CN112027693A - 一种零件存储立体仓储系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能仓储技术领域，具体涉及一种零件存储立体仓储系统及方法，系统包括存储间和与存储间一墙之隔的操作间，存储间内靠近墙壁放置货架，通过堆垛机从货架上存取货物；操作间和存储间之间的墙壁上具有连通窗口，一出入库连通架贯穿连通窗口与货架上的某一层架水平对接；操作间内设置有工位、位于工位处用来输入零件信息的PDA手持终端、穿梭于工位与入库点的AGV车、放置在出入库点处的支撑脚、放置在出入库连通架上的大托盘以及将桁车；操作间件至少分为两层。本发明将零部件通过堆垛机存放在多层的货架上，大大减小了零部件存放的占地面积，只需要在PDA手持终端输入零件信息即可完成零件的全自动入库，智能化程度高。

Description

一种零件存储立体仓储系统及方法

技术领域

本发明属于智能仓储技术领域，具体涉及一种零件存储立体仓储系统及方法。

背景技术

国内飞机维修行业中，其中飞机的机翼一般都采用平放(飞机机翼大的有7.5米×3.5米，小的有1米×3米)，占地面积大，转运非常困难、智能化水平低。

为了方便飞机零部件的转运至操作间的工位，操作间只能设置在一楼，操作间面积有限，操作工位也比较少，零部件维修完毕后，需要将零部件及时转运出去，仍然占据很大的存储空间，且零部件之间仍然需要流出一定的转运空间，加大了零部件存储的占地面积，寻找转移零部件往往需要很远的距离和较长的时间。

不仅飞机维修行业，在汽车和火车等行业的零部件存储和维修工作中也存在同样的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的零部件地面平放储存占地面积大、不方便存取的缺陷，提供一种占地空间小、方便转运的零件存储立体仓储系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明公开了一种零件存储立体仓储系统，其特征在于：包括存储间和与所述存储间一墙之隔的操作间，所述存储间内靠近墙壁放置货架，通过堆垛机从所述货架上存取货物；所述操作间和所述存储间之间的墙壁上具有连通窗口，一出入库连通架贯穿连通窗口与货架上的某一层架水平对接；所述操作间内设置有工位、位于所述工位处用来输入零件信息的PDA手持终端、穿梭于所述工位与入库点的AGV车、放置在所述出入库点处的支撑脚、放置在所述出入库连通架上的大托盘以及将零部件从支撑脚上取走并转运到大托盘上的桁车；所述操作间件至少分为两层，且每层操作间均通过出入库连通架与某一层架水平对接。

进一步地，还包括位于工位处的用来存储小型零部件的小托盘，每个大托盘至少容纳两个小托盘。

进一步地，每层操作间的连通窗口两侧均具有一个支撑脚，分别为用来支撑大型零部件或小托盘出入库的第一支撑脚和用来支撑小零部件出入库的第二支撑脚。

进一步地，所述出入库点具有用来对AGV车上的大型零部件或者小托盘拍照并发送给控制器的视觉采集系统。

进一步地，所述出入库连通架处具有用来对大型零部件或者小托盘扫码的扫码机。

进一步地，所述货架为并列设置的两排，所述堆垛机行走在两排所述货架之间；所述存储间的两侧均设置有操作间。

更进一步地，所述货架的层架上以及出入库连通架上均具有无动力滚筒线。

本发明还公开了一种零件存储立体仓储方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在操作间的某一工位上操作人员将需要入库的零部件或小托盘的编号以及起始位置信息输入到PDA手持终端，所述PDA手持终端将输入的信号发送给控制器；

步骤2：控制器发送转运命令给AGV车，AGV车运行到工位处将零部件或者小托盘顶起，并运送到相应的支撑脚处；

步骤3：待AGV车位于支撑脚的中心位置后，视觉采集系统对AGV车上的零部件或小托盘进行轮廓识别并将采集到的轮廓信息发送给控制器；

步骤4：控制器根据轮廓信息计算AGV车需要旋转的角度，并发送命令给AGV车，AGV车旋转合适角度；

步骤5：AGV车下降将零部件或小托盘放在支撑脚上；

步骤6：控制器根据零部件或托盘的轮廓信息计算桁车需要在X轴和Y轴上运动的距离，并发送命令给桁车，桁车通过叉指将零部件或小托盘从支撑脚上运送到大托盘上；

步骤7：在出入库连通架处的大托盘上对零部件扫码并发送给控制器；

步骤8：将大托盘推至与出入库连通架对接的层架上，控制器发送命令给堆垛机，堆垛机完成零部件的入库。

进一步地，大的零部件单个或者两个并列直接放在所述大托盘上，小的零部件多个放在小托盘上，再将小托盘放至大托盘上。

更进一步地，所述零部件为飞机零部件，其中飞机的一个外翼放在一个大托盘上入库；两个垂尾并列放在一个大托盘上入库；两个平尾并列放在一个大托盘上入库；多个其他零部件人工放置在小托盘上并绑扎固定后，两个小托盘放在一个大托盘上入库。

相对于现有技术，本发明的一种零件存储立体仓储系统及方法的有益效果是：

1、零部件存储立体仓储系统将零部件通过堆垛机存放在多层的货架上，大大减小了零部件存放的占地面积；将存储间与操作间分开且相邻设置，通过连通窗口实现零部件从货架到操作间的转移。

2、根据货架的高度可对应将操作间分为多层，大大减小的操作间整体占地面积，增多的维修操作工位，提升了维修效率。

3、将零部件放在托盘上储存，只需要在PDA手持终端输入零件信息即可完成零件的全自动入库，并且对零件实时追踪和监控，智能化程度高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例的堆垛机结构图；

图2是本发明实施例的零件存储立体仓储系统的立体结构图；

图3是本发明实施例的零件存储立体仓储系统的结构简图；

图4是本发明实施例大托盘结构图；

图5是本发明实施例零部件从货架至载物台上结构图；

图6是本发明实施例入库连通架与货架连接图；

图7是本发明实施例小托盘结构图；

图8是保护框与零部件安装结构图。

图中:1、出入库连通架，2、堆垛机，20、载物台，21、推拉导轨，22、推拉电机，23、推拉丝杠，24、推拉横杆，25、电动插销，26、光学摄像头，27、检测杆，28、大托盘检测传感器，29、零部件检测传感器，210、天轨，211、地轨，212、下底架，213、立柱，214、起升电机，215、连接架，216、登月梯，217、高位维修平台，218、限位开关，219、竖向导轨，220、升降滑块，3、货架，31、层架，32、纵板，4、大托盘，41、推拉孔，42、横向主梁，43、纵向主梁，44、承重梁，5、AGV车，6、桁车，61、叉指，11、无动力滚筒线，12、操作间，121、一楼操作间，122、二楼操作间，13、存储间，14、保护框，15、连通窗口，16、零部件，17、小托盘，18、PDA手持终端，19、工位，200、第一出入库点，201、第二出入库点，210、第一支撑脚，211、第二支撑脚,22、扫码机。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图8所示的本发明的零件存储立体仓储系统的具体实施例，主要应用于飞机、汽车、火车等零部件的存储，本实施例以飞机零部件的存储为例，参见图2，零件存储立体仓储系统包括：厂房、货架3和堆垛机2，厂房包括存储间13和与存储间13一墙之隔的操作间12。操作间12和所述存储间13之间的墙壁上具有连通窗口15，一出入库连通架1贯穿连通窗口15与货架3上的某一层架31水平对接；其中本实施例中货架3为两排并列设置的货架3，也可以根据需要设置单排货架3。货架3紧贴存储间13的墙壁设置，可以根据需要将存储间13设置在中间，左右两侧均设置操作间12，也可以在其中一侧设置操作间12。堆垛机2通过天轨210和地轨211的导向行走在两排货架3之间，将货物存储到货架3上或从货架3上取走，货架3和堆垛机2位于存储间13。操作间12根据厂房的高度以及堆垛机2的高度可分为多层，本实施例中分为两层操作间12，分别为一楼操作间121和二楼操作间122，一楼操作间121和二楼操作间122与存储间13之间均具有连通窗口15。每层操作间12与存储间13之间均应就有连通窗口15，实现零部件16的出入库。

参见图3，所述操作间内设置有工位19、位于工位19处用来输入零件信息的PDA手持终端18、穿梭于工位19与入库点之间的AGV车5、放置在出入库点处的支撑脚、放置在出入库连通架1上的大托盘4以及将零部件从支撑脚上取走并转运到大托盘4上的桁车6。出入库点具有用来对AGV车5上的大型零部件或者小托盘17拍照并发送给控制器的视觉采集系统。

出入库连通架1处具有用来对大型零部件或者小托盘17扫码的扫码机22。

货架3高于二楼操作间122的连通窗口15，每层层架31上安装有无动力滚筒线11，便于货物出入库，每层操作间12内的出入库方法一样，这里以二楼为例。

飞机零部件16出入库需要放在托盘上，托盘分为大托盘4和小托盘17，每个层架31上放置一个大托盘4，对于大的零部件16一个大托盘4装一个部件，对于小零部件16，一个大托盘4可以装多个零部件16；一个大托盘4上面可以放置两个小托盘17，小托盘17上放置飞机的小零部件16，托盘上有托盘码，飞机零件有产品码，系统通过扫码进行认别其身份特征。

飞机的一个外翼放在一个大托盘4上，垂尾和平尾每两个零部件放在一个大托盘4上，方向舵、下垂尾、襟副翼、前舱门、减速板、前缘襟翼、前缘襟翼二段、主轮舱舱门以及起落架后舱门放在小托盘17上。

参见图4，大托盘4包括相互垂直搭接成长方形的横向主梁42和纵向主梁43，横向主梁42之间或纵向主梁43之间还搭接有承重梁44，横向主梁42和纵向主梁43采用钢材，承重梁44下层可以选用材质比较软的松木、也可采用材质比较硬的铁木，因为木材比较容易加工。承重梁44的上层选取TPR材料，直接铺成在木材上，此种材料经济实惠，耐磨，防滑，柔性，吸震等特点。在横向主梁42上具有多个用于与堆垛机2对接的推拉孔41。

参见图5，小托盘17的尺寸≤大托盘4尺寸的1/2，同样采用钢材搭接而成，与零部件16接触的地方铺设柔性TPR材料。每个大托盘4上可以放置两个小托盘17。

由于外翼、垂尾和平尾等外表面都具有弧度，可以以零部件16的凸面为基准，在托盘的木材层加工出与零部件16的凸面对应的凹面。零件的凸面和托盘的凹面相结合，使飞机零部件16可以长时间存放在托盘上不产生变形。可以在零部件16的外边缘套设与其相贴合的保护框14，保护框14的弯曲形状与零部件16的外边缘一致。

维修小零部件的工位上具有存储小型零部件小托盘17，小托盘17兼容性比较好，零部件16人工放在小托盘17上，零部件16之间需用柔性材料间隔，且需要人工用安全绳绑定零部件16。

参见图2，每层操作间的连通窗口15两侧均具有一个出入库点，分别为第一出入库点200和第二出入库点201，出入库点包括一个支撑脚和视觉采集系统，分别为用来支撑大型零部件和小托盘17出入库的第一支撑脚210和用来支撑小零部件出入库的第二支撑脚211。

参见图6，货架3采用焊接式货架3，并采用工字钢栓接，每层的层架31包括纵板32以及固定在所述纵板32上表面的多条无动力滚筒线11，货架3上预留消防安装空间和维修空间。为了防止大托盘4在库内滑落，在无动力滚筒线11与堆垛机2对接的一端加装阻尼装置，保证托盘在层架31上不会自己滑动。

参见图1，堆垛机2包括：设置在地面上的两相互平行设置的地轨211、设置在存储间13天花板上的且与所述地轨211平行对应设置的两条天轨210、滑动连接在所述地轨211上的下底架212、竖直安装在所述下底架212上的两相互平行的立柱213、沿所述立柱213上下移动的载物台20、用来驱动所述载物台20上升和下降的起升电机214以及设置在所述立柱213顶端且滑动连接在所述天轨210上的上连接架215；所述升降电机通过链条驱动载物台20上下运动，立柱213外侧安装有登月梯216连接至接近天轨210位置的高位维修平台217，地轨211的两端具有限位开关218，堆垛机2进行限位。

本实施例共有四个立柱213，每个立柱213上固定安装有竖向导轨219，载物台20与竖向导轨219相对的侧面均具有升降滑块220，升降滑块220上具有两排对称设置的滑轮，两排滑轮将竖向导轨219夹住，且沿竖向导轨219滚动。

参见图5，载物台20的两端设置有与堆垛机2存取货方向一致的推拉导轨21，推拉导轨21上滑动连接有推拉电机22，推拉电机22为无轴电机，其输出端为推拉螺母，推拉螺母螺旋套设在推拉丝杠23上，推拉丝杠23的两端或者一端通过轴承转动安装在载物台20上。本发明实施例采用无轴双向转动电机，电机本身即为滑块，避免推拉电机22固定设置在推拉丝杠23的一端，影响堆垛机2的双向取货。

推拉电机22上固定安装有与推拉导轨21平行设置的推拉横杆24，推拉横杆24的两端均安装有电动插销25和光学摄像头26。托盘完全在载物台20上时，推拉电机22的初始位置位于载物台20的正中间，推拉电机22向左右侧的货架3取货时，根据托盘的大小以及推拉电机22距离货架3的距离，一般推拉电机22的旋转圈数都在一个区间内，这样控制系统就可以对推拉电机22设置一个最大的旋转圈数，防止推拉电机22过度运动而损害其他零部件16。

载物台20上也具有无动力滚筒线11，载物台20的四个角分别安装有检测杆27，检测杆27的下部加装大托盘检测传感器28，保证托盘完全进入载物台20，避免滑落。检测杆27的上部加装零件检测传感器，保证大托盘4上具有零部件16，而不是空盘入库。

当堆垛机2需要从货架3上取货时，启动推拉电机22，使推拉横杆24向需要取货的货架3方向移动，这里以向右侧的货架3取货为例，推拉电机22带动推拉横杆24向右运动，推拉横杆24上的光学摄像头26检测大托盘4上的推拉孔41，当运动到一定位置后，光学摄像头26检测到电动插销25正好位于某一个合适的推拉孔41上方时，控制系统控制电动插销25向下运动进入推拉孔41内，然后推拉电机22再反向运动，拉动大托盘4进入载物台20上，当右侧的大托盘检测传感器28接收不到光电信号时，代表大托盘4开始进入载物台20，当右侧的大托盘检测传感器28重新接收到光电信号，代表大托盘4已经完全进入载物台20，同时左侧的大托盘检测传感器28能够接受到光电信号，代表大托盘4的左侧没有超出载物台20，则推拉电机22停止转动，堆垛机2完成一次从货架3上取货。

本发明实施例的零件存储立体仓储方法的具体工作流程为：

步骤1：在操作间12的某一工位上操作人员将需要入库的零部件或小托盘17的编号以及起始位置信息输入到PDA手持终端18，所述PDA手持终端18将输入的信号发送给控制器；

步骤2：控制器发送转运命令给AGV车5，AGV车5运行到工位19处将零部件或者小托盘17顶起，并运送到相应的支撑脚处；

步骤3：待AGV车5位于支撑脚的中心位置后，视觉采集系统对AGV车5上的零部件或小托盘17进行轮廓识别并将采集到的轮廓信息发送给控制器；

步骤4：控制器根据轮廓信息计算AGV车5需要旋转的角度，并发送命令给AGV车5，AGV车5旋转合适角度；

步骤5：AGV车5下降将零部件或小托盘17放在支撑脚上；

步骤6：控制器根据零部件或托盘的轮廓信息计算桁车需要在X轴和Y轴上运动的距离，并发送命令给桁车6，桁车6通过叉指将零部件或小托盘17从支撑脚上运送到大托盘4上；

步骤7：在出入库连通架1处的大托盘4上对零部件扫码并发送给控制器；

步骤8：将大托盘4推至与出入库连通架1对接的层架31上，控制器发送命令给堆垛机4，堆垛机4完成零部件的入库。

堆垛机4将大托盘入库的具体流程为：

将承载有飞机零部件16的大托盘4放在入库连通架1上，通过入库连通架1上的无动力滚筒11滑入到与入库连通架1对接的层架31上，并通过层架31端部的阻尼装置防止大托盘4在库内滑落，控制系统发送入库命令给堆垛机2，堆垛机2的载物台20运动到入库位置的层架31处，推拉电机22启动带动推拉横杆24移动，运动到合适位置电动插销25插入大托盘4的推拉孔41内，拉动大托盘4到载物台20上，然后堆垛机2根据控制系统发送的入库信息将零部件16运动的相对应的层架31。

大的零部件单个或者两个并列直接放在所述大托盘4上，小的零部件多个放在小托盘17上，再将小托盘17放至大托盘4上。

所述零部件为飞机零部件，其中飞机的一个外翼放在一个大托盘4上入库；两个垂尾并列放在一个大托盘4上入库；两个平尾并列放在一个大托盘4上入库；多个其他零部件人工放置在小托盘17上并绑扎固定后，两个小托盘17放在一个大托盘4上入库。

桁车6内部的控制系统共有四种运动模式，分别为外翼入库模式、垂尾入库模式、平尾入库模式以及小托盘入库模式，因为桁车6的初始位置是固定的，所以只需要判断支撑脚上零部件位置，即可确定桁车6行走的距离。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种零件存储立体仓储系统，其特征在于：包括存储间(13)和与所述存储间(13)一墙之隔的操作间(12)，所述存储间(13)内靠近墙壁放置货架(3)，通过堆垛机(2)从所述货架(3)上存取货物；所述操作间(12)和所述存储间(13)之间的墙壁上具有连通窗口(15)，一出入库连通架(1)贯穿连通窗口(15)与货架(3)上的某一层架(31)水平对接；所述操作间(12)内设置有工位(19)、位于所述工位(19)处用来输入零件信息的PDA手持终端(18)、穿梭于所述工位(19)与入库点的AGV车(5)、放置在所述出入库点处的支撑脚、放置在所述出入库连通架(1)上的大托盘(4)以及将零部件(16)从支撑脚上取走并转运到大托盘(4)上的桁车(6)；所述操作间(12)至少分为两层。

2.根据权利要求1所述的一种零件存储立体仓储系统，其特征在于：还包括位于工位(19)处的用来存储小型零部件(16)的小托盘(17)，每个大托盘(4)至少容纳两个小托盘(17)。

3.根据权利要求2所述的一种零件存储立体仓库系统，其特征在于：每层操作间(12)的连通窗口(15)两侧均具有一个支撑脚，分别为用来支撑大型零部件(16)或小托盘(17)出入库的第一支撑脚(210)和用来支撑小零部件(16)出入库的第二支撑脚(211)。

4.根据权利要求3所述的一种零件存储立体仓储系统，其特征在于：所述出入库点具有用来对AGV车(5)上的大型零部件(16)或者小托盘(17)拍照并发送给控制器的视觉采集系统。

5.根据权利要求4所述的一种零件存储立体仓储系统，其特征在于：所述出入库连通架(1)处具有用来对大型零部件(16)或者小托盘(17)扫码的扫码机(22)。

6.根据权利要求1所述的一种零件存储立体仓储系统，其特征在于：所述货架(3)为并列设置的两排，所述堆垛机(2)行走在两排所述货架(3)之间；所述存储间(13)的两侧均设置有操作间(12)。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种零件存储立体仓储系统，其特征在于：所述货架(3)的层架(31)上以及出入库连通架(1)上均具有无动力滚筒线(11)。

8.一种零件存储立体仓储方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在操作间(12)的某一工位(19)上操作人员将需要入库的零部件(16)或小托盘(17)的编号以及起始位置信息输入到PDA手持终端(18)，所述PDA手持终端(18)将输入的信号发送给控制器；

步骤2：控制器发送转运命令给AGV车(5)，AGV车(5)运行到工位(19)处将零部件(16)或者小托盘(17)顶起，并运送到相应的支撑脚处；

步骤3：待AGV车(5)位于支撑脚的中心位置后，视觉采集系统对AGV车(5)上的零部件(16)或小托盘(17)进行轮廓识别并将采集到的轮廓信息发送给控制器；

步骤4：控制器根据轮廓信息计算AGV车(5)需要旋转的角度，并发送命令给AGV车(5)，AGV车(5)旋转合适角度；

步骤5：AGV车(5)下降将零部件(16)或小托盘(17)放在支撑脚上；

步骤6：控制器根据零部件(16)或托盘的轮廓信息计算桁车(6)需要在X轴和Y轴上运动的距离，并发送命令给桁车(6)，桁车(6)通过叉指(61)将零部件(16)或小托盘(17)从支撑脚上运送到大托盘(4)上；

步骤7：在出入库连通架(1)处的大托盘(4)上对零部件(16)扫码并发送给控制器；

步骤8：将大托盘(4)推至与出入库连通架(1)对接的层架(31)上，控制器发送命令给堆垛机(2)，堆垛机(2)完成零部件(16)的入库。

9.根据权利要求8所述的一种零件存储立体仓储方法，其特征在于：大的零部件(16)单个或者两个并列直接放在所述大托盘(4)上，小的零部件(16)多个放在小托盘(17)上，再将小托盘(17)放至大托盘(4)上。

10.根据权利要求9所述的一种零件存储立体仓储方法，其特征在于：所述零部件(16)为飞机零部件，其中飞机的一个外翼放在一个大托盘(4)上入库；两个垂尾并列放在一个大托盘(4)上入库；两个平尾并列放在一个大托盘(4)上入库；多个其他零部件(16)人工放置在小托盘(17)上并绑扎固定后，两个小托盘(17)放在一个大托盘(4)上入库。

Images