CN102730360A - 一种无堆垛机式小型智能化立体仓库 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种无堆垛机式小型智能化立体仓库，包括货架、升降平台、搬运小车和升降传动系统，升降平台包括L型载车平台和直线滑块滑轨装置，L型载车平台固定在直线滑块上之后只能沿着直线滑轨在竖直方向上下滑动，升降传动系统包括步进电机、滚筒、导向轮、配重和绳索，步进电机通过蜗轮蜗杆减速器同步输出双轴动力，钢丝绳在滚筒上缠绕后，绳索两端分别连接配重和L型载车平台的连接臂，通过蜗轮蜗杆减速器带动滚筒旋转缠绕钢丝绳来带动载车平台上升和下降。本发明应用于实验室等空间有限室内环境，使有限的空间发挥更大的空间利用率；可以实现物料托盘的自动识别、抓取和运送集成化、智能化，大大提高了物料存储、管理的智能化水平。

Description

一种无堆垛机式小型智能化立体仓库

技术领域

本发明涉及物料仓储运输领域，具体为一种一种无堆垛机式小型智能化立体仓库。

背景技术

现有的仓储货架虽然是采用立体结构，但是大都需要为堆垛机预留一定的安装空间，由于现有巷道堆垛机体积庞大、占据空间大且成本高，大部分只能应用于有较大空间的大型厂区，而对于具有较小空间的实验室环境就很难应用，自动化立体仓库空间利用率高等一些优势很难在空间有限的实验室环境得以发挥；此外，目前的立体仓库系统大多是采用巷道堆垛机实现对物料托盘的识别与存取，采用输送机或者人工驾驶叉车实现物料托盘的输送，然而输送机只能在有限的几个固定位置之间完成物料的输送，人工驾驶叉车大大增加了人员的劳动强度，同时叉车也不适用于空间有限的室内环境；目前并未找到一种用于室内且能够集成物料托盘自动识别、自动存取和无人化多位置输送于一体的案例。因此，就需要设计一种空间占用小、物料存取效率高、制造成本低、维护方便用于室内的智能化立体仓库。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种无堆垛机式小型智能化立体仓库。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种无堆垛机式小型智能化立体仓库，其特征在于：包括货架、升降平台、搬运小车和升降传动系统；

所述货架为多层组合式货架，货架层数和每层高度可以调节，货架每格货仓内放置有托盘，托盘下侧有用于伸入货叉的货叉槽；

所述升降平台包括L型载车平台和直线滑块滑轨装置；直线滑轨固定在货架左右两侧的正面竖直立柱上，直线滑块与直线滑轨配合，直线滑块只能沿直线滑轨上下滑动；L型载车平台竖直方向的连接臂与直线滑块固定连接，L型载车平台的平台面与货架的货仓平面平行；L型载车平台的平台面左右两端有挡板，挡板端部与平台面端部转动连接；

所述升降传动系统包括步进电机、滚筒、导向轮、配重和绳索；步进电机安装在货架顶部，步进电机通过减速器同步输出双轴动力，两根输出轴的中心轴线共线且平行于L型载车平台上下移动的移动平面，两个输出轴的外端部套有滚筒；在货架左右两侧正面及背面立柱上端固定有导向轮；绳索在滚筒上缠绕后，绳索两端分别连接配重和L型载车平台的连接臂；

所述搬运小车上带有侧面双货叉和条码阅读器，侧面双货叉能够从搬运小车上伸出并与托盘下侧的货叉槽配合，将货物和托盘搬至搬运小车上。

所述一种无堆垛机式小型智能化立体仓库，其特征在于：配重质量等于L型载车平台的质量。

所述一种无堆垛机式小型智能化立体仓库，其特征在于：还包括有步进电机控制器，步进电机控制器给步进电机发送脉冲信号来控制L型载车平台升降，并通过控制脉冲信号个数对L型载车平台升降高度进行控制。

有益效果

本发明应用于实验室等空间有限室内环境，该自动化立体仓库占用更小的空间，使有限的空间发挥更大的空间利用率；此外还可以实现物料托盘的自动识别、抓取和运送集成化、一体化、智能化，大大提高了物料存储、管理的智能化水平。

附图说明

图1：本发明的结构示意图；

图2：本发明的左视图；

图3：L型载车平台结构示意图；

图4：搬运小车的结构示意图；

图5：直线滑块滑轨示意图；

图6：直线滑块滑轨剖视图；

其中：1、货架；2、托盘；3、竖直立柱；4、直线滑块；5、直线滑轨；6、L型载车平台；7、挡板；8、螺栓孔；9、步进电机；10、蜗轮蜗杆减速器；11、滚筒；12、钢丝绳；13、配重；14、导向轮；15、搬运小车；16、侧面双货叉；17、防滑驱动轮；18、条码阅读器；19、钢丝绳安装孔；20、端盖；21、油嘴；22、滚珠；23、滚珠保持器。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

参照附图1，本实施例中的无堆垛机式小型智能化立体仓库包括货架1、升降平台、搬运小车15和升降传动系统。

货架为多层组合式货架，组合灵活、装卸简单，每两层板的间距可以根据存放物料的高度上下任意调节，货架的层数也可以方便调节，用户可以根据自己的实际需要任意增减层数。货架每格货仓内放置有托盘2，托盘上放置物料；托盘下侧有用于伸入货叉的货叉槽，托盘可以被搬运小车的侧面双货叉16取出并放置于搬运小车15上，方便物料的运送。

升降平台包括L型载车平台6和直线滑块滑轨装置。直线滑轨5通过螺栓固定在货架左右两侧的正面竖直立柱3上，直线滑块4与直线滑轨配合。参照附图5和附图6，本实施例中直线滑轨采用的是市场上能够买到的台湾HIWIN-HG系列，直线滑块4和直线滑轨5之间有很多滚珠22，直线滑块4通过滚珠的滚动在直线导轨5上滑动，四列钢珠采用等角度设计，能够承受来至上下和左右方向的负荷，圆弧滑槽45°-45°组合，能够产生自动调心能力，得到高精度稳定的平滑运动，并使得直线滑块4只能沿着直线滑轨5上下滑动。直线滑块4上有四个螺栓孔8，通过螺栓将L型载车平台竖直方向的连接臂与直线滑块固定连接。L型载车平台固定在直线滑块上之后只能沿着直线滑轨在竖直方向上下滑动，其他方向均有约束，能够保证L型载车平台的稳定性，防止L型载车平台在上升的过程中的摆动和倾覆，为小车在L型载车平台上平稳安全准确的完成存取物料托盘提供保证。

L型载车平台的平台面与货架的货仓平面平行；L型载车平台主要用来提升搬运小车至指定的高度，同时还可以让搬运小车在L型载车平台上来回行走存取货物，所以L型载车平台的平台面左右两端安装有挡板7，挡板端部与平台面端部转动连接，并用弹簧控制挡板转动。当载车平台被提升的时候，两侧的挡板就会自动竖起，起到保护搬运小车的作用，该挡板还有其他作用：当小车从实验室地面要行驶到载车平台上时，一侧的挡板还处于自然倾斜状态，挡板和地面之间形成一个较小的坡度，方便搬运小车驶入载车平台。

升降传动系统包括步进电机9、滚筒11、导向轮14、配重13和钢丝绳12。步进电机安装在货架顶部，步进电机通过蜗轮蜗杆减速器10同步输出双轴动力，两根输出轴的中心轴线共线且平行于L型载车平台上下移动的移动平面，两根输出轴的外端延伸至货架左右两端，并且套有滚筒，滚筒用于缠绕钢丝绳12，在货架左右两侧正面及背面立柱上端固定有导向轮；钢丝绳在滚筒上缠绕后，绳索两端分别连接配重和L型载车平台的连接臂，通过滚筒旋转缠绕钢丝绳来带动载车平台上升和下降。为了增强输出轴的强度，输出轴中部通过安装轴承座起辅助支撑的作用，蜗轮蜗杆减速器的输入轴和步进电机的输出轴通过联轴器相连接。步进电机控制器通过给步进电机驱动器发送正反脉冲信号来控制载车平台升降，通过控制器给步进电机驱动器发送的脉冲个数来对载车平台进行准确定位。由于采用的是一个动力源，蜗轮蜗杆减速器双输出轴外端可以实现完全同步升降，这样就保证了L型载车平台左右两端被同步提升或下降，不会造成载车平台倾斜的问题出现，一定程度上保证了搬运小车15的安全。

为了减轻电机的负载，本实施例采用了安装配重13的方式，配重和L型载车平台自身的重量相平衡，所以步进电机只需要克服搬运小车和需要存取的物料的重量，大大降低了步进电机的负荷。步进电机是通过控制脉冲的个数来实现准确定位，通过控制脉冲的频率来实现速度的控制。所以当需要把L型载车平台提升到指定高度时，只需要根据该高度值和滚筒的直径计算出电机需要的转数，然后按照步进电机设置好的细分数和步矩角计算出需要的脉冲数量，由步进电机控制器产生并向步进电机驱动器发送脉冲信号，由驱动器驱动步进电机按照设定的转数和方向旋转，这样L型载车平台就可以准确平稳的到达货架指定层位置，搬运小车就可以在载车平台上来回行走存取所需要的托盘。

搬运小车是一种带有侧面双货叉16的可以在实验室环境下自动导引的小车，当取到指定的物料托盘时小车可以自动将其运送至指定的地点。搬运小车的侧面双货叉可以伸缩、升降，侧面双货叉可以伸长至托盘的底部，当伸长到托盘宽度一半时就可以稳定的把托盘抬高直至托盘脱离层板，然后侧面双货叉收缩将物料托盘顺利取出并放置在搬运小车上。搬运小车有四个防滑驱动轮17可以防止通过挡板驶入载车平台时打滑，影响运动精度。

当需要获取某物料托盘时，决策系统通过查询后台物料信息库获取该物料托盘所在的货位信息，同时将该货位信息以指令的形式传送至立体仓库控制系统，输入立体仓库控制系统的指令具体包括需取出的物料托盘的层高信息和该托盘对应的UID（唯一标识符）信息，立体仓库控制系统结合滚筒直径，步进电机细分数、步矩角、蜗轮蜗杆减速器的减速比、层高信息换算出步进电机需要旋转的圈数（即控制器向步进电机驱动器发送的脉冲个数）、脉冲方向信号、脉冲频率等。在立体仓库控制系统输出脉冲个数、脉冲方向信号、脉冲频率之后，决策系统向搬运小车发送驱动指令，该搬运小车具有自动导引功能，能够按照决策系统下达的运动指令安全稳定的在实验室等室内环境下运动至指定位置。搬运小车运动至Ｌ型载车平台前，该Ｌ型载车平台的挡板处于自然倾斜状态，并与地面之间形成一个较小的坡度，为搬运小车顺利驶入Ｌ型载车平台提供通道，当搬运小车运动至L型载车平台上后，驱动机构开始提升，步进电机在立体仓库控制系统一系列输出信息控制下由驱动器驱动，步进电机的输出转速一般比较快，通过蜗轮蜗杆减速器减速后获得较低的转速，蜗轮蜗杆减速器是双输出轴，该双输出轴两端各装配有滚筒，滚筒通过正向缠绕钢丝绳来提升Ｌ型载车平台，由于采用一个动力源输入，所以蜗轮蜗杆减速器两端滚筒可以实现旋转完全同步，保证了L型载车平台两端被同步提升，同时也可以有效防止搬运小车在L型载车平台上滑移。在L型载车平台被提升的过程中两端的挡板会自动竖起，可以保护搬运小车并防止由于意外情况使小车冲出Ｌ型载车平台。当提升机构按照立体仓库控制系统的输出指令将Ｌ型载车平台提升到货架指定层后，搬运小车开始向Ｌ型载车平台另一侧缓慢移动，搬运小车在缓慢移动的同时不断依次逐个扫描该层每一个物料托盘上的二维条码，由二维条码阅读器译码，并实时读取该条码对应的UID信息，同时将读取到的该物料托盘的UID信息与后台物料信息数据库实时比对，判断该物料托盘是否为决策系统所要求取出的托盘，若与后台物料信息数据库匹配不正确，则搬运小车继续向前移动至下一个货位，并实时读取、比对下一个物料托盘的UID信息，直到与后台物料信息数据库匹配正确，当匹配正确之后，搬运小车停止前进，并稳定准确停靠，搬运小车的控制系统通过驱动其侧面双货叉伸长至物料托盘宽度的一半位置后，侧面双货叉再升高直至物料托盘脱离货架层板，然后侧面双货叉通过收缩、下降动作将物料托盘顺利取出并放置于搬运小车车体上，此时搬运小车向仓库控制系统发送取物料托盘完成信号，立体仓库控制系统向驱动机构发送驱动指令，包括脉冲数量、脉冲方向信号、脉冲频率，通过控制步进电机的反转将L型载车平台降低至地面初始位置，同时L型载车平台两侧的挡板会自动恢复至原状态，待驱动机构停止运行后，搬运小车开始驱动，继续向L型载车平台另一侧运动，最后通过另一侧的挡板顺利下降到实验室地面。该搬运小车凭借其自身的自动导引及避障功能可以把取出的指定物料托盘运送至室内多个位置，为物料的自动化、无人化输送提供了方便，实现了物料的自动识别、自动存取、自动输送集成化、智能化。

Claims (3)

1.一种无堆垛机式小型智能化立体仓库，其特征在于：包括货架、升降平台、搬运小车和升降传动系统；

所述货架为多层组合式货架，货架层数和每层高度可以调节，货架每格货仓内放置有托盘，托盘下侧有用于伸入货叉的货叉槽；

所述升降平台包括L型载车平台和直线滑块滑轨装置；直线滑轨固定在货架左右两侧的正面竖直立柱上，直线滑块与直线滑轨配合，直线滑块只能沿直线滑轨上下滑动；L型载车平台竖直方向的连接臂与直线滑块固定连接，L型载车平台的平台面与货架的货仓平面平行；L型载车平台的平台面左右两端有挡板，挡板端部与平台面端部转动连接；

所述升降传动系统包括步进电机、滚筒、导向轮、配重和绳索；步进电机安装在货架顶部，步进电机通过减速器同步输出双轴动力，两根输出轴的中心轴线共线且平行于L型载车平台上下移动的移动平面，两个输出轴的外端部套有滚筒；在货架左右两侧正面及背面立柱上端固定有导向轮；绳索在滚筒上缠绕后，绳索两端分别连接配重和L型载车平台的连接臂；

所述搬运小车上带有侧面双货叉和条码阅读器，侧面双货叉能够从搬运小车上伸出并与托盘下侧的货叉槽配合，将货物和托盘搬至搬运小车上。

2.根据权利要求1所述一种无堆垛机式小型智能化立体仓库，其特征在于：配重质量等于L型载车平台的质量。

3.根据权利要求1或2所述一种无堆垛机式小型智能化立体仓库，其特征在于：还包括有步进电机控制器，步进电机控制器给步进电机发送脉冲信号来控制L型载车平台升降，并通过控制脉冲信号个数对L型载车平台升降高度进行控制。

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