CN113978992B - 一种超高密度存储系统及存储方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高密度存储系统及存储方法，属于仓储智能化技术领域，所述系统包括：立体仓库，所述立体仓库为多层结构，各层出入库口之间通过提升机相连接；工作面，所述工作面设于立体仓库每一层，包括存储区模块和换向区模块，所述存储区模块和换向区模块交替布置，所述换向区模块和提升机对应布置，所述存储区模块的底部结构支持双向运动，所述换向区模块包括进行滚动的小辊筒和可以整体旋转的旋转基座；本发明可实现超高密度存储，同时采用模块化设计，具有智能化程度高、存取灵活、标准化程度高、安装实施简单、出入库效率高的特点。

Description

一种超高密度存储系统及存储方法
技术领域
本发明涉及一种超高密度存储系统及存储方法，属于仓储智能化技术领域。
背景技术
现有的自动化密集存储系统(不考虑叉车、重力货架等人工操作的密集存储系统)主要有几种类型：堆垛机立体库、料箱穿梭车立体库、托盘四向穿梭车立体库、顶部拉取式立体库；其中堆垛机立库因为通道占用的空间较多，存储密度整体和后3种有较大差距，其市场应用也逐渐被后三种取代。
后面三种密集存储的特征都是由货架+依托货架运行的自动行驶机器人组成，因为货架同时构成了机器人的行驶环境，对货架的安装调试和后期系统运维要求较高，同时会存在随着存储密度增加，出入库的灵活性会受限等因素。
当前的主流自动化密集存储方案都是采用货架+依托货架运行的自动行驶机器人这种形态，这种形态存在以下问题：
因为货架同时构成了机器人的行驶环境，对货架的安装调试(如调平、对齐)要求较高；机器人在仓库中自动运行，存在潜在的相撞问题，而一旦出现这些问题，进入其中的维修处理会较为复杂；系统虽然采用的模块化设计，但货架和机器人还是分离的系统，实际实施过程中，每个项目因为货架环境的不同，仍然需要较多的项目现场调试时间，无法彻底做到标准化的即插即用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种超高密度存储系统，系统可实现超高密度存储，同时采用模块化设计，具有智能化程度高、存取灵活、标准化程度高、安装实施简单、出入库效率高的特点。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
一方面，本发明提供了一种超高密度存储系统，包括：
立体仓库，所述立体仓库为多层结构，各层出入库口之间通过提升机相连接；
工作面，所述工作面设于立体仓库每一层，包括存储区模块和换向区模块，所述存储区模块和换向区模块交替布置，所述换向区模块和提升机对应布置，所述存储区模块的底部结构支持双向运动，所述换向区模块包括进行滚动的小辊筒和可以整体旋转的旋转基座。
进一步的，所述存储区模块和换向区模块的数量可以扩展，所述存储区模块中的货位数量也可以扩展，所述提升机可以部署在一个方向，也可以两个方向部署。
进一步的，还包括：在多个换向区模块之间增设交叉换向区域。
进一步的，所述存储区模块的底部结构包括:多个用于支撑的可转动辊筒、用于驱动所述辊筒转动的驱动电机、用于连接多个辊筒相互传动的传动机构以及用于控制驱动电机运转的运动控制机构。
进一步的，所述小辊筒为可顺时针或逆时针滚动结构，所述旋转基座为可进行90度旋转结构。
进一步的，所述换向区模块由多个旋转基座和小辊筒组成，多个旋转基座之间同步旋转，多个小辊筒之间同步滚动。
第二方面，本发明提供一种根据上述任一项所述的超高密度存储系统的存储方法，包括：
出库时，首先确保换向区模块处于左右输送状态，然后存储区模块顺时针滚动，换向区模块小辊筒同步滚动，直至货物至换向区模块正上方；换向区模块旋转基座旋转，由左右输送状态切换至前后输送状态；根据路径规划，所有从当前换向位置至提升机位置的换向区模块均旋转至前后输送状态；路径上的换向区模块同步输送，将货物送至提升机入口；提升机将货物从当前层搬运至一层；
入库时，货物首先由提升机从一层入口搬运至指定层，换向区模块以前后输送状态将货物搬运至指定货道口后换向进入左右输送状态，配合货道中的辊筒同步逆时针滚动将货物放置在指定位置。
进一步的，如需要出库的物资位于货道中内侧时，首先通过和出库相仿的过程，将外侧货物转移移动至仓库中的空余货位，再调度物资出库。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、高密度存储：换向区在整个仓库中所占空间比例很小，且可以通过增加单个货道中的货位数量进一步扩充，达到极高的存储密度；
2、灵活出入库：仓库中任意位置的货物均可实现灵活出入库，即使外部有货物遮挡，也可以通过自动移库的形式完成出库；
3、模块化部署实施：整个仓库由结构支撑框架、存储区模块，换向区模块构成，本身具有高度模块化的特征，可以通过按照规则的模块组合，形成不同的立库层高、货物数、通道布局、整体形状等。
4、即插即用节省调试时间：因为整个系统形态模块化程度极高，几乎不存在需要定制化的部件，也没有独立运动的车辆等设备，因而系统的调试部署非常简单；
5、不会有设备碰撞：系统中没有独立运动的车辆设备，不会发生设备相撞、脱轨等在高层立库中极难处理的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的立体仓库结构示意图；
图2是本发明实施例提供的工作面结构示意图；
图3是本发明实施例提供的存储区和换向区扩展后示意图；
图4是本发明实施例提供的在交叉方向增布换向区域示意图；
图5是本发明实施例提供的存储区和换向区的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的小辊筒和旋转基座的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的出库、入库流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例介绍一种超高密度存储系统，包括：
立体仓库，所述立体仓库为多层结构，各层出入库口之间通过提升机相连接；
工作面，所述工作面设于立体仓库每一层，包括存储区模块和换向区模块，所述存储区模块和换向区模块交替布置，所述换向区模块和提升机对应布置，所述存储区模块的底部结构支持双向运动，所述换向区模块包括进行滚动的小辊筒和可以整体旋转的旋转基座。
该立体仓库设计为多层结构，如图1所示为5层结构，实际可以按照项目需求确定层数，1层出入库口和各层之间通过提升机相连接，根据输送物资的重量和载体不同，提升机可以是同步带式、齿轮齿条式、链条式等各种形态，和关键产品形态无关，不做特别限定。
立体仓库的工作面结构由存储区和换向输送区构成，储存区中方格表示具体的储位。布局中存储区和换向区交替布置，换向区和提升机对应布置(图2)。
存储区和换向区的数量可以扩展，存储区中的货位数量也可以扩展。提升机可以部署在一个方向，也可以两个方向部署(图3)。
也可以在交叉方向增布换向区域，一方面可以起到在规模很大的仓库中节省搬运距离的作用，另一方面也可以作为当同时执行多个出入库任务或需要取出存储通道内层货物时的移库暂存。
整个立体仓库采用模块化结构部署，如图5所示是由存储区模块和换向区模块构成的基本结构和功能模块
存储区模块底部结构支持双向运动，取决于货物重量或形态，可以通过辊筒、链条等多种具体的结构形式。以下以辊筒为例进行说明：
整个存储区模块由多个辊筒配合其支撑结构、下方驱动电机、传动机构、运动控制机构构成
货物存储时放置于辊筒上，通过辊筒的顺/逆时针(图5当前视角下)滚动，实现货物在存储区模块上的左右移动(图5当前视角下)，进行货物的出入库搬运。
每个货位下的辊筒滚动可以单独控制，入库时先入最内层(相对换向区)的货物，出库时先出最外层的货物(实现这一点需要仓库管理软件中的库位管理模块配合，软件的调度不是本发明的重点，不在此详细说明)，同时也支持在外层货物不出库时出内层的货物，此时需要先将外层货物移至周边货道的空货位或图4中左右布置的换向区。
换向区模块由基本的换向模块构成，换向模块包括可以进行滚动的小辊筒和可以整体旋转的旋转基座。辊筒可以顺时针或逆时针滚动，旋转基座可以进行90度旋转从而使换向模块进入左右输送状态和前后输送状态，旋转基座旋转时，小辊筒降下，不和货物发生摩擦。在同一个换向区模块中的旋转基座同步旋转、小辊筒同步滚动。一个换向区模块可以由多个基本换向模块构成(如图6为4x4)，换向模块的数量可以取决于货物大小等因素。
实施例2
本实施例提供一种根据实施例1中任一项所述的超高密度存储系统的存储方法，包括：
出库时，首先确保换向区模块处于左右输送状态，然后存储区模块顺时针滚动，换向区模块小辊筒同步滚动，直至货物至换向区模块正上方；换向区模块旋转基座旋转，由左右输送状态切换至前后输送状态；根据路径规划，所有从当前换向位置至提升机位置的换向区模块均旋转至前后输送状态；路径上的换向区模块同步输送，将货物送至提升机入口；提升机将货物从当前层搬运至一层；
入库时，货物首先由提升机从一层入口搬运至指定层，换向区模块以前后输送状态将货物搬运至指定货道口后换向进入左右输送状态，配合货道中的辊筒同步逆时针滚动将货物放置在指定位置。
本实施例提供的存储方法，其应用过程具体涉及如下步骤：
库内存储的物资需要出库时，首先确保换向区模块处于左右输送状态，然后存储区模块顺时针滚动，换向区模块小辊筒同步滚动，直至货物至换向区模块正上方；换向区模块旋转基座旋转，由左右输送状态切换至前后输送状态；根据路径规划，所有从当前换向位置至提升机位置的换向区模块均旋转至前后输送状态；换向区路径上的模块同步滚动，将货物送至提升机入口；提升机将货物从该层搬运至1层。如图7中货物A的搬运。
如需要出库的物资位于货道中内侧时，如图7中货物B，外侧尚有货物C、D、E。则首先通过和出库相仿的过程，将外侧货物转移移动至仓库中的空余货位，再调度货物B出库。
入库流程和出库流程相反，货物首先由提升机从1层入口搬运至指定层，换向区以前后输送状态将货物搬运至指定货道口后换向进入左右输送状态，配合货道中的辊筒同步逆时针滚动将货物放置在指定位置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种超高密度存储系统，其特征在于，包括：
立体仓库，所述立体仓库为多层结构，各层出入库口之间通过提升机相连接；
工作面，所述工作面设于立体仓库每一层，包括存储区模块和换向区模块，所述存储区模块和换向区模块交替布置，所述换向区模块和提升机对应布置，所述存储区模块的底部结构支持双向运动，所述换向区模块包括进行滚动的小辊筒和可以整体旋转的旋转基座；
所述存储区模块的底部结构包括:多个用于支撑的可转动辊筒、用于驱动所述辊筒转动的驱动电机、用于连接多个辊筒相互传动的传动机构以及用于控制驱动电机运转的运动控制机构；
所述小辊筒为可顺时针或逆时针滚动结构，所述旋转基座为可进行90度旋转结构；
所述换向区模块由多个旋转基座和小辊筒组成，多个旋转基座之间同步旋转，多个小辊筒之间同步滚动。
2.根据权利要求1所述的超高密度存储系统，其特征在于：所述存储区模块和换向区模块的数量可以扩展，所述存储区模块中的货位数量也可以扩展，所述提升机可以部署在一个方向，也可以两个方向部署。
3.根据权利要求1所述的超高密度存储系统，其特征在于：还包括：在多个换向区模块之间增设交叉换向区域。
4.一种根据权利要求1至3任一项所述的超高密度存储系统的存储方法，其特征在于，包括：
出库时，首先确保换向区模块处于左右输送状态，然后存储区模块顺时针滚动，换向区模块小辊筒同步滚动，直至货物至换向区模块正上方；换向区模块旋转基座旋转，由左右输送状态切换至前后输送状态；根据路径规划，所有从当前换向位置至提升机位置的换向区模块均旋转至前后输送状态；路径上的换向区模块同步输送，将货物送至提升机入口；提升机将货物从当前层搬运至一层；
入库时，货物首先由提升机从一层入口搬运至指定层，换向区模块以前后输送状态将货物搬运至指定货道口后换向进入左右输送状态，配合货道中的辊筒同步逆时针滚动将货物放置在指定位置。
5.根据权利要求4所述的存储方法，体特征在于：如需要出库的物资位于货道中内侧时，首先通过和出库相仿的过程，将外侧货物转移移动至仓库中的空余货位，再调度物资出库。
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