DE29510031U1 - Device for the precise positioning and stacking of containers - Google Patents
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Description
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2046GM Vorrichtung zum zielgenauen Positionieren und Stapeln von Behältern 2046GM Device for precise positioning and stacking of containers
BeschreibungDescription
Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum zieigenauen Positionieren und Stapein von Behältern, vorzugsweise von Containern.The innovation concerns a device for the precise positioning and stacking of receptacles, preferably containers.
Sie ist überall dort einsetzbar, wo Behälter im vollautomatischen Betrieb positioniert und gestapelt werden müssen. Die Vorgabe der Positionen kann über eine zentrale Rechnereinheit erfolgen. Der Einsatz der Vorrichtung ist besonders dort sinnvoll, wo pendelarm gearbeitet werden muß und eine Sensorik, die auf robuste Umweltbedingungen sehr sensibel reagiert und störanfällig ist, nicht eingesetzt werden kann.It can be used wherever containers need to be positioned and stacked in fully automatic operation. The positions can be specified via a central computer unit. The use of the device is particularly useful where work must be carried out with little pendulum movement and where sensors that react very sensitively to robust environmental conditions and are susceptible to failure cannot be used.
Vorrichtungen zum halbautomatischen Positionieren und Stapeln von Containern sind bekannt. Ihr Nachteil ist häufig, daß Pendelbewegungen des Spreaders schlecht ausgeglichen werden. Das liegt zum einen daran, daß sie, sobald der Spreader abgesenkt ist, schwer erfaßbar sind und zum anderen eine genaue Korrektur mittels Laufkatze problematisch ist. Aus EP-A-O 242 655 ist eine Containerkrananlage bekannt, die mit einem Fernerkennungssystem für Container arbeitet, wobei dieses System auf der Basis der Reflektion von Signalen (gepulste Richtstrahlsender) funktioniert. Das setzt Flächen voraus, die den ausgesendeten Strahl auch immer in der gewünschten Weise reflektieren. Durch veränderte Oberflächen (Nässe, Schmutz) oder störende Schwingungen kann es jedoch zu Fehlern bei der Reflektion kommen. Ein Ausgleich der Pendelbewegung des Spreaders erfolgt durch keilige Pendeldämpfungsflächen am Spreader und ist nicht weiter offenbart. Eine Feinstpositionierung der Container über das Seilsystem von der Laufkatze aus scheint problematisch.Devices for semi-automatic positioning and stacking of containers are known. Their disadvantage is often that the pendulum movements of the spreader are poorly compensated. This is due on the one hand to the fact that they are difficult to detect as soon as the spreader is lowered and on the other hand to make precise corrections using a trolley. EP-A-O 242 655 discloses a container crane system that works with a remote detection system for containers, whereby this system functions on the basis of the reflection of signals (pulsed directional beam transmitters). This requires surfaces that always reflect the emitted beam in the desired way. However, changes in surfaces (wetness, dirt) or disruptive vibrations can lead to errors in the reflection. The pendulum movement of the spreader is compensated by wedge-shaped pendulum damping surfaces on the spreader and is not disclosed further. Fine positioning of the containers via the cable system from the trolley appears to be problematic.
Es ist daher Aufgabe der Neuerung, eine Vorrichtung zu entwickeln, die die Nachteile des Standes der Technik beseitigt und ein zielgenaues und schnelles Positionieren und Stapeln von Behältern ermöglicht.The aim of the innovation is therefore to develop a device that eliminates the disadvantages of the state of the art and enables precise and rapid positioning and stacking of containers.
Diese Aufgabe wird durch den ersten Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen genannt.This object is solved by the first patent claim. Advantageous embodiments are mentioned in the subclaims.
Die neuerungsgemäße Vorrichtung zur zielgenauen Positionierung und Stapeln von Behältern besteht aus einem Kran mit einem pendelarmen Seilschacht zwischen Laufkatze und dem Lastaufnahmemittelkopf, einem Lastaufnahmemittel und mindestens einer Sensorik zur Lageerkennung eines Behälters, gegebenenfalls einer Feinpositionierung am Lastaufnahmemittel und einer Rechnereinheit, die den automatischen &iacgr;&ogr; Betrieb der Vorrichtung überwacht.The new device for the precise positioning and stacking of containers consists of a crane with a low-swing rope shaft between the trolley and the load-handling device head, a load-handling device and at least one sensor system for detecting the position of a container, if necessary a fine positioning on the load-handling device and a computer unit that monitors the automatic operation of the device.
An den Hubseilen sind Hydraulikzylinder so angeordnet, daß die Seilspannung durch das Ein- und Ausfahren der Zylinder so verändert werden kann, daß ein Pendeln des Lastaufnahmemitteis vermieden wird. Dazu können Hydraulikzylinder an den Seilenden angeordnet sein.Hydraulic cylinders are arranged on the hoist ropes in such a way that the rope tension can be changed by extending and retracting the cylinders, thus preventing the load-carrying device from swinging. Hydraulic cylinders can be arranged at the rope ends for this purpose.
Vorteilhaft ist es, die erforderliche Regelung der Ansteuerung der Zylinder rechnergestützt durchzuführen. Durch das Einleiten der Kräfte in die Seile ist sowohl ein Auspendeln des Lastaufnahmemittels als auch ein Feinpositionieren möglich.It is advantageous to carry out the necessary control of the cylinders with the aid of a computer. By introducing the forces into the ropes, both the swinging of the load-carrying device and fine positioning are possible.
Durch sch rag verlaufende Seile zwischen dem Hubwerk und dem Lastaufnahmemittel auf jeder Seite des Lastaufnahmemittels wird ein weitestgehend pendelfreies Arbeiten des Lastaufnahmemittels erreicht. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Winkel der Seile zur Senkrechten möglichst groß gehalten wird.By using diagonally running ropes between the hoist and the load-handling device on each side of the load-handling device, the load-handling device can operate with as little swinging as possible. It is advantageous if the angle of the ropes to the vertical is kept as large as possible.
Als Sensorik für die Lageerkennung eines Behälters findet eine Bilderkennung Anwendung. Diese Biiderkennung liefert ein Signal an eine Rechnereinheit, die das Signal auswertet, indem sie es mit einem Sollwert vergleicht. Dabei können als Signale beispielsweise Bilder von Behältern 0 oder Containerecken verglichen werden.Image recognition is used as a sensor for detecting the position of a container. This image recognition sends a signal to a computer unit, which evaluates the signal by comparing it with a target value. The signals can be, for example, images of containers or container corners.
Als Bilderkennung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Videokameras anzuwenden, da diese weitestgehend frei von störenden Einflüssen ein Signal an eine zentrale Rechnereinheit übermittein können. Vorstellbar für eine Bilderkennung ist auch die Anwendung von Infrarot und anderen Technologien.It has proven advantageous to use video cameras for image recognition, as they can transmit a signal to a central computer unit largely free from interference. It is also conceivable to use infrared and other technologies for image recognition.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, diese Videokameras direkt am Lastaufnahmemittel anzuordnen, so daß störende Einflüsse und Fehler aufgrund von größeren Entfernungen zum Behälter entfallen.It has proven advantageous to arrange these video cameras directly on the load-handling device, so that disruptive influences and errors due to greater distances to the container are eliminated.
Vorteilhaft ist es weiterhin, vier Bilderkennungseinrichtungen, das heißt, für jede Ecke des Behälters eine Bilderkennungseinrichtung, am Lastaufnahmemittel anzuordnen.It is also advantageous to arrange four image recognition devices, i.e. one image recognition device for each corner of the container, on the load-handling device.
Dabei können die Bilderkennungseinrichtung oben am Lastaufnahmemittel befestigt sein und den Behälter über einen Spiegel erfassen. Denkbar ist es &iacgr;&ogr; auch, die Bilderkennungseinrichtungen an den Ecken des Lastaufnahmemittels anzuordnen.The image recognition device can be attached to the top of the load-handling device and can detect the container via a mirror. It is also conceivable to arrange the image recognition devices at the corners of the load-handling device.
Um Betriebsstörungen, zum Beispiel infolge von Stoßbelastungen, an denIn order to avoid operational disruptions, for example due to shock loads,
Bilderkennungseinrächtungen zu vermeiden, bietet es sich an, die Kamera is elastisch zu lagern und zu befestigen. Eine weitere Möglichkeit zur Anordnung der Bilderkennungseinrichtung ist eine teleskopierbare Vorrichtung am Spreader, mit der die Einrichtung ein- und ausgefahren werden kann.To avoid image recognition problems, it is advisable to mount and attach the camera elastically. Another option for arranging the image recognition device is a telescopic device on the spreader, with which the device can be extended and retracted.
Weiterhin ist es vorteilhaft, am Spreader eine Vorrichtung zum Vermeiden 0 von Kollisionen mit anderen Behältern oder der Wände des Lagers anzuordnen. Dabei kann es sich um einen Laser, einen Ultraschailsensor oder eine Videokamera handein.It is also advantageous to install a device on the spreader to avoid collisions with other containers or the walls of the warehouse. This can be a laser, an ultrasonic sensor or a video camera.
Zum gleichen Zweck können am Spreader auch Rammschutzeinrichtungen angeordnet sein, die Gummipuffer oder gefederte Rollen oder Räder sein können.For the same purpose, impact protection devices can also be arranged on the spreader, which can be rubber buffers or spring-loaded rollers or wheels.
Um einen Behälter zielgenau zu erfassen oder zu stapeln, wird zunächst die Laufkatze, die über einen zentralen Rechner gesteuert wird, über dem zu erfassenden Behälter positioniert. Die Hubwerkseile werden durch das Ein- und Ausfahren der Hydraulikzylinder über einen Hebel so vorgespannt beziehungsweise entlastet, daß das Lastaufnahmemittel dadurch in eine bestimmte Richtung gezogen wird. Dadurch kann sowohl einer Pendelbewegung entgegengewirkt werden, als auch eine Feinpositionierung erfolgen. Bevor mittels Feinpositionierung die exakte Einstellung der Ecken des Lastaufnahmemittels erfolgt, wird festgestellt, ob sich das Lastaufnahmemittel auch senkrecht unter der Laufkatze befindet. Das wird vorgenommen, indem eine Einrichtung an der Laufkatze eine Zielmarke amIn order to pick up or stack a container with precision, the trolley, which is controlled by a central computer, is first positioned above the container to be picked up. The hoist ropes are pre-tensioned or relieved by extending and retracting the hydraulic cylinders using a lever so that the load-carrying device is pulled in a certain direction. This can counteract a pendulum movement and also enable fine positioning. Before the corners of the load-carrying device are precisely adjusted using fine positioning, it is determined whether the load-carrying device is also vertically under the trolley. This is done by a device on the trolley setting a target mark on the
Spreader erfaßt und deren Abweichung ais Signal an den Rechner sendet. Nachdem die Grobpositionierung erfolgt ist, wird mittels dem schwingungsarmen Seiischacht das Lastaufnahmemittel mit oder ohne aufgenommene neue Behälter bis auf 50 cm Entfernung auf den zu erfassenden Behälter abgesenkt. Das nun problematische Positionieren des Lastaufnahmemittels in x/y-Richtung und Verdrehung geschieht dadurch, daß über die Hydraulikzylinder der Seile feinpositioniert wird oder/und eine Feinpositionierung direkt am Lastaufnahmemitte! vorgenommen wird. Diese Feinpositionierung kann über Steilzylinder erfolgen, die die beiden Flächen &iacgr;&ogr; der Feinpositionierung des Lasteaufnahmemittels gegeneinander in x/y- und Verdrehrichtung verschiebt, wobei die Signale zum Verstellen der Feinpositionierung vom Rechner auf der Basis der über die Bilderkennung gewonnenen Signale vorgenommen wird.Spreader and sends its deviation as a signal to the computer. After the rough positioning has been carried out, the load-handling device with or without the new containers picked up is lowered to a distance of 50 cm from the container to be picked up using the low-vibration shaft. The now problematic positioning of the load-handling device in the x/y direction and rotation is carried out by fine positioning using the hydraulic cylinders of the ropes and/or fine positioning is carried out directly on the load-handling device. This fine positioning can be carried out using steep cylinders, which move the two surfaces of the fine positioning of the load-handling device against each other in the x/y and rotation directions, whereby the signals for adjusting the fine positioning are made by the computer on the basis of the signals obtained via image recognition.
Die Neuerung hat den Vorteil, daß ein zielgenaues Positionieren und Stapein von Behältern, vorzugsweise von Containern, im vollautomatischen Betrieb erfolgen kann, wobei die Lageerkennung der Behälter exakt und störungsfrei erfolgt und durch die Feinpositionierung am Lastaufnahmemittel eine schnelle und sehr feine Positionierung der Behälter möglich ist.The innovation has the advantage that precise positioning and stacking of containers, preferably containers, can be carried out in fully automatic operation, whereby the position of the containers is detected precisely and without interference and the fine positioning on the load-handling device enables fast and very precise positioning of the containers.
Im folgenden wird die Neuerung an einem Ausführungsbeispiel und acht Figuren erläutert. Die Figuren zeigen in schematischer Darstellung:The innovation is explained below using an example and eight figures. The figures show a schematic representation:
Fig. 1 Positioniereinrichtung für Container in Vorderansicht Fig. 2 Positioniereinrichtung für Container in Seitenansicht Fig. 3 Erfassungseinrichtung zur Vermeidung von Kollisionen auf demFig. 1 Positioning device for containers in front view Fig. 2 Positioning device for containers in side view Fig. 3 Detection device for avoiding collisions on the
Spreader
Fig. 4 Rammschutz am SpreaderSpreaders
Fig. 4 Ram protection on the spreader
Fig. 5 Lastpendel-Erkennungssystem zwischen Laufkatze und Spreader
Fig. 6 Teleskopiereinrichtung für die Kamera
Fig. 7 Elastische Aufhängung für Kamera seitlich am Spreader Fig. 8 Umlenkspiegel mit elastisch befestigter Kamera am Spreader
Fig. 9 Positioniereinrichtung für Container mit HydraulikzylindernFig. 5 Load pendulum detection system between trolley and spreader Fig. 6 Telescoping device for the camera
Fig. 7 Elastic suspension for camera on the side of the spreader Fig. 8 Deflecting mirror with elastically attached camera on the spreader Fig. 9 Positioning device for containers with hydraulic cylinders
Figur 1 zeigt die Neuerungsgemäße Einrichtung zum zielgenauen Positionieren und Stapeln von Containern 18 in Vorderansicht. Auf demFigure 1 shows the innovative device for the precise positioning and stacking of containers 18 in front view.
Kranbahnträger 1 befindet sich die Brücke 2, die längs des Kranbahnträgers 1 verfahrbar ist. Auf der Brücke 2, die über einen Puffer 3 verfügt, ist die Laufkatze 5 auf Laufrädern 6 angeordnet. Hubwerktrommeln 4 heben und senken über Hubwerkseile 7 das Lastaufnahmemittel. Zum pendeiarmen Auf- und Abbewegen des Lastaufnahmemittels sind die Hubwerkseile 7 über Umlenkrollen 8 am Katzrahmen und an Fixpunkten am Mittelkopf 10 befestigt. Für Kabel, die von der Laufkatze 5 herunterhängen, ist ein Kabelfangkorb 9 am Mittelkopf 10 angeordnet. Bei dem Mittelkopf 10 handelt es sich um einen Rahmen, an dem Fixpunkte 11 für die Befestigung derThe bridge 2 is located on the crane runway girder 1 and can be moved along the crane runway girder 1. The trolley 5 is arranged on wheels 6 on the bridge 2, which has a buffer 3. Hoist drums 4 raise and lower the load-carrying device via hoist ropes 7. To move the load-carrying device up and down with little swing, the hoist ropes 7 are attached to the trolley frame and to fixed points on the center head 10 via deflection rollers 8. For cables that hang down from the trolley 5, a cable catch basket 9 is arranged on the center head 10. The center head 10 is a frame on which fixed points 11 for attaching the
&iacgr;&ogr; Seile 7 angeordnet sind. Die Feinstpositionierung 12 besteht aus einem Oberteil 13 und einem Unterteil 14. Zwischen dem Mittelkopf und der Feinstpositionierung 12 befindet sich eine starre Verbindung 15. Die Feinstpositionierung 12 ist über den Spreaderaufbau 17 mit dem Spreader 16 verbunden, an dem an jeder Ecke eine Videokamera 20 angeordnet ist.&iacgr;&ogr; ropes 7 are arranged. The fine positioning 12 consists of an upper part 13 and a lower part 14. There is a rigid connection 15 between the middle head and the fine positioning 12. The fine positioning 12 is connected via the spreader structure 17 to the spreader 16, on which a video camera 20 is arranged at each corner.
is Diese Videokamera 20 erfaßt mit ihrem Sichtfeld die Ecken des Containers 18 unter dem Spreader 16.is This video camera 20 captures with its field of view the corners of the container 18 under the spreader 16.
Sobald der Spreader 16 pendelarm von den Hubwerktrommeln 4 ausreichend nahe auf den zu erfassenden Container 18 abgesenkt ist, wird mittels Feineinstellung 12 eine Korrektur in x/y- und Verdrehrichtung vorgenommen, indem sich Oberteil 13 und Unterteil 14 der Feinstpositionierung gegeneinander verschieben. Das Maß der Verschiebung wird mittels Rechner anhand des Bildes der Kamera 20 vorgenommen. Sobald die entsprechende Lagekorrektur erfolgt ist, werden die Twist-Locks 19 des Spreaders 16 auf die Ecken des Containers 22 abgesenkt und verriegelt.As soon as the spreader 16 is lowered by the lifting gear drums 4 sufficiently close to the container 18 to be picked up, a correction in the x/y and twisting direction is made using the fine adjustment 12 by moving the upper part 13 and lower part 14 of the fine positioning against each other. The extent of the displacement is determined by a computer based on the image from the camera 20. As soon as the corresponding position correction has been made, the twist locks 19 of the spreader 16 are lowered onto the corners of the container 22 and locked.
Figur 2 zeigt den Spreader in ausgefahrenem 20b und eingefahrenem 20a Zustand mit Kamera über einem Container 18. Um eine Kollision des Spreaders mit anderen Containern 18 oder Wänden des Lagers zu 0 vermeiden, können am Spreader 16 Erfassungseinrichtungen 28 angeordnet sein, die in einem Kontrollfeld 27 Signale an eine Überwachungseinrichtung senden. Bei den Erfassungseinrichtungen 28 handelt es sich um Laser. Es sind aber auch Überwachungskameras als auch andere geeignete Einrichtungen wie Ultraschall denkbar.Figure 2 shows the spreader in the extended 20b and retracted 20a state with a camera above a container 18. In order to avoid a collision of the spreader with other containers 18 or walls of the warehouse, detection devices 28 can be arranged on the spreader 16, which send signals to a monitoring device in a control field 27. The detection devices 28 are lasers. However, surveillance cameras and other suitable devices such as ultrasound are also conceivable.
Figur 4 stellt die neuerungsgemäße Vorrichtung in vereinfachter Form mit einem Gummipuffer 29 und einem elastisch gefederten Rad 30 an einem Spreader 16 dar.Figure 4 shows the device according to the innovation in a simplified form with a rubber buffer 29 and an elastically sprung wheel 30 on a spreader 16.
In Figur 5 ist ein System gezeigt, bei dem die betriebsmäßige Auslenkung des Spreaders erfaßt wird. Mittels einer, an der Laufkatze 5 angeordneten Erfassungseinrichtung 25, wird die Abweichung einer Zielmarke 26' von einer Soll-Stellung der Zielmarke 26 erfaßt und an einen Rechner weitergegeben. Diese Einrichtung dient dazu, den pendeiarm geführten &iacgr;&ogr; Spreader 16 bei und nach dem Absenken auf den Container 18 exakt zu orten und eventuelle Abweichungen in x/y- und Verdrehrichtung über Verstellen von Laufkatze 5 und Brücke 2 zu korrigieren oder rechnerseitig bei der Feineinstellung zu berücksichtigen..Figure 5 shows a system in which the operational deflection of the spreader is recorded. Using a detection device 25 arranged on the trolley 5, the deviation of a target mark 26' from a desired position of the target mark 26 is recorded and passed on to a computer. This device is used to precisely locate the pendulum-arm-guided spreader 16 during and after lowering onto the container 18 and to correct any deviations in the x/y and twisting directions by adjusting the trolley 5 and bridge 2 or to take them into account on the computer side during fine adjustment.
is Die Figuren 6, 7 und 8 zeigen in vereinfachter Darstellungsweise verschiedene Möglichkeiten, Kameras 20 zum Erfassen der Containerecken 22 anzuordnen.is Figures 6, 7 and 8 show in a simplified representation various possibilities for arranging cameras 20 to capture the container corners 22.
Die Figur 9 zeigt eine Positioniereinrichtung für Container mit 0 Hydraulikzylindern (31), über die Hebel (32) vorgespannt werden, an denen die Hubwerkseile (7) angeordnet sind und durch ein gezieltes Vorspannen beziehungsweise Entlasten der Seile (7) ein Pendeln des Lastaufnahmemittels (10) verhindert wird. Gleichzeitig wird durch das Einleiten von Kräften in die Seile (7) mittels Hydraulikzylinder (31) ein Feinpositonieren des Lastaufnahmemittels (10) erreicht. Diese Feinpositionierung kann so exakt sein, daß ein Positionieren durch das Verschieben von Teilen des Lastaufnahmemittels (10) gegeneinander zur Feinpositionierung entfallen kann. Dazu werden zweckmäßigerweise, wie in Fig. 9 dargestellt, jeweils zwei korrespondierende Seilfestpunkte 0 zwangsläufig gegensinnig bewegt. Die notwendige Regelung der Ansteuerung der Zylinder wird rechnergesteuert durchgeführt.Figure 9 shows a positioning device for containers with 0 hydraulic cylinders (31), via which levers (32) are pre-tensioned, on which the hoist cables (7) are arranged and by targeted pre-tensioning or releasing of the cables (7), swinging of the load-carrying device (10) is prevented. At the same time, by introducing forces into the cables (7) by means of hydraulic cylinders (31), fine positioning of the load-carrying device (10) is achieved. This fine positioning can be so precise that positioning by moving parts of the load-carrying device (10) against each other for fine positioning can be omitted. For this purpose, as shown in Fig. 9, two corresponding cable fixed points 0 are expediently moved in opposite directions. The necessary control of the control of the cylinders is carried out under computer control.
Claims (13)
angeordnet sind.11. Device according to claims 1 to 3, characterized in that collision protection devices (28, 29) are provided on the spreader (16).
are arranged.
Seilspannung durch das Ein- und Ausfahren der Zylinder (31) so
verändert werden kann, daß ein Pendein des12. Device according to claim 1, characterized in that hydraulic cylinders (31) are arranged on the cables (7) so that the
Rope tension by extending and retracting the cylinders (31) so
can be changed so that a pendulum of the
Priority Applications (1)
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| DE29510031U DE29510031U1 (en) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | Device for the precise positioning and stacking of containers |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29510031U1 true DE29510031U1 (en) | 1995-10-26 |
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ID=8009533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29510031U Expired - Lifetime DE29510031U1 (en) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | Device for the precise positioning and stacking of containers |
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Owner name: NOELL MOBILE SYSTEMS & CRANES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: PREUSSAG NOELL GMBH, 97080 WUERZBURG, DE Effective date: 20020115 |
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Effective date: 20030807 |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
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| R071 | Expiry of right |