WO2016041035A1 - Basε modular para compor instalações e método para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas - Google Patents

Basε modular para compor instalações e método para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a square or rectangular base para -epiped tower-like structure, which is a modular unit that can be adjusted side by side with other equal units, which makes it possible to compose a variable installation, where each The unit or base has three functional details defined along its height and, to this end, each tower has a ground floor, a first floor over the previous one and a functional top.
  • the ground floor and first floor are also fitted with rails, while the top is a fulcrum for stacked boxes or containers.
  • On the ground floor works a robot defined as lifting, while above it works a robot defined as moving.
  • the stacked boxes are moved vertically by the first lifting robot, whose elevator passes the moving robot to perform such a function, which allows the first lower box resting on the top of the base to be moved to the top. first floor and over the moving robot.
  • first lifting robot whose elevator passes the moving robot to perform such a function
  • the first lower box resting on the top of the base to be moved to the top. first floor and over the moving robot.
  • the box on the moving robot can be moved horizontally in any of the four directions of each base and be reheated under any other stack of boxes or moved to any point on the first floor on the perimeter of the facility to be removed or removed. Removal of the volumes contained within. Both robots have freedom of
  • WO2013167907A1 WO2012127102A1 and WOS849075A1
  • there are other options for moving around the base of the assembly but in most cases a specific robot moves and raises the load to the specified niche.
  • the same robot performs volume elevation and displacement promoting its removal from a loca! and moving it to another location.
  • a disadvantage in conventional installations is the structural complexity of the installation, where the height, width and
  • depth is predetermined to contain a maximum number of boxes or volume stacked, as an example we can cite
  • each column is determined by four vertical profiles, as well as each column constituting means for stacking several boxes.
  • all columns have the same height and with that. at the top of them a horizontal plane is formed with several intersecting rails on which robot traffic takes place, each with means such that only the first top-down box of each column can be lifted and moved to another column. where it is lowered and so on. With such movements, a set of robots on the upper piano work to move the stacked boxes in each column. Although in this case the system has efficiency of
  • each robot also includes elevating means to move the load vertically, allowing it to be placed on a given place or niche, remove it and transport it to another location, either for storage or shipment of the volume to the recipient.
  • the first object of the invention is the characterization of a module in the base form so that a stable self-supporting stacking of multiple equal volumes
  • a self-supporting stack that rests exactly on each base.
  • This stack is of a type that can have a variable number of units and does not require the use of any complementary structure for its stability, since the units or boxes themselves, also called containers, are self-contained and allow multiple units to be stacked. Stably.
  • the second object of the invention is the definition of a modular base that can be adjusted side by side with other equal units, so that, according to the need of each project, the installation is able to grow towards the side frames of each forming a grid that can be sized to meet the logistics of each segment, be it industrial or commercial.
  • each base contributes to composing installations with varying width and length, including Irregular layouts,
  • Another object of the invention is to define a vertically elongated base that defines three working sectors along its height: a horizontal support top for the stack of boxes to be stocked and moved, and two circulation floors for two types of robots. different, one defined as ground floor for moving one robot defined as lifting and a first floor over the previous one for moving another robot simply defined as moving.
  • the ground floor and first floor are also provided with rails, while the top is a fulcrum for stacked boxes or containers.
  • On the ground floor works the lifting robot, while above it on the first floor irabaiha the moving robot.
  • the stacked boxes are moved vertically by the lifting robot which has a platform generically defined as an upwardly extendable lift passing freely through the center of the moving robot until it reaches the bottom of the first stacked box. And so, after a locking system is activated, the stack of boxes is now resting on the elevator which, when retracted, provides means for the first box to be resting on the moving robot, while the other boxes remain resting on Therefore, such vertical displacement of the first lower box occurs in conjunction with the actuation of the latches and thus when the stack of boxes is moved downwards such latches are released and at the moment when bottom box upwards found support on the moving robot, the second or box immediately above and the other boxes on top of the base are kept stable by the locks.
  • the lifting robot which has a platform generically defined as an upwardly extendable lift passing freely through the center of the moving robot until it reaches the bottom of the first stacked box.
  • the box resting on the moving robot can be moved horizontally in any of the four directions of each base and relocated under any other stack of boxes, at which time the lifting robot comes into action reversing all the previously mentioned movements, however.
  • the moving robot will move the volume to a certain point or station within the perimeter of the installation, where manual or automatic entry of the box into the system occurs.
  • the two moving and lifting robots are independent and may be on different routes and functionally matched at the right time, all managed by a specific software-managed computer center,
  • the main object of the invention is to provide an installation without all that structure for stability of box piles or volumes to be stored and moved. Usually such a structure is present in most installations used for the same purpose.
  • the stacks of boxes are self-supporting
  • the elevator robot has means for supporting the floor and not the rails, thereafter said stack of boxes is moved vertically, until the desired box is positioned on the moving robot, consequently, all load of the box stack does not fall on the robot's running or on rails and structure, which allows a reduced dimensioning of the modular base structure;
  • the stack of boxes is not constrained by the structure as each stack is self-supporting and can have a variable number of stacked boxes resulting in high storage density, increased space efficiency, more storage locations. storage and considerable reduction of space occupied by the installation itself;
  • variable box stacks and their unique handling considerably increases the flexibility of maneuvering of all boxes, whether for docking or shipping;
  • each base is modular makes it very simple to integrate a complete installation into any existing covered space, whether it is a warehouse, a building floor and the like, where the installation fits even around obstacles. various, such as around pillars and others, as well as in places with very low ceilings;
  • the modular aspect adopted for the base design provides all the means for defining a flexible layout
  • Robot capacity may vary for each project, and at the same time, the same facility may increase or decrease the number of robots depending on inventory flow, which is important for certain seasons of the year;
  • FIGURE 1 illustrates an isometric view of the complete modular base including the elevator robot, the moving robot and a stack of boxes to be moved;
  • FIGURE 2 is a top angle perspective highlighting the structural part of the modular base
  • FIGURE 3 shows another perspective view as above, but in this case a stack of boxes is included on the base;
  • FIGURE 4 is an isometric view exemplifying an installation with only 4 modular bases, highlighting the fact that each base is combined side by side with an equal one;
  • FIGURE 5 shows a perspective view and two enlarged details showing the modular base structure and upper box stack support latches and in these enlarged details the latches are in the unlocked position;
  • FIGURE 6 reproduces a perspective detail of the lock in the locked position
  • FIGURE 7 is the same detail as the previous figure, but in cross section;
  • FIGURE 8 shows a perspective detail of the same lock illustrated in the previous figure
  • FIGURE 9 depicts the detail of the anterior sectional view
  • FIGURE 10 shows a perspective view highlighting the base frame and a stackable box
  • FIGURE 11 illustrates a top angle isometric view only. of a stackable box
  • FIGURE 12 is a lower angled isometric view of a stackable box only and an enlarged detail highlighting the male stacking groove between the units;
  • Figure 13 is a sectional side view of a stackable box and an enlarged detail highlighting the male stacking groove between the units;
  • FIGURE 14 reproduces a perspective view of the modular base structure and an enlarged detail of the robot moving rails:
  • FIGURE 15 is a perspective view of a complete modular base showing the partially raised elevator robot
  • FIGURE 16 shows a perspective view showing the upper angle elevator robot
  • FIGURE 17 is a perspective view only of the elevator robot structure and drive mechanism
  • FIGURE 18 shows a top angle isometric view of the moving robot robot structure only
  • FIGURE 19 is a lower angled isometric view only of the elevator robot moving structure highlighting the latch drive mechanism disposed under its cover;
  • FIGURE 20 shows a side view only of the moving robot robot structure
  • FIGURE 21 illustrates a top angle isometric view highlighting the trot used in the moving robot and the elevator robot
  • FIGURE 22 is a lower angle isometric view also highlighting the trolley used in the moving robot and the elevator robot;
  • FIGURE 23 shows a partially exploded isometric view at a higher angle highlighting some internal details of the trolley used in the moving robot and the elevator robot;
  • FIGURE 24 reproduces a top-angle isometric view of the trolley without a few pieces and an enlarged detail of one of its corners, disarming the drive mechanisms of the trolley drive;
  • FIGURE 25 is a top angled isometric view of the trolley also without some parts and an enlarged detail of one of its corners, highlighting the belt motion transmission at one of the corners of the frame;
  • FIGURE 26 shows a perspective view of the modular base structure highlighting the intermediate brackets for arranging a box while it awaits the moving robot;
  • Fig. 26 is a perspective view like Fig. 26 of the modular base structure highlighting a box resting on the intermediate supports as it awaits the arrival of the moving robot;
  • FIGURE 28 shows a side view of the modular base showing the upward displacement of the elevator robot moving part while fetching a stacked box on the base;
  • FIGURE 29 is a sectional side view showing the end of stroke of the moving portion of the elevator robot and the actuation mechanism of the stacked box release latches;
  • FIGURE 30 shows a side view highlighting the decision of the stacked boxes
  • FIGURE 31 illustrates a side view showing that a box has been arranged over the moving robot and the remainder of the stacked boxes are resting on the base frame;
  • FIGURE 32 shows a side view illustrating the displacement of the moving robot with a box resting on it:
  • FIGURE 33 shows an isometric view exemplifying the
  • the support plane (4) has two opposite edges fitted with stacked box support latches (5);
  • the two floors (2 and 3) are each also provided with four rail segments (7) and (8);
  • said structural module (1) is combined with other equal units fitted on all or any of its four sides, which combination also coincides with alignment between all rails (7) and (8) configuring tracks in the four directions of each structural module and which constitute routes for the robots (9 and 10);
  • the housing (6) is sized to move freely from the support plane (4) to the first floor (3) and to be supported on the moving robot (10);
  • the elevator robot (d) has means (11) for freely passing through the center of the moving robot (10) and lowering and raising the stack of boxes ( ⁇ ):
  • the boxes (6) have means (12) for automatically activating the latches (5), consistent with releasing the stack of boxes (6) at the moment of vertical movement;
  • the elevator robot ⁇ 9 ⁇ and the moving robot (10) are also provided with four-wheeled trolley (13), all of which can be moved up and down and consistent with two-sided opposite runs. stay suspended while the others are on the corresponding rails (7 or 8), so that this movement can allow a change of direction ⁇ 90 ô so that said robots (9 and 10) can move on said rails ( 7 and 8) according to any desired route.
  • each structural module (1) is formed by four tubular vertical risers (14), one at each corner, interconnected by equally tubular sleepers (15), (16) and (17) that form the lower floor. or ground (2), the intermediate floor or first floor (3) and the upper plane (4), as well as the sleepers ⁇ 16 ⁇ and (16) constitute supports for the ends of the rails (7) and (8), while two opposing sleepers (17) form the brackets for the latches (5) and, furthermore, between the four sleepers (15) is located a support pin (18) for the elevator robot (9).
  • each lock (5) is formed by a rectangular tube bar (19) extending along the corresponding crossbar (17), to which it is interconnected by articulated points (20). and, furthermore, at the bottom of each bar (19) there are integral points (21) which are articulated together with said bar, articulation is defined at two limited points in a radius of 90 * where in said first bar (19) is (Fig. 5) practically juxtaposed over the corresponding bar (17), while the tips (21) are horizontally turned inward, while in the second position (Fig.
  • each bar (19) is displaced inward and both form a support supporting means (31) of the stacked boxes (6), each bar (19) having two additional mass centers (22) and (23) closely related to the center of the articulated points (20) enough that said masses can alter the center of gravity of each bar (19) by maintaining it by gravity in the locked or unlocked position when it is moved to exceed the vertical center of the pivot points (20).
  • Each box (6) is a stackable unit, seen in detail in figures 10 to 12, whereby each box is found to have at least one open side (24), either top or side, as well as each box is formed by square tube structure forming an outer frame with an upper frame (25) and a lower frame (26),
  • mullions (27) interconnected by mullions (27) at the four corners, all of which combine to receive closures by internal plates (28) and, furthermore, the upper ends of the mullions (27) result in inviting fittings (29), while their lower ends have ends (30) that penetrate the sockets (29) when said box is stacked with other equal units, as well as the lower frame of each box ( ⁇ ) is externally contoured by a tab (31) with cuneiform section, being the horizontal side (32). ) facing downwards and the inclined side (33) is the upper one, where the former is the fulcrum of each box (6) on the latches (5) and the ramp part (33) also drives the said locks when a box is moved from bottom to top.
  • the kennels (7) and (8) are illustrated in detail in figures 14, where they are found to be "V" positioned angles and are also cut to the same shape at the crossing points (34).
  • the elevator robot (9) is polished in detail in figures 15 to 18, where it is found to comprise a first structural part (figures 15 and 16) defined as structural cage (35), whose height is sufficient to be adjusted. inside the lower floor (2) and has internally a drive mechanism (36) for a vertically movable lift assembly (37), as if it were a piston, whose upper part is sized to pass through the center of the moving robot (10) to lower or raise the stacking boxes (6) and placing or removing one of them over said moving robot (10), furthermore, the underside of the structural cage (35) is integrated with the trot (13) so that the assembly can be moved in either direction defined by the rails (7),
  • the structural cage 35 is formed by a base 39 sized within the limits defined for support on the support pin 18, while at the bottom side is
  • an angle frame (40) which is also repeated at the top forming another frame (41) interconnected with the first by other vertical angles (42), one at each corner, and ( still, the upper frame (41 ) receives plates (43) which are also repeated on the base (39) and constitute fixing means for the drive mechanism (36) formed by vertical guides (44) and equally vertical swivel spindles (45), the latter with their lower ends provided with belts (46) synchronized by belts (47), however, one of them (48), also by means of belts (49), is coupled to another shaft (50) of a rotatable electric motor (51) in both directions and simultaneously rotate all spindles (45) to which the lift assembly (37) is coupled.
  • a rotatable electric motor (51) in both directions and simultaneously rotate all spindles (45) to which the lift assembly (37) is coupled.
  • Lifting assembly 37 is shown in detail in Figure 18, where it is shown that it is formed by a structure defined by two corner frames, one lower (52) and one upper (53) interconnected at the four corners by other vertical angles (54) and furthermore the upper frame (53) includes a lid (55) and under it a locking and unlocking mechanism (56) while the lower frame has plates (57) ) with plain holes (58) and holes
  • the locking and unlocking mechanism (56) is illustrated in detail in figures 19 and 20. where it is found to comprise a servo motor (61) which, together with a central axis (62), applies two-way half-way. on a disk (63), where the ends of two arms (64) are pivotally and eccentrically attached, whose opposite ends are also pivotally attached to two radially opposite actuating tips (65A), the
  • the elevator robot (9) and the moving robot (10) use the same trolley (13), illustrated in figures 21 to 25, which shows that it consists of a structure composed of two frames, a tube top (66); and a parallel flat bar bottom (67), wherein the first has its corners with receptacles (68) for receiving the ends (30) of the boxes (6).
  • this function is only present in the moving robot (10), but also this first tubular frame (66) is supported and fixed on spacer brackets (69) which, in turn, fix the parallel flat bar frame (67) and, at the At the same time, all spacer brackets (69) serve as frame bearings (70), one on each side, synchronized at the ends with the respective bevel gears (71), as well as one of these axes is driven by motor (72) with pulley drive (73 and 74) and belt (75), whereby all axles (70) configure a drive for the four carriage pairs (76) below the parallel flat bar frame (67), where each drive, In addition to being close to each corner of the assembly, it has its own drive mechanism mounted between said bars, each formed (fig.24) by an actuator block (77) slidably mounted on guides (78) and a spindle (7S) , foreseeing stops (80), being this whole set mon between the parallel bars (67), where the spindle (79) has an end coupled to the corresponding shaft (70
  • a first double idler pulley (87) which by means of the first belt (88) is coupled to a pulley (89) of a motor (90) and by means of a second belt (91) is coupled to a second double idler pulley (92) mounted on the pivot shaft (84) of the fork (83), at which lower end is a double pulley-shaped wheel (93) having two belts (94) and (95), the first coupled to the second double pulley (92) while the second is coupled with the other double pulley wheel (93) on the same side, whereas the power of the motor (90) is transmitted to the other sides with other pulleys arranged in the same way, but (fig. 25) a transmits movement to another through
  • the structural module (1) has the first floor (3) provided with holding brackets (98) on which a box (6) is supported by its flap (1). 31) waiting for transport by the moving robot (10).
  • one or more stackable boxes (6) are supported by a structural module (1) and, furthermore, the elevator robot (9) and the moving robot (10) are also positioned in this same module (1). In this condition, the elevator robot (9) is driven so that the first box
  • the box 6, as shown in Fig. 27, may be moved downwards by the elevator robot (9) and rests on the holding supports (98).
  • the moving robot does not need to be present in this module, it may be working on other modules and, at the desired opportunity, this standby box is collected by the moving robot (10) to be taken to any other module.
  • the trolleys 76 move up and down in pairs, such movement allows the standby box 6 to be raised and lowered sufficiently only to be removed or placed on the stand trolleys. 98). Such operation allows many boxes to be moved from side to side and placed in the corresponding holding brackets (93). This condition of
  • Operation allows the housings (6) to be blurred from one module to another without the presence of the elevator robot (9).
  • standby brackets 98 allow the two robots to work independently, which further increases the
  • All drives are managed by specific software, with several sensors in the corresponding parts and other ephonic components, especially those for wi-fi network, not shown, since the aim of the invention is a module that allows the assembly of small, medium is large facilities, consequently, there are wide variations in hardware and software use.
  • a method for stacking and moving boxes to be performed by an installation obtained in accordance with the modular structure described above comprising the basic steps of:
  • each box is initially positioned over the movement robot ⁇ 10 ⁇ previously positioned in the corresponding module (1) and it is then moved by said robot according to a software-defined route to anywhere else in the facility, the destination of which receives the box (6) in two different ways: a) it is simply placed on stand (98) releasing the moving robot for new tasks and, at the appropriate time and defined by the software, this box is moved upwards by the elevator robot (9) and placed on the support plane (4); b ⁇ software synchronizes the arrival of the moving robot (10) loaded with a box (6) and the elevator robot (9 ⁇ and the latter performs the placement of the box on the support plane ⁇ 4 ⁇ when the locks (5) are triggered to finalize the positioning of the box or its stacking with other existing units in the same module.
  • - relocating stacked boxes ⁇ 8 ⁇ is done: a ⁇ independently of the moving robot (10) the lifting robot (9) pushes and unstacks the boxes (6) by sliding them one by ve2 to stand (98); b) the boxes (6) held in the holding brackets (98) are relocated to other modules (1) only by the moving robot (10); c) the boxes (6) held in the holding brackets (98) are stacked by the elevator robot (9) regardless of the position occupied by the moving robot (10); d) the two robots are synchronized to the same module to perform the unpacking or stacking of a box (6).

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Abstract

Do tipo passível de ser combinada lado a lado com outras unidades iguais e compor uma instalação para estocagem, movimentação e expedição de volumes diversos passíveis de serem acondicionados em caixas que são empilhadas sobre cada módulo, sendo que cada base compreende um módulo estrutural (1) com três seções funcionais que constituem verdadeiros pavimentos, um inferior (2) dito como andar térreo, um intermediário definido como primeiro andar (3) e um superior definido como plano de apoio (4), este último possui travas (5) de apoio para as caixas empilhadas (6); os dois pavimentos (2 e 3) são igualmente munidos cada um de quatro segmentos de carris (7) e (8), sobre os quais trabalham pelo menos um robô de movimentação (10) e um robô elevador (9); todo esse conjunto combina-se com outras unidades iguais ajustadas em todos ou em qualquer um dos seus quatro lados, combinação esta que coincide também com alinhamento entre todos os carris (7) e (8) configurando vias nas quatro direções de cada módulo estrutura! e que constituem rotas para os robôs (9 e 10); ditos robôs se combinam para remover as caixas (6) de cada pilha para colocá-la em outra base ou para encaminhá-la em qualquer ponto do perímetro da instalação para expedição.

Description

a a BASE MODULAR PARA COMPOR INSTALAÇÕES E MÉTODO PARA ESTOCAGEM POR EMPILHAMENTO E MOVIMENTAÇÃO DE CAIXAS
Campo da Invenção,
Mais particularmente a presente invenção refere-se a uma estrutura em forma de torre paraielepípédica, com base quadrada ou retangular, que constitui uma unidade modular passível de ser ajustada lado a lado com outras unidades iguais, o que permite compor uma instalação variável, onde cada unidade ou base apresenta três detalhes funcionais definidos ao longo de sua altura e, para tanto, cada torre apresenta uma andar térreo, um primeiro andar sobre o anterior e um topo funcional. O andar térreo e o primeiro andar sâo igualmente munidos de trilhos, enquanto o topo constitui ponto de apoio para caixas ou contêineres empilhados. No andar térreo trabalha um robô definido como de elevação, enquanto acima do mesmo no primeiro andar trabalha um robô definido como de movimentação. Dessa forma, com um método inovador as caixas empilhadas são movimentadas no sentido vertical pelo primeiro robô de elevação, cujo elevador transpassa o robô de movimentação para realizar tal função, o que permite deslocar a primeira caixa de baixo apoiada sobre o topo da base até o primeiro andar e sobre o robô de movimentação. Logicamente tal deslocamento da primeira caixa de baixo para cima ocorre em conjunto com o acionamento de travas e, assim, quando a pilha de caixas é deslocada para baixo tais travas sio liberadas e, no momento em que a primeira caixa de baixo para cima encontrou apoio sobre o robô de movimentação, as demais caixas sobre o topo da base são mantidas estáveis pelas travas. Assim, a caixa sobre o robô de movimentação pode ser deslocada horizontalmente em qualquer uma das quatro dlreções de cada base e ser reaiocada sob outra pilha qualquer de caixas ou ser levada até um ponto qualquer do primeiro andar no perímetro da instalação para ser removida ou para retirada dos volumes contidos em seu interior. Os dois robôs possuem liberdade de
movimentos nas quatro díreções de cada base, consequentemente, ás pilhas de caixas podem ser movimentadas para qualquer ponto da instalação. A combinação de todos estes movimentos é gerenciada por software especifico e torna possível administrar automaticamente toda instalação, tornando-a ideal para qualquer segmento que, por um motivo ou por outro, exige meros eficientes para controle rigoroso de um grande número de volumes, principalmente para realização das seguintes operações: recebimento, classificação, estocagem, expedição,
distribuição e outras operações que possam caracíeri2ar um modelo logístico eficiente para estocagem e movimentação de diferentes volumes, o que se aplica em diferentes segmentos, se|am eles comerciais ou industriais.
Estado da técnica,
Atuaimente existem diferentes Instalações para atender
praticamente os mesmos serviços, ou seja, recebimento, estocagem, movimentação e distribuição de volumes diversos, inclusive com o método de empilhamento e uso de robôs, tudo gerenciado por software e outros detalhes de automação, tal como ensinam, por exemplo, os documentos: DE202014102274, EP0767113A2, JP2009040554A: KR20140066529À, KR20140072239A, NO20121488, US2701065, US004007843,
US004415975, US6913434, US2014072391 A1, US2014086714A1, US20070276535, WO9849075A1 , WO2012127102A1, WO2013167907A1 e WO2013167907A1 Todos eies com as suas particularidades
construtivas, alguns para cargas unitárias empilhadas e realmente pesadas e outros para vários volumes acondicionados em caixas que são empilhadas e, nestes casos, os volumes são relativamente leves e pequenos. Logicamente cada sistema conhecido apresenta as suas vantagens técnicas e práticas correspondentes aos segmentos comerciais ou industriais que, por um motivo ou por outro, sua logística melhora com a utilização de tal tipo de instalação.
Ao longo do tempo, notou-se que as instalações e métodos conhecidos poderiam ser melhorados, não só no que se refere a instalação propriamente dita, notadamente as estruturas e os meios para movimentação dos robôs, como também no que se refere ao método de movimentação dos volumes empilhados, sejam eles unitários ou na forma de caixas, incluindo~se os contèineres, pois, na maioria das instalações atuais, todo sistema robótico se movimenta no plano formado no topo da instalação. Nesta condição toda movimentação horizontal dos volumes é realizada no plano ou topo da instalação, o que gera uma série de limitações. A movimentação dos volumes no topo da instalação ê realizada por alguns sistemas, tal como aqueles ensinados nos
documentos: WO2013167907A1, WO2012127102A1 e WOS849075A1, entretanto, existem outras opções de movimentação pela base do conjunto, porém, na maioria dos casos, um robô especifico faz o deslocamento e a elevação da carga até o nicho determinado.
Portanto, em todos os sistemas, o mesmo robô executa a elevação e o deslocamento do volume promovendo a sua retirada de um loca! e deslocando-o até outro local.
Um aspecto desvantajoso nas instalações convencionais é complexidade estruturai da instalação, onde a altura, largura e
profundidade é predeterminada para conter um numero máximo de caixas ou de volume empilhados, como exemplo podemos citar
WO2013167907A1 , onde toda estrutura já tem uma altura
predeterminada, formando várias colunas de empilhamento, uma do lado da outra, onde cada coluna é determinada por quatro perfis verticais, como também cada coluna constitui meios para empilhamento de várias caixas. Neste caso todas as colunas tem a mesma altura e, com isso. no topo das mesmas é formado um plano horizontal com vários trilhos que se cruzam e sobre os quais ocorre o trafego de robôs, cada qual com meios para que apenas a primeira caixa de cima para baixo de cada coluna possa ser içada e deslocada até outra coluna, onde é abaixada e assim sucessivamente. Com tais movimentos, um conjunto de robôs no piano superior trabalham para movimentação das caixas empilhadas em cada coluna. Embora neste caso o sistema apresenta eficiência de
funcionamento, notou-se que a instalação exige uma estrutura
predeterminada para cada projeto que, apesar de ser possível a sua ampliação, notou-se que para tanto ocorre complicações que exigem parada completa de todo sistema. Por outro lado, observa-se também que o custo de fabricação e montagem de instalações com topo plano para movimentação dos volumes é realmente considerável, uma vez que cada piítia de caixas é mantida no interior de uma coluna ou torre com recursos para sustentação também do topo ou do plano de movimentação dos robôs.
Um detalhe desvantajoso em outros sistemas é o fato de que o robô é responsável pelo deslocamento vertical e horizontal de cada volume, consequentemente, isso gera complexidade e um número maior de robôs.
Existem outras modalidades semelhantes para realização do mesmo trabalho, aquelas que possuem corredores com uma pluralidade de prateleiras e robôs que se deslocam em tais corredores, onde cada robô inclui também meios elevadores para movimentar verticalmente a carga, o que permite colocá-la em um determinado local ou nicho, removê-la e transportá-la para outro local, seja de armazenamento ou expedição do volume para o destinatário.
Portanto, nas instalações conhecidas, embora sejam eficientes, notou-se que algumas os custos de fabricação e os custos de
manutenção e gerenciamento ainda são consideravelmente elevados, mesmo assim, muitos sistemas a lentidão também ê um agravante, não só pela velocidade limitada dos robôs, como também em função dos tayouts estruturais, o que sempre acaba gerando um método de
gerenciamento que exige "roteirizações" complexas e, em muitos casos, mais longas.
Obietivos da Invenção.
O primeiro objetivo da invenção é a caracterização de um módulo na forma de base para que sobre a mesma possa ser realizado um empilhamento autoportante estável de vários volumes iguais,
preferivelmente na forma de caixas quet por sua vez, pode conter um ou mais produtos (volumes menores), formando uma pilha autoportante que se apoia exatamente sobre cada base. Essa pilha é do tipo que pode ter uma quantidade variável de unidades e dispensa o uso de qualquer estrutura complementar para sua estabilidade, pois, as próprias unidades ou caixas, também passíveis de serem denominadas de contêineres são autopartantes e condizem para que várias unidades sejam empilhadas estavelmente.
O segundo objetivo da invenção é a definição de uma base modular passível de ser ajustada lado a lado com outras unidades iguais, de modo que, de acordo com a necessidade de cada projeto, a instalação é passível de crescer em direção aos quadro lados de cada base, formando um gradeado passível de ser dimensionado para atender a logística de cada segmento, seja ele industrial ou comercial Logicamente a
modularidade de cada base concorre para compor instalações com variação na largura e no comprimento, incluindo-se layouts Irregulares,
Outro objetivo da invenção ê a definição de uma base alongada verticalmente que define três setores de trabalho ao longo de sua altura: um topo horizontal de apoio para a pilha de caixas a serém estocadas e movimentadas, e dois pavimentos de circulação para dois tipos de robôs diferentes, sendo um definido como andar térreo para movimentação de um robô definido como de elevação e um primeiro andar sobre o anterior para movimentação do outro robô simplesmente definido como de movimentação.
O andar térreo e o primeiro andar são igualmente munidos de trilhos, enquanto o topo constitui ponto de apoio para caixas ou contêineres empilhados. No andar térreo trabalha o robô de elevação, enquanto acima do mesmo no primeiro andar irabaiha o robô de movimentação.
As caixas empilhadas são movimentadas no sentido vertical peio robô de elevação que, para tanto, apresenta uma plataforma genericamente definida como elevador passível de se estender para cima passando livremente pelo centro do robô de movimentação até atingir o fundo da primeira caixa empilhada. E, assim, depois de acionado um sistema de travas, a pilha de caixas passa a ficar apoiada sobre o elevador que, ao se recolher, confere meios para que a primem caixa fique apoiada sobre o robô movimentação, enquanto as demais caixas permanecem apoiadas sobre a base, logicamente pela atuaçào das travas, Portanto, tal deslocamento vertical da primeira caixa inferior ocorre em conjunto com o acionamento das travas e, assim, quando a pilha de caixas é deslocada para baixo tais travas são liberadas e, no momento em que a primeira caixa de baixo para cima encontrou apoio sobre o robô de movimentação, a segunda ou caixa imediatamente acima e as demais caixas sobre o topo da base são mantidas estáveis pelas travas-
A caixa apoiada sobre o robô de movimentação pode ser deslocada horizontalmente em qualquer uma das quatro direções de cada base e ser realocada sob outra pilha qualquer de caixas, momento em que entra novamente em ação o robô de elevação invertendo todos os movimentos anteriormente citados, entretanto, existe a possibilidade também de o robô de movimentação deslocar o volume até um determinado ponto ou estação no perímetro da instalação, onde ocorre entrada manual ou automática da caixa no sistema.
Nota-se que os dois robôs de movimentação e elevação são independentes e podem estar em rotas diferentes combinando-se funcionalmente no momento adequado, tudo isso administrado por uma central computadorizada gerenclada por software específico,
Portanto, o fato de os dois robôs possuírem liberdade total de movimentos nas quatro direções de cada base permite que cada caixa das pilhas seja remanejada para qualquer ponto da instalação Como já foi dito, a combinação de todos estes movimentos é gerencíada por software específico e toma possível administrar automaticamente toda instalação, tomando-a ideal para qualquer segmento que, por um motivo ου por outro, exige meios eficientes para controle rigoroso de um grande número de volumes, principalmente para realização das seguintes operações: recebimento, classificação, estocagem, expedição,
distribuição e outras operações que possam caracterizar um modelo logístico eficiente para estocagem e movimentação de diferentes volumes, o que se aplica em diferentes segmentos, sejam etes comerciais ou industriais.
Nota-se que o principal objetivo da invenção é proporcionar uma instalação sem toda aquela estrutura para estabilidade das pilhas de caixas ou volumes a serem estocados e movimentados. Normalmente tal estrutura é presente na maioria das instalações utilizadas para a mesma finalidade. A eliminação da estrutura e o uso de dois robôs distintos, um elevador e um de movimentação, tornou possível reduzir
consideravelmente o custo final do produto, como também tornou possível a definição de uma ''UNIDADE PADRÃO", que na realidade é o módulo básico que se repete lado a lado e permite que a instalação cresça ou diminua em qualquer uma das quadro direções da base,
consequentemente, no final da montagem, sâo sentidas inúmeras vantagens técnicas e práticas em relação aos sistemas convencionais, ou seja:
custo reduzido para montagem de qualquer instalação;
as pilhas de caixas sâo autoportantes;
todos os robôs são movimentados no plano mais baixo dito como andar térreo, o que facilita sobremaneira a entrada e a saída das caixas ao sistema em qualquer uma das bases que define o perímetro da instalação;
o fato de o robô de elevação ou robô elevador trabalhar no andar térreo permite que toda carga seja díretamente apoiada sobre o piso, ou seja, no momento em que uma pilha de caixas é movimentada
verticalmente, o robô elevador apresenta meios para ter apoio sobre o piso e não sobre os trilhos, depois disso, a dita pilha de caixas é movimentada verticalmente, até que a caixa desejada fique posicionada sobre o robô de movimentação, consequentemente, toda carga da pilha de caixas nâo incide sobre a rodagem do robô ou sobre trilhos e estrutura, o que permite um dimensionamento reduzido da estrutura da base modular;
ao contrário das instalações conhecidas, a pilha de caixas nâo é limitada pela estrutura, uma vez que cada pilha é autoportante e pode apresentar um numero variável de caixas empilhadas, o que resulta em alta densidade de armazenamento, eficiência maior de espaço, mais locais de armazenamento e considerável redução de espaço ocupado pela própria instalação;
a combinação de pilhas variáveis de caixas e a movimentação singular das mesmas, aumenta consideravelmente flexibilidade de manobras de todas as caixas, seja para afocação ou para expedição; o fato de cada base ser modular toma~se muito simples integrar uma instalação completa em qualquer espaço coberto já existente, se]a ele um armazém, um pavimento de um prédio e ou outros semelhantes, onde a instalação se ajusta inclusive ao redor de obstáculos diversos, tal como, por exemplo, ao redor de pilares e outros, como também em locais com pé direito muito baixo;
o aspecto modular adotado para o projeto da base proporciona todos os meios para definição de um layout flexível;
a capacidade de robôs pode variar para cada projeto e, ainda, no momento necessário, a mesma instalação pode aumentar ou diminuir a quantidade de robôs dependendo do fluxo de estoque, o que é importante para determinadas temporadas do ano;
apresenta baixo consumo de energia; e
gerencialmente integral por software e, consequentemente, sempre com todas as informações disponíveis em tempo real, inclusive com relatórios gerenciais, proporcionando precisão na movimentação das caixas, tanto na entrada e saída como também na estocagem e reaiocaçáo das mesmas e« ainda, em qualquer momento é possível saber o estoque real disponibilizado pelo sistema.
Descrição dos desenhos.
Para melfior compreensão da presente invenção, é feita em seguida uma descrição detalhada da mesma, fazendo-se referências aos desenhos anexos:
FIGURA 1 «lustra uma vista isométrica da base modular completa, incluindo o robô elevador, o robô de movimentação e uma pilha de caixas a serem movimentadas;
FIGURA 2 representa uma perspectiva em ângulo superior colocando em destaque a parte estrutural da base modular;
FIGURA 3 mostra outra vista em perspectiva igual a anterior, porém, neste caso é incluída uma pilha de caixas sobre a base;
FIGURA 4 é uma vista isométrica exemplificando uma instalação com apenas 4 bases modulares, colocando em destaque o fato de cada base ser combinada lado a lado com outra igual;
FIGURA 5 expõe uma perspectiva e dois detalhes ampliados, mostrando a estrutura da base modular e as travas superiores de apoio da pilha de caixas e, nestes detalhes ampliados as travas estão na posição destravadas;
FIGURA 6 reproduz um detalhe em perspectiva da trava na posição travada;
FIGURA 7 é o mesmo detalhe da figura anterior, porém, em corte transversal;
FIGURA 8 mostra um detalhe em perspectiva da mesma trava ilustrada na figura anterior;
FIGURA 9 representa o detalhe da vista anterior em corte
transversal;
FIGURA 10 mostra uma perspectiva colocando em destaque a estrutura da base e uma caixa empilhável;
FIGURA 11 ilustra uma vista isométrica em ângulo superior somente de urna caixa empilhável;
FIGURA 12 é uma vista isométrica em ângulo inferior somente de uma caixa empilhável e um detalhe ampliado colocando em destaque o encaixe macho de empilhamento entre as unidades;
FIGURA 13 expõe é uma vista lateral em corte de uma caixa empilhável e um detalhe ampliado colocando em destaque o encaixe macho de empilhamento entre as unidades;
FIGURA 14 reproduz uma vista em perspectiva da estrutura da base modular e um detalhe ampliado dos carris de movimentação dos robôs:
FIGURA 15 é uma perspectiva de uma base modular completa, mostrando o robô elevador parcialmente elevado;
FIGURA 16 mostra uma vista em perspectiva mostrando o robô elevador em ângulo superior;
FIGURA 17 representa uma perspectiva somente da estrutura e do mecanismo de acionamento do robô elevador;
FIGURA 18 mostra uma vista isométrica em ângulo superior somente da estrutura móvel do robô elevador;
FIGURA 19 representa uma vista isométrica em ângulo inferior somente da estrutura móvel do robô elevador colocando em destaque o mecanismo de acionamento das travas disposto sob o seu tampo;
FIGURA 20 mostra uma vista lateral somente da estrutura móvel do robô elevador;
FIGURA 21 ilustra uma vista isométrica em ângulo superior colocando em destaque o trote utilizado no robô de movimentação e no robô elevador;
FIGURA 22 é uma vista isométrica em ângulo inferior também colocando em destaque o trole utilizado no robô de movimentação e no robô elevador;
FIGURA 23 expõe uma vista isométrica parcialmente explodida em ângulo superior colocando em destaque alguns detalhes internos do trole utilizado no robô de movimentação e no robô elevador; FIGURA 24 reproduz uma vista isométrica em ângulo superior do trole sem algumas peças e um detalhe ampliado de um dos seus cantos, colocando em déstaque os mecanismos de acionamento das rodagem do drto trole;
FIGURA 25 é uma vista isométrica em ângulo superior do trole também sem algumas peças e um detalhe ampliado de um dos seus cantos, colocando em destaque a transmissão de movimentos por correia em um dos cantos da estrutura;
FIGURA 26 mostra uma vista perspectiva da estrutura da base modular colocando em destaque os suportes intermediários para disposição de uma caixa quando a mesma fica aguardando a o robô de movimentação;
FIGURA 2? ê uma vista perspectiva igual a figura 26 da estrulura da base modular colocando em destaque uma caixa apoiada nos suportes intermediários quando a mesma fica aguardando a chegada do robô de movimentação;
FIGURA 28 mostra uma vista lateral da base modular mostrando o deslocamento para cima da parte móvel do robô elevador no momento de buscar uma caixa empilhada sobre a base;
FIGURA 29 representa uma vista lateral em corte mostrando o final do curso da parte móvel do robô elevador e o mecanismo de acionamento das travas de liberação das caixas empilhadas;
FIGURA 30 mostra uma vista lateral colocando em destaque a decida das caixas empilhadas;
FIGURA 31 ilustra uma vista lateral mostrando que um caixa foi disposta sobre o robô de movimentação e o restante das caixas empilhadas estão apoiadas sobre a estrutura da base;
FIGURA 32 mostra uma vista lateral exemplificando o deslocamento do robô de movimentação com uma caixa apoiada sobre o mesmo: e a
FIGURA 33 expõe uma vista isométrica exemplificando o
deslocamento do robô de movimentação com uma caixa apoiada sobre o mesmo.
Descrição detaihada da invenção,
Oe acordo com estas ilustrações e em seus pormenores, mais particularmente as figuras de 1 a 4, a presente invenção, BASE
MODULAR PARA COMPOR INSTALAÇÕES PARA ESTOCAGEM POR EMPILHAMENTO E MOVIMENTAÇÃO DE CAIXAS, está caracterizada pelo fato de compreender
- um módulo estrutural (1), paralelepipédico e alongado
verticalmente, tendo base quadrada ou retangular, como também ao longo de sua altura são definidas três seções funcionais que constituem verdadeiros pavimentos, um inferior (2) dito como andar térreo, um intermediário definido como primeiro andar (3) e um superior definido como piano de apoio (4);
- o plano de apoio (4) tem duas bordas opostas equipadas com travas (5) de apoio para caixas empilhadas (6);
- os dois pavimentos (2 e 3) são igualmente munidos cada um de quatro segmentos de carris (7) e (8);
- sobre os carris (7) do andar térreo (2) trabalha peio menos um robô elevador (9);
- sobre os carris (8) do primeiro andar (3) trabalha pelo menos um robô de movimentação (10);
- dito módulo estruturai (1) combína-se com outras unidades iguais ajustadas em todos ou em qualquer um dos seus quatro lados, combinação esta que coincide também com alinhamento entre todos os carris (7) e (8) configurando vias nas quatro direçdes de cada módulo estrutural e que constituem rotas para os robôs (9 e 10);
- a caixa (6) é dimensionada para passar livremente do plano de apoio (4) para o primeiro andar (3) e ser apoiada sobre o robô de movimentação (10);
- o robô elevador (d) apresenta meios (11) para passar livremente peto centro do robô de movimentação (10) e baixar e elevar a pilha de caixas (β):
- as caixas (6) possuem meios (12) de acionamento automático das travas (5), condizentes para liberar a pilha de caixas (6) no momento da movimentação vertical;
- o robô elevador {9} e o robô de movimentação (10) sáo igualmente dotados de trole (13) com rodagem nos quatro tados, todas elas passíveis de deslocamento para cima e para baixo e condizente para qu© as rodagens de dois lados opostos fiquem suspensas, enquanto as outras fiquem sobre os carris correspondentes {7 ou 8), de modo que esse movimento possa permitir mudança de direção d© 90ô para que os referidos robôs (9 e 10) possam deslocar-se sobre os referidos carris (7 e 8) de acordo com qualquer rota desejada.
Ainda com relação a figura 1, cada módulo estrutural (1) é formado por quatro montantes verticais tubulares (14), um em cada canto, interligados por travessas igualmente tubulares (15), (16) e (17) que formam o pavimento inferior ou térreo (2), o pavimento intermediário ou primeiro andar (3) e o plano superior (4), como também as travessas {16} e (16) constituem suportes para as extremidades dos carris (7) e (8), enquanto duas travessas opostas (17) formam os suportes para as travas (5) e, ainda, entre as quatro travessas (15) está localizado um piinto de apoio (18) para o robô elevador (9).
Conforme ilustram os detalhes ampliados das figuras 5 a 9, cada trava (5) é formada por uma barra de tubo retangular (19) que se estende ao longo da travessa correspondente (17), com a qual é interligada por pontos articulados (20) e, ainda, peia parte inferior de cada barra (19) existem solidárias pontas (21) que são articuladas juntamente com dita barra, articulação esta definida em dois pontos limitados em um raio de 90* em que no primeiro dita barra (19) fica (fíg 5) praticamente justaposta sobre a hBrra correspondente (17), enquanto as pontas (21) ficam horizontalmente voltadas para dentro, enquanto na segunda posição (fig. 7) a dita barra (19) é deslocada para dentro e ambas formam um suporte de apoio para os meios (31) das caixas empilhadas (6), sendo que, ainda, cada barra (19) possuí dois centros de massas adicionais (22) e (23), intimamente relacionadas com o centro dos pontos articulados (20) o suficiente para que ditas massas possam alterar o centro de gravidade de cada barra (19) mantendo-a por gravidade na posição travada ou destravada quando a mesma é movimentada para ultrapassar o centro vertical dos pontos articulados (20).
Cada caixa (6) é uma unidade empilhável, vista com detalhes nas figuras de 10 a 12, por onde se verifica que cada caixa tem pelo menos um lado aberto (24), seja ele superior ou lateral, como também cada caixa ê formada por estrutura de tubos quadrados formando uma armação externa com um quadro superior (25) e um quadro inferior (26),
interligados por montantes (27) nos quatro cantos, todos se combinando para recepção de fechamentos por placas internas (28) e, ainda, as extremidades superiores dos montantes (27) resultam em encaixes convites (29), enquanto as suas extremidades inferiores possuem pontas (30) que penetram nos encaixes (29) quando dita caixa é empilhada com outras unidades iguais, como também o quadro inferior de cada caixa (β) é externamente contornado por uma aba (31) com seção cuneiforme, ficando o lado horizontal (32) voltado para baixo e o lado inclinado (33) é o de cima, em que o primeiro constitui ponto de apoio de cada caixa (6) sobre as travas (5) e, ainda, a parte em rampa (33) também aciona as ditas travas quando uma caixa é deslocada de baixo para cima.
Os canis (7) e (8) estio ilustrados com detalhes nas figuras 14, por onde se verifica que os mesmos sao cantoneiras posicionadas em "V" e são recortadas também no mesmo formato nos pontos de cruzamento (34).
O robô elevador (9) está lustrado com detalhes nas figuras de 15 a 18, por onde se verifica que o mesmo compreende uma primeira parte estrutural (figuras 15 e 16) definida como gaiola estrutural (35), cuja altura é suficiente para ficar ajustada no interior do pavimento inferior (2) e tem internamente um mecanismo (36) de acionamento para um conjunto de elevação (37), móvel no sentido vertical, como se fosse um êmbolo, cuja parte superior apresenta dimensionamento condizente para passar pelo centro do robô de movimentação (10) para baixar ou elevar a pilha de caixas (6) e colocar ou remover uma delas sobre o referido robô de movimentação (10), sendo que» ainda, a parte inferior da gaiola estrutural {35) está integrada com o trote (13) para que o conjunto possa ser deslocado em qualquer uma das direções definidas pelos carris (7),
Observando-se a figura 17, a gaiola estrutural (35) é formada por uma base (39) com dimensionamento dentro dos limites definidos para apoio sobre o piinto de apoio (18), enquanto pelo lado inferior é
guarnecida por uma moldura de cantoneiras (40), que se repete também na parte superior formando outro quadro (41) interligado com o primeiro por outras cantoneiras verticais (42), uma em cada canto, sendo que( ainda, o quadro superior (41) recebe placas (43) que se repetem também sobre a base (39) e constituem meios de fixação para o mecanismo de acionamento (36) formado por guias verticais (44) e fusos giratórios igualmente verticais (45), estes últimos com as suas extremidades inferiores munidas de polia (46) sincronizadas por correias (47), porém, uma delas (48), também por meio de correia (49), está acoplada a outra pofia (50) de um motor elêtrico (51) passível de girar nos dois sentidos e promover a rotação simultânea de todos os fusos (45), nos quais está acoplado o conjunto de elevação (37).
O conjunto de elevação (37) é mostrado com detalhes na figura 18, por onde se verifica que o mesmo é formado por uma estrutura definida por dois quadros de cantoneiras, um inferior (52) e um superior (53) interligados nos quatro cantos por outras cantoneiras verticais (54) e, ainda, o quadro superior (53) inclui um tampo (55) e, sob este, um mecanismo (56) de travamento e destravamento das travas (5), enquanto o quadro inferior possui placas (57) com furos lisos (58) e furos
rosqueados (59), os primeiros para passagem deslizante dás guias verticais (44) e o segundo para os fusos giratórios (45), ficando dito quadro inferior (52) posicionado entre a base (39) e a moldura {41} da gaiola estrutural (35), consequentemente, o quadro superior (53) e respectivo tampo (55) movimenta-se acima da referida moldura superior (41), como também as quatro cantos verticais (64) do conjunto de elevação (37) passa por interstícios (60) existentes nas partes
correspondentes da gaiola estrutural (35).
O mecanismo de travamento e destravamento (56) está ilustrado com detalhes nas figuras 19 e 20. por onde se verifica que o mesmo compreende um servo motor (61) que, em conjunto com um eixo central (62), aplica semigiros nos dois sentidos em um disco (63), onde estão articulada e excentricamente fixadas as extremidades de dois braços (64), cujas extremidades opostas estão também articuladamente fixadas em duas ponteiras atuadoras (65A), radialmente opostas, tendo as
extremidades distais em forma de cunhas (85 B) e transpassadas deslizavelmente em suportes (65C) fixados sob o tampo (55), onde ditas pontas em cunhas (658) são expostas ou recolhidas quando do
acionamento do servo motor (61), de modo que ditas pontas em cunhas (65B) possam atuar contra as travas (5) no sentido de levá-las para a posição destravada durante o desempilhamento. As travas (5) voltam para a posição travada durante a própria descida da pilha peio contato da aba (31) da caixa (6) inferior com as pontas articuladas (21) servindo de apoio para a caixa imediatamente acima. Durante o empilhamento de uma nova caixa, as abas (31) dessa própria caixa atuam contra as trava (5) no sentido de leva-las para a posição destravada liberando a passagem e durante a descida do conjunto elevador (37), as pontas em cunha (65B) são acionadas e atuam sobre as pontas articuladas (21) das travas no sentido de leva-las para a posição travada.
O robô elevador (9) e o robô de movimentação (10) utilizam o mesmo trole (13), ilustrado nas figuras de 21 a 25, por onde se verifica que o mesmo é constitufdo por uma estrutura composta por dois quadros, um superior de tubo (66), e um Inferior de barras chatas paralelas (67), em que o primeiro apresenta os seus cantos com receptáculos (68) para recepção das pontas (30) das caixas (6),. função esta existente somente no robô de movimentação (10), como também este primeiro quadro tubular (66) está apoiado e fixado sobre suportes espaçadores (69) que, por sua ve2, fixam o quadro de barras chatas paralelas (67) e, ao mesmo tempo, todos os suportes espaçadores (69) servem como mancais para quadro eixos (70), um de cada lado, sincronizados pelas extremidades com as respectivas engrenagens cónicas (71), como também um desses eixos é acionado por motor (72) com transmissão por polias (73 e 74) e correia (75), com que todos os eixos (70) configuram uma transmissão para os quatro pares de rodagem (76) existentes abaixo do quadro de barras chatas paralelas (67), onde cada rodagem, além de ficar multo próxima de cada canto do conjunto, tem um mecanismo próprio de acionamento montado entre ditas barras, cada qual formado (fig.24) por um bloco atuador (77) deslizavelmente montado em guias (78) e um fuso (7S), prevendo-se paradas (80), ficando todo este conjunto montado por entre as barras paralelas (67), onde o fuso (79) tem uma extremidade acoplada ao correspondente eixo (70) por melo de transmissão (81) de polias e correias, enquanto pela extremidade oposta o bloco deslizante (77) está articuladamente acoplado (82) com um suporte pantográfico definido por um garfo (83), em cuja parte mediana está articuladamente fixada (84) a extremidade inferior de um segundo garfo (85), cuja extremidade superior está também articuladamente fixada (86) nas barras chatas (67) e, neste mesmo eixo da articulação (86) há uma primeira polia intermediária dupla (87) que, por meio de primeira correia (88) está acoplada em uma polia (89) de um motor (90) e por meio de um segunda correia (91) está acoplada em um segunda polia intermediária dupla (92) montada no eixo da articulação (84) do garfo (83), em cuja extremidade inferior está montada um roda na forma de polia dupla (93), tendo duas correias (94) e (95), a primeira acoplada a segunda polia dupla (92) enquanto a segunda está acoplada com a outra roda polia dupla (93) do mesmo lado, sendo que, a força do motor (90) é transmitida para os demais lados com outras polias dispostas da mesma forma, porém, (fig. 25) uma transmite movimento para outra através de desvios de cantos (96) e respectivas correias (97).
Observando-se as figuras 26 e 27 nota-se que o módulo estrutural (1) tem o primeiro andar (3) munido de suportes de espera (98) sobre os quais uma caixa (6) ê passível de ficar apoiada pela sua aba (31) á espera de transporte pelo robô de movimentação (10).
Depois que a base modular é combinada com outras iguais, o funcionamento de toda instalação (figuras 28 e 29) baseia-se em diferentes movimentos realizados paios seguintes componentes: travas
(5) , caixas empilháveis (6), robô elevador (9), robô de movimentação (10) e mecanismo de travamento e destravamento (56), ou seja,
considerando-se que uma ou mais caixas empilháveis (6) estão apoiadas sobre um módulo estrutural (1) e, ainda, o robô elevador (9) e o robô de movimentação (10) estão também posicionados neste mesmo módulo (1). Nesta condição, o robô elevador (9) ê acionado para que a primeira caixa
(6) de baixo para cima possa ser levada para outro ponto qualquer da instalação, assim, o mecanismo (36) è acionado movimentando para cima o elevador (37) até sob a primeira caixa (6), onde a mesma é liberada pelo mecanismo de destravamento (56) que aciona as travas (5) e, em seguida, tal com ilustram as figuras 30 e 31, o referido elevador (37) retorna para a sua posição originai. Nesse movimento de decida as travas (5) são novamente acionadas pelas próprias abas (31) da correspondente caixa empilhável (6), de modo que a caixa de cima ou a pilha de caixa (6) possa ficar novamente apoiada sobre o modulo (1), liberando somente a primeira caixa Inferior (6). Nesta condição, esta caixa é simplesmente colocada sobre o robô de movimentação (10) que, nesta fase, já está pronto pam seguir em qualquer das quatro dlreções definidas em cada módulo, tal como exemplificado nas figuras 32 e 33 e. para tanto, o trole (13) recolhe e abaixa os pares correspondentes de rodagem (78) sobre os trilhos correspondentes (8).
Qbservando~se a figura (29) podemos notar que todo peso definido pela pilha de caixas (6) não é transmitido ou suportado peia rodagem (76) do trole (13), pois, nesta fase de funcionamento todas as rodagens do referido trole estão recolhidas (levantadas), consequentemente, todo peso do conjunto está concentrado apenas na estrutura do mencionado trole (13) e do elevador (37) tendo como apoio o plinto (18) e a base (39).
Eventualmente a caixa (6), tat como ilustrado na figura 27, poderá ser deslocada para baixo pelo robô elevador (9) e ficar apoiada sobre os suportes de espera (98). Nesta condição de funcionamento o robô de movimentação não precisa estar presente neste módulo, poderá estar trabalhando em outros módulos e, na oportunidade desejada, esta caixa em espera é recolhida pelo robô de movimentação (10) para ser levada até outro módulo qualquer.
Como Já foi dito, as rodagens (76) deslocam-se aos pares para cima e para baixo, tal movimento permite que a caixa (6) em espera seja levantada e abaixada o suficiente apenas para ser retirada ou colocada sobre os suportes de espera (98). Tal funcionamento permite que muitas caixas sejam movimentadas de um lado para outro e colocadas nos correspondentes suportes de espera (93). Esta condição de
funcionamento permite que as caixas (6) sejam desfocadas de um módulo para o outro sem a presença do robô elevador (9).
Portanto, os suportes de espera (98) permitem que os dois robôs trabalhem independentemente, o que aumenta ainda mais as
possibilidades de movimentação das caixas entre os módulos.
Todos os acionamentos sâo gerenciados por software específico, prevendo-se sensores diversos nas partes correspondentes e outros componentes efetrônicos, principalmente aqueles para rede wi-fi, nâo ilustrados, pois, o objetivo da invenção é um módulo passível de permitir a montagem de pequenas, médias é grandes instalações, consequentemente, existem grandes variações de uso de hardware e software.
Um método para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas para ser realizado por uma instalação obtida de acordo com a estrutura modular anteriormente descrita compreendendo as etapas básicas de:
- combinação lado a lado de vários módulos estruturais (1) para configuração de uma instalação completa que constitui uma estrutura com três pavimentos funcionais, um inferior (2) dito como andar térreo, um intermediário definido como primeiro andar (3) e um superior definido como ptano de apoio (4), este último constitui ponto de apoio para uma ou mais caixa (6) empilhadas, enquanto os outros dois pavimentos (2) e (3) encerram as vias de locomoção formadas peios carris (7) e (8) para o robô elevador (9) e robô de movimentação (10), respectivamente;
- a entrada das caixas (6) na instalação é feita de baixo para cima em qualquer ponto do perímetro formado peto conjunto, onde cada caixa è, inicialmente, posicionada sobre o robô de movimentação {10} previamente posicionado no módulo correspondente (1) e, em seguida, é deslocada pelo referido robô de acordo com uma rota definida por software até outro ponto qualquer da instalação, cujo destino recepciona a caixa (6) de duas formas diferentes: a) simplesmente é colocada sobre suportes de espera {98} liberando o robô de movimentação para novas tarefas e, no momento oportuno e definido pelo software, esta caixa é deslocada para cima peio robô elevador {9) e colocada sobre o plano de apoio (4); b} software sincroniza a chegada do robô de movimentação (10) carregado com uma caixa (6) e o robô elevador (9} e, este último, realiza a colocação da caixa sobre o plano de apoio {4} momento em que as travas (5) são acionadas para finalização do posicionamento da caixa ou seu empilhamento com outras unidades existentes no mesmo modulo
(1); e
- o remanejamenfo das caixas empilhadas {8} é realizado: a} independentemente do robô de movimentação (10) o robô de elevação (9) realiza empilhamento e desempilhamento das caixas (6) deslocando-as uma por ve2 até suportes de espera (98); b) as caixas (6) mantidas nos suportes de espera (98) são remanejadas para outros módulos (1) apenas pelo robô de movimentação (10); c) as caixas (6) mantidas nos suportes de espera (98) são empilhadas peio robô elevador (9) independentemente da posição ocupada peio robô de movimentação (10); d) os dois robôs são sincronizados até o mesmo módulo para realizar o desempiihamento ou empilhamento de uma caixa (6).

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Sase modular para compor instalações para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas, CARACTERIZADA por compreender:
- um módulo estrutural (1), paraielepipédíco e alongado
verticalmente, tendo base quadrada ou retangular, como também ao longo de sua altura são definidas três seções funcionais que constituem verdadeiros pavimentos, um inferior {2} dito como andar térreo, um intermediário definido como primeiro andar (3) e um superior definido como plano de apoio (4);
- o plano de apoio (4) tem duas bordas opostas equipadas com travas (5) de apoio para caixas empilhadas (6);
- os dois pavimentos (2 e 3) são igualmente munidos cada um de quatro segmentos de carris (7) e (8);
- sobre os carris (7) do andar térreo (2) trabalha pelo menos um robô elevador (9);
- sobre os carris (6) do primeiro andar (3) trabalha peio menos um robô de movimentação { 10);
- dito módulo estruturai <1) combína-se com outras unidades iguais ajustadas em todos ou em qualquer um dos seus quatro lados,
combinação esta que coincide também com alinhamento entre todos os carris {7} e (8) configurando vias nas quatro direções de cada módulo estrutural e que constituem rotas para os robôs (9 e 10);
- a caixa (6) é dimensionada para passar livremente do piano de apoio (4) para o primeiro andar (3) e ser apoiada sobre o robô de movimentação (10);
~ o robô elevador (9) apresenta meios (11) para passar livremente pelo centro do robô de movimentação (10) e baixar e elevar a pilha de caixas (6);
- as caixas (6) possuem meios (12) de acionamento automático das travas (5), condizentes pam liberar a pilha de caixas (6) no momento da movimentação vertical;
- o robô elevador (9) e o robô de movimentação (10) são igualmente dotados de troie (13) com rodagem nos quatro lados, todas elas passíveis de deslocamento para cima e para baixo e condizente para que as rodagens de dois lados opostos fiquem suspensas, enquanto as outras fiquem sobre os carris correspondentes (7 ou 8), de modo que esse movimento possa permitir mudança de direção de 90° para que os referidos robôs (9 e 10) possam desiocar-se sobre os referidos carris (7 e 8) de acordo com qualquer rota desejada.
2. Base modular para compor instalações para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADA por cada mòduto estrutural (1 ) ser formado por quatro montantes verticais tubulares (14), um em cada canto, interligados por travessas igualmente tubulares (15), {16) e (17) que formam o pavimento inferior ou térreo (2), o pavimento intermediário ou primeiro andar (3) e o plano superior (4), como também as travessas (15) e (16) constituem suportes para as extremidades dos carris (7) e (8) enquanto duas travessas opostas (17) formam os suportes para as travas (5) e, ainda, entre as quatro travessas (15) está localizado um piinto de apoio
( 18) para o robô elevador (9).
3. Base modular para compor instalações para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADA por cada trava (5) ser formada por uma barra de tubo retangular (19) que se estende ao longo da travessa correspondente (17), com a qual é interligada por pontos articulados (20) es ainda, pela parte inferior de cada barra (19) existem solidárias pontas (21) que são articuladas juntamente com dita barra, articulação esta definida em dois pontos limitados em um raio de 90°, em que no primeiro dita barra (19) fica justaposta sobre a barra correspondente (17), enquanto as pontas (21) ficam horizontalmente voltadas para dentro, enquanto na segunda posição a dita barra (Í9) è deslocada para dentro e ambas formam um suporte de apoio para os meios (12) das caixas empilhadas (8), sendo que, ainda, cada barra (19) possui dois centros de massas adicionais (22) e (23), intimamente relacionadas com o centro dos pontos articulados (20) o suficiente para que ditas massas possam alterar o centro de gravidade de cada barra (19) maniendo-a por gravidade na posição travada ou destravada quando a mesma é movimentada para ultrapassar o centro vertical dos pontos articulados (20).
4. Base modular para compor instalações para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas , de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADA por cada caixa (6) ser uma unidade emptihávej e tem pelo menos um lado aberto (24), seja ele superior ou lateral, como também cada caixa é formada por estrutura de tubos quadrados formando uma armação externa com um quadro superior (25) e um quadro inferior (20), interligados por montantes (27) nos quatro cantos, todos se combinando para recepção de fechamentos por placas internas (28) e, ainda, as extremidades superiores dos montantes (27) resultam em encaixes convites (29), enquanto as suas extremidades inferiores possuem pontas (30) que penetram nos encaixes (29) quando dita caixa é empilhada com outras iguais, como também o quadro inferior de cada caixa (6) é externamente contornado por uma aba (31) com seção cuneiforme, ficando o lado horizontal (32) voltado para baixo e o lado inclinado (33) é o de cima, em que o primeiro constitui ponto de apoio de cada caixa (6) sobre as travas (5) e, ainda, a parte em rampa (33) também aciona as ditas travas quando uma caixa ê deslocada de baixo para cima.
5. Base modular para compor instalações para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas, de acordo com a reivindicação
CARACTERIZADA por os carris (7) e (8) serem cantoneiras
posicionadas em "V" e são recortadas também no mesmo formato nos pontos de cruzamento (34).
6. Base moduíar pam compor instalações para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADA por o robô elevador (9) compreender uma primeira parte estrutural na forma de gaiola (35), cuja altura é suficiente para ficar ajustada no interior do pavimento inferior {2} e tem internamente um mecanismo (36) de acionamento para um conjunto de elevação (37), móvel no sentido vertical, como se fosse um êmbolo, cuja parte superior apresenta dimensionamento condizente para transpassar pelo centro do robô de movimentação (10) para baixar ou elevar a pilha de caixas (6) e colocar ou remover uma delas sobre o referido robô de movimentação (10), sendo que, ainda, a parte inferior da gaiola estrutural (35) está integrada com o trole (13) para que o conjunto possa ser deslocado em qualquer uma das direções definidas pelos carris (7).
7. 8ase modular para compor instalações para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA por a gaiola estrutural {35) ser formada por uma base (39) com dimensionamento dentro dos limites definidos para apoio sobre o plinto de apoio (18), enquanto pelo lado inferior é guarnecida por iima moldura de cantoneiras (40), que se repete também na parte superior formando outro quadro (41 ) interligado com o primeiro por outras cantoneiras verticais (42), uma em cada canto, sendo que, ainda, o quadro superior (41) recebe placas (43) que se repetem também sobre a base (39) é constituem meios de fixação para o mecanismo de
acionamento (36) formado por guias verticais (44) e fusos giratórios igualmente verticais (45), estes últimos com as suas extremidades inferiores munidas de polia (46) sincronizadas por correias (47), porém, uma delas (48), também por meio de correia (49), está acoplada a outra polia (50) de um motor elêtrico (51) passível de girar nos dois sentidos e promover a rotação simultânea de todos os fusos (45), nos quais está acoplado o conjunto de elevação (37).
8. Base modular para compor instalações para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA por o conjunto de elevação (3?) ser formado por uma estrutura definida por dois quadros de cantoneiras, um inferior (52) e uni superior (53) interligados nos quatro cantos por outras cantoneiras verticais (54) e, ainda, o quadro superior (53) incluí um tampo (55) e, sob este, um mecanismo de travamento e destravamento (56) das travas (5), enquanto o quadro inferior possui placas (57) com furos íisos (58) e furos rosquoados (59), os pnmeiros para passagem deslizante das guias verticais (44) e o segundo para os fusos giratórios (45), ficando dito quadro inferior (52) posicionado entre a base (39) e a moldura (41) da gaiola estruturai (35), consequentemente, o quadro superior (53) e respectivo tampo (55) movimenta-se acima da referida moldura superior (41), como também as quatro cantos verticais (54) do conjunto de elevação (37) passa por interstícios (60) existentes nas partes
correspondentes da gaiola estruturai (35).
9. Base moduiar para compor instalações para estocagern por empilhamento e movimentação de caixas, de acordo com a reivindicação 6» CARACTERIZADA por o mecanismo de travamento e destravamento (56) compreender um servo motor (61) que, em conjunto com um eixo centrai (62), aplica semigiros nos dois sentidos em um disco (63), onde estão articulada e excentricamente fixadas as extremidades de dois braços (64), cujas extremidades opostas estão também articuladamente fixadas em duas ponteiras atuadoras (65A), radialmente opostas, tendo as extremidades distais em forma de cunhas (65B) e transpassadas deslizavelmente em suportes (65C) fixados sob o tampo (55), onde ditas pontas em cunhas (658) são expostas ou recolhidas quando do acionamento do servo motor (61), de modo que ditas pontas em cunhas (65B) possam atuar contra as travas (5) no sentido de levá-las para a posição destravada durante o desempiihamento; as travas (5) voltam para a posição travada durante a própria descida da pilha pelo contato da aba (31) da caixa (6) inferior com as pontas articuladas (21) servindo de apoio para a caixa imediatamente acima. Durante o empilhamento de uma nova caixa, ás abas (31) dessa própria caixa atuam contra a$ trava (5) no sentido de leva-las para a posição destravada tiberando a passagem e durante a descida do conjunto elevador (37), as pontas em cunha (65B) sâo acionadas e atuam sobre as pontas articuladas (21) das travas no sentido de leva-las para a posição travada.
10, Base modular para compor instalações para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas, de acordo com a reivindicação 1 , o robô elevador (9) e o robô de movimentação {10} utilizam o mesmo trofe (13), CARACT£Rt2APA por cada trote (13) ser constituído por um estrutura composta por dois quadros, um superior de tubo (66), e um inferior de barras chatas paralelas (87), em que o primeiro apresenta os seus cantos com receptáculos (88) para recepção das pontas (30) das caixas (6), função esta existente somente no robô de movimentação (10), como também este primeiro quadro tubular (66) esta apoiado e fixado sobre suportes espaçadores (69) que, por sua vez, fixam o quadro de barras chatas paralelas (67) e, ao mesmo tempo, todos os suportes espaçadores (69) servem como mancais para quadro eixos (70), um de cada lado, sincronizados pelas extremidades com as respectivas engrenagens cónicas (71), como também um desses eixos é acionado por motor (72) com transmissão por polias (73 e 74) e correia (75), com que todos os eixos (70) configuram uma transmissão para os quatro pares de rodagem (76) existentes abaixo do quadro de barras chatas paralelas (87), onde cada rodagem, além de ficar muito próxima de cada canto do conjunto, tem um mecanismo próprio de acionamento montado entre ditas barras, cada quai formado por um bloco atuador (77) deslizavelmente montado em guias (78) e um fuso (79), prevendo-se paradas (80), ficando todo este conjunto montado por entre as barras paralelas (67), onde o fuso (79) tem uma extremidade acoplada ao correspondente eixo (70) por meio de transmissão (81) de polias e correias, enquanto peia extremidade oposta o bloco deslizante (77) está articuladamente acoplado (82) com um suporte pantográfico definido por um garfo (83), em cuja parte mediana está articuladamente fixada (84) a extremidade inferior de um segundo garfo (85), cuja extremidade superior está também
articuladamente fixada (86) nas barras chatas (87) e, neste mesmo eixo da articulação (86) há uma primeira polia intermediária dupla (87) que, por meio de primeira correia (88) está acoplada em uma polia (89) de um motor (90) e por meio de um segunda correia (91) está acoplada em um segunda polia intermediária dupla (92) montada no eixo da articulação (84) do garfo (83), em cuja extremidade inferior está montada um roda na forma de polia dupla (93), tendo duas correias (94) e (95), a primeira acoplada a segunda polia dupla (92) enquanto a segunda está acoplada com a outra roda polia dupla {93} do mesmo lado, sendo que, a força do motor (90) é transmitida para os demais lados com outras polias dispostas dá mesma forma, porém, uma transmite movimento para outra através de desvios de cantos (96) e respectivas correias (97).
11. 8ase modular para compor instalações para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA por o módulo estruturai (1) ter o primeiro andar (3) munido de suportes de espera (98) sobre os quais uma caixa (6) é passível de ficar apoiada pela sua aba (31) à espera de transporte peio robô de movimentação (10).
12. Método para estocagem por empilhamento e movimentação de caixas, para ser realizado por uma instalação obtida de acordo com a estrutura modular descrita nas reivindicações de 1 a 11,
CARACTERIZADO por compreender as etapas básicas de:
- combinação lado a lado de vários módulos estruturais (1) para configuração de uma instalação completa que constitui uma estrutura com três pavimentos funcionais, um inferior (2) dito como andar térreo, um intermediário definido como primeiro anúat (3) e um superior definido como plano de apoio (4), este último constitui ponto de apoio para uma ou mais caixa (6) empilhadas, enquanto os outros dois pavimentos (2) e (3) encerram as vias de locomoção formadas petos carris (7) e (8) pata o robô elevador (9) e robô de movimentação (10), respectivamente;
- a entrada das caixas (6) na instalação é feita a partir do pavimento intermediário (3) em qualquer ponto do perímetro formado pelo conjunto, onde cada caixa êt inicialmente, posicionada sobre o robô de
movimentação (10) previamente posicionado no módulo correspondente (1) e, em seguida, é deslocada peio referido robô de acordo com uma rota definida por software até outro ponto qualquer da instalação, cujo destino recepciona a caixa (6) de duas formas diferentes: a) simplesmente é colocada sobre suportes de espera (98) liberando o robô de
movimentação para novas tarefas e, no momento oportuno e definido pelo software, esta caixa ê deslocada para cima pelo robô elevador (9) e colocada sobre o plano de apoio (4); b) software sincroniza a chegada do robô de movimentação (10) carregado com uma caixa (6) e o robô elevador (9) e, este último, realiza a colocação da caixa sobre o plano de apoio (4) momento em que as travas (5) são acionadas para finalização do posicionamento da caixa ou seu empilhamento com outras unidades existentes no mesmo módulo (1); e
- o remanejamento das caixas empilhadas (6) é realizado: a) independentemente do robô de movimentação (10) o robô de elevação (9) realiza desempilhamento das caixas (6) deslocando-as uma por vez até suportes de espera (98); b) as caixas (6) mantidas nos suportes de espera (98) são remanejadas para outros módulos (1) apenas pelo robô de movimentação (10); c) as caixas (6) mantidas nos suportes de espera (98) são empilhadas pelo robô elevador (9) independentemente da posição ocupada pelo robô de movimentação (10); d) os dois robôs são sincronizados até o mesmo módulo para realizar o desempilhamento ou empilhamento de uma caixa (6).
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