CN113443320A - 自动化仓储系统及仓储系统的库存方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化仓储系统，包括货架，包括至少一层货架单元，货架单元能够使货物水平回转，货架单元具有进出货口；货物暂存装置，设置在货架的外侧，包括暂存台，暂存台包括若干个呈矩形阵列排布连接的暂存单元，暂存单元能够驱动货物在各个暂存单元上移动；位于货物暂存台内侧的一暂存单元与货架单元的进出货口对接；取放货装置，用于从位于货物暂存台外侧的一暂存单元取放货物。上述自动化仓储系统，通过设置分层旋转式货架，使目标货物能够及时从货架中输出，货架进一步与货物暂存装置相结合，将多件货物缓存至暂存台上，通过货物在暂存台上的运转，可以缓冲货物在货架处的出入库速度与堆垛机速度差额，缩短等待时间，提高出入库效率。

Description

自动化仓储系统及仓储系统的库存方法

技术领域

本发明涉及仓储技术领域，特别是涉及一种自动化仓储系统及仓储系统的库存方法。

背景技术

近年来, 随着物流行业的不断发展以及仓储自动化、智能化、无人化态势不断增强, 原有平仓已经不足以支撑现如今物流对于仓储储量、出入库速度和缩减企业成本支出的要求，许多仓储使用企业开始改造或直接选用自动化程度更高的仓库。

原有的堆放式仓库的通道宽通常在四米左右，能容得下两辆夹抱车并行，但是仓库通道占用了大量的仓储空间，降低了仓库空间利用率。为了提高仓库空间利用率，现有仓库开始采用智能立体货架，货架摆放紧密，货架之间的通道由于只有堆垛机运行，所以狭窄一些，称为“巷道”。与传统仓库货物通道相比，巷道较窄，占地面积较小，但是由于巷道数量较多，也会降低仓库空间利用率。同时，堆垛机需要来回移动从货架上取货，存取货效率低。

发明内容

基于此，本发明要解决的技术问题是提供一种仓库空间利用率高、出入库效率高的自动化仓储系统。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

货架，包括至少一层货架单元，所述货架单元能够使货物水平回转，所述货架单元具有进出货口；

货物暂存装置，设置在所述货架的外侧，包括暂存台，所述暂存台包括若干个呈矩形阵列排布连接的暂存单元，所述暂存单元能够驱动货物在各个暂存单元上移动；位于货物暂存台内侧的一暂存单元与所述货架单元的进出货口对接；

取放货装置，设置在所述货物暂存台的外侧，用于从位于货物暂存台外侧的一暂存单元取放货物。

进一步地，所述货架单元设置有多层，所述货物暂存装置还包括升降装置，用于驱动所述货物暂存台在不同层货架单元之间升降运动。

进一步地，所述升降装置包括：

支架，所述支架设置位于所述货架一侧；

升降驱动机构，设置于所述支架上，与所述货物暂存台连接，驱动所述货物暂存台升降运动。

进一步地，与所述货架单元的进出货口对接的暂存单元和与所述取放货装置对应的暂存单元位于货物直线运输的最短路径上。

进一步地，所述暂存单元设置有四个，排列为正方形形状。

进一步地，所述暂存单元包括一个或多个平台结构，所述平台结构包括：

平台本体；

第一输送组件，能够使货物沿第一方向在所述平台本体上运动；

第二输送组件，能够使货物沿垂直于所述第一方向的第二方向在所述平台本体上运动。

进一步地，

第一输送组件包括伸出于平台本体顶面的固定轮组和驱动固定轮组转动的第一驱动部件；所述第一方向垂直于固定轮组的轴线方向；

第二输送组件包括升降轮组、驱动升降轮组转动的第二驱动部件以及第三驱动部件；所述升降轮组的轴线与所述固定轮组的轴线相互垂直；所述第三驱动部件驱动所述升降轮组升降，以使所述升降轮组高于或低于所述固定轮组。

进一步地，货架单元包括架体，设置于架体上的传送组件和转向组件；所述传送组件包括铺设于架体上的若干辊筒、用于驱动辊筒滚动的传动齿轮和传动链条；所述转向组件能够使所述货物改变平移方向而不改变货物朝向进行回转运动或使货物平移从所述进出货口输出。

进一步地，所述货架的横截面为矩形的闭环结构；在宽度方向上无间隙并排排列设置有多个货架，每个所述货架的一侧端部的外侧设置有所述货物暂存装置，所述货物暂存装置的外侧设置有沿货架宽度方向设置的巷道，用于取放货装置的移动。

本发明还包括一种仓储系统的库存方法，包括上述的仓储系统；与货架单元的进出货口对接的暂存单元为入口处的暂存单元，与取放货装置对应的暂存单元为出口处的暂存单元；所述库存方法包括：

接收到出库任务，将目标货物按照出库顺序依次输入到暂存台的入口处的暂存单元上；

判断出口处的暂存单元是否存在目标货物；

若判断为无货物，则将目标货物直线输送至出口处的暂存单元；若判断为有货物，则将入口处的暂存单元上的目标货物输送至其他的暂存单元上，通过暂存单元使目标货物运转，按照出库顺序依次运输至出口处的暂存单元上。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

上述自动化仓储系统，通过设置分层旋转式货架，使目标货物能够及时从货架中输出，货架进一步与货物暂存装置相结合，将多件货物缓存至暂存台上，通过货物在暂存台上的运转，可以缓冲货物在货架处的出入库速度与堆垛机速度差额，缩短等待时间，提高出入库效率。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明自动化仓储系统的平面示意图；

图2为本发明自动化仓储系统中货架和货物暂存装置的立体结构示意图；

图3为本发明自动化仓储系统中货架和货物暂存装置的平面示意图；

图4为本发明自动化仓储系统中的货物暂存装置的立体图；

图5为图4的侧视图；

图6为本发明自动化仓储系统中暂存台的俯视图；

图7为本发明自动化仓储系统中暂存台的暂存单元的平面示意图；

图8为本发明自动化仓储系统中暂存台的单个平台结构的立体图；

图9为本发明自动化仓储系统中暂存台的单个平台结构的内部结构示意图；

图10为图9中的局部放大图；

图11为仓储系统的库存方法的流程图；

附图标记说明：

货架100；货架单元110；辊筒111；转向组件112；

货物暂存装置200；

暂存台210；暂存单元211；升降装置220；支架221；传动轮222；传动链条223；驱动电机224；

平台本体211a；

固定轮212a；第一电机213a；第一连杆214a；第一传动轮215a；第二传动轮216a；第一传动带217a；

升降轮212b；第二电机213b；第二连杆214b；第三传动轮215b；第四传动轮216b；第二传动带217b；第一齿轮2181；第二齿轮2182；轴承座2191；基板2192。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1-10，本发明的自动化仓储系统，包括货架100、货物暂存装置200和取放货装置。

货架100用于储存货物，货架100包括至少一层货架单元110，货架单元能够使货物水平回转。优选地，货架100包括多层货架单元110，为多层旋转式货架，每一层都有可使货物水平回转的货架单元110，可以根据实际需要独立水平回转。每一层都有固定位置的进出货口。

货物暂存装置200设置在货架100的外侧，其包括暂存台210，暂存台210包括若干个呈矩形阵列排布连接的暂存单元211，暂存单元211能够驱动货物在各个暂存单元211之间移动；位于货物暂存台210内侧的一暂存单元与货架单元110的进出货口对接。从货架输出的多件货物能够在暂存台210上暂存。

取放货装置设置在货物暂存台210的外侧，用于从位于货物暂存台210外侧的一暂存单元取放货物。

本发明的自动化仓储系统，通过设置分层旋转式货架，使目标货物能够及时从货架中输出，货架进一步与货物暂存装置相结合，将多件货物缓存至暂存台上，通过货物在暂存台上的运转，可以缓冲货物在货架处的出入库速度与堆垛机速度差额，缩短等待时间，提高出入库效率。

参照图1-图10，为本发明的自动化仓储系统的一个实施例。为方便后续描述，本实施例中“内侧”和“外侧”的位置描述均基于货架100，即朝向货架100内部中心的一侧为内侧，朝向货架100外部的一侧为外侧。自动化仓储系统具体分布如图1所示，包括存货区E、货物暂存区F、巷道G、AGV小车运行区H、出库暂存区I、入库暂存区J、通道区K等。存货区E内设置货架100，用于存储货物。如图2所示，本实施例中的货架100为环形货架结构，每层都包括可使货物水平回转的货架单元110，货物在各自的货架单元110上循环运动。在货架单元110的外侧，存货区E的外侧为货物暂存区F，货物暂存区F内设置货物暂存装置200，货架单元110在进出货口处输出目标货物，依次将目标货物暂存至货物暂存装置200的暂存台210上。货物暂存区F的外侧为巷道G，取放货装置如堆垛机或叉车等沿巷道来回行走，用于从暂存装置上取放货物；巷道G的外侧为AGV小车运行区H，AGV小车载货后运送至外侧的出库暂存区I。

在本实施例中，如图2所示，货架100上设置有多层货架单元110。根据仓库储存的货物尺寸，优选地，每个货架100分七层。货架100每层高度可以自由调节，根据货物数量和种类分析，将质量重、体积大、价值高的货物放在底层，层数越高摆放的货物越轻。以货架100最底层为例，最底层摆放大件货物，假设这一层摆放冰箱，冰箱分为二十种不同型号。每种型号的冰箱其质量与重量较为接近，因此可以放在同一层并随机摆放。一个货物使用一个托盘盛装，组成一个存货单元。仓库管理系统将货物数据记录在计算机中，实时动态监控货物所在货区。在作业过程中后台仓库信息管理系统留存每个SKU的独特属性，保证订单上的目标货物与货架中货物迅速匹配，精准定位。

优选地，货架100为长方体货架结构，货架100的横截面为矩形的闭环结构。闭环是为了避免受到先进先出规则的制约，始终保持货架单元110匀速转动，每件货物到达可进出货口的机会均等。在宽度方向上无间隙并排排列设置有多个货架100，每个货架100端部的外侧设置有一个货物暂存装置200。货架100底部可设置移动装置，便于移动。本实施例通过减少货架100间的通道，进而可以增加货架100数量增加存货单元，还可以减少堆垛机的数量节省成本。

巷道位于在货物暂存装置200的外侧，沿货架100宽度方向设置，用于取放货装置的移动。取放货装置可以负责多个货架100的货物取放。取放货装置优选为堆垛机，一台堆垛机可以负责多个货架100，堆垛机只需要水平运行，寻找待出入货物所在的货物暂存装置200，减少了迂回路线，缩短了作业时间。

如图4所示，为了不同层货架单元110上货物的取放，货物暂存装置200还包括有升降装置220，升降装置220用于驱动货物暂存台210在不同层货架单元110之间升降运动。

具体地，如图5，升降装置220包括支架221和设置于支架221上的升降驱动机构。支架221设置于货架100的一侧。升降驱动机构与货物暂存台210连接，驱动货物暂存台210升降运动。具体地，升降驱动机构包括分别设置于支架221上下两端的传动轮222、与两个传动轮222传动连接的传动链条223、以及驱动电机224。驱动电机224与其中一传动轮222连接，驱动传动轮222转动。在本实施例中，驱动电机224设置在支架221的顶部。货物暂存台210与传动链条223固定连接，通过传动链条223实现升降运动。

参照图6和图7，在本实施例中，暂存单元211设置有四个，排列为正方形形状。与货架单元110的进出货口对接的暂存单元211和与取放货装置对应的暂存单元211位于货物直线运输的最短路径上。如图所示，将4个暂存单元211所在位置按逆时针顺序分别标记为A区、B区、C区和D区。其中，A区的暂存单元与货架单元110的出货口对接，B区的暂存单元与货架单元110的进货口对接；D区的暂存单元与取货装置对应，C区的暂存单元与进货装置对应。

每个暂存单元211可以有一个或多个平台结构组成，在本实施例中，每个暂存单元211优选地由四个可单独控制平台结构组成。如图8所示，具体地，平台结构包括平台本体211、第一输送组件和第二输送组件。第一输送组件能够使货物沿第一方向x在平台本体211上运动。第二输送组件能够使货物沿垂直于第一方向的第二方向y在平台本体211上运动。

具体地，参照图9和图10，第一输送组件包括伸出于平台本体211顶面的固定轮212组和驱动固定轮212组转动的第一驱动部件；第一方向x垂直于固定轮212组的轴线方向。平台本体211具有内部腔体，为正方形结构。固定轮212组和第一驱动部件设置在内部腔体中，平台本体211的顶面开设若干槽孔，以使固定轮212组伸出。

具体地，固定轮212组包括同轴且间隔设置的多个固定轮212，同轴的固定轮212设置有若干排。第一驱动部件包括第一电机213、第一连杆214和第一连接机构。同轴的固定轮212通过第一连杆214串联固定，第一连杆214的两端转动设置于平台本体211上。第一电机213通过第一连接机构驱动第一连杆214绕其轴线旋转。第一连接机构包括与第一电机213输出轴连接的第一传动轮215、套设固定于第一连杆214上的第二传动轮216和第一传动带217。

第二输送组件包括升降轮212组、驱动升降轮212组转动的第二驱动部件、基板2192以及第三驱动部件。升降轮212组的轴线与固定轮212组的轴线相互垂直。升降轮212组设置在基板2192上，第三驱动部件驱动基板2192升降，以使升降轮212组高于或低于固定轮212组，与固定轮212组形成高度差。

升降轮212组包括同轴且间隔设置的多个升降轮212、用于安装升降轮212的轴承座2191。轴承座2191固定在基板2192上，升降轮212转动设置在轴承座2191上。同轴的升降轮212设置有若干排，与固定轮212之间呈网格状交错设置。

第二驱动部件包括第二电机213、第二连杆214、第二连接机构和第三连接机构。同轴的轴承座2191之间通过第二连杆214串联，第二电机213通过第二连接机构驱动第二连杆214绕其轴线旋转，第二连杆214通过第三连接机构驱动升降轮212转动。

第二连接机构包括与第二电机213输出轴连接的第三传动轮215、套设固定于第二连杆214上的第四传动轮216和第二传动带217。

第三连接机构包括套设固定于升降轮212的轮轴上的第一齿轮2181和套设固定于第二连杆214上的第二齿轮2182。

第三驱动部件优选为驱动气缸（未示出），驱动气缸与基板2192连接，用于驱动基板2192升降运动，进而带动升降轮212组升降。

暂存单元211的工作原理为：固定轮212相对于平台本体211的高度位置不变，其转动通过第一电机213驱动实现。升降轮212组通过驱动气缸能够相对平台本体211上下运动，其转动通过第二电机213实现。当升降轮212组下降，其轮缘顶部低于固定轮212组的轮缘顶部时，货物能够在固定轮212的驱动下沿第一方向x运动，当升降轮212升高高于固定轮212时，货物能够在升降轮212的驱动下沿第二方向y运动。在本实施例中，示例性地，横向方向为第一方向x，固定轮212组驱动货物沿横向方向运动；纵向方向为第二方向y，升降轮212组升高后，驱动货物沿纵向方向运动。

在本实施例中，货架单元110包括架体、设置于架体上的传送组件和转向组件112。目标货物从货架单元110上是通过货架单元110上设置的转向组件112实现的。转向组件112可使货物转换方向，将货物输送至暂存台210上。在本实施例中，转向组件112优选采用与暂存单元211相同的结构，通过在货架单元110的转弯处为货物筛选区，设置转向组件112，不仅可以使货物在货架单元110上的回转过程中转向，同时也可以控制目标货物转出至暂存台210。货物在此过程中移动状态为平移，不改变货物朝向。在本实施例中，传送组件包括铺设于架体上的若干辊筒111、用于驱动辊筒111滚动的齿轮链条机构。在其他实施例中，转向组件112可以为推杆等推出结构，传送组件可以为传送带式结构。

暂存台210的工作原理为：如图7所示，出库作业运行时，目标货物通过转向组件112进入暂存台210，首先进入A区暂存单元，然后移动到D区，堆垛机在D区取走货物。若此时D区还有货物，则货物移向B区，进而移向C区。当D区货物已经取走，A区还没有货物时，C区货物补到D区由堆垛机取走，尽可能保持连续运转。

在目标货物依次进入A区并移动最终至D区，最后离开货架100的过程中，暂存台210保留的货物数量不固定，不同层可容纳量不同。例如，取最底层货物时最多容纳4件货物，占位如图中A区阴影部分所示；取中间四层货物时最多容纳16件货物，每件货物占位大小如图中B区阴影部分所示；取最上面两层货物时，最多可容纳64件货物，每件货物占位大小如图中C区阴影部分所示。

货架100通过后台设计算法可以保证货物有序移动。此时，需要模拟并且匹配堆垛机的取货速度，保证在一次批量取货时，暂存台210不满负荷承载货物，以保证较高的出入库效率。

货物出入库的工作过程为：

当仓储系统接收一笔订单时，通过后台控制将订单任务通过算法测算分配给特定的货架单元110。当目标货物运转至转向组件112区域时，转向组件112调整使目标货物迅速转换方向，使目标货物进入暂存台210，之后转向组件112恢复原方向，保证其余货物正常循环运转，补货则相反运作流程。无论是入库补货还是出库取货，目标货物所在位置完全固定，采用了“存货单元找机器”的模式，由此可以避免堆垛机找存货单元导致的路径重复，大幅度提高出入库效率。

具体地，货物出入库的运行规则如下：

如图3所示，当出库指令下达时，暂存台210与货架100都进入出库准备状态，即：先将目标货物从货架单元110的 b区运至A区暂存单元211，此时分出2个路径。①直接出库：直接出库时，货物直接由A区运向D区，此时堆垛机的货叉在D区前面等待接货。②暂存待出库：同一层很多情况下有多个货物出库需求，堆垛机作业需要逐个将货物取出，需要反复作业的时间。货物可以进入暂存台210给堆垛机作业留有缓冲时间，又能保障货架100持续运行。当D区有货物待取时，A区调整，将A区的货物转入B区，B区再将货物运至C区，待D区出现空位时，C区再将货物运入D区等待出库。堆垛机将目标取下，整个过程货架单元110匀速转动不改变，再由堆垛机将货物放到AGV大车上运输到出库暂存区，完成出库作业。

当入库指令下达时，暂存台210与货架100都进入入库准备状态，即：堆垛机将货物放在图5所示的暂存台210的C区，C区将货物从C区运送至B区，B区再将货物运送到货架a区，a区再将货物进一步移动到货架100里，实现入库。

本发明还包括一种仓储系统的库存方法，如图11所示，库存方法具体包括：

S100，接收到出库任务，将目标货物按照出库顺序依次输入到暂存台的入口处的暂存单元上；

S200，判断出口处的暂存单元是否存在目标货物；

S300，若判断为无货物，则将目标货物直线输送至出口处的暂存单元；若判断为有货物，则将入口处的暂存单元上的目标货物输送至其他的暂存单元上，通过暂存单元使目标货物运转，按照出库顺序依次运输至出口处的暂存单元上。

仓库管理系统通过后台设计算法可以保证货物有序移动。暂存台上出口处的暂存单元，通过取放货装置取下。仓库管理系统根据匹配堆垛机的取货速度，控制货架单元的出货数量，保证在一次批量取货时，暂存台不满负荷承载货物，以保证较高的出入库效率。

上述的仓储系统的库存方法，通过货物在暂存台上的运转，可以缓冲货物在货架处的出入库速度与堆垛机速度差额，缩短等待时间，提高出入库效率。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种自动化仓储系统，其特征在于，包括：

货架，包括至少一层货架单元，所述货架单元能够使货物水平回转，所述货架单元具有进出货口；

货物暂存装置，设置在所述货架的外侧，包括暂存台，所述暂存台包括若干个呈矩形阵列排布连接的暂存单元，所述暂存单元能够驱动货物在各个暂存单元上移动；位于货物暂存台内侧的一暂存单元与所述货架单元的进出货口对接；

取放货装置，设置在所述货物暂存台的外侧，用于从位于货物暂存台外侧的一暂存单元取放货物。

2.根据权利要求1所述的自动化仓储系统，其特征在于，所述货架单元设置有多层，所述货物暂存装置还包括升降装置，用于驱动所述货物暂存台在不同层货架单元之间升降运动。

3.根据权利要求2所述的自动化仓储系统，其特征在于，所述升降装置包括：

支架，所述支架设置于所述货架一侧；

升降驱动机构，设置于所述支架上，与所述货物暂存台连接，驱动所述货物暂存台升降运动。

4.根据权利要求1所述的自动化仓储系统，其特征在于，与所述货架单元的进出货口对接的暂存单元和与所述取放货装置对应的暂存单元位于货物直线运输的最短路径上。

5.根据权利要求4所述的自动化仓储系统，其特征在于，所述暂存单元设置有四个，排列为正方形形状。

6.根据权利要求1-5任一项所述的自动化仓储系统，其特征在于，所述暂存单元包括一个或多个平台结构，所述平台结构包括：

平台本体；

第一输送组件，能够使货物沿第一方向在所述平台本体上运动；

第二输送组件，能够使货物沿垂直于所述第一方向的第二方向在所述平台本体上运动。

7.根据权利要求6所述的自动化仓储系统，其特征在于，

第一输送组件包括伸出于平台本体顶面的固定轮组和驱动固定轮组转动的第一驱动部件；所述第一方向垂直于固定轮组的轴线方向；

第二输送组件包括升降轮组、驱动升降轮组转动的第二驱动部件以及第三驱动部件；所述升降轮组的轴线与所述固定轮组的轴线相互垂直；所述第三驱动部件驱动所述升降轮组升降，以使所述升降轮组高于或低于所述固定轮组。

8.根据权利要求7所述的自动化仓储系统，其特征在于，货架单元包括架体，设置于架体上的传送组件和转向组件；所述传送组件包括铺设于架体上的若干辊筒、用于驱动辊筒滚动的传动齿轮和传动链条；所述转向组件能够使所述货物转向进行回转运动或使货物转向从所述进出货口输出。

9.根据权利要求8所述的自动化仓储系统，其特征在于，所述货架的横截面为矩形的闭环结构；在宽度方向上无间隙并排排列设置有多个货架，每个所述货架的一侧端部的外侧设置有所述货物暂存装置，所述货物暂存装置的外侧设置有沿货架宽度方向设置的巷道，用于取放货装置的移动。

10.一种仓储系统的库存方法，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的仓储系统；与货架单元的进出货口对接的暂存单元为入口处的暂存单元，与取放货装置对应的暂存单元为出口处的暂存单元；所述库存方法包括：

接收到出库任务，将目标货物按照出库顺序依次输入到暂存台的入口处的暂存单元上；

判断出口处的暂存单元是否存在目标货物；

若判断为无货物，则将目标货物直线输送至出口处的暂存单元；若判断为有货物，则将入口处的暂存单元上的目标货物输送至其他的暂存单元上，通过暂存单元使目标货物运转，按照出库顺序依次运输至出口处的暂存单元上。

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