CN111801287A - 货物搬运系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种搬运货物的货物搬运系统和方法包括货物搬运装置，该货物搬运装置具有被配置用于与货物接合的货物支撑件，并且第一驱动器被适配成相对于货物驱动所述货物支撑件。输送机能够沿着该货物支撑件移动并且第二驱动器被适配成相对于该货物支撑件推进该输送机。操作第一驱动器和第二驱动器以搬运货物。该货物支撑件可以是一对叉或压板或类似物。

Description

货物搬运系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月8日提交的美国临时申请第62/640,181号的优先权，其通过引用整体并入本文。

背景技术

本发明涉及一种物料搬运系统和方法，尤其涉及一种货物搬运系统和方法。虽然本发明被示为与自动存取仓储系统(AS/RS)一起使用，但是其具有其他货物搬运应用。

从AS/RS中的货架拾取/取回物品货物(货物)或存放货物的货物周期时间是决定系统吞吐量的重要性能标准。虽然在该过程中存在不同的步骤，例如将货物的货物运输到所希望的货架位置/从所希望的货架位置运输物品货物，但是大部分时间花费在从货架上拾取货物或将货物存放到货架上，也称为货物搬运。实际上，AS/RS的操作时间的30％至40％通常花费在这种货物搬运中。

用于改善系统性能的已知技术是在整个系统中使用较大的电机以加速其性能。然而，这种“涡轮增压”仅提供了边际速度改进，并且给系统增加了显著的安装成本。

发明内容

本发明显著提高了货物搬运的速度并因此提高了总的系统吞吐量。这是以不损害产品堆叠的稳定性并且不需要更大的电机或提高的性能的方式来实现的。本发明甚至可以结合更大的电动机和增强的性能参数来实施，以提供甚至更大的系统吞吐量。本发明可以有利地与典型地在美国和其他国家中使用的压板构型以及与典型地在欧洲和其他国家中使用的与欧式托盘设计对接的叉构型一起使用。本发明可用于AS/RS货物。

根据本发明的一个方面，一种搬运货物的货物搬运系统和方法包括货物搬运装置，该货物搬运装置具有货物支撑件和第一驱动器，该货物支撑件配置成用于与货物接合，第一驱动器被适配成相对于货物驱动货物支撑件。输送机能够沿着该货物支撑件移动，并且第二驱动器被适配成相对于该货物支撑件推进该输送机。操作第一驱动器和第二驱动器以搬运货物。

第一驱动器和第二驱动器可以彼此独立地操作。该货物支撑件可以是至少两个叉，并且该输送机可以是至少两个输送机条带，一个输送机条带沿着叉中的每一个延伸。该输送机可以是链式输送机或带式输送机。第一驱动器和第二驱动器可以是双向的。该货物支撑件可以是压板。

该货物支撑件可以包括至少两个伸缩货物支撑部，并且该输送机被配置成沿着货物支撑部延伸。如果所述第一驱动器被操作并且所述第二驱动器未被操作，则在所述货物支撑部延伸和收缩时，该输送机可以相对于货物支撑部中的至少最外侧的货物支撑部是静止的。

该货物支撑件可以被延伸，以将货物存放到邻近该货物搬运装置的货架上和从邻近该货物搬运装置的货架上拾取货物。该第一驱动器可以使该货物支撑件相对于该货物搬运装置延伸和收缩。竖直驱动器可被提供为能够操作，以竖直向上或向下驱动货物支撑件。该竖直驱动器可以被操作，以在该第一驱动器使该货物支撑件延伸并且该第二驱动器将该输送机推向该货物搬运装置的同时升高正从货架拾取的货物。该竖直驱动器可以被操作，以在该第一驱动器使该货物支撑件收缩并且该第二驱动器推动该输送机远离该货物搬运装置的同时降低正存放在货架上的货物。该货物支撑件可以在相反的方向上延伸，以将货物存放到该货物搬运装置的相反侧上的货架上和从所述货架上拾取货物。

通过使货物支撑件与输送表面对齐并操作第二驱动器以利用输送机将货物从输送表面转移到货物支撑件，可以从输送表面拾取货物。通过使货物支撑件与输送表面对齐并操作第二驱动器以利用输送机将货物从货物支撑件转移到输送表面，货物可从货物支撑件被存放到输送表面。通过使货物支撑件与两个输送表面对齐并操作第二驱动器以利用输送机将货物转移到货物支撑件且将另一个货物从货物支撑件转移，可以在将另一个货物从货物支撑件存放到另一个输送表面的同时将货物从输送表面拾取到货物支撑件。

通过结合附图阅读以下说明书，本发明的这些和其他目的、优点和特征将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明实施例的货物搬运系统的透视图；

图2是根据图1的实施例的接合欧式托盘的输送机的叉的侧视图；

图3a是货物搬运装置的侧视图，其示出了处于收缩位置的货物支撑件；

图3b是图3a中的货物搬运装置的侧视图，其示出了处于延伸位置的货物支撑件；

图4a是输送机的侧视图，其示出了处于货物搬运装置的收缩位置中的输送机的布局和操作；

图4b是输送机的侧视图，其示出了处于在货物搬运装置的延伸位置中的输送机的布局和操作；

图5示出了货物搬运系统的通道，货物搬运系统具有在货物搬运装置的相对侧上的货架，叉朝向货物延伸以拾取该货物；

图6是与图5相同的视图，其示出了货物支撑件进一步延伸到一个位置，在该位置输送机以货物支撑件的延伸速率被向后驱动；

图7是与图6相同的视图，其示出了货物支撑件的又一进一步延伸，其中在货物支撑件的延伸的最后部分期间，货物搬运装置通过竖直驱动器升高；

图8是与图7相同的视图，其中货物支撑件随着拾取的货物开始朝向货物搬运装置收缩；

图9是与图8相同的视图，其中货物支撑件几乎完全朝向货物搬运装置收缩；

图10是与图5相同的视图，其示出了货物支撑件，货物支撑件支撑货物朝向架子延伸，以将该货物存放在该货架中；

图11是与图10相同的视图，其中货物支撑件未完全延伸，并且输送机驱动在叉的前方的货物；

图12是与图11相同的视图，其中当货物支撑件开始收缩而货物搬运装置降低叉以将货物留在货架上时，叉完全延伸，并且输送机驱动货物离开叉；

图13是与图12相同的视图，其示出了返回到货物搬运装置的空的货物支撑件；

图14示出了根据本发明实施例的货物搬运系统，其用于从通道输送表面的端部拾取货物或将货物存放到通道输送表面的端部；

图15是与图14相同的视图，其示出了使用输送机和输送表面将货物从货物支撑件存放到通道输送表面的端部，同时另外的货物从通道输送表面的端部正在被拾取到货物支撑件；

图16是从可延伸的叉部的下方截取的透视图；和

图17是将根据本发明实施例的货物搬运系统与传统货物搬运系统的操作进行比较的时序图。

具体实施方式

现在参考附图和本文中描述的示例性实施例，货物搬运系统20包括货物搬运装置22。货物搬运装置22具有基座或滑架23和由滑架23支撑的货物支撑件21，货物支撑件21配置成与货物接合。在所示实施例中，货物支撑件21是一对叉24，该对叉24配置成与托盘P接合。然而，货物支撑件21可替代地为适于与不同类型的货物接合的压板。虽然针对叉描述了本发明，但是本领域技术人员将理解：如何将其应用于压板，或者叉和压板的组合。货物搬运装置22包括第一驱动器26，该第一驱动器26适于相对于托盘驱动叉。在所示实施例中，托盘货物搬运系统20是AS/RS，并且具有以可竖直调节的方式支撑货物搬运装置22的行进竖直桅杆27。叉24由伸缩叉部42a、42b和42c以及第一驱动器26构成，该第一驱动器26使叉24相对于滑架23延伸和收缩。

如传统的和如图3a和图3b所示，第一驱动器26包括双向电机28，双向电机28沿相反的方向推进叉驱动链30，以使伸缩叉部42相对于彼此和基座23延伸和收缩。叉驱动链30的一端终止于叉部42c。它绕过位于叉部42b上的滑轮31，然后终止于叉部42a。驱动器28推动叉部42b，叉部42b引起叉部42a的延伸。

货物搬运系统20包括能够沿叉24移动的输送机32，并且第二驱动器34具有电机36，电机36适于相对于叉而推进输送机32。控制器38适于操作彼此独立的第一驱动器26和第二驱动器34。以此方式，第二驱动器34可以在任一方向上操作输送机32，而不管叉部42的延伸位置如何。在所示实施例中，输送机32由一对输送机条带40构成，其中一个输送机条带40沿着每个叉延伸。输送机32可以是任何形式的输送装置，但优选地是链式输送机或带式输送机。第二驱动器34是双向电机，该双向电机能够沿相反方向驱动输送机32，并具有在输送机未被驱动时保持输送机位置的制动器。

如在图4a和图4b中最佳看到的，输送机32绕一系列链轮33进行再传动(reeved)。两个链轮33位于最外侧叉部42a的相对端。两个链轮33位于中间叉部42b的中部，并且两个链轮33位于内侧叉部42c的相对端部。当第一驱动器26使伸缩叉部42a-42c延伸和收缩时，输送机32至少相对于最外侧叉部42a是静止的，因为如果第二驱动器34不被操作，则叉24延伸和收缩。这是因为输送链的链节在叉部42b和42c之间交换，但是叉部42a上的那些链节在叉部上保持静止。

货物搬运装置22的滑架23包括竖直驱动器44，该竖直驱动器44能够操作以竖直向上或向下驱动叉24。该竖直移动是从货架拾取托盘和将托盘存放到货架上的一部分。在所示实施例中，竖直驱动器44结合在货物搬运装置滑架23和/或桅杆21中，并且提供滑架23相对于桅杆的竖直移动。该竖直移动还用于将基部定位在适当的竖直高度，以接近货架位置或接近输送机。控制器38操作竖直驱动器44，以升高正在从货架拾取的托盘，同时第一驱动器26使叉24延伸并且第二驱动器34朝向货物搬运装置基部23推进输送机32。控制器38操作竖直驱动器44，以降低正在存放在货架上的托盘，同时第一驱动器26使叉24延伸并且第二驱动器34推进输送机32远离货物搬运装置基部23。通过比较图5至图13可以清楚地看出，叉24能够沿相反的方向延伸，以将托盘存放到货物搬运装置22的相对侧上的货架上和从货架上拾取托盘。

如图14和图15中最佳示出的，控制器38适于控制系统20，以通过使货物支撑件与输送表面对齐并以与输送表面4c相同的速度操作第二驱动器34以利用输送机32将货物从输送表面46转移到货物支撑件24，而从与货物支撑件24平行的输送表面46拾取货物。这可以在不需要延伸货物支撑件并且不需要任何提升装置来将货物提升到输送表面46上方的情况下实现。这节约了时间和安装成本。类似地，控制器38适于控制系统20，以通过使货物支撑件与输送表面对齐并以与输送表面相同的速度操作第二驱动器34以利用输送机32将货物从货物支撑件转移到输送表面，而将货物从货物支撑件24存放到输送表面46。这可以在不需要延伸货物支撑件并且不需要任何降低装置来将货物降低到输送表面46的情况下实现。此外，控制器38适于控制系统20，以通过使货物支撑件与两个输送表面对齐并操作第二驱动器34来利用输送机32将货物转移到货物支撑件和从货物支撑件转移另外的货物，而将货物从输送表面46拾取到来自基座23的一侧的货物支撑件，同时将另外的货物从货物支撑件存放到在基座23的相对侧上的另外的输送表面46，如图15中最佳所示。

图16示出了伸缩叉部42a和42b的构造。叉部42b具有容纳滚轮52的面对的内部凹槽50，滚轮52定位在叉部42a上，以允许叉部42a相对于叉部42b延伸和收缩。用于输送机条带40的链轮33安装在叉部42a的相对端。组件54通过滚轮56被安装到叉部42b的下表面，滚轮56被容纳在叉部42c中的凹槽(未示出)中，以便允许叉部42b相对于叉部42c延伸和收缩。用于输送机条带40的链轮33附接在组件54中。其他布置也是可能的。

图17示出了货物搬运系统20的操作与现有技术的操作之间的时序比较。为了从货架拾取货物，从时间t₀到t₂，在(a)处所示的传统的叉延伸以接合货物。从时间t₂到t₃，利用竖直驱动器，叉上升，以将托盘提升离开货架。然后，从时间t₃到t₅，叉收缩，以使托盘返回到货物搬运装置基部。为了使用货物搬运系统20拾取相同的货物，如(b)所示，叉延伸，同时以与(b)所示的延伸速率相同的速率朝货物搬运装置基部驱动输送机32。一旦输送机将托盘的重心牢固地牵引在叉上，例如在t₁处托盘深度的2/3，随着从t₀到t₁输送机32继续将托盘牵引到叉上，叉通过竖直驱动器44开始升高。叉不需要完全延伸整个行程，因为输送机将托盘牵引到叉部42a的中心，并且叉可以在输送机32停止的情况下在t₁处立即开始收缩，因为托盘已经在叉上。因此，托盘将在t₄之前返回到货物搬运装置基部。因为在叉仍在延伸并且叉不需要停止和升高的同时托盘被输送机拉到叉上，所以减少了周期时间。而且，由于输送机将托盘带到顶部叉部42a的中心，叉在返回之前不需要完全延伸。周期时间可以减少数秒，这提高了整个系统的吞吐量。

以类似的方式，为了将托盘存放到货架上，传统的叉在(d)中示出。从t₀到t₂，叉延伸，带有被支撑的托盘。从t₂到t₃，叉停止延伸并且降低，以将托盘下降到货架上。然后，从t₃到t₅，下降的叉收缩到货物搬运装置基部。如在(e)中所示，托盘货物搬运系统20通过从t₀到t₁延伸的叉将托盘存放到货架上。在t₁之前，输送机40开始驱动离开基座23，以驱动叉前方的托盘，同时托盘仍由叉支撑。在t₁，叉完全延伸，并且，从t₁到t₂，叉下降，同时输送机继续被驱动，以便将托盘存放在货架上。然后，叉完全收缩直到t₃或t₄。再次，由于叉不需要充分延伸且叉的延伸与下降运动重叠，相对于现有技术减少了周期时间。

虽然本发明被图示为与自动存取仓储系统一起使用，但是其在利用诸如叉或台板的货物支撑件的物料搬运系统中具有应用，诸如自动叉车、AGV、货物转运车等。因此，可以看出，本发明能够通过减少货物搬运装置的周期时间来大大提高系统吞吐量，这减少了总的存取周期时间。由于必须确定特定系统的大小以适应特定托盘速率，本发明可能需要比传统系统更小的系统。

虽然前面的说明描述了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离如下面的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行变化和修改。本发明涵盖本文所述的本发明的各种实施例或方面的所有组合。应当理解，本发明的任何和所有实施例可以结合任何其他实施例来描述本发明的另外的实施例。此外，实施例的任何要素可以与任何实施例的任何和所有其他要素组合以描述另外的实施例。

Claims (21)

1.一种货物搬运系统，包括：

货物搬运装置，所述货物搬运装置具有货物支撑件和第一驱动器，所述货物支撑件被配置成与货物接合，所述第一驱动器被适配成相对于货物驱动所述货物支撑件；和

输送机，所述输送机能够沿着所述货物支撑件移动，和第二驱动器，所述第二驱动器被适配成相对于所述货物支撑件推进所述输送机；和

控制器，所述控制器被适配成操作所述第一驱动器和第二驱动器，以将所述货物与所述货物支撑件接合。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被适配成操作彼此独立的所述第一驱动器和所述第二驱动器，并且其中，所述第一驱动器和所述第二驱动器是双向的。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述货物支撑件包括一对叉，并且其中，所述输送机包括一对输送机条带，一个所述输送机条带沿着所述叉中的每一个延伸。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述输送机包括链式输送机或带式输送机。

5.如权利要求1所述的装置，其中，所述货物支撑件包括至少两个伸缩叉部，并且其中，所述输送机被配置成沿着所述叉部延伸，并且其中，如果所述第一驱动器被操作并且所述第二驱动器未被操作，则当所述叉延伸和收缩时，所述输送机相对于所述叉部中的至少最外侧的叉部是静止的。

6.如权利要求1所述的装置，其中，所述货物支撑件是能够延伸的，以便将货物存放到邻近所述货物搬运装置的货架上和从所述货架上拾取货物，并且其中，所述第一驱动器使所述货物支撑件相对于所述货物搬运装置延伸和收缩。

7.如以上权利要求中任一项所述的装置，包括竖直驱动器，所述竖直驱动器能够操作，以竖直向上或向下驱动所述货物支撑件，其中，所述控制器被适配成用于操作所述竖直驱动器，以在所述第一驱动器使所述叉延伸并且所述第二驱动器朝向所述货物搬运装置推动所述输送机的同时升高正从货架上拾取的货物，并且其中，所述控制器被适配成操作所述竖直驱动器，以在所述第一驱动器使所述叉收缩并且所述第二驱动器推动所述输送机远离所述货物搬运装置的同时降低正存放在货架上的货物。

8.如权利要求6所述的装置，其中，所述一对叉能够在相反的方向上延伸，以将货物存放到在所述货物搬运装置的相反侧上的货架上和从所述货架上拾取货物。

9.一种货物搬运系统，包括：

货物搬运装置，所述货物搬运装置具有货物支撑件和第一驱动器，所述货物支撑件被配置成用于与货物接合，所述第一驱动器被适配成相对于货物驱动所述货物支撑件；和

输送机，所述输送机能够沿着所述货物支撑件移动，和第二驱动器，所述第二驱动器被适配成相对于所述货物支撑件推进所述输送机；和

控制器，所述控制器被适配成操作所述第一驱动器和所述第二驱动器，以使所述货物与所述货物支撑件接合，其中，所述控制器被适配成：通过使所述货物支撑件与输送表面对齐并且操作所述第二驱动器以利用所述输送机将所述货物从所述输送表面转移到所述货物支撑件上，而从所述输送表面拾取所述货物，并且其中，所述控制器被适配成：通过使所述货物支撑件与输送表面对齐并且操作所述第二驱动器以利用所述输送机将货物从所述货物支撑件转移到所述输送表面，而将所述货物从所述货物支撑件存放到所述输送表面。

10.如权利要求9所述的装置，其中，所述控制器被适配成：通过将所述货物支撑件与两个所述输送表面对齐并且操作所述第二驱动器以利用所述输送机将所述货物转移到所述货物支撑件上并且将另一个货物从所述货物支撑件上转移，而在将另一个货物从所述货物支撑件上存放到另一个输送表面的同时将所述货物从所述输送表面拾取到所述货物支撑件上。

11.一种利用货物搬运装置来搬运货物的方法，所述货物搬运装置具有货物支撑件和第一驱动器，所述货物支撑件被配置与货物接合，所述第一驱动器被适配成相对于货物驱动所述货物支撑件，所述方法包括：

具有能够沿着所述货物支撑件移动的输送机和被适配成相对于所述货物支撑件推进所述输送机的第二驱动器；和

操作所述第一驱动器和所述第二驱动器，以使所述货物与所述货物搬运装置接合。

12.如权利要求11所述的方法，包括：操作彼此独立的所述第一驱动器和所述第二驱动器，其中，所述第一驱动器和所述第二驱动器是双向的。

13.如权利要求11所述的方法，其中，所述货物支撑件包括一对叉，其中，所述输送机包括一对输送机条带，一个所述输送机条带沿着所述叉中的每一个延伸。

14.如权利要求11中任一项所述的方法，其中，所述输送机包括链式输送机或带式输送机。

15.如权利要求11中任一项所述的方法，其中，所述货物支撑件包括至少两个伸缩叉部，并且其中，所述输送机被配置成沿着所述叉部延伸。

16.如权利要求15中任一项所述的方法，其中，如果所述第一驱动器被操作并且所述第二驱动器未被操作，则当所述货物支撑件延伸和收缩时，所述输送机相对于所述叉部中的至少最外侧的叉部是静止的。

17.如权利要求11中任一项所述的方法，包括：使所述货物支撑件延伸，以将货物存放到邻近所述货物搬运装置的货架上和从所述货架上拾取货物，并且其中，所述第一驱动器使所述货物支撑件相对于所述货物搬运装置延伸和收缩。

18.如权利要求11至17中任一项所述的方法，包括：竖直驱动器，所述竖直驱动器能够操作，以竖直向上或向下驱动所述货物支撑件，包括：操作所述竖直驱动器，以在所述第一驱动器使所述货物支撑件延伸并且其中所述第二驱动器朝向所述货物搬运装置推进所述输送机的同时升高正从货架拾取的货物，并且，操作所述竖直驱动器，以在所述第一驱动器使所述货物支撑件收缩并且所述第二驱动器推进所述输送机远离所述货物搬运装置的同时降低正存放在货架上的货物。

19.如权利要求11所述的方法，其中，所述货物支撑件能够在相反的方向上延伸，以将货物存放到在所述货物搬运装置的相反侧上的货架上和从所述货架拾取货物。

20.一种利用货物搬运装置来搬运货物的方法，所述货物搬运装置具有货物支撑件和第一驱动器，所述货物支撑件被配置与货物接合，所述第一驱动器被适配成相对于货物驱动所述货物支撑件，所述方法包括：

具有能够沿所述货物支撑件移动的输送机和被适配成相对于所述货物支撑件推进所述输送机的第二驱动器；和

操作所述第一驱动器和所述第二驱动器，以使货物与所述货物搬运装置接合，包括：通过使所述货物支撑件与输送表面对齐并且操作所述第二驱动器以利用所述输送机将所述货物从所述输送表面转移到所述货物支撑件上，而从所述输送表面拾取所述货物，包括：通过使所述货物支撑件与输送表面对齐并操作所述第二驱动器以利用所述输送机将货物从所述货物支撑件转移到所述输送表面，而将所述货物从所述货物支撑件存放到所述输送表面。

21.如权利要求20所述的方法，包括：通过将所述货物支撑件与两个所述输送表面对齐并且操作所述第二驱动器以利用所述输送机将货物转移到所述货物支撑件上并且将另一个托盘从所述货物支撑件上转移，而在将另一个货物从所述货物支撑件存放到另一个输送表面的同时将所述货物从输送表面拾取到所述货物支撑件上。

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