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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sortieren von Waren, insbesondere von Paketen oder Stückgütern.
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Vorrichtungen der in Rede stehenden Art sind seit Jahren in unterschiedlichsten Ausführungsformen aus der Praxis bekannt und werden für eine Vielzahl unterschiedlicher Aufgaben eingesetzt. So kommen Sortiervorrichtungen, die Waren nach vorgebaren Kriterien sortieren, bspw. in Warenlagern zum Einsatz, wo an unterschiedlichen Stellen Sortierfunktionen zu erfüllen sind. Üblicherweise findet dabei eine erste Sortierung im Wareneingang statt, die ein artikelreines Einlagern der Waren gewährleistet. Weitere Sortiervorgänge finden sodann im Kommissionierbereich im Rahmen von Auftragsbearbeitungen statt, bspw. als Teil einer Batchkommissionierung. Schließlich müssen Sortierfunktionen im Warenausgang ausgeführt werden, z.B. im Rahmen von Tourenzusammenstellungen und der Zuteilung von Packplätzen.
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Weitere beispielhafte Bereiche, in denen umfangreiche Sortierfunktionen zu bewerkstelligen sind, stellen Logistikzentren von Post- und insbesondere Paketdienstleistern sowie das gesamte Retourenwesen im Onlineversandhandel dar, welches über die letzten Jahre hinweg ständig an Volumen zugenommen hat.
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Zur Bewerkstelligung der Sortierfunktionen in den unterschiedlichen genannten Einsatzgebieten werden in der Praxis üblicherweise Sortiersysteme eingesetzt, bei denen die zu sortierenden Güter aus einem Materialstrom in definierte Sortierausgänge geschleust werden. Dabei werden in der Regel umlaufende Systeme eingesetzt, bei denen der Materialstrom auf einem Stückgutförderer an entsprechenden Zielbehältnissen vorbeigeführt wird. Sobald eine Ware bei ihrem jeweiligen Zielbehältnis anlangt, wird ein Mechanismus aktiviert, bspw. ein Schieber (im Falle eines sogenannten „Sweeper Belt Sorter“), eine Kippschale („Tilt Tray Sorter“), eine rotierende Schwinge oder eine Röllchenweiche, welcher die Ware von dem Stückgutförderer in das jeweilige Zielbehältnis befördert. Abhängig von der Geschwindigkeit des Stückgutförderers und der eingesetzten Technik sind für das Ausschleusen teilweise relativ komplexe Flugkurven der jeweiligen Waren zu berücksichtigen.
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Bei den bekannten umlaufenden Systemen handelt es sich im Allgemeinen um starre Systeme, die kaum oder allenfalls mit erheblichem Aufwand erweiterbar sind. Dies bedeutet, dass üblicherweise bereits die Erstinstallation einer solchen Sortiervorrichtung mit einem hohen Einrichtungsaufwand und beträchtlichen Investitionen einhergeht. Weiterhin nachteilig ist der hohe Energieverbrauch, den derartige Systeme auch bei geringer Leistung weitestgehend lastunabhängig aufweisen.
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Als Alternative zu den beschriebenen umlaufenden Systemen sind auch bereits roboterbasierte Sortiersysteme bekannt, bei denen die zu sortierenden Waren mittels einer Vielzahl von Transportrobotern zu den jeweiligen Zielbehältnissen transportiert werden. Die Transportroboter bewegen sich dabei auf einer ebenen Grundfläche, auf der die Zielbehältnisse bereitgestellt sind. Zur Übergabe der Waren an die Zielbehältnisse umfassen die Transportroboter beispielsweise einen Quergurt (sog. „cross belt“), der eine seitliche Warenabgabe ermöglicht, oder eine Kippschale, mit der Waren seitlich abgeworfen werden können. Diese Systeme erweisen sich jedoch dahingehend als nachteilig, dass die Zielbehältnisse exakt auf die eingesetzten Transportroboter abgestimmt sein müssen, damit eine Übergabe von einem Transportroboter zu einem jeweiligen Zielbehältnis zuverlässig ausgeführt werden kann. Eine projektspezifische Anpassung derartiger Systeme ist somit allenfalls eingeschränkt möglich. Darüber hinaus benötigen die bekannten roboterbasierten Sortiersysteme eine verhältnismäßig große Grundfläche, so dass eine Installation in bestehenden Gebäuden oftmals nicht oder nur zu Lasten der maximal erreichbaren Leistung möglich ist.
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Aus der
DE 10 2005 061 309 A1 ist eine Sortiervorrichtung mit einer Mehrzahl an Pufferkanälen bekannt, wobei in den Pufferkanälen jeweils eine Mehrzahl von Artikeln angeordnet werden kann. An den eingangsseitigen und/oder ausgangsseitigen Enden der Pufferkanäle sind ein oder mehrere bidirektional verfahrbare Fahrzeuge vorgesehen, welche selektiv Artikel auf die Pufferkanäle aufgeben oder Artikel selektiv von den Pufferkanälen entnehmen.
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Aus der
AT 510 309 B1 ist für sich gesehen eine Vorrichtung zum Kommissionieren von Waren bekannt, mit einer Förderbahn zum Transportieren von Ladehilfsmitteln von einer Beladestation zu einer Transferstation, wo Waren aus den Ladehilfsmitteln in Versandbehälter transferiert werden. Die Ladehilfsmittel weisen einen Abwurfmechanismus mit bodenseitigen ausschwenkbaren Klappen auf.
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Aus der
DE 94 19 613 U1 ist eine Kommissioniereinrichtung umfassend ein Lagerabteil mit einer Vielzahl von vertikalen Schächten zur Aufnahme von zu kommissionierenden Gegenständen bekannt. Unterseitig weist jeder Schacht eine Verschlusseinheit auf, die mittels eines Manipulators zum Zwecke der Entnahme von Gegenständen betätigbar ist.
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Aus der
US 2015 / 0 307 276 A1 sowie der
WO 2013/ 167 907 A1 sind für sich gesehen jeweils ein Lagersystem mit einer gitterförmigen Rasterstruktur mit einer Vielzahl von Gitterzellen bekannt, wobei das Lagersystem von zur Fortbewegung auf der Rasterstruktur ausgebildeten Transportrobotern bedient wird.
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Aus der
DE 42 09 558 A1 ist eine Vorrichtung zum Sortieren von Waren bekannt, umfassend einen Kippschalensorter mit sich seitlich daran anschließenden geneigt angeordneten Zuführstrecken für eine Ausgabestelle.
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Aus der
US 2017 / 0 174 432 A1 ist eine Vorrichtung zum Sortieren von Paketen mit einer Paket-Sortiereinrichtung sowie einer Paket-Sammeleinrichtung bekannt. Die Paket- Sortiereinrichtung ist oberhalb der Paket-Sammeleinrichtung angeordnet und umfasst eine Mehrzahl von Paket-Auslässen, welche mit Aufnahmeeinrichtungen der Paket-Sammeleinrichtung korrespondieren. Transportfahrzeuge operieren auf der Paket-Sortiereinrichtung und sind jeweils eingerichtet, ein Paket zu demjenigen Paket-Auslass zu transportieren, der mit dem Ziel des jeweiligen zu sortierenden Pakets korrespondiert.
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Aus der
DE 20 2005 002 292 U1 ist für sich gesehen ein Vertikalförderer in einem Kommissioniersystem bekannt, wobei der Förderer eine Aufnahme in Form einer stationären nach unten öffenbaren Schale zwischen vertikal übereinander angeordneten Übergabestellen aufweist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Sortieren von Waren derart auszugestalten und weiterzubilden, dass sowohl eine Systemerweiterung als auch eine projektspezifische Anpassung mit einfachen Mitteln realisierbar sind. Zudem soll die Vorrichtung eine platzsparende Bauweise haben.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach umfasst die in Rede stehende Vorrichtung ein Gitter mit einer vorzugsweise rechtwinkeligen Rasterstruktur, die eine Vielzahl von Gitterzellen definiert, eine unterhalb des Gitters angeordnete Sammeleinrichtung mit einer Mehrzahl von Zielbehältnissen zur Aufnahme von Waren, wobei jedes der Zielbehältnisse jeweils einer oder mehreren der Gitterzellen zugeordnet ist bzw. zuordenbar ist, und mindestens ein zur Fortbewegung auf der Rasterstruktur des Gitters ausgebildetes Transportfahrzeug, wobei die Rasterstruktur des Gitters Längstransportwege in einer Längsrichtung (x) des Gitters und Quertransportwege in einer Querrichtung (z) des Gitters für das Transportfahrzeug definiert, wobei das Transportfahrzeug einen Fahrzeugkörper sowie mit dem Fahrzeugkörper verbundene Fahrwerke aufweist, wobei die Fahrwerke zwei x-Fahrwerke umfassen, die jeweils für eine Bewegung des Transportfahrzeugs entlang der Längstransportwege in x-Richtung eingerichtet sind, und wobei die Fahrwerke zwei z-Fahrwerke umfassen, die jeweils für eine Bewegung des Transportfahrzeugs entlang der Quertransportwege in z-Richtung eingerichtet sind, wobei das Transportfahrzeug einen Fallklappen-Mechanismus sowie einen mittels des Fallklappen-Mechanismus nach unten hin verschließbaren Waren-Aufnahmebereich aufweist und konfiguriert ist, eine oder mehrere der zu sortierenden Waren aufzunehmen, eine der Gitterzellen als Ziel-Gitterzelle anzusteuern, und bei Positionierung auf bzw. über der Ziel-Gitterzelle die transportierte(n) Ware(n) durch Betätigen des Fallklappen-Mechanismus in das entsprechende Zielbehältnis freizugeben, so dass die Ware(n) in das entsprechende Zielbehältnis hineinfällt bzw. hineinfallen.
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Die erfindungsgemäße Sortiervorrichtung arbeitet quasi auf zwei unterschiedlichen Ebenen, die über ein Gitter mit einer vorzugsweise rechtwinkligen Rasterstruktur miteinander in Verbindung stehen. Oberhalb des Gitters kommen Transportfahrzeuge zum Einsatz, die konfiguriert sind, Waren aufzunehmen und sich vorzugsweise automatisiert auf der Rasterstruktur zu bewegen. Unterhalb des Gitters ist eine Sammeleinrichtung mit einer Vielzahl von Zielbehältnissen angeordnet, in der die Waren - sortiert nach vorgebbaren Kriterien - gesammelt werden. Eine Sortierfunktion wird letztendlich dadurch erreicht, dass zwischen oberer und unterer Ebene eine Zuordnung erfolgt, konkret dadurch, dass jedes der Zielbehältnisse jeweils einer oder mehreren der durch die Rasterstruktur des Gitters definierten Gitterzellen entweder statisch zugeordnet ist oder während des Betriebs der Vorrichtung dynamisch zugeordnet wird.
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Die Transportfahrzeuge umfassen jeweils einen Fahrzeugkörper sowie mit dem Fahrzeugkörper verbundene Fahrwerke. Zur Realisierung von Bewegungen eines Transportfahrzeugs sowohl in Längsrichtung (x) als auch in Querrichtung (z) des Gitters ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Fahrwerke zwei x-Fahrwerke umfassen, die jeweils für eine Bewegung des Transportfahrzeugs entlang der Längstransportwege in x-Richtung eingerichtet sind, und dass die Fahrwerke weiterhin zwei z-Fahrwerke umfassen, die jeweils für eine Bewegung des Transportfahrzeugs entlang der Quertransportwege in z-Richtung eingerichtet sind.
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Die Transportfahrzeuge umfassen in erfindungsgemäßer Weise einen Mechanismus, insbesondere einen Fallklappen-Mechanismus, der es gestattet, eine von dem Transportfahrzeug transportierte Ware nach unten hin freizugeben bzw. abzuwerfen. Erfindungsgemäß steuert das Transportfahrzeug eine Gitterzelle, die mit dem bestimmungsgemäßen Zielbehältnis der jeweils transportierten Ware korrespondiert, als Ziel-Gitterzelle an. Bei Erreichen der Ziel-Gitterzelle wird die transportierte Ware freigegeben, sodass diese durch die Rasterstruktur hindurch in das bestimmungsgemäße, der Ziel-Gitterzelle zugeordnete Zielbehältnis hineinfällt.
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Die erfindungsgemäße Sortiervorrichtung zeichnet sich neben einem hohen Automatisierungsgrad durch eine flexible und einfache Erweiterbarkeit aus. Zudem ist die Vorrichtung äußerst flexibel in der Anwendung, wobei insbesondere die Art der Zielbehältnisse sowie deren weitere Handhabung (Abtransport, etc.) projektspezifisch angepasst werden kann. Schließlich erweist sich der geringe lastabhängige Energieverbrauch als vorteilhaft. Zudem kann die Vorrichtung aufgrund der vorgegebenen Rasterstruktur als sehr kompakte Anordnung mit geringem Platzbedarf realisiert werden.
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In weiter erfindungsgemäßer Weise umfasst das bzw. die Transportfahrzeuge einen mittels des Fallklappen-Mechanismus nach unten hin verschließbaren Waren-Aufnahmebereich. Vorzugsweise weisen die Transportfahrzeuge dabei einen Fahrzeugkörper mit vier Seitenwänden auf, wobei die Seitenwände den Waren-Aufnahmebereich definieren. Das Volumen des Waren-Aufnahmebereichs könnte dementsprechend durch Veränderung der Höhe der Seitenwände des Fahrzeugkörpers variiert werden. In diesem Zusammenhang ist es bspw. denkbar, dass unterschiedlich hohe Transportfahrzeuge eingesetzt werden, so dass unterschiedlich große Waren-Aufnahmebereiche zum Transport von unterschiedlichen Arten von Waren zur Verfügung stehen.
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In weiterer vorteilhafter Weise ist die vorzugsweise rechtwinkelige Rasterstruktur des Gitters als ein Schienenraster für das bzw. die Transportfahrzeuge ausgebildet, wobei das Schienenraster Längstransportwege in einer Längsrichtung (x) des Gitters und Quertransportwege in einer Querrichtung (z) des Gitters für die Transportfahrzeuge definiert und entsprechende Fahrschienen umfasst. Dementsprechend kann jede beliebige Gitterzelle des Gitters von den Transportfahrzeugen über das Schienenraster erreicht werden.
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Richtungsänderungen der Transportfahrzeuge werden in bevorzugter Weise dadurch ermöglicht, dass jedem der Fahrwerke eine Hubeinrichtung zugeordnet ist, die ausgebildet ist, eine Höhenbewegung des jeweiligen Fahrwerks in einer zu der Rasterstruktur des Gitters orthogonalen y-Richtung zu bewirken. Konkret bedeutet dies, dass bei einer Fahrt in Längsrichtung des Gitters die jeweiligen x-Fahrwerke abgesenkt und die jeweiligen z-Fahrwerke angehoben sind. Für einen Wechsel der Fahrtrichtung werden die entsprechenden Hubeinrichtungen aktiviert, wodurch die x-Fahrwerke angehoben und die z-Fahrwerke abgesenkt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass jedes Fahrwerk zwei über eine Fahrwerks-Tragkonstruktion mit der jeweiligen Hubeinrichtung gekoppelte Räder aufweist. Je nach Anforderung kann jedoch auch eine abweichende Anzahl von Rädern pro Fahrwerk vorgesehen sein. Gemäß einer alternativen Ausführungsform könnte auch ein Raupenfahrwerk vorgesehen sein, wobei das Transportfahrzeug dabei auf einer geeigneten, speziell für die Fortbewegung auf den Fahrschienen ausgebildeten Antriebskette oder direkt auf dem Antriebsriemen fahren könnte.
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Im Hinblick auf ein hohes Maß an Flexibilität und Effizienz der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Transportfahrzeuge derart ausgestaltet und dimensioniert sind, dass eine Standfläche eines Transportfahrzeugs nur eine einzelne Gitterzelle besetzt. In diesem Fall ist es möglich, dass sich Transportfahrzeuge auf direkt benachbarten Reihen von Gitterzellen aneinander vorbei bewegen können. Mit anderen Worten kann ein Transportfahrzeug bei zentraler Positionierung über einer Gitterzelle allseitig von anderen Transportfahrzeugen passiert werden. Warte- bzw. Standzeiten der Transportfahrzeuge werden dadurch auf ein Minimum reduziert.
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Hinsichtlich der Bestückung der Transportfahrzeuge mit zu sortierenden Waren kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine oder vorzugsweise mehrere Beladestationen umfasst, an denen eine Übergabe von Waren auf die Transportfahrzeuge stattfindet. Im einfachsten Fall können die Beladestationen als Bedienplätze ausgestaltet sein, an denen die Waren von Bedienpersonal händisch in die Waren-Aufnahmebereiche der Transportfahrzeuge gestellt bzw. gelegt werden.
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Alternativ kann eine automatisierte Übergabe vorgesehen sein, wobei eine Beladestation in diesem Fall in vorteilhafter Weise einen Bandförderer bzw. Stückgutförderer aufweist, mit dem die zu sortierenden Waren an das Gitter herantransportiert werden. Im Hinblick auf eine leichte Handhabung läuft der Bandförderer bzw. Stückgutförderer dabei vorzugsweise im Wesentlichen an einem Seitenrand des Gitters entlang. Alternativ kann auch eine andienende Förderstrecke realisiert werden, die das Gitter insgesamt oder teilbereichsweise überquert. Eine Übergabe von Waren auf die Transportfahrzeuge könnte dabei bspw. mittels vorzugweise quer zu der Förderstrecke angeordneten Ausschleuseeinheiten, Fördertechnik und/oder Rutschen erfolgen.
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Im Rahmen einer konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Beladestation zudem einen oder mehrere Roboterarme aufweist. Diese sind so konfiguriert, dass sie Waren von der jeweiligen andienenden Förderstrecke, bspw. einem Bandförderer oder Stückgutförderer, auf das Transportfahrzeug transferieren, d.h. konkret in dem Waren-Aufnahmebereich des Transportfahrzeugs ablegen.
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Bei einem rechtwinkligen Aufbau des Gitters könnten je nach Anwendung und Bedarf grundsätzlich an jedem der vier Seitenränder des Gitters Beladestationen vorgesehen sein. In vorteilhafter Weise sind die an den jeweiligen Seitenrändern außenliegenden Gitterzellen des Gitters als Übergabe-Gitterzellen ausgebildet. Konkret bedeutet das, dass diesen Gitterzellen keine Zielbehältnisse zugeordnet bzw. zuordenbar sind. Dementsprechend müssen diese Gitterzellen von den Transportfahrzeugen ausschließlich für die Übernahme von Waren, nicht jedoch für die Freigabe bzw. den Abwurf von Waren im Rahmen des Sortiervorgangs angesteuert werden. Somit findet eine effektive Entkopplung des eigentlichen Sortiervorgangs von dem Beladevorgang der Transportfahrzeuge statt.
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Im Hinblick auf eine hohe Effizienz und Zuverlässigkeit des Sortiervorgangs ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass den zu sortierenden Waren jeweils eine Kennung zugeordnet ist, wobei die Kennung ein definiertes Zielbehältnis vorgibt, vorzugsweise über einen vorgebbaren Algorithmus. Bei der Kennung kann es sich bspw. um einen Barcode, einen QR-Code, eine Identifikationsnummer oder um eine sonstige eindeutig zu identifizierende Markierung handeln. Die Transportfahrzeuge können mit entsprechenden Einrichtungen zur Identifizierung der Kennungen, insbesondere mit einem Scanner, ausgestattet sein. Bei der Übergabe einer Ware von einer Beladestation auf ein Transportfahrzeug kann dann die Kennung ausgelesen werden und das Zielbehältnis für die jeweilige Ware abgeleitet werden. Die Transportfahrzeuge können anhand dieser Informationen eine der Gitterzellen, denen das jeweilige Zielbehältnis zugeordnet ist, als Ziel-Gitterzelle bestimmen und können diese Ziel-Gitterzelle sodann auf möglichst direktem Weg ansteuern.
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Im Hinblick auf eine möglichst einfache, kostengünstige und wenig störanfällige Bauweise der Transportfahrzeuge kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Steuereinrichtung mit einer Leseeinheit umfasst, die konfiguriert ist, eine einer jeweiligen Ware zugeordnete Kennung auszulesen, ein der Kennung entsprechendes Zielbehältnis für die jeweilige Ware zu bestimmen, und eine dem Zielbehältnis zugeordnete Gitterzelle als Ziel-Gitterzelle an das jeweilige Transportfahrzeug zu übermitteln. Insbesondere die Leseeinheit könnte dabei in vorteilhafter Weise den Beladestationen zugeordnet sein, sodass ein Auslesen der Kennung unmittelbar im Rahmen der Übergabe einer Ware auf das Transportfahrzeug erfolgen könnte.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt auf einer Fördertechnik, mit der Ladungsträger mit zu sortierenden Waren zu dem Gitter transportiert werden, einmalig eine Erfassung der Ladungsträger mittels eines hochwertigen Scanners. Über Materialflussverfolgung auf der Fördertechnik ist die aktuelle Position des Ladungsträgers stets bekannt. Damit liegt auch die aus der Steuerung abgeleitete Information vor, welches Ladegut auf welcher Übergabeposition zu einem Transportfahrzeug steht, und es ist bekannt, welches Transportfahrzeug welchen Ladungsträger mit sich führt. Damit kann auf eine Identifizierung der Kennungen auf dem Transportfahrzeug verzichtet werden.
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Die Zielbehältnisse können in unterschiedlicher Form bereitgestellt werden, wobei insbesondere eine Anpassung an die jeweils zu sortierenden Waren denkbar ist. Im Rahmen von konkreten Ausführungsformen können die Zielbehältnisse bspw. als Kartons, Kisten oder Säcke ausgeführt sein.
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Im Hinblick auf eine flexible Anpassung der Vorrichtung an jeweilige projektspezifische Erfordernisse kann vorgesehen sein, dass die Rasterstruktur des Gitters modular erweiterbar ausgeführt ist, bspw. mittels vorkonfektionierter Verbindungsmittel.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
- 1 in einer schematischen Ansicht eine Vorrichtung zum Sortieren von Waren mit einem Gitter mit rechtwinkliger Rasterstruktur und einem Transportfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 in einer schematischen Draufsicht eine Rasterstruktur eines Gitters einer Vorrichtung zum Sortieren von Waren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 3 in einer perspektivischen Ansicht eine Vorrichtung zum Sortieren von Waren mit einer unterhalb des Gitters angeordneten Sammeleinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 4 die Vorrichtung gemäß 3 in einer schematischen Seitenansicht,
- 5 in einer schematischen Draufsicht ein Transportfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 6 in einer schematischen Ansicht einen Teil einer Rasterstruktur sowie eines Transportfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 7 in einer schematischen Seitenansicht ein Transportfahrzeug einer Vorrichtung zum Sortieren von Waren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Fahrwerk in einem abgesenkten Zustand,
- 8 in einer schematischen Seitenansicht das Transportfahrzeug gemäß 7 mit einem Fahrwerk in einem angehobenen Zustand, und
- 9 in einer schematischen Draufsicht das Transportfahrzeug gemäß den 7 und 8.
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1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine beispielhafte Vorrichtung zum Sortieren von Waren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung umfasst ein Gitter 1 mit einer rechtwinkligen Rasterstruktur 2, die eine Vielzahl von Gitterzellen 3 definiert. Auf der Rasterstruktur 2 des Gitters 1 sind Transportfahrzeuge 4 bereitgestellt, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit in 1 lediglich ein einzelnes dargestellt ist. In der Praxis kommt jedoch eine Vielzahl von Transportfahrzeugen 4 zum Einsatz, wobei die konkrete Anzahl der eingesetzten Transportfahrzeuge 4 dynamisch an den jeweiligen Bedarf angepasst werden kann.
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Die Transportfahrzeuge 4 sind zur Fortbewegung auf der Rasterstruktur 2 des Gitters 1 ausgebildet, wie weiter unten im Detail beschrieben wird. Dabei ist die Rasterstruktur 2 als Schienenraster ausgeführt, welches Längentransportwege in einer Längsrichtung (x) des Gitters 1 und Quertransportwege in einer Querrichtung (z) des Gitters 1 für die Transportfahrzeuge 4 definiert. Dementsprechend können die Transportfahrzeuge 4 jede beliebige Gitterzelle 3 des Gitters 1 ansteuern.
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Beispielhaft ist eine als Schienenraster ausgeführte Rasterstruktur 2 zusammen mit insgesamt vier Transportfahrzeugen 4 in 2 in einer schematischen Draufsicht dargestellt. Wie in dieser Darstellung zu erkennen ist, sind die Transportfahrzeuge 4 vorzugsweise derart konfiguriert und dimensioniert, dass sie gleichzeitig unmittelbar nebeneinander auf dem Gitter 1 agieren können. Dies reduziert Stand- bzw. Wartezeiten der Transportfahrzeuge 4 und ermöglicht den Einsatz einer möglichst großen Anzahl an Transportfahrzeugen 4. Dies wiederum resultiert in einer optimierten Leistung der Sortiervorrichtung im Hinblick auf den erreichbaren Durchsatz.
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Die Transportfahrzeuge 4 weisen einen Waren-Aufnahmebereich 5 auf, wobei dieser Waren-Aufnahmebereich 5, wie in 1 zu erkennen, durch Seitenwände 6 des Fahrzeugkörpers 7 des Transportfahrzeugs 4 definiert sein kann. In jedem Fall ist der Waren-Aufnahmebereich 5 nach unten hin durch einen öffenbaren Mechanismus abgeschlossen. Dabei kann es sich insbesondere um einen Fallklappen-Mechanismus 8 handeln, der bspw. im Sinne eines sog. „split-trays“ realisiert ist.
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Unterhalb des Gitters 1 ist eine (in 1 nicht dargestellte) Sammeleinrichtung 9 angeordnet. Diese Sammeleinrichtung 9 umfasst eine Mehrzahl von Zielbehältnissen 10, die zur Aufnahme der zu sortierenden Waren dienen. Eine Sortierfunktion wird letztendlich durch eine Zuordnung der Zielbehältnisse 10 zu den Gitterzellen 3 erreicht. Dabei kann beispielsweise eine 1:1 Zuordnung realisiert werden, wonach ein bestimmtes Zielbehältnis 10 genau einer der Gitterzellen 3 zugeordnet ist. Alternativ ist es auch möglich, dass ein Zielbehältnis 10 mehreren Gitterzellen 3 zugeordnet ist, bspw. zwei benachbarten Gitterzellen 3 oder einem Array aus z.B. 2 x 2 benachbarten Gitterzellen 3. Eine solche Zuordnung zu mehreren Gitterzellen 3 bietet sich bspw. für solche Zielbehältnisse 10 an, denen im Rahmen eines Sortiervorgangs eine überproportional hohe Anzahl an Waren zugeführt wird.
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Eine Übergabe von zu sortierenden Waren an die Transportfahrzeuge 4 findet bevorzugt im Bereich der äußeren Gitterzellen 3 des Gitters 1 statt. Den jeweiligen Gitterzellen 3 sind dabei keine Zielbehältnisse 10 zugeordnet, sodass diese Gitterzellen 3 ausschließlich als Übergabe-Gitterzellen fungieren. Die Übergabe kann bspw. manuell, d.h. händisch, durch entsprechendes Bedienpersonal an speziellen, an den Rändern des Gitters 2 eingerichteten Bedienplätzen erfolgen. Alternativ kann die Übergabe automatisiert erfolgen, insbesondere mittels Standard-Fördertechnik oder mittels Roboterarmen, die an einer oder mehreren Stellen im Randbereich des Gitters 2 im Sinne von Beladestationen eingerichtet sind. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass an einem der Seitenränder des Gitters 2 ein Stückgutförderer entlangläuft, welcher die zu sortierenden Waren transportiert und von dem diese mittels der Roboterarme oder mittels einer einfachen Ausschleusevorrichtung in der Fördertechnik (z.B. in Form eines ausschwenkbaren 90° Gurtes quer zu den Fördertechnikrollen) auf die Transportfahrzeuge 4 transferiert werden können.
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Den zu sortierenden Waren ist jeweils eine Kennung zugeordnet, aus der das Zielbehältnis 10 für die jeweilige Ware ableitbar ist. Die Kennung kann bspw. als Barcode oder als QR-Code auf einem auf der Ware aufgeklebten Etikett aufgedruckt sein. Zum Auslesen der Kennung können die Beladestationen entsprechend konfigurierte Scaneinrichtungen aufweisen. In diesem Fall könnte im Rahmen der Übergabe einer Ware auf ein Transportfahrzeug 4 die Kennung ausgelesen werden, das entsprechende Zielbehältnis 10 für die Ware abgeleitet werden und eine Gitterzelle 3, der das Zielbehältnis 10 zugeordnet ist, als Ziel-Gitterzelle für das Transportfahrzeug 4 bestimmt werden. Eine entsprechende Information könnte drahtlos an das Transportfahrzeug 4 übermittelt werden, woraufhin das Transportfahrzeug 4 die jeweilige Ziel-Gitterzelle ansteuern würde. Alternativ könnte vorgesehen sein, dass jedes der Transportfahrzeuge 4 mit einer Scaneinrichtung und einer entsprechend konfigurierten Steuersoftware ausgestattet ist. In diesem Fall könnten die Transportfahrzeuge 4 selbstständig die Kennung der jeweils transportierten Ware auslesen und eine entsprechende Ziel-Gitterzelle bestimmen.
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Wie bereits erwähnt, könnte beim Einsatz einer (kostengünstigeren, wenngleich weniger zuverlässigen) Materialflussverfolgung das Scannen der Kennungen entfallen.
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Sobald ein Transportfahrzeug 4 seine Ziel-Gitterzelle erreicht hat, d.h. sich in zentraler Position über der Ziel-Gitterzelle befindet, wird der Fallklappen-Mechanismus 8 geöffnet und die transportierte Ware wird nach unten hin freigegeben. Mit anderen Worten wird die transportierte Ware durch Öffnen des Fallklappen-Mechanismus 8 über der Ziel-Gitterzelle abgeworfen, sodass die Ware in das entsprechende Zielbehältnis 10 der unterhalb des Gitters 1 angeordneten Sammeleinrichtung 9 hineinfällt.
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Nach Abwurf einer Ware schließt der Fallklappen-Mechanismus 8 wieder und das Transportfahrzeug 4 steuert eine freie Übergabe-Gitterzelle an einer der Beladestationen an, um eine nächste Ware aufzunehmen.
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Insgesamt können die beschriebenen Prozesse, d.h. sowohl der Beladevorgang als auch das Ansteuern einer Ziel-Gitterzelle durch ein Transportfahrzeug 4 mit Freigabe der jeweils transportierten Ware durch Aktivierung des Fallklappen-Mechanismus 8, vollständig automatisiert ablaufen.
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Die 3 und 4 zeigen schematisch eine Sammeleinrichtung 9 einer Vorrichtung zum Sortieren von Waren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Sammeleinrichtung 9 in 3 in perspektivische Ansicht und in 4 in einer Seitenansicht gezeigt ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind unterhalb des Gitters 1 trichterförmige Führungselemente 11 für die Waren im Sinne von Rutschen bzw. Fallrohren angeordnet, welche unmittelbar oder mittelbar an der Rasterstruktur 2 des Gitters 1 befestigt sind. Am unteren Ende der Führungselemente 11 sind die eigentlichen Zielbehältnisse 10 bereitgestellt. Die Zielbehältnisse 10 können in unterschiedlichen Formen ausgeführt sein, wobei sich insbesondere Ausführungen als Säcke, Kisten oder Kartons anbieten. Entsprechend der jeweiligen Ausführung können die Zielbehältnisse 10 an den unteren Enden der Führungselemente 11 befestigt werden, beispielsweise mittels Hebel- oder Spannverschlüssen im Fall von Kisten oder mittels Spanngurten oder Einhängesystemen im Fall von Säcken.
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In dem in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine 1:1 Zuordnung zwischen Gitterzellen 3 und Zielbehältnissen 10 realisiert, d.h. jedes Zielbehältnis 10 ist genau einer Gitterzelle 3 zugeordnet. Eine solche Anordnung ist immer dann sinnvoll, wenn eine weitestgehend gleichmäßige Verteilung der zu sortierenden Waren in die einzelnen Zielbehältnisse 10 zu erwarten ist. Sofern eine bestimmte Kategorie von Waren überproportional häufig auftritt, ist es im Hinblick auf einen hohen Durchsatz sinnvoll, die Zuordnung so einzurichten, dass das jeweilige Zielbehältnis 10 mehreren Gitterzellen 3 zugeordnet ist, so dass mehrere Transportfahrzeuge 4 gleichzeitig ihre jeweils transportierte Ware in dieses Zielbehältnis 10 abwerfen können. Beispielsweise könnte in dem dargestellten Ausführungsbeispiel unterhalb einer der trichterförmigen Rutschen 11 statt wie dargestellt zwei separater Zielbehältnisse 10 lediglich ein einzelnes (entsprechend größeres) Zielbehältnis 10 bereitgestellt werden. Dieses Zielbehältnis 10 wäre dann über zwei Gitterzellen 3 erreichbar.
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Durch die trichterförmige Ausgestaltung der Führungselemente 11, welche entsprechend der Darstellung in den 3 und 4 die Gitterzellen 3 des Gitters 1 mit den Zielbehältnissen 10 verbinden, ergeben sich Doppelreihen von Zielbehältnissen 10 mit jeweils dazwischenliegenden Gängen 12. Über diese Gänge 12 ist für Bedienpersonal (ggf. mit Hand- oder Hubwagen) ein leichter Zugang zu allen Zielbehältnissen 10 ermöglicht, sodass diese manuell geleert, entnommen oder ausgetauscht werden können.
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5 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Transportfahrzeug 4 einer Sortiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Fahrzeugkörper 7 des Transportfahrzeugs 4 wird aus vier Seitenwänden 6 gebildet. Jeder Seite des Fahrzeugkörpers 7 ist ein Fahrwerk 13 mit jeweils zwei Rädern 14 zugeordnet, wie weiter unten in Zusammenhang mit den 7 und 8 im Detail beschrieben wird.
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Das Innere des Fahrzeugkörpers 7 bildet einen Waren-Aufnahmebereich 5, der geeignet ist, eine oder mehrere Waren aufzunehmen. Der Waren-Aufnahmebereich 5 ist nach unten hin durch einen Fallklappen-Mechanismus 8 abgeschlossen, wobei dieser Mechanismus in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Sinne eines „split trays“ ausgebildet ist. Konkret bedeutet dies, dass der Fallklappen-Mechanismus 8 zwei gleich große Flügelklappen 15 aufweist. Die Flügelklappen 15 sind über Scharniere 16 jeweils an einem von zwei horizontalen Stegen 17, die an einander gegenüberliegenden Seitenwänden 6 des Fahrzeugkörpers 7 befestigt sind, schwenkbar angeordnet. Während des Transports zu einer Ziel-Gitterzelle liegt die transportierte Ware auf den Flügelklappen 15 auf.
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Je nach Bedarf und der Art der zu sortierenden Waren können auch unterschiedlich große Flügelklappen 15 zum Einsatz kommen. Ebenfalls denkbar ist ein Fallklappen-Mechanismus 8 mit nur einer Flügelklappe 15, die so dimensioniert ist, dass sie den gesamten Waren-Aufnahmebereich 5 abdeckt.
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6 zeigt das Transportfahrzeug 4 ausschnittsweise zusammen mit einem Teil der Rasterstruktur 2 des Gitters 1 in einer schematischen Seitenansicht. Während sich der Fallklappen-Mechanismus 8 in 5 in geschlossenem Zustand befindet, zeigt 6 das Transportfahrzeug 4 in zentraler Position oberhalb einer Ziel-Gitterzelle und den Fallklappen-Mechanismus 8 dementsprechend im geöffneten Zustand mit nach unten verschwenkten Flügelklappen 15. In diesem Zustand ist der Waren-Aufnahmebereich 5 nach unten hin geöffnet und die transportierte Ware fällt in das unterhalb der Ziel-Gitterzelle bereitgestellte Zielbehältnis 10.
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Die 7 und 8 zeigen schematisch ein Transportfahrzeug 4 einer Vorrichtung zum Sortieren von Waren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Transportfahrzeug 4 umfasst insgesamt vier Fahrwerke 13, wobei die Fahrwerke 13 jeweils einer der Seitenwände 6 des Fahrzeugkörpers 7 zugeordnet sind. In den 7 und 8 ist beispielhaft eines der vier Fahrwerke 13, die bevorzugt sämtlich identisch ausgeführt sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Frontalansicht im Detail dargestellt. Während 7 das Fahrwerk 13 im abgesenkten Zustand, d.h. in einem Betriebs- bzw. Fahrzustand zeigt, zeigt 8 das Fahrwerk 13 im angehobenen Zustand, d.h. in einem Nichtbetriebs- bzw. Ruhezustand. Die strichpunktierten Linien zeigen das Höhenniveau der tiefsten Radpunkte in den jeweiligen Zuständen, wobei die untere Linie dem Höhenniveau des Schienenrasters der Rasterstruktur 2 entspricht. Zur besseren Verständlichkeit der Fahrwerks- und Hubmechanik zeigt 9 die entsprechenden Komponenten zudem in einer schematischen Draufsicht (ohne den Fallklappen-Mechanismus 8 im Waren-Aufnahmebereich 5).
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Das Fahrwerk 13 umfasst eine Fahrwerks-Tragkonstruktion 22, die als ein, vorzugsweise aus Aluminium gefertigtes, im Wesentlichen U-förmiges Grundprofil 23 ausgeführt ist. Das Grundprofil 23 ist hängend an auf der entsprechenden Seitenwand 6 montierten vertikalen Profilschienen 25 angeordnet, wobei jedem der beiden U-Schenkel des Grundprofils 23 eine Profilschiene 25 zugeordnet ist. Die Profilschienen 25 bewirken zum einen, dass das Grundprofil 23 beabstandet zu der jeweiligen Seitenwand 6 angeordnet ist, und dienen zum anderen als vertikale Linearführung für das Grundprofil 23. Im Bereich der beiden U-Bögen weist das Grundprofil 23 jeweils seitlich nach außen gerichtete Profilerweiterungen zur Montage der beiden Fahrwerksräder 14 auf.
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Als Antriebsaggregat weist die Hubeinrichtung 21 einen eine Drehbewegung erzeugenden Hubaktuator 26 auf. Die von dem Hubaktuator 26 erzeugte Drehbewegung wird mittels eines Riementriebs 27 auf eine vertikal ausgerichtete Spindeleinrichtung 28 übertragen. Diese Spindeleinrichtung 28 ist mittig zwischen den beiden U-Schenkeln des Grundprofils 23 angeordnet und fest mit der Seitenwand 6 verbunden. Die Spindeleinrichtung 28 umfasst eine zentrale Gewindespindel 29, auf der ein Hubschlitten 30 sitzt. Zwei seitlich der zentralen Gewindespindel 29 angeordnete Gleitstangen 31 dienen als seitliche Führung.
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Der Hubschlitten 30 weist seitlich Arme auf, an denen jeweils ein Druckhebel 32 drehbeweglich angelenkt ist. Die Druckhebel 32 sind Bestandteil eines Kniehebel-Mechanismus, wobei an dem von dem Hubschlitten 30 wegweisenden Ende der Druckhebel 32 jeweils ein oberer Kniehebel 33 sowie ein unterer Kniehebel 34 angelenkt sind. Das von dem Druckhebel 32 wegweisende Ende der unteren Kniehebel 34 ist jeweils an der Fahrwerks-Tragkonstruktion 22 drehbeweglich angelenkt, vorzugsweise im Bereich der U-Bögen des Grundprofils 23, während das von dem Druckhebel 32 wegweisende Ende der oberen Kniehebel 33 jeweils drehbeweglich entweder direkt an der Seitenwand 6 des Fahrzeugkörpers 7 oder an den an der Seitenwand 6 montierten Profilschienen 25 für die Fahrwerks-Tragkonstruktion 22 angelenkt ist. Sowohl die Druckhebel 32 als auch die Kniehebel 33, 34 sind vorzugsweise als Aluminium-Flachprofile ausgeführt.
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Wird nun der Hubaktuator 26 zur Anhebung des entsprechenden Fahrwerks 13 aktiviert, so fährt der Hubschlitten 30 auf der Spindeleinrichtung 28 nach oben, was eine zunehmende Neigung der beiden Druckhebel 32 zur Folge hat. Dementsprechend wandert der gemeinsame Anlenkpunkt des unseren Kniehebels 34 und des oberen Kniehebels 33 an dem Druckhebel 32 jeweils in Richtung der Spindeleinrichtung 28, d.h. das aus unterem und oberem Kniehebel 34, 33 gebildete Knie wird gebeugt. Folglich verringert sich der Abstand in vertikaler Richtung zwischen dem unteren Anlenkpunkt des unteren Kniehebels 34 an der Fahrwerks-Tragkonstruktion 22 und dem relativ zu dem Fahrzeugkörper 7 feststehenden oberen Anlenkpunkt des oberen Kniehebels 33, und das Fahrwerk 13 wird dementsprechend angehoben. Ein Absenken des Fahrwerks 13 erfolgt in entsprechend umgekehrter Weise. Durch den Kniehebel-Mechanismus wird bewirkt, dass die Räder 14 beim Absetzvorgang in vorteilhafter Weise nahezu rein vertikale Bewegungen ausführen. Weiterhin generiert der Mechanismus in vorteilhafter Weise aus einer konstanten Antriebskraft am Aktuator 26 eine über den Hubweg nichtlineare Kraft am Fahrwerk 13. Diese entspricht in einer vorteilhaften Weise genau der benötigten Hubkraft am Fahrwerk 13.
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Wie bereits erwähnt, verfügt jede Hubeinrichtung 21 über einen separaten Antriebsmotor. Eine Synchronisation der Hubeinrichtungen 21 bzw. der Hubantriebe der Fahrwerke 13 erfolgt in vorteilhafter Weise über die Steuerung der Antriebsmotoren. Im Konkreten werden zur Anhebung der x-Fahrwerke die beiden entsprechenden Antriebsmotoren synchron angesteuert. Entsprechendes gilt für eine Anhebung der z-Fahrwerke. Durch die synchrone Ansteuerung der entsprechenden Motoren lassen sich die Hubbewegungen von x- und z-Seiten exakt aufeinander abstimmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gitter
- 2
- Rasterstruktur
- 3
- Gitterzelle
- 4
- Transportfahrzeug
- 5
- Waren-Aufnahmebereich
- 6
- Seitenwand
- 7
- Fahrzeugkörper
- 8
- Fallklappen-Mechanismus
- 9
- Sammeleinrichtung
- 10
- Zielbehältnis
- 11
- Führungselement
- 12
- Gang
- 13
- Fahrwerk
- 14
- Rad
- 15
- Flügelklappe
- 16
- Scharnier
- 17
- horizontaler Steg
- 21
- Hubeinrichtung
- 22
- Fahrwerks-Tragkonstruktion
- 23
- Grundprofil
- 25
- Profilschiene
- 26
- Hubaktuator
- 27
- Riementrieb
- 28
- Spindeleinrichtung
- 29
- Gewindespindel
- 30
- Hubschlitten
- 31
- Gleitstange
- 32
- Druckhebel
- 33
- oberer Kniehebel
- 34
- unterer Kniehebel