CN113277253A - 一种基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，包括设有多组高架单元的高架料库，在高架料库各高架单元之间进行移动的堆垛机，用以堆垛机移动的堆垛机导轨以及用以与物流中心实现信息交互的、并对高架料库和堆垛机进行控制的控制系统，所述高架料库设有上件口、取件口以及用以临时存放料框的独立工作缓存区，每个独立工作缓存区对应设有各自用以存放物料类型的物料标号，每个独立工作缓存区存储其对应标号的料框，且设有用以检测料框的标号与使用情况的状态识别模组。与现有技术相比，本发明具有节省人力资源，提升上件效率，提高生产备料环节容错率等优点。

Description

一种基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统

技术领域

本发明涉及物流料库存储运输作业技术领域，尤其是涉及一种基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统。

背景技术

随着现代工业自动化程度的要求不断提高，不仅是需要对生产技术核心工艺制程进行更多探索，更需求对生产效率进行深度优化，继而对于其生产制造原料的及时配给提出了更大的挑战。

目前的制造业生产做件中(如汽车制造业)，上件时仍旧是通过人工进行上件操作，首先由物流中心将物料框经由物流小车拖运至工作区，在人为检测好工件类型后，确认安全信号开启安全门，使用人工的方式进行上件补件的工作，这样的方式容错率较低，对于工人的技术娴熟度提出较高要求，且上件效率不高，往往一个上件口需要多名工人进行合作操作，其突出障碍在于当我们进行多线程作业时，极大的浪费了空间，且对生产布局提出严苛要求。

另外也可以选取堆垛机进行上件操作，堆垛机也称堆垛起重机，是立体仓库中最重要的起重运输设备，是代表立体仓库特征的标志，主要作用是在立体仓库的轨道内来回运行，将位于上件口的货物存入货架的货格，或者取出仓库内的货物运送到指定取件口，它的作业效率高，稳定性好，但是作业对象单一，灵活性收到极大限制。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，该系统包括设有多组高架单元的高架料库，在高架料库各高架单元之间进行移动的堆垛机，用以堆垛机移动的堆垛机导轨以及用以与物流中心实现信息交互的、并对高架料库和堆垛机进行控制的控制系统，所述高架料库设有上件口、取件口以及用以临时存放料框的独立工作缓存区，每个独立工作缓存区对应设有各自用以存放物料类型的物料标号，每个独立工作缓存区存储其对应标号的料框，且设有用以检测料框的标号与使用情况的状态识别模组。

所述高架料库设有多组高架库，每组高架库设有两个高架单元，每个高架单元设有多层多列料架，位于外侧的一个高架单元的最下层设有上件口和取件口，位于内侧的高架单元的最下层设有取件口，上件口、取件口分别设有安全门，独立工作缓存区设于除上件口、取件口以外的其他料架位置。

所述状态识别模组按照笛卡尔坐标系分为X与Y两个轴向，并在两个轴向分别设有料框状态识别传感器，所述料框状态识别传感器与控制系统无线连接，当料框状态识别传感器识别到非系统指示料框时，控制系统执行报警操作。

每个所述独立工作缓存区的底部设有用以固定料框的料框托盘，所述料框托盘的四角支撑连接处分别设有用以对料框进行限位的托块。

所述上件口、所述取件口分别设有传动装置、接收位、设置于接收位上的检测装置、夹紧机构以及用以放置料框的载框板，所述检测装置与控制系统无线连接，待执行的装有物料的料框由物流小车直接推入传动装置，传动装置将料框输送至接收位，接收位依据检测装置对料框的使用情况及料框内物料的种类进行检测，夹紧机构依据检测结果对料框执行固定及抓取动作。

进一步地，所述检测装置包括到位检测传感器、料框车型检测传感器和料框压板传感器，所述到位检测传感器的分布基于接收位的X、Y、Z三个方向并同时存在限位装置，所述料框车型检测传感器设于所述传动装置的顶部以及对应料架的侧壁上，所述料框压板传感器设于所述传动装置上。

进一步地，所述到位检测传感器包括设于载框板上的Z向到位传感器、设于传动装置移动位置侧的Y向到位传感器。

进一步地，所述堆垛机的底部设有料框识别传感器。

本发明基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统执行物流操作的控制方法为：

S0：当取件口处的料框压板传感器检测料框的物料不足时，控制系统核对生产信息，进入步骤S1。

S1：控制系统向物流中心发送信号牵引需求车型料框，使其准备相应料框送至工作区域，进入步骤S2。

S2：物流小车到达指定上件口后，启动上件操作，系统释放上件口的安全门，经由人工辅助将料框放置于传动装置并送入上件口，料框沿着传动装置进行位移到达接收位，直至到位检测传感器检测到料框准确定位后，接收位底部的夹紧机构动作，夹紧并锁定料框位置，等待堆垛机动作，夹紧机构动作的同时上件口物流侧安全门关闭，料库堆垛侧安全门打开，进入步骤S3。

S3：系统收集上件口的到位检测传感器、料框车型检测传感器以及料框压板传感器发出的信号核对无误后，驱动堆垛机经堆垛机导轨前往至上件口，到位检测传感器检测到位后，夹紧机构复位，释放料框，堆垛机驱动货叉移动至料框底部对其进行料框插取流程，在堆垛机的底部的料框识别传感器检测信息无误后，即料框捕获完成，进入步骤S4。

S4：判断料框搭载的物料是否需要立即投入生产，如果需要，则进入步骤S5，如果不需要则进入步骤S7。

S5：堆垛机携料框遵循系统控制信号沿着堆垛机导轨移动至取件口的取件位，货叉进行料框释放流程，系统收集取件口到位检测传感器、料框车型检测传感器以及料框压板传感器发出的信号核对无误后，取件口处的夹紧机构动作夹紧料框，完成料框在取件口的上件，进入步骤S6。

S6：取件口的料框压板传感器检测到料框中物料用尽后，控制系统判断生产序列是否需要切换物料类型，若不需要则进入步骤S10，若需要则进入步骤S11。

S7：堆垛机将当前已捕获的料框运载至对应的独立工作缓存区，堆垛机的货叉进行料框释放流程，当状态识别模组的信号与控制系统判断的信号同步时，完成料框的入库，进入步骤S8。

S8：根据取件口的料框压板传感器的信号反馈判断取件口的料框是否需要上件，若需要则进入步骤S9，并检测下一组生产所需物料是否已缓存，若不需要则进入步骤S0。

S9：堆垛机携料框遵循系统的控制信号沿着导轨移动至取件位，货叉执行料框释放流程，系统收集取件口到位检测传感器、料框车型检测传感器以及料框压板传感器发出的信号确认无误后，取件口处的夹紧机构动作夹紧料框，完成料框在取件口的上件，进入步骤S6。

S10：控制系统发出信号驱使堆垛机移动至取件口，到位检测传感器检测到位后，夹紧机构复位，使得取件口释放空料框，货叉进行空料框释放流程，在堆垛机的底部的料框识别传感器检测信息无误后，堆垛机运载空料框至取件口，货叉释放空料框，料库堆垛侧的安全门关闭同时取件口物流侧的安全门打开，在经过人工辅助由物流车取走空料框。

S11：控制系统发出信号驱使堆垛机移动至取件口，到位检测传感器检测到位后，夹紧机构的气缸复位使得取件口夹具释放料框，货叉进行料框释放流程，在堆垛机的底部料框识别传感器检测信息无误后，堆垛机运载料框至独立工作缓存区。

其中，步骤S7的具体步骤包括：

701)堆垛机将当前已捕获的料框运载至对应独立工作缓存区，进入步骤702)；

702)堆垛机的Z轴向电机启动，使料框抬升至标定高度，堆垛机的Y轴向电机正向启动直至到位检测传感器检测到信号后停止，堆垛机的Z轴向电机反向启动使料框下降至Z向取件口标定位，然后堆垛机的Y轴向电机反向启动至Y向初始位，进入步骤703)；

703)等待独立工作缓存区的状态识别模组信号与系统同步时，完成料框的入库。

本发明提供的基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，相较于现有技术至少包括如下有益效果：

一、本发明系统采用将堆垛机与多层料库结合的方式，使用带有识别模组的堆垛机进行物料运输，取代了人工上件的环节，相比传统方式节省了大量的人力资源，提升上件效率的同时也使得生产备料环节的容错率更高；

二、本发明具有极佳的柔性，即通过在高架料库中设立各类缓存区，可实现在较小区域实现多类型物料的上件，以实施例效果来看，仅仅需要两个上件口与取件口即可实现十二个物料类型的切换，利用此设计结构可节约大量的空间，在小区域内实现高效能；

三、本发明流系统对于料框实时状态监控与定位极为完善，不仅在上件口、取件口布置了一系列到位传感模组、压板检测模组、料框识别模组，在各个独立工作缓存区也同样铺设了相应传感单元，所有料框信息都可在系统中实时显示；

四、料框在上件口执行上件操作时，在取件位的底部布置了夹紧机构，用于在货叉工作时固定料框，增加了堆垛机捕获料框的准确度与稳定性，提高夹取效率，降低零件、料框位置偏差对叉取准确性的影响；

五、本发明在堆垛机的驱动控制上，水平电机变频器通过测距仪测出绝对距离(相当于外部编码器)进行定位控制，垂直电机变频器通过测距仪测出绝对距离(相当于外部编码器)进行定位控制，伸缩插电机MOVPRO做快慢速线性运行，通过外部编码器定位，按照所述方式进行控制，增加了叉取件的精确度，提高了堆垛机运行的稳定性。

附图说明

图1为实施例中基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统的装置结构示意图；

图2为实施例中基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统的独立工作缓存区的结构示意图；

图3为实施例中基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统的上件口的全局结构示意图；

图4为实施例中基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统的取件口的全局结构示意图；

图5为实施例中基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统的上件口的主要结构示意图；

图6为实施例中基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统的取件口的主要结构示意图；

图7为实施例中基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统的取件口、上件口安装的检测装置结构示意图；

图8为实施例中基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统的堆垛机的主要结构示意图；

图9为图8的侧视结构示意图；

图10为图8的俯视结构示意图；

图11为实施例中基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统的控制流程示意图；

图中标号所示：

1、高架料库，2、堆垛机，3、堆垛机导轨，4、上件口，5、取件口，6、独立工作缓存区，7、料框，8、工件，9、夹紧机构，10、料框车型检测传感器，11、料框传输滚轮，12、料框压板传感器，13、Z向到位传感器，14、Y向到位传感器，15、Z向限位块，16、Y向限位块，201、载货台，202、立柱，203、循环绳索，204、速度限制器，205、货叉，206、货叉底座，207、料框识别传感器，601、料框托盘，602、托块，603、料框状态识别传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

本发明涉及一种基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，该系统采用将堆垛机与多层料库结合的方式提供仓储物流，以取代人工上件的环节。本发明系统的高架料库采用多层结构(具体层数可按具体实施方式实施)，根据高架料库的实际空间分布，由堆垛机导轨将其分为内侧料库与外侧料库。

为了实际使用的不同要求可同时存放不同型号的物料，本发明对每个独立存放料框料库进行标号，高架料库除上件口与取件口外设立了工作缓存区，对每个缓存区都在系统中对应了其类型的物料标号，每个缓存区只会存储对应标号的物料框。根据实际生产作业情况，例如当出现需要切换使用物料情况时，可临时将用尽物料框经由堆垛机移送至对应缓存区而非直接由取件口出件，增大了整个系统的循环空间，其特征在于缓存区作用除存放物料外，还可用于取件口物料框的倒料。

本实施例以三层机构的高架料库为例进行说明。如图1所示，基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统包括高架料库(高架库)1、堆垛机2、堆垛机导轨3和控制系统(未在图中示出)，控制系统用于与物流中心实现信息交互，并对高架料库1、堆垛机2进行控制。高架料库(高架库)1设有两组高架单元，堆垛机导轨3设于两组高架单元之间，即两组高架单元之间的通道中，使高架料库1分为内侧料库(堆垛机侧)与外侧料库(物流侧)。两组高架单元的整体尺寸相同，皆设有三层多列料架结构。其中位于外侧的一组高架单元的最下层设有上件口4和取件口5，位于内侧的高架单元的最下层设有取件口5，上件口4、取件口5分别设有安全门。除上件口4、取件口5外，各高架单元的其他料架分别作为独立工作缓存区6使用。每个独立工作缓存区6按照车型区分，即本发明对高架料库1的每个独立存放料框料库进行不同车型的标号，每个独立工作缓存区6在系统中都对应有其用于存放物料类型的物料标号，各独立工作缓存区6只会存储其对应标号的物料框。当出现需要切换使用车型零件情况时，可临时将用尽物料框经由堆垛机2移送至对应独立工作缓存区6而非直接由取件口5出件，增大了整个系统的循环空间，独立工作缓存区6作用除存放车件外，还可用于切换车型时取件口料框的倒料。

基于上述结构，在本实施例中，作为优选方案，三层高架料库1共计有16个功能库口：上件口4—2个、独立工作缓存区6车型各两个料库—共计12个、取件口5—2个。本实施例的两个上件口4结构一致，但尺寸不同，用于不同尺寸料框7的上件，两种类型上件口同时设立于线体一侧，且能同时进行上件操作。

如图2所示，每个独立工作缓存区6的底部设有料框托盘601用于固定，在料框托盘601的四个支撑连接处设计有四个托块602用于料框的限位。每个独立工作缓存区6还设有状态识别模组，用于检测料框7的标号与使用情况，状态识别模组按照笛卡尔坐标系分为X与Y两个轴向，并在两个轴向分别设立了料框状态识别传感器603，料框状态识别传感器603与控制系统无线连接，控制系统设有报警模块，当料框状态识别传感器603识别到非系统指示料框7时系统会出现报警信号。

在本实施例中，位于外侧的高架单元的上件口4(此处包含大、小上件口)采用推入式设计，如图3、图5、图7所示，每个上件口4分别包括传动装置、接收位、设置于接收位上的检测装置和用于放置料框7的载框板，检测装置与控制系统无线连接。作为优选方案，本实施例采用料框传输滚轮11作为传动装置，通过将装有工件8的料框7由物流小车直接推入料框传输滚轮11，无机械驱动装置，简化结构。两个料框传输滚轮11对称设于载框板的两侧。上件口4的接收位(即堆垛机叉取料框7的位置)设有到位检测传感器、料框车型检测传感器10、料框压板传感器12和夹紧机构9。夹紧机构9包括气缸和与气缸连接的机械夹紧装置(如抓手等)，气缸、机械夹紧装置(如抓手等)固定在载框板的边缘处。到位检测传感器的分布基于接收位的X、Y、Z三个方向并同时存在限位装置，以保证料框的稳定到达，即包括设置在载框板四个角落上或斜对角的Z向到位传感器13、设置在料框传输滚轮11移动位置侧的Y向到位传感器14，各到位传感器分别设于相应的限位块上。料框传输滚轮11的一侧设有料框车型检测传感器10。每个料框传输滚轮11的顶部、侧部分别安装有料框车型检测传感器10，料框车型检测传感器10具体安装在对应料架的顶部以及侧壁上，且位于侧壁上设置的两个料框车型检测传感器10对称设置，即一共安装有四个料框车型检测传感器10。料架侧壁面上分别安装料框压板传感器12。即本发明通过使用四个料框感应器来分辨料框框车型，根据压板传感实时数据感知料框中车件实际数量，当到位传感单元全部检测到位后，夹紧机构气缸动作，带动抓手固定料框。

取件口5的结构与上件口4的结构相同，皆包括传动装置、接收位、设置于接收位上的检测装置和用于放置料框7的载框板，检测装置与控制系统无线连接。座位优选方案，通过使用四个料框感应器来分辨车件类型，根据压板传感实时数据感知料框7中工件8的实际数量，当到位传感器全部检测到位后，夹紧机构的气缸动作，带动抓手固定料框。

如图8～图10所示，堆垛机2采用包括底架、设计底架下方的走行驱动装置、设于底架上的电控系统、升降机构、载货台201、立柱202、循环绳索203、速度限制器204以及设于堆垛机2的底部的料框识别传感器207在内的现有堆垛机结构，走行驱动装置与堆垛机导轨3相匹配，载货台201上设有货叉205。货叉205通过货叉底座206设于载货台201上。堆垛机构设有Y轴向电机和Z轴向电机，水平电机变频器通过测距仪测出绝对距离(相当于外部编码器)进行定位控制，垂直电机变频器通过测距仪测出绝对距离(相当于外部编码器)进行定位控制，伸缩插电机MOVPRO做快慢速线性运行，通过外部编码器定位，按照所述方式进行控制，增加了叉取件的精确度，提高了堆垛机运行的稳定性。

在本实施例中，料框车型检测传感器10采用接近传感器，料框压板传感器12采用接近传感器，Z向到位传感器13采用行程开关，Y向到位传感器14采用行程开关，料框识别传感器207采用接近传感器，料框状态识别传感器603采用接近传感器。

本发明所述基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统的控制方法的主要思路为：在系统应用的生产作业中，如果控制系统接收到生产信息，根据其实际情况将需求车型零件或者待生产车型零件通过物流小车送入高架料库1的上件口4，然后高架料库物流系统会自动根据物料标号借助堆垛机2的货叉205送入不同位置的独立工作缓存区6中，完成上件。当系统在收到生产测上件信号后，根据系统信息中所需型号车件所对应的空间位置，借助堆垛机2的货叉205移动至该位置取走相应车件送入取件口5，完成取件。

上述控制方法的具体步骤如下：

S0：取件口处的料框压板传感器检测料框的物料不足，系统核对生产信息，进入步骤S1。

S1：控制系统向物流中心发送信号牵引需求车型料框，使其准备相应料框送至工作区域，进入步骤S2。

S2：物流小车到达指定上件口后，按动上件按钮，系统释放上件口的安全门，经由人工辅助将料框放置于传动滚轮并送入上件口，料框沿着料框传输滚轮进行位移直至到达上件口到达接收位(堆垛机叉取料框位置)，直到到位检测传感器检测到料框准确定位后，接收位底部的夹紧机构的气缸开始工作，使得夹具夹紧锁定料框位置，等待堆垛机动作，气缸动作的同时上件口物流侧安全门关闭，料库堆垛侧安全门打开，进入步骤S3。

S3：系统收集上件口的到位检测传感器、料框车型检测传感器以及料框压板传感器发出的信号核对无误后，驱动堆垛机经导轨高速前往至上件口，到位检测传感器检测到位后，夹紧机构的气缸复位，使得夹具释放料框，堆垛机的Y轴向电机正向启动，驱动货叉移动至料框底部对其进行料框插取流程，在堆垛机的底部的料框识别传感器检测信息无误后，即料框捕获完成，进入步骤S4。

S4(检测步骤)：系统各个传感器反馈信号以及做件需求发回PLC由其判断料框搭载的物料是否需要立即投入生产，如果需要，则进入步骤S5，如果不需要则进入步骤S7。

S5：堆垛机携料框遵循系统控制信号沿着堆垛机导轨高速移动至取件口的取件位，货叉进行料框释放流程，系统收集取件口到位检测传感器、料框车型检测传感器以及料框压板传感器发出的信号核对无误后，取件口处的夹紧机构的气缸动作，使得夹具夹紧料框，完成料框在取件口的上件，进入步骤S6。

S6(检测步骤)：取件口的料框压板传感器检测到料框中物料用尽后，控制系统判断生产序列是否需要切换物料类型，如果不需要则进入步骤S10，如果需要切换则进入步骤S11。

S7：堆垛机将当前已捕获的料框运载至对应独立工作缓存区，货叉进行料框释放流程，当状态识别模组的信号与控制系统判断的信号同步时，完了成料框的入库，进入步骤S8。

S8(检测步骤)：根据取件口的料框压板传感器的信号反馈判断取件口的料框是否需要上件，若需要则进入步骤S9，并检测下一组生产所需物料是否已缓存，若没有则进入步骤S0。

S9：堆垛机携料框遵循系统的控制信号沿着导轨高速移动至取件位，货叉执行料框释放流程，系统收集取件口到位检测传感器、料框车型检测传感器以及料框压板传感器发出的信号确认无误后，取件口处的夹紧机构气缸动作，使得夹具夹紧料框，完成料框在取件口的上件，进入步骤S6。

S10：控制系统发出信号驱使堆垛机移动至取件口，到位检测传感器检测到位后，夹紧机构的气缸复位，使得取件口夹具释放料框(空料框)，货叉进行料框(空料框)释放流程，在堆垛机的底部的四个料框识别传感器检测信息无误后，堆垛机运载料框(空料框)至取件口，货叉释放料框(空料框)，料库堆垛侧的安全门关闭同时取件口物流侧的安全门打开，在经过人工辅助由物流车取走料框(空料框)。

S11：控制系统发出信号驱使堆垛机移动至取件口，到位检测传感器检测到位后，夹紧机构的气缸复位使得取件口夹具释放料框(未用尽)，货叉进行料框(未用尽)释放流程，在堆垛机的底部四个料框识别传感器检测信息无误后，堆垛机运载料框(未用尽)至独立工作缓存区。

上述步骤中，料框插取流程的具体操作为：堆垛机的Y轴向电机正向启动，驱动货叉移动至料框底部，堆垛机的Z轴向电机启动迫使料框抬升至标定高度，然后堆垛机Y轴向电机反向启动至Y向初始位，堆垛机的Z轴向电机反向启动使料框下降至Z向初始位。

上述步骤中，料框释放流程的具体操作为：堆垛机的Z轴向电机启动迫使料框抬升至标定高度，堆垛机的Y轴向电机正向启动直至到位检测传感器检测到信号即停止，堆垛机Z轴向电机反向启动使料框下降至Z向取件口标定位，然后堆垛机的Y轴向电机反向启动至Y向初始位。

步骤S2具体操作步骤包括：

S21：物流小车到达指定上件口后，按动上件按钮，系统释放安全门，经由人工辅助将料框放置于料框传输滚轮并送入上件口，进入步骤S22。

S22：料框沿着料框传输滚轮进行位移，直至到达上件口的接收位(堆垛机叉取料框位置)，直到到位检测传感器检测到料框准确定位后，接收位底部的夹紧机构的气缸开始工作，使得夹具夹紧锁定料框位置，进入步骤S23。

S23：等待堆垛机动作，气缸动作同时上件口物流侧安全门关闭，料库堆垛侧安全门打开。

步骤S3具体操作步骤包括：

S31：系统收集上件口到位检测传感器、料框车型检测传感器以及料框压板传感器发出的信号核对无误后，驱动堆垛机经堆垛机导轨高速前往至上件口，进入步骤S32。

S32：到位检测传感器检测到位后，上件口的夹紧机构的气缸复位使得夹具释放料框，进入步骤S33。

S33：堆垛机的Y轴向电机正向启动，驱动货叉移动至料框底部，堆垛机Z轴向电机启动迫使料框抬升至标定高度，然后堆垛机的Y轴向电机反向启动至Y向初始位，堆垛机的Z轴向电机反向启动使料框下降至Z向初始位，在堆垛机底部四个料框识别传感器检测信息无误后，即料框捕获完成。

步骤S5具体操作步骤包括：

S51：堆垛机携料框遵循系统控制信号沿着堆垛机导轨高速移动至取件位，进入步骤S52。

S52：堆垛机的Z轴向电机启动迫使料框抬升至标定高度，堆垛机的Y轴向电机正向启动直至到位传感器检测到信号即停止，堆垛机的Z轴向电机反向启动使料框下降至Z向取件口标定位，然后堆垛机的Y轴向电机反向启动至Y向初始位，进入步骤S53。

S53：系统收集到位检测传感器、料框车型检测传感器以及料框压板传感器发出的信号核对无误后，取件口处的夹紧机构的气缸动作使得夹具夹紧料框，完成料框在取件口的上件。

步骤S7具体操作步骤包括：

S71：堆垛机将当前已捕获的料框运载至对应独立工作缓存区，进入步骤S72。

S72：堆垛机的Z轴向电机启动迫使料框抬升至标定高度，堆垛机的Y轴向电机正向启动直至到位检测传感器检测到信号即停止，堆垛机的Z轴向电机反向启动使料框下降至Z向取件口标定位，然后堆垛机的Y轴向电机反向启动至Y向初始位，进入步骤S73。

S73：等待独立工作缓存区的状态识别模组信号与系统同步时，完成了料框的入库。

步骤S10具体操作步骤包括：

S101：系统发出信号驱使堆垛机移动至取件口，进入步骤S102。

S102：到位检测传感器检测到位后，取件口的夹紧机构气缸复位使得取件口夹具释放料框(空)，堆垛机的Y轴向电机正向启动，驱动货叉移动至料框(空)底部，堆垛机的Z轴向电机启动迫使料框(空)抬升至标定高度，然后堆垛机的Y轴向电机反向启动至Y向初始位，堆垛机的Z轴向电机反向启动使料框(空)下降至Z向初始位；进入步骤S103。

S103：在堆垛机的底部四个料框识别传感器检测信息无误后，堆垛机运载料框(空)至取件口，货叉释放料框(空)，料库堆垛侧安全门关闭同时取件口物流侧安全门打开，在经过人工辅助由物流车取走料框(空)。

本发明系统采用将堆垛机与多层料库结合的方式，使用带有识别模组的堆垛机进行物料运输，取代了人工上件的环节，相比传统方式节省了大量的人力资源，提升上件效率的同时也使得生产备料环节的容错率更高。本发明具有极佳的柔性，即通过在高架料库中设立各类缓存区，可实现在较小区域实现多类型物料的上件，以实施例效果来看，仅仅需要两个上件口与取件口即可实现十二个物料类型的切换，利用此设计结构可节约大量的空间，在小区域内实现高效能。不仅在上件口、取件口布置了一系列到位传感模组、压板检测模组、料框识别模组，在各个独立工作缓存区也同样铺设了相应传感单元，所有料框信息都可在系统中实时显示。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，其特征在于，包括设有多组高架单元的高架料库，在高架料库各高架单元之间进行移动的堆垛机，用以堆垛机移动的堆垛机导轨以及用以与物流中心实现信息交互的、并对高架料库和堆垛机进行控制的控制系统，所述高架料库设有上件口、取件口以及用以临时存放料框的独立工作缓存区，每个独立工作缓存区对应设有各自用以存放物料类型的物料标号，每个独立工作缓存区存储其对应标号的料框，且设有用以检测料框的标号与使用情况的状态识别模组。

2.根据权利要求1所述的基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，其特征在于，所述高架料库设有多组高架库，每组高架库设有两个高架单元，每个高架单元设有多层多列料架，位于外侧的一个高架单元的最下层设有上件口和取件口，位于内侧的高架单元的最下层设有取件口，上件口、取件口分别设有安全门，独立工作缓存区设于除上件口、取件口以外的其他料架位置。

3.根据权利要求1所述的基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，其特征在于，所述状态识别模组按照笛卡尔坐标系分为X与Y两个轴向，并在两个轴向分别设有料框状态识别传感器，所述料框状态识别传感器与控制系统无线连接，当料框状态识别传感器识别到非系统指示料框时，控制系统执行报警操作。

4.根据权利要求1所述的基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，其特征在于，每个所述独立工作缓存区的底部设有用以固定料框的料框托盘，所述料框托盘的四角支撑连接处分别设有用以对料框进行限位的托块。

5.根据权利要求1所述的基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，其特征在于，所述上件口、所述取件口分别设有传动装置、接收位、设置于接收位上的检测装置、夹紧机构以及用以放置料框的载框板，所述检测装置与控制系统无线连接，待执行的装有物料的料框由物流小车直接推入传动装置，传动装置将料框输送至接收位，接收位依据检测装置对料框的使用情况及料框内物料的种类进行检测，夹紧机构依据检测结果对料框执行固定及抓取动作。

6.根据权利要求5所述的基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，其特征在于，所述检测装置包括到位检测传感器、料框车型检测传感器和料框压板传感器，所述到位检测传感器的分布基于接收位的X、Y、Z三个方向并同时存在限位装置，所述料框车型检测传感器设于所述传动装置的顶部以及对应料架的侧壁上，所述料框压板传感器设于所述传动装置上。

7.根据权利要求6所述的基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，其特征在于，所述到位检测传感器包括设于载框板上的Z向到位传感器、设于传动装置移动位置侧的Y向到位传感器。

8.根据权利要求1所述的基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，其特征在于，所述堆垛机的底部设有料框识别传感器。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，其特征在于，该系统执行物流操作的控制方法为：

S0：当取件口处的料框压板传感器检测料框的物料不足时，控制系统核对生产信息，进入步骤S1；

S1：控制系统向物流中心发送信号牵引需求车型料框，使其准备相应料框送至工作区域，进入步骤S2；

S2：物流小车到达指定上件口后，启动上件操作，系统释放上件口的安全门，经由人工辅助将料框放置于传动装置并送入上件口，料框沿着传动装置进行位移到达接收位，直至到位检测传感器检测到料框准确定位后，接收位底部的夹紧机构动作，夹紧并锁定料框位置，等待堆垛机动作，夹紧机构动作的同时上件口物流侧安全门关闭，料库堆垛侧安全门打开，进入步骤S3；

S3：系统收集上件口的到位检测传感器、料框车型检测传感器以及料框压板传感器发出的信号核对无误后，驱动堆垛机经堆垛机导轨前往至上件口，到位检测传感器检测到位后，夹紧机构复位，释放料框，堆垛机驱动货叉移动至料框底部对其进行料框插取流程，在堆垛机的底部的料框识别传感器检测信息无误后，即料框捕获完成，进入步骤S4；

S4：判断料框搭载的物料是否需要立即投入生产，如果需要，则进入步骤S5，如果不需要则进入步骤S7；

S5：堆垛机携料框遵循系统控制信号沿着堆垛机导轨移动至取件口的取件位，货叉进行料框释放流程，系统收集取件口到位检测传感器、料框车型检测传感器以及料框压板传感器发出的信号核对无误后，取件口处的夹紧机构动作夹紧料框，完成料框在取件口的上件，进入步骤S6；

S6：取件口的料框压板传感器检测到料框中物料用尽后，控制系统判断生产序列是否需要切换物料类型，若不需要则进入步骤S10，若需要则进入步骤S11；

S7：堆垛机将当前已捕获的料框运载至对应的独立工作缓存区，堆垛机的货叉进行料框释放流程，当状态识别模组的信号与控制系统判断的信号同步时，完成料框的入库，进入步骤S8；

S8：根据取件口的料框压板传感器的信号反馈判断取件口的料框是否需要上件，若需要则进入步骤S9，并检测下一组生产所需物料是否已缓存，若不需要则进入步骤S0；

S9：堆垛机携料框遵循系统的控制信号沿着导轨移动至取件位，货叉执行料框释放流程，系统收集取件口到位检测传感器、料框车型检测传感器以及料框压板传感器发出的信号确认无误后，取件口处的夹紧机构动作夹紧料框，完成料框在取件口的上件，进入步骤S6；

S10：控制系统发出信号驱使堆垛机移动至取件口，到位检测传感器检测到位后，夹紧机构复位，使得取件口释放空料框，货叉进行空料框释放流程，在堆垛机的底部的料框识别传感器检测信息无误后，堆垛机运载空料框至取件口，货叉释放空料框，料库堆垛侧的安全门关闭同时取件口物流侧的安全门打开，在经过人工辅助由物流车取走空料框；

S11：控制系统发出信号驱使堆垛机移动至取件口，到位检测传感器检测到位后，夹紧机构的气缸复位使得取件口夹具释放料框，货叉进行料框释放流程，在堆垛机的底部料框识别传感器检测信息无误后，堆垛机运载料框至独立工作缓存区。

10.根据权利要求9所述的基于堆垛机的高柔性多层高架料库物流系统，其特征在于，步骤S7的具体步骤包括：

S71：堆垛机将当前已捕获的料框运载至对应独立工作缓存区，进入步骤S72；

S72：堆垛机的Z轴向电机启动，使料框抬升至标定高度，堆垛机的Y轴向电机正向启动直至到位检测传感器检测到信号后停止，堆垛机的Z轴向电机反向启动使料框下降至Z向取件口标定位，然后堆垛机的Y轴向电机反向启动至Y向初始位，进入步骤S73；

S73：等待独立工作缓存区的状态识别模组信号与系统同步时，完成料框的入库。

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