se puede acceder a los canales mediante aberturas en la cara superior de cada recipiente. En tal disposición, los espacios que se extienden verticalmente en el sistema de almacenamiento no son necesarios.
Las varillas o cables pueden llevar un mecanismo de anclaje dispuesto para acoplarse de forma liberable con un recipiente. Por ejemplo, el mecanismo de anclaje puede comprender uno o más brazos extensibles lateralmente para acoplarse a una superficie del recipiente. El mecanismo de anclaje se puede operar de forma remota, por ejemplo, mediante un cable que se extiende a través de un orificio tubular de la varilla o el cable.
Un dispositivo de manipulación de carga según otra realización de la invención comprende una parte superior, una parte inferior que incluye un espacio de recepción de recipientes y medios de cabrestante para elevar un recipiente al espacio de recepción de recipientes. El medio de cabrestante comprende preferentemente un motor de cabrestante que se aloja en la parte superior, por encima del espacio de recepción de recipientes. La parte inferior incluye preferiblemente un grupo de ruedas para facilitar el movimiento lateral del dispositivo de manipulación de carga con respecto al armazón, y la parte superior también incluye al menos un motor para impulsar una o más ruedas del grupo de ruedas.
La parte inferior puede comprender una estructura de armazón para soportar las ruedas del grupo de ruedas. La estructura de armazón puede disponerse alrededor del espacio de recepción de recipientes. Por ejemplo, el espacio de recepción de recipientes puede estar delimitado por cuatro lados por la estructura del armazón. Uno o más elementos de la estructura del armazón pueden moverse para subir y bajar un primer grupo de ruedas con respecto a un segundo grupo de ruedas, para facilitar así el acoplamiento del primer grupo de ruedas o del segundo grupo de ruedas con un primer o un segundo conjunto de carriles o vías, respectivamente. Los elementos móviles de la estructura del armazón 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 preferentemente un vehículo robotizado autopropulsado.
Desde otro aspecto, la invención reside en un sistema de almacenaje que comprende una estructura que contiene una pluralidad de pilas de recipientes, según la reivindicación 5.
El sistema de almacenamiento puede comprender además una o más ubicaciones portuarias en las que se pueden retirar y/o agregar recipientes al sistema de almacenamiento. El dispositivo de manipulación de carga de la invención puede ser capaz de transportar un recipiente objetivo desde una pila hasta una ubicación en el puerto. Los recipientes pueden comprender recipientes abiertos por la parte superior. Los recipientes pueden disponerse para trabarse o acoplarse entre sí en la dirección vertical cuando se forman en una pila.
En una aplicación típica, pueden emplearse múltiples dispositivos de manipulación para que puedan elevarse y moverse simultáneamente múltiples recipientes. Los dispositivos de manipulación pueden ser de diferentes tipos y pueden seleccionarse para equilibrar el costo y el consumo de energía del sistema con la velocidad y flexibilidad de funcionamiento.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de una estructura de armazón para albergar una pluralidad de pilas de cajas en un sistema de almacenamiento conocido;
La Figura 2 es una vista en planta esquemática de parte de la estructura del armazón de la Figura 1; Las Figuras 3(a) y 3(b) son vistas esquemáticas en perspectiva, desde la parte posterior y frontal respectivamente, de un dispositivo de manipulación de carga conocido para usar con el armazón. la estructura de las Figuras 1 y 2, y la Figura 3(c) es una vista en perspectiva esquemática del dispositivo de manipulación de carga conocido en uso levantando un recipiente; 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 armazón de las Figuras 1 y 2.
A continuación se describirán realizaciones de la presente invención, sólo a modo de ejemplo, con referencia al resto de los dibujos adjuntos, en los que se utilizan números de referencia similares para características similares y en los que:
La Figura 5 es una vista esquemática en perspectiva de un dispositivo de manipulación de carga según una forma de realización de la invención;
Las Figuras 6(a) y 6(b) son vistas esquemáticas en perspectiva del dispositivo de manipulación de carga de la Figura 5 con parte del dispositivo de manipulación de carga recortada en las Figuras 6(a) y 6(b) para mostrar el interior del dispositivo, y la figura 6(c) muestra una posible arquitectura de sistema del dispositivo;
La Figura 7 es una vista en perspectiva esquemática de un sistema de almacenamiento que comprende una pluralidad de dispositivos manipuladores de carga conocidos del tipo que se muestra en las Figuras 3(a), 3(b) y 3(c) y una pluralidad de dispositivos manipuladores de carga del tipo mostrado. en la Figura 5, instalado en la estructura de armazón de las Figuras 1 y 2;
las Figuras 8, 9 y 10 son vistas laterales, en perspectiva y desde arriba esquemáticas de un dispositivo de manipulación de carga según otra realización de la invención y con la carcasa exterior omitida;
la figura 11 es una vista esquemática en perspectiva del dispositivo de manipulación de carga de las figuras 8 a 10 con la carcasa exterior omitida;
la figura 12 es una vista lateral del dispositivo de manipulación de carga de las figuras 8 a 11;
la Figura 13 es una vista esquemática en perspectiva de una rueda adecuada para su uso en el dispositivo de manipulación de carga de las Figuras 8 a 12;
la figura 14 es una vista esquemática en perspectiva de parte de un dispositivo de manipulación de carga según otra forma de realización de la invención;
las Figuras 15 y 16 son vistas esquemáticas en perspectiva y laterales de los componentes internos del dispositivo de manipulación de carga de la Figura 14; y
La Figura 17 es una vista en perspectiva de un dispositivo de manipulación de carga de acuerdo con otra realización de la invención, que está fuera del alcance de la reivindicación 1.
Descripción detallada de realizaciones de la Invención.
La figura 5 muestra un dispositivo 100 de manipulación de carga según una forma de realización de la invención. El dispositivo 100 de manipulación de carga comprende un vehículo 102 equipado con un cabrestante o mecanismo de grúa 104 para elevar desde arriba un recipiente de almacenamiento o recipiente 106, también conocido como cajón. El mecanismo de grúa 104 incluye cables de cabrestante 108 y una placa de captura 110. La placa de captura 110 está configurada para sujetar la parte superior del recipiente 106 para elevarlo de una pila de recipientes 106 en un sistema de almacenamiento del tipo que se muestra en las Figuras 1 y 2 .
Con referencia también a las Figuras 6(a) y 6(b), el vehículo 102 comprende una parte superior 112 y una parte inferior 114.
La parte inferior 114 está equipada con dos grupos de ruedas 116, 118, que corren sobre raíles previstos en la parte superior del armazón del sistema de almacenamiento. Al menos una rueda de cada grupo 116, 118 es accionada para permitir el movimiento del vehículo 102 en las direcciones X e Y respectivamente a lo largo de los raíles. Como se explicará a continuación, uno o ambos grupos de ruedas 116, 118 se pueden mover verticalmente para elevar cada grupo de ruedas de los raíles respectivos, permitiendo así que el vehículo 102 se mueva en la dirección deseada.
Las ruedas 116, 118 están dispuestas alrededor de la periferia de una cavidad o hueco 120, conocido como hueco de recepción de recipientes, en la parte inferior 114. El hueco 120 está dimensionado para acomodar el recipiente 106 cuando es levantado por el mecanismo de grúa 104, como se muestra en la Figura 6(a). Cuando está en el hueco 120, el recipiente 106 se levanta y se separa de los raíles debajo, de manera que el vehículo 102 puede moverse lateralmente a una ubicación diferente. Al llegar a la ubicación de destino, por ejemplo, otra pila, un punto de acceso en el sistema de almacenamiento o una cinta transportadora, el recipiente 106 se puede bajar del hueco 120 (como se muestra en la Figura 6 (b)) y liberarse de la placa de captura 110 .
La parte superior 112 del vehículo 102 alberga todos los componentes voluminosos significativos del dispositivo de manipulación de carga, como se muestra en la Figura 6 (c). La parte superior 112 alberga la batería y dispositivos electrónicos, controladores y comunicaciones asociados, motores para accionar las ruedas 116, 118, motores para accionar el mecanismo de grúa 104 y otros sensores y sistemas.
De esta manera, la planta del vehículo 102 es mayor que el tamaño de un recipiente 106 solo lo suficiente para acomodar las ruedas 116, 118 a cada lado del hueco 120. En otras palabras, el vehículo 102 ocupa un único espacio de cuadrícula en el sistema de almacenamiento. De esta forma, el vehículo 102 ocupa la mínima cantidad de espacio posible en el plano X-Y, y ocupa aproximadamente la mitad que el diseño en voladizo de la técnica anterior que se muestra en la figura 3. A modo de comparación, la figura 7 muestra los dispositivos de manipulación de carga 100 según a la invención en uso en un sistema de almacenamiento del tipo que se muestra en las Figuras 1 y 2, junto con los dispositivos de manipulación de carga de tipo voladizo de la técnica anterior 30 del tipo que se muestra en la Figura 3. Puede verse que los dispositivos de la técnica anterior 30, aunque menos de altura, ocupan dos espacios de pila en comparación con los dispositivos 100 más altos pero de menor tamaño de la invención.
Los dispositivos de manipulación de carga 100 de la invención también pueden ofrecer una estabilidad mejorada, una mayor capacidad de manipulación de carga y un peso reducido en comparación con los dispositivos 30 de manipulación de carga de tipo voladizo de la técnica anterior, porque en la invención la carga de los recipientes está suspendida entre los pares de ruedas. a cada lado del vehículo. Por el contrario, los dispositivos 30 de la técnica anterior deben tener un módulo de vehículo relativamente pesado para contrarrestar la carga en la configuración en voladizo.
Las figuras 8 a 12 muestran una realización de la invención. La parte superior 112 del vehículo 102 alberga tres motores principales: un motor 150 de accionamiento en Z que se utiliza para subir y bajar los cables del cabrestante 108, que se enrollan en bobinas 109 montadas en ejes de accionamiento situados en lados opuestos del vehículo 102; un motor 152 de accionamiento en X que impulsa el primer grupo de ruedas 116, y un motor 154 de accionamiento en Y que impulsa el segundo grupo de ruedas 118. La parte superior 112 del vehículo también alberga una batería 156 para alimentar los motores y controladores , sensores y otros componentes como se describe anteriormente con referencia a la Figura 6 (c).
El accionamiento se transfiere desde los motores de accionamiento X e Y 152, 154 a los respectivos conjuntos de ruedas 116, 118 por medio de mecanismos de accionamiento por correa. El motor de accionamiento X 152 acciona una polea 160 conectada a un eje de accionamiento corto 162 que se extiende a lo largo de la carrocería del vehículo. El accionamiento se transfiere desde el eje de accionamiento corto 162 a cada rueda en el primer grupo de ruedas 116 mediante una correa de accionamiento en X 164. El motor de accionamiento en Y 154 impulsa una polea 170 conectada a un eje de accionamiento largo 172 que se extiende a lo largo de la carrocería del vehículo en una dirección perpendicular al eje de accionamiento corto 162. El accionamiento se transfiere desde el eje de accionamiento largo 172 a cada rueda en el segundo grupo de ruedas 118 mediante una correa de accionamiento en Y 174.
Las ruedas 116, 118 accionadas por correa están montadas en la parte inferior de la parte inferior 114 del vehículo 102. El uso de correas de accionamiento 164, 174 para transferir la tracción de los motores a las ruedas permite que los motores 152, 154 se monten en la parte superior 112 del vehículo.
En esta realización, el primer grupo de ruedas 116 puede elevarse fuera de los raíles o bajarse sobre los raíles por medio de un mecanismo de posicionamiento de ruedas, como se muestra más claramente en las Figuras 9, 11 y 12. Cada rueda 116 está montada en un brazo 180 que está montado de forma pivotante en su extremo exterior. Un extremo interior de cada brazo 180 está conectado al extremo inferior de una respectiva articulación 182. Los extremos superiores de ambas articulaciones 182 están conectados al extremo inferior de una articulación común 184. A su vez, el extremo superior de la articulación común 184 está conectado a un brazo de palanca 186 que es movido por un motor 188. Al operar el motor 188 para sacar la articulación común 184 hacia arriba, el primer grupo de ruedas 116 se puede elevar para que el segundo grupo de ruedas 118 solo se enganche con los raíles, permitiendo el movimiento del vehículo 102 en la dirección Y. Al operar el motor 188 para empujar la articulación común 184 hacia abajo, el primer grupo de ruedas 116 se mueve hacia abajo para acoplarse con los raíles y elevar el vehículo de modo que el segundo grupo de ruedas 118 se levante y se separe de los raíles, como se muestra en las Figuras. 9, 11 y 12. El vehículo 102 puede entonces moverse en la dirección X.
Las ruedas 118 del segundo grupo están montadas en piezas en T fijas 190 dispuestas en cualquier extremo de la parte inferior 114 del vehículo 102.
Las Figuras 8, 9 y 12 muestran el dispositivo 100 de manipulación de carga con un recipiente 106 levantado hacia el hueco 120. La Figura 11 muestra el dispositivo 100 de manipulación de carga con el recipiente 106 debajo del dispositivo 100 y la placa de captura 110 a punto de acoplarse con el recipiente 106 Las ruedas 116, 118 y las piezas de soporte, articulaciones y correas de accionamiento 164, 174 asociadas están dispuestas alrededor de los bordes del hueco 120, de manera que la parte superior 112 del vehículo 102 está sólidamente soportada.
La Figura 13 muestra una rueda 200 adecuada para usar como una de las ruedas 116, 118 del dispositivo 100 de manipulación de carga. La rueda 200 tiene un canal central dentado 202 que forma una polea para cooperar con una correa de accionamiento 164, 174. El canal 202 está delimitado por dos neumáticos de goma 204, que se apoyan sobre los raíles en uso. La rueda 200 se puede montar en un brazo 180 por medio de un eje (no mostrado) que se extiende a través de un orificio axial 206 en la rueda 200. Este diseño de rueda es compacto y equilibrado, para minimizar el desgaste, y los neumáticos 204 sirven para mantener la correa de accionamiento 164, 174 en alineación en uso.
La figura 14 muestra dos ruedas 200 montadas en una estructura de armazón 210 de un dispositivo de manipulación de carga según otra forma de realización de la invención. Al igual que en las realizaciones anteriores, en esta realización el dispositivo de manipulación de carga comprende un vehículo con una parte superior 112 que alberga los componentes principales del dispositivo y una parte inferior que tiene un hueco 120 para acomodar una caja, estando las ruedas 200 dispuestas en cuatro. lados del hueco (las ruedas de un solo lado se muestran en la Figura 14).
En este caso, la estructura de armazón 210 comprende dos paneles paralelos que acomodan las ruedas 200 entre ellos. Se proporciona una correa de accionamiento 212 para transferir el accionamiento a las ruedas 200 desde un motor alojado en la parte superior 112 del vehículo.
Con referencia adicional a las figuras 15 y 16, las ruedas 200 en esta realización se pueden subir y bajar moviendo la estructura del armazón 210 con respecto a la parte superior 112 del vehículo. La estructura de armazón 210 está montada en una carrocería 230 de la parte superior 112 del vehículo por medio de raíles 232. Los raíles 232 están fijados a la carrocería 230 en una orientación vertical, y la estructura de armazón 210 está montada de forma deslizante en los raíles 232 .
La estructura del armazón 210 está retenida por un par de articulaciones 240 que se extienden entre los paneles. Los extremos inferiores de las articulaciones 240 están unidos a ejes respectivos 242 que cierran el espacio entre los paneles. Los extremos superiores de las articulaciones 240 se unen de forma giratoria a las protuberancias roscadas 246 que están montadas en un eje de accionamiento horizontal roscado 244. Las protuberancias 246 se unen de manera deslizante a los raíles horizontales 248.
El eje de accionamiento 244 es accionado por un motor 250 por medio de una correa de accionamiento (no mostrada). Cuando el eje de accionamiento 244 gira en una primera dirección, los extremos superiores de las articulaciones 240 se separan para empujar la estructura del armazón 210 hacia abajo, para así bajar las ruedas 200 sobre un raíl. Cuando el eje de accionamiento 244 gira en una segunda dirección opuesta, los extremos superiores de las articulaciones 240 se mueven juntos para tirar de la estructura del armazón 210 hacia arriba, levantando las ruedas 200.
Aunque en las figuras 14 a 16 sólo se muestra una estructura de armazón 210 con dos ruedas 200, se apreciará que se proporcionaría una estructura de armazón 210 idéntica en el lado opuesto del vehículo. Ambas estructuras de armazón 210 suben y bajan mediante un motor común, por lo que las cuatro ruedas 200 pueden subir y bajar al unísono para controlar el acoplamiento de este primer grupo de ruedas 200 con raíles que se extienden en una primera dirección a través del armazón. Aunque no se muestra en las Figuras 14 a 16, el vehículo incluye otro grupo de ruedas dispuestas para acoplarse con raíles que se extienden en una segunda dirección perpendicular a través del armazón cuando se levanta el primer grupo de ruedas.
Se apreciará que son posibles muchas variaciones y modificaciones diferentes. Por ejemplo, ambos grupos de ruedas pueden estar accionados por un solo motor, con una disposición de transferencia adecuada para dirigir la potencia al grupo de ruedas adecuado. En otras realizaciones, una o más de las ruedas pueden incluir un motor integrado o un motor ubicado junto a la rueda. Un ejemplo de esto se muestra en la Figura 17.
Haciendo referencia a la Figura 17, esta muestra un dispositivo de manipulación de carga 252 de acuerdo con otra realización de la invención, que está fuera del alcance de la reivindicación 1. El dispositivo 252 tiene una carcasa externa 254 en forma de paralelepípedo a la que se acoplan una pluralidad de ruedas 256. cerca de un borde inferior 258 de la carcasa 254. Las ruedas 256 son ruedas de cubo motorizadas, cada rueda 256 tiene un motor integrado dentro de un cubo 260 de la rueda 256. Los motores se utilizan para impulsar las respectivas ruedas 256 directamente, y por lo tanto esta realización no requiere correas de accionamiento conectadas entre las ruedas y los motores de accionamiento.
En este ejemplo, los motores son alimentados por baterías ubicadas dentro de las paredes laterales 262 de una parte inferior 264 de la carcasa 254, adyacente a un espacio de recepción de recipientes 266 del dispositivo 252. La ubicación de las baterías bajas de esta manera tiene el efecto ventajoso de bajar el centro de gravedad del dispositivo 252, aumentando así su estabilidad y permitiendo una mayor aceleración y desaceleración. El dispositivo 252 es por lo demás similar a las realizaciones anteriores y contiene mecanismos similares para subir y bajar las ruedas 256, y un dispositivo de elevación similar para elevar un recipiente al espacio de recepción de recipientes 266. Las baterías ubicadas en las paredes laterales 262 también se utilizan para alimentar estos componentes.
En cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, el mecanismo utilizado para elevar los recipientes al espacio de recepción de recipientes podría adoptar cualquier forma adecuada. Para obtener la máxima estabilidad y capacidad de carga, es deseable proporcionar cuatro cables de elevación, con un cable dispuesto cerca de cada una de las esquinas del dispositivo, pero si se desea, podría usarse una disposición diferente, por ejemplo, con menos cables. Convenientemente, todos los cables se enrollan y desenrollan usando un solo motor, pero si se desea, se podría usar más de un motor.
En lugar de un motor, el mecanismo utilizado para elevar las ruedas puede utilizar actuadores lineales, como motores lineales o cilindros hidráulicos. En lugar de usar la energía de la batería, los expertos en la técnica apreciarán otros medios para alimentar los dispositivos de manipulación de carga, por ejemplo, usando energía aérea o suministrando energía a través de los raíles sobre los que corren los dispositivos.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo (100) de manipulación de carga para su uso en un sistema de almacenamiento que comprende un armazón de cuadrícula que contiene una pluralidad de pilas (12) de recipientes,
el dispositivo (100) de manipulación de carga que está configurado para estar dispuesto sobre las pilas (12) de recipientes y el dispositivo (100) de manipulación de carga siendo capaz de elevar un recipiente (106) de una pila y desplazar el recipiente (106) lateralmente a otra ubicación ,
en el que el dispositivo (100) de manipulación de carga comprende dos grupos de ruedas (116, 118) para soportar el dispositivo (100) de manipulación de carga sobre raíles, dispuestos sobre el armazón, sobre las pilas, comprendiendo los dos grupos de ruedas
un primer grupo de ruedas (116) para acoplarse con un primer grupo de raíles (22a) para guiar el movimiento del dispositivo en una primera dirección (X), comprendiendo el primer grupo de ruedas dos pares de ruedas,
y un segundo grupo de ruedas (118) para acoplarse con un segundo grupo de raíles (22b) para guiar el movimiento del dispositivo en una segunda dirección (Y), comprendiendo el segundo grupo de ruedas dos pares de ruedas,
en el que uno o ambos grupos de ruedas (116, 118) están configurados para subir y bajar con respecto al otro grupo de ruedas (116, 118),
caracterizado por que
el dispositivo de manipulación de carga incluye un espacio de recepción de recipientes (120) en el que se puede elevar el recipiente de manera que la carga del recipiente quede suspendida entre los pares de ruedas a cada lado del dispositivo de manipulación de carga, y
el espacio de recepción de recipientes está dispuesto debajo de un módulo (112) de vehículo en el que se alojan componentes tales como componentes de alimentación, componentes de control, componentes de accionamiento y componentes de elevación,
y en el que el módulo (112) del vehículo aloja una batería para alimentar motores, controladores, sensores y otros componentes.
2. Un dispositivo de manipulación de carga según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de manipulación de carga comprende un dispositivo de grúa (104) para elevar el recipiente (106) al espacio de recepción de recipientes.
3. Un dispositivo de manipulación de carga según la reivindicación 2, en el que el dispositivo de grúa (104) incluye uno o más motores para elevar el recipiente, y estando el motor o cada motor alojado en el módulo (112) del vehículo.
4. Un dispositivo de manipulación de carga según la reivindicación 3, en el que el dispositivo de grúa (104) incluye un dispositivo de captura (110) configurado para agarrar un recipiente desde arriba.
5. Un sistema de almacenamiento que comprende un armazón que contiene una pluralidad de pilas (12) de recipientes (106), y uno o más de los dispositivos (100) de manipulación de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores dispuestos encima de las pilas de recipientes, en donde cada dispositivo de manipulación de carga ocupa sustancialmente un único espacio de cuadrícula, correspondiente al área ocupada por solamente una pila de recipientes.
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