CN103625822B - 一种用于自动化托盘立库中单件货物的拣选方法与设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物流仓储领域，尤其涉及一种用于自动化托盘立库中单件货物的拣选方法与设备。在不影响整托盘货物出入库流程的前提下，使用一种可被堆垛机叉取的拣选装置取代拆垛设备。拣选装置上配有拣选机构，可对立库内货架上单件托盘货物进行拣选。拣选装置与控制堆垛机的上位机系统协同通信，在得到单件货物拣选命令后，堆垛机首先到特定位置叉取拣选装置，然后通过行走和抬升将拣选装置定位到所取货物的货架层数和列数，完成后拣选装置再通过拣选装置拣取托盘上的单件货物。本发明所述的方法及设备，可以对单件货物进行拣选，省去了不必要的二次拣选，提高了拣选效率，降低了成本，后期的使用维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及物流仓储领域，尤其涉及一种用于自动化托盘立库中单件货物的拣选方法与设备。
背景技术
随着仓储密集化、智能化的需要，自动化托盘立体仓库的应用越来越广泛，自动化托盘立库通常使用堆垛机进行托盘货物的出库、入库以及仓储。若要实现托盘货物中的单件货物拣选，自动化托盘立库的传统操作方法是首先采用堆垛机完成托盘货物出库，然后使用拆垛设备取得单件货物。具体实现形式有两种：
1）多种货物的拣选共用一台拆垛设备，堆垛机将整托盘货物取出后放入指定的拆垛设备，拆垛设备拆取到指定数目的单件货物后，堆垛机将拆垛设备拣选剩余的托盘货物重新入库，以进行下一种货物的拣选。此种方法成本低、操作简单，但是拣选后的托盘货物需要重新入库，导致托盘货物的出库效率降低，在剩余货物入库的过程中，拆垛设备停止工作，影响了单件货物的拣选效率。
2）每种货物的拣选分别使用一台拆垛设备，堆垛机将托盘货物取出后放入到指定的拆垛设备，得到单件货物。此种方法中的托盘货物不需要回库，提高了单件货物的拣选效率，但每种货物需分别对应一台拆垛设备，拆垛设备前还需要设置缓存通道，提高了建库成本，设备多，系统复杂，不利于后期维护。
发明内容
本发明的目的是针对自动化立体仓库传统的单件货物拣选方法的成本高、结构复杂、后期维护难、拣选效率低的问题，提供一种用于自动化托盘立库中单件货物的拣选方法与设备。
解决本发明技术问题的技术思路是：
传统的自动化托盘立库堆垛机协同拆垛设备的拣选方式无论是每种货物对应一台拆垛设备还是多种货物对应一台拆垛设备，堆垛机将托盘货物出库后，均需要有拆垛设备进行二次拣选。拆垛设备用的多，系统结构复杂，成本高，拆垛设备用的少，出库的托盘货物需要再次入库，拣选效率低。要从根本上改进所述传统拣选方法就必须对原有拣选方式进行整改，改货物二次拣选为一次拣选。
在不影响整托盘货物出入库流程的前提下，使用一种可被堆垛机叉取的拣选装置取代拆垛设备。拣选装置可对立库内货架上托盘货物的单件货物进行拣选。拣选装置与控制堆垛机的上位机系统协同通信，在得到单件货物拣选命令后，堆垛机首先到特定位置叉取拣选装置，然后通过行走和抬升将拣选装置定位到所取货物的货架层数和列数，完成后拣选装置再通过拣选装置拣取托盘上的单件货物。拣出的单件货物不需要拆垛设备进行二次拣选便可直接出库。
基于上述思路的工作流程：
1、整托盘货物的出入库以及空托盘移载
整托盘货物出入库以及空托盘移载时，拣选装置放置在拣选装置放置平台上，堆垛机通过其固有货叉根据上位机的指示即可实现整托盘货物的出入库以及空托盘移载。
2、单件货物的出库
上位机将拣选命令发送给堆垛机，堆垛机行驶到指定位置通过货叉的伸缩将拣选装置运载到堆垛机载货台上，拣选装置上设置有定位机构，定位机构可以将拣选装置与堆垛机载货台稳定的固定在一起。拣选装置固定后上位机发出指令，堆垛机通过行走和抬升寻找到托盘货物所在的货架的层数和列数，与此同时拣选装置根据指令对单件货物的位置进行定位，当堆垛机连同拣选装置行驶到指定的位置后，拣选装置通过伸缩货叉装置的运转可以将需要的单件货物取放到拣选装置底盘上。货物放置完毕后，上位机发出指令，堆垛机协同拣选装置将单件货物放置到出库栈台上。
3、拣选装置协同堆垛机的工作过程：拣选装置放置在放置平台上，需要对单件货物进行拣选时，堆垛机通过货叉伸缩以及载货台的升降将拣选装置放置入堆垛机的载货台。堆垛机可以根据上位机的指示去指定的存储位取货，当堆垛机行驶到指定存储位，堆垛机货叉前伸到指定的位置，此时拣选装置的货叉前伸，通过拨爪将单件货物取下，完成单件货物拣选后将单件货物放置到指定的地点等待下一个指令。
拣选装置工作原理：堆垛机载货台带电源，可以供给其上方拣选装置用电。拣选装置具有可伸缩的货叉，其货叉可以前伸大于一个货物的距离，也可后缩大于一个货物的距离，货叉前后端均有电机控制的拨爪，拨爪可以旋转，不拣选货物时拨爪旋转收起，取货时货叉拨爪旋转到指定位置，通过货叉的收缩可以将货物放置到拣选装置上。
综上所述，一种用于自动化托盘立库中单件货物的拣选方法，包括堆垛机以及与堆垛机货叉组合，配有与控制堆垛机上位机系统协同通信的拣选装置，其特征是包括以下步骤：
1、整托盘货物的出入库以及空托盘移载
整托盘货物出入库以及空托盘移载时，拣选装置放置在拣选装置放置平台上，堆垛机通过其固有货叉根据上位机的指示即可实现整托盘货物的出入库以及空托盘移载；
2、单件货物的出库
上位机将拣选命令发送给堆垛机，堆垛机行驶到指定位置通过货叉的伸缩将拣选装置运载到堆垛机载货台上，拣选装置上设置的定位机构将拣选装置与堆垛机载货台稳定的固定在一起；
拣选装置固定后上位机发出指令，堆垛机通过行走和抬升寻找到托盘货物所在的货架的层数和列数，与此同时拣选装置根据指令对单件货物的位置进行定位，当堆垛机连同拣选装置行驶到指定的位置后，拣选装置通过伸缩货叉装置的运转可以将需要的单件货物取放到拣选装置底盘上；
货物放置完毕后，上位机发出指令，堆垛机协同拣选装置将单件货物放置到出库栈台上。
一种用于自动化托盘立库中单件货物的拣选设备，包括堆垛机以及控制堆垛机的上位机系统，其特征是还包括与堆垛机的货叉结合成一体，配有与控制堆垛机上位机系统协同通信的拣选装置。
所述的拣选装置，包括：
与堆垛机货叉结合成一体的底盘，所述底盘的上表面设置单件货物的导向杆和导向板，以及框架和安装在框架上的伸缩货叉装置；
所述底盘中间安装控制电脑以及蓄电池；
所述底盘下面设置有与货叉相连的定位机构。
定位装置还包括电力和数据线接口装置。
伸缩货叉装置包括依次相连的至少三节伸缩货叉，驱动伸缩货叉的电机，一节伸缩货叉与框架固定连接；伸缩货叉前端设置的前拨爪以及前拨爪电机；伸缩货叉后部设置的后拨爪以及后拨爪电机。
本发明所述的方法及设备，可以对单件货物进行拣选，省去了不必要的二次拣选，提高了拣选效率，降低了成本，后期的使用维护方便。
附图说明
图1整体布局图。
图2堆垛机协同拣选装置取货示意图。
图3堆垛机协同拣选装置放货示意图。
图4拣选装置结构图。
图5拣选装置取货示意图。
图6拣选装置伸缩货叉装置结构原理图。
图7拣选装置伸缩货叉装置结构原理图。
图8拣选装置伸缩货叉装置结构原理图。
图9拣选装置放货示意图。
图10拣选装置放货示意图。
图11工作流程图。
图中：1.地轨2.拣选装置放置平台3.拣选装置4.堆垛机载货台5.堆垛机货叉6.供电底板7.堆垛机8.天轨9.货架10.单件货物11.托盘12.出库栈台13.底盘14.框架15.导向杆16.导向板17.伸缩货叉装置18.伸缩货叉电机19.后拨爪20.后拨爪电机21.前拨爪电机22.前拨爪23.蓄电池24.控制电脑25.拨爪电机固定板26.拨爪电机铰支座27.伸缩阻挡28.定位销29.集电器30.伸缩货叉底叉31.导向轮32.伸缩货叉中叉33.伸缩货叉上叉34.链条35.导向链轮36.伸缩货叉电机固定板37.伸缩货叉电机链轮38.链轮固定铰支座。
具体实施方式
实施例参见附图1-10。
一种用于自动化托盘立库中单件货物的拣选设备，包括堆垛机以及控制堆垛机的上位机系统，其特征是还包括与堆垛机的货叉结合成一体，配有与控制堆垛机上位机系统协同通信的拣选装置。
所述的拣选装置，包括：
与堆垛机货叉结合成一体的底盘，所述底盘的上表面设置框架和安装在框架上的伸缩货叉装置；
所述底盘中间安装控制电脑以及蓄电池；
所述底盘下面设置有与货叉相连的定位机构。
底盘下面设置电力和数据线接口装置。
伸缩货叉装置包括依次相连的至少三节伸缩货叉，驱动伸缩货叉的电机，一节伸缩货叉与框架固定连接；伸缩货叉前端设置的前拨爪以及前拨爪电机；伸缩货叉后部设置的后拨爪以及后拨爪电机。
伸缩货叉装置的伸缩货叉主要由伸缩货叉底叉，伸缩货叉中叉，伸缩货叉上叉三节构成；
伸缩货叉中叉两侧开有导向槽，伸缩货叉底叉以及伸缩货叉上叉靠近伸缩货叉中叉开有导向槽的一侧，均固定有若干导向轮，导向轮与伸缩货叉中叉的导向槽配合；
伸缩货叉装置设置驱动机构，包括导向轮31，链条34，导向链轮35，伸缩货叉电机固定板36，伸缩货叉电机链轮37，以及链轮固定铰支座38构成；
拨爪电机由拨爪电机固定板固定在伸缩货叉装置上，拨爪电机输出轴通过拨爪电机铰支座铰支；
底盘的底部设置有用于蓄电池充电的集电器以及用于底盘与堆垛机货叉定位的定位销；
底盘前端设置有缩入底盘内部，伸出底盘一定距离的伸缩阻挡；
底盘上面设置有可以对单件货物进行导向的导向杆以及导向板。
1.整个系统描述：
如图1整体布局图所示：堆垛机7在天轨8与地轨1之间行走，拣选装置3可以放置在拣选装置放置平台2上，拣选装置放置平台2上具有充电装置可以对拣选装置3进行充电，堆垛机7上布置有堆垛机载货台4，堆垛机载货台4上具有可以伸缩的堆垛机货叉5，以及供电底板6，成垛单件货物10以及托盘11放置在货架9上，通过堆垛机7以及拣选装置3拣选出的单件货物10可以放置在出库栈台12上进行下一道工序。
2.拣选装置的描述：
（1）拣选装置的结构
如图4拣选装置结构图以及图5拣选装置取货示意图所示：伸缩货叉装置17通过框架14固定在底盘13上，伸缩货叉装置17由可以伸缩货叉以及可以起落的拨爪构成，伸缩货叉电机18控制伸缩货叉装置17的伸缩，后拨爪电机20控制后拨爪的起落，前拨爪电机21控制前拨爪22的起落。拨爪电机由拨爪电机固定板25固定在伸缩货叉装置17上，拨爪电机输出轴通过拨爪电机铰支座26铰支。底盘13内部设置有蓄电池23以及控制电脑24，底部设置有用于蓄电池23充电的集电器29以及用于底盘与堆垛机货叉定位的定位销28，前端设置有可以缩入底盘13内部，可以伸出底盘一定距离的伸缩阻挡27，上方设置有可以对单件货物10进行导向的导向杆15以及导向板16。
（2）结合附图说明拣选装置伸缩货叉装置结构及原理
如图5拣选装置取货示意图以及图6拣选装置伸缩货叉装置结构原理图所示：伸缩货叉装置17伸缩货叉主要由伸缩货叉底叉30，伸缩货叉中叉32，伸缩货叉上叉33，导向轮31，链条34，导向链轮35，伸缩货叉电机固定板36，伸缩货叉电机链轮37，以及链轮固定铰支座38构成。伸缩货叉中叉32两侧开有导向槽，伸缩货叉底叉30以及伸缩货叉上叉33在伸缩货叉中叉32开有导向槽侧均固定有若干导向轮31，导向轮31与伸缩货叉中叉32的导向槽可以形成很好的配合使得货叉间的相对运动十分平稳。伸缩货叉电机18通过伸缩货叉电机固定板36固定在伸缩货叉底叉30上，其输出轴上固定有伸缩货叉电机链轮37，导向链轮35铰支在链轮固定铰支座38上，链轮固定铰支座38固定在伸缩货叉底叉30上。如图所示链条34依次绕过伸缩货叉电机链轮37，导向链轮35以及伸缩货叉中叉32两端。伸缩货叉电机链轮37通过伸缩货叉电机18正反转可以带动伸缩货叉中叉32左右移动。
如图7拣选装置伸缩货叉装置结构原理图所示伸缩货叉底叉30固定不动，当伸缩货叉中叉32向左移动时，通过图示特定的链条以及导向链轮的布置方法，伸缩货叉上叉33也会向左移动且移动距离为伸缩货叉中叉32移动距离的2倍。特定的链条以及导向链轮的布置方法是指导向链轮35铰支在链轮固定铰支座38上并与其构成一个链条导向组，如图示链条导向组一组固定在伸缩货叉底叉30前端，另一组固定在伸缩货叉中叉32后端，链条一端固定在伸缩货叉上叉33前端，一端固定在伸缩货叉中叉32后端并依次绕过两个导向链轮35。
如图8拣选装置伸缩货叉装置结构原理图所示伸缩货叉底叉30固定不动，当伸缩货叉中叉32向右移动时，通过图示特定的链条以及导向链轮的布置方法，伸缩货叉上叉33也会向右移动且移动距离为伸缩货叉中叉32移动距离的2倍。特定的链条以及导向链轮的布置方法是指导向链轮35铰支在链轮固定铰支座38上并与其构成一个链条导向组，如图示链条导向组一组固定在伸缩货叉底叉30后端，另一组固定在伸缩货叉中叉32前端，链条一端固定在伸缩货叉上叉33后端，一端固定在伸缩货叉中叉32前端并依次绕过两个导向链轮35。
（3）结合附图说明拣选装置的工作原理：
a.取货
如图1整体布局图、图2堆垛机协同拣选装置取货示意图以及图5拣选装置取货示意图所示：当堆垛机7以及堆垛机货叉5到达指定位置后，伸缩货叉电机18控制伸缩货叉中叉32以及伸缩货叉上叉33前伸，同时伸缩阻挡27前伸一定距离用于阻挡第二件货物，货叉前伸到位后，前拨爪电机21运行，控制前拨爪22落下，拨爪22到位后，伸缩货叉电机18控制伸缩货叉中叉32以及伸缩货叉上叉33后缩将第一件货物取入导向板16适当位置，拣选装置3取货的过程中后拨爪电机20处于初始状态，后拨爪19抬起。
b.放货
如图1整体布局图、图3堆垛机协同拣选装置放货示意图以及图6拣选装置放货示意图所示：当堆垛机7以及堆垛机货叉5到达指定位置后，伸缩货叉电机18控制伸缩货叉中叉32以及伸缩货叉上叉33后缩，单件货物10在前拨爪22的拨动下进入出库栈台12，货物放置完成后，货叉及拨爪恢复到初始位置进行下一件货物的拣选。
堆垛机协同拣选装置拣选件烟的工作流程：
（1）工作流程以及信号传递
结合图8工作流程图对本发明工作流程进行进一步说明：上位机将拣选任务发送给堆垛机，堆垛机作为主站可以执行上位机发送的任务并且可以将任务拆解发送给拣选装置。当堆垛机和智能拣选机构均到位后，智能拣选机构找到指定的单件货物开始执行拣选命令拣选单件货物。货物到达拣选装置内部时，拣选装置内部的传感器对单件货物的位置进行判断，如果货物到位，拣选装置完成单件货物的拣选，货物被堆垛机以及拣选装置移载道指定的地点，传感器检测货物到位则表示需要的单件货物已经完成拣选出库，堆垛机协同拣选装置在上位机的指令下进行下一次拣选。
（2）工作过程示意
a.取货
如图1整体布局图、图2堆垛机协同拣选装置取货示意图以及图5拣选装置取货示意图所示：当堆垛机7收到取货指令后，堆垛机7运行到拣选装置放置平台2处将拣选装置3取入堆垛机载货台4，堆垛机上载货台上的供电底板6配合拣选装置上的集电器29对拣选装置进行供电，由于拣选装置3底部设置有定位销28，堆垛机货叉5上设置有与之相配合的孔，拣选装置3可以与堆垛机7精确稳定的固定在一起。当堆垛机7行驶到指定位置，与此同时载货台4升至指定高度，拣选装置3对单件货物定位完成后，开始执行如上所述拣选装置的取货过程。
b.放货
如图1整体布局图以及图3堆垛机协同拣选装置放货示意图所示：堆垛机协同拣选装置取货完成后，堆垛机7行驶至指定位置，堆垛机载货台4升降至指定高度，开始执行如上所述拣选装置的放货过程。放货完成后，堆垛机开始实行下一个指令。
c.空托盘移载
如图1整体布局图所示：当托盘11上的货物取完后需对空托盘进行移载处理，堆垛机7接收到指令后，行驶至指定位置，将拣选装置3放置在拣选装置放置平台2上，此时通过堆垛机货叉的伸缩便可对空托盘进行移载，此过程与传统堆垛机取放货的过程一致。
另一实施例：
放货如如图1整体布局图、图5拣选装置取货示意图以及图10拣选装置放货示意图所示，拣选装置还可向堆垛机另一侧放货，当堆垛机7以及堆垛机货叉5到达指定位置后，前拨爪电机21运行，控制前拨爪22升起，同时后拨爪电机20运行使后拨爪19落下，伸缩货叉电机18运行，控制伸缩货叉中叉32以及伸缩货叉上叉33前伸适当距离将单件货物10放置到出库栈台12上。
本发明的第三实施例中，伸缩货叉可以采用电缸机构组成，由伺服电机驱动的滚珠丝杆带动的伸缩套管构成，可采用市售的组装成品，无需费力自制。
Claims (10)
1.一种用于自动化托盘立库中单件货物的拣选方法，包括堆垛机以及与堆垛机货叉组合，配有与控制堆垛机上位机系统协同通信的拣选装置，其特征是包括以下步骤：
（1）整托盘货物的出入库以及空托盘移载
整托盘货物出入库以及空托盘移载时，拣选装置放置在拣选装置放置平台上，堆垛机通过其固有货叉根据上位机的指示即可实现整托盘货物的出入库以及空托盘移载；
（2）单件货物的出库
上位机将拣选命令发送给堆垛机，堆垛机行驶到指定位置通过货叉的伸缩将拣选装置运载到堆垛机载货台上，拣选装置上设置的定位机构将拣选装置与堆垛机载货台稳定的固定在一起；
拣选装置固定后上位机发出指令，堆垛机通过行走和抬升寻找到托盘货物所在的货架的层数和列数，与此同时拣选装置根据指令对单件货物的位置进行定位，当堆垛机连同拣选装置行驶到指定的位置后，拣选装置可以将需要的单件货物取放到拣选装置底盘上；
货物放置完毕后，上位机发出指令，堆垛机协同拣选装置将单件货物放置到出库栈台上。
2.一种用于自动化托盘立库中单件货物的拣选设备，包括堆垛机以及控制堆垛机的上位机系统，其特征是还包括与堆垛机的货叉结合成一体，配有与控制堆垛机上位机系统协同通信的拣选装置。
3.根据权利要求2所述的用于自动化托盘立库中单件货物的拣选设备，其特征是所述的拣选装置，包括：
与堆垛机货叉结合成一体的底盘，所述底盘的上表面设置框架和安装在框架上的伸缩货叉装置；
所述底盘中间安装控制电脑以及蓄电池；
所述底盘下面设置有定位机构。
4.根据权利要求3所述的用于自动化托盘立库中单件货物的拣选设备，其特征是所述的底盘下面设置电力和数据线接口装置。
5.根据权利要求3所述的用于自动化托盘立库中单件货物的拣选设备，其特征是所述的伸缩货叉装置包括依次相连的至少三节伸缩货叉，驱动伸缩货叉的电机，一节伸缩货叉与框架固定连接；伸缩货叉前端设置的前拨爪以及前拨爪电机；伸缩货叉后部设置的后拨爪以及后拨爪电机。
6.根据权利要求5所述的用于自动化托盘立库中单件货物的拣选设备，其特征是所述的伸缩货叉装置的伸缩货叉主要由伸缩货叉底叉，伸缩货叉中叉，伸缩货叉上叉三节构成；
伸缩货叉中叉两侧开有导向槽，伸缩货叉底叉以及伸缩货叉上叉靠近伸缩货叉中叉开有导向槽的一侧，均固定有若干导向轮，导向轮与伸缩货叉中叉的导向槽配合。
7.根据权利要求5所述的用于自动化托盘立库中单件货物的拣选设备，其特征是所述的伸缩货叉装置设置驱动机构，包括导向轮（31），链条（34），导向链轮（35），伸缩货叉电机固定板（36），伸缩货叉电机链轮（37），以及链轮固定铰支座（38）构成。
8.根据权利要求5所述的用于自动化托盘立库中单件货物的拣选设备，其特征是所述的拨爪电机由拨爪电机固定板固定在伸缩货叉装置上，拨爪电机输出轴通过拨爪电机铰支座铰支。
9.根据权利要求3所述的用于自动化托盘立库中单件货物的拣选设备，其特征是所述的底盘前端设置有缩入底盘内部，伸出底盘一定距离的伸缩阻挡；底盘上面设置有可以对单件货物进行导向的导向杆以及导向板。
10.根据权利要求5所述的用于自动化托盘立库中单件货物的拣选设备，其特征是所述的伸缩货叉可以采用电缸机构组成，由伺服电机驱动的滚珠丝杆带动的伸缩套管构成。
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