CN113023195B - 一种智能物流仓储运输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能物流仓储运输装置，包括：运输车、水平轨道和垂直轨道，所述水平轨道和垂直轨道正交设置形成立体网格式轨道框架，所述运输车设置在所述立体网格式轨道框架，所述运输车包括载货台、上层框架、和下层框架，所述载货台设置在所述上层框架的上方，所述上层框架通过垂直升降机构设置于所述下层框架上，所述下层框架的两侧设置有第一X方向轮系和第二X方向轮系，实现了密集式存储立体仓库中的整托盘货物的自动搬运、存取、盘库、理库等功能，满足货架式密集仓储高密度、高空间利用率、高速高效、高强度、高智能的货物仓储需求。
Description
技术领域
本发明涉及物流领域，特别涉及一种智能物流仓储运输装置。
背景技术
物流转运设备是货架式立体仓储系统的主要设备之一，是实现仓储货物在巷道内搬运、存取的专业设备。目前的物流转运设备大都是单向穿梭车或四向穿梭车。单向穿梭车只能完成一个巷道，一个方向的货物的搬运、存取，比较先进的四向穿梭车虽然可以双坐标方向行驶，完成整层货物的存取，但是不能完成不同层间的货物的搬运、存取。
随着物流分拣的发展和自动化立体仓储的运用，智能分拣仓储系统被很多物流仓储管理运用，智能分拣仓储系统的关键在于搬运货物的小车和配套的立体货架。应用于仓储系统商品分拣的转运装置用的是穿梭车，目前大多数穿梭车为双向（单向）穿梭车和四向穿梭车，仅能够在单一方向或两个方向运动，只能单层工作，换层时需要借助升降机来协助，耗能而又效率低下，与智能化相违背。
发明内容
本发明提供了一种智能物流仓储运输装置，以解决至少一个上述技术问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种智能物流仓储运输装置，包括：运输车、水平轨道和垂直轨道，所述水平轨道和垂直轨道正交设置形成立体网格式轨道框架，所述运输车设置在所述立体网格式轨道框架，所述运输车包括载货台、上层框架、和下层框架，所述载货台设置在所述上层框架的上方，所述上层框架通过垂直升降机构设置于所述下层框架上，所述下层框架的两侧设置有第一X方向轮系和第二X方向轮系，所述上层框架的两侧设置有第一Y方向轮系和第二Y方向轮系,所述下层框架上还设置有用于改变所述第一X方向轮系和第二X方向轮系之间间距的X向轮系伸缩机构，所述上层框架上还设置有用于改变所述第一Y方向轮系和第二Y方向轮系之间间距的Y向轮系伸缩机构，所述第一X方向轮系、第二X方向轮系、第一Y方向轮系、和第二Y方向轮系与所述垂直轨道通过齿轮齿条机构啮合以实现在所述立体网格式轨道框架的垂直方向上的运动。
优选地，所述第一X方向轮系、第二X方向轮系分别通推杆与所述下层框架连接，所述第一X方向轮系与所述第一Y方向轮系、第二Y方向轮系的结构相同。
优选地，所述Y向轮系伸缩机构包括伺服电机、第一齿条、第二齿条和齿轮，所述第一齿条的一端与所述第一Y方向轮系连接，所述第二齿条的一端与所述第二Y方向轮系连接，所述伺服电机安装在所述上层框架上，所述伺服电机的输出端安装有与所述第一齿条、第二齿条啮合的齿轮，所述X向轮系伸缩机构与所述Y向轮系伸缩机构的结构相同。
优选地，所述垂直升降机构包括液压缸、油箱、三位四通换向阀、分流集流阀、和液压泵，在液压泵的作用下油液从油箱进入三位四通换向阀，当三位四通换向阀左位工作时，液压油经三位四通换向阀左腔进入分流集流阀，再经过液控单向阀流入液压缸的无杆腔使活塞杆向上运动；当三位四通换向阀右位工作时，液压油经三位四通换向阀右腔进入分流集流阀，再经过液控单向阀流入液压缸有杆腔使活塞杆向下运动。
优选地，所述第一X方向轮系包括车轮、车轮安装座、X向车轮框架、车轮驱动电机、齿条固定座、和电机座，所述车轮通过所述车轮安装座固定在所述X向车轮框架上，所述车轮驱动电机通过所述电机座安装在所述车轮框架上；所述车轮驱动电机上的主动链轮与所述车轮上的从动链轮通过链条连接，所述齿条固定座安装在所述X向车轮框架上，所述齿条固定座与所述第一齿条、第二齿条固定连接，所述第一X方向轮系、第二X方向轮系、第一Y方向轮系、和第二Y方向轮系的结构相同。
优选地，所述X向车轮框架上安装有光电定位传感器。
优选地，所述车轮的靠近垂直轨道的外侧半圈为齿轮圈、远离垂直轨道的内侧半圈为用于与所述水平轨道配合的光滑圈，所述垂直轨道上设置有与所述齿轮圈啮合的齿条。
优选地，所述下层框架上安装有WLAN通信模块、控制模块、和蓄电池，所述光电定位传感器采集到的信息通过所述WLAN通信模块传递给上位机，上位机的控制命令通过所述WLAN通信模块下达给控制模块，所述控制模块控制运输车自动完成货物的搬运和调度。
由于采用了上述技术方案，本发明可以根据任务需要自动切换运行货架层和运行轨道的设备，从而能够服务于不同货架层和不同方向多个轨道中，并且可以根据需要不断增加货架，扩展轨道；在同一货架层，能够切换运行方向，完成非转弯式换向；通过轮系升降机构，让其中一个方向轮系触地，另一方向轮系悬空，实现的运行方向的切换；车轮可以沿轴向伸缩，以便切换货架层，在垂直轨道上下移动时适应垂直轨道的宽度；能够自动换层，车轮设有攀升齿，和垂直轨道预设的齿条啮合，可以沿着垂直轨道上升或下降，进而完成货架层的切换；通过激光测距，光电定位，精确定位货架各个位置，在上位机的控制下，自动完成运行路径规划，精准完成货物的搬运、调动。
本发明实现了一种六向穿梭车，依靠自身的结构配合相应的轨道即可完成三坐标方向行驶，从而实现X/Y/Z方向不同层货物存取的仓储解决方案，能够完成自动换层，可沿三坐标方向运动，从而实现X/Y/Z方向不同层货物存取的仓储解决方案，实现密集式存储立体仓库中的整托盘货物的自动搬运、存取、盘库、理库等功能，满足货架式密集仓储高密度、高空间利用率、高速高效、高强度、高智能的货物仓储需求。
附图说明
图1示意性地示出了本发明的整体效果图；
图2示意性地示出了去除载货台的物流仓储运输车整体结构图；
图3示意性地示出了上层车体结构示意图；
图4示意性地示出了下层车体结构示意图；
图5示意性地示出了第一X方向轮系的结构示意图；
图6示意性地示出了拆去第二X方向轮系的结构示意图；
图7示意性地示出了动力机构示意图；
图8示意性地示出了轮系升降示意图一；
图9示意性地示出了轮系升降示意图二；
图10示意性地示出了液压元件分布示意图；
图11示意性地示出了同步回路液压原理图；
图12示意性地示出了Y向轨道运行示意图一；
图13示意性地示出了Y向轨道运行示意图二；
图14示意性地示出了X向轨道运行示意图一；
图15示意性地示出了X向轨道运行示意图二；
图16示意性地示出了轮系伸缩机构示意图一；
图17示意性地示出了轮系伸缩机构示意图二；
图18示意性地示出了垂直轨道示意图；
图19示意性地示出了仓储轨道车换层示意图一；
图20示意性地示出了仓储轨道车换层示意图二；
图21示意性地示出了仓储轨道车换层示意图三；
图22示意性地示出了仓储轨道车换层示意图四；
图23示意性地示出了仓储轨道车换层示意图五；
图24示意性地示出了仓储轨道车换层示意图六。
图中附图标记：1、载货台；2、水平轨道；3、第一Y方向轮系；4、第一X方向轮系；5、上层框架；6、第二Y方向轮系；7、下层框架；8、第二X方向轮系；9、推杆；10、第一齿条；11、伺服电机；12、第二齿条；13、油箱；14、液压泵；15、分流集流阀；16、三位四通换向阀；17、齿条；18、液压缸；19、伺服电机；20、WLAN通信模块；21、控制模块；22、蓄电池；23、齿条；24、车轮；25、车轮安装座；26、从动链轮；27、链条；28、主动链轮；29、X向车轮框架；30、齿条固定座；31、推杆安装座；32、电机座；33、车轮驱动电机；34、光电定位传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
作为本发明的一个方面，提供了一种智能物流仓储运输装置，包括：运输车、水平轨道2和垂直轨道，所述水平轨道2和垂直轨道正交设置形成立体网格式轨道框架，所述运输车设置在所述立体网格式轨道框架，所述运输车包括载货台1、上层框架5、和下层框架7，所述载货台1设置在所述上层框架5的上方，所述上层框架5通过垂直升降机构设置于所述下层框架7上，所述下层框架7的两侧设置有第一X方向轮系4和第二X方向轮系8，所述上层框架5的两侧设置有第一Y方向轮系3和第二Y方向轮系6,所述下层框架7上还设置有用于改变所述第一X方向轮系4和第二X方向轮系8之间间距的X向轮系伸缩机构，所述上层框架5上还设置有用于改变所述第一Y方向轮系3和第二Y方向轮系6之间间距的Y向轮系伸缩机构，所述第一X方向轮系4、第二X方向轮系8、第一Y方向轮系3、和第二Y方向轮系6与所述垂直轨道通过齿轮齿条机构啮合以实现在所述立体网格式轨道框架的垂直方向上的运动。
优选地，所述第一X方向轮系4、第二X方向轮系8分别通推杆9与所述下层框架7连接，所述第一X方向轮系4与所述第一Y方向轮系3、第二Y方向轮系6的结构相同。
优选地，所述Y向轮系伸缩机构包括伺服电机11、第一齿条10、第二齿条12和齿轮，所述第一齿条10的一端与所述第一Y方向轮系3连接，所述第二齿条12的一端与所述第二Y方向轮系6连接，所述伺服电机11安装在所述上层框架5上，所述伺服电机11的输出端安装有与所述第一齿条10、第二齿条12啮合的齿轮，所述Y向轮系伸缩机构与所述X向轮系伸缩机构（请参考图4）的结构相同。当所述伺服电机11转动时，驱动与之啮合的第一齿条10、第二齿条12移动，进而带动与第一齿条10、第二齿条12固定连接的第一Y方向轮系3、第二Y方向轮系6沿X方向水平移动。当伺服电机19转动时，驱动与之啮合的所述齿条移动，进而带动与所述齿条固定连接的所述X方向轮系沿Y方向水平移动。
优选地，所述垂直升降机构包括液压缸18、油箱13、三位四通换向阀16、分流集流阀15、和液压泵14，在液压泵14的作用下油液从油箱13进入三位四通换向阀16，当三位四通换向阀16左位工作时，液压油经三位四通换向阀16左腔进入分流集流阀15，再经过液控单向阀流入液压缸18的无杆腔使活塞杆向上运动；当三位四通换向阀16右位工作时，液压油经三位四通换向阀16右腔进入分流集流阀15，再经过液控单向阀流入液压缸18有杆腔使活塞杆向下运动。液压缸18有两个，分别安装在所述下层框架7的两侧，呈对角线分布，液压缸18的一端与下层框架7固定连接，其另一端与上层框架5固定连接；液压缸18工作，使上层框架5相对下层框架7沿垂直方向移动。
优选地，所述第一X方向轮系4包括车轮24、车轮安装座25、X向车轮框架29、车轮驱动电机33、齿条固定座30、和电机座32，所述车轮24通过所述车轮安装座25固定在所述X向车轮框架29上，所述车轮驱动电机33通过所述电机座32安装在所述车轮框架上；所述车轮驱动电机33上的主动链轮28与所述车轮24上的从动链轮26通过链条27连接，所述齿条固定座30安装在所述X向车轮框架29上，所述齿条固定座30与所述第一齿条10、第二齿条12固定连接，所述第一X方向轮系4、第二X方向轮系8、第一Y方向轮系3、和第二Y方向轮系6的结构相同。安装在车轮驱动电机33上的主动链轮28与安装在所述车轮24上的从动链轮26通过链条27连接，进而使车轮驱动电机33的运动传递给车轮24，驱动运输车沿着轨道移动；齿条固定座30安装在车轮框架29上，所述齿条固定座30与齿条固定连接，从而使齿条的移动带动所述车轮框架29移动，进而带动整个轮系的移动。
优选地，所述X向车轮框架29上安装有光电定位传感器34。
优选地，所述车轮24的靠近垂直轨道的外侧半圈为齿轮圈、远离垂直轨道的内侧半圈为用于与所述水平轨道2配合的光滑圈，所述垂直轨道上设置有与所述齿轮圈啮合的齿条。当运输车需要换层工作时，在垂直轨道上下移动，所述车轮24的轮齿侧和垂直轨道齿条啮合，进而沿着垂直轨道上升或下降。
优选地，所述下层框架7上安装有WLAN通信模块20、控制模块21、和蓄电池22，所述光电定位传感器34采集到的信息通过所述WLAN通信模块20传递给上位机，上位机的控制命令通过所述WLAN通信模块20下达给控制模块21，所述控制模块21控制运输车自动完成货物的搬运和调度。
下面，对本发明的具体结构及工作原理分别进行详细说明。
请参考图6，当运输车需要沿X方向运动时，Y方向轮系升高，使Y方向轮系悬空，X方向轮系触地，进而使运输车沿X方向轨道运动；当运输车需要沿Y方向运动时，Y方向轮系降低，使Y方向轮系触地，X方向轮系悬空，进而使运输车沿Y方向轨道运动。
请参考图7，当仓储运输车通过WLAN控制模块接受到上位机发出的移动指令时，仓储运输车控制模块驱动车轮驱动电机运转，车轮驱动电机通过链传动将动力传递给车轮，进而带动车轮转动，使仓储运输车沿轨道移动。
结合图8-9，液压缸一端与上层框架固定连接，其另一端与下层框架固定连接，Y方向轮系通过推杆和上层框架连接，X方向轮系和下层框架连接。液压缸活塞的升高会推动Y方向轮系升高，液压缸活塞的下降会拉动Y方向轮系的降低。在工作中液压油的作用下，当液压缸活塞上升时，推动Y方向轮系升高，从而使Y方向轮系悬空，X方向轮系触地；当液压缸活塞下降时，拉动Y方向轮系下降，从而时Y方向轮系触地，X方向轮系悬空。
结合图12-13，根据任务需要，当需要从X向轨道切换为Y向轨道时，仓储运输车行进的两方向轨道交接位置，在轮系升降液压系统的驱动下，Y方向轮系下降，使Y方向轮系车轮由悬空转变为触地，X方向轮系车轮由触地转变为悬空，从而在Y方向车轮的驱动下，仓储运输车沿Y方向轨道运行。
结合图14-15，根据任务需要，当需要从Y向轨道切换为X向轨道时，仓储运输车行进的两方向轨道交接位置，在轮系升降液压系统的驱动下，Y方向轮系上升，使Y方向轮系车轮由触地转变为悬空，X方向轮系车轮由悬空转变为触地，从而在X方向车轮的驱动下，仓储运输车沿X方向轨道运行。
如图16所示，当仓储运输车根据任务要求，需要收缩Y方向轮系时，伺服电机1逆时针运转，驱动与之啮合的两个齿条沿X方向，向远离伺服电机1的方向移动，进而带动与齿条固定连接的的Y方向轮系沿X方向，向远离伺服电机1的方向移动；如图17所示，当仓储运输车根据任务要求，需要伸展Y方向轮系时，伺服电机1顺时针运转，驱动与之啮合的两个齿条沿X方向，向靠近伺服电机1的方向移动，进而带动与齿条固定连接的的Y方向轮系沿X方向，向靠近伺服电机1的方向移动。X方向轮系伸缩原理与Y方向轮系伸缩原理一致。
如图18所示，垂直轨道上阵列这轮齿，仓储运输车车轮上的轮齿与其啮合，使仓储运输车沿着垂直轨道移动，进而完成换层。
结合图19-21，图19为仓储运输车沿上层Y向轨道移动到垂直轨道处，准备通过垂直轨道，从上层轨道自动切换到下层轨道执行任务。如图20所示，当仓储运输车移动到垂直轨道处，Y方向轮系接触轨道，在轮系伸缩机构作用下，X方向轮系收缩，使其能够进入垂直轨道，并且使车轮轮齿移动到可以和垂直轨道轮齿啮合位置。如图21所示，当X方向车轮收缩到图20所示位置时，轮系升降机构液压缸活塞杆伸出，使X方向轮系下降，从而进入垂直轨道，并且车轮轮齿与垂直轨道轮齿啮合，此时Y向轮系仍与上层Y向轨道接触。
如图22所示，当仓储运输车完成图21所示动作时，轮系升降机构活塞杆继续伸出，使Y向轮系升高悬空。
如图23所示，当仓储运输车完成图22所示动作，X向轮系车轮驱动电机运转，驱动X向车轮转动。如图24所示，由于X向车轮与垂直轨道轮齿啮合，使仓储运输车进入垂直轨道，沿垂直轨道运行，从而通过垂直轨道下降，从上层轨道自动切换道下层轨道。
工作时，在上位机的控制协调下，本发明可以自动切换运行货架层和运行轨道，从而能够服务于不同货架层和不同方向多个轨道中，并且可以根据需要不断增加货架，扩展轨道。在同一货架层，能够切换运行方向，完成非转弯式换向。该设备有X方向轮系和Y方向轮系两组轮系，利用轮系升降机构，改变两组轮系相对高度，使一组轮系触地，另一组轮系悬空。当运输车沿X方向运行时，X方向轮系触地，Y方向轮系悬空，实现运输车X向运动；运输车沿Y方向运动则反之。
本发明设有轮系伸缩机构，利用齿轮齿条的运动，使车轮可以沿轴向伸缩，以便切换货架层，在垂直轨道上下移动时适应垂直轨道的宽度。车轮设有攀升齿，和垂直轨道预设的齿条啮合，使其可以沿着垂直轨道升降，从而可以切换货架层。本发明设有WLAN通信模块，光电定位传感器采集到的信息通过WLAN通信模块传递给上位机，上位机的控制命令亦通过WLAN通信模块下达给运输车，使运输车自动完成货物的搬运和调度。
由于采用了上述技术方案，本发明可以根据任务需要自动切换运行货架层和运行轨道的设备，从而能够服务于不同货架层和不同方向多个轨道中，并且可以根据需要不断增加货架，扩展轨道；在同一货架层，能够切换运行方向，完成非转弯式换向；通过轮系升降机构，让其中一个方向轮系触地，另一方向轮系悬空，实现的运行方向的切换；车轮可以沿轴向伸缩，以便切换货架层，在垂直轨道上下移动时适应垂直轨道的宽度；能够自动换层，车轮设有攀升齿，和垂直轨道预设的齿条啮合，可以沿着垂直轨道上升或下降，进而完成货架层的切换；通过激光测距，光电定位，精确定位货架各个位置，在上位机的控制下，自动完成运行路径规划，精准完成货物的搬运、调动。
本发明实现了一种六向穿梭车，依靠自身的结构配合相应的轨道即可完成三坐标方向行驶，从而实现X/Y/Z方向不同层货物存取的仓储解决方案，能够完成自动换层，可沿三坐标方向运动，从而实现X/Y/Z方向不同层货物存取的仓储解决方案，实现密集式存储立体仓库中的整托盘货物的自动搬运、存取、盘库、理库等功能，满足货架式密集仓储高密度、高空间利用率、高速高效、高强度、高智能的货物仓储需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种智能物流仓储运输装置，其特征在于，包括：运输车、水平轨道（2）和垂直轨道，所述水平轨道（2）和垂直轨道正交设置形成立体网格式轨道框架，所述运输车设置在所述立体网格式轨道框架，所述运输车包括载货台（1）、上层框架（5）、和下层框架（7），所述载货台（1）设置在所述上层框架（5）的上方，所述上层框架（5）通过垂直升降机构设置于所述下层框架（7）上，所述下层框架（7）的两侧设置有第一X方向轮系（4）和第二X方向轮系（8），所述上层框架（5）的两侧设置有第一Y方向轮系（3）和第二Y方向轮系（6）,所述下层框架（7）上还设置有用于改变所述第一X方向轮系（4）和第二X方向轮系（8）之间间距的X向轮系伸缩机构，所述上层框架（5）上还设置有用于改变所述第一Y方向轮系（3）和第二Y方向轮系（6）之间间距的Y向轮系伸缩机构，所述第一X方向轮系（4）、第二X方向轮系（8）、第一Y方向轮系（3）、和第二Y方向轮系（6）与所述垂直轨道通过齿轮齿条机构啮合以实现在所述立体网格式轨道框架的垂直方向上的运动；
所述第一X方向轮系（4）、第二X方向轮系（8）分别通推杆（9）与所述下层框架（7）连接，所述第一X方向轮系（4）与所述第一Y方向轮系（3）、第一Y方向轮系、第二Y方向轮系（6）的结构相同；
所述Y向轮系伸缩机构包括伺服电机（11）、第一齿条（10）、第二齿条（12）和齿轮，所述第一齿条（10）的一端与所述第一Y方向轮系（3）连接，所述第二齿条（12）的一端与所述第二Y方向轮系（6）连接，所述伺服电机（11）安装在所述上层框架（5）上，所述伺服电机（11）的输出端安装有与所述第一齿条（10）、第二齿条（12）啮合的齿轮，所述X向轮系伸缩机构与所述Y向轮系伸缩机构的结构相同；
所述第一X方向轮系（4）包括车轮（24）、车轮安装座（25）、X向车轮框架（29）、车轮驱动电机（33）、齿条固定座（30）、和电机座（32），所述车轮（24）通过所述车轮安装座（25）固定在所述X向车轮框架（29）上，所述车轮驱动电机（33）通过所述电机座（32）安装在所述车轮框架上；所述车轮驱动电机（33）上的主动链轮（28）与所述车轮（24）上的从动链轮（26）通过链条（27）连接，所述齿条固定座（30）安装在所述X向车轮框架（29）上，所述齿条固定座（30）与所述第一齿条（10）、第二齿条（12）固定连接，所述第一X方向轮系（4）、第二X方向轮系（8）、第一Y方向轮系（3）、和第二Y方向轮系（6）的结构相同；
所述车轮（24）的靠近垂直轨道的外侧半圈为齿轮圈、远离垂直轨道的内侧半圈为用于与所述水平轨道（2）配合的光滑圈，所述垂直轨道上设置有与所述齿轮圈啮合的齿条；
所述下层框架（7）上安装有WLAN通信模块（20）、控制模块（21）、和蓄电池（22），光电定位传感器（34）采集到的信息通过所述WLAN通信模块（20）传递给上位机，上位机的控制命令通过所述WLAN通信模块（20）下达给控制模块（21），所述控制模块（21）控制运输车自动完成货物的搬运和调度。
2.根据权利要求1所述的智能物流仓储运输装置，其特征在于，所述垂直升降机构包括液压缸（18）、油箱（13）、三位四通换向阀（16）、分流集流阀（15）、和液压泵（14），在液压泵（14）的作用下油液从油箱（13）进入三位四通换向阀（16），当三位四通换向阀（16）左位工作时，液压油经三位四通换向阀（16）左腔进入分流集流阀（15），再经过液控单向阀流入液压缸（18）的无杆腔使活塞杆向上运动；当三位四通换向阀（16）右位工作时，液压油经三位四通换向阀（16）右腔进入分流集流阀（15），再经过液控单向阀流入液压缸（18）有杆腔使活塞杆向下运动。
3.根据权利要求1所述的智能物流仓储运输装置，其特征在于，所述X向车轮框架（29）上安装有光电定位传感器（34）。
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