CN110809553A - 自动化存储和取回系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动存储和取回系统，包括：轨道系统，包括布置在水平面中并在第一方向上延伸的第一组平行轨道，以及布置在水平面中并在与第一方向正交的第二方向上延伸的第二组平行轨道，第一和第二组轨道在水平面中形成网格图案，该网格图案包括多个相邻的网格单元，每个网格单元包括由第一组轨道的一对相邻轨道和第二组轨道的一对相邻轨道限定的网格开口；存储容器的多个堆叠，布置在位于轨道系统下方的存储柱中，其中每个存储柱竖直地位于网格开口的下方；多个容器处理运载器，用于提升和移动堆在堆叠中的存储容器，这些容器处理运载器构造成在存储柱上方的轨道系统上横向移动，以经由网格开口接近存储容器，其中多个容器处理运载器中的每一个包括：车轮组件，用于沿着轨道系统引导容器处理运载器；其中容器处理运载器具有覆盖区，该覆盖区的水平延伸等于或小于网格单元的水平延伸。每个容器处理运载器包括：突出部分，水平延伸超过容器处理运载器的覆盖区，并且当容器处理运载器位于网格单元上方时，延伸到相邻的网格单元中；以及凹入部分，该凹入部分布置成当其他容器处理运载器在相邻的网格单元上操作时容纳其他容器处理运载器的突出部分。本发明还涉及一种用于这种自动存储和取回系统的容器处理运载器以及一种操作这种自动存储和取回系统的方法。

Description

自动化存储和取回系统
技术领域
本发明涉及一种自动存储和取回系统。
具体而言，本发明涉及一种自动存储和取回系统，包括：
-轨道系统，包括布置在水平面中并在第一方向上延伸的第一组平行轨道，以及布置在水平面中并在与第一方向正交的第二方向上延伸的第二组平行轨道，该第一组和第二组轨道在水平面中形成网格图案，该网格图案包括多个相邻网格单元，每个网格单元包括由第一组轨道的一对相邻轨道和第二组轨道的一对相邻轨道限定的网格开口；
-多个存储容器的堆叠，布置在位于轨道系统下方的存储柱中的，其中每个存储柱竖直地位于网格开口的下方；
-多个容器处理运载器，用于提升和移动堆在堆叠中的存储容器，这些容器处理运载器构造成在存储柱上方的轨道系统上横向移动，以经由网格开口接近存储容器，其中该多个容器处理运载器中的每一个包括：
-车轮组件，用于沿着轨道系统引导容器处理运载器；
其中，容器处理运载器具有覆盖区，该覆盖区的水平范围等于或小于网格单元的水平范围。
本发明还涉及一种用于这种自动存储和取回系统的容器处理运载器，该容器处理运载器包括：下部，包括用于沿着自动存储和取回系统的水平轨道系统引导容器处理运载器的车轮组件；以及存储空间，居中地布置在下部内，用于容纳自动存储和取回系统的存储容器。
本发明还涉及一种操作这种自动存储和取回系统的方法。
背景技术
WO2016/120075A1示出了上述类型的自动存储和取回系统的实例，其内容通过引证并入本文。所公开的容器处理运载器的尺寸使得其具有覆盖区，即与轨道系统的接触区域，该接触区域的水平延伸与网格单元的水平延伸相等。这允许容器处理运载器在相邻网格单元上方同时操作，与现有技术的系统相比，为容器处理运载器在轨道系统上行驶释放了更多的空间。
在现有技术中，这种容器处理运载器，即其覆盖区的水平延伸与单个网格单元的水平延伸相对应的容器处理运载器，有时被称为“单个单元”容器处理运载器。
WO2015/193278A1公开了另一种单个单元容器处理运载器，其内容通过引证并入本文。
WO2016/120075A1和WO2015/193278A1中公开的单个单元设计减少了容器处理运载器在轨道系统上行驶所需的空间，从而允许更多运载器在轨道系统上操作而不会相互干扰。
在某些情况下，容器处理运载器的水平延伸大于单个网格单元可能是有益的。例如，如果容器处理运载器在电池更换模式(当容器处理运载器接近耗尽时指示其移动到电池更换站以更换其车载电池)下操作，则为了便于电池更换，将电池舱或槽定位在车身突出超过运载器覆盖区的部分中可能是有利的。
如果容器处理运载器的覆盖区的水平延伸对应于网格空间的水平延伸，则当运载器位于网格单元上方时，突出的电池槽将突出到相邻的网格单元中。这将阻止其他容器处理运载器在相邻的网格单元上操作，从而限制其他容器处理运载器在轨道系统上操作的可用空间。
鉴于以上所述，期望提供一种解决或至少改善与在轨道系统上操作容器处理运载器相关的上述问题的自动存储和取回系统、用于这种系统的容器处理运载器以及操作这种系统的方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，该系统的特征在于，每个容器处理运载器包括：
-突出部分，水平延伸超过容器处理运载器的覆盖区，并且当容器处理运载器位于网格单元上方时，延伸到相邻的网格单元中；和
-凹入部分，布置成当另一容器处理运载器在相邻网格单元上操作时容纳该容器处理运载器的突出部分。
凹入部分是间隙区域，当另一个容器处理运载器在相邻网格单元上操作时，该间隙区域适于为该另一个容器处理运载器的突出部分提供间隙和/或暂时容纳该突出部分，从而允许两个容器处理运载器在相邻网格单元上操作或彼此通过，而不会使容器处理运载器之间发生接触。
根据本发明的另一方面，容器处理运载器的特征为包括水平延伸超过下部的突出部分和布置成当另一容器处理运载器在轨道系统上操作时容纳该另一容器处理运载器的突出部分的凹入部分。
本发明的另一方面涉及一种操作自动存储和取回系统的方法，其中当第一和第二容器处理运载器在相邻网格单元上操作时，第一容器处理运载器的突出部分容纳在第二容器处理运载器的凹入部分内。
因此，当在轨道系统上操作时，每个容器处理运载器的凹入部分能够在其他容器处理运载器经过相邻网格单元时容纳它们的突出部分，从而允许容器处理运载器沿着相邻网格单元行行驶。
凹入部分的形状可以与突出部分的形状互补。然而，凹入部分可以具有不同于突出部分的形状，只要凹入部分能够在另一运载器通过相邻网格单元时容纳该运载器的突出部分便可。
凹入部分可以有利地在与突出部分的延伸方向正交的方向上延伸跨过容器处理运载器的整个宽度或长度，从而允许两个运载器在相邻网格单元上完全通过彼此。换句话说，形成间隙区域的凹入部分可以从容器处理运载器的一侧延伸。
突出部分和凹入部分可以布置在容器处理运载器的上部。
车轮组件可以包括第一组车轮，用于与第一组轨道接合以引导容器处理运载器在第一方向上移动，以及第二组车轮，用于与第二组轨道接合以引导容器处理运载器在第二方向上移动。
容器处理运载器可以包括用于容纳存储容器的容器容置存储空间；和提升装置，布置成在堆叠中的存储位置和存储空间中的运输位置之间竖直运输存储容器。提升装置可以包括夹持装置，构造成可释放地夹持存储容器；以及提升电机，配置成相对于存储空间升高和降低夹持装置。
容器容置存储空间可以居中地布置在容器处理运载器下部内。
突出部分可以包括以下至少一个：可充电电池；用于容纳可更换电池的电池槽；以及用于确定运载器在轨道系统上或相对于轨道系统上其他运载器的位置的传感器。
车轮组件可以包括围绕存储空间的周边布置的车轮。
在下文中，仅通过示例的方式介绍了许多具体细节，以便透彻理解所要求保护的系统、运载器和方法的实施方式。然而，相关领域的技术人员将认识到，这些实施方式可以在没有一个或多个特定细节的情况下实施，或者利用其他组件、系统等来实施。在其他情况下，未示出或者未详细描述众所周知的结构或操作，以避免混淆所公开的实施方式的各方面。
附图说明
随附附图，以便于理解本发明。
图1是根据本发明的自动存储和取回系统的实施方式的第一侧视图。
图2是图1的自动存储和取回系统的第二侧视图，该第二侧视图正交于第一侧视图。
图3是图1和图2的自动存储和取回系统的俯视图。
图4至图7是在根据图1的自动存储和取回系统的网格单元上操作的容器处理运载器的透视图。
图8是根据图1的自动存储和取回系统的轨道系统的俯视图。
图9是根据本发明的自动存储和取回系统的替代轨道系统的俯视图。
图10是根据本发明一个实施方式的容器处理运载器的透视图，其中移除了运载器的顶盖和侧板移除。
图11是根据图10的容器处理运载器的侧视图。
图12是根据图10的容器处理运载器的剖视图。
图13是示意性示出根据本发明的容器处理运载器的替代实施方式的透视图。
在附图中，除非从上下文中明确陈述或隐含理解，否则相同的附图标记用于指示相同的部件、元件或特征。
具体实施方式
在下文中，将仅通过示例并参考附图更详细地讨论本发明的实施方式。然而，应理解，附图并不旨在将本发明限制于附图中描述的主题。
现在将参照图1至图8更详细地讨论根据本发明的自动存储和取回系统1的存储结构的实施方式。
存储结构包括框架2，多个容器处理运载器3a、3b在该框架2上操作。
框架2包括多个直立构件4和由直立构件4支撑的多个水平构件5。构件4、5通常可以由金属制成，例如挤压铝型材。
框架2限定了三维存储网格，该网格包括成行布置的存储柱7，存储容器8(也称为存储箱)在存储柱7内一个叠一个地形成堆叠9。每个存储容器8通常可以保持多个产品项目(未示出)，并且存储容器8内的产品项目可以相同，或者可以是不同的产品类型，这取决于系统1的应用。框架2防止存储容器8的堆叠9水平移动，并引导容器8竖直移动，但是当存储容器8堆叠时通常不支撑存储容器8。
水平构件5包括布置在存储柱7上方的水平面P中的导轨或轨道系统10(参见图1和3)，在该轨道系统10上，多个容器处理运载器3可以在存储柱7上方横向移动，以将存储容器8从存储柱7升起和降低到存储柱7中，并且还将存储容器8运输到存储柱7上方。
轨道系统10包括第一组平行导轨或轨道11和第二组平行导轨或轨道12，第一组平行轨道或轨道11布置成引导容器处理运载器3在第一方向X上移动，第二组平行轨道或轨道12布置成垂直于第一组轨道11，以引导容器处理运载器3在垂直于第一方向X的第二方向Y上移动。
轨道系统10在水平面P中形成网格结构或网格图案13(参见图3)。网格图案13包括多个矩形且均匀的网格位置或网格单元14(参见图8)，其中每个网格单元14包括由第一组轨道11的一对轨道11a、11b和第二组轨道12的一对轨道12a、12b界定的网格开口15。在图8中，网格单元14由具有虚线边界的框表示，网格开口15由阴影区域表示。
因此，轨道11a和11b形成限定网格单元的在X方向上延伸的平行的行的轨道对，轨道12a和12b形成限定网格单元的在Y方向上延伸的平行的行的轨道对。
每个网格单元14的宽度Wc通常在30至150厘米的范围内，长度Lc通常在50至200厘米的范围内。每个网格开口15的宽度Wo和长度Lo通常分别比网格单元14的宽度Wc和长度Lc小2至10厘米。
在X和Y方向上，相邻的网格单元布置成彼此接触，使得它们之间没有空间。
现在将参照图10至12更详细地讨论根据本发明的容器处理运载器3的一个实施方式。
每个容器处理运载器3包括车体17和车轮组件18，车轮组件18布置在车体17的下部部分或下部17a(参见图12)中，以使得容器处理运载器3能够横向移动，即运载器3在X和Y方向上移动(参见图4)。
车轮组件18包括第一组车轮19和第二组车轮20，第一组车轮19布置成与第一组轨道11的一对轨道11a、11b接合，第二组车轮20布置成与第二组轨道12的一对轨道12a、12b接合(参见图10)。该组车轮19、20中的至少一个可以被提升和降低，使得第一组车轮19和/或第二组车轮20可以在任何时间与相应的轨道组11、12接合。
每组车轮19、20包括四个车轮19a、19b、19c、19d；20a、20b、20c、20d，这些车轮沿着运载器侧面布置(参见图4和7)。车轮19a和19b布置在第一竖直平面中，车轮19c和19d布置在第二竖直平面中，第二竖直平面平行于第一竖直平面并且布置成与第一竖直平面相距一定距离，该距离对应于轨道11a和11b之间的距离(参见图8)。车轮20a和20b布置在第三竖直平面中，第三竖直平面与布置有车轮19a-19d的竖直平面正交，车轮20c和20d布置在第四竖直平面中，第四竖直平面与第三竖直平面平行并且布置成与第三竖直平面相距一定距离，该距离对应于轨道12a和12b之间的距离。
每组车轮19、20中的至少一个车轮为机动车轮，以便沿着轨道系统10推进运载器3。有利的是，每组车轮中的至少一个机动车轮包括轮毂电机，即联接至或结合到车轮轮毂内并直接驱动车轮的电机。WO2016/120075A1公开了具有这种电机的容器处理运载器的一个实例，其内容通过引证并入本文。
每个容器处理运载器3包括存储隔间或存储空间24，该存储隔间或存储空间24居中地布置在车体17的下部7a内，用于在将存储容器8运输穿过轨道系统10时容置和保持存储容器8。存储空间24布置在车身17内，并且可以从下方进入，即从容器处理运载器3底部的开口(未示出)进入。
每个容器处理运载器3还包括提升装置21(参见图10)，用于竖直运输存储容器8，例如从存储柱7提升存储容器8并将其带入存储空间24，并且还用于将存储容器8从存储空间24降低到存储柱7中。提升装置21包括闩锁或夹持装置22，该闩锁或夹持装置22布置成可释放地与存储容器8接合。提升装置还包括提升电机23，该提升电机23用于降低和升高夹持装置22，使得可以在第三方向Z上调节夹持装置22相对于车身17的位置，其中第三方向Z正交于第一方向X和第二方向Y(也参见图4)。
传统上，也是为了本申请的目的，Z＝1标识存储网格的最上层，即轨道系统10正下方的层，Z＝2标识轨道系统10下方的第二层，Z＝3标识第三层等。容器处理运载器3可以说在层Z＝0中行驶。因此，每个存储柱都可以通过其X和Y坐标来标识，并且存储网格中的每个存储位置都可以通过其X、Y和Z坐标来标识。
提升电机23布置在车身17的第二上部或上部部分17b中(参见图12)，该上部17b位于下部17a上方。
当要接近存储在存储网格中的存储容器8时，指示容器处理运载器3中的一个从目标存储容器8在存储网格中的位置取回目标存储容器8，并将目标存储容器8运输到存取站(未示出)，在该存取站，可以从存储网格外部接近目标存储容器8或将其转移出存储网格。该操作包括将容器处理运载器3移动到目标存储容器所在的存储柱7上方的网格单元14，并使用容器处理运载器的提升装置21从存储柱7取回存储容器。该步骤包括使用提升装置21将存储容器从存储柱7提升通过网格单元14的网格开口15并进入运载器3的存储空间24。
如果目标存储容器位于堆叠9的深处，即一个或多个其他存储容器位于目标存储容器上方，则该操作还包括在从存储柱7提升目标存储容器之前临时移动位于上方的存储容器。该步骤在本领域中有时被称为“挖掘”，可以用随后用于将目标存储容器运输到存取站的同一容器处理运载器来进行，或者用一个或多个其他协作的容器处理运载器来进行。替代地，或者另外，自动存储和取回系统可以具有专门用于从存储柱临时移除存储容器的任务的容器处理运载器。一旦已从存储柱中移除了目标存储容器，便可以将临时移除的存储容器重新定位到原始存储柱中。然而，替代地，可以将移除的存储容器重新定位到其他存储柱。
一旦目标存储容器已被带到容器处理运载器3的存储空间24中，运载器便将存储容器运输到存取站，在存取站处存储容器被卸载。存取站通常可以包括位于存储网格外围的网格位置，在该位置可以手动存取存储容器或者使用合适的运送系统进一步运输存储容器。
当要将存储容器8存储在存储网格中时，则指示容器处理运载器3中的一个从拾取站(未示出)拾取存储容器，该拾取站也可以兼作存取站，并且将存储容器运输到存储柱7上方的网格单元，存储容器将存储在该网格单元中。在已移除了位于存储柱堆内的目标位置处或上方的任何存储容器之后，容器处理运载器3将存储容器定位在期望的位置。然后，可以将移除的存储容器降低回到存储柱7中，或者重新定位到存储网格内的其他存储柱。
为了监视和控制自动存储和取回系统，使得可以在期望的时间将期望的存储容器运送到期望的位置，而容器处理运载器3不会彼此碰撞，自动存储和取回系统包括控制系统(未示出)，该控制系统通常进行计算机化，并且包括数据库，该数据库用于监视和控制例如各个存储容器8在存储网格内的位置、每个存储容器8的内容物以及容器处理运载器3的运动。
容器处理运载器3通常经由无线通信装置与控制系统通信，例如经由采用IEEE802.11(WiFi)标准的WLAN和/或利用诸如4G或更高的移动电信技术。
每个容器处理运载器3包括电池25，电池25向车载设备供电，车载设备包括机动车轮、提升电机以及车载控制和通信系统。
每个容器处理运载器3具有覆盖区(footprint)，即与轨道系统10的接触区域，其水平延伸等于或小于网格单元14的水平延伸。换句话说，当运载器3位于网格单元14上方，例如用于将存储容器从存储柱7提升或将容器降低到存储柱7中时，运载器3的覆盖区不会延伸超过网格单元进入相邻网格单元。
车轮19a-19d、20a-20d围绕存储空间24的周边布置，并且运载器3的覆盖区14比存储空间24略大，仅足以容纳车轮19a-19d、20a-20d。如此，运载器3的覆盖区14占据X-Y平面中的最小可能空间量。由于存储空间24位于运载器3每一侧的成对车轮19a-19d、20a-20d之间，因此当存储箱被提升到存储空间24中时，运载器3的重心也将位于覆盖区14内。
此外，运载器3包括大致竖直的侧壁26a-26d(参见图4、6和7)，侧壁26a-26d与车轮19a-19d；20a-20d所在的竖直平面共面。因此，容器处理运载器3的下部大致为长方体。
然而，运载器3的上部17b具有突出部分27，该突出部分27在X方向上水平延伸超过通常竖直的侧壁26c(例如，参见图2和4)。该突出部分27容纳运载器3的电池25(参见图7)。以这种方式放置电池是有利的，因为这样做允许充电站或电池交换站容易接近电池以进行充电或更换电池。特别地，如果采用电池更换方案，在这种情况下，突出部分27包括电池舱或槽28(例如，参见图12)，突出部分27的突出特征在电池更换操作期间为电池25提供有利的引导。
突出部分27还允许在运载器中安装更大的电池，并且当将运载器作为一列运载器操作时也是有益的，例如，如国际专利申请PCT/EP2016/077300中所公开的。
替代地或此外，突出部分27可保持俯视传感器，俯视传感器可用于确定运载器在轨道系统10上的位置，例如运载器相对于网格单元14对准，或者确定运载器相对于轨道系统10上的其他运载器的位置，例如当将运载器作为一列运载器操作时。
当运载器3位于网格单元14上方时，例如为了接近竖直地位于网格单元14下方的存储柱7中的容器8，突出部分27将在相邻网格单元上方延伸。换句话说，即使运载器3与轨道系统10的接触区域不延伸超过一个网格单元14的水平范围，但是运载器3具有占据一个以上网格单元的竖直突出。
通常，这将防止第二运载器越过相邻的网格单元，即第一运载器的突出部分27延伸到其中的网格单元。这可能是一个问题，因为这会降低自动存储和取回系统的整体容量。
然而，容器处理运载器3包括凹入部分29，该凹入部分29布置在上部17b，与突出部分27相对。换句话说，突出部分27和凹入部分29布置在容器处理运载器3的相对侧。当其他运载器经过相邻的网格单元时，凹入部分29能够容纳其他运载器的突出部分27。特别地，凹入部分29的形状与突出部分27的形状互补，并且在Y方向上延伸跨过容器处理运载器3的整个宽度，从而允许运载器3在相邻的网格单元上彼此通过。
图4至图6对此进行了说明，示出了第一运载器3a移入以在网格单元上操作，而第二运载器3b位于相邻网格单元上，同时第一运载器3a的突出部分27容纳在第二运载器3b的凹入部分29中。
在所公开的实施方式中，每个容器处理运载器3的突出部分27在X方向上延伸，并且凹入部分29在Y方向上延伸跨过运载器3的整个宽度。然而，应当理解，突出部分可以替代地在Y方向上延伸，而凹入部分在X方向上延伸跨过运载器的整个宽度。
如图13所示的容器处理运载器示意性所示，每个容器处理运载器替代地具有在两个正交方向上延伸的两个突出部分27’、27”和两个相对的互补凹入部分29’、29”。这种构造也将允许两个运载器在相邻的网格单元上操作，而突出部分27’和27”不会妨碍轨道系统上其他运载器的运动。
在图8所示的轨道系统10中，构成轨道的每个水平构件包括两条轨道。因此，每个水平构件能够平行容纳两个车轮。在这种轨道系统中，相邻网格单元之间的边界沿着水平构件的中心线延伸，如图8所示。
图9示出了替代导轨或轨道系统16，其由细长构件构成，每个细长构件形成单个轨道，即构造成仅容纳一个车轮的轨道。在这种轨道系统中，相邻网格单元之间的边界在形成单个轨道的相邻细长构件之间的中间延伸。
在图9中，网格单元14包括网格开口15。在网格单元14的左侧(西)，存在包括网格开口15W的相邻网格单元14W。同样，在网格单元14的右侧(东)，存在包括网格开口15E的相邻网格单元14E。此外，在网格单元14下方(南)，存在包括网格开口15S的相邻网格单元14S，在网格单元14上方(北)，存在包括网格开口15N的相邻网格单元14N。
在图9中，示意性地示出了容器处理运载器的覆盖区30。在该实施方式中，覆盖区30由运载器车轮的水平延伸限定。从图中可以明显看出，覆盖区30的水平范围小于网格单元的水平范围。
在图9中，还示意性地示出了根据替代实施方式的容器处理运载器的覆盖区30’。在这种情况下，运载器的下部延伸超过车轮，并且覆盖区30’的水平延伸等于网格单元的水平延伸。
如前所述，突出部分27可以包括用于可充电或可更换电池25的电池舱或槽28。下面，将参照图14至19更详细地讨论这样的实施方式和相关联的电池更换方案。
在图14中以透视图(图14的A)和沿着X方向的侧视图(图14的B)和沿着Y方向的侧视图(图14的C)示出了充电和/或电池交换站40(以下称为充电站)的实例。
充电站40安装在充电站基板41上，充电站基板41在框架结构周边处或附近的网格柱上方固定(直接或间接)到轨道系统的相邻轨道11a、11b、12a、12b。包含充电站40的特定网格柱在下文中将被称为充电站单元。
所示的充电站40包括竖直充电站柱42，该竖直充电站柱42的下端42a固定在基板41。充电插座45布置在柱42的上端42b处或其附近，即与下端42a相对，并且可能通过将充电电力转换到期望电力水平的电力变压器电连接到电源44。
充电插座45还构造成容置安装在每个运载器3上的电池25的充电插头46(参见图18)，从而当充电插头46电耦接到充电插座45时，允许电力流动。
在优选的构造中，充电插座45弹性地附接到充电站42，例如，使得当没有外力作用在充电插座45上时，充电插座45的位置固定在上部(空载)位置，而当充电插座承载电连接的电池25的重量时，充电插座45的位置固定在下部(负载)位置。
当然，充电插座45和充电插头46可以互换。
通常，充电站40和电池25之间的任何类型的可断开电连接都是可能的。
本文描述的自动存储和取回系统可以包括多个这样的充电站40，这些充电站40通常沿着轨道系统的周边布置。然而，替代地或此外，可以进一步地在轨道系统中和/或完全在轨道系统之外放置一个或多个充电站40。在后一种构造中，(一个或多个)充电站40应通过额外的轨道连接到轨道系统，以便允许运载器3行驶到其各自的充电站40。
现在将具体参照图15至17描述一种可能的电池更换过程。
运载器3已将其已放电或部分放电的主电池从电池盖31内的电池舱或槽转移到第一充电站进行充电，运载器3接近包含已充电或部分充电的主电池25的第二充电站40(参见图15的A和图16的C)。
为了允许运载器进入充电站存储单元，第一组车轮19a-d应该接触下面的轨道系统(参见图15的A-D)，并且最靠近充电站30的第二组车轮20a-d应该在轨道系统上方足够高，以便不干扰沿着Y方向的轨道。
当第二组车轮中的20a和20b已经进入充电站存储单元时，并且在到达充电站40接触接近的运载器3的水平位置之前，运载器3朝向轨道系统降低。降低运载器3是为了允许在电池更换过程中与主电池25正确对准，因为如上所述，电池25的重量迫使充电插座45下降到其下部(负载)位置。运载器3的降低还增加了交换过程的整体稳定性。运载器3的典型竖直位移为5-15mm，例如10mm。
因此，充电站40应该构造成使得当运载器3处于降低位置时，正充电的主电池25相对于轨道系统的高度大约等于运载器3上电池舱的相应高度。
为了允许运载器3在没有主电池25的情况下移动，可以例如以与专利公开WO2015/104263A1中公开的相同或相似的方式安装辅助电池，该专利公开的内容通过引证并入本文。也可以设想其他解决方案，例如使用外部电源，如带电导轨、手动干扰等。
在替代实施方式中，充电站40或运载器3或两者的组合包含多个电池，从而使得在电池更换期间运载器不需要在充电站40之间移动。WO2017/220627A1公开了一种适用于上述存储系统1的多电池充电站，该公开的内容通过引证并入本文。
第二充电站40上可用的已充电电池25安装在电池支撑件43上，在图14至图16所示的实例中，电池支撑件43是从充电站柱42上端42b的每一侧横向延伸到轨道系统中的两个引导销43a、43b的形式。
当运载器3接触充电站40时，释放机构50(参见图17)被激活，从而允许电池盖31围绕旋转轴倾斜。
释放机构50包括布置在电池舱开口两侧的枢转臂51，电池25将插入该电池舱开口内。
此外，引导销43a、43b(构成电池支撑件43)的每个突出端显示锥形部分52(参见图14的A和14的C)。当枢转臂51和引导销43接触时，每个枢转臂51的枢转臂接触元件51a被推向锥形部分52，从而强制枢转臂51向上做枢转运动(参见图15的A、图16的D和图17)。该枢转运动释放安全锁51b(参见图15和19)，从而允许电池盖31如上述那样倾斜。
图15和图17中的每个顺序图中示出了释放机构50的操作。为了更清楚，在图15的A-C和图15的F中增加了释放机构50的放大区域图。这些放大区域图清楚地示出了当与锥形部分52接触时枢转臂开始运动，从而将安全锁51b从电池盖27移开，并且随后电池25进入。
当附接有电池25的引导销43已经进入电池舱27a一定距离时(参见图15的B和图15的C)，引导销43释放电池锁27b、27c，该电池锁27b、27c允许进一步进入，直到电池25完全处于其在电池舱内的最终位置。
在图19中，电池锁27b、27c包括车轮形式的电池锁激活器27b和一个或多个从电池盖内壁延伸到电池舱中的阻挡齿27c。当引导销43a、43b的锥形端52接触电池锁激活器27b时，电池盖27向上倾斜，从而使一个或多个齿27c移位，使得电池25和引导销43a、43b可以继续更深地移动到电池舱内。
在该最终位置，并且在运载器3缩回之前，电池25可以电连接至充电站40和车轮19a-d、20a-d的驱动电机。
当电池处于其在电池舱内的最终位置并且与运载器3的相应电连接器电接触时，电池舱倾斜回到其初始位置，使得齿27c将电池25物理锁定或保持在电池舱内。例如，齿27c可以进入布置在电池25两侧的支撑导轨49内的专用凹部49a(参见图17)。
电池锁27b、27c可以是电池舱内的任何物理障碍。作为上述齿27c的替代，电池锁可以包括一个或多个突出楔，电池25可以在一个方向上超过这些楔块，但是不能在另一个方向上超过这些楔块。在这种构造中，楔形将充当电池锁激活器27b。
当电池25处于其最终位置并被电池锁27b、27c成功锁定在电池舱中时，运载器3的第二组车轮20a-d从轨道系统升起(通常在5-15mm之间)，从而提升运载器3的总高度。该操作使得电池25从电池支撑件43释放，例如从第一和第二引导销43a、43b内的专用凹穴或轨道释放(参见图14的A)。
由于现在电池锁27b、27c将电池25锁定在电池舱中，并且电池25已经从电池支撑件43中被提起，因此运载器3从充电站存储单元中缩回使得电池25电连接到运载器3。
除了允许成功更换电池之外，将电池25阻挡在电池舱27a中还具有以下优点：在操作过程中，电池25不会在电池盖27内意外移位。
当控制系统已经向运载器3发送指令以将其电池28放置到充电站40中进行充电时，用于将电池28从运载器3转移到充电站40的步骤基本上等同于或类似于上述将电池28从充电站40转移到运载器3的步骤的相反顺序和方向。
因此，首先升高运载器3，以允许运载器进入充电站存储单元，而第二组车轮20不会在第二方向(Y)上干涉轨道11，并且使工作电池25与充电站40的充电插头45对准。如上所述，充电插头45在图14至图17的示例性构造中处于上部空载位置。
在运载器3接近充电站40的过程中，第一和第二引导销43a、43b的楔形端52首先通过释放机构51使电池舱开始倾斜，然后激活电池锁27b、27c，使得电池盖向上倾斜，从而从支撑导轨49中的相应凹部49a移除阻挡齿27c。
通过朝向轨道系统降低运载器3，电池28的支撑导轨49与电池支撑件43啮合。因此，运载器3随后缩回将使电池留在充电站40上的期望充电位置。
为了允许运载器3内有更大的电池，电池盖和替代释放机构50都可以布置成使得它们在X方向上水平突出超过通常竖直的侧壁26c和26d。这样，系统1中每个运载器3的总容量可以显著增加，而无需使轨道11、12变宽。
在需要手动干涉从电池舱中取出电池的情况下，例如由于一般维护或意外电池堵塞，具有突出释放机构50的构造具有额外的优点，因为其允许很容易地手动解锁电池。也就是说，该突出布置允许在释放机构50上施加足够的手动力，如果例如释放机构50布置在电池盖27的深处，则这种操作将很困难。
上述突出构造也有利于确保充电站40中尽早接合。
图18中以透视图的形式示出了电池25的一个实例。两个支撑导轨49中的一个示为从电池25的侧壁突出。并且相同的支撑导轨从相对的侧壁突出。支撑导轨49的目的是既确保电池25稳定地支撑在电池支撑件/引导销43上，又确保电池25在更换期间准确地导入和导出电池舱。图19示出了电池25，其中支撑导轨49完全插入电池舱中。在图19所示的特定构造中，电池25大约是电池的最大容许体积的一半。
在前面的描述中，已经参考说明性实施方式描述了根据本发明的自动存储和取回系统的各个方面。然而，该描述并不旨在被解释为限制性的。对本领域技术人员来说显而易见的说明性实施方式的各种修改和变化以及系统的其他实施方式被认为落在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种自动存储和取回系统(1)，包括：
-轨道系统(10、16)，包括布置在水平面(P)中并沿第一方向(X)延伸的平行的第一组轨道(11)，以及布置在所述水平面(P)中并沿与所述第一方向(X)正交的第二方向(Y)延伸的平行的第二组轨道(12)，所述第一组轨道和所述第二组轨道(11、12)在所述水平面(P)中形成网格图案(13)，所述网格图案包括多个相邻网格单元(14)，每个网格单元包括由所述第一组轨道(11)中的一对相邻轨道(11a、11b)和所述第二组轨道(12)中的一对相邻轨道(12a、12b)限定的网格开口(15)；
-存储容器(8)的多个堆叠(9)，布置在位于所述轨道系统(10、16)的下方的存储柱(7)中，其中每个存储柱(7)竖直地位于一个网格开口(15)的下方；
-多个容器处理运载器(3、3a、3b)，用于提升和移动堆在所述堆叠(9)中的存储容器(8)，所述容器处理运载器(3、3a、3b)构造成在所述存储柱(7)上方的所述轨道系统(10)上横向地移动，以经由所述网格开口(15)接近所述存储容器(8)，其中所述多个容器处理运载器(3、3a、3b)中的每一个包括：
-车轮组件(18)，用于沿着所述轨道系统(10、16)引导所述容器处理运载器(3、3a、3b)；
其中，所述容器处理运载器(3、3a、3b)具有覆盖区(30、30’)，该覆盖区的水平范围等于或小于所述网格单元(14)的水平范围，其特征在于，每个所述容器处理运载器(3、3a、3b)包括：
-突出部分(27)，水平延伸超过所述容器处理运载器(3a)的覆盖区(30、30’)，并且当所述容器处理运载器(3a)位于所述网格单元(14)上方时，该突出部分延伸到相邻的网格单元中；以及
-凹入部分(29)，布置成当另一容器处理运载器(3、3a、3b)在相邻的网格单元上操作时容纳该另一容器处理运载器的突出部分(27)。
2.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述凹入部分(29)的形状与所述突出部分(27)的形状互补。
3.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述凹入部分(29)在与所述突出部分(27)的延伸方向正交的方向上延伸跨过所述容器处理运载器(3)的整个宽度或长度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述突出部分(27)包括以下各项中的至少一个：可充电电池；用于容纳可更换电池(25)的电池槽(28)；和俯视传感器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述突出部分(27)和所述凹入部分(29)布置在所述容器处理运载器(3)的上部。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述车轮组件(18)包括：第一组车轮(19)，用于与所述第一组轨道(11)接合以引导所述容器处理运载器(3、3a、3b)在所述第一方向(X)上移动；以及第二组车轮(20)，用于与所述第二组轨道(12)接合以引导所述容器处理运载器(3、3a、3b)在所述第二方向(Y)上移动。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，所述容器处理运载器(3)包括：
-容器容置存储空间(24)，用于容纳存储容器(8)；
-提升装置(21)，布置成在堆叠(9)中的存储位置和所述容器容置存储空间(24)中的运输位置之间竖直地运输存储容器(8)，所述提升装置(21)包括：
-夹持装置(22)，构造成能释放地夹持存储容器(8)；以及
-提升电机(23)，构造成相对于所述容器容置存储空间(24)升高和降低所述夹持装置(22)。
8.根据权利要求7所述的系统(1)，其特征在于，所述容器容置存储空间(24)居中地布置在所述容器处理运载器(3)的下部内。
9.一种用于自动存储和取回系统(1)的容器处理运载器(3、3a、3b)，所述容器处理运载器(3、3a、3b)包括下部(17a)，所述下部包括：车轮组件(18)，用于沿着所述自动存储和取回系统(1)的水平轨道系统(10、16)引导所述容器处理运载器(3、3a、3b)；以及存储空间(24)，居中地布置在所述下部(17a)内，用于容纳所述自动存储和取回系统(1)的存储容器(8)，其特征在于，所述容器处理运载器(3a)包括：突出部分(27、27’、27”)，水平延伸超过所述下部(17a)；以及凹入部分(29、29’、29”)，布置成当另一容器处理运载器在所述轨道系统(10、16)上操作时容纳该另一容器处理运载器(3b)的突出部分(27、27’、27”)。
10.根据权利要求9所述的容器处理运载器(3、3a、3b)，其特征在于，所述突出部分(27、27’、27”)和所述凹入部分(29、29’、29”)布置在所述容器处理运载器(3、3a、3b)的所述下部(17a)的上方的上部(17b)处。
11.根据权利要求9和10中任一项所述的容器处理运载器(3、3a、3b)，其特征在于，所述凹入部分(29、29’、29”)的形状与所述突出部分(27、27’、27”)的形状互补。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的容器处理运载器(3、3a、3b)，其特征在于，所述突出部分(27、27’、27”)和所述凹入部分(29、29’、29”)布置在所述容器处理运载器(3、3a、3b)的相对的侧部处。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的容器处理运载器(3、3a、3b)，其特征在于，所述突出部分(27、27’、27”)包括以下各项中的至少一个：可充电电池(25)；用于容纳可更换电池(25)的电池槽(28)；以及用于确定运载器在所述轨道系统(10、16)上的位置或相对于所述轨道系统(10、16)上的其他运载器的位置的传感器。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的容器处理运载器(3、3a、3b)，其特征在于，所述车轮组件(18)包括围绕所述存储空间(24)的周边布置的车轮(19a-19d、20a-20d)。
15.一种操作根据权利要求1至8中任一项所述的自动存储和取回系统(1)的方法，其中，当第一容器处理运载器和第二容器处理运载器(3a、3b)在相邻网格单元上操作时，所述第一容器处理运载器(3a)的突出部分(27)容纳在所述第二容器处理运载器(3b)的凹入部分(29)内。
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