CN110329702B - 一种组合式立体货架、及其自动装卸料机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于货架技术领域，公开了一种组合式立体货架、及其自动装卸料机构，具体包括由若干个单元货架组合形成的货架本体、以及与货架本体相适配的自动装卸料机构，其中每个单元货架均包括有若干个层板、四根立柱和四个组合件，四个所述组合件分别套设于四根立柱上，且组合件与立柱之间通过螺栓固定连接；所述自动装卸料机构采用短距离无线传输的方式进行信息传输和遥控控制，具体包括驱动机构和夹料机械手；本发明中的立体货架采用组合式结构，实现了对同类货架高度、深度的提升，以此充分满足对大量物品的存储需求；并且该货架还配备安装有自动装卸料机构，能有效实现货架内物品的自动搬运，大大减轻人工劳作强度。

Description

一种组合式立体货架、及其自动装卸料机构

技术领域

本发明属于货架技术领域，具体涉及一种组合式立体货架、及其自动装卸料机构。

背景技术

货架指专门用于存放成件物品的保管设备，在物流及仓库中占有非常重 要的地位；随着现代工业的迅猛发展，物流量大幅度增加，为满足相应的仓储需要，则需要增大仓库的存储能力，具体包括：扩大仓库容积、增加货架数量和提高货架利用率三种方式；

其中扩大仓库容积受到成本、实际占地面积等因素的影响，实现难度较大，特别是针对中小型仓储企业而言，其实用性较低；而增加货架数量的方式又受到仓库本身容积的限制，对于中小型仓储企业而言其仓库容积较小，为便于物品的存取，又不能使货架厚度或深度多大，同时还需保证相邻货架之间具有运送物品的通道，因而无法实现仓库内货架数量的大量增加，由此则仍无法有效解决上述问题；增加货架高度虽然能实现提高存储的效果，但又存在物品装卸不方便的问题；

针对上述问题在现有技术中，研发出了堆垛机、立体货架、AGV小车、磁导路线等组合形成的自动化管理系统，能实现物品的自动化装卸，但该系统在应用过程中需要针对性的建立相应仓库，其制造成本较高，而且对于各个自动化设备的维护以及控制成也较高，因而并不能有效的应用于中小型仓储企中；

综上，为满足物流量增大的需要，设计一种能有效增大仓库利用率、装卸物品方便、且适用于中小型仓储企业的货架显示十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种组合式立体货架、及其自动装卸料机构，以解决上述背景技术中所提出的问题，从而达到增加中小型仓库存储能力的目的，以有效适用于现有市场中物流量大幅度增加的现状。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种组合式立体货架，包括由若干个单元货架组合形成的货架本体，且每个单元货架均包括有若干个层板、四根立柱和四个组合件，其中四个组合件分别套设于四根立柱上，且组合件与立柱之间通过螺栓固定连接；每个所述组合件相邻的两侧外壁上均设有连接凸柱，且两个连接凸柱均朝向单元货架的外侧，所述连接凸柱上通过螺栓固定有连接套，且相邻两个组合件之间的连接凸柱均通过连接套和螺栓形成固定连接。

优选的，每个所述单元货架上至少设有两个层板，且每个层板的顶面均对称开设有两个导向槽。

2、与上述组合式立体货架相适配的自动装卸料机构，所述自动装卸料机构采用短距离无线传输的方式进行信息传输和遥控控制，具体包括驱动机构和夹料机械手；

所述驱动机构包括导轨、第一行走小车和起吊装置，其中导轨卡合于货架本体的顶端，且通过螺栓与立柱形成固定，所述第一行走小车安装于导轨顶端，且沿导轨产生Y轴往复移动，所述起吊装置安装于第一行走小车顶端，其中起吊装置的一端延伸至货架本体的一侧，且通过起吊钢绳连接有升降板，所述升降板沿Z轴往复升降；

所述夹料机械手安装于升降板上，其中夹料机械手与升降板采用分离式连接结构，且夹料机械手沿导向槽产生X轴往复移动

优选的，所述导轨顶端的中间位置处安装有定位标记，所述第一行走小车底端的中间位置处安装有第一光电开关，且第一光电开关与定位标记配合使用。

优选的，所述分离式连接结构包括电推杆、安装槽和第二行走小车，其中安装槽开设于升降板的顶端，所述第二行走小车安装于夹料机械手的底端，且位于安装槽的内部；

所述第二行走小车和第一行走小车均包括驱动电机、行走齿轮和导向滚珠，其中行走齿轮与齿条啮合实现行走，且导轨的顶端和安装槽的内部均焊接有齿条；

所述第一行走小车的一端安装有红外定位探头，所述红外定位探头定位整体夹料机械手的放料位置；

所述电推杆嵌入于安装槽的一侧，并对夹料机械手形成挤压限定。

优选的，所述夹料机械手包括安装板、夹料板、驱动杆和导向杆，其中安装板底端延伸至升降板的内部；所述驱动杆和导向杆分别为螺纹杆和光滑杆，且驱动杆通过驱动马达进行驱动转动，所述夹料板沿驱动杆和导向杆产生往复移动，其中夹料板与驱动杆之间为螺纹旋接，夹料板与导向杆之间为滑动连接；

所述夹料板与安装板之间焊接有弹簧，且夹料板远离弹簧的一侧外壁上均嵌入有第二光电开关；

所述安装板的内部嵌入安装有锂电池，且安装板上位于升降板内部的部分固定有充电插头，所述升降板内安装有充电插槽，且充电插槽与充电插头卡合连接。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明中的立体货架采用组合式结构，实现了对同类货架高度、深度的提升，以此充分满足对大量物品的存储需求；并且该货架还配备安装有自动装卸料机构，能有效实现货架内物品的自动搬运，大大减轻人工劳作强度；

另外，配合上述自动装卸料机构以及组合形成的高深度、高高度的立体货架，有效保证同类货架之间无需设立运货通道，在实现物品有效装卸的前提下，降低了中小型仓库中非存储空间的占用率，从而达到增加货架数量、提高中小型仓库存储能力的目的。

(2)针对上述自动装卸料机构采用了分离式的夹料机械手，使得机械手能单独移至货架内部，从而实现物品的深度摆放，能有效与组合式立体货架所形成的深度货腔相匹配。

(3)针对上述分离式的夹料机械手，采用电推杆结构实现机械手的固定或分离，整体结构具有运行稳定、便于控制、结构简单、制作方便、成本较低的优点；

(4)针对上述分离式的夹料机械手，立体货架内设有相应的导向槽，其结构同样较为简单，且成型方便。

(5)上述夹料机械手内还设有备用电源和红外定位探头，能有效实现机械手在货架内的自动定位，具体包括无货箱时的定位、以及有货箱时的定位，从而实现货箱的精准排放。

附图说明

图1为本发明中货架本体的立体图；

图2为本发明中货架本体的组合示意图；

图3为本发明中组合件的结构示意图；

图4为本发明中货架本体与自动装卸料机构的装配示意图；

图5为本发明中驱动机构的结构示意图；

图6为图5中的A处放大图；

图7为本发明中夹料机械手的立体图；

图8为本发明中夹料机械手的结构示意图；

图9为图8中的p处剖视图；

图10为图8中的B处放大图；

图11为图9中的C处放大图；

图12为本发明中夹料机械手的第一种定位示意图；

图13为本发明中夹料机械手的第二种定位示意图；

图14为本发明的使用对比图；

图中：1-货架本体、11-层板、111-导向槽、12-立柱、13-组合件、14-连接凸柱、15-连接套、2-驱动机构、21-导轨、211-定位标记、22-第一行走小车、221-第一光电开关、23-起吊装置、24-升降板、25-电推杆、26-安装槽、27-充电插槽、3-夹料机械手、31-安装板、311-充电插头、312-第二行走小车、313-红外定位探头、32-夹料板、321-第二光电开关、322-弹簧、33-驱动杆、34-导向杆、a-驱动电机、b-行走齿轮、c-导向滚珠。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

1、请参阅图1-图3所示，本发明提供了一种组合式立体货架，包括由若干个单元货架组合形成的货架本体1，且每个单元货架均包括有若干个层板11、四根立柱12和四个组合件13，其中四个组合件13分别套设于四根立柱12上，且组合件13与立柱12之间通过螺栓固定连接；

每个组合件13相邻的两侧外壁上均设有连接凸柱14，且两个连接凸柱14均朝向单元货架的外侧，连接凸柱14上通过螺栓固定有连接套15，且相邻两个组合件13之间的连接凸柱14均通过连接套15和螺栓形成固定连接。

优选的，每个单元货架上至少设有两个层板11，且每个层板11的顶面均对称开设有两个导向槽111。

基于上述结构，可实现整体货架的组合使用，有效形成高深度、高高度的立体货架，从而满足同类物品的存储需求，更重要的是结合下述自动装卸料机构实现高深度、高高度立体货架的自动装卸料，大大减轻人工劳作强度，同时也能保证整体立体货架组装后的完整性，在整体货架中无需预留运货通道，从而达到节省非存储空间的效果，在整体仓库的空间体积不变的前提下间接实现了提高仓库空间利用率的目的：

具体可结构图14所示的对比图可知，图s1表示现有货架在仓库内的摆放方式，图s2表示本发明中所提出的货架和自动装卸料机构在仓库内的摆放方式，两者相互对比，在仓库本身大小不变的前提下，图s2中的空间利用率以及货架数量明显提高。

2、请参阅图4-图13所示，并基于上述公开的组合式立体货架结构，本发明还提供了与之适配的自动装卸料机构，该自动装卸料机构采用短距离无线传输的方式进行信息传输和遥控控制，具体包括驱动机构2和夹料机械手3；

驱动机构2包括导轨21、第一行走小车22和起吊装置23，其中导轨21卡合于货架本体1的顶端，且通过螺栓与立柱12形成固定，第一行走小车22安装于导轨21顶端，且沿导轨21产生Y轴往复移动，起吊装置23安装于第一行走小车22顶端，其中起吊装置23的一端延伸至货架本体1的一侧，且通过起吊钢绳连接有升降板24，升降板24沿Z轴往复升降；

夹料机械手3安装于升降板24上，其中夹料机械手3与升降板24采用分离式连接结构，且夹料机械手3沿导向槽111产生X轴往复移动。

具体的，在进行自动装卸料机构的安装时，在导轨21通过底端卡合于立柱12顶端，然后通过螺栓固定导轨21和立柱12，再接着将带有起吊装置23的第一行走小车22安装于导轨21上，即完成整体机构的固定安装，最后将夹料机械手3固定于升降板24上即可，最终形成的结构形式如图4所示；

在实际使用中，以实际装载物品的操作为例：物品放置于升降板24上，通过夹料机械手3夹紧固定，然后通过起吊装置23实现升降板24的Z轴升降，以此调整物品的装载高度，到达相应高度后停止起吊装置23的驱动，然后启动第一行走小车22实现Y轴移动，调整物品的装载位置，最后启动夹料机械手3的脱离，使得夹料机械手3从升降板24上分离，并通过导向槽111的导向移动至货架本体1的内部，调整物品的装载深度并完成物品的摆放；而卸料操作与上述装载操作的原理相同。

如图5-图6所示，优选的，导轨21顶端的中间位置处安装有定位标记211，第一行走小车22底端的中间位置处安装有第一光电开关221，且第一光电开关221与定位标记211配合使用。

经此设定，使得整体自动装卸料机构在进行Y轴往复移动时呈现为等距离的间歇式移动，具体结合图2所示的组装货架进行进一步解释：在图2中位于最前端的货架顶端均固定导轨21，相邻导轨21之间相互配合，形成完整的移动路径（图中未示出），此时第一行走小车22沿导轨21产生移动，使得第一光电开关221远离第一个定位标记211，并逐渐靠近第二个定位标记211，在与第二个定位标记211相对应时，第一行走小车22停止移动，此时由操作员遥控控制，从而确定第一行走小车22是否继续移动，以此有效保证Y轴轴向上单元货架与自动装卸料机构之间的精准对应。

如图5-图6和图8-图10所示，优选的，分离式连接结构包括电推杆25、安装槽26和第二行走小车312，其中安装槽26开设于升降板24的顶端，第二行走小车312安装于夹料机械手3的底端，且位于安装槽26的内部；

第二行走小车312和第一行走小车22均包括驱动电机a、行走齿轮b和导向滚珠c，其中行走齿轮b与齿条啮合实现行走，且导轨21的顶端和安装槽26的内部均焊接有齿条；

电推杆25嵌入于安装槽26的一侧，并对夹料机械手3形成挤压限定。

具体的，第二行走小车312定位于升降板24上时，电推杆25伸长，对夹料机械手3上的安装板31形成挤压限定，从而形成第二行走小车312的稳定定位，该状态下夹料机械手3与驱动机构2呈连接状态，此时可进行物品的取放操作；

当夹料机械手3需要进入货架本体1内进行物品的取放时，则回缩电推杆25，完成解锁操作，此时夹料机械手3在第二行走小车312的驱动下即可与升降板24产生分离，从而移入至货架本体1内完成相应操作；

另外，货架本体1内所开设的导向槽111结构与安装槽26的结构完全相同，以此保证第二行走小车312能在层板11上进行有效移动，从而保证夹料机械手3在货架本体1内的移动能有效实现；

结合图6和图10所示，第二行走小车312和第一行走小车22的驱动方式相同：由驱动电机a进行驱动，通过转轴带动行走齿轮b转动，行走齿轮b与相应的齿条形成啮合，从而驱动整体结构产生移动，在移动的过程中又通过导向滚珠c实现整体结构的辅助支撑和导向，从而减小了对应行走小车在移动中的摩擦，并以此使行走小车的移动更加稳定、灵敏。

如图9、图12-图13所示，优选的，第二行走小车312的一端安装有红外定位探头313，红外定位探头313定位整体夹料机械手3的放料位置；

经此设定，使得夹料机械手3在货架本体1内移动时能形成精准定位，具体的，设定i和ii为X轴轴向相邻的两个层板11，且两个层板11之间的间隙距离为L，红外定位探头313的探测直径为3L：

实施例1

图中未示出，i和ii均为空层板，设定夹料机械手3定位于i上，此时红外定位探头313在3L的直径范围内进行探测，可探测出一个i前方具有一个物体（即ii），在此状态下第二行走小车312继续移动，使得夹料机械手3转移至i上，从而完成夹料机械手3在空层板之间的转移，以保证夹料机械手3能有效实现货架本体1内部的移动；

实施例2

图12所示，i为空层板，ii为已放有物品的层板，此时夹料机械手3移动至i上，红外定位探头313在3L的直径范围内进行探测，可探测出i前方具有两个物体（即ii和ii上存放的物品），在此状态下第二行走小车312停止移动，并执行放料操作，使得夹料机械手3上携带的物品被摆放至i上，从而精准实现夹料机械手3在货架本体1内部的有序排料；

实施例3

图13所示，i为空层板，且红外定位探头313探测到i前方无任何物体，此时第二行走小车312停止移动，并执行放料操作；该实施例中，i即代表整体立体货架的边缘处层板，在该设定下能有效避免夹料机械手3出现过度移动的现象，从而保证了夹料机械手3在货架本体1内部移动、摆料的安全性；

另外，起吊装置23在驱动升降板24和夹料机械手3进行升降操作时，同样利用红外定位探头313对升降板24的位置进行探测定位，具体探测原理与上述过程相同：夹料机械手3在最底端位置处装载物品后进行提升，红外定位探头313由下至上依次探测位于最前端的层板11上是否已存有物品，有则继续提升，无则定位于该层板11对应的高度，使得夹料机械手3分离至该位置处的层板11内，并按照上述定位方式实现在货架本体1内的排料操作。

如图7-图8、图10所示，优选的，夹料机械手3包括安装板31、夹料板32、驱动杆33和导向杆34，其中安装板31底端延伸至升降板24的内部；驱动杆33和导向杆34分别为螺纹杆和光滑杆，且驱动杆33通过驱动马达进行驱动转动，夹料板32沿驱动杆33和导向杆34产生往复移动，其中夹料板32与驱动杆33之间为螺纹旋接，夹料板32与导向杆34之间为滑动连接。

进一步的，夹料板32与安装板31之间焊接有弹簧322，且夹料板32远离弹簧322的一侧外壁上均嵌入有第二光电开关321。

经上述描述以及图示充分公开了夹料机械手3的具体结构：安装板31固定于第二行走小车312顶端，以保证第二行走小车312能有效驱动夹料机械手3的移动，而安装板31则作为整体夹料机械手3的基础支撑结构，以保证其他结构的稳定安装；

夹料机械手3的具体操作如下：以装载为例，由驱动马达驱使驱动杆33转动，并通过驱动杆33与夹料板32之间的旋合作用实现两个夹料板32的相互分离，以此使得两个夹料板32定位相距最远的位置处，而后载入物品，当第二光电开关321检测到由物品进入两个夹料板32之间时，反向驱使驱动杆33转动，从而使两个夹料板3相互靠近，以完成对物品的夹紧；而对于的卸载过程其操作原理与上述相同，通过两个夹料板32的相互远离移动即可完成物品的释放。

如图8-图9、图11所示，优选的，安装板31的内部嵌入安装有锂电池，且安装板31上位于升降板24内部的部分固定有充电插头311，升降板24内安装有充电插槽27，且充电插槽27与充电插头311卡合连接；

具体的：充电插槽27位于安装槽26的端头处，其导电线沿起吊钢绳进行布置，以此实现整体驱动机构2的电路布置；充电插槽27与充电插头311卡合后对安装板31内的锂电池进行充电，以保证夹料机械手3与升降板24分离后能自主完成供电驱动，从而保证上述操作的有效实现，同时配合上电推杆25的挤压限定保证了充电时的稳定性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种应用于组合式立体货架的自动装卸料机构，其特征在于：所述组合式立体货架包括由若干个单元货架组合形成的货架本体（1），且每个单元货架均包括有若干个层板（11）、四根立柱（12）和四个组合件（13），其中四个组合件（13）分别套设于四根立柱（12）上，且组合件（13）与立柱（12）之间通过螺栓固定连接；

每个所述组合件（13）相邻的两侧外壁上均设有连接凸柱（14），且两个连接凸柱（14）均朝向单元货架的外侧，所述连接凸柱（14）上通过螺栓固定有连接套（15），且相邻两个组合件（13）之间的连接凸柱（14）均通过连接套（15）和螺栓形成固定连接；

每个所述单元货架上至少设有两个层板（11），且每个层板（11）的顶面均对称开设有两个导向槽（111）；

所述自动装卸料机构采用短距离无线传输的方式进行信息传输和遥控控制，具体包括驱动机构（2）和夹料机械手（3）；

所述驱动机构（2）包括导轨（21）、第一行走小车（22）和起吊装置（23），其中导轨（21）卡合于货架本体（1）的顶端，且通过螺栓与立柱（12）形成固定，所述第一行走小车（22）安装于导轨（21）顶端，且沿导轨（21）产生Y轴往复移动，所述起吊装置（23）安装于第一行走小车（22）顶端，其中起吊装置（23）的一端延伸至货架本体（1）的一侧，且通过起吊钢绳连接有升降板（24），所述升降板（24）沿Z轴往复升降；

所述夹料机械手（3）安装于升降板（24）上，其中夹料机械手（3）与升降板（24）采用分离式连接结构，且夹料机械手（3）沿导向槽（111）产生X轴往复移动；

所述导轨（21）顶端的中间位置处安装有定位标记（211），所述第一行走小车（22）底端的中间位置处安装有第一光电开关（221），且第一光电开关（221）与定位标记（211）配合使用；

所述分离式连接结构包括电推杆（25）、安装槽（26）和第二行走小车（312），其中安装槽（26）开设于升降板（24）的顶端，所述第二行走小车（312）安装于夹料机械手（3）的底端，且位于安装槽（26）的内部；

所述第二行走小车（312）和第一行走小车（22）均包括驱动电机（a）、行走齿轮（b）和导向滚珠（c），其中行走齿轮（b）与齿条啮合实现行走，且导轨（21）的顶端和安装槽（26）的内部均焊接有齿条；

所述电推杆（25）嵌入于安装槽（26）的一侧，并对夹料机械手（3）形成挤压限定；

所述第二行走小车（312）的一端安装有红外定位探头（313），所述红外定位探头（313）定位整体夹料机械手（3）的放料位置；

所述夹料机械手（3）包括安装板（31）、夹料板（32）、驱动杆（33）和导向杆（34），其中安装板（31）底端延伸至升降板（24）的内部；所述驱动杆（33）和导向杆（34）分别为螺纹杆和光滑杆，且驱动杆（33）通过驱动马达进行驱动转动，所述夹料板（32）沿驱动杆（33）和导向杆（34）产生往复移动，其中夹料板（32）与驱动杆（33）之间为螺纹旋接，夹料板（32）与导向杆（34）之间为滑动连接；

所述夹料板（32）与安装板（31）之间焊接有弹簧（322），且夹料板（32）远离弹簧（322）的一侧外壁上均嵌入有第二光电开关（321）；

所述安装板（31）的内部嵌入安装有锂电池，且安装板（31）上位于升降板（24）内部的部分固定有充电插头（311），所述升降板（24）内安装有充电插槽（27），且充电插槽（27）与充电插头（311）卡合连接；

在进行自动装卸料机构的安装时，在导轨( 21) 通过底端卡合于立柱( 12) 顶端，然后通过螺栓固定导轨( 21) 和立柱( 12) ，再接着将带有起吊装置( 23) 的第一行走小车( 22) 安装于导轨( 21) 上，即完成整体机构的固定安装，最后将夹料机械手( 3) 固定于升降板( 24) 上即可；

通过物品放置于升降板( 24) 上，通过夹料机械手( 3) 夹紧固定，然后通过起吊装置( 23) 实现升降板( 24) 的Z轴升降，以此调整物品的装载高度，到达相应高度后停止起吊装置( 23) 的驱动，然后启动第一行走小车( 22) 实现Y轴移动，调整物品的装载位置，最后启动夹料机械手( 3) 的脱离，使得夹料机械手( 3) 从升降板( 24) 上分离，并通过导向槽( 111) 的导向移动至货架本体( 1) 的内部，调整物品的装载深度并完成物品的摆放；

自动装卸料机构在进行Y轴往复移动时呈现为等距离的间歇式移动，位于最前端的货架顶端均固定导轨( 21) ，相邻导轨( 21) 之间相互配合，形成完整的移动路径，此时第一行走小车( 22) 沿导轨( 21) 产生移动，使得第一光电开关( 221) 远离第一个定位标记( 211) ，并逐渐靠近第二个定位标记( 211) ，在与第二个定位标记( 211) 相对应时，第一行走小车( 22) 停止移动，此时由操作员遥控控制，从而确定第一行走小车( 22) 是否继续移动，以此有效保证Y轴轴向上单元货架与自动装卸料机构之间的精准对应；

第二行走小车( 312) 定位于升降板( 24) 上时，电推杆( 25) 伸长，对夹料机械手(3) 上的安装板( 31) 形成挤压限定，从而形成第二行走小车( 312) 的稳定定位，此时下夹料机械手( 3) 与驱动机构( 2) 呈连接状态，可进行物品的取放操作；

当夹料机械手( 3) 需要进入货架本体( 1) 内进行物品的取放时，则回缩电推杆(25) ，完成解锁操作，此时夹料机械手( 3) 在第二行走小车( 312) 的驱动下即可与升降板( 24) 产生分离，从而移入至货架本体( 1) 内完成相应操作。

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