CN114401915B - 使用自动化装载机的自动化存储和取出系统以及更换电源的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化存储和取出系统(1)，包括：至少一个集装箱搬运车辆(3‑5)；水平导轨系统(108)，用于使集装箱搬运车辆运行；以及充电站，用于为集装箱搬运车辆的可更换电源(28)再充电，其中：集装箱搬运车辆(3‑5)包括：第一组车轮(32a)，用于使集装箱搬运车辆在导轨系统上沿第一方向移动；第二组车轮(32b)，用于使集装箱搬运车辆在导轨系统上沿垂直于第一方向的第二方向移动；以及电源舱(27a)，该电源舱在集装箱搬运车辆内以用于当集装箱搬运车辆使用时容纳可更换电源(28)；并且充电站设置在水平轨道系统上或水平导轨系统处，充电站(90)包括一个或多个充电架(91)，每个充电架(91)提供用于为可更换电源(28)再充电的一列充电位置(92)，并且每个充电位置(92)构造成在再充电过程期间容纳可更换电源(28)，充电站(90)还包括自动化装载机(40；40’)，该自动化装载机包括电源支撑件(43)，自动化装载机(40；40’)布置成在所述第一方向和第二方向上竖直地和水平地移动，以用于通过从充电架(91)的充电位置(92)取出第一可更换电源(28)及将第一可更换电源(28)插入该充电架的充电位置中以及通过由延伸到所述充电架(91)和电源舱(27a)中的自动化装载机(40；40’)从集装箱搬运车辆(3)的电源舱(27a)取出第二可更换电源(28)及将第二可更换电源(28)插入集装箱搬运车辆的电源舱中，在充电架(91)与集装箱搬运车辆的电源舱(27a)之间交换和运输20可更换电源(28)。进一步描述了用于该系统中使用的自动化装载机以及用于从充电架中的充电位置和集装箱搬运车辆中的电力舱转移电源且反之亦然的方法。

Description

使用自动化装载机的自动化存储和取出系统以及更换电源的 方法

技术领域

本发明涉及一种用于存储和取出由集装箱搬运车辆搬运的集装箱的自动化存储和取出系统，该自动化存储和取出系统具有用于改变集装箱搬运车辆中的电源的自动化装载机。本发明还涉及分别从集装箱搬运车辆中的电力舱和充电架中的充电位置取出电源以及将电源插入到集装箱搬运车辆中的电力舱和充电架中的充电位置中的方法。

背景技术

图1公开了典型现有技术的具有框架结构100的自动化存储和取出系统1，并且图2和图3公开了适于在这种系统1上操作的两个不同的现有技术的集装箱搬运车辆201、301。

框架结构100包括多个直立构件102和由直立构件102支撑的多个水平构件103。构件102、103通常可由金属（例如，挤压铝型材）制成。

框架结构100限定存储网格104，该存储网格包括成排布置的存储柱105，其中，存储柱105的存储集装箱106（也称为箱），这些集装箱一个堆叠在另一个的顶部上以形成堆垛107。存储网格104防止存储集装箱106的堆垛107的水平移动，并且引导集装箱106的竖直移动，但是通常在堆叠时不以其他方式支撑存储集装箱106。

自动化存储和取出系统1包括横跨存储网格104的顶部以网格图案布置的导轨系统108，多个集装箱搬运车辆201、301在该导轨系统108上操作以将存储集装箱106从存储柱105提升以及将存储集装箱106下降到该存储柱中，并且还将存储集装箱106运输到存储柱105上方。导轨系统108包括第一组平行轨道110和第二组平行轨道111，该第一组平行轨道被布置成引导集装箱搬运车辆201、301横跨框架结构100的顶部在第一方向X上的移动，该第二组平行轨道被布置成垂直于第一组轨道110以引导集装箱搬运车辆201、301在垂直于第一方向X的第二方向Y上的移动。这样，导轨系统108限定了多个网格柱112，在这些网格柱上，集装箱搬运车辆201、301可以在存储柱105上方（即，在平行于水平X-Y平面的平面中）横向地移动。

每个现有技术的集装箱搬运车辆201、301包括车身201a、301a以及第一组车轮和第二组车轮201b、301b、201c、301c，它们允许集装箱搬运车辆201、301分别在X方向和Y方向上横向移动。在图2和图3中，每组中的两个车轮是完全可见的。第一组车轮201b、301b被布置成与第一组导轨110中的两个相邻导轨接合，并且第二组车轮201c、301c被布置成与第二组导轨111中的两个相邻导轨接合。每组车轮201b、301b、201c、301c可以被提升和下降，使得第一组车轮201b、301b和/或第二组车轮201c、301c可以在任意时刻与相应组的轨道110、111接合。

每个现有技术的集装箱搬运车辆201、301还包括用于竖直运输存储集装箱106的升降装置（未示出），例如，从存储柱105升高存储集装箱106以及将存储集装箱106下降到该存储柱中。升降装置包括一个或多个抓持/接合装置（未示出），该抓持/接合装置适于接合存储集装箱106，并且该抓持/接合装置可从车辆201、301下降，使得可在与第一方向X和第二方向Y正交的第三方向Z上调节抓持/接合装置相对于车辆201、301的位置。

常规地，并且还出于本申请的目的，Z=1标识网格104的最上层，即，紧邻在导轨系统108下方的层，Z=2标识导轨系统108下方的第二层，Z=3标识第三层等。在图1中公开的示例性现有技术的网格中，Z=8标识网格104的最下面的底层。类似地，X=1…n和Y=1…n标识每个网格柱112在水平平面中的位置。因此，作为示例，并使用在图1中表示的笛卡尔坐标系X、Y、Z，在图1中标识为106’的存储集装箱可以被称为占据X=10、Y=2、Z=3的网格位置或单元。集装箱搬运车辆201、301可以被称为在Z=0的层中行进，并且每个网格柱112可以通过其X和Y坐标来标识。

每个现有技术的集装箱搬运车辆201、301均包括当在导轨系统108运输存储集装箱106时用于接收和装载存储集装箱106的存储舱或空间。存储空间可包括腔体，该腔体居中地布置在车身201a内，如图2所示并且如例如在WO2015/193278A1中描述的，其内容通过引用结合于此。

图3示出了具有悬臂结构的集装箱搬运车辆301的替代构造。这种车辆在例如NO317366中有详细描述，其内容也通过引用结合于此。

图2中所示的中央腔体集装箱搬运车辆201的占用空间覆盖具有X方向和Y方向上的尺寸的区域，该区域总体上等于网格柱112的横向范围，即，网格柱112在X方向和Y方向上的范围，例如，如WO2015/193278A1中所描述的，其内容通过引用结合于此。本文中使用的术语“横向”可以指“水平”。

替代地，例如，如在WO2014/090684A1中所公开的，中央腔体集装箱搬运车辆101的占用空间可大于由网格柱112限定的横向区域。

如图4所示，导轨系统108可以是单导轨系统。替代地，如图5所示，导轨系统108可以是双导轨系统，因此允许具有总体上与由网格柱112限定的横向区域对应的占用空间的集装箱搬运车辆201沿着一排网格柱行进，即使另一集装箱搬运车辆201被定位在与该排相邻的网格柱的上方。单导轨系统和双导轨系统两者或者包括在单导轨系统108中的单导轨和双导轨布置的组合在水平平面P中形成网格图案，该网格图案包括多个矩形且均匀的网格位置或网格单元122，其中，每个网格单元122包括由第一轨道110的一对轨道110a、110b和第二组轨道111的一对轨道111a、111b界定的网格开口115。在图5中，网格单元122由虚线框表示。

结果，轨道110a和110b形成限定在X方向上延伸的网格单元的平行排的轨道对，并且轨道111a和111b形成限定在Y方向上延伸的网格单元的平行排的轨道对。

如图6所示，每个网格单元122的宽度W_c通常在30至150cm的间隔内，并且其长度L_c通常在50至200cm的间隔内。每个网格开口115的宽度W_o和长度L_o通常比网格单元122的宽度W_c和长度L_c小2至10cm。

在X方向和Y方向上，相邻的网格单元被布置成彼此接触使得它们之间不存在空间。

在存储网格104中，大部分网格柱112是存储柱105，即，网格柱105，其中，存储集装箱106被存储在堆垛107中。然而，网格104通常具有至少一个网格柱112，该网格柱不用于存储该存储集装箱106，而是该网格柱包括集装箱搬运车辆201、301可卸载和/或拾取存储集装箱106的位置，使得存储集装箱可被运输到存取站（未示出），在该存取站处，可从网格104的外部接近存储集装箱106或将存储集装箱从网格104中移出或移入该网格。在本领域内，这样的位置通常称为‘端口’，并且该端口所在的网格柱112可称为‘端口柱’119、120。可以在水平的、倾斜的和/或竖直的任何方向上运输到存取站。例如，存储集装箱106可放置在存储网格104内的随机或专用网格柱112中，然后由任意的集装箱搬运车辆拾取并运输到端口119、120以用于进一步运输到存取站。要注意的是，术语“倾斜”指的是存储集装箱106的运输的总体运输方向在水平和垂直之间的某个位置。

图1中的网格104包括两个端口柱119和120。例如，第一端口柱119可以是专用卸载端口柱，在此处，集装箱搬运车辆201、301可卸载待运输至存取站或转移站的存储集装箱106，并且第二端口柱120可以是专用拾取端口柱，在此处，集装箱搬运车辆201、301可拾取已经从存取站或转移站运输至网格104的存储集装箱106。

存取站通常可以是拣选站或库存站，在此处，产品货物从存储集装箱106移除或定位到存储集装箱中。在拣选站或库存站中，存储集装箱106通常不从自动化存储和取出系统1移除，但一旦被存取就返回到网格104中。端口还可用于将存储集装箱从网格104移出或移入到网格中，例如，用于将存储集装箱106转移至另一存储设施（例如，另一网格或另一自动化存储和取出系统）、运输车辆（例如，火车或货车）或生产设施。

在端口119、120与存取站之间，通常使用包括多个输送机的输送机系统来运输这些存储集装箱。

如果端口119、120和存取站位于不同的高度水平处，则输送机系统可以包括具有竖直部件的升降装置，以用于在端口119、120与存取站之间竖直地运输存储集装箱106。

例如，如在WO2014/075937A1中所描述的，输送机系统可布置成在不同的网格之间转移存储集装箱106，其内容通过引用结合于此。

当将要存取存储在图1中公开的网格104中的存储集装箱106时，指示集装箱搬运车辆201、301中的一个从目标存储集装箱106在网格104中的位置取出该目标存储集装箱并且将该目标存储集装箱运输至卸载端口119。该操作包括将集装箱搬运车辆201、301移动到存储柱105（目标存储集装箱106定位在其中）上方的网格位置，使用集装箱搬运车辆201、301的升降装置（未示出）从存储柱105取出存储集装箱106，以及将存储集装箱106运输到卸载端口119。如果目标存储集装箱106位于堆垛107内的深处（即，在一个或多个其他存储集装箱106定位在目标存储集装箱106上方的情况下），该操作还包括在从存储柱105提升目标存储集装箱106之前，临时移动定位在上方的存储集装箱。这个步骤（在本领域中有时被称为“挖掘”）可以用随后用于将目标存储集装箱运输至卸载端口119的同一集装箱搬运车辆或用一个或多个其他协作的集装箱搬运车辆来执行。替代地或另外地，自动化存储和取出系统1可以具有特别地专用于从存储柱105临时移除存储集装箱的任务的集装箱搬运车辆。一旦目标存储集装箱106已经从存储柱105移除，临时移除的存储集装箱可以被重新定位到原始存储柱105中。然而，所移除的存储集装箱可以替代地重新放置到其他存储柱。

当存储集装箱106将要存储在网格104中时，指示集装箱搬运车辆201、301中的一个从拾取端口120拾取存储集装箱106并将该存储集装箱运输至存储柱105（该存储集装箱将要存储在的位置）上方的网格位置。在定位在存储柱堆垛107内的目标位置处或该目标位置上方的任何存储集装箱已经被移除之后，集装箱搬运车辆201、301将存储集装箱106定位在期望的位置处。然后可以将移除的存储集装箱下降回到存储柱105中或者重新放置到其他存储柱。

为了监控和控制自动化存储和取出系统1，例如，监控和控制在网格104内的各个存储集装箱106的位置，监控和控制每个存储集装箱106的内容物以及集装箱搬运车辆201、301的移动，使得期望的存储集装箱106可在期望的时间被递送到期望的位置而不使集装箱搬运车辆201、301彼此碰撞，自动化存储和取出系统1包括控制系统，该控制系统通常是计算机化的并且通常包括用于保持追踪存储集装箱106的数据库。

然而，对于上述存储系统，由于需要再充电而存在不期望的机器人停止，从而使存储系统整体的操作周期缩减至总体每天16小时。

在WO2015/104263A2（其内容通过引用结合于此）中，描述了一种存储系统，该存储系统通过将多个充电站布置在存储网格的周界处来解决不期望的停止。每个充电站具有对每个车辆上的电力存储源进行充电的能力。此外，用于将电力存储源连接到充电站的截获系统是相当复杂的并且因此是更加服务密集的并且易于发生故障。此外，现有技术的截获系统由于在横向方向上对电力存储源的有限支撑而限制所连接的电力存储源的潜在横向范围。

本文所述的创造性解决方案可被认为是代表如在WO2015/104263A2中所公开的存储系统的进一步发展，其中，减轻了上述关于空间和稳定性的缺点。

发明内容

在独立权利要求中阐述并表征了本发明，而从属权利要求描述了本发明的其他特征。

本发明提供了优于现有技术的一个或多个以下优点：

·电池集中度高、节省大量网格空间并使充电区域紧凑

·网格中更少的用于电力的点导致不太需要布线

·可以靠近服务区域布置，从而在电池更换期间发生故障的情况下将集装箱搬运车辆容易地移动到服务区域

·可以在网格上的任何位置进行电池更换

·灵活的解决方案，易于获得备份解决方案

·充电器可以布置在具有改进防火性能的专用区域中（专用房间、增强的喷洒器/防火单元）

·充电架被设置为单元的模块化布置，其中，单元的数量被选择为适应局部充电需要，充电架的每个单元均可以装配到基于网格的轨道系统的网格单元中。

描述了一种自动化存储和取出系统，包括：至少一个集装箱搬运车辆；水平导轨系统，用于使集装箱搬运车辆运行；以及充电站，用于为集装箱搬运车辆的可更换电源再充电，其中：

集装箱搬运车辆包括：第一组车轮，用于使集装箱搬运车辆在导轨系统上沿第一方向移动；第二组车轮，用于使集装箱搬运车辆在导轨系统上沿垂直于所述第一方向的第二方向移动；以及电源舱，在集装箱搬运车辆内以用于当集装箱搬运车辆使用时容纳可更换电源；并且

充电站设置在水平导轨系统上或水平导轨系统处，充电站包括一个或多个充电架，每个充电架提供用于为可更换电源再充电的一列充电位置，并且每个充电位置构造成在再充电过程期间容纳可更换电源，充电站还包括自动化装载机，该自动化装载机包括电源支撑件，自动化装载机布置成在所述第一方向和第二方向上竖直地和水平地移动，以用于通过从充电架的充电位置取出第一可更换电源及将第一可更换电源插入该充电架的充电位置中以及通过由延伸到所述充电架和电源舱中的自动化装载机从集装箱搬运车辆的电源舱取出第二可更换电源及将第二可更换电源插入该集装箱搬运车辆的电源舱中，在充电架和集装箱搬运车辆的电源舱之间交换和运输可更换电源。

充电架可以包括布置在充电架中的不同充电位置处的充电连接件，诸如电插座或电插头。充电连接件适于经由布置在电源上的对应的电源充电连接件与待充电的电源建立电连接。

自动化装载机优选地布置在导轨系统上，以用于使自动化装载机在第一方向或第二方向中的至少一个上移动，其中，导轨系统提供对导轨网格上的不同网格位置的接近。

自动化装载机可以包括：第一组车轮，用于使自动化装载机在导轨系统上沿第一方向移动；第二组车轮，用于使自动化装载机在导轨系统上沿垂直于第一方向的第二方向移动。电源支撑件在Z方向上的移动可以沿基本上竖直的柱，使得可更换电源可以在不同高度处插入电源舱和充电架中的充电位置及从该电源舱和该充电架中的充电位置取出。如果自动化装载机具有车轮，则车轮可以定位成允许其他车辆经过或在相邻的排上经过，例如，该自动化装载机的周界可以环绕一个或两个网格单元的区域（至少装载机的车辆模块部分）。

在另一实施例中，自动化装载机可在独立导轨系统上沿X、Y、Z方向移动，其中，在X方向或Y方向上的一组导轨能够实现在所述方向之一上的水平移动，线性致动器能够实现在另一X方向或Y方向上的移动，并且竖直柱构造成用于竖直引导电源支撑件。

在系统的实施例中，电源舱包括电源锁定组件，该电源锁定组件布置成将电源在电源舱内锁定就位。

换言之，电源锁定组件可以布置成防止所容纳的电源相对于电源舱移动。换言之，电源锁定组件可以防止电源相对于电源舱横向地/水平地移动。

在系统的实施例中，电源锁定组件可在第一位置（即，锁定位置）与第二位置（即，释放位置）之间移动，在该第一位置中，电源锁定组件可以将这些电源中的一个保持就位，而在该第二位置中，电源可以移动。

在系统的实施例中，电源锁定组件通过可释放锁定机构锁定在第一位置。

在系统的实施例中，电源支撑件布置成与可释放锁定机构和/或电源锁定组件相互作用或接合，使得当电源支撑件延伸到电源舱中时，电源锁定组件可以移动到第二位置，以取出已放电的电源或插入已充电的电源。

可释放锁定机构可以包括至少一个枢转臂，该枢转臂布置成与电源支撑件相互作用，使得释放锁定机构。

在系统的实施例中，电源锁定组件可枢转地连接到集装箱搬运车辆的上部部分，使得电源锁定组件可以在第一位置和第二位置之间枢转。

在系统的实施例中，自动化装载机的电源支撑件包括两个横向延伸的引导臂，可更换电源可以支撑在该引导臂之间。

每个引导臂的至少一个区段可以布置成延伸到电源舱中，和/或至少一个引导臂的至少一个端部区段可以布置成延伸到电源舱中，和/或至少这些引导臂的区段布置成延伸到电源舱中，电源可以支撑在这些引导臂之间。

在系统的实施例中，这些引导臂中的至少一个引导臂包括用于与可释放锁定机构和/或电源锁定组件相互作用或接合的一端部。

换言之，这些引导臂中的至少一个可以包括用于与可释放锁定机构和/或电源锁定组件相互作用的一端部，使得电源锁定组件可以移动到该第二位置。这些引导臂中的至少一个的端部可以是锥形的。

在系统的实施例中，可更换电源包括布置在电源的两个相对侧中的每一个上的支撑肋，每个支撑肋布置成与电源支撑件的对应的引导臂相互作用。支撑肋可以沿着电源的相对侧壁横向地/水平地延伸。

在系统的实施例中，每个支撑肋包括用于与分别布置在引导臂上的对应的突起或凹部相互作用的轮廓表面（例如凹部或突起）。

在系统的实施例中，相互作用/接合的凹部和突起布置成使得当电源由电源支撑件支撑时，防止电源横向移动。

在系统的实施例中，电源锁定组件包括锁定元件，当电源布置在电源舱中并且电源锁定组件处于第一位置时，该锁定元件布置成可选择地经由布置在电源的两个相对侧中的每一个上的支撑肋与电源相互作用，使得防止电源在至少横向方向上移动。

在系统的实施例中，锁定元件布置在通过结构元件互连的两个纵向侧壁上，使得侧壁相对于彼此固定。

在系统的实施例中，结构元件是电源盖，当电源被布置在电源舱中并且电源锁定组件处于第一位置（即，锁定位置）时，该电源盖布置成至少部分地覆盖电源。

在系统的实施例中，电源锁定组件经由两个纵向侧壁、结构元件或电源盖可枢转地连接至集装箱搬运车辆的上部部分。

在系统的实施例中，集装箱搬运车辆的车轮组件和自动化装载机包括：第一组车轮，布置成与第一组轨道接合；以及第二组车轮，布置成与第二组轨道接合；第一组车轮可在上部车轮位置与下部车轮位置之间移动，使得第一组车轮与第一组轨道在下部车轮位置接合并且当第一组车轮处于上部车轮位置时第二组车轮与第二组轨道接合。换言之，第一组车轮相对于集装箱搬运车辆的上部部分可在上部位置与下部位置之间移动，使得电源舱相对于第一组轨道和第二组轨道的高度水平可分别在下部高度水平与上部高度水平之间移动。这同样适用于自动化装载机的第一组车轮和第二组车轮。

在系统的实施例中，当电源支撑件延伸到电源舱中且第一组车轮处于下部车轮位置时，电源锁定组件布置成处于第一位置。

在系统的实施例中，当电源支撑件延伸到电源舱中且第一组车轮处于上部车轮位置时，电源锁定组件布置成处于第二位置。

在系统的实施例中，当电源支撑件延伸到电源舱中且第一组车轮处于上部车轮位置时，电源布置成由电源支撑件支撑。

在系统的实施例中，当电源支撑件延伸到电源舱中且第一组车轮处于下部车轮位置时，电源布置成与电源支撑件分离并且由布置在电源舱内部的至少一个支撑表面支撑。该至少一个支撑表面可以是面朝上的表面。在下部连接位置，当电源由电源支撑件支撑时，充电连接件布置在与电源充电连接件的高度水平对应的高度水平处。

在上部连接位置中，当电源容纳在电源舱中且第一组车轮处于下部车轮位置时，充电连接件布置在与电源充电连接件的高度水平对应的高度水平处。

充电连接件还可以被限定为相对于电源支撑件可在下部连接位置与上部连接位置之间移动。

在系统的实施例中，充电连接件朝向上部连接位置偏置。替代地，充电连接件可以朝向上部连接位置与下部连接位置之间的中间位置偏置。

换言之，当电源支撑件不支撑电源时，充电连接件将处于上部连接位置。充电连接件可以通过任何合适的弹性元件（诸如弹簧）朝向上部连接位置偏置。

在引导臂的实施例中，每个引导臂均包括用于与电源的轮廓表面相互作用的至少一个凹部或突起，使得在自动化装载机的电源支撑件上的转移期间防止被支撑的电源的横向移动。换言之，每个引导臂的区段可以包括用于与电源接合的至少一个凹部或突起。

在第三方面中，本发明提供了一种用于根据第一方面的任一实施例的自动化存储系统的集装箱搬运车辆，该集装箱搬运车辆的特征在于：下部部分，包括用于存储存储集装箱的至少一个存储舱；上部部分，竖直地布置在下部部分的上方；车轮组件，用于在正交的X方向和Y方向上沿着轨道系统引导集装箱搬运车辆；以及电源舱，用于容纳可更换电源；其中，车轮组件包括第一组车轮和第二组车轮，该第一组车轮布置成与轨道系统的第一组轨道接合，该第二组车轮布置成与车轮系统的第二组轨道接合，第一组车轮可在上部位置与下部位置之间移动，使得第一组车轮在下部位置中与第一组轨道接合并且第二组车轮在上部位置中与第二组轨道接合，其中，电源舱布置成经由开口接收可更换电源，该开口面向当第一组车轮处于下部位置时车辆能移动的方向。

开口可以在集装箱搬运车辆的上部部分中且在集装箱接收空间/腔体的上方。

在集装箱搬运车辆的实施例中，电源舱包括电源锁定组件，该电源锁定组件布置成将电源中的每一个在电源舱内保持就位，电源锁定组件可枢转地连接到集装箱搬运车辆的上部部分，使得电源锁定组件可以在第一位置与第二位置之间枢转，在第一位置中，电源锁定组件可将电源中的一个保持就位，而在第二位置中，电源可以移动。

在集装箱搬运车辆的实施例中，电源锁定组件通过可释放锁定机构锁定在第一位置。

集装箱搬运车辆可包括存在于根据第一方面的系统的集装箱搬运车辆中的任何特征。

电源可以是能够产生电力的任何装置，诸如电池或电容。

充电站架中的充电位置构造成在充电期间可释放地支撑、保持或悬挂电源。

此外，电源支撑件可以包括两个引导销（即，引导臂），该引导销从柱的外周界延伸一距离L。这两个引导销之间的水平间距可以等于或近似等于电源的几何尺寸，例如，在矩形盒形状的情况下等于或近似等于电源的宽度。这两个引导销优选地在水平平面中相互对准。

引导销的端部可具有不同的形式（诸如锥形），以在操作期间与布置在集装箱搬运车辆内的电源舱的入口开口处或在该电源舱的入口开口附近的释放机构相互作用。该锥形形状可以例如激活构成释放机构的一部分的枢转臂的枢转，并且其中，枢转臂的枢转运动允许电源滑入到电源舱中。然而，可以设想其他机构，例如基于平移移动或基于枢转运动和平移移动的组合的释放机构。

充电站架的下端部可以包括充电架底板以允许稳定地耦接至导轨系统。充电站底板可以构造成装配在轨道系统的第一组平行轨道和第二组平行轨道内。例如，底板的周界可以在单个网格单元内固定到轨道的两个或更多个内侧壁。可替代地或附加地，底板可以安装在轨道上以覆盖多个网格单元。

集装箱搬运车辆可以包括：集装箱接收存储空间，用于容纳存储集装箱；升降装置，布置成在堆垛中的存储位置与存储空间中的运输位置之间竖直地运输存储集装箱。升降装置可以包括：抓持装置，构造成可释放地抓持存储集装箱；以及升降电机，构造成使抓持装置相对于存储空间升高和下降。集装箱接收存储空间可以居中地布置在集装箱搬运车辆的下部部分内。

此外，将电源布置到更深入到车辆的水平延伸部中，即，更接近车辆的重心轴线或在车辆的重心轴线处，增加了车辆的整体稳定性条件。

还描述了一种用于以上描述的系统的自动化装载机，其中，自动化装载机构造成用于更换可更换电源，自动化装载机包括用于可释放地支撑可更换电源的可竖直和水平移动的电源支撑件；其中，电源支撑件包括两个横向延伸的引导臂，可更换电源可以由该引导臂支撑，两个引导臂均包括锥形端部，该锥形端部延伸超出引导臂的能支撑电源的区段，其中，电源支撑件布置成通过将可更换电源从充电站架中的不同高度位置和电源舱取出及将可更换电源插入到该充电站架中的不同高度位置和电源舱中，在充电站架与集装箱搬运车辆的电源舱之间交换和运输可更换电源。

每个引导臂的区段可以包括用于与电源接合的至少一个轮廓表面，使得当电源在充电架与车辆之间运输时防止可更换电源相对于引导臂的横向移动。

还描述了用于充电站的充电架。充电架包括一堆充电位置，充电位置被支撑在框架中，每个充电位置以竖直阵列的形式与下一个充电位置间隔开，充电架包括在框架的底部处的安装板，该安装板构造成安装在限定于导轨系统的平行轨道内的空间开口内。

框架可以由连接到框架结构的支腿支撑。在可能的构造中，支腿由框架结构的直立构件支撑，例如作为直立构件的竖直延伸部。然而，支腿也可以由框架结构的水平构件支撑和/或由导轨系统支撑。

取决于具体项目的需求，充电位置的数量可以有多种，例如大于五个，更优选地为七个。当布置在充电位置时，电源可相对于下面的网格开口被偏心地支撑，使得与它们位于网格开口的中间位置的情况相比，电源的重量可更靠近导轨系统的支腿被承载。

还描述了一种使用包括电源支撑件的自动化装载机将容纳在集装箱搬运车辆的电源舱内的电源转移至充电站的充电架中的未占用的位置的方法，

集装箱搬运车辆构造成在轨道系统上移动，该轨道系统包括布置在水平平面中且在第一方向上延伸的第一组平行轨道以及布置在水平平面中且在与第一方向正交的第二方向上延伸的第二组平行轨道，所述第一组轨道和第二组轨道在水平平面中形成网格图案，该网格图案包括多个相邻的网格单元，每个网格单元均包括由第一组轨道的一对相邻轨道和第二组轨道的一对相邻轨道限定的网格开口；

该方法包括以下步骤：

a）将车辆和/或自动化装载机操纵到以下位置中：在该位置中，电源支撑件至少部分地突出到容纳电源的电源舱中，

b）将电源装载到电源支撑件上，以及

c）将电源支撑件上的电源从集装箱搬运车辆转移至充电站的充电架中的未占用的位置。

在该方法的一方面中，将电源从集装箱搬运车辆的电源舱装载到电源支撑件是通过调整电源舱相对于下面的轨道系统的高度来实现的。

将电源从集装箱搬运车辆的电源舱转移至电源支撑件是通过调整可移动的更换装置的电源支撑件相对于电源舱的高度来实现的。

该方法可以在如上所述的自动化存储和取出系统上进行。

还描述了一种使用包括电源支撑件的自动化装载机取出容纳在充电站架内的充电位置中的可充电电源及将可充电电源装载到集装箱搬运车辆的空的电源舱中的方法；

集装箱搬运车辆构造成在轨道系统上移动，该轨道系统包括布置在水平平面中且在第一方向上延伸的第一组平行轨道以及布置在水平平面中且在与第一方向正交的第二方向上延伸的第二组平行轨道，所述第一组轨道和第二组轨道在水平平面中形成网格图案，该网格图案包括多个相邻的网格单元，每个网格单元包括由第一组轨道的一对相邻轨道和第二组轨道的一对相邻轨道限定的网格开口；

该方法包括以下步骤：

-通过将电源支撑件与将要从充电站架取出的电源竖直地和/或水平地对准，将自动化装载机操纵到容纳在充电站架内的已充电的电源，

将电源装载到电源支撑件上，

-将电源支撑件上的电源从充电站架转移至集装箱搬运车辆的电源舱。

在下文中，仅通过示例的方式介绍许多具体细节，以提供对所要求保护的充电站、系统和方法的实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，这些实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下实施，或者与其他组件、系统等一起实施。在其他情况下，未示出或未详细描述众所周知的结构或操作，以避免模糊所公开的实施例的各个方面。

附图说明

所附附图是为了便于理解本发明。附图示出了本发明的实施例，现在将仅通过示例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1是现有技术的自动化存储和取出系统的网格的立体视图。

图2是现有技术的集装箱搬运车辆的立体视图，在该集装箱搬运车辆中具有用于容纳存储集装箱的居中布置的腔体。

图3是现有技术的集装箱搬运车辆的立体视图，该集装箱搬运车辆具有用于在下方容纳存储集装箱的悬臂。

图4是现有技术的单导轨系统的俯视图。

图5是现有技术的双导轨系统的俯视图。

图6是根据图1的自动化存储和取出系统的轨道系统的俯视图。

图7是根据本发明的一个示例性实施例的包括两个集装箱搬运车辆的自动化存储和取出系统的立体视图。

图8是图7的自动化存储和取出系统的俯视图。

图9是根据图7和图8的自动化存储和取出系统的侧视图。

图10是根据图7至图9的集装箱搬运车辆的立体视图，其中，移除了车辆的顶盖和侧板。

图11是根据图10的集装箱搬运车辆的侧视图。

图12是根据图10和图11的集装箱搬运车辆的截面侧视图。

图13示出了可用于在集装箱搬运车辆与充电架中的充电位置之间转移电源的自动化装载机；

图14A至图14E按顺序示出了电力存储源从自动化装载机被转移至车辆的电力存储源舱；

图15是示例性自动化存储和取出系统的侧视图，其示出了用于将安装在充电站的电力存储源插入到车辆的电力存储源舱中的顺序的一个示例；

图16是根据本发明的一个实施例的可释放地连接到自动化装载机的集装箱搬运车辆的侧视图；

图17是可充电电力存储源的立体视图。

图18是布置在集装箱搬运车辆的电源舱内的操作位置中的图17的可充电电力存储源的沿着X方向的截面图。

图19是根据本发明第二实施例的集装箱搬运车辆的立体视图；

图20A和图20B是本发明的第三实施例的集装箱搬运车辆的立体侧视图；

图21A和图21B是根据本发明的充电站的第一实施例的立体视图；

图22A至图22C是根据本发明的充电站的第二实施例的立体视图；

图23是单个充电架的详细视图；

在附图中，相同的附图标记用于表示相同的部分、元件或特征，除非另有明确说明或从上下文隐含地理解。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更详细地讨论本发明的实施例。然而，应当理解，附图并不旨在将本发明限制于附图中所描绘的主题。

自动化存储和取出系统1的框架100根据以上结合图1至图6描述的现有技术的框架100来构造，即，多个直立构件102和多个由直立构件102支撑的水平构件103，并且进一步地，框架100包括布置在存储柱105/网格柱112的顶部上的在X方向和Y方向上的平行轨道110、111的导轨系统108。网格柱112的水平区域（即，沿着X方向和Y方向的区域）可分别由相邻轨道110和111之间的距离限定（见图4至图6）。

在图1中，网格104被示出为具有8个单元的高度。然而，应当理解，网格104原则上可以具有任何尺寸。具体地，应当理解，网格104可明显比图1中所公开的更宽和/或更长和/或更深。例如，网格104的水平范围可大于700×700个网格单元，并且其深度可大于12个网格单元。

现在将参考图7至图12更详细地讨论根据本发明的自动化存储和取出系统的一个实施例。附图所示的集装箱搬运车辆3的确切构造可以变化。然而，自动化存储和取出系统1的所有车辆3包括车身17和布置在车身17的下部区段或部分17a（见图12）中的车轮组件18（或任何其他滚动器件/滚动装置），以使得集装箱搬运车辆3能够横向移动，即，车辆3在X方向和Y方向上的移动（见图7至图8）。

车轮组件/滚动装置18包括：第一组车轮19，该第一组车轮布置成与第一组轨道110的一对轨道110a、110b接合；以及第二组车轮20，该第二组车轮布置成与第二组轨道111的一对轨道111a、111b接合（见图8）。这些组车轮19、20中的至少一个可以被提升和下降，使得第一组车轮19和/或第二组车轮20可以在任意时刻与相应的一组轨道110、111接合。可以例如通过使用布置在车辆3的上部部分17b中的提升电机而提升附接至相应车轮19、20的侧板25（见图12）来执行提升/下降程序。每组车轮19、20包括沿着车辆3的侧面布置的四个车轮19a、19b、19c、19d；20a、20b、20c、20d。车轮19a和19b布置在第一竖直平面中，并且车轮19c和19d布置在第二竖直平面中，该第二竖直平面平行于第一竖直平面并且布置在与第一竖直平面相距一距离处，该距离对应于轨道110a和110b之间的距离（例如，见图8）。车轮20a和20b布置在第三竖直平面中，该第三竖直平面与布置有车轮19a、19b、19c和19d的竖直平面正交，并且车轮20c和20d布置在第四竖直平面中，该第四竖直平面平行于第三竖直平面并且布置在与第三竖直平面相距一距离处，该距离对应于轨道111a和111b之间的距离。

每组车轮19、20中的至少一个是机动化的以便沿着导轨系统108推进车辆3。有利地，每组车轮19、20中的至少一个机动化的车轮包括轮毂电机，即，电动机，该电动机耦接至或结合到车轮的轮毂并且直接驱动车轮。在WO2016/120075A1中公开了具有这种电机的集装箱搬运车辆的示例，其内容通过引用结合于此。每个集装箱搬运车辆3包括布置在车身17的下部部分17a内的存储舱或箱存储空间24（见图12），以用于在将存储集装箱106在导轨系统108上运输（见图8）时接收并保持存储集装箱106。箱存储空间24可从下方进入，即，从集装箱搬运车辆3的底部处的开口进入。在图7至图16中示出的具体车辆构造中，箱存储空间24居中地或基本上居中地布置在车身17内。

每个集装箱搬运车辆3还包括用于竖直运输存储集装箱106的升降装置21（见图10和图12），例如，将存储集装箱106从存储柱105提升并且将该存储集装箱带入箱存储空间24中，并且还用于将存储集装箱106从存储空间24下降到存储柱105中。升降装置21包括抓持装置22，该抓持装置布置成与存储集装箱106可释放地接合。升降装置21还包括用于下降和升高抓持装置22的机动化升降机构23，使得可在第三方向Z上调节抓持装置22相对于车身17的位置，即，该第三方向与第一方向X和第二方向Y正交（还见图7）。在图10和图12所示的车辆构造中，抓持装置22包括附接在升降板22b下方的远程操作的爪22a。升降板22b可连接至构成机动化升降机构23的一部分的多个带（未示出）。

机动化升降机构23布置在车身17的上部部分17b中（见图12）、在用于安装可充电电源28的电池盖或壳体27的下方（见图10）并且在具有箱存储空间24的下部部分17a的上方。

当将要存取存储在存储网格104中的存储集装箱106时，指示集装箱搬运车辆3中的一个从目标存储集装箱106在存储网格104中的位置取出该目标存储集装箱，并且将目标存储集装箱106运输至存取站（未示出），在该存取站处，该目标存储集装箱可从存储网格104的外部存取或移出存储网格104。此操作包括将集装箱搬运车辆3移动到存储柱105（目标存储集装箱106定位在其中）上方的网格单元122，并且使用集装箱搬运车辆的升降装置21从存储柱105取出存储集装箱106。升降装置21从存储柱105提升存储集装箱106通过网格单元122的网格开口115并且进入车辆3的存储空间24中。

如果目标存储集装箱106位于堆垛107（在图1中示出）内的深处（即，在一个或多个其他存储集装箱定位在目标存储集装箱106上方的情况下），该操作还包括在从存储柱105提升目标存储集装箱106之前，临时移动这些定位在上方的存储集装箱。这个步骤（在本领域中有时被称为“挖掘”）可以用随后用于将目标存储集装箱106运输到存取站的同一集装箱搬运车辆3或用一个或多个其他协作的集装箱搬运车辆3来执行。替代地或另外地，自动化存储和取出系统1可以具有特别地专用于从存储柱105临时移除存储集装箱的任务的集装箱搬运车辆，例如图19中所示的多集装箱搬运车辆5。一旦目标存储集装箱106已经从存储柱105移除，临时移除的存储集装箱可以被重新定位到原始存储柱105中。所移除的存储集装箱可以替代地或另外地被重新放置到其他存储柱。

一旦目标存储集装箱106已被带入集装箱搬运车辆3的存储空间24中，车辆3就将存储集装箱106运输至存取站（卸载该存储集装箱的地方）。存取站通常可包括在存储网格104的外围处的网格位置，在该网格位置处，可手动存取存储集装箱106或进一步使用合适的输送机系统（未示出）运输存储集装箱。

当存储集装箱106将要存储在存储网格104中时，指示集装箱搬运车辆3中的一个从拾取站（未示出）拾取存储集装箱106，该拾取站也可兼作存取站，并且将该存储集装箱运输至存储柱105（该存储集装箱将要存储的地方）上方的网格单元122。在定位在存储柱堆垛107内的目标位置处或该目标位置上方的任何存储集装箱已经被移除之后，集装箱搬运车辆3将存储集装箱106定位在期望的位置处。然后，可以将移除的存储集装箱下降回到存储柱105中或者被重新放置到存储网格104内的其他存储柱。

为了监控和控制自动化存储和取出系统1，使得期望的存储集装箱106可以在期望的时间被递送至期望的位置而不使集装箱搬运车辆3彼此碰撞，自动化存储和取出系统1包括控制系统，该控制系统通常是计算机化的并且包括数据库以用于例如监控和控制各个存储集装箱106在存储网格104内的位置、每个存储集装箱106的内容物以及集装箱搬运车辆3的移动。因此，每个车辆3均应配备有车载控制和通信系统35，该车载控制和通信系统包括适合的传输和接收器件（即，发射器-接收器系统），以实现与远程控制系统的信号传输和接收。集装箱搬运车辆3通常经由无线通信方式（例如，经由在IEEE 802.11（WiFi）标准下操作的WLAN和/或利用诸如4G或更高的移动电信技术）与控制系统通信。

每个集装箱搬运车辆3均包括电源28（即，可更换电源），该电源向车载设备提供电力，该车载设备包括机动化滚动装置18、机动化升降机构23以及车载控制和通信系统35。

图7至图12和图14至图16中所示的每个集装箱搬运车辆3具有占用空间，即，抵靠导轨系统108的接触区域，该接触区域的水平延伸部或区域等于或小于网格单元122的水平区域。换言之，当车辆3定位在网格单元122上方以例如用于将存储集装箱106从存储柱105提升或将集装箱下降到该存储柱中时，车辆3的占用空间将不会延伸超过网格单元122而进入相邻的网格单元122。车轮19a至19d、20a至20d围绕箱存储空间24的外围布置，并且车辆3的占用空间比存储空间24大到仅足以容纳车轮19a至19d、20a至20d。这样，车辆3的占用空间在X-Y平面中占据尽可能小的空间。由于箱存储空间24定位在成对的车轮之间（即，对19a和19b，19c和19d，20a和20b以及20c和20d），当存储箱106被升高到存储空间24中时，车辆3的重心也将位于占用空间30内。此外，车辆3包括大致竖直的侧壁26a至26d（见图7、图9至图11以及图14至图16），这些侧壁与车轮19a至19d、20a至20d所在的竖直平面共面。因此，集装箱搬运车辆3的下部部分具有大致立方体形状。

通过将电池盖27和电源28完全布置在箱存储空间24的上方、在上部部分17b内，电源28可更深地放置在车辆3中，而不导致箱106的可用存储空间的显著减小。除了能够使用更大的电源/电池28之外，与将电池布置在车辆的侧壁处的现有技术解决方案相比，这些电池的更深的布置增加了车辆3的总体稳定性条件。术语“更深”在本文中是相对于车辆3的在X-Y方向上（即，在朝向穿过车辆3的重心的竖直轴线的横向方向上）的最外周界限定的，。

在图5和图8所示的导轨系统108中，组成轨道系统的每个水平构件包括两个轨道。因此，每个水平构件能够平行地容纳两个或更多个车轮。在这种导轨系统108中，相邻网格单元122之间的边界沿着水平构件的中心线延伸，如图5所示。

图13示出了自动化装载机40，该自动化装载机可用于在集装箱搬运车辆与充电架中的充电位置之间转移电源。

如本文所述的自动化存储和取出系统1可以包括多个这样的自动化装载机40。自动化装载机40布置成通过布置在底座40上的第一组车轮19a至19d和第二组车轮20a至20d水平移动。自动化装载机40的第一组车轮和第二组车轮在X方向和Y方向上驱动的操作优选地类似于集装箱搬运车辆的第一车轮和第二车轮的操作，并且其操作将不被重复。大体上竖直的柱42从底座向上延伸，电源支撑件43可以沿着该柱在竖直方向上行进。第一组车轮和第二组车轮与竖直柱42的组合提供了使自动化装载机40的电源支撑件43在XYZ方向上移动（即，竖直移动和水平移动两者）的可能性。通过从充电架的充电位置取出可更换电源28及将可更换电源28插入到该充电架的充电位置中，以及通过由延伸到所述充电架40和电源舱27a中的自动化装载机从集装箱搬运车辆的电源舱27a取出可更换电源及将可更换电源插入到该集装箱搬运车辆的电源舱中，这种可操纵性使得电源28在集装箱搬运车辆3至5的电源舱27a与充电架之间的更换变得容易。

此外，电源支撑件43可包括两个引导销（即，引导臂）43a、43b，该引导销从柱42的外周界延伸一距离L。底座70的尺寸优选地与下面的导轨系统108的网格单元的尺寸相似。

现在将具体参照图14A至图14E、图15和图16来描述一个可能的电源/电池交换过程，其中，图14A至图14E按顺序示出了电力存储源从自动化装载机被转移到车辆的电力存储源舱，图15是示例性自动化存储和取出系统的侧视图，其示出了用于将被安装在充电站的电力存储源插入到车辆的电力存储源舱中的顺序的一个示例，以及图16是根据本发明的一个实施例的可释放地连接到自动化装载机的集装箱搬运车辆的侧视图。

参照图14A，自动化装载机40已经从集装箱搬运车辆3的电源舱27a取下了可更换电源28。可更换电源28由自动化装载机40的电源支撑件43承载。

比较图14B与图14A，可以看出，在图14B中，集装箱搬运车辆3搁置在与图14A中相同的单元中，而自动化装载机40已经移动远离集装箱搬运车辆3。通过在导轨系统108上在X方向上操作车轮19a至19d，使自动化装载机40的移动成为可能。

为了提供将电源28从电源舱27a取下/取出以及将电源插入该电源舱中的稳定取下/取出和插入操作，以及在交换操作期间将可更换电源28正确地对准，集装箱搬运车辆3的所有车轮19a至19d、20a至20d优选地在这些操作期间与下面的导轨系统108接触。车辆3的典型竖直位移是5至15mm，例如10mm。

参照图14C，自动化装载机40已经拾取了已充电的电源28，该电源28将进入集装箱搬运车辆3的电源舱27a。已充电的电源28安装/承载在电源支撑件43上，该电源支撑件在所示的示例中是两个引导销43a、43b（即，引导臂）的形式，这两个引导销远离自动化装载机40的底座70横向地/水平地延伸。

当自动化装载机40与车辆3接触时（见图14C），释放机构50（即，可释放锁定机构）被激活，从而允许电池盖27围绕旋转轴线Y倾斜。

在图14C所示的示例中，释放机构50包括枢转臂51，该枢转臂被布置在可更换电源28将要进入的电源舱27a的开口的每一侧处。

此外，引导销43a、43b（构成电源支撑件43）的每个突出端部均显示锥形端部52。在枢转臂51与引导销43a、43b之间接触时，每个枢转臂51的枢转臂接触元件51a被推向锥形端部52，从而迫使枢转臂51进行向上指向的枢转移动（见图14C、图14D、图14E）。该枢转移动释放安全锁51b（见图14E和图16），从而允许电池盖27的上述倾斜。

在图14A至图14E中的每个顺序图中示出了释放机构50的操作。为了更加清楚性，在图14C和图16中增加了释放机构50的放大区域图。放大区域图清楚地示出了在与锥形端部52接触时的枢转臂移动的激活，从而使安全锁51b远离电池盖27移动并随后进入电源28。

当具有所附接的电源28的引导销43a、43b已经进入电源舱27a中一定距离时，引导销43释放电池锁27b、27c，其允许进一步进入直到电源28完全处于其在电源舱27a内的端部位置（见图18）。

在图18中，电池锁27b、27c（即，电源锁定组件）包括车轮27b形式的电池锁激活器和从电池盖27的内壁（即，从电源锁定组件的侧壁36）延伸并进入电源舱27a中的一个或多个阻挡齿27c。当引导销43a、43b的锥形端部52接触车轮27b时，电池盖27向上倾斜，从而使一个或多个齿27c移位，使得电源28和引导销43a、43b可继续更深入地移动到电源舱27a中。应注意的是，电池盖27的主要功能是用作电池锁的结构元件，从而为布置有锁定齿和车轮的两个侧壁提供刚度。因此，在其他实施例中，电池盖可以是能够为布置有锁定齿和车轮的两个侧壁（或纵向元件）提供足够的支撑/刚性的任何元件。

当电源28处于其在电池盖27内的端部位置并且与车辆3的对应电连接器电接触时，电池盖27倾斜回到其初始位置，使得齿27c将电源28物理地锁定或保持在电源舱27a内。作为示例，齿27c可进入布置在电源28的两侧处的支撑导轨49内的专用凹部49a（见图17）。

电池锁27b、27c可以是电源舱27a内的任何物理障碍。作为上述齿27c的替代方案，电池锁可包括一个或多个突出的楔形件、棘爪或卡子，使得电源28可在一个方向上超过但在另一个方向上不能超过。在该构造中，楔形件的形状将用作电池锁激活器27b。

当电源28处于其端部位置并且通过电池锁27b、27c成功地锁定到电源舱27a中时，自动化装载机40的电源支撑件43相对于车辆3下降，从而电源28被悬挂在电源舱27a中并且从与引导销43a、43b的接合释放。然后电源更换操作完成，并且集装箱搬运车辆3可以继续其正常任务。然后，通过移动自动化装载机40或通过移动集装箱搬运车辆3，使自动化装载机40的引导销43a、43b从电源舱27a移出。代替升高电源支撑件43以释放电源28，可以升高集装箱搬运车辆的车轮以提供电源支撑件43和电源舱27a的相对移动。

由于现在电池锁27b、27c将电源28锁定到电源舱27a中，并且电源28已被提升离开电源支撑件43，所以集装箱搬运车辆3远离自动化装载机40的相对移动使电源28电连接到车辆3。

除了允许成功地更换电源28之外，将电源28阻挡到电源舱27a中还具有以下优点：在操作期间，电源28不能在电池盖27内无意地移位。

当控制系统已经向自动化装载机40发送了车辆3需要更换电源28的指令时，用于将电源28从车辆3转移到充电站架40的步骤与上述使用自动化装载机40将电源28从充电站架40转移到车辆3的步骤的相反的顺序和方向基本上相同或相似。

因此，电源舱27a的开口与由电源支撑件43承载的电源28对准。

在车辆3和自动化装载机40的相对移动期间，第一引导销43a和第二引导销43b的锥形端部52首先经由释放机构51激活电池盖27倾斜，然后激活电池锁27b、27c使得电池盖27向上倾斜，从而从支撑导轨49中的对应凹部49a移除阻挡齿27c。

通过朝向导轨系统108下降车辆3，电池28的支撑导轨49与电池支撑件43匹配。因此，车辆3的随后撤回将使电源28留在电源支撑件43的引导销43a、43b上。可替代地，电源支撑件43可相对于电源舱27a升高，从而从电源舱27a释放电源28。

在需要手动干预以从电源舱27a移除电源28的情况下，例如由于一般维护或电源/电池意外卡住，具有突出的释放机构50的构造具有以下额外的优点：该构造允许容易地手动解锁电源28。即，该突出的布置允许在释放机构50上施加足够的手动的力，例如如果释放机构50布置在电池盖27内的深处则将使操作变得困难。

在图17中以立体视图示出了以电池28形式的电源的示例。示出了从电池28的侧壁突出的两个支撑导轨49中的一个。并且从相对的侧壁突出有相同的支撑导轨。支撑导轨49的目的是既确保电源28在电池支撑件/引导销43上的稳定支撑，又确保在更换期间准确引导电源28进入和离开电源舱27a。图18示出了电源28连同支撑导轨49完全插入电源舱27a内。在图18所示的具体构造中，电源28大约是电源最大允许体积的一半。

图19示出了根据第二实施例的框架结构100上的车辆4的立体视图。对于根据第一实施例的车辆3，封闭电源舱27a的电池盖27用于第二实施例和第三实施例，该电池盖布置在箱存储空间24的上方。

图20A和图20B示出了包括彼此相邻布置的两个电池盖27的车辆5的示例。在图20B中，已经移除了车辆5的外壁和盖子。为了尤其是在提升和运输期间改进重量分布，车辆5的每个车轮组包括六个车轮。

图21A和图21B是根据本发明的充电站90的第一实施例的立体视图，该充电站具有自动化装载机40，该自动化装载机通过车轮在导轨系统108（集装箱搬运车辆3操作的地方）上操作。在图21A中示出了集装箱搬运车辆3、用于集装箱搬运车辆3运行的水平导轨系统108，以及用于对集装箱搬运车辆3的可更换电源28再充电的充电站90。充电站90被设置在水平导轨系统108上或该水平导轨系统处并且被公开为具有多个竖直充电架91，每个充电架91提供用于对可更换电源28再充电的一列充电位置92，并且每个充电位置92均被构造成在再充电过程期间容纳可更换电源28。充电站90还被公开为具有通过车轮在导轨系统108上操作的自动化装载机40。自动化装载机40被布置成使用车轮在X方向和Y方向上竖直地和水平地移动，以用于通过从充电架91的充电位置92中取出可更换电源28及将可更换电源28插入到该充电架的充电位置中以及通过由延伸到充电架91中的所述充电位置92和集装箱搬运车辆3的电源舱27a中的自动化装载机40的电源支撑件43从集装箱搬运车辆3的电源舱27a中取出可更换电源28及将可更换电源28插入到该集装箱搬运车辆的电源舱中，在充电架91中的充电位置92与集装箱搬运车辆3的电源舱27a之间更换和运输可更换电源28。

在图21A公开的示例中，公开了两个自动化装载机40和并排布置的一排充电架91以及与该排充电架91相对布置的单个充电架。充电架91的数量以及每个架91内的充电位置92的数量可根据需要而改变。充电架91可以是在每个高度水平处具有充电位置92的单个模块，或者可以包括在每个高度水平处具有两个或更多个充电位置92的多个模块。充电架91优选地直接连接至导轨系统108的顶部或侧面。

进一步参考图21A，最靠近集装箱搬运车辆3的自动化装载机40使用电源支撑件43承载电源28，并且将已充电的电源28插入集装箱搬运车辆3的电源舱27a中，或者将使用过的电源28从该集装箱搬运车辆的电源舱中取出。

图21B是图21A的充电站90从相对侧观察的视图。此外，所公开的充电站90布置成靠近服务区域80或与该服务区域相邻，由此在电源/电池28更换期间发生故障的情况下，易于将集装箱搬运车辆3移动到服务区域80。服务区域80通常是与导轨系统108物理隔开的区域，在该区域中，操作者可以手动地检查、维护或修理集装箱搬运车辆3。如图21A所示，在导轨系统108与服务区域80之间设置有屏障，并且在屏障中设置有端口81以用于集装箱搬运车辆3穿过所述屏障。

图22A至图22C是根据本发明的充电站90的第二实施例的立体视图，该充电站具有布置在导轨系统108（集装箱搬运车辆3操作的地方）上的独立导轨系统71上的自动化装载机40。在图22A至图22C的实施例中，通过在X方向或Y方向上的一组导轨71（该组导轨能够实现在所述方向中的一个上的水平移动）和能够实现在另一个X方向或Y方向上的移动的线性致动器72以及构造成用于竖直引导电源支撑件42’的竖直柱42’（其能够实现在Z方向上的移动），来实现自动化装载机40’在XYZ方向上的移动。

图22至图23中的自动化装载机40’可以包括与上述自动化装载机40类似的电源支撑件43。

在图22A的实施例中，公开了包括四个充电架91的排。自动化装载机40’的导轨系统71布置成使得自动化装载机40’的电源支撑件43相对于充电架91可以达到充电架91中的所有存储位置92。此外，自动化装载机40’布置成使得电源支撑件43可以接近位于充电架附近的集装箱搬运车辆3的电源舱27a。在图22A中，需要更换电源28的集装箱搬运车辆3已经被控制系统指示将该集装箱搬运车辆自身定位成靠近充电架91（在图中的右手侧），使得自动化装载机40’可以接近集装箱搬运车辆3的电源舱27a并且可以容易地更换电源28。在图22A中，电源支撑件43的引导销（未示出）布置在电源舱27a内。

参照图22B，自动化装载机40’已经从电源舱27a取出电源28，并将使用过的电源28放入充电架91中的在充电架91中的最上方高度水平处的充电位置92（图中左侧的充电架）。

在图22C中，自动化装载机40’已从充电位置92’（从图中左侧的充电架91的下方编号三的充电位置）取出电源28。然后，自动化装载机40’可以将电源28转移到定位在充电架91的排的相对端部处的集装箱搬运车辆3的电源舱27a。如上所述的那样执行将电源28插入电源舱27a中。一旦再充电的电源28已经成功地插入集装箱搬运车辆3中，集装箱搬运车辆3就可以返回到其搬运存储集装箱的正常任务，并且另一集装箱搬运车辆可以到达充电站90中以更换其电源。

此外，如在图21A至图21B中，图22A至图22C中公开的充电站90被布置成靠近服务区域80或与该服务区域相邻，由此在电源/电池28更换期间发生故障的情况下易于将集装箱搬运车辆3移动到服务区域80。

参照图23，公开了具有单个充电架91的充电站90的详细视图，该单个充电架具有多个竖直充电位置92。公开了在充电架91中的每个高度水平处的一个充电位置92。充电架91中的每个充电位置92优选地包括充电插座（未示出），该充电插座在充电位置92中的高度与电源28的对应充电插头46的位置处于相同的水平。该充电插座可能经由电力变压器（该电力变压器将充电电力转换成期望的电力水平）电连接到电源（未示出）。

充电插座还被构造成在安装在每个车辆3上的电源28上接收充电插头46（参见图17），从而当充电插头46电耦接到充电插座时，允许电力的流动。

充电插座可以弹性地附接至充电站架42中的充电位置92，使得充电插座的位置在没有外力作用在充电插座上时被固定在上部（无负载）位置中，并且在充电插座受到电连接的电源28的重量时被固定在下部（有负载）位置中。这个特征确保充电插座和充电插头46在连接和断开期间相对于彼此处于相同高度水平。使充电插座朝向上部位置偏置并且由于电池的重量而能够移动到下部位置是非常有利的特征，因为其允许使用标准的插头/插座充电连接器。在没有具有偏置的充电插座的特征的情况下，插头和插座必须能够在完全连接的同时相对于彼此竖直移动（即，在与它们在连接期间移动的方向垂直的方向上相对于彼此移动）。虽然可以设想此类插头/插座连接器，但是它们可能不能提供具有所需充电容量和可靠性的安全连接。充电插座和充电插头46当然可以互换。通常，在充电位置92与电源28之间的任何种类的可断开连接的电连接件都是可能的。

在前面的描述中，已经参考说明性实施例描述了根据本发明的充电站和自动化存储和取出系统的各个方面。然而，该描述并不旨在被解释为限制性意义。对本领域技术人员显而易见的说明性实施例的各种修改和变化以及系统的其他实施例被认为落入由所附权利要求限定的本发明的范围内。

附图标记：

1	自动化存储和取出系统
		3	车辆，第一实施例
3a	第一车辆，第一实施例
		3b	第二车辆, 第二实施例
4	车辆，第二实施例
		5	车辆，第三实施例
17	车身
		17a	车身17的下部区段
17b	车身17的上部区段
		18	车轮组件/滚动器件/滚动装置
19	第一组车轮
		19a	第一组的第一车轮
19b	第一组的第二车轮
		19c	第一组的第三车轮
19d	第一组的第四车轮
		20	第二组车轮
20a	第二组的第一车轮
		20b	第二组的第二车轮
20c	第二组的第三车轮
		20d	第二组的第四车轮
21	升降装置
		22	抓持装置
23	升降电机
		24	存储舱，箱存储空间
25	侧板（附接至第一组车轮或第二组车轮）
		26	车辆的侧壁
26a	在第二方向（Y）上定向的第一侧壁
		26b	在第二方向（Y）上定向的第二侧壁
26c	在第一方向（X）上定向的第三侧壁
		26d	在第一方向（X）上定向的第四侧壁
27	电源盖/电池盖/电池壳体
		27a	电源舱/电源舱
27b	电池锁激活器
		27c	阻挡齿
28	电源/主电源；电池/主电池
		29	凹入区段
30	电源舱的开口
		32	轮廓表面，（在引导销上的突起）
35	车载控制和通信系统
		36	侧壁/纵向元件
40	具有车轮的自动化装载机
		40’	具有独立导轨系统的自动化装载机
42	第一实施例的柱自动化装载机
		42’	第二实施例的柱自动化装载机
43	电源支撑件/电池支撑件/ 引导器件/引导件/引导销
		43a	第一引导销
43b	第二引导销
		44	电源/电源变压器
46	电源充电连接器 /充电插头
		49	支撑导轨
49a	凹部（在支撑导轨49中）
		50	释放机构
51	枢转臂
		51a	枢转臂接触元件
52b	安全锁（以阻碍电源盖27的倾斜）
		52	（引导销的）锥形端部
70	自动化装载机的底座
		71	独立导轨系统X/Y
72	线性致动器
		80	服务区域
81	端口
		90	充电站
91	充电站架
		92	充电位置
100	框架结构
		102	框架结构的直立构件
103	框架结构的水平构件
		104	存储网格
105	存储柱
		106	存储集装箱
106’	存储集装箱的具体位置
		107	堆垛
108	导轨系统/轨道系统
		110	在第一方向（X）上的平行轨道
110a	相邻轨道110中的第一轨道
		110b	相邻轨道110中的第二轨道
111	在第二方向（Y）上的平行轨道
		111a	相邻轨道111中的第一轨道
111b	相邻轨道111中的第二轨道
		112	网格柱
115	网格开口
		119	第一端口柱/ 第一端口
120	第二端口柱 / 第二端口
		122	网格单元 / 存储单元
201	现有技术的单个单元存储集装箱车辆
		201a	存储集装箱车辆101的车身
201b	驱动器件/车轮布置，第一方向（X）
		201c	驱动器件/车轮布置，第二方向（Y）
301	现有技术的悬臂存储集装箱车辆
		301a	存储集装箱车辆101的车身
301b	在第一方向（X）上的驱动器件
		301c	在第二方向（Y）上的驱动器件
X	第一方向
		Y	第二方向
Z	第三方向
		P	水平平面
D	从柱的下端部的终端到电源支撑件的最下部部分的距离
		L	从柱的外周界到电源的几何尺寸和/或在充电下的车辆的水平中心点的距离

Claims (18)

1.一种自动化存储和取出系统（1），包括：至少一个集装箱搬运车辆；水平导轨系统（108），用于使所述集装箱搬运车辆运行；以及充电系统，所述充电系统包括用于为所述集装箱搬运车辆的可更换电源（28）再充电的充电站以及布置在所述水平导轨系统（108）上的自动化装载机（40；40’），其中：

所述集装箱搬运车辆包括：第一组车轮，用于使所述集装箱搬运车辆在所述水平导轨系统上沿第一方向移动；第二组车轮，用于使所述集装箱搬运车辆在所述水平导轨系统上沿垂直于所述第一方向的第二方向移动；以及电源舱（27a），在所述集装箱搬运车辆内以用于当所述集装箱搬运车辆使用时容纳所述可更换电源（28）；并且

所述充电站设置在所述水平导轨系统上或所述水平导轨系统处，所述充电站（90）包括一个或多个充电架（91），每个所述充电架（91）提供用于为所述可更换电源（28）再充电的处于不同高度位置处的一列充电位置（92），并且每个所述充电位置（92）构造成在再充电过程期间容纳所述可更换电源（28），其中，所述自动化装载机（40；40’）包括用于使所述自动化装载机在所述水平导轨系统上沿所述第一方向移动的第一组车轮以及用于使所述自动化装载机在所述水平导轨系统上沿所述第二方向移动的第二组车轮，并且其中，所述自动化装载机（40；40’）还包括用于能释放地支撑所述可更换电源（28）的电源支撑件（43），其中，所述电源支撑件（43）包括两个横向延伸的引导臂（43a，43b），所述可更换电源（28）能由所述引导臂支撑，每个所述引导臂均包括锥形端部（52），所述锥形端部延伸超出所述引导臂的能支撑所述可更换电源（28）的区段，所述电源支撑件（43）布置成竖直地移动使得所述自动化装载机（40；40’）的水平运动和所述电源支撑件（43）的竖直运动能够通过从所述充电架（91）的任一充电位置（92）取出第一个所述可更换电源（28）及将第一个所述可更换电源（28）插入所述充电架的任一充电位置中以及通过由延伸到所述充电架（91）和所述电源舱（27a）中的所述自动化装载机（40；40’）的所述电源支撑件（43）从所述集装箱搬运车辆的所述电源舱（27a）取出第二个所述可更换电源（28）及将第二个所述可更换电源（28）插入所述集装箱搬运车辆的所述电源舱中，在所述充电架（91）与所述集装箱搬运车辆的所述电源舱（27a）之间交换和运输所述可更换电源（28）。

2.根据权利要求1所述的自动化存储和取出系统，其中，所述电源舱（27a）包括电源锁定组件（27，27b，27c），所述电源锁定组件布置成将所述可更换电源（28）中的每一个在所述电源舱（27a）内保持就位。

3.根据权利要求2所述的自动化存储和取出系统，其中，所述电源锁定组件（27，27b，27c）能在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述电源锁定组件（27，27b，27c）能将所述可更换电源（28）中的一个保持就位，而在所述第二位置中，所述可更换电源（28）能移动。

4.根据权利要求3所述的自动化存储和取出系统，其中，所述电源锁定组件（27，27b，27c）通过可释放锁定机构（50）锁定在所述第一位置。

5.根据权利要求4所述的自动化存储和取出系统，其中，所述电源支撑件（43）布置成与所述可释放锁定机构（50）和/或所述电源锁定组件（27，27b，27c）相互作用或接合，使得当所述电源支撑件（43）延伸到所述电源舱（27a）中时，所述电源锁定组件能移动到所述第二位置，以取出已放电的电源或插入已充电的电源。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的自动化存储和取出系统，其中，所述电源锁定组件能枢转地连接到所述集装箱搬运车辆的上部部分（17b），使得所述电源锁定组件能在所述第一位置与所述第二位置之间枢转。

7.根据权利要求4或5所述的自动化存储和取出系统，其中，所述电源支撑件（43）包括两个横向延伸的引导臂（43a，43b），所述可更换电源（28）能支撑在所述引导臂之间。

8.根据权利要求7所述的自动化存储和取出系统，其中，所述引导臂（43a，43b）中的至少一个包括用于与所述可释放锁定机构（50）和/或所述电源锁定组件相互作用的锥形端部（52）。

9.根据权利要求7所述的自动化存储和取出系统，其中，所述可更换电源（28）包括布置在所述可更换电源的两个相对侧中的每一个上的支撑肋（49），每个所述支撑肋（49）布置成与所述电源支撑件的对应的所述引导臂（43a，43b）相互作用。

10.根据权利要求9所述的自动化存储和取出系统，其中，每个所述支撑肋（49）包括用于与布置在所述引导臂（43a，43b）上的轮廓表面（32）相互作用的凹部（49a）或突起。

11.根据权利要求10所述的自动化存储和取出系统，其中，相互作用的所述凹部（49a）和所述轮廓表面（32）布置成使得当所述可更换电源由所述电源支撑件（43）支撑时，防止所述可更换电源（28）横向移动。

12.根据权利要求3至5中任一项所述的自动化存储和取出系统，其中，所述电源锁定组件（27，27b，27c）包括锁定元件（27c），其中，当所述可更换电源布置在所述电源舱中并且所述电源锁定组件（27，27b，27c）处于所述第一位置时，所述锁定元件布置成能选择地经由布置在所述可更换电源的两个相对侧中的每一个上的支撑肋（49）与所述可更换电源（28）相互作用，使得防止所述可更换电源在至少横向方向上移动。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的自动化存储和取出系统，其中，每个所述引导臂（43a，43b）的所述区段包括用于与所述可更换电源（28）接合的至少一个轮廓表面（32），使得当所述可更换电源（28）在所述充电架（91）与所述集装箱搬运车辆之间运输时防止所述可更换电源（28）相对于所述引导臂（43a，43b）的横向移动。

14.一种使用包括电源支撑件（43）的自动化装载机（40；40’）将根据权利要求1至13中任一项所述的自动化存储和取出系统（1）中的可更换电源（28）转移至充电站（90）的充电架（91）中的未占用的充电位置（92）的方法，其中，所述可更换电源（28）容纳在集装箱搬运车辆的电源舱（27a）内，

所述集装箱搬运车辆构造成在水平导轨系统（108）上移动，所述水平导轨系统包括布置在水平平面（P）中且在第一方向（X）上延伸的第一组平行轨道（110）以及布置在所述水平平面（P）中且在与所述第一方向（X）正交的第二方向（Y）上延伸的第二组平行轨道（111），所述第一组平行轨道（110）和所述第二组平行轨道（111）在所述水平平面（P）中形成网格图案，所述网格图案包括多个相邻的网格单元（122），每个所述网格单元均包括由所述第一组平行轨道（110）的一对相邻轨道和所述第二组平行轨道（111）的一对相邻轨道限定的网格开口（115）；

所述方法包括以下步骤：

a）将所述集装箱搬运车辆和/或所述自动化装载机操纵到以下位置：在该位置中，所述电源支撑件（43）至少部分地突出到容纳所述可更换电源（28）的所述电源舱（27a）中，

b）将所述可更换电源（28）装载到所述电源支撑件（43）上，以及

c）将所述电源支撑件（43）上的所述可更换电源（28）从所述集装箱搬运车辆转移至所述充电站的所述充电架（91）中的未占用的所述充电位置（92）。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述可更换电源（28）从所述集装箱搬运车辆的所述电源舱（27a）装载到所述电源支撑件（43）是通过调整所述电源舱（27a）相对于下面的所述水平导轨系统（108）的高度来实现的。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，将所述可更换电源（28）从所述集装箱搬运车辆的所述电源舱（27a）转移至所述电源支撑件（43）是通过调整能移动的更换装置的所述电源支撑件（43）相对于所述电源舱（27a）的高度来实现的。

17.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述方法在所述自动化存储和取出系统（1）上进行。

18.一种使用包括电源支撑件（43）的自动化装载机取出根据权利要求1至13中任一项所述的自动化存储和取出系统（1）中的可更换电源（28）及将所述可更换电源（28）装载到集装箱搬运车辆的空的电源舱（27a）中的方法，其中，所述可更换电源（28）容纳在充电架（91）内的充电位置（92）中；

所述集装箱搬运车辆构造成在水平导轨系统（108）上移动，所述水平导轨系统包括布置在水平平面（P）中且在第一方向（X）上延伸的第一组平行轨道（110）以及布置在所述水平平面（P）中且在与所述第一方向（X）正交的第二方向（Y）上延伸的第二组平行轨道（111），所述第一组平行轨道（110）和所述第二组平行轨道（111）在所述水平平面（P）中形成网格图案，所述网格图案包括多个相邻的网格单元（122），每个所述网格单元包括由所述第一组平行轨道（110）的一对相邻轨道和所述第二组平行轨道（111）的一对相邻轨道限定的网格开口（115）；

所述方法包括以下步骤：

a）通过将所述电源支撑件（43）与将要从充电架（91）取出的可更换电源（28）竖直地和/或水平地对准，将所述自动化装载机操纵到容纳在所述充电架（91）内的已充电的所述可更换电源（28），

b）将所述可更换电源（28）装载到所述电源支撑件（43）上，

c）将所述电源支撑件（43）上的所述可更换电源（28）从所述充电架（91）转移至所述集装箱搬运车辆的所述电源舱（27a）。