CN108367828A - 具有可控容器交换器的拣选或安置站 - Google Patents

Abstract

一种用于拣选或安置容器的容器交换器以及用于交换拣选或安置容器的方法包括处理位置，在所述处理位置处，操作人员通过从容器拣选物品或将物品安置到容器来处理容器。升降机将容器从供应位置移动到处理位置。提取器将容器从处理位置取回到提取位置。第一驱动器使升降机在供应位置与处理位置之间提升，并且使提取器在处理位置与提取位置之间移动。第二驱动器使提取器的倾斜度发生移动。控制器控制第一和第二驱动器。

Description

具有可控容器交换器的拣选或安置站

背景技术

本发明涉及一种用于拣选或安置容器的容器交换器以及一种与处理位置交换拣选容器或安置容器的方法，在该处理位置处，操作人员通过从容器拣选物品或将物品安置到容器来处理容器。虽然本发明被图示为用于与一对多拣选站一起使用，但它也可以与一对一拣选/安置站一起使用。虽然本发明被图示为用于与货到人站一起使用，但它也可以用于诸如货到机器人站等的应用。

发明内容

一种容器交换器，其适用于相对于处理位置供应和取回容器，在所述处理位置处，操作人员通过从容器拣选物品或将物品安置到容器来处理容器，根据本发明的一个方面，所述容器交换器包括升降机，所述升降机适用于将容器从供应位置提升到处理位置。提取器适用于将容器从处理位置取回到提取位置。第一驱动器使升降机在供应位置与处理位置之间移动，并且使提取器在处理位置与提取位置之间移动。第二驱动器使提取器的倾斜度发生移动。控制器控制第一和第二驱动器。

第二驱动器可以在第一驱动器使提取器移动时与第一驱动器一起行进，并且第二驱动器可以使提取器相对于第一驱动器枢转。第二驱动器可以包括从提取器延伸的臂和连接到臂以使提取器枢转的线性致动器。线性致动器可以由伺服电机驱动或步进电机驱动。

第一驱动器可以是第一电机和第二电机，所述第一电机操作供应位置与处理位置之间的升降机，与所述第一电机的操作分开，所述第二电机使提取器在处理位置与提取位置之间移动。第一驱动器可以是环形构件和可逆驱动器，所述环形构件共同地驱动供应位置与处理位置之间的升降机和处理位置与提取位置之间的提取器，所述可逆驱动器以可逆的方式驱动所述环形构件。

控制器可以分别地设定提取器在提取位置与处理位置之间移动时所述提取器的插入倾斜曲线的轮廓和提取器在处理位置与提取位置之间移动时所述提取器的缩回倾斜曲线的轮廓。控制器可以基于外部输入而选择插入倾斜曲线的轮廓和/或缩回倾斜曲线的轮廓。控制器可以基于取回容器的至少一个负载特性来选择缩回倾斜曲线的轮廓。至少一个负载特性可以包括容器整体重心的位置和/或容器中的物品的易碎性。至少一个负载特性可以由仓库管理系统提供。

控制器可以基于提取位置处的提取器的初始定向而选择插入倾斜曲线的轮廓。控制器可以响应于容器是否存在于供应位置处而选择提取器的初始定向。

提取器可以包括缩回指，并且如果没有容器存在于供应位置处，则控制器可以调整提取位置处的提取器的倾斜度，以降低缩回指。

一种用于与处理位置交换拣选容器或安置容器的方法，在所述处理位置处，操作人员通过从容器拣选物品或将物品安置到容器来处理容器，根据本发明的一个方面，所述方法包括用升降机将容器从供应位置提升到处理位置。用提取器将容器从处理位置取回到提取位置。控制升降机在供应位置与处理位置之间的移动以及提取器在处理位置与提取位置之间的移动。将提取器的倾斜度控制得与提取器的移动相协调。

当回顾结合附图的以下说明时，本发明的这些和其它目的、优点和特征将变得清楚。

附图说明

图1是根据本发明实施例的货到人拣选站的立体图，其中使用了容器交换器；

图2是根据本发明实施例的容器交换器的立体图；

图3是图2中的容器交换器的左侧正视图，其示出了在处理位置的容器和撤回到提取位置的提取器；

图4是与图3相同的视图，其示出了提取器，所述提取器在升降机下降到容器供应位置的同时延伸以支撑处理位置中的容器；

图5是图2中的容器交换器的前视图；

图6是图2中的容器交换器的后视图；

图7A是用于提取器的一个起始倾斜度的插入程序的图表，其将单位为mm的提取器的倾斜度与从图表的左边处的缩回位置到延伸位置到图表的右边处的控制位置的提取器的位置相关联；

图7B是与图7A相同的视图，其用于提取器的不同的起始倾斜度；

图8是提取程序的图表，其将单位为mm的提取器的倾斜度与从图表的右边处的控制位置到图表的左边处的提取位置的提取器的位置相关联；以及

图9是用于提取器的控制程序的流程图。

具体实施方式

现在参见附图及说明性实施例，货到人拣选站10包括高速容器交换器12和多个安置容器位置14(图1)。容器交换器12将容器供应到处理位置20并从处理位置20取回容器，在该处理位置处，操作人员从库存容器中移除一个或多个物品，并将物品配送到位于安置容器位置14处的一个或多个订单容器。从自动仓库(未示出)到供应位置24，库存容器在供应输入端18处被供应到站10。通过容器交换器12将已经处理的库存容器从处理位置20提取到输送机16上的提取位置24。输送机16还从安置容器位置14取走订单容器，并将空容器供应到安置位置14。在共同转让的美国专利8,713,899中详细描述了这种货到人拣选系统，所述专利的公开内容通过引用并入本文中。图1所公开的这种站称为1：6系统，因为物品从一个由容器交换器12处理的库存容器中被拣选并放入到多达6个的安置容器中。容器交换器12也可以用在如在'899专利中所公开的1:1系统中，在该系统中，两个这种容器交换器并排设置，一个用于处理拣选容器，一个用于处理安置容器。因此，本文所讨论的容器交换器可以处理拣选容器或安置容器。本文所讨论的容器R可以是手提包、容器、托盘、盒子或其它用于容纳一个或多个物品的装置。此外，虽然图示出了货到人拣选站，但本文所公开的实施例也可以应用到货到机器人拣选站。

容器交换器12包括升降机26，升降机26将容器从供应位置22提升到处理位置20，用于处理该容器。升降机26包括一对线性致动器41，所述线性致动器使升降平台28在如图4所示的供应位置24与如图3所示的处理位置20之间移动。线性致动器41由升降电机42共同驱动，所述升降电机可以是伺服电机、步进电机等。容器交换器12包括提取器30，所述提取器包括提取器床32，所述提取器床在处理容器之后将容器从处理位置20取回到提取位置24。此外，当操作人员正在处理容器，而升降平台28下降以取回用于处理的下一个容器时，提取器床32支撑在加工位置20中的容器，如图4所示。提取器30包括一对线性致动器46和线性轨道31，所述线性致动器使提取器床32在处理位置20与提取位置24之间往复移动，所述线性轨道在线性致动器使提取器床延伸和缩回的同时支撑提取器床32。线性致动器46由延伸电机44共同驱动，所述延伸电机可以是伺服电机、步进电机等。如图1所见，一对安全罩支架55支撑安全罩56。

第一驱动器40推进升降平台28和提取器床32。在所图示实施例中，第一驱动器40被升降电机42和延伸电机44限定，所述升降电机和所述延伸电机使用在欧洲专利公开文献No.2,050,695中公开的原理而独立运行，所述专利的公开内容通过引用并入本文中。替代地，第一驱动器40可以包括通用的可逆定位驱动器，其使用美国专利No.9,026,243中公开的原理来使升降平台28和提取器床32运行得与由驱动器驱动的环形带或其它部件一致，所述专利的公开内容通过引用并入本文中。

容器交换器12包括第二驱动器49和控制器，所述第二驱动器移动提取器床32的倾斜度，所述控制器用控制程序53编程，该控制程序控制第一和第二驱动器。控制程序53以与在美国'899和欧洲'695专利中公开的相同方式控制第一驱动器40，所以将不再进一步详细描述。但是，控制程序53独立于第一驱动器40地控制第二驱动器47，但与第一驱动器的控制相协调，正如将在下面更详细地讨论的。

当第一驱动器使提取器床32移动并使提取器床32相对于第一驱动器40枢转时，第二驱动器47与第一驱动器40一起行进。特别地，当延伸伺服电机44使其将提取器床32延伸到处理位置20时，并且当线性致动器46使提取器床缩回到提取位置24时，第二驱动器47与线性致动器46一起行进。因为第二驱动器47与线性致动器46一起行进，并且能够使提取器床32独立于提取器延伸伺服电机44地枢转，所以控制程序53能够在提取器床32在处理位置20与提取位置24之间行进时执行提取器床32的编程的倾斜曲线。此外，对于提取器的延伸，当提取器床32从提取位置行进到处理位置20时，编程的倾斜曲线可以不同于其在处理位置20与提取位置24之间行进时提取器床32的缩回倾斜曲线。第二驱动器47包括臂49，所述臂与提取器床32在通用位置处固定地连接在一起，在该位置处，提取器床32与线性致动器36和线性致动器51枢转地连接，线性致动器51耦合到线性致动器46和臂49。以此方式，线性致动器46的延伸和缩回使提取器床32枢转或旋转。因为线性致动器46安装为与线性致动器46一起行进，所以提取器床32的倾斜度可以根据提取器床的提取位置而改变。线性致动器51由伺服电机或步进电机驱动。

控制程序53设定当提取器床32在提取位置24与处理位置20之间移动时在图7A和7B中所示的提取器床32的延伸倾斜曲线36a、36b的轮廓，以及当提取器床32在处理位置20与提取位置24之间移动时在图8中所示的提取器床32的缩回倾斜曲线38的轮廓。作为其它参数的函数，例如起始倾斜值，控制程序53可以设定为插入倾斜曲线36a、36b的不同轮廓。例如，对于一个起始倾斜值，控制程序可以设定图7A中所示的倾斜曲线36a，对于不同的起始倾斜值，控制程序可以设定图7B所示的倾斜轮廓36b。控制程序53可以基于被缩回的容器R的至少一个负载特性设定图8中所示的缩回倾斜曲线38的轮廓。至少一个负载特性可以包括由容器中的物品的类型和数量所建立的容器的整体重心的位置。因此，在重心低处，提取器床的倾斜度可以在缩回过程中以快的速度增加，而不必担心使容器倾倒。相反，在容器的整体重心高和/或接近容器离提取位置最远的部分处，控制器可以使用倾斜曲线轮廓，其在使容器缩回之前将容器旋转到水平，以避免容器的倾倒。此外，如果容器的内容物包括易碎的脆性负载，则可以通过第一驱动器40将提取器床的缩回速率设定为较慢的速率，以减小负载上的水平力。负载特性由控制GTP站10的整体运行的仓库管理系统(未示出)提供。仓库管理系统维护系统中每个容器的信息，包括其内容物。因为它指示将哪个容器呈现给操作人员用于处理以及要拣选多少个物品，所以它具有要从处理位置20提取的容器的内容物的知识，用于设定第二倾斜曲线38的轮廓。

提取器32包括缩回指34，所述缩回指在容器R缩回时防止容器从床上滑落。在现有技术中，这样的指在必要时气动地向上和向下枢转，从而需要到GTP站的压缩空气供应。在所示实施例中，缩回指34固定地附接到提取器床32。如果容器可以沿输送机16行进，则控制程序53调节提取位置处的提取器的倾斜度，以降低缩回指，在必要时，以防止指34在输送机16上延伸，同时在行进的容器可能与指34接触的地方所述指呈凸起的倾斜，正如将在下面描述的。如图7A所示，如果在提取位置24处提取器床的倾斜度提升，则控制器设定第一倾斜曲线36a，而如图7B所示，如果提取器床在缩回倾斜处，则设定不同的倾斜曲线36b。

因此，容器交换器12经过控制程序53的处理，用于通过用升降机26将容器从供应位置22提升到处理该容器的处理位置20而将拣选或安置容器与处理位置进行交换，在该处理位置处，操作人员通过从容器拣选物品或将物品安置到容器来处理所述容器。当操作人员例如通过按压按钮等来指示容器已经被完全处理时，用提取器30将容器从处理位置20提取到提取位置24。升降机26在供应位置22与处理位置20之间的移动以及提取器在处理位置与提取位置之间的延伸由第一驱动器40实现。根据与提取器的移动相协调的程序，用独立控制的第二驱动器47来控制提取器30的倾斜。

参见图9，控制程序53以周期性方式运行，因此没有起始点或结束点。在容器交换器12暂停、容器处于由操作人员拣选或安置的处理位置处的60处任意地启动，控制程序处于延迟回路62中，等待操作人员指示完成该容器的处理。然后在64处，基于容器的负载曲线，控制器设定提取曲线38的轮廓，在66处，根据提取曲线38使第一驱动器40将提取器床缩回到提取位置24，并使第二驱动器47控制提取器床32的倾斜度。借助于在输送机16上的提取位置24处的提取器床32，在54处，控制程序例如通过已知类型的传感器来确定容器是否存在于供应位置22处。如果在54处确定有新的容器等待在供应位置处，则升降器26将使容器提升到处理位置20。然后在56处，控制程序选择插入倾斜曲线36a，因为提取器立即延伸，因此它将从较高的倾斜度开始。然后在58处，第一驱动器40使提取器床32延伸到处理位置20，而第二驱动器47执行倾斜曲线。当提取器床32在处理位置处时，它将支撑新的容器，而在60处，控制程序等待操作人员已经完成拣选或安置处理的指示。

如果在54处确定在供应位置22处没有新的容器，则升降机26将在供应位置22处与升降平台28一起等待，直到新的容器出现，使升降平台28提升，并且提取器床32将在提取位置24处等待，使升降平台将新的容器提升到处理位置20。因为这样的延迟无限延续，所以存在另一个容器可能越过容器交换器12沿着输送机16行进的风险。因此，如果提取器指34卡在输送机16的传送表面上方，则将会有容器可能接触提取器指34的风险。如果在54处确定在供应位置22处没有新的容器，则电子凸轮将使提取器床旋转到将提取器指34定位在输送机16的传送表面之下的倾斜度。因此，在这个缩回位置，没有沿输送机16行进的容器接合指34的风险。随着在68处提取器床的倾斜度的变化，控制器将在56处设定延伸曲线36b，以适应提取器床的较低的初始倾斜度。

虽然上述说明描述了本发明的几个实施例，但本领域技术人员应该理解的是，在不脱离如以下权利要求所限定的本发明的主旨和范围的情况下，可以对这些实施例做出变化和修改。本发明包含本文所描述的本发明的各个实施例或方面的所有组合。应该理解的是，本发明的任意和所有实施例可以与任何其它实施例结合，以描述本发明的附加实施例。此外，实施例的任何元素可以与任何实施例的任何和所有其它元素相结合，以描述附加实施例。

Claims (24)

1.一种容器交换器，其适用于相对于处理位置供应和取回容器，在处理位置处，操作人员通过从容器拣选物品或将物品安置到容器来处理容器，所述容器交换器包括：

升降机，其适用于将容器从供应位置提升到处理位置；

提取器，其适用于将容器从处理位置取回到提取位置；

第一驱动器，其使所述升降机在供应位置与处理位置之间移动，并且使所述提取器在处理位置与提取位置之间移动；

第二驱动器，其使所述提取器的倾斜度发生移动；以及

控制器，所述控制器控制所述第一和第二驱动器。

2.如权利要求1所述的容器交换器，其中，所述第二驱动器在所述第一驱动器使所述提取器移动时与所述第一驱动器一起行进，并且所述第二驱动器使所述提取器相对于所述第一驱动器枢转。

3.如权利要求2所述的容器交换器，包括从所述提取器延伸的臂，并且其中，第二驱动器包括连接到所述臂以使所述提取器枢转的线性致动器。

4.如权利要求3所述的容器交换器，其中，所述线性致动器由伺服电机驱动或步进电机驱动。

5.如权利要求1所述的容器交换器，其中，所述第一驱动器包括第一电机和第二电机，第一电机操作供应位置与处理位置之间的所述升降机，与所述第一电机的操作分开，第二电机操作处理位置与提取位置之间的所述提取器。

6.如权利要求1所述的容器交换器，其中，所述第一驱动器包括环形构件和可逆驱动器，环形构件共同地驱动供应位置与处理位置之间的所述升降机和处理位置与提取位置之间的所述提取器，可逆驱动器以可逆的方式驱动所述环形构件。

7.如前述权利要求中任一项所述的容器交换器，其中，所述控制器分别地设定所述提取器在提取位置与处理位置之间移动时所述提取器的插入倾斜曲线的轮廓和所述提取器在处理位置与提取位置之间移动时所述提取器的缩回倾斜曲线的轮廓。

8.如权利要求7所述的容器交换器，其中，所述控制器基于外部输入设定从插入倾斜曲线和缩回倾斜曲线中选择的至少一个的轮廓。

9.如权利要求8所述的容器交换器，其中，控制器基于容器的至少一个负载特性来设定缩回倾斜曲线的轮廓。

10.如权利要求9所述的容器交换器，其中，至少一个负载特性包括容器的整体重心的位置。

11.如权利要求9所述的容器交换器，其中，至少一个负载特性包括容器中的物品的易碎性。

12.如权利要求9所述的容器交换器，其中，至少一个负载特性由仓库管理系统提供。

13.如权利要求8所述的容器交换器，其中，控制器基于提取位置处的所述提取器的初始定向来设定插入倾斜曲线的轮廓。

14.如权利要求13所述的容器交换器，其中，控制器响应于容器是否存在于供应位置处而设定提取位置处的所述提取器的初始定向。

15.如权利要求14所述的容器交换器，其中，提取器包括缩回指，并且其中，如果没有容器存在于供应位置处，则控制器调整提取位置处的提取器的倾斜度，以降低缩回指。

16.一种用于与处理位置交换容器的方法，在处理位置处，操作人员通过从容器拣选物品或将物品安置到容器来处理容器，所述方法包括：

用升降机将容器从供应位置提升到处理位置；

用提取器将容器从处理位置取回到提取位置；

控制升降机在供应位置与处理位置之间的移动以及提取器在处理位置之间的移动；并且

根据与提取器的移动相协调的电子凸轮来控制提取器的倾斜度。

17.如权利要求16所述的方法，其包括：分别地设定所述提取器在提取位置与处理位置之间移动时所述提取器的插入倾斜曲线的轮廓和所述提取器在处理位置与提取位置之间移动时所述提取器的缩回倾斜曲线的轮廓。

18.如权利要求17所述的方法，其包括：基于外部输入而设定从插入倾斜曲线和缩回倾斜曲线中选择的至少一个的轮廓。

19.如权利要求18所述的方法，其包括：基于容器的至少一个负载特性而设定缩回倾斜曲线的轮廓。

20.如权利要求19所述的方法，其中，至少一个负载特性包括容器的整体重心的位置。

21.如权利要求19所述的方法，其中，至少一个负载特性包括容器中的物品的易碎性。

22.如权利要求19所述的方法，其中，至少一个负载特性由仓库管理系统提供。

23.如权利要求18所述的方法，其包括：基于提取位置处的所述提取器的初始定向而设定插入倾斜曲线的轮廓。

24.如权利要求23所述的方法，其中，控制器响应于容器是否存在于供应位置处而选择提取位置处的所述提取器的初始定向。