CN112545213B - 一种高存储密度的智能格子柜 - Google Patents

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CN112545213B CN202011512170.XA CN202011512170A CN112545213B CN 112545213 B CN112545213 B CN 112545213B CN 202011512170 A CN202011512170 A CN 202011512170A CN 112545213 B CN112545213 B CN 112545213B
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Abstract

本发明公开了一种高存储密度的智能格子柜，包括定子壳、转子柜、门窗、承重转台、横向移动组件、控制板和主机，所述门窗与所述定子壳构成一个闭合的机壳，所述承重转台固定于所述机壳的底部，所述转子柜固定于所述承重转台上，所述横向移动组件固定于所述承重转台的底板上，所述横向移动组件连接所述门窗，用于推动所述门窗横向往复运动；本发明提高了存储密度，提高了使用效率，降低了设计成本，具有良好的市场应有价值。

Description

一种高存储密度的智能格子柜
技术领域
本发明涉及智能格子柜领域，具体涉及一种高存储密度的智能格子柜。
背景技术
目前用于智能仓储方面货柜的格子柜，主要有两种：单面存储立方体型，和圆桶旋转型。但这两种都存在很大的缺陷。
A．单面存储立方体型格子柜：
其特点是：只有一面格口，每个格口都由一个智能门来控制。
其缺陷是：在格口深度上使用有限，造成空间上很大的浪费，即空间上使用率低。
B．圆桶旋转型格子柜：
通过专利检索，有一款旋转式智能柜（CN 209677775），其特点是：机身呈圆筒状，格口分布在柜体圆周上，只有一列格口门，柜体可以旋转，使得格口共享这一列门。结构简单，但具有以下严重缺陷：
1.只能有一列柜门，所有列的格口都共用该列柜门，使用效率极低。
2.因格口封闭在机壳内，需要事先知道具体的格口对应的具体货物，或具体的货物对应哪个格口，否则无法使用，这就极大的限制了其使用场景，因为大多数应用场景中，这些信息都不具备。
3.柜体转动惯量较大时，旋转定位要求精度较高，且需在柜体的圆周上要放置很多个传感器（N列至少需要N个）。
4.格口数量较多时，补货效率非常低下。
现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种高存储密度的智能格子柜。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种高存储密度的智能格子柜，包括定子壳、转子柜、门窗、承重转台、横向移动组件、控制板和主机，所述门窗与所述定子壳构成一个闭合的机壳，所述承重转台固定于所述机壳的底部，所述转子柜固定于所述承重转台上，所述横向移动组件固定于所述承重转台的底板上，所述横向移动组件连接所述门窗，用于推动所述门窗横向往复运动；
其中，所述主机固定于所述机壳侧壁或者独立外置，所述主机与服务器连接进行通讯，所述主机与所述控制板连接通讯，所述控制板通过线缆电性连接所述门窗上的电磁锁，所述横向移动组件和所述承重转台均通过线缆电性连接所述控制板。
优选的方案，所述转子柜设置为立方体，所述转子柜的一侧面阵列多个格口用于存储产品，且转子柜的四个侧面结构均相同，所述门窗上设置与所述转子柜的一侧面对应的格口小门，且所述格口小门通过电磁锁控制开合。
优选的方案，所述定子壳设置为3/4圆筒状，且圆筒的顶部闭合，所述门窗设置为板状，且所述门窗的两侧设置内翻的弧边，所述弧边与所述定子壳的缺口扣合，所述门窗横向往复运动过程中，门窗和定子壳均处于扣合状态。
优选的方案，所述门窗上的底部背侧两部均设置一个门框滑轮，且所述门窗的底部中间设置门框拖架，所述门框滑轮和所述门框拖架均与所述横向移动组件配合，实现门窗的横向往复运动。
优选的方案，所述横向移动组件包括电动丝杆和滑轨，所述滑轨设置为两条，且两条所述滑轨平行设置于所述底板上，两条所述滑轨设置于所述底板上靠近所述门窗的一侧，所述电动丝杆固定与两条所述滑轨之间，两个所述门框滑轮分别卡于两条所述滑轨上，所述门框拖架固定于所述电动丝杆的活动端，所述电动丝杆推动所述门窗在所述滑轨上做横向的往复运动。
优选的方案，所述承重转台包括承重电机、蜗轮蜗杆组件、槽轮机构和承载板，所述承重电机和所述蜗轮蜗杆组件固定于所述底板上，所述承重电机的输出端连接所述蜗轮蜗杆组件的输入端，所述蜗轮蜗杆组件的输出端连接所述槽轮机构的输入端，所述槽轮机构的输出端连接所述承载板，所述承载板设置为方板，所述承载板上固定所述转子柜，所述承重电机驱动所述蜗轮蜗杆组件，所述蜗轮蜗杆组件带动所述槽轮机构水平转动，所述槽轮机构带动所述承载板间歇式90度旋转。
优选的方案，所述承载板和所述底板之间设置传感器组，所述传感器组设置为光电对射管、磁性传感器、霍尔开关、金属接近开关和轻触开关中的一种，所述传感器组用于定位转子柜。
优选的方案，所述传感器组包括三个发射传感器和四个接收传感器，三个所述发射传感器分别固定于承载板的四个侧边中点中的其中三个，四个所述接收传感器分别固定于圆形的承载板下表面的四个等分点竖直对应的底板上。
优选的方案，所述主机包括工控机、液晶触摸显示屏、ID读卡器和二维码扫码器，所述液晶触摸显示屏、ID读卡器和二维码扫码器均连接于所述工控机，所述主机负责信息的输入与显示。
优选的方案，所述主机的液晶触摸显示屏上显示四个窗面，且所述窗面内阵列多个窗口，四个所述窗面分别与转子柜的四个侧面一一对应，且四个所述窗面内的多个窗口与转子柜的四个侧面内的多个格口一一对应，通过点击窗面内的窗口选择对应转子柜侧面的格口内的产品。
本发明所达到的有益效果为：
1、本发明的存储主体使用立方体的四面存储方式，能最大化的利用有效空间，提高了存储密度；
2. 由于本发明的存储主体使用立方体结构，那么使用者所面对的是与其垂直的一整面的可视化格口，能极大的提高使用效率；
3. 由于本发明的存储主体使用立方体的四面存储结构，并使用槽轮旋转装置，使得每次转动都只转动90度的整数倍，大大简化了旋转驱动及定位装置；
4. 虽然本发明的存储主体使用四面存储方式，但门窗只有1扇作为共用，极大的减小了开门设计的复杂度及成本；
5. 本发明结合转子柜的旋转特征，使用四缺一定位方法，只需要三对接收、发射传感器加一个接收传感器，最大限度的减少了传感器的使用数量。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图一；
图2是本发明整体机构示意图二；
图3是本发明定子壳和门窗示意图；
图4是本发明转子柜俯视图；
图5是本发明转子柜整体示意图；
图6是本发明格口示意图；
图7是本发明定子壳示意图；
图8是本发明门窗示意图；
图9是本发明横向移动组件示意图；
图10是本发明门窗、转子柜和定子壳旋转示意图；
图11是本发明门窗横向移动示意图；
图12是本发明承载板示意图；
图13是本发明槽轮机构示意图；
图14是本发明发射传感器固定示意图；
图15是本发明接收传感器固定示意图；
图16是本发明主机示意图。
图中，1、转子柜；2、定子壳；3、门窗；4、转轴支架；5、门框拖架；6、门框滑轮；7、格口小门；8、承载板、9、横向移动组件；91、电动丝杆；92、滑轨；10、承重转台；11、底板；12、发射传感器；13、驱动轮、14、主机；15、槽轮、16、二维码扫码器；17、ID读卡器；18、格口；181、储物仓；182、编号栏；183、物料信息栏；19、液晶触摸显示屏；20、工控机；21、控制器、22、服务器。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1~3所示，本发明提供了一种高存储密度的智能格子柜，包括定子壳2、转子柜1、门窗3、承重转台10、横向移动组件、控制板和主机，所述门窗3与所述定子壳2构成一个闭合的机壳，所述承重转台10固定于所述机壳的底部，所述转子柜1固定于所述承重转台10上，所述横向移动组件固定于所述承重转台10的底板11上，所述横向移动组件连接所述门窗3，用于推动所述门窗3横向往复运动；
其中，所述主机固定于所述机壳侧壁或者独立外置，所述主机与服务器连接进行通讯，所述主机与所述控制板连接通讯，所述控制板通过线缆电性连接所述门窗3上的电磁锁，所述横向移动组件和所述承重转台10均通过线缆电性连接所述控制板。
进一步的，所述控制板用于驱动所述承重转台10的承重电机、驱动所述横向移动组件的电动丝杆91、驱动所述门窗3上的电磁锁及电磁锁的状态检测。
如图4和5所示，优选的方案，所述转子柜1设置为立方体，所述转子柜1的一侧面阵列多个格口18用于存储产品，且转子柜1的四个侧面结构均相同，所述门窗3上设置与所述转子柜1的一侧面对应的格口小门7，且所述格口小门7通过电磁锁控制开合。
例如，所述转子柜1包括A面、B面、C面和D面四个侧面，且每个侧面均设置4*12阵列的格口18，所述格口18用于储存产品，所述门窗3上设置于所述转子柜1的一侧面对应的4*12阵列的格口小门7，所述格口小门7通过电磁锁控制开合，所述电磁锁与所述控制板连接，所述控制板控制电磁锁的开合并监控电磁锁的开合状态。
又如，所述转子柜1包括A面、B面、C面和D面四个侧面，且每个侧面均相同设置多个不规则的格口18，所述格口18用于储存不同尺寸的产品，所述门窗3上设置于所述转子柜1的一侧面对应的多个不规则的格口小门7，所述格口小门7通过电磁锁控制开合，所述电磁锁与所述控制板连接，所述控制板控制电磁锁的开合并监控电磁锁的开合状态。
如图6所示，进一步地，所述格口小门7设置为透明侧窗口，由玻璃或亚克力板构成，所述格口18有上部的储物仓181和下部的信息栏构成，所述信息栏包括左侧的编号栏182和右侧的物料信息栏183。
如图7和8所述，优选的方案，所述定子壳2设置为3/4圆筒状，且圆筒的顶部闭合，所述门窗3设置为板状，且所述门窗3的两侧设置内翻的弧边，所述弧边与所述定子壳2的缺口扣合，所述门窗3横向往复运动过程中，门窗3和定子壳2均处于扣合状态。
进一步的，所述定子壳2的顶部设置转轴支架4，所述转轴支架4包括加强筋和转轴，所述加强筋固定于所述定子壳2顶部的内壁或外壁，也不认识所述加强筋由定子壳2的顶部延伸至侧壁，所述加强筋的顶端固定转轴，所述转子柜1的顶部中心点活动固定于转轴上，用于辅助转子柜1的转动。
优选的方案，所述门窗3上的底部背侧两部均设置一个门框滑轮6，且所述门窗3的底部中间设置门框拖架5，所述门框滑轮6和所述门框拖架5均与所述横向移动组件配合，实现门窗3的横向往复运动。
如图9所示，优选的方案，所述横向移动组件包括电动丝杆91和滑轨92，所述滑轨92设置为两条，且两条所述滑轨92平行设置于所述底板11上，两条所述滑轨92设置于所述底板11上靠近所述门窗3的一侧，所述电动丝杆91固定与两条所述滑轨92之间，两个所述门框滑轮6分别卡于两条所述滑轨92上，所述门框拖架5固定于所述电动丝杆91的活动端，所述滑轨92与所述门框滑轮6配合，作为门窗3的横向位移路径，所述电动丝杆91推动所述门窗3在所述滑轨92上做横向的往复运动。
如图10和11所示，进一步的，所述转子柜1的旋转轨迹为转子柜1横截面的外接圆。
进一步的，所述门窗3的横向位移量Δ，与转子柜1的横截面边长有关，假设截面边长为a，则门窗3的横向位移量Δ = ± a（√2 - 1）/ 2。
如图12和13所示，优选的方案，所述承重转台10包括承重电机、蜗轮蜗杆组件、槽轮机构和承载板8，所述承重电机和所述蜗轮蜗杆组件固定于所述底板11上，所述承重电机的输出端连接所述蜗轮蜗杆组件的输入端，所述蜗轮蜗杆组件的输出端连接所述槽轮机构的输入端，所述槽轮机构的输出端连接所述承载板8，所述承载板8设置为方板，所述承载板8上固定所述转子柜1，所述承重电机驱动所述蜗轮蜗杆组件，所述蜗轮蜗杆组件带动所述槽轮机构水平转动，所述槽轮机构带动所述承载板8间歇式90度旋转。
进一步的，所述蜗轮蜗杆组件包括互相咬合的蜗轮和蜗杆，所述槽轮机构包括槽轮15和驱动轮13，所述承重电机的输出端连接所述蜗杆，与蜗杆咬合的蜗轮同轴连接所述驱动轮13，所述驱动轮13驱动槽轮15，所述槽轮15上固定承载板8，所述承载板8上固定所述转子柜1，所述承重电机驱动所述蜗杆，所述蜗杆带动所述蜗轮转动，所述蜗轮带动所述驱动轮13，所述驱动轮13，在驱动轮13的推动下，驱动轮13没旋转一圈，所述槽轮15就旋转90度，并拥有限位作用，只有驱动轮13的杆进去槽轮15的槽内是，才会推动槽轮15转动，这就大大降低了对电机驱动精准度的要求。
优选的方案，所述承载板8和所述底板11之间设置传感器组，所述传感器组设置为光电对射管、磁性传感器、霍尔开关、金属接近开关和轻触开关中的一种，所述传感器组用于定位转子柜1。
优选的方案，所述传感器组包括三个发射传感器12和四个接收传感器，三个所述发射传感器12分别固定于承载板8的四个侧边中点中的其中三个，四个所述接收传感器分别固定于圆形的承载板8下表面的四个等分点竖直对应的底板11上。
如图14和15所示，例如，三个发射传感器12A、B、C为同一种传感器，所述发射传感器12A、B、C分别固定于承载板8的四个侧边中点中的其中三个，另一个等分点为D，D处不安装发射传感器12，四个接收传感器W、N、E、S中，接收传感器W、N、E的位置与发射传感器12A、B、C在竖直方向上重合，每次接收传感器W、N、E、S中的任意三个接收到信号，则可确定转子转到了某一面，有以下组合：
W=1,N=1,E=1；则D面对准S。
W=1,N=1,S=1；则D面对准E。
W=1,E=1,S=1；则D面对准N。
N=1,E=1,S=1；则D面对准W。
以上组合中，数字“1”代表相应的接收传感器接收到信号。
确定了D面的位置，就能确定转子的方位。
这样可确保每次转子旋转90°的整数倍，到达正确的选择面。
如图16所示，优选的方案，所述主机包括工控机20、液晶触摸显示屏19、ID读卡器17和二维码扫码器，所述液晶触摸显示屏19、ID读卡器17和二维码扫码器均连接于所述工控机20，所述主机负责信息的输入与显示，所述工控机20由于运行APP软件，数据处理及与服务器的通信。
优选的方案，所述主机的液晶触摸显示屏19上显示四个窗面，且所述窗面内阵列多个窗口，四个所述窗面分别与转子柜1的四个侧面一一对应，且四个所述窗面内的多个窗口与转子柜1的四个侧面内的多个格口18一一对应，通过点击窗面内的窗口选择对应转子柜1侧面的格口18内的产品。
此外，所述电动丝杆91可以由将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置代替。
本发明的工作原理：
1.在主机的液晶触摸显示屏19上选中目标格口18，主机将信号传给控制板；
2.控制板根据目标格口18及当前门窗3所对准的面，计算转子柜1的方位；
3.控制板通过横向移动组件驱动门窗3向外侧横移；
4.控制板再驱动承载转台转动，每次转动90度，并实时检测传感器以确定转子柜1的位置；
4.当转子柜1的目标面转到门窗3对应的方向时，转动过程结束；
5.控制板通过横向移动组件驱动门窗3向内测横移；
6.控制板驱动电磁锁，打开格口小门7，并检测电磁锁状态信息；
7.做取货或补货操作；
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种高存储密度的智能格子柜，其特征在于：包括定子壳（2）、转子柜（1）、门窗（3）、承重转台（10）、横向移动组件、控制板和主机，所述门窗（3）与所述定子壳（2）构成一个闭合的机壳，所述承重转台（10）固定于所述机壳的底部，所述转子柜（1）固定于所述承重转台（10）上，所述横向移动组件固定于所述承重转台（10）的底板（11）上，所述横向移动组件连接所述门窗（3），用于推动所述门窗（3）横向往复运动；
其中，所述主机固定于所述机壳侧壁或者独立外置，所述主机与服务器连接进行通讯，所述主机与所述控制板连接通讯，所述控制板通过线缆电性连接所述门窗（3）上的电磁锁，所述横向移动组件和所述承重转台（10）均通过线缆电性连接所述控制板;
所述转子柜（1）设置为立方体，所述转子柜（1）的一侧面阵列多个格口（18）用于存储产品，且转子柜（1）的四个侧面结构均相同；
控制板通过横向移动组件驱动门窗(3)向外侧横移;
控制板通过横向移动组件驱动门窗(3)向内测横移；
所述门窗（3）上的底部背侧两部均设置一个门框滑轮（6），且所述门窗（3）的底部中间设置门框拖架（5），所述门框滑轮（6）和所述门框拖架（5）均与所述横向移动组件配合，实现门窗（3）的横向往复运动。
2.根据权利要求1所述的一种高存储密度的智能格子柜，其特征在于：所述门窗（3）上设置与所述转子柜（1）的一侧面对应的格口小门（7），且所述格口小门（7）通过电磁锁控制开合。
3.根据权利要求2所述的一种高存储密度的智能格子柜，其特征在于：所述定子壳（2）设置为3/4圆筒状，且圆筒的顶部闭合，所述门窗（3）设置为板状，且所述门窗（3）的两侧设置内翻的弧边，所述弧边与所述定子壳（2）的缺口扣合，所述门窗（3）横向往复运动过程中，门窗（3）和定子壳（2）均处于扣合状态。
4.根据权利要求1所述的一种高存储密度的智能格子柜，其特征在于：所述横向移动组件包括电动丝杆（91）和滑轨（92），所述滑轨（92）设置为两条，且两条所述滑轨（92）平行设置于所述底板（11）上，两条所述滑轨（92）设置于所述底板（11）上靠近所述门窗（3）的一侧，所述电动丝杆（91）固定与两条所述滑轨（92）之间，两个所述门框滑轮（6）分别卡于两条所述滑轨（92）上，所述门框拖架（5）固定于所述电动丝杆（91）的活动端，所述电动丝杆（91）推动所述门窗（3）在所述滑轨（92）上做横向的往复运动。
5.根据权利要求1所述一种高存储密度的智能格子柜，其特征在于：所述承重转台（10）包括承重电机、蜗轮蜗杆组件、槽轮机构和承载板（8），所述承重电机和所述蜗轮蜗杆组件固定于所述底板（11）上，所述承重电机的输出端连接所述蜗轮蜗杆组件的输入端，所述蜗轮蜗杆组件的输出端连接所述槽轮机构的输入端，所述槽轮机构的输出端连接所述承载板（8），所述承载板（8）设置为方板，所述承载板（8）上固定所述转子柜（1），所述承重电机驱动所述蜗轮蜗杆组件，所述蜗轮蜗杆组件带动所述槽轮机构水平转动，所述槽轮机构带动所述承载板（8）间歇式90度旋转。
6.根据权利要求5所述一种高存储密度的智能格子柜，其特征在于：所述承载板（8）和所述底板（11）之间设置传感器组，所述传感器组设置为光电对射管、磁性传感器、霍尔开关、金属接近开关和轻触开关中的一种，所述传感器组用于定位转子柜（1）。
7.根据权利要求6所述一种高存储密度的智能格子柜，其特征在于：所述传感器组包括三个发射传感器（12）和四个接收传感器，三个所述发射传感器（12）分别固定于承载板（8）的四个侧边中点中的其中三个，四个所述接收传感器分别固定于圆形的承载板（8）下表面的四个等分点竖直对应的底板（11）上。
8.根据权利要求2所述一种高存储密度的智能格子柜，其特征在于：所述主机包括工控机（20）、液晶触摸显示屏（19）、ID读卡器（17）和二维码扫码器，所述液晶触摸显示屏（19）、ID读卡器（17）和二维码扫码器均连接于所述工控机（20），所述主机负责信息的输入与显示。
9.根据权利要求8所述一种高存储密度的智能格子柜，其特征在于，所述主机的液晶触摸显示屏（19）上显示四个窗面，且所述窗面内阵列多个窗口，四个所述窗面分别与转子柜（1）的四个侧面一一对应，且四个所述窗面内的多个窗口与转子柜（1）的四个侧面内的多个格口（18）一一对应，通过点击窗面内的窗口选择对应转子柜（1）侧面的格口（18）内的产品。
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