CN110770146A - 模块化存储系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种可定制的模块化存储系统,其中货品存储在容器(10)中,容器(10)存储在堆叠(12)中。堆叠(12)包含在由箱接收单元(50)的堆叠形成的塔内。轨道的网格网络设置在箱接收单元(50)的顶部,装载处理设备(30)在其上运转。装载处理设备(30)从堆叠(12)取出容器(10),将容器(10)放在堆叠中其他位置或货品可能会被拣选出去的站点。
Description
本发明与存储系统相关。更具体地但非排他地,本发明涉及一种模块化、可定制的存储系统,其可快速轻松地建造和解构。
一些商业和工业活动要求可以实现大量不同产品的存储和取回的系统。一种在多条产品线上存储和取回物品的系统已知类型涉及将存储箱或容器彼此堆叠放置,并使这些堆叠成行排列。装载处理设备从上方访问存储箱或容器,消除了在行中间设置过道的需要,能够在给定的空间中存储更多容器。
数十年来,处理成行堆叠的容器的方法是众所周知的。一些这样的系统中,例如,如Bertel的US 2701065中所述,其包含成行排列的独立式容器堆叠,来减少与存储这些容器相关联的存储量,但如有所需,仍提供特定容器的访问。对给定容器的访问可通过提供相对复杂的提升机构来实现,提升机构可用于堆叠给定容器和从堆叠中移出给定容器。然而,这种系统的成本在许多情况下不切实际,且其商业化主要用于大型海运集装箱的存储和处理。
利用独立式容器堆叠和提供取回和存储特定容器的机械装置的理念已经得到进一步发展,例如,如Cimcorp的EP 0767113 B中所述,‘113公开了一种移出多个堆叠的容器的机械装置,该装置使用矩形管形式的机器人装载处理器,机器人装载处理器下降至容器堆叠周围且设置为能够在堆叠的任何高度抓取容器。通过这种方式,可以一次从一个堆叠抬升多个容器。可移动管可用于将几个容器从一个堆叠顶部移动至另一个堆叠顶部,或者,将容器从堆叠移动至外部位置以及从外部位置移动到堆叠。单个堆叠中的所有容器都包含相同的产品(称为单产品堆叠)时,此类系统特别有用。
‘113所述的系统中,管的高度需要至少与最大的容器堆叠一样高,以便单次操作就可提取最高的容器堆叠。相应地,使用于诸如仓库之类的封闭空间时,堆叠的最大高度受限于容纳装载处理器的管的需要。
EP 1037828 B1(Autostore)描述了一个系统,该系统内,容器堆叠设置在框架结构中。此类型的系统在附图图1至图4中给出了图示。机器人装载处理设备可以在控制下,在堆叠最上一层表面上的轨道系统上,围绕堆叠移动。
机器人装载处理设备的其他形式在例如专利号为317366的挪威专利中有进一步描述。图3(a)和3(b)分别是装载处理设备从后部和前部看的示意性透视图,图3(c)是正在抬升箱子的装载处理设备的前向示意透视图。
申请号为 No. 1314313.6 (Ocado) 、公布号为GB 2520104 A1的英国专利描述了装载处理设备的进一步发展,专利中每一机器人装载处理器仅覆盖一个网格空间,这使得装载处理器的密度能够更高,从而使给定尺寸的系统能具有更高的工作量。但装载处理设备可采用任意适用形式。
这种已知的存储系统中,大量单独堆叠置于存储网格内。堆叠内的折曲、扭曲、压弯或摇动活动或单个堆叠的微小定位误差会对网格、轨道或处理设备的功能、效率、可靠性和使用寿命造成不良影响。堆叠非常多或很高时,这些问题尤其严重。
本发明提供了一种存储系统,其包含:多个底座板,每一底座板包含一个或多个互锁工具;多个堆叠的箱接收单元,每一箱接收单元包含一个或多个互锁工具;多个箱堆叠;多条轨路;至少一台装载处理设备。
第二方面,本发明提供了一种建造或解构如任意一项前述权利要求所述的存储系统的方法,包含将多个底座板与多个箱接收单元互锁或从箱接收单元拆卸。
本发明更多优选方面在权利要求中有所详述。
以这种方式,本发明解决了现有技术的问题,提供一种快捷可靠的存储系统建造方法,存储系统的形状和尺寸按需设置,每一存储箱堆叠在存储系统中的放置和移动都能得到严密准确的控制。
现根据附加示意图对本发明进行描述,其中:
图1是一个框架结构的示意性透视图,该框架结构在存储系统中安置多个箱堆叠;
图2为图1中框架结构的部分示意性平面图;
图3(a)和3(b)分别是一种形式的机器人装载处理设备从后部和前部看的示意性透视图,机器人装载处理设备与图1和图2的框架结构共同使用,图3(c)是正在使用已知的装载处理器设备抬升箱子的示意透视图;
图4为已知存储系统的示意性透视图,该存储系统包含多个图3(a)、3(b)和图3(c)所示类型的装载处理器设备,装载处理器设备与根据本发明一种形式中的机器人服务设备一起安装于图1和图2中的框架结构;
图5为根据本发明一种形式的箱接收单元的示意性透视图;
图6为根据本发明一种形式的定位底座单元的示意性透视图;
图7为根据本发明一种形式的箱接收单元内箱子的示意性透视图,箱接收单元附接在底座单元上;
图8为根据本发明一种形式,箱子置于底座单元上的箱接收单元内的示意性透视图;
图9为根据本发明一种形式,显示了箱接收单元内不完整单层箱子的示意性透视图,箱接收单元置于底座上,底座包含多个模块化定位底座单元;
图10为根据本发明一种形式,显示了与图9一样的、箱接收单元的不完整布置,其中几层箱子和箱接收单元相互叠放,形成了存储系统;
图11为根据本发明一种形式,显示了与图9和图10一样的、箱接收单元的不完整布置,还显示了存储系统之上的轨道支撑、轨道和装载处理设备;
图12a是根据本发明一种形式,一种形式的轨道支撑和轨道的示意性透视图,这种情况下,图11存储系统的最上层上,轨道支撑和轨道形成装载处理设备可在其上运行的网格;
图12b为根据本发明一种形式,部分图12a中轨道的示意性透视图;
图13a是根据本发明一种形式,另一种形式的轨道支撑和轨道的示意性透视图,这种情况下,图11存储系统的最上层上,轨道支撑和轨道形成装载处理设备可在其上运行的网格;以及
图13b为根据本发明另一种形式,部分图13a中轨道的示意性透视图。
如图1和图2所示,可堆叠的容器,也称箱10,相互堆叠组成堆叠12。组成堆叠12的容器或箱10配置为,在堆叠12原位中,容器或箱10可解除地互锁在一起以形成结构,结构中每一单个容器10可能含有货品。堆叠12在仓储或制造环境中以框架结构14布置。图1为框架结构14的示意性透视图,图2为显示箱10的单独堆叠12的俯视图,单独堆叠12设置在框架结构14内。每一箱10一般安放多个产物货品(未示出),箱10内的产物货品可能是相同的,或可能有不同产品类型,依应用而定。
框架结构14包含支撑水平构件18、20的多个直立构件16。第一组平行水平构件18设置为与第二组平行水平构件20垂直,以形成直立构件16支撑的多个水平网格结构。构件16、18、20一般由金属制成。箱10堆叠在框架结构14的构件16、18、20之间,使得框架结构14防止箱10的堆叠12进行水平移动,并引导箱10的垂直移动。
框架结构14的顶层包括轨路22,轨路22设置于遍及堆叠12顶部的网格图案。另外参考图3和图4,轨路22支撑多个机器人装载处理设备。第一组22a平行轨路22引导装载处理设备30沿第一方向(X)在框架结构14顶部各处的移动,与第一组22a垂直设置的第二组22b平行轨路22引导装载处理设备30在第二方向(Y)的移动,第二方向(Y)垂直于第一方向(X)。以此方式,轨路22实现了装载处理设备30在X-Y平面内的二维移动,使得装载处理设备30可以移动到任意堆叠12上方的位置。
每一装载处理设备30包含交通工具32,其设置为在堆叠12之上、在框架结构14的轨路22上沿X和Y方向行进。第一组轮子34由交通工具32前面的一对轮子34和交通工具32后面的一对轮子34组成,第一组轮子34设置为与第一组22a轨路22的两条相邻轨路接合。相似地,第二组轮子36由在交通工具32两侧的两对轮子36组成,第二组轮子36设置为与第二组22b轨路22的两条相邻轨路接合。每组轮子34、36可以抬升或下降,使得第一组轮子34或第二组轮子36随时与各自的轨路22a、22b组接合。
第一组轮子34与第一组轨路22a接合以及第二组轮子36从轨路22抬走时,能够通过安置在交通工具32内的驱动机构(未示出)驱动轮子34,来沿X方向移动装载处理设备。为了沿Y方向移动装载处理设备30,将第一组轮子34从轨路22抬走,将第二组轮子36下降至与第二组轨路22a接合。然后能够使用驱动机构驱动第二组轮子36,以实现Y方向上的移动。
以这种方式,一个或多个装载处理设备30能够在中央拣选系统(未示出)的控制下,在框架结构14上的堆叠12的上表面周围独立移动。
图4显示如上文所述的典型存储系统,该系统具有在堆叠12上活动的多个装载处理设备。
图1和图4显示存储系统内堆叠12中的容器或箱10。应当理解,任何给定的存储系统中都可能存在大量的容器或箱10,堆叠中可存储多种多样的货品,且单个堆叠中的每个箱可容纳不同的货品。
参照图1至图4描述的存储系统包含巨大的结构,同时形式上部分模块化,存储系统包含重量和尺寸巨大的工程组件。安装和调试这种存储系统可能需要数周。另外,将组件运往所需地点也可能需要一些时间,并且需要大量的基础设施和多辆重型货车。本发明提供一种模块化存储系统,其可便捷地定制,并易于运输和安装。
从图5至图8可以看出,本发明存储和拣选系统包含系列组件部件,可采用解构方式便捷地运输和安装这些组件部以形成存储结构,效率高于参照图1至图4描述的系统。
如图5所示,存储结构的第一组件部件包含箱接收单元50。箱接收单元50包含四边、大体颈状的结构。如图5所示的颈结构包含组成大体矩形横截面的侧面71、72,侧面71、72分别包含强化网71a、72a。每一四边箱接收单元50分别在结构的下表面和上表面具有一个或多个定位销54和一个或多个缺口53。另外,箱接收单元50包含位于单元50的侧面71、72的互锁缺口66a和凸出66b。互锁缺口66a和凸出66b的尺寸和形状设置为使得两个或以上个箱接收单元50能够可拆卸地附接在一起。
应该理解的是,箱接收单元50无需由包含结构骨架71a、72a的侧面71、72组成,还可由实心侧面(未示出)组成。应该理解的是,箱接收单元50须建造为使得角51能够具备足够的强度与刚度,以依照堆叠12的高度,形成用于存储系统内部的坚固立柱。
箱接收单元的侧面71和72的强度以及互锁缺口66a和凸起66b的数量、强度、位置、外形、材料和尺寸的选择须依照堆叠12的总数量和高度,以确保存储系统的刚度和硬度。
箱接收单元50可由具备所需结构特性的任何适用材质制成。例如,单元50可由适用塑料材料制成。塑料材料可包括但不限于如聚丙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、或聚碳酸酯、或上述各项的任意复合组合。
另外,箱接收单元50可由其他适用结构材料制成,如适用的金属、或金属合金、或适用材料任意组合形成的复合物,适用材料如玻璃或碳纤维增强塑料材料。
存储结构的第二组件部件包含定位底座板60,底座板60包含大体为平面的底座,其横截面为矩形,尺寸与箱接收单元50的尺寸相当。如图6所示,其可能包含四边框架,四边框架具有设置在板或框架60的各个角处的一个或多个缺口56b。缺口56b在框架上的尺寸和位置设置为能够从放置在底座板60顶部的箱接收单元50的下侧接收定位销54。
任选地,定位底座板60可具有互锁销和缺口(未示出),以将它们连接在一起,形成单个定位底座结构。
模块化存储系统的第三组件部件包含适用于存储货品的箱10。该箱10可由如上文就箱接收单元50所述的适用塑料材料制成。但是,箱10可由能够在其中堆叠和存储货品的任何适用材料制成。应该理解的是,箱接收单元50无需由与容器或箱10相同的材料制成,二者各自具有不同的结构要求。
如图7所示,箱10的尺寸设置为可将其置于箱接收单元50的体积之内。
模块化存储系统的第四和第五组件部件包含系列轨道支撑部分25和系列轨道部分26。
轨道支撑部分25可由任何适用、结构上有弹性的材料制成。该材料可包括如上文关于箱接收单元50内容所述的塑料材料。但应该理解的是,轨道支撑部分可由能够支撑轨道部分26及其任何动态或静态装载的任意材料制成。
模块化存储系统的最后组件包含装载处理设备30。装载处理设备可采取如图1至图4所示的、就现有技术描述的装载处理设备的形式,装载处理设备30的覆盖区大小设置为使其能够抬升和接收箱10,并使其能够定位在箱接收单元50之上。但是,可采取能够可解除地附接至箱10、将箱10从包含箱接收单元50的存储结构抬出、并根据需要将箱10返还至结构的任何其他形式装载处理设备。
使用中,如参照图7所述,单一箱接收单元50通过定位销54和缺口56的互锁连接至每一定位底座板。
虽然销54和缺口53分别显示在箱接收单元50的下表面和上表面,应该理解的是,可采用箱接收单元50和底座单元60中的销和缺口的任意组合,以将箱接收单元50稳固地放置在底座板60中。
相邻箱接收单元50通过一个或多个互锁缺口66a和 凸起66b连接在一起。
如图9所示,以上文参照图7描述的方式,一层箱10放置在箱接收单元50中,单元50稳固地置于在底座层,可以向上堆叠。(图9显示的模块化存储结构中,为清晰起见,省去了一些箱接收单元50)。
四边箱接收单元50的第二或后续层可设置于下层的上面,使得上方箱接收单元中的定位销54与下方箱接收单元的缺口53互锁,以形成包含多层箱接收单元50的塔。
以这种方式,可以根据所需体积和高度按层建立存储系统。图10示出了8个箱高的系统,为清楚起见,再次省去一些箱接收单元50。
参照图11,存储系统已经达到所述尺寸和高度时,通过用最上方箱接收单元50的缺口53与每一轨道支撑部分25的一个或多个互锁定位销54接合,轨道支撑部分26可拆卸地附接至箱接收单元50的最上层。接着轨道部分26可拆卸地附接至轨道支撑部分25。以这种方式,搭造了轨路,装载处理设备30可在轨路上移动,轨路以网格图案设置,网格图案遍及箱接收单元50的最上层。
可将至少一个适用装载处理设备30放置在轨路上,使其在适用无线通信系统的控制下运行,以在必要时从结构移走和替换箱10。
将箱10插入箱接收单元50的塔,以形成箱10的堆叠12。该装载处理设备或每一装载处理设备可用于在箱接收单元50中定位和放置箱50。箱内可含有货品,或可能为空箱,等待放入待存储货品。
应该理解的是,可采用其他形式的轨道或轨路,有无支撑部分皆可,取决于存储系统上的预期静态或动态装载。
或者,如本领域所公知,可将常规轨路应用至存储系统的顶部。
图12a和12b示出了一种形式的适用轨道支撑部分25和轨道部分26。
轨道支撑部分25包含纵向延伸、横截面为基本上I型的梁。支撑部分25梁的长度选择为,安装在箱接收单元50最上层时,能够实现层状形式的支撑结构。即,支撑部分25之间的接点针对任意相邻塔中的箱接收单元50不设在同一点。这种方式保持了轨道支撑的结构完整性。
如图12b所示,一种形式的轨道部分26包含基本上十字形的平面部分。平面部分的上表面包含用作轨路的模具,装载处理设备30可在其上运转。为了将轨道部分26定位在支撑部分25上,轨道部分26包含向下延伸的系列凸缘60。凸缘60将轨道部分26可解除地附接至支撑部分25,以将轨道部分26结构性定位在支撑部分25上。
如图12a所示,十字形轨道部分26安装于放置在箱接收单元50最上层上的支撑部分25上,以形成轨道的网格图案,用作装载处理设备30可在其上运行的轨路。
以这种方式,支撑部分25的层状结构与平面十字形的轨道部分这一组合组装后,提供了安装方便的轨路水平组,装载处理设备可在其上运行。
图13a和13b示出了另一种形式的轨道部分260。图13b所示的轨道部分包含纵向延伸的模具62。轨道部分260还包含向下延伸的系列凸缘60,用来与下层支撑部分25配合。
使用中,如图13a所示,图13b中的轨道部分260设置定位于支撑部分25上。两个轨道部分260设置为在网格结构的交叉点相互紧靠,网格结构由支撑部分25在箱接收单元50最上层形成。轨道部分260设置为使任意两个轨道部分260在该处紧靠的接点永远不在支撑部分的两部分相紧靠的位置上。
应该理解的是,可采用不同形式的箱接收单元50和箱10。
图14根据本发明的另一种形式示出了箱10的另一种形式。另一种箱10的形式为可折叠箱10。在图14所示的实施方式中,侧面72向内折叠,侧面71向内折叠到先前折叠的侧面72之上。这种可折叠箱子有很多可用形式,如IFCO ™容器和货盘。这种可折叠箱子10可由如上文所述的具备所需结构特性的任何材质制成,但可包括塑料、金属合金和其他轻质材料。
图15根据本发明的另一种形式示出了箱接收单元50的另一种形式。另一种箱接收单元50包含如上文参照图5至图11所述的侧面71、72,但另一种箱接收单元50的角包含铰链工具80。铰链工具80的存在可实现箱接收工具50’的折叠,使其基本上变平。该另一种箱接收工具50’可由如上文所述的具备所需结构特性的任何材质制成,但可包括塑料、金属合金和其他轻质材料。铰链工具80可包含任何形式的铰链,如对接铰链、隐藏式铰链、t型铰链、带式铰链或任意形式铰链或机械装置,只需适用于使另一种箱接收单元50可折叠即可。
应该理解的是,如图14所示的可折叠箱10’以及如图15所示的可折叠箱接收单元50’的使用降低了运输存储系统组件所需的体积,因为这些组件在运输时可采用折叠形式。
可折叠容器的形式多样,图14所示形式仅为一种优选形式。但应该理解的是,可折叠容器或箱10可采用任意适用形式。
以这种方式,可快速高效地建造和解构任意尺寸和形状的定制存储系统。
这种存储结构的模块化建造方式解决了对永久基础设施的需要。另外,存储系统和存储系统结构的组件在大多数情况下可能由工程聚合物建造,工程聚合物应具有足够形成这种结构的强度和韧度,还应能够降低重量,便于运输和建造。
优选地,本发明存储系统的所有组件由高强度、可模块化的材料建造,如(仅作示例)聚丙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、或聚碳酸酯、或上述各项的任意复合组合,这些材料可精准快捷地制造,制造成本低廉。
应该理解的是,可采用具有适当的结构性特性的其他结构材料,如轻质金属合金或适用材料任意组合形成的复合物,适用材料如玻璃或碳纤维增强塑料材料。
在不脱离所附权利要求书所限定的本发明范围的情况下,可进行上文未明确描述的诸多变更和修改。
Claims (13)
1.一种存储系统,包含:
多个底座板,每一所述底座板包含一个或多个互锁工具;
多个堆叠的箱接收单元,每一所述箱接收单元包含一个或多个互锁工具;
多个箱的堆叠;
多个轨路;
至少一个装载处理设备。
2.根据权利要求1所述的存储系统,其特征在于,所述互锁工具包含阳或阴部件。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的存储系统,其特征在于:所述多个底座板设置为相互紧靠,以形成用于接收箱接收单元的网格。
4.根据任意一项前述权利要求所述的存储系统,其特征在于:所述多个底座板相互互锁。
5.根据任意一项前述权利要求所述的存储系统,其特征在于:所述箱接收单元与所述底座板互锁,以形成塔,用于接收箱的堆叠。
6.根据任意一项前述权利要求所述的存储系统,其特征在于:所述箱接收单元相互互锁。
7.根据任意一项前述权利要求所述的存储系统,其特征在于:所述轨路包含多个互锁的轨道部分。
8.根据权利要求7所述的存储系统,其特征在于,所述轨道部分与所述箱接收单元互锁,以形成第一组平行轨路或轨道和第二组平行轨路或轨道,所述第二组平行轨路或轨道在大体上水平的板上横切所述第一组延伸,形成包含多个网格空间的网格结构。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的存储系统,其特征在于:所述轨道部分相互互锁。
10.根据任意一项前述权利要求所述的存储系统,其特征在于:以堆叠布置的多个箱放置在所述箱接收单元内部。
11.根据任意一项前述权利要求所述的存储系统,其特征在于:至少一台装载处理设备被安排在所述轨路上,并被设置为在所述轨路上所述堆叠上方横向移动。
12.一种建造或解构如任意一项前述权利要求所述的存储系统的方法,包含将多个底座板互锁至多个箱接收单元或从箱接收单元拆卸。
13.根据权利要求12所述的方法,进一步包含将多个轨道部分互锁至多个箱接收单元或从箱接收单元拆卸。
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