货架辅助上料装置及货架系统的制作方法

本实用新型涉及仓储物流领域，特别是涉及一种货架辅助上料装置及货架系统。

背景技术：

当前自动化仓储物流正越来越普及，以亚马逊为首的电商正大规模采用自动化仓储物流系统进行分拣货物，对于仓储物流系统的货架仍然是以人工上料以及取料为主，货架一般较高，上料不方便，且当前仓储物流系统中的货架也只是普通货架，离真正的仓储物流自动化仍较远。

技术实现要素：

实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种可以辅助将物品上料至货架的货架辅助上料装置以及基于该辅助上料装置与智能化货架的货架系统。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型的货架辅助上料装置，包括上料架体，所述上料架体上设置有机器人活动架，所述机器人活动架上安装有直角坐标机器人，所述直角坐标机器人上设置有执行单元，所述机器人活动架可相对于所述上料架体平移，其平移方向与直角坐标机器人的两个运动轴均垂直；所述上料架体上还设置有用于上料架体与货架对接以及定位的对接定位装置；机器人活动架相对于上料架体的运动由驱动装置驱动。

进一步地，所述对接定位装置包括至少两个对接爪手，所述对接爪手包括两个爪手手指以及带动所述爪手手指开合的开合单元，所述爪手手指上开有V字形凹槽，V字形凹槽的中部设置有V字形的隆起单元，且所述隆起单元的延伸方向与所述V字形凹槽的延伸方向垂直。

进一步地，所述执行单元包括至少一对可相对开合的插销，所述插销的端部四周均倒有斜角；所述插销安装在一个第二开合单元上。

进一步地，所述上料架体上固定有至少两根导杆，所述机器人活动架上设有与所述导杆数量对应且与导杆滑动配合使用的导套。

进一步地，所述上料架体安装在主架体上，所述上料架体相对于主架体为浮动连接。

进一步地，所述上料架体的上端通过弹性悬挂单元安装在主架体上，且上料架体与主架体之间设置有限制上料架体的浮动幅度的限位单元。

进一步地，所述上料架体的下端与所述主架体之间设置有弹性支撑单元。

基于上述货架辅助上料装置的货架系统，包括货架与货架辅助上料装置；所述货架包括货架架体，所述货架架体上阵列设置有多个储物格，每个储物格内均设置有一个用于存储物品与自动分离物品并出料的物品管理模块，每个所述物品管理模块上均安装有配合所述执行单元使用的接口单元，每个所述物品管理模块上均可脱离所述储物格；所述货架架体上设置有与所述对接定位装置配合使用的对接单元。

进一步地，所述对接单元的两侧设置有与所述V字形凹槽配合使用的定位凸棱，对接单元的中部设置有一圈与所述隆起单元配合使用的定位环槽；所述接口单元的上下两侧均设有与所述插销配合使用的定位孔，所述定位孔的入口处设置有坡角。

进一步地，所述物品管理模块包括标准出料模块以及可选择配置的出料单元，所述标准出料模块包括模块壳体，模块壳体上安装有中心齿轮、设置在中心齿轮垂直上方或垂直下方的第一齿轮、以及设置在中心齿轮左右两侧的两个第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮均与所述中心齿轮连接；中心齿轮、第一齿轮与两个第二齿轮上均设置有用于连接出料单元的第一对接单元，且四者中的任一者连接驱动电机。

有益效果：本实用新型的货架辅助上料装置可先与货架对接定位，直角坐标机器人带着执行单元执行取出货架上需要上料的物品管理模块的操作并送至固定位置由人工或机器进行上料，可减小上料难度，提高上料速度；基于该辅助上料装置以及智能化的货架的货架系统可实现物品的上下料管理，提高分拣效率。

附图说明

附图1为货架辅助上料装置的正视图；

附图2为货架辅助上料装置的立体图；

附图3为弹性悬挂单元的结构图；

附图4为弹性支撑单元的结构图；

附图5为货架系统的组成图；

附图6为货架的结构图；

附图7为物品管理模块的结构图；

附图8为标准出料模块的结构图；

附图9为第一种出料单元的结构图；

附图10为包含有物品存储单元的物品管理模块的结构图；

附图11为单个螺旋件与标准出料模块的组合图；

附图12为两个螺旋件与标准出料模块的组合图；

附图13为采用第二种出料单元且包含有物品存储单元的物品管理模块的结构图；

附图14为分隔件组的结构图；

附图15为标准出料模块与第三种出料单元的组合图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如附图1与附图2所示的货架辅助上料装置，包括上料架体1-2，所述上料架体1-2上设置有机器人活动架1-3，所述机器人活动架1-3上安装有直角坐标机器人1-4，所述直角坐标机器人1-4上设置有执行单元1-8，所述机器人活动架1-3可相对于所述上料架体1-2平移，其平移方向与直角坐标机器人1-4的两个运动轴均垂直；所述上料架体1-2上还设置有用于上料架体1-2与货架对接以及定位的对接定位装置1-7。机器人活动架1-3相对于上料架体1-2的运动由驱动装置驱动，具体地，机器人活动架1-3相对于上料架体1-2的运动由驱动丝杠1-31驱动运动，驱动丝杠1-32由平移驱动电机1-33驱动转动。直角坐标机器人1-4的两个活动轴均由同步带驱动。

所述对接定位装置1-7包括至少两个对接爪手，所述对接爪手包括两个爪手手指1-71以及带动所述爪手手指1-71开合的开合单元1-72，所述爪手手指1-71上开有V字形凹槽1-711，V字形凹槽1-711的中部设置有V字形的隆起单元1-712，且所述隆起单元1-712的延伸方向与所述V字形凹槽1-711的延伸方向垂直。本实施例中开合单元1-72为平动气爪。

所述执行单元1-8包括至少一对可相对开合的插销1-81，所述插销1-81的端部四周均倒有斜角；所述插销1-81安装在一个第二开合单元1-82上。本实施例中第二开合单元1-82为平行气爪。

所述上料架体1-2上固定有至少两根导杆1-21，所述机器人活动架1-3上设有与所述导杆1-21数量对应且与导杆1-21滑动配合使用的导套1-31。

所述上料架体1-2安装在主架体1-1上，所述上料架体1-2相对于主架体1-1为浮动连接。具体地，所述上料架体1-2的上端通过弹性悬挂单元1-5安装在主架体1-1上，所述上料架体1-2的下端与所述主架体1-1之间设置有弹性支撑单元1-6。且上料架体1-2与主架体1-1之间设置有限制上料架体1-2的浮动幅度的限位单元1-9。

如附图3所示，弹性悬挂单元1-5包括导滑筒1-51与导滑轴1-52，导滑筒1-51与导滑轴1-52之间滑动配合，且导滑筒1-51与导滑轴1-52上分别设置有一个鱼眼轴承1-53；导滑筒1-51上开有条形槽，所述导滑轴1-52上安装有从条形槽伸出的弹簧卡件，导滑筒1-51靠近导滑轴1-52的一侧设有向外的翻边，弹簧卡件与翻边之间设置有压簧1-54。两端的鱼眼轴承1-53分别连接上料架体1-2与主架体1-1。

如附图4所示，弹性支撑单元1-6包括第二导滑筒1-61与第二导滑轴1-62，第二导滑筒1-61与第二导滑轴1-62之间滑动配合且两者之间压有第二压簧1-64，且第二导滑筒1-61与第二导滑轴1-62上分别设置有一个第二鱼眼轴承1-63，两端的第二鱼眼轴承1-63分别连接上料架体1-2与主架体1-1。

限位单元1-9包括固定在上料架体1-2上的限位轴1-91以及设置在限位轴1-91两端的两个限位挡块1-92，限位轴1-91的轴向为机器人活动架1-3的整体平移方向，限位挡块1-92上开有通孔，通孔的孔径大于限位轴1-91的直径，限位轴1-91的两端分别穿过两个限位挡块1-92上的通孔，且限位轴1-91的两端上均设置有挡板1-93，每个挡板1-93以及与其在同一侧的挡板1-93之间均设有第三压簧1-94。

基于上述货架辅助上料装置的货架系统，如附图5所示，包括货架与货架辅助上料装置；如附图6所示，所述货架包括货架架体2-4，所述货架架体2-4上阵列设置有多个储物格，每个储物格内均设置有一个用于存储物品与自动分离物品并出料的物品管理模块，每个所述物品管理模块上均安装有配合所述执行单元1-8使用的接口单元2-5，每个所述物品管理模块上均可脱离所述储物格；所述货架架体2-4上设置有与所述对接定位装置1-7配合使用的对接单元2-6。

所述对接单元2-6的两侧设置有与所述V字形凹槽1-711配合使用的定位凸棱2-61，接口单元2-6的中部设置有一圈与所述隆起单元1-712配合使用的定位环槽2-62；所述接口单元2-5的上下两侧均设有与所述插销1-81配合使用的定位孔2-51，所述定位孔2-51的入口处设置有坡角。

如附图7与附图10所示，所述物品管理模块包括标准出料模块2-1以及可选择配置的出料单元2-2，如附图8所示，所述标准出料模块2-1包括模块壳体2-11，模块壳体2-11上安装有中心齿轮2-12、设置在中心齿轮2-12垂直上方或垂直下方的第一齿轮2-13、以及设置在中心齿轮2-12左右两侧的两个第二齿轮2-14，所述第一齿轮2-13与第二齿轮2-14均与所述中心齿轮2-12连接；中心齿轮2-12、第一齿轮2-13与两个第二齿轮2-14上均设置有用于连接出料单元2-2的第一对接单元2-15，且四者中的任一者连接驱动电机2-16。出料单元2-2有多种形式，且每组出料单元2-2均包含可与第一对接单元2-15对接的第二对接单元2-21。

所述第一对接单元2-15与第二对接单元2-21两者中其中之一为内壁上开有至少一条止转槽的圆孔，另一者为外壁上设有止转凸起的圆轴。本实施例中，所有齿轮上均设置有开有两条止转槽的圆孔，即第一对接单元2-15为带有止转槽的圆孔，第二对接单元21为设有止转凸起的圆轴(如附图9所示)，第一对接单元2-15与第二对接单元21连接后为紧配合。

由于出料单元2-2上只能存储单排物品，对于用量较大的物品，这样无法满足要求，因此物品管理模块还包括物品存储单元2-3，如附图7所示，所述物品存储单元2-3包括平行设置、传送方向相反的两组循环传送组件2-31，循环传送组件2-31的传送方向为竖直方向，每组循环传送组件2-31的周向上均等距设置有水平安装的置物板2-32，物品可放置在两组循环传送组件2-31上对应同步运动的两个置物板2-32之间，由于循环传送组件2-31上设有多个置物板2-32，因此两组循环传送组件2-31之间可以放置多排物品；所述标准出料模块2-1以及出料单元2-2设置在两组所述循环传送组件2-31之间空间的下方。这里的循环传送组件2-31可以是传送带、同步带或传送链。

为防止物品存储单元2-3上的物品掉落，两组所述循环传送组件2-31之间空间的两侧设置有侧板2-33。为了使该装置可以适用于各种不同的物品，两组所述循环传送组件2-31之间的间距可调节。调节方式为：每组循环传送组件2-31均安装在两块调节板2-34之间，调节板2-34安装在所述侧板2-33上，且调节板2-34可相对于侧板2-33平移调节位置。两组所述循环传送组件2-31由同一驱动电机2-35驱动运动，具体结构为：每组循环传送组件2-31上均设置有用于动力输入的输入锥齿轮2-36，所述侧板2-33上安装有由驱动电机2-35驱动转动的回转轴2-37，回转轴2-37上安装有两个分别与两个输入锥齿轮2-36啮合的中间锥齿轮2-38。

如附图10所示，作为出料单元2-2的第一种形式，所述出料单元2-2包括底座2-22；所述底座2-22内转动安装有丝杠2-23，丝杠2-23的一端设置所述第二对接单元2-21；底座2-22上还滑动安装有与所述丝杠2-23配合使用的丝杠螺母2-24，所述丝杠螺母2-24上固定有推料单元2-25，所述推料单元2-25的上端伸出在所述底座2-22之外；所述第二对接单元2-21与所述中心齿轮2-12或第一齿轮2-13上的第一对接单元2-15对接。此出料单元2-2适用于盒装物品的出料，盒装物品整齐码放在底座2-22上，由推料单元2-25推动整体沿着丝杠2-23的轴向运动使得盒装物品依次被挤出底座2-22实现分离。为了防止物品由于晃动等原因掉落造成损失，所述底座2-22上远离所述标准出料模块2-1的一端设有挡片2-221，所述挡片2-221相对于所述底座2-22转动连接，初始状态下，所述挡片2-221处于竖立状态，挡片2-221可向物品出料的方向倾倒；且底座2-22上安装有弹性压片2-222，所述弹性压片2-222抵住所述挡片2-221使挡片2-221保持竖直状态，出料时，最靠近挡片2-221的物品推挤挡片2-221使其转动，待物品分出后，挡片2-221在弹性压片2-222的作用下复位。

作为出料单元2-2的第二种形式，所述出料单元2-2包括一个或两个弹簧形状的螺旋件2-26，螺旋件2-26的一端设置第二对接单元2-21；当包括一个螺旋件2-26时，如附图11所示，所述螺旋件2-26上的第二对接单元2-21与所述中心齿轮2-33上的第一对接单元2-15对接；当包括两个螺旋件2-26时，如附图12所示，两个螺旋件26上的第二对接单元2-21分别与两个第二齿轮2-14上的第一对接单元2-15对接。标准出料模块2-1通过驱动螺旋件2-26转动推动物品前进，此出料单元2-2适用于袋装物品或者盒子较扁的盒装物品。此时，所述物品存储单元2-3中相邻两个置物板2-32之间设置有至少一排分隔件组，如附图13与附图14所示所示，每排分隔件组包含多个直线等距排列的分隔件2-39，且所述分隔件2-39具有弹性，具体地，所述分隔件2-39为V字形弹片，所述弹片的一端固定在所述循环传送组件2-31上，另一端为自由端。当出料单元2-2推动物品前进时，为了不阻挡物品前进，分隔件2-39产生形变。

如附图15所示，作为出料单元2-2的第三种形式，所述出料单元2-2包括模块底座2-27，所述模块底座2-27上转动安装有第一锥齿轮2-210，第一锥齿轮2-210上设置所述第二对接单元2-21，所述模块底座2-27上安装有至少一条传送带2-28，所述传送带2-28由与所述第一锥齿轮2-210啮合的第二锥齿轮2-29驱动，所述第二对接单元2-21与所述中心齿轮2-12或第一齿轮2-13上的第一对接单元2-15对接。传送带的出料单元2-2适用于可立袋软袋等包装较软、分量较重的物品。

为了防止物品掉落，所述模块底座2-27上远离所述标准出料模块2-1的一端设有第二挡片2-271，所述第二挡片2-271相对于所述模块底座2-27转动连接，且模块底座2-27上安装有第二弹性压片2-272，所述第二弹性压片2-272抵住所述第二挡片2-271使第二挡片2-271保持竖直状态。

货架系统的执行步骤为：首先，对接定位装置1-7与对接单元2-6对接，使得货架辅助上料装置与货架系统相对定位并固定；让后直角坐标机器人1-4带着执行单元1-8运动到需要取下的物品管理模块的正前方，然后机器人活动架1-3向货架2靠近，使得执行单元1-8靠近需要取下的物品管理模块上的接口单元2-5并与之对接，然后机器人活动架1-3向远离货架2的方向平移，执行单元1-8将需要取下的物品管理模块抽出，直角坐标机器人1-4带动物品管理模块运动至上料位置，由人工或机器人对物品管理模块进行上料操作。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。