自动化立体仓库及其货物存取方法

自动化立体仓库及其货物存取方法
【专利摘要】本发明涉及一种自动化立体仓库及其货物存取方法。自动化立体仓库包括有：出入口输送机，对应于仓库出入口设置；交接货运输机，与所述出入口输送机对应设置，且所述交接货运输机上设置有第一轨道；堆垛机，其上设置有具有升降和行走功能的搬运器；以及立体货架，设置于一巷道的至少一侧，所述立体货架具有多个货位，且每一所述货位内设置有贯穿所述货位的第二轨道；其中，所述堆垛机沿所述巷道行走，且所述搬运器沿所述第一轨道行走以进行货物的交接，所述搬运器沿所述第二轨道行走以进行货物的存取。本发明可实现大重型货物、多样化尺寸货物的自动化存取，且使用效率高。
【专利说明】自动化立体仓库及其货物存取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种立体仓库，尤其涉及一种自动化立体仓库。
【背景技术】
[0002]随着物流行业的蓬勃发展，对立体仓库也提出了更高的要求，节约成本和提高利用率成了主流趋势。而随着对货物管理越来越高的要求，立体仓库的自动化管理与控制也受到了市场的肯定。
[0003]自动化立体仓库(AutomatedStorage&Retrieval System,简称 AS/RS)是一种多层存放货物的高架仓库系统，一般包括有多层货架、堆垛机、交接货运输机、出入口输送机及自动化管理控制系统，自动化立体仓库能按指令自动完成货物的存取。
[0004]随着自动化立体仓库在仓储物流中的应用越来越广泛，标准规格托盘货物的自动仓储技术已经非常成熟。但大重量(重量超过3.5吨以上)或大尺寸(长宽尺寸超过3米以上)等重载货物或大型物料的自动化仓储技术还没有非常成熟的解决技术。而作为自动化立体仓库核心设备的堆垛机，其搬运技术是问题的核心，解决重载货物或大型物料的搬运技术的同时必须兼顾库容率、搬运效率、成本投入等指标，这样才能获得优越的市场竞争力。
[0005]并且，随着重载货物或大型物料的自动化仓库的市场需求越来越强烈，特别是特种钢铁企业都在寻找能用较低成本、较高的库容率来解决中厚度大尺寸板材的自动化仓储。但是，这种中厚度大尺寸板材的板幅尺寸范围较大(例如厚度可在12?120mm之间，长度范围可在4500mm?7500mm之间，宽度范围可在1500mm?2000mm之间，但并不以此为限)，且单张板材的重量非常大，一块板材的重量甚至就能达到6?8吨。
[0006]现有的自动化立体仓库大多是采用堆垛机进行货物的搬运，实现货物的存取，堆垛机在其轨道上运用货叉或托盘实现巷道内的水平、上下的货物搬运，这就要求货架的尺寸能满足搬运的要求，但这也导致立体仓库的空间利用率低，存取的货物尺寸受到了限制。现有的自动化立体仓库所存取的货物尺寸一般在长(3米)X宽(2米)范围内，单元货位载重量在3.5吨以下。
[0007]另外，现有的堆垛机的货物提取方式主要有以下几种:
[0008]1、货叉
[0009]其提取货物工况下是呈悬臂结构，因此，货叉适合应用于3.5吨以下载荷，并且进深不大于2.5米的货物提取，货载太大或进深过大都会要求货叉有非常厚重的断面，外力口货叉提取货物时的升降行程，将浪费大量的高度空间，大大降低了库容量。因此，利用现有货叉解决大于3.5吨的负载、进深大于2.5米的货物的提取是非常困难的。
[0010]2、采用辊道式货架，利用摩擦提取原理
[0011]辊道式货架的缺点:每个货位采用摩擦驱动的辊道台，辊道台必须具有足够的刚度才能保证重载货物的存储，而辊道台结构的加重会导致货架的承重结构负荷加重，因此，这种结构货架的造价较高，导致客户的一次性投入较大，另外，辊道式货架上增加了传动元件，比较普通钢结构货架会增加使用过程中的维护成本。
[0012]3、钩取方式
[0013]这种方式需要设置特殊结构的托盘，并且需要解决托盘与货架之间的摩擦。该方式导致空间利用率低，总造价增加，经济性差。
[0014]由此可见，现有的自动化立体仓库存在无法实现重载货物、多样化尺寸货物的自动化存取，且存在使用效率低、成本较高的缺陷，无法有效解决上述中厚度大尺寸板材等重载货物或大型物料的仓储问题，需要研制一个全新的系统来解决上述问题。

【发明内容】

[0015]本发明的目的在于提供一种自动化立体仓库及其货物存取方法，通过搬运器实现重载货物或大型物料的搬运和存取，使用效率高且节约成本。
[0016]为了实现上述目的，本发明提供一种自动化立体仓库，其特点在于，包括有:出入口输送机，对应于仓库出入口设置；交接货运输机，与所述出入口输送机对应设置，且所述交接货运输机上设置有第一轨道；堆垛机，其上设置有具有升降和行走功能的搬运器；以及立体货架，设置于一巷道的至少一侧，所述立体货架具有多个货位，且每一所述货位内设置有贯穿所述货位的第二轨道；其中，所述堆垛机沿所述巷道行走，且所述搬运器沿所述第一轨道行走以进行货物的交接，所述搬运器沿所述第二轨道行走以进行货物的存取。
[0017]在本发明一实施例中，所述搬运器包括:主体框架；升降机构，安装在所述主体框架上，所述升降机构在一上升位置和一下降位置之间升降；以及行走驱动机构，安装在所述主体框架上，并驱动所述搬运器行走。
[0018]在本发明一实施例中，所述搬运器由结构相同的两个搬运装置组成，且所述两个搬运装置之间铰接或可伸缩地连接，每个所述搬运装置均包括有所述主体框架、所述升降机构以及所述行走驱动机构。
[0019]在本发明一实施例中，所述搬运器的所述升降机构包括:升降驱动装置，安装在所述主体框架上；螺旋升降装置，与所述升降驱动装置传动连接；升降叉架，所述升降叉架的下部的一端与所述螺旋升降装置传动连接，所述升降叉架的下部的另一端与所述主体框架连接；以及升降框架，与所述升降叉架的上部连接，且所述升降框架具有一升降台面。
[0020]在本发明一实施例中，所述螺旋升降装置包括:转动轴，其一端与所述升降驱动装置驱动连接；万向联轴器，连接于所述转动轴的另一端；换向器，与所述万向联轴器连接；传动轴，与所述换向器传动安装；螺旋升降机，传动安装于所述传动轴的两端，所述螺旋升降机的弹性件与所述升降叉架的下部的一端传动连接；以及联轴器，安装于所述传动轴上，并位于所述换向器与所述螺旋升降机之间。
[0021]在本发明一实施例中，所述搬运器的所述行走驱动机构包括:行走驱动装置，安装于所述主体框架上；以及动力行走轮组，通过行走轮轴转动安装于所述主体框架上并与所述行走驱动装置驱动连接。
[0022]在本发明一实施例中，所述搬运器的所述行走驱动机构还包括:无动力行走轮组，通过行走轮轴转动安装于所述主体框架上。
[0023]在本发明一实施例中，所述巷道内设置有供所述堆垛机行走的行走轨道，所述堆垛机具有一能够上下移动的载货台，所述载货台上具有支承轨道，所述搬运器由所述支承轨道支承并沿所述支承轨道移动；所述搬运器还包括电缆拖链和托盘，所述电缆拖链的一端连接于所述堆垛机的所述载货台，另一端则连接于所述搬运器，所述托盘对应设置于所述电缆拖链下方并连接至所述搬运器的所述主体框架上。
[0024]在本发明一实施例中，所述出入口输送机包括:输送框架，其顶部具有沿所述输送框架的横向方向布置的辊筒组件；以及顶升对中单元。顶升对中单元包括:顶升框架，与所述输送框架活动安装；至少一顶升对中机构，安装于所述顶升框架上，每一所述顶升对中机构包括至少一组顶升对中组件，每组所述顶升对中组件由相对设置并能够沿所述顶升框架的横向方向滑动的两个顶升对中装置组成；顶升滚轮，设置于所述顶升对中组件的其中一组或多组顶升对中组件中的两个顶升对中装置上；凸块，对应于所述顶升滚轮设置并固定在所述输送框架上，每一所述凸块具有一倾斜上升表面和一水平表面，且所述倾斜上升表面与所述水平表面沿所述顶升框架的横向方向自外而内设置；至少一组连杆组件，连接至每一所述顶升对中机构上，每组所述连杆组件由两个连杆组成，所述两个连杆的一端连接至每一所述顶升对中机构中一组所述顶升对中组件的两个顶升对中装置上；拉杆，每组所述连杆组件的所述两个连杆的另一端连接至所述拉杆上；拉杆驱动装置，与所述拉杆驱动连接；其中，所述拉杆在所述拉杆驱动装置的驱动下拉动所述连杆组件，所述连杆组件带动所述顶升对中机构中的所述顶升对中装置沿所述凸块的所述倾斜上升表面和所述水平表面移动而实现顶升和对中。
[0025]在本发明一实施例中，每一所述顶升对中装置包括对中块、导向座、支架、滑柱以及滑块；其中，所述对中块安装在所述导向座的顶部；所述导向座通过其上的条形槽孔与所述支架的顶部滑动安装；所述支架的底部与所述滑块安装，并与所述连杆组件的所述连杆的一端轴接；所述滑柱横向安装在所述顶升框架上；所述滑块滑动套装于所述滑柱上。
[0026]在本发明一实施例中，每一所述顶升对中装置还包括:导向滚轮，安装于所述导向座上；以及导向槽，对应于所述导向滚轮安装在所述顶升框架上，所述导向滚轮沿所述导向槽横向移动。
[0027]在本发明一实施例中，所述顶升对中单元包括两个所述顶升对中机构，每一所述顶升对中机构包括三组顶升对中组件,所述三组顶升对中组件中位于同一侧的顶升对中装置通过连接杆连接在一起且同步横向移动；每一所述顶升对中机构上连接有两组所述连杆组件，该两组连杆组件分别连接于所述三组顶升对中组件的最外侧两组上。
[0028]在本发明一实施例中，所述顶升对中单元还包括:多个顶轮组件，间隔固定安装在所述顶升框架上，每一所述顶轮组件由多个顶轮安装在两个安装板之间构成。
[0029]在本发明一实施例中，所述多个顶轮组件包括第一顶轮组件和第二顶轮组件，且所述第一顶轮组件的长度大于所述第二顶轮组件的长度，所述第一顶轮组件与所述第二顶轮组件交错分布于所述辊筒组件之间。
[0030]在本发明一实施例中，所述立体货架包括:多个立柱，所述多个立柱成列布置，且相邻两列立柱沿立柱高度方向间隔设置有多个向内延伸的支撑柱，相邻两列立柱上位于同一高度的多个支撑柱呈两列排布，该两列支撑柱彼此相对并构成了一个所述货位，所述第二轨道由连接至该两列支撑柱上且彼此相对的两个角钢组成。
[0031]在本发明一实施例中，每一所述货位内每列支撑柱的各支撑柱之间还设置有支撑杆。[0032]在本发明一实施例中，在每一所述第二轨道的两个角钢的远离所述巷道的末端上设置有轨道挡板。
[0033]在本发明一实施例中，在每一所述第二轨道的两个角钢其中之一的远离所述巷道的末端上设置有光电挡板。
[0034]在本发明一实施例中，所述立体货架包括分别位于所述巷道两侧的第一货架和第二货架，且第一货架的宽度大于所述第二货架的宽度。
[0035]为了实现上述目的，本发明还提供一种自动化立体仓库的货物存取方法，其特点在于，包括:
[0036]步骤a，设置如权利要求1?19任一权利要求所述的自动化立体仓库；
[0037]步骤b，出入口输送机将货物输送至交接货运输机上；
[0038]步骤C，堆垛机上处于下降状态的搬运器沿所述交接货运输机上的第一轨道行走至所述交接货运输机的一交接货位置上，所述搬运器被驱动至处于顶升状态并顶起所述货物，处于顶升状态的所述搬运器载着所述货物沿所述第一轨道行走回到所述堆垛机的载货台上；
[0039]步骤d，所述堆垛机沿巷道行走至与欲存货货位对应的位置，并移动所述载货台至所述欲存货货位，驱动所述搬运器载着所述货物沿所述欲存货货位内的第二轨道行走至一存取货位置，所述搬运器被驱动至处于下降状态且所述货物被存入所述欲存货货位内，处于下降状态的搬运器沿所述第二轨道行走并退回至所述堆垛机的载物台上，从而实现货物的存入；
[0040]步骤e，货物的取出方法与步骤b至步骤d的货物的存入方法相反。
[0041]在本发明一实施例中，在步骤b之前还包括:步骤bl，通过出入口输送机上的顶升对中单元对货物进行对中。
[0042]本发明具有以下有益效果:
[0043](I)本发明所提供的自动化立体车库的容积率得到了有效提高，且占用空间少，特别适用于多尺寸货物的存储，且使用效率高、节约成本。
[0044](2)大吨位中厚度钢板等重载货物或大型物料在无托盘的情况下可实现高密度自动仓储。
[0045](3)可实现大重型货物、多样化尺寸货物的自动化搬运和存取。
【专利附图】

【附图说明】
[0046]图1A为本发明的自动化立体仓库的俯视图；
[0047]图1B为本发明的自动化立体仓库的主视图；
[0048]图1C为沿图1A中J-J方向的剖视图；
[0049]图1D为图1A中A部分结构的放大示意图；
[0050]图1E为图1B中B部分结构的放大示意图；
[0051]图2A?图2C分别为本发明的自动化立体仓库中的出入口输送机的主视图、俯视图以及侧视图，且图2A?2C示出了所述出入口输送机的对中状态；
[0052]图3A?图3C分别为所述出入口输送机的输送框架的主视图、俯视图以及侧视图；[0053]图4A?图4C分别为所述出入口输送机的顶升对中单元的主视图、俯视图以及侧视图；
[0054]图4D为图4C中N部分结构的放大示意图；
[0055]图4E为沿图4D中F方向看的结构示意图；
[0056]图5A?5C示出了所述出入口输送机的初始状态；
[0057]图为图5C中Pl部分结构的放大示意图；
[0058]图6A?6C示出了所述出入口输送机的顶升状态；
[0059]图6D为图2C和图6C中P2和P3部分结构的放大示意图；
[0060]图7A?图7C分别为本发明的自动化立体仓库中的交接货运输机的主视图、俯视图以及沿图7A中E-E方向的剖视图；
[0061]图8A和图8B分别为本发明的自动化立体仓库中的堆垛机的主视图和俯视图；
[0062]图8C示出了图8A中堆垛机的提升机构的工作原理示意图；
[0063]图8D为图8B中本发明的搬运器的放大示意图；
[0064]图9A和图9B分别为本发明的搬运器的主视图和侧视图；以及
[0065]图1OA和图1OB分别为本发明的搬运器的升降机构的主视图和俯视图。
【具体实施方式】
[0066]为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
[0067]如图1A?IC所示，本发明的自动化立体仓库100主要包括出入口输送机10、交接货运输机20、堆垛机30、立体式货架40。其中，所述出入口输送机10是对应于仓库出入口设置，用于将货物输送至所述交接货运输机20上。所述交接货运输机20与所述出入口输送机10对应设置，且所述交接货运输机20上设置有第一轨道24 (如图7B所示)。所述堆垛机30上设置有具有升降和行走功能的搬运器60，用于搬运货物，特别是重载货物或大型物料。所述立体货架40是设置于一巷道103的至少一侧，且所述立体货架40具有多个货位400，每一货位400内设置有贯穿所述货位400的第二轨道43(如图1D所示)。在本发明中，所述巷道103上设置有行走轨道301，所述堆垛机30可沿所述行走轨道301在所述巷道103内行走，所述搬运器60可通过沿所述第一轨道24行走以进行货物的交接，所述搬运器60可通过沿所述第二轨道43行走以进行货物的存取。
[0068]结合参考图1D、图1E，在本发明中，所述立体货架40主要包括多个立柱41，所述多个立柱41成列布置，且相邻两列立柱沿立柱高度方向间隔设置有多个向内延伸的支撑柱42，相邻两列立柱上位于同一高度的多个支撑柱42呈两列排布，该两列支撑柱彼此相对并构成了一个货位400。如图1E所示，位于同一高度的左右两列支撑柱42构成了一个货位400，不同高度的支撑柱42构成了不同层的货位400。并且，第二轨道43可由连接至该两列支撑柱42上且彼此相对的两个角钢组成，从而与所述支撑柱42构成了牛腿式结构。
[0069]在本发明中，对于中厚度钢板这种货物，由于其刚性较好，因此可以取消托盘。并且，通过采用牛腿式结构的立体货架的设计，可以利用左右牛腿式结构之间的空间作为搬运器60的运行空间，从而达到提升空间利用率的效果。
[0070]在本发明中，所述立体货架40可由金属材料制成。并且，所述立体货架40可为由所述立柱41与横梁461、462搭建而成的框架结构，并可进一步设置有用于加强整个框架结构强度的斜撑401?406。在图1A所示的一实施例中，所述立体货架40可包括分别位于所述巷道103两侧的第一货架40a和第二货架40b，且第一货架40a的宽度大于所述第二货架40b的宽度，即第一货架40a上的货位的进深大于所述第二货架40b上的货位的进深，例如可以将第一货架40a和第二货架40b分别设计成7.5米和6米两种进深的货位，这样，7.5米货位可以适应“长4.5m?7.5m，宽1.5m?2m”尺寸板材的存储，6米货位可以适应长度不大于6m的各种板幅板材的存储。但是，可以理解的是，上述货位进深也可以设计成其它长度，且货位的宽度也可以根据实际所要存储的货物进行设计，并不局限于上述长度和宽度，所存储的板材尺寸也并不局限于上述尺寸。
[0071]如图1C所示，较长的第一货架40a包括5行立柱41，且靠近巷道103的I行立柱41a高于其它4行立柱41a’，该行立柱41a和与之相邻的I行立柱41a’之间设置有斜撑403，且第一货架40a的端面上可设置有斜撑405 ;而较短的第二货架40b也包括5行立柱41，且靠近巷道103的I行立柱41b高于其它4行立柱41b’，该行立柱41b和与之相邻的I行立柱41b’之间设置有斜撑404，且第二货架40b的端面上可设置有斜撑406。相邻两行立柱41之间连接有横梁461，且较高的立柱41a和41b之间连接有连接梁，从而可以增强立体货架40的整体强度，使立体货架40更佳稳固，并可使得单元货位的载重能力得到有效提闻。
[0072]继续参考图1D和图1E，优选地，所述立柱41可为H型钢，相邻两个货位400内的支撑柱42、42’是连接在该H型钢的两个相对侧面上。并且，在每一货位400内，位于左右的每列支撑柱的各支撑柱41之间还设置有支撑杆44，且所述支撑杆44邻近于所述第二轨道43，从而可以为存储于该货位400上的货物，例如大尺寸板材，提供额外支撑。优选地，在每一第二轨道43的两个角钢的远离所述巷道103的末端上设置有轨道挡板431，用于所述搬运器60沿所述第二轨道43向内行走到位控制。更佳地，在每一第二轨道43的两个角钢其中之一的远离所述巷道103的末端上设置有光电挡板432，也可用于所述搬运器60沿所述第二轨道43向内的行走到位控制，且所述光电挡板432位于所述轨道挡板431的靠外一侦牝即较所述轨道挡板431更加远离所述巷道103。可以理解的是，所述轨道挡板431和所述光电挡板432可以只设置在所述第二轨道43的其中一个角钢上，也可以设置在两个角钢上，且可以是通过所述轨道挡板431和所述光电挡板432 二者其中之一或者二者结合进行搬运器60的行走到位控制，这些并不作为对本发明的限制。
[0073]鉴于存储的货物的宽度是不定值，因此需要在出入库设备上设置对中机构，以货物中线为定位基准进行存取或作业，从而保证货物在自动化立体仓库中转运时在宽度方向上的定位准确性。
[0074]下面将结合图2A?图6D详细描述本发明的出入口输送机10的结构。
[0075]如图2A?图2C所示，在本发明的一较佳实施例中，所述出入口输送机10可包括输送框架11和顶升对中单元12，用以解决货物出入库输送过程中的顶升和对中问题。在所述出入口输送机10的一端，还可设有门检测装置102，用于检测所述仓库的出入口。而在其它实施例中，对于无需对中的货物，所述出入口输送机10也可以与现有结构相同，即不包括顶升对中单元12，仅具有输送功能而不具有顶升对中功能。
[0076]结合参考图3A?图3C，在本实施例中，所述输送框架11包括顶部框架部分111和底部框架部分112，所述顶部框架部分111位于所述底部框架部分112的顶部并由其支撑。所述顶部框架部分111可为由纵梁1111和横梁1112构成的矩形框架。并且，在所述输送框架11的顶部还具有沿所述输送框架11的横向方向(图3B中平行于横梁1112的方向)布置的多个辊筒组件113，用于输送出入库货物。其中，所述辊筒组件113可由辊筒1131和安装滚轮1132组成，所述辊筒1131通过所述安装滚轮1132可滚动地安装在输送框架11的顶部，例如安装在所述顶部框架部分111上。而通过所述辊筒1131的滚动，出入库货物可以沿输送框架11的纵向方向(图3B中平行于纵梁1111的方向)移动。
[0077]结合参考图4A?图4C，在本发明中，所述顶升对中单元12包括顶升框架121、至少一顶升对中机构122、顶升滚轮123、凸块124、至少一组连杆组件125、拉杆126以及拉杆驱动装置127。
[0078]其中，所述顶升框架121与所述输送框架11活动安装，例如可通过限位轮1211活动安装在所述输送框架11的顶部框架部分111上，这样顶升对中单元12升起的高度可受到限位轮1211的限制。并且，所述顶升框架121例如可为由纵梁1212和横梁1213构成的矩形框架，该矩形框架上还可连接有两个中间纵梁1214。
[0079]所述顶升对中机构122安装于所述顶升框架121上，每一所述顶升对中机构122包括至少一组顶升对中组件122a?122f，且每组所述顶升对中组件122a?122f由相对设置并能够沿所述顶升框架121的横向方向滑动的两个顶升对中装置1220组成。
[0080]所述顶升滚轮123是设置于所述顶升对中组件122a?122f的其中一组或多组顶升对中组件中的两个顶升对中装置1220上。
[0081]所述凸块124是对应于所述顶升滚轮123设置并固定在所述输送框架11上，且每一所述凸块124具有一倾斜上升表面1241和一水平表面1242 (参考图4D)，且所述倾斜上升表面1241与所述水平表面1242沿所述顶升框架121的横向方向(图4B中平行于横梁1213的方向)自外而内设置。
[0082]所述至少一组连杆组件125是连接至每一所述顶升对中机构122上，每组所述连杆组件125由两个连杆1251和1252组成，所述两个连杆1251和1252的一端连接至每一所述顶升对中机构122中一组所述顶升对中组件的两个顶升对中装置1220上，且每组所述连杆组件125的所述两个连杆1251和1252的另一端连接至所述拉杆126上，所述拉杆驱动装置127与所述拉杆驱动连接。优选地，所述拉杆驱动装置127可为气缸，也可以采用液压缸和电机带轮。
[0083]如图4D、图4E所示，在本发明中，每一所述顶升对中装置1220包括对中块1221、导向座1222、支架1223、滑柱1224以及滑块1225。其中，所述对中块1221安装在所述导向座1222的顶部，优选地，所述对中块1221为斜面凸状，其斜面12211可增大与货物的接触面积，以更可靠地进行货物对中。所述导向座1222通过其上的条形槽孔12221与所述支架1223的顶部滑动安装，所述条形槽孔12221为横向布置，并优选的为椭圆形槽孔。所述支架1223的底部与所述滑块1224安装，并与所述连杆组件125的连杆1251和1252的一端轴接。优选地，所述支架1223为L型，其顶部与所述条形槽孔12221销接，所述连杆组件125的两个连杆1251和1252的一端是与所述支架1223轴接。所述滑柱1225横向安装在所述顶升框架121上。所述滑块1224滑动套装于所述滑柱1225上。
[0084]优选地，每一所述顶升对中装置1220还可进一步包括:导向滚轮1226以及导向槽1227。其中，导向滚轮1226安装于所述导向座1222上，导向槽1227对应于所述导向滚轮1226安装在所述顶升框架121上，且导向滚轮1226可沿所述导向槽1227横向移动。优选地，所述导向滚轮1226为错开布置，可使得导向座1222在导轮槽1227上进行水平移动。
[0085]具体地，在本发明一较佳实施例中，如图4B所示，所述顶升对中单元12是包括两个所述顶升对中机构122-1、122-2，其中顶升对中机构122-1由三组顶升对中组件122a?122c组成，顶升对中机构122-2是由另外三组顶升对中组件122d?122f组成。并且，所述三组顶升对中组件122a?122c和另外三组顶升对中组件122d?122f中位于同一侧的顶升对中装置1220是通过连接杆1228连接在一起且可同步横向移动，即沿着图4B中平行于横梁1213的方向移动。在其它实施例中，也可以仅设置一个顶升对中机构122，或者设置多个顶升对中机构122，并且，也可以由一组或多组顶升对中组件共同构成一个所述顶升对中机构122，这些并不作为对本发明的限制。
[0086]如图4A所示，在本较佳实施例中，所述顶升滚轮123是仅设置在顶升对中机构122-2中的顶升对中组件122f的两个顶升对中装置1220上。而如图2C和图4A、图4C所示，两个凸块124a和124b是对应于所述顶升对中组件122f的两个顶升对中装置1220上的两组顶升滚轮123设置，并固定在输送框架11的底部框架部分112的一个横梁上。另外，如图4A所示，在本较佳实施例中，顶升对中组件122a、122c、122d、122f中的顶升对中装置1220 是分别通过滑块 1224a、1224c、1224d、1224f 沿滑柱 1225a、1225c、1225d、1225f 滑动，而顶升对中组件122b、122e中的顶升对中装置1220则可省略各自的滑块和滑柱，通过连接杆1228来实现同步横向移动。当然，在其它实施例中，所述顶升对中组件122b、122e中的顶升对中装置1220也可具有滑块和滑柱；或者，也可以仅在构成所述顶升对中机构122的多组顶升对中组件中的一组顶升对中组件的两个顶升对中装置1220上设置所述滑块和滑柱，而其他组顶升对中组件中的顶升对中装置通过所述连接杆1228的连接来实现同步横向移动，这些并不作为对本发明的限制。
[0087]如图4B所示，在本较佳实施例中，是在顶升对中机构122-1以及122_2的外侧两组顶升对中组件122a与122c以及122d与122f上分别连接一组连杆组件125，且每组连杆组件125的两个连杆1251和1252的一端是对应连接至顶升对中组件122a与122c以及122d与122f中的各顶升对中装置1220上，而另一端则连接至所述拉杆126上，这种布置方式可以为连杆组件提供足够的拉动空间，避免相邻两组连杆组件125在拉动时发生干涉。而在其它实施例中，也可以是在每一组顶升对中组件上都设置一组连杆组件125，这同样不作为对本发明的限制。
[0088]如图4C所示，所述拉杆126在所述拉杆驱动装置127的驱动下可拉动所述连杆组件125，而所述连杆组件125可带动所述顶升对中机构122中的所述顶升对中装置1220沿所述凸块124的倾斜上升表面1241和水平表面1242移动，从而实现了顶升对中单元12的顶升和对中。
[0089]继续参考图4A?图4B，在本发明中，所述顶升对中单元12还可包括多个顶轮组件128，这些顶轮组件128是间隔固定安装在所述顶升框架121上，且每一所述顶轮组件128可由多个顶轮1282安装在两个安装板1281之间构成。
[0090]在本发明一较佳实施例中，所述多个顶轮组件128可包括第一顶轮组件128a和第二顶轮组件128b，且所述第一顶轮组件128a的长度大于所述第二顶轮组件128b的长度，且所述第一顶轮组件128a与所述第二顶轮组件128b是交错分布于所述辊筒组件113之间。优选地，所述顶轮1282为横向滚动，即沿图4B中平行于横梁1213的方向滚动。通过所述多个顶轮组件128可以实现顶起货物并摆正货物的输送方向，使货物的重量可均匀分布在顶轮1282与辊筒1131上，所述多个辊筒组件113与顶轮组件128可形成货物出入库输送平面。
[0091]如图5A?图5C所示，示出了本发明的出入口输送机10的初始状态。在初始状态下，所述拉杆126未被所述拉杆驱动装置127驱动，所述连杆组件125在未被拉动状态下成“一”字型。并且，此时顶升框架121是处于未升起状态，所述顶升滚轮123位于所述凸块124的倾斜上升表面1241的靠外一侧，所述支架1223的顶部位于所述条形槽孔12221的靠外一端，且所述顶升对中组件的两个相对的顶升对中装置的对中块之间的距离为LI，并靠近于外侧。而且，如图所示，所述顶轮组件128的顶轮1282的顶面低于所述辊筒组件113的辊筒1131的顶面11310—高度Hl (即顶升滚轮1282处于下位位置)，此时货物是由所述辊筒组件113的辊筒1131所支承。
[0092]如图6A?图6C所不,不出了本发明的出入口输送机10的顶升状态。当所述拉杆126被所述拉杆驱动装置127驱动而拉动所述连杆组件125，所述连杆组件125的两个连杆1251和1252在拉动状态下被拉成“V”字型。此时，随着所述连杆组件125被拉动，所述顶升对中装置1220被拉动向拉杆垂直方向运动，即L型支架1223被所述连杆1251和1252拉着向内移动，滑块1225带动顶升滚轮123沿着滑柱1224向内移动，且所述顶升滚轮123沿所述凸块124的倾斜上升表面1241由下位向上位爬升。与此同时，所述支架1223的顶部由所述条形槽孔12221的靠外一端向内移动，从而带动所述顶升框架121升起。当顶升滚轮123从凸块124的下位移至上位(即爬完所述倾斜上升表面1241，到达水平表面1242上)时，L型支架1223的顶部也由条形槽孔的靠外一端移动至靠内一端，此时完成了顶升对中单元的顶升过程。此时所述顶升对中组件的两个相对的顶升对中装置的对中块之间的距离为L2，且L1=L2。而且，如图6D所示，此时所述顶轮组件128的顶轮1282的顶面高于所述辊筒组件113的辊筒1131的顶面11310 —高度H2 (即顶升滚轮1282处于上位位置)，此时货物是由所述顶升框架121上的顶轮组件128所支承。
[0093]如图2A?图2C所示，示出了本发明的出入口输送机10的对中状态。在拉杆126的继续拉动下，连杆1251和1252拉动L型支架1223带动导向座1222向内移动，即对中块1221向内移动，同时顶升滚轮123也由上位的外侧移动至内侧(即沿水平表面1242移动)，从而完成了顶升对中单元12的对中过程。此时所述顶升对中组件的两个相对的顶升对中装置的对中块之间的距离为L3，其中L3小于L1、L2，且顶升滚轮1282始终处于上位位置。
[0094]反之，反向操作上述过程，即可将所述顶升对中单元12下降至初始位置。
[0095]下面将结合图7A?图7C详细描述本发明的交接货运输机20的结构。
[0096]本发明的交接货运输机20 —端与所述出入口输送机10相接，另一端则临近于巷道103设置，以与所述堆垛机30进行货物的交接。如图7A?图7C所示，本发明的交接货运输机20与现有结构类似，即也包括有框架21、具有传动链221的传动机构22以及减震圈23，本发明特别的是，交接货运输机20上还设有第一轨道24。其中，对中后的货物由所述出入口输送机10输送至所述交接货运输机20上，处于下降状态的搬运器60沿所述第一轨道24行走到位后，可被驱动至处于顶升状态并顶起位于所述交接货运输机20上的货物，处于顶升状态的搬运器60载着所述货物沿所述第一轨道24行走回到堆垛机30的载货台上，从而堆垛机30即可带着所述货物移动。
[0097]下面将结合图8A?图10B，详细说明本发明的堆垛机30及其上的搬运器60的结构。
[0098]如图8A?图SB所示，本发明的堆垛机30与现有技术结构类似，即包括底架31、龙门架32、爬梯总成33、提升机构34、由所述提升机构34驱动而可上下升降的载货台35等。本发明特别的是，所述堆垛机30上设置有具有升降和行走功能的搬运器60，所述搬运器60通过支承轨道351支承于所述载货台35上，并可沿所述支承轨道351行走。较佳地，所述搬运器60的搬运平面在所述搬运器60处于下降状态时是稍低于所述载货台35的载货平面350，所述搬运器60的搬运平面在所述搬运器60处于顶升状态时是高于所述载货台35的载货平面350或与之平齐。
[0099]如图SB所示，优选地，在所述堆垛机30的底架31的前后两端还设置有地面端挡38，用于阻挡所述堆垛机30沿着所述行走轨道301行走至所述巷道103的前端或后端的尽头位置。优选地，所述堆垛机30上还设置有检测系统38，用于检测所述搬运器60在所述支承轨道351上的行走到位。
[0100]如图SC所示，示出了本发明的堆垛机30的提升机构34的一实施例。所述提升机构34包括卷筒341、绕绳342、定滑轮343、动滑轮344、平衡机构345等。其中，卷筒341的卷轴340与一减速器的输出轴连接，绕绳342的一端固定在所述卷筒341上，另一端则依次通过所述定滑轮343、所述动滑轮344后连接至所述平衡机构345上，并且所述动滑轮344与所述载货台35连接。这样，通过卷筒341的滚动，可以带动所述载货台35垂直上升或下降，所述载货台35可在所述提升机构34驱动下，在下位Dl和上位D2之间垂直升降，如图8A所示。
[0101]如图8D所示，在本发明中，所述搬运器60主要包括主体框架61、升降机构62以及行走驱动机构63。其中，所述升降机构62是安装在所述主体框架61上，并可在一上升位置和一下降位置之间，本发明的升降机构62可以均匀的承重货物，使得搬运过程中升降更可靠。所述行走驱动机构63安装在所述主体框架61上，并可驱动所述搬运器60行走。
[0102]在本发明一较佳实施例中，所述搬运器60可由结构相同的两个搬运装置60a和60b组成，所述两个搬运装置60a和60b之间铰接或可伸缩地连接形成两段式结构，其中，铰接方式适用于长度范围较小的情况，可伸缩地连接方式则适用于长度范围变化更大的情况。每个搬运装置60a、60b均包括有所述主体框架61、所述升降机构62以及所述行走驱动机构63。通过这种两段式结构，可以搬运大重型货物，使得重量可以均匀地分配在搬运器上。
[0103]在本实施例中，所述搬运器60的所述行走驱动机构63可包括行走驱动装置631以及动力行走轮组632。所述行走驱动装置631例如可为驱动电机，安装于所述主体框架62上。所述动力行走轮组632通过行走轮轴转动安装于所述主体框架61上并与所述行走驱动装置631驱动连接。更佳地，所述搬运器60的所述行走驱动机构63还可包括:无动力行走轮组632，其可通过行走轮轴转动安装于所述主体框架61上。这些动力行走轮组631和无动力行走轮组632安装在所述主体框架61上，可使各轨道(包括第一轨道24、第二轨道43、支承轨道351)在搬运器60行走时处于均载状态，这样既可以选用较小规格的轨道，也可以使货架的受力更加均衡。
[0104]结合参考图9A、图9B，在本发明中，所述搬运器60还可包括电缆拖链64，所述电缆拖链64的一端连接于所述堆垛机30的载货台35，另一端则连接于所述搬运器60。更佳地，所述搬运器60还可包括托盘643，对应设置于所述电缆拖链64下方并连接至所述搬运器60的主体框架61上，用于在所述搬运器60行走时托住所述电缆拖链64。
[0105]图9A、图9B中还示出了所述两个搬运装置60a和60b之间的铰接结构，即将设置于搬运装置60a上的铰接装置69a和设置于搬运装置60b上的铰接装置69b铰接。
[0106]结合参考图1OA?图10B，以其中一个搬运装置为例，详细说明其升降机构62的结构。在本发明中，所述升降机构62包括升降驱动装置621、螺旋升降装置622、升降叉架623以及升降框架624。其中，所述升降驱动装置621例如可为一升降电机，其是安装在所述主体框架61上，且其两端分别传动连接一所述螺旋升降装置622。每一所述螺旋升降装置上传动连接有两组所述升降叉架623，例如是将所述升降叉架623的下部的一端与所述螺旋升降装置622传动连接，并所述升降叉架623的下部的另一端与所述主体框架621连接。而所述升降框架624是与所述升降叉架623的上部连接，且所述升降框架624具有一升降台面6241，所述升降台面6241例如可为地板胶材料。货物是由所述两个搬运装置60a和60b上的升降框架624a和624b (如图9A所示)的升降台面共同承载。
[0107]如图1OB所示，每一所述螺旋升降装置622主要是由转动轴6221、万向联轴器6222、换向器6223、传动轴6224、螺旋升降机6225以及联轴器6226组成。其中，所述转动轴6221的一端与所述升降驱动装置621驱动连接，另一端与所述万向联轴器6222连接。所述换向器6223与所述万向联轴器6222连接，并分布在所述传动轴6224的中部。所述传动轴6224是与所述换向器6223传动安装，而所述螺旋升降机6225是传动安装于所述传动轴6224的两端，且所述螺旋升降机6225的弹性件62251与所述升降叉架623的下部的一端传动连接。所述联轴器6226安装于所述传动轴6224上，并位于所述换向器6223与所述螺旋升降机6225之间，为所述传动轴6224进行缓冲和减振。
[0108]优选地，如图1OA所示，所述升降叉架623为“X”形叉架臂，并且，其中一个叉架臂6231的下部与所述螺旋升降机6225的弹性件62251连接，而另一个叉架臂6232的下部则与所述主体框架621连接，所述叉架臂6231和6232的上部均与所述升降框架624连接。这样，通过升降驱动装置621的驱动，可为螺旋升降机6225提供升降动力，使得螺旋升降机6225的弹性件62251进行变形，当弹性件62251变形时可推动所述升降叉架623的一端水平运动，从而将水平推力转化为垂直升降动力，使得升降台面6241抬升，即可实现将货物抬起，进行货物的搬运。并且，在本实施例中，一套所述升降机构62的四个螺旋升降机6225由一个升降电机驱动，保证了升降台面6241的升降同步。
[0109]在本发明中，所述自动化立体仓库100还可包括有自动化管理控制系统(图中未示)，其可为PLC控制系统，用于驱动和控制自动化立体库系统中的堆垛机、交接货运输机、出入口输送机的运动，实现自动化存储过程。由于自动化管理控制系统是现有技术，且本领域技术人员可根据实际需要进行设计，因此在此不再赘述。
[0110]本发明还提供一种自动化立体仓库的货物存取方法，其包括:
[0111]步骤a，设置如上所述的自动化立体仓库。
[0112]步骤b，出入口输送机10将货物输送至交接货运输机20上。[0113]步骤c，堆垛机30上处于下降状态的搬运器60沿所述交接货运输机20上的第一轨道24行走至所述交接货运输机20的一交接货位置上，所述搬运器60被驱动至处于顶升状态并顶起所述货物，处于顶升状态的所述搬运器60载着所述货物沿所述第一轨道24行走回到所述堆垛机30的载货台35上。
[0114]步骤d，所述堆垛机30沿巷道103行走至与一欲存货货位对应的位置，并通过提升机构34移动所述载货台35至所述欲存货货位，并驱动所述搬运器60载着所述货物沿所述欲存货货位内的第二轨道43行走至一存取货位置，所述搬运器60被驱动至处于下降状态且所述货物被存入所述欲存货货位内，处于下降状态的搬运器60沿所述第二轨道43行走并退回至所述堆垛机30的载物台35上，从而实现货物的存入。
[0115]步骤e，货物的取出方法与步骤b至步骤d的货物的存入方法相反。
[0116]在本发明一实施例中，在步骤b之前还可包括:步骤bI，通过出入口输送机10上的顶升对中单元12对货物进行对中。
[0117]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种自动化立体仓库，其特征在于，包括有: 出入口输送机，对应于仓库出入口设置； 交接货运输机，与所述出入口输送机对应设置，且所述交接货运输机上设置有第一轨道； 堆垛机，其上设置有具有升降和行走功能的搬运器；以及 立体货架，设置于一巷道的至少一侧，所述立体货架具有多个货位，且每一所述货位内设置有贯穿所述货位的第二轨道； 其中，所述堆垛机沿所述巷道行走，且所述搬运器沿所述第一轨道行走以进行货物的交接，所述搬运器沿所述第二轨道行走以进行货物的存取。
2.根据权利要求1所述的自动化立体仓库，其特征在于，所述搬运器包括: 主体框架； 升降机构，安装在所述主体框架上，所述升降机构在一上升位置和一下降位置之间升降；以及 行走驱动机构，安装在所述主体框架上，并驱动所述搬运器行走。
3.根据权利要求2所述的自动化立体仓库，其特征在于，所述搬运器由结构相同的两个搬运装置组成，且所述两个搬运装置之间铰接或可伸缩地连接，每个所述搬运装置均包括有所述主体框架、所述升降机构以及所述行走驱动机构。
4.根据权利要求3所述的自动化立体仓库，其特征在于，所述搬运器的所述升降机构包括: 升降驱动装置，安装在所述主体框架上； 螺旋升降装置，与所述升降驱动装置传动连接； 升降叉架，所述升降叉架的下部的一端与所述螺旋升降装置传动连接，所述升降叉架的下部的另一端与所述主体框架连接；以及 升降框架，与所述升降叉架的上部连接，且所述升降框架具有一升降台面。
5.根据权利要求4所述的自动化立体仓库，其特征在于，所述螺旋升降装置包括: 转动轴，其一端与所述升降驱动装置驱动连接； 万向联轴器，连接于所述转动轴的另一端； 换向器，与所述万向联轴器连接； 传动轴，与所述换向器传动安装； 螺旋升降机，传动安装于所述传动轴的两端，所述螺旋升降机的弹性件与所述升降叉架的下部的一端传动连接；以及 联轴器，安装于所述传动轴上，并位于所述换向器与所述螺旋升降机之间。
6.根据权利要求3所述的自动化立体仓库，其特征在于，所述搬运器的所述行走驱动机构包括: 行走驱动装置，安装于所述主体框架上；以及 动力行走轮组，通过行走轮轴转动安装于所述主体框架上并与所述行走驱动装置驱动连接。
7.根据权利要求6所述的自动化立体仓库，其特征在于，所述搬运器的所述行走驱动机构还包括:无动力行走轮组，通过行走轮轴转动安装于所述主体框架上。
8.根据权利要求3所述的自动化立体仓库，其特征在于，所述巷道内设置有供所述堆垛机行走的行走轨道，且所述堆垛机具有一能够上下移动的载货台，所述载货台上具有支承轨道，所述搬运器由所述支承轨道支承并沿所述支承轨道移动；所述搬运器还包括电缆拖链和托盘，所述电缆拖链的一端连接于所述堆垛机的所述载货台，另一端则连接于所述搬运器，所述托盘对应设置于所述电缆拖链下方并连接至所述搬运器的所述主体框架上。
9.根据权利要求1所述的自动化立体仓库，其特征在于，所述出入口输送机包括: 输送框架，其顶部具有沿所述输送框架的横向方向布置的辊筒组件；以及 顶升对中单元，其包括: 顶升框架，与所述输送框架活动安装； 至少一顶升对中机构，安装于所述顶升框架上，每一所述顶升对中机构包括至少一组顶升对中组件，每组所述顶升对中组件由相对设置并能够沿所述顶升框架的横向方向滑动的两个顶升对中装置组成； 顶升滚轮，设置于所述顶升对中组件的其中一组或多组顶升对中组件中的两个顶升对中装置上； 凸块，对应于所述顶升滚轮设置并固定在所述输送框架上，每一所述凸块具有一倾斜上升表面和一水平表面，且所述倾斜上升表面与所述水平表面沿所述顶升框架的横向方向自外而内设置； 至少一组连杆组件，连接至每一所述顶升对中机构上，每组所述连杆组件由两个连杆组成，所述两个连杆的一端连接至每一所述顶升对中机构中一组所述顶升对中组件的两个顶升对中装置上； 拉杆，每组所述连杆组件的所述两个连杆的另一端连接至所述拉杆上； 拉杆驱动装置，与所述拉杆驱动连接； 其中，所述拉杆在所述拉杆驱动装置的驱动下拉动所述连杆组件，所述连杆组件带动所述顶升对中机构中的所述顶升对中装置沿所述凸块的所述倾斜上升表面和所述水平表面移动而实现顶升和对中。
10.根据权利要求9所述的自动化立体仓库，其特征在于，每一所述顶升对中装置包括对中块、导向座、支架、滑柱以及滑块；其中，所述对中块安装在所述导向座的顶部；所述导向座通过其上的条形槽孔与所述支架的顶部滑动安装；所述支架的底部与所述滑块安装，并与所述连杆组件的所述连杆的一端轴接；所述滑柱横向安装在所述顶升框架上；所述滑块滑动套装于所述滑柱上。
11.根据权利要求10所述的自动化立体仓库，其特征在于，每一所述顶升对中装置还包括: 导向滚轮，安装于所述导向座上；以及 导向槽，对应于所述导向滚轮安装在所述顶升框架上，所述导向滚轮沿所述导向槽横向移动。
12.根据权利要求11所述的自动化立体仓库，其特征在于，所述顶升对中单元包括两个所述顶升对中机构，每一所述顶升对中机构包括三组顶升对中组件，所述三组顶升对中组件中位于同一侧的顶升对中装置通过连接杆连接在一起且同步横向移动；每一所述顶升对中机构上连接有两组所述连杆组件，该两组连杆组件分别连接于所述三组顶升对中组件的最外侧两组上。
13.根据权利要求9所述的自动化立体仓库，其特征在于，所述顶升对中单元还包括: 多个顶轮组件，间隔固定安装在所述顶升框架上，每一所述顶轮组件由多个顶轮安装在两个安装板之间构成。
14.根据权利要求13所述的自动化立体仓库，其特征在于，所述多个顶轮组件包括第一顶轮组件和第二顶轮组件，且所述第一顶轮组件的长度大于所述第二顶轮组件的长度，所述第一顶轮组件与所述第二顶轮组件交错分布于所述辊筒组件之间。
15.根据权利要求1所述的自动化立体仓库，其特征在于，所述立体货架包括: 多个立柱，所述多个立柱成列布置，且相邻两列立柱沿立柱高度方向间隔设置有多个向内延伸的支撑柱，相邻两列立柱上位于同一高度的多个支撑柱呈两列排布，该两列支撑柱彼此相对并构成了一个所述货位，所述第二轨道由连接至该两列支撑柱上且彼此相对的两个角钢组成。
16.根据权利要求15所述的自动化立体仓库，其特征在于，每一所述货位内每列支撑柱的各支撑柱之间还设置有支撑杆。
17.根据权利要求16所述的自动化立体仓库，其特征在于，在每一所述第二轨道的两个角钢的远离所述巷道的末端上设置有轨道挡板。
18.根据权利要求17所述的自动化立体仓库，其特征在于，在每一所述第二轨道的两个角钢其中之一的远离所述巷道的末端上设置有光电挡板。
19.根据权利要求15所述的自动化立体仓库，其特征在于，所述立体货架包括分别位于所述巷道两侧的第一货架和第二货架，且第一货架的宽度大于所述第二货架的宽度。
20.一种自动化立体仓库的货物存取方法，其特征在于，包括: 步骤a,设置如权利要求1~19任一权利要求所述的自动化立体仓库； 步骤b，出入口输送机将货物输送至交接货运输机上； 步骤C，堆垛机上处于下降状态的搬运器沿所述交接货运输机上的第一轨道行走至所述交接货运输机的一交接货位置上，所述搬运器被驱动至处于顶升状态并顶起所述货物，处于顶升状态的所述搬运器载着所述货物沿所述第一轨道行走回到所述堆垛机的载货台上; 步骤d，所述堆垛机沿巷道行走至与欲存货货位对应的位置，并移动所述载货台至所述欲存货货位，驱动所述搬运器载着所述货物沿所述欲存货货位内的第二轨道行走至一存取货位置，所述搬运器被驱动至处于下降状态且所述货物被存入所述欲存货货位内，处于下降状态的搬运器沿所述第二轨道行走并退回至所述堆垛机的载物台上，从而实现货物的存A ； 步骤e，货物的取出方法与步骤b至步骤d的货物的存入方法相反。
21.根据权利要求20所述的自动化立体仓库的货物存取方法，其特征在于，在步骤b之前还包括: 步骤b 1，通过出入口输送机上的顶升对中单元对货物进行对中。
【文档编号】B65G1/137GK104029974SQ201310074139
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年3月8日 优先权日:2013年3月8日
【发明者】刘鑫堃, 赵丹, 许志旺 申请人:深圳中集天达空港设备有限公司, 中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司