CN102785882A - 悬挂式自动存取系统 - Google Patents

Abstract

一种悬挂式自动存取系统包括存储架（100）、悬挂在该存储架（100）上的物品容器（200）、设置于该存储架（100）一端的物品取放口（300）以及来往于物品容器（200）悬挂位置与物品取放口（300）之间用于输送物品的输送机构（400），还包括控制输送机构（400）运转的控制系统以及连接该控制系统用于定位的光电传感系统。本发明结构简单，容器自动调整悬挂装置能够自动调节容器的重心，即使在取放过程中，位置有所偏差或歪斜，通过自动调节机构，能够保证容器恢复正确的状态，在下次取放容器时，保证取放准确，从而保证系统的正常运行。

Description

悬挂式自动存取系统

技术领域

本发明涉及输送设备，特别涉及物品的自动存取系统。

背景技术

现有技术中有多种存取图书和物品的设备，一种为传统机械链轮、链条的传动装置。环形结构的链条上固定安装了多个相同大小的书盒，由电机带动链条水平环形运动从而使固定在链条上的所有书盒同时运动。当某一选定的图书转到推出机构的位置，推出机构就把该书推出，落到下方的传送带上，落到传送带上的图书由传送带送到出书口。因为自助借还书机是一个水平的环形结构，需要将一层全部的书随着环形装置转动，才能让所需要的书转到出书口，机械运动部分的重负载造成磨损严重。推出机构以推挤的方式与书直接接触，容易导致图书的损坏。这种推出机构的尺寸难以把握，过大有可能卡在边框上，过小有可能无法推到较薄的书，导致工作不可靠。而且，以上的取书过程不可以逆向运动，图书不可以从出口回到书盒里。采用机械臂移动直接取物的方案，要求图书的厚度必须相差不多，否则有可能造成夹不紧或将书籍夹坏等问题，机械手在插入容器夹取书籍过程中，也非常容易插入书页之中，造成图书的损坏，所以，这种机械手取书的机构由于机构复杂，加工、调试、运输、安装的要求高，无法满足图书多种尺寸的要求，可靠性不高。

发明内容

本发明提供的这种悬挂式自动存取系统，采用简单的输送机构和精准的定位系统，物品容器也采用自动调整重心，容器自动归位的技术，解决现有技术中占用空间大以及物品摆放位置偏移的技术问题。

本发明为解决上述技术问题而提供的这种悬挂式自动存取系统包括存储架、悬挂在该存储架上的物品容器、设置于该存储架一侧的物品取放口以及来往于物品容器悬挂位置与物品取放口之间用于输送物品的输送机构，还包括控制输送机构运转的控制系统以及连接该控制系统用于定位的光电传感系统。

本发明的进一步改进在于：所述输送机构包括沿存储架长轴方向位移的纵向输送机构以及沿存储架短轴方向位移的横向输送机构，所述横向输送机构固定在纵向输送机构上。所述纵向输送机构包括沿存储架长轴方向设置的纵向导轨以及在该导轨上运行的第一移动平台，所述横向输送机构包括设置在第一移动平台上的垂直升降机构以及水平旋转机构，设置在该水平旋转机构上的水平伸缩机构以及设置在所述水平伸缩机构上的容器取放机构。

本发明的再进一步改进在于：所述存储架可以多于一层，每层存储架均设有独立的纵向输送机构以及横向输送机构，所述输送机构还包括设置于存储架一侧、用于容器取放机构与物品取放口之间传送物品的垂直输送机构，该垂直输送机构包括固定在存储架一端的垂直导轨以及沿该垂直导轨上下运动的第二移动平台。

本发明的更进一步改进在于：所述物品容器包括容器体，该容器体的上部设有依靠物品和容器重量自动调整其重心的自动调整悬挂装置，所述存储架上设有与该自动调整悬挂装置配合吊挂所述容器体的吊挂部。

本发明的更进一步改进在于：所述自动调整悬挂装置为至少一个，该自动调整悬挂装置设置于所述容器体的顶部。所述自动调整悬挂装置包括连接所述容器体的连接部以及连接该连接部的调整部，所述调整部包括分列于所述连接部两侧并倾斜的第一表面和第二表面，该第一表面和第二表面以物品容器的纵向轴线相对布置，所述吊挂部呈楔形结构。所述第一表面与第二表面为曲率相同的弧面或为倾斜度相同的平面，所述楔形结构的吊挂部两个倾斜的表面与所述第一表面与第二表面相适应。

本发明的更进一步改进在于：所述自动调整悬挂装置为两个，该两个自动调整悬挂装置分别设置于所述容器体的两侧面的上部。所述自动调整悬挂装置包括连接所述容器体的连接部以及连接该连接部的调整部，该调整部的第一表面为倾斜表面，所述调整部的第一表面为弧面或平面。

本发明的更进一步改进在于：所述物品容器的上方设有吊装孔，所述容器取放机构为钩状，插入所述吊装孔内吊起所述容器体。

本发明的更进一步改进在于：所述物品容器上的自动调整悬挂装置尾端设有限位止档。

本发明的具体技术方案采用模块化设计：包括设计有多层的水平输送机构；一个或多个垂直输送机构；其中： 水平输送机构：包括存储架、多个物品容器、一个或多个取放装置、光电传感系统和控制系统。物品容器悬挂在存储架上，取放装置的机械臂可作三维直线定位运动和水平定位转动。机械臂为使物品容器移动的功能部件。每个输送机构有自己的光电传感系统和控制系统；

垂直输送机构：包括垂直导轨、安装在垂直导轨上的可移动平台、光电传感系统和控制系统，每个垂直输送机构有自己的光电传感系统和控制系统。

各模块的控制系统可与主控计算机通讯，接收操作指令信息、返回设备工作状态。两种模块可以多种方式组合，以满足不同的功能要求。

一维垂直输送机构：包括竖直导轨和可移动地安装在所述竖直导轨上的承载平台，所述竖直导轨配合所述纵向导轨设置以使所述物品容器可从所述第一移动平台上移至所述承载平台上或反向操作，物品的出入口靠近所述竖直导轨设置。

光电传感系统：分别耦合到所述三维（加水平旋转）运动装置和所述一维垂直输送机构；

控制系统：耦合到所述光电传感系统。

本发明有益的技术效果是：按照本发明的输送机构，物品以规定的对应关系置于相应物品容器内，各个物品容器排列在多层存储架的规定位置上，多个三维（加水平旋转）运动装置分别与存储架的各层对应设置，一维垂直输送机构配合三维（加水平旋转）运动装置而设置，在控制系统的控制作用下，通过驱动三维（加水平旋转）运动装置和一维垂直输送机构配合动作，可完成对物品容器的存取，并将其放至指定出入口，或反向操作将空的物品容器或装有新补回物品的物品容器放置回存储架的规定位置上。

一方面，通过控制三维（加水平旋转）运动装置与一维垂直输送机构紧密配合的方式多层可并行操作同时取、放物品，大大提高了自助取放物品的工作效率，准确性高，减少了工作时间；相比于传统的方案，本发明的机械操作中不存在物品集体同时移动，负荷低，能耗低，噪声低，且降低了机械强度的要求，设备不易损坏；同时，取物操作不使用推挤方式取物，且再加上物品容器的使用，运动执行机构不与物品直接接触，被取放的物品在整个操作中不会受到磨擦与损坏，大大减低物品损坏的风险；再者，通过合适设定物品容器的尺寸，可容纳各种物品，可以避免传统方案采用机械臂直接取物品，无法满足物品多种形状、尺寸要求的弊端。在一个尤为典型的应用中，悬挂式自动取存物品的机构所取放的物品为图书，存储架即为书架，而物品容器为装书的物品容器。将该悬挂式自动取存物品的机构用于取放图书，有效克服了现有图书馆自助借还书机的不足。物品容器的自动调整悬挂装置能够自动调节容器的重心，即使在取放过程中，位置有所偏差或歪斜，通过自动调节机构，能够保证容器恢复正确的状态，在下次取放容器时，保证取放准确，从而保证系统的正常运行。

附图说明

图1为本发明悬挂式单层自动取存系统的结构示意图。 图2为本发明悬挂式多层自动取存系统的结构示意图。 图3为本发明悬挂式自动取存系统中横向输送机构的示意图。 图4为本发明悬挂式自动取存系统中容器悬挂的示意图。 图5为本发明悬挂式自动取存系统中垂直输送机构示意图。 图6为本发明物品容器在存储架上悬挂储放的立体示意图。 图7是本发明所述物品容器的立体示意图。 图8是本发明所述自动调整悬挂装置安装在容器顶面的剖视示意图。 图9是本发明所述自动调整悬挂装置安装在容器侧面的剖视示意图。

具体实施方式

结合附图1至附图9说明本发明的具体实施例。

由图1至图5中可知，这种悬挂式自动存取系统包括存储架100、悬挂在该存储架100上的物品容器200、设置于该存储架100一端的物品取放口300以及来往于物品容器200悬挂位置与物品取放口300之间用于输送物品的输送机构400，还包括控制输送机构400运转的控制系统以及连接该控制系统用于定位的光电传感系统。所述输送机构400包括沿存储架100长轴方向位移的纵向输送机构410以及沿存储架100短轴方向位移的横向输送机构420，所述横向输送机构420设置在纵向输送机构410上。所述纵向输送机构410包括沿存储架100长轴方向设置的纵向导轨411以及在该导轨411上运行的第一移动平台412。所述横向输送机构420包括固定在第一移动平台412上的垂直升降机构422以及水平旋转机构421，设置在该水平旋转机构421上的水平伸缩机构423以及设置在所述水平伸缩机构423上的容器取放机构424。

优选实施例：所述控制系统依据规定位置而布置的光电传感系统控制输送机构的动作，所述纵向导轨为滑轨，所述第一移动平台为可移动地安装在所述纵向导轨上的滑动平台，垂直升降机构直接安装在所述第一移动平台的基座上，所述水平伸缩机构安装在所述水平旋转机构上，所述容器取放机构固定在所述水平伸缩机构上。所述存储架具有并列的两排架体，所述纵向导轨平行地设置于所述两排架体之间，所述垂直升降机构上下运动导致水平伸缩机构上下运动，所述水平旋转机构驱使水平伸缩机构水平转动，使所述容器取放机构对准要取放物品容器的位置。所述存储架100可以多于一层，每层存储架100均设有独立的纵向输送机构410以及横向输送机构420，所述输送机构400还包括设置于存储架100一侧、用于取放机构423与物品取放口300之间传送物品的垂直输送机构430，该垂直输送机构430包括垂直导轨431以及沿该垂直导轨431上下运动的第二移动平台432。

所述物品容器的顶部设置有悬挂部，所述悬挂部的下方设有开口，所述容器取放机构为位于所述水平伸缩机构上的可插入所述开口的细长构件424。

本发明以用于图书的取存为例进行说明，这些实施例是为更好地阐释和理解本发明的，是非限制性的，悬挂式自动取存物品的机构可以用于各种物品的自动取存。

请参考图1至图6，自动取存物品机构包括纵向输送机构410、垂直输送机构430、存储架100、悬挂在存储架100上的物品（存书）容器200、可作三维直线运动和水平旋转运动的横向输送机构420以及控制系统。控制系统包括专用控制器和与专用控制器相耦合、对应于各存书容器的规定位置而设置的光电传感系统。垂直输送机构430包括垂直导轨431、沿垂直导轨上下运动的第二移动平台432，控制系统中包括专用于控制垂直输送机构430动作的控制器，光电传感系统对应于各存书容器的规定位置而设置。纵向输送机构410包括纵向导轨，第一移动平台安装在纵向导轨上，可沿图示的水平方向来回运动。横向输送机构420有使容器取放机构上下运动的机构（垂直升降机构）、使容器取放机构水平转动的机构（水平转动机构）以及使容器取放机构可水平伸缩的机构（水平伸缩机构），容器取放机构直接存取存书容器（物品容器）。存储架为并列的两排架体，纵向导轨平行地设置于两排架体之间，同时，第一移动平台装有使容器取放机构运动的电机及传动机构使容器取放机构可分别对存储架的两排架体上的物品容器进行操作。更优选地，物品容器的顶部设置有悬挂部，悬挂部的下方设有开口，容器取放机构为位于水平伸缩机构顶端的可插入悬挂部开口的细长构件424。

在优选的实施例中，一维垂直输送机构430包括竖直导轨431和安装在竖直导轨上的可移动地承载平台432，竖直导轨配合纵向导轨设置以使物品容器可从第一移动平台上移至承载平台上或反向操作，出书口靠近竖直导轨设置。

工作时，由专用控制器配合光电传感系统的定位作用，控制第一移动平台沿纵向导轨滑动，使其移动到一个指定的物品容器前。第一移动平台的水平伸缩机构在低位伸出，插入物品容器的悬挂部开口内，第一移动平台的垂直升降机构上升将物品容器挑起，然后，水平伸缩机构缩回，第一移动平台沿纵向导轨移动到一维垂直输送机构430的承载平台前，水平旋转机构421旋转90度，物品容器的悬挂方向也随之旋转90度，水平伸缩机构伸出，使物品容器前行到一维垂直输送机构的承载平台432上方，然后垂直升降机构下降，将物品容器放在承载平台上，水平伸缩机构缩回，承载平台可沿竖直导轨移动到出书口前。将书取走后，空的物品容器按以上操作逆向返回到书架上。

采用该输送机构具有显著的优点。一方面，通过控制三维（加水平旋转）运动装置和一维垂直输送机构紧密配合的方式取书送书，大大提高了自助借书的工作效率，取书准确性高，减少了工作时间；又，相比于传统的方案，其机械操作中不会有整层图书的集体同时移动，负荷低，能耗低，噪声低，且降低了机械强度的要求，设备不易损坏；同时，由于使用移动物品容器方式进行借书操作，，操作机构不与图书直接接触，可以让图书在整个操作中不会受到磨擦与损坏，大大减低图书损坏的风险；再者，通过合适设定物品容器的尺寸，可容纳不同厚薄的图书，可以避免传统方案采用机械臂直接取书，无法满足图书厚度变化要求的弊端。

由图6至图9中可知，所述物品容器200包括容器体210，该容器体210的上部设有依靠物品和容器重量自动调整其重心的自动调整悬挂装置220，所述存储架100上设有与该自动调整悬挂装置220配合吊挂所述容器体210的吊挂部110。本发明中利用自动调整悬挂装置220调整容器的重心，物品容器采用悬挂方式放置在存储架100上，利用物品以及容器的重量自动调整重心，并自动对准左右位置，保证每次取放准确。所述自动调整悬挂装置220可以设计为一个，将该自动调整悬挂装置220设置于所述容器体210的顶部。或者所述自动调整悬挂装置220设计为两个，该两个自动调整悬挂装置220设置于所述容器体210的顶部或容器体210的两侧面的上部。

所述自动调整悬挂装置220包括连接所述容器体210的连接部221以及连接该连接部221的调整部222，所述调整部222包括分列于所述连接部221两侧并倾斜的第一表面223和第二表面224，该第一表面223和第二表面224对称布置，所述吊挂部110呈楔形结构。本实施例中可以采用双面倾斜的方式，这种方式只能应用在单或两个自动调整悬挂装置安装在容器顶面上的情况，对于安装在侧面的情况没有实际意义，这种双面倾斜的方式更加有利于调整位置，对位也更加准确。

所述第一表面223与第二表面224为曲率相同的弧面或为倾斜度相同的平面，所述楔形结构的吊挂部110两个倾斜的表面与所述第一表面223与第二表面224相适应。

所述自动调整悬挂装置220为两个，该两个自动调整悬挂装置220分别设置于所述容器体210的两侧面的上部。

所述自动调整悬挂装置220包括连接所述容器体210的连接部221以及连接该连接部221的调整部222，该调整部222的第一表面223为倾斜表面。本发明的自动调整功能是通过倾斜的第一表面223与存储架吊架上的倾斜表面相配合实现的，当机械手将容器送入存储架上时，有可能因为重量不平衡的原因造成送入时有所歪斜，此时，在物品和容器重量的作用下，第一表面223就会在该重力作用下，在存储架上的倾斜面上滑动，直至重心保证垂直为止，如此，就可以保证每次放置容器的左右位置保持一致，方便下次取放作业。

所述物品容器220的上部设有吊装孔230，上述吊装孔230可以设计在容器体210的上方部位（如7所示），也可以设计在自动调整悬挂装置220的中空部位上（如8所示），所述容器取放机构424为钩状，插入所述吊装孔230内吊起所述容器体210。为取放时保证顺利插入存储架上，在自动调整悬挂装置的端头采用倒角225的方式处理，为防止容器体210过度插入，自动调整悬挂装置的尾端设有限位止档226。保证每次插入放置使容器的前后位置保持一致。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种悬挂式自动存取系统，其特征在于：该系统包括存储架（100）、悬挂在该存储架（100）上的物品容器（200）、设置于该存储架（100）一端的物品取放口（300）以及来往于物品容器（200）悬挂位置与物品取放口（300）之间用于输送物品的输送机构（400），还包括控制输送机构（400）运转的控制系统以及连接该控制系统用于定位的光电传感系统。

2.根据权利要求1所述悬挂式自动存取系统，其特征在于：所述输送机构（400）包括沿存储架（100）长轴方向位移的纵向输送机构（410）以及沿存储架（100）短轴方向位移的横向输送机构（420），所述横向输送机构（420）连接在纵向输送机构（410）上。

3.根据权利要求2所述悬挂式自动存取系统，其特征在于：所述纵向输送机构（410）包括沿存储架（100）长轴方向设置的纵向导轨（411）以及在该导轨（411）上运行的第一移动平台（412）。

4.根据权利要求3所述悬挂式自动存取系统，其特征在于：所述横向输送机构（420）包括设置在第一移动平台（412）上的垂直升降机构（422）以及水平旋转机构（421），设置在水平旋转机构（421） 上的水平伸缩机构（423）以及设置在所述水平伸缩机构（423）上的容器取放机构（424）。

5.根据权利要求4所述悬挂式自动存取系统，其特征在于：所述存储架（100）为多层，每层存储架（100）均设有独立的纵向输送机构（410）以及横向输送机构（420），所述输送机构（400）还包括设置于存储架（100）一端、用于容器取放机构（424）与物品取放口（300）之间传送物品的垂直输送机构（430），该垂直输送机构（430）包括固定在存储架（100）一端的垂直导轨（431）以及沿该垂直导轨（431）上下运动的第二移动平台（432）。

6.根据权利要求1至5中任一项所述悬挂式自动存取系统，其特征在于：所述物品容器（200）包括容器体（210），该容器体（210）的上部设有依靠物品和容器重量自动调整其重心的自动调整悬挂装置（220），所述存储架（100）上设有与该自动调整悬挂装置（220）配合吊挂所述容器体（210）的吊挂部（110）。

7.根据权利要求6所述悬挂式自动存取系统，其特征在于：所述自动调整悬挂装置（220）为至少一个，该自动调整悬挂装置（220）设置于所述容器体（210）的顶部。

8.根据权利要求7所述悬挂式自动存取系统，其特征在于：所述自动调整悬挂装置（220）包括连接所述容器体（210）的连接部（221）以及连接该连接部（221）的调整部（222），所述调整部（222）包括分列于所述连接部（221）两侧并倾斜的第一表面（223）和第二表面（224），该第一表面（223）和第二表面（224）以物品容器的纵向轴线相对布置，所述吊挂部（110）呈楔形结构。

9.根据权利要求8所述悬挂式自动存取系统，其特征在于：所述第一表面（223）与第二表面（224）为曲率相同的弧面或为倾斜度相同的平面，所述楔形结构的吊挂部（110）两个倾斜的表面与所述第一表面（223）与第二表面（224）相吻合。

10.根据权利要求6所述悬挂式自动存取系统，其特征在于：所述自动调整悬挂装置（220）为两个，该两个自动调整悬挂装置（220）分别设置于所述容器体（210）的两侧面的上部。

11.根据权利要求10所述悬挂式自动存取系统，其特征在于：所述自动调整悬挂装置（220）包括连接所述容器体（210）的连接部（221）以及连接该连接部（221）的调整部（222），该调整部（222）的第一表面（223）为倾斜表面。

12.根据权利要求11所述悬挂式自动存取系统，其特征在于：所述调整部（222）的第一表面（223）为弧面或平面。

13.根据权利要求6所述悬挂式自动存取系统，其特征在于：所述物品容器（200）的上方设有吊装孔（230），所述容器取放机构（424）为钩状，插入所述吊装孔（230）内吊起所述容器体（210）。

14.根据权利要求6所述悬挂式自动存取系统，其特征在于：所述物品容器（200）上的自动调整悬挂装置（220）尾端设有限位止档（226）。

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