CN114890092A - 一种自动码垛方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种自动码垛方法，包括：将厂区划分装货区、堆垛区和安全区域；将装货区分成多个装货位置，堆垛区分成多个堆垛位置；在装货区放置支座；在天车轨道上对应于各装货位置或堆垛位置设置编码，并在天车上设置能够识别所述编码的读码器；每个编码对应唯一的装货位置或堆垛位置；天车自动运行，通过读码器定位至水平面内的指定的二维坐标位置静止；到达指定的二维坐标位置静止后，通过天车将吊具自动吊放支座，实现装货或堆垛。通过本发明的技术方案，可以将码放货物与搭建货架的工作一并完成，并实现吊运货物及搭建货架的工作自动进行，无需人员参与，因而大幅度提供了工作效率。

Description

一种自动码垛方法

技术领域

本发明涉及货物储运技术领域，尤其涉及一种自动码垛方法。

背景技术

在各种工业生产和工程建设中，各种型材(槽钢、角钢、钢筋、工字钢等)是常用的基础材料，需要保持足够的备用量，因此各种材料仓库中，型材的储运是一项非常重要的工作。型材一般长度尺寸较大且较重，因此通常采用单层的货架搁置型材货物，并采用叉车或天车进行搬运或吊运，货物较多时，将占用大量的空间。为了节省空间，有时也采用以下两种改进方法：

1、预先搭建好多层的货架，并通过搬运工具逐层码放货物。此时，由于型材货物无法自上而下码放到相应层，因此需要吊运后再横向放置使货物入位，在此过程中需要不断进行调整。

2、放置好一层货物后，在其上搭建下一层支架，再放置下一层货物，直至达到预定层数。这种方式中，搭建支架的工作都是与吊装货物分开进行的。

在实现发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

以上两种改进方法中，均存在不足之处：第一种方式需要增加额外的调整时间，而第二种方式需要增加额外的搭建货架的时间，因此，工作效率均较低；并且，上述方式均是采用人工操作，无法自动进行货物吊运和码放。因此，如何实现一种能够高效率且自动化运行的自动码垛方法，是需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种自动码垛方法，以解决现有的货物多层码放时工作效率低的问题。

为达上述目的，本发明实施例提供一种自动码垛方法，包括：

将厂区划分为三个区域，分别为：装货区、堆垛区和安全区域；

将装货区分成多个装货位置，堆垛区分成多个堆垛位置；

在装货区放置支座；

在天车轨道上对应于各装货位置或堆垛位置设置编码，并在天车上设置能够识别所述编码的读码器；

每个编码对应唯一的装货位置或堆垛位置；

控制天车自动运行，通过读码器定位至水平面内的指定的二维坐标位置静止；读码器侧向设置并与天车轨道侧面相对，进行侧向扫码，从而读取编码的位置，读码器的信息传输为有线或无线方式，将读取到信息发送到控制系统，控制系统为电脑或PLC；

控制系统根据读取到的信息指令天车到达天车轨道上指定的二维坐标位置，然后指令天车在天车轨道上静止，然后控制系统指令天车升降吊具自动吊放支座，实现装货或堆垛。

上述技术方案具有如下有益效果：

本发明的技术方案中，多层货架不是预先装配好的，而是在码放货物的过程中由上下层叠放置的多个支座拼装而成，支座的顶部是敞开的，可以自上而下放置货物。在工作开始后，支座内部的货物并不会妨碍货架的拼装，因此可以摒弃现有技术中码一层货、搭一层货架的工作方式，而是将码放货物与搭建货架的工作一并完成，即直接将装好货物的支座吊运至预定货架位置的当前最顶层，之后逐层搭建，直到达到预定层数。由于在支座上设置了水平各方向的限位，因此搭建好的货架非常稳固。同时，通过独特设计的吊臂末端的卡合装置以及计数器的使用，吊运货物及搭建货架的工作可以按自动进行，堆垛的过程无需人员参与，因而操作非常简便、工作效率得以极大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明实施例一种自动码垛方法的流程图；

图2是本发明一个具体实施例的整体结构示意图；

图3是本发明具体实施例中所采用的支座的结构示意图；

图4是本发明具体实施例中所采用的支座堆叠在一起的示意图；

图5是本发明具体实施例中的吊臂与支座未接触时的示意图；

图6是本发明具体实施例中吊臂与满载支座相卡合的示意图；

图7是本发明具体实施例中吊臂卸货后继续下降以判定解除卡合的示意图；

图8是本发明具体实施例中将吊具与满载支座分离的示意图；

图9是图8中I的局部放大示意图；

图10是本发明具体实施例中防卡装置与吊臂连接处的结构示意图；

图11是本发明具体实施例中吊臂下降至与支座接触时的示意图；

图12是本发明中厂区划分的示意图；

图13是本发明控制系统调取货架信息的原理图；

图14是本发明控制系统指令天车实现吊送次数最少的作业的原理图；

图15是本发明第一种实施例的天车内部和天车外部的控制系统的工作原理示意图；

图16是本发明第二种实施例的天车内部和天车外部的控制系统的工作原理示意图。

附图标号：10、货架；20、吊具；30、送料机构；40、码垛货物；100、支座；101、横梁；102、立梁；103、护板；104、纵梁；105、支承梁；106、限位板；107、底边；108、侧边直段；200、吊臂；201、吊臂转轴；202、托板；203、行程开关；204、防卡装置；2041、最长边；2042、内侧边；205、触发板；207、上拉簧；208、下拉簧；209、拉簧连接板；210、翻转轴；300、台车；50、天车；51、天车轨道；52、通道；53、安全区；54、堆垛区；55、装货区；60、编码。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种自动码垛方法，包括：

S1、将厂区划分为三个区域，分别为：装货区、堆垛区和安全区域；

S2、将装货区分成多个装货位置，堆垛区分成多个堆垛位置；

S3、在装货区放置支座；

S4、在天车轨道上对应于各装货位置或堆垛位置设置编码，并在天车上设置能够识别所述编码的读码器；

S5、每个编码对应唯一的装货位置或堆垛位置；

S6、控制天车自动运行，通过读码器定位至水平面内的指定的二维坐标位置静止；

S7、控制系统根据读取到的信息指令天车到达天车轨道上指定的二维坐标位置，然后指令天车在天车轨道上静止，然后控制系统指令天车升降吊具自动吊放支座，实现装货或堆垛。

为了实现本申请所述的自动吊运，需要在操作之前进行设备的初始设置，包括：

预先对整个厂区进行划分，包括装货区55、堆垛区54和安全区53；首先锁死进行机加工的加工区作为安全区53，因为机加工区人员密集，长期有人工作，为了安全起见该区域内不能堆放货物；之后将装货(也可进行卸货操作)的位置设为装货区55，并在该区上方对应的天车轨道51(即厂房大梁)的侧面设置编码60(工业二维码)，用来标记该区域的位置坐标；再之后，将其余可用区域作为堆垛区54，堆垛区54即为容纳多个货架10的区域，可将各货架10的位置预先设定好，之后在各货架10位置上方，在天车轨道51上的相应位置处设置编码60，以此将堆垛区54划分为多个区域或坐标。之后，在天车50的贴近天车轨道51内侧的机架上设置读码器(相机)，读码器侧向设置并与天车轨道51侧面相对，可进行侧向扫码，从而读取编码60的位置。读码器的信息传输为有线或无线方式，可将读取到信息发送到控制系统(电脑或PLC)。

如图15所示，天车具有：天车控制器(例如为装在天车上的CPU或PLC)、驱动模块、通信模块和读码器，天车控制器与控制系统(设置在地面)通过电缆连接或无线信号连接，驱动模块控制天车的电机的启动和相关的机械动作，通信模块和读码器连接，并且通信模块和天车控制器连接，实现信息传输；天车控制器控制驱动模块、通信模块和读码器，天车控制器接收驱动模块、通信模块和读码器发来的信息，并指示驱动模块、通信模块和读码器进行相应的动作；天车控制器同时还发送信息给控制系统(例如为电脑或CPU或PLC)，并且接收控制系统的指令。

天车的另外一种控制结构如图16所示，天车具有：天车控制器(例如为装在天车上的CPU或PLC)、驱动模块和读码器，其中，读码器自带通信模块，读码器自身就能完成信息扫描和信息传输；天车控制器与控制系统(设置在地面)通过电缆连接或无线信号连接，驱动模块控制天车的电机的启动和相关的机械动作，读码器天车控制器连接，实现信息传输；天车控制器控制驱动模块和读码器，天车控制器接收驱动模块和读码器发来的信息，并指示驱动模块、读码器进行相应的动作；天车控制器同时还发送信息给控制系统(例如为电脑或CPU或PLC)，并且接收控制系统的指令。

当控制系统给出去目的地的指令后，控制系统控制天车控制器动作，天车50即可通过读码器扫描编码60的方法来到达目标位置，并执行后续对目标位置的支座100进行的相关操作。

附图12所示为一个厂区划分的示意图，图中安全区53为机加工区，该区域所对应的天车轨道51上不设置任何编码60或者设置编码，但是用控制结构锁死该编码，因此(带着吊具的)天车50也就不会运行到该区域，或者天车运行过程中，通过控制吊具曲线路线或折线行走，使吊具绕开该区域；从而保证了机加工区域工作人员的安全。装货区55内设置有一个固定的装货位置，空的支座100被放置在这里，通过送料机构30可为空的支座100装填货物，以便后续采用天车50进行吊运，相应的，也可将一个或多个满载的支座100从堆垛区54内的货架10上移到这里的固定装货位置，再通过送料机构30反向操作进行卸料。优选的，堆垛区54分为左右两个分区，中部以通道52进行分隔，天车50具有左右两个固定位置，天车50移动到左侧固定位置时，可以对左侧分区进行操作，移动到右侧固定位置时，可以对右侧分区进行操作。同时，每个分区内可布置多排货架10，每个货架10上方对应的天车轨道51处设置有表示各自坐标的编码60。由于天车轨道51具有左右两条，那么就可以将左侧分区内的货架10的对应编码60设置于左侧的天车轨道51上，将右侧分区内的货架10的对应编码60设置于右侧的天车轨道51上。

通过编码和读码器，可以实现货架位置的水平面内的二维定位，即指定位置层的支座的横坐标和纵坐标。

进一步的，所述自动码垛方法还包括

S8、将待堆垛货物放入空载的支座中，形成满载的支座；

S9、通过天车将吊具移动到满载支座上方；

S10、自动下放吊具使吊具与所述满载的支座卡合；

S11、当判定吊具与满载支座相卡合后，将吊具上提到预设高度；

S12、在堆垛区内选定货架位置；

S13、通过天车将满载支座移动到预定的货架位置的上方，货架由多个满载支座层叠码放而成；

S14、下放吊具，使满载支座码放到货架的最顶层；

S15、当判定满载支座已经与吊具解除卡合后，将吊具与满载支座分离；

S16、若货架的层数未达到预设层数，则重复上述步骤S8—S15。

为了提高工作效率，本申请不再采用现有技术中码一层货、搭一层货架的工作方式，而是将码放货物与搭建货架的工作一并完成。本申请中，货架由多个相同结构的支座层叠码放而成，因此不用预先搭建货架，而是将每层支架装好货物后逐层堆垛到一起，在货物码放好后，整体的货架也就形成了。

一个具体实施例的结构如图2所示，该具体实施例的自动码垛系统采用的是本申请的自动码垛方法，其工作过程为：首先确定预放置货架的码垛区位置和装货区位置，在装货区预置足够数量的空的支座100，之后将要码放的码垛货物40(例如，通过送料机构30)放置入支座100中部的容纳货物的空间中，形成满载的支座100；然后控制系统(也成为控制装置)，例如为电脑或PLC，指令天车50带动吊具20移动到装货区，停靠在满载的支座100的正上方；之后控制系统指令天车50将吊具20降下，使吊具20底部的卡合装置卡住满载的支座100的底部，卡合装置能自动卡紧或放开所述支座，之后控制系统通过传感器等装置(例如形成开关)的动作判断吊具是否与满载的支座100正确卡合，若判断结果为是，则天车50自动将吊具20上升至预设的合理的高度，该高度可以保证满载支座100移动时能躲避周边障碍物。在控制系统的指令下，天车50开始水平移动，当吊具20到达预定的货架位置的正上方后，天车50将吊具20降下。此时在该货架位置处，吊具20的下方，可以是之前搭建好的若干层满载的支座100构成的货架10、也可以是空旷的地面(即当前吊具20所吊运的满载支座100将构成货架的第一层)。然后，当吊具20底部的满载的支座100平稳落地或落在正在搭建的货架10的最顶端后，吊具20(通过卡合装置)自动与支座100脱钩，控制系统通过传感器等装置(例如行程开关)的动作判断吊具20是否与满载的支座100完成脱钩(即解除卡合)，若判断结果为是，则升起吊具20至预定高度，完成一次工作循环。之后，在控制系统的指令下，重复上述步骤，吊具20再去装货区吊运下一个满载的支座100，新吊运来的支座100码放在上一次已码放好的支座100的正上方。多次重复上述步骤，使多个满载的支座100层叠在一起，达到预设层数后，便形成了装满货物的货架20。该过程可以通过控制系统来确定位置，控制天车50的移动以及自动卡紧或放开所述支座，无需人工操作天车50，因而自动实现了搭建货架和码放货物的同步进行，因而大幅提高了工作效率。

相应的，当需要从搭建好的货架10上卸货时，执行上述过程的反向操作即可：天车50控制吊具20从货架10的顶部自上而下地依次吊起支座100，并逐一运送到预定位置的卸货区(装货区也可作为卸货区使用)。当倒垛时，可以将搭货和卸货的过程结合起来，先进行卸货，将指定位置层之上的其他支座100吊运至其他空余位置(空余位置由控制系统在库房中进行选择)，然后将指定位置层的支座100吊送到装货区或送料机构30处。

在该过程中，为了实现自动吊运以提高效率，可以在控制系统中设置计数器和定位装置(工业编码)。计数器(例如为电脑或PLC的计数模块)用于自动记载货架层数，记载该层货架上的支座100的放入和拿出的时间等情况，记录该层货架上面还有几层货架或支座100，就如同超市的收银台记录付款时间和金额一样。计数器还能录入型材的材质、类型(例如是板材，棒材，角钢，H型钢等等)、入库时间等项目，并能够分析库房空余位置、某位置上钢材的闲置时间，并进行自动统计，作出表格，根据上述各种项目的分类，得出型材或货架上钢材的各种信息，实现钢材或库房的充分利用，实现钢材的高效码垛。

计数器可以根据钢材的类型自动制定码垛计划，选择合理路径(例如路线较短路径)进行码垛，例如，计数器自动选用合适的空间(例如为厂房空地)，将同类型的钢材码成一垛或就近堆成多垛；计数器也可以根据钢材的闲置时间，将闲置时间相同或相近(例如为同一个月、同一个季度、或同一年)的钢材都堆成一垛或就近堆成多垛。编码用于货架位置的水平面内的二维定位。在堆垛区内货架位置和装货区位置均设有编码，天车上还包括识别编码的读码器。在编码的水平面内的二维定位的基础上，就有了指定位置层的支座100的横坐标和纵坐标，此外，指定位置层的支座100的层数坐标，即高度坐标通过控制系统中的计数器的记载来确定，设置了编码、读码器和计数器后，天车50可自动运行至水平面内的指定的二维坐标位置，直接将装好货物的支座100吊运至预定货架10位置的当前最顶层，之后逐层搭建，直到达到预定层数，无需人员操作；或者反之，进行倒垛或卸货，天车50自动运行至水平面内的指定的二维坐标位置，直接将货架10上的支座100吊运至库房的空余位置，一层一层的吊走，直至吊出指定位置的支座100，将其吊送到指定位置，例如为指定的货架10上，或送料机构处。

此外，本发明还可以实现一次吊送多层支座100，在天车50具有足够承载能力的情况下，本发明也可以不用一层一层的吊送，而是直接将将指定位置层之上的其他支座100全部吊走至其他空余位置，通过控制系统的自动计算和选择，直接实现吊送次数最少的作业。

进一步的，在步骤S8之前，还包括：

S04、在吊具上设置H型框架及四根竖直布置的吊臂，并使吊臂铰接于H型框架的底部；

S05、在H型框架上设置行程开关，在吊臂上设置与行程开关相对应的触发器；

S06、在吊臂的底端设置向内侧伸出的托板；

S07、在吊臂底部设置内高外低的吊臂底端斜面；

S08、在支座上的靠近吊臂的侧面设置支撑梁和限位板，并使吊具与支座上下对正时，支撑梁的外沿和限位板的外沿均位于吊臂内侧端面的外侧；

S09、在所述吊臂的下部铰接三角形的防卡装置，并使所述防卡装置在不受外力时保持最长边在上且铰接轴端在下的状态。

将所述吊具20设置成如图2所示的形态，使吊具20包括H型框架和分别铰接于H型框架底部左右两侧的吊臂200；吊臂200均竖直向下，且吊臂200通过吊臂转轴201铰接于H型框架上，使得在受到外力时，吊臂200能够沿吊臂转轴201向外侧展开一定的角度；

如图6所示，在吊臂200的外侧，设置行程开关203，在所述吊臂200上对应于所述行程开关203的位置，设置触发板205，使得吊臂200向外侧展开到设定角度时，触发板205能够触发行程开关203，之后形成开关203可以像控制系统反馈动作信号；

在吊臂200底端设置向内侧伸出的托板202，托板202的顶面能够抵在支座100侧面的U形支承梁105的底边107上，实现吊具与满载支座的卡合；

通过附图6可以看出，当吊臂200承托支座100时，吊臂200是竖垂的(吊臂200本身为金属结构件，例如为钢质构件，其具有一定的重量，在不受额外施加的作用力时，吊臂200在重力下保持竖垂状态)，托板202是位于U形支承梁105下方的，即托板202的顶端向内伸入到支座100内侧，此时左右相对的两个托板202之间的距离，是小于相应的两个U形支承梁105外侧面之间的距离的，即L1小于L2，否则，若不满足这个尺寸要求的话，在吊运过程中，左右两侧的吊臂200会处于底部向外张开的状态，而非竖直向下的，不利于保证吊运安全。尽管两个托板202的间距小于两个U形支承梁105外侧面的间距，但由于吊臂200是通过吊臂转轴201铰接于H型框架上的，在受到向两侧的拉力时，吊臂200可以以吊臂转轴201为轴转动，通过U形支承梁105和防卡装置204的导向、翻转和限位以及重力作用，可以无需人工控制即可实现自动吊放，因此，吊臂200与支座100的卡合是没有问题的，只要在吊运前，使吊臂200向外打开一个角度，之后使吊臂200下降，待托板202位于U形支承梁105底面的位置时，使吊臂200回位保持竖直即可；

由于L1<L2，为了使吊臂200下降至与支座100底部卡合的过程中，使吊臂200向外打开一个角度，在托板202的底面设计为斜面；

在吊臂200从空载状态下降至与支座100底部卡合的过程中，

如图5所示，吊臂200的靠底部位置还设置有三角形(优选为直角三角形)的防卡装置204，平时呈现为最长边2041(对于直角三角形而言，为斜边)在上、翻转轴一端(对于直角三角形而言，为直角一端)在下的状态，其后部的翻转轴210上设置有圆柱状的复位弹簧，因此其可以在受到外力时顺时针或逆时针转动，当外力撤除后又回复到图5的状态。当吊臂200与支座100刚刚接触时(参见图11)，由于L1<L2，托板202底部的吊臂底端斜面在下降过程中触碰到U形支承梁105的上缘时，即可在斜向力的作用下，使吊臂200向外侧打开，从而使L1扩大而不会影响吊臂200的下移；在吊臂200下移过程中，防卡装置204翻转一定角度(右侧吊臂200上的防卡装置204顺时针翻转、左侧吊臂200上的防卡装置204逆时针翻转)，使防卡装置204的内侧边2042贴近在U形支承梁105外侧面上，形成图6所示的吊运过程的状态，此时防卡装置204是不起作用的。防卡装置204的优选方式为直角三角形，这样，在吊臂200下降去自动吊起支座的过程中，防卡装置204的任一个内侧边2042都可以贴近在U形支承梁105外侧面上，左右两个吊臂200的防卡装置204均能以快速和精确的翻转和定位，以简单高效的方式实现内侧边2042贴近在U形支承梁105外侧面上，而不干涉U形支承梁105外侧面。

需要说明的是，为便于加工，防卡装置204优选设计成直角三角形，但应使其内侧边2042长度大于外侧边，可以保证防卡装置204的重心偏向于吊具20的内侧，使得在意外情况下(如拉簧松脱)防卡装置204仍可正常使用(在失去拉簧作用力的情况下，防卡装置204处于图8所示的状态，可在吊臂200脱离支座100的上升过程中起导向作用，在吊臂200下降的卡合过程中也不会有妨碍)；反之，若防卡装置204的重心偏向于吊具20的外侧，若在弹簧松脱等意外情况下，防卡装置204会向外侧翻转，在吊臂200上升过程中无法接触到支座100，自然也就无法发挥其应有的作用。

进一步的，在步骤S04之前，还包括：

S01、在支座的顶部设置顶部支撑面；

S02、在支座的底部设置与顶部支撑面相匹配的底平面；

S03、在支座的侧面设置支座限位装置，支座限位装置用于为货架中的上下层相邻的两个支座提供限位。

为了实现堆垛的同时完成货架的搭建，还需要对构成货架的支座100进行如下设置：

如图3所示，所述支座100包括两根水平设置的横梁101、四根竖直设置的立梁102及两块沿前后方向布置的护板103；两根所述横梁101在前后方向上分隔布置在底部，四根所述立梁102分别设置于两根所述横梁101的上端部；两块所述护板103左右分隔布置，且所述护板103的两端固定连接于同侧的两根立梁102之间；所述护板103的外侧面设置有纵置的U形支承梁105。支座100的左右两侧是具有护板103的，而前后方向是敞开的，因此码垛货物40应按前后方向放置(参见图2)。当搭建货架时，上下层堆叠在一起，此时位于下层的支座100的四根立梁102，顶住位于上层的支座100的横梁101的底面，由于横梁101的底面(即所述底平面)与立梁102的顶面(即所述顶部支撑面)均为水平平面，因此上下层可以稳固地叠放在一起，形成图4所示的状态。位于护板103外侧面的U形支承梁105，其上下方为开通的，底边107用来配合吊臂200底部的托板202(参见图6)。在吊运时，用托板202的上表面卡在U形支承梁105底边107，即可承托支座100。

为了进一步使货架10稳固，防止上下层之间发生错位或移动，本申请还在支座100上设置了限位装置：在每个所述支座100上设置有两根分隔布置的纵梁104，所述纵梁104的两端固定连接在两根所述横梁101的内侧面上；在左右方向上，两根所述纵梁104的外沿均位于两块所述护板103的内侧；所述护板103的顶部凸出于所述立梁102的顶面，且所述护板103的两端具有凸出于所述立梁102顶面的侧边直段108。如图3、图4所示，位于下层的支座100上的侧边直段108，可以紧紧抵住位于上层的支座100的横梁101的内侧面，使上层支座100无法在前后方向上移动；而上层的支座100上的纵梁104，可以紧紧抵住位于下层的支座100的护板103的内侧面，使下层支座100无法在左右方向上移动。

进一步的，所述步骤S11中判定吊具与满载支座相卡合的方式为：

S111、判断行程开关是否被第一次触发；

S112、若否，则继续下放吊具；

S113、若是，则待第一次触发断开时，停止下放吊具，并判定吊具与满载的支座相卡合。

参见图11，在吊臂200从空载状态下降至与支座100底部卡合的过程中，当吊臂200与支座100刚刚接触时，由于L1<L2，需要使吊臂200向外打开一个角度；当到达设定角度，使得触发板205触碰到行程开关203，将电信号反馈给控制系统，控制系统即可获知吊臂200已经开始进行卡合了，此时吊臂20需要继续下移；当此触发信号断开后，控制系统即可获知二者已经完全卡合好了(即到达图6所示的状态)，完成了卡合过程的判定工作，可以进行后续的吊运工作了。此时，控制系统将发出指令，停止继续下放吊具。

进一步的，所述步骤S15中判定满载支座已经与吊具解除卡合的方式为：

S151、判断行程开关是否被第二次触发；

S152、若否，则继续下放吊具；

S153、若是，则停止下放吊具，并判定满载支座已经与吊具解除卡合。

当满载的支座100码放到位后，满载的支座100无法继续下降，而吊臂200尚未接到停止指令、会继续下移，因而在其继续下移的过程中将使吊臂200与支座100自动脱钩(即解除卡合)。由于系统是自动运行的，无人员参与，因而需要控制系统自动判断支座100是否完成与满载支座100的解除卡合，避免误判。为此，本申请中设置了限位板106，用于使系统自动确认位置，限位板106包括直板段和连接于直板段上方的斜板，直板段的外沿凸出于U形支承梁105的外沿，斜板的上部向支座100内部斜向伸入。其工作原理是：在支座100码放到位后，吊臂200继续下移，当吊臂200底部的托板202触碰到限位板106后，位于限位板106的顶部的斜板开始推动吊臂200向外侧张开，当到达限位板106的底部的直板段后，吊臂200张开到预定角度(如图7所示)，此时，触发板205再次触碰到行程开关203，将电信号反馈给控制系统，控制系统通过读取计数器记录可知此次触发为本次吊运过程中的第二次形成开关触发，即可判定吊臂200已经与满载的支座100完全脱钩，即确认支座100已经码放好了，吊臂200可以上移复位了。

进一步的，所述步骤S15中将吊具与满载支座分离的方式为：

S154、将吊具上提；

S155、通过防卡装置避免吊臂在上升过程中被支撑梁卡住；

S156、当吊具到达预设高度时，停止继续上提。

在判定满载支座已经与吊具解除卡合后，即可通过控制系统使吊具20上升到预定的高度位置。

进一步的，所述步骤S8包括：

S81、将待堆垛货物放置于送料机构的台车上；

S82、将台车沿轨道移动到空载的支座的正上方；

S83、降低台车高度，至待堆垛货物转由空载的支座承担时停止；

S84、将台车沿轨道移动到初始位置。

前述的吊运工作已实现了自动化，为了进一步提升效率，如图1所示，可以在装货区55附近布置送料机构30，使得装填码垛货物40这一操作也可实现自动化。所述送料机构30包括轨道、及位于所述轨道之上且沿所述轨道移动的台车300；所述台车300包括台车本体及位于所述台车本体上方的平台，所述台车本体与所述平台之间设置有液压升降装置；所述台车本体的底部设置有与所述轨道相匹配的轨道轮。其工作过程如下：将空的支座100放置于装货区的预定位置，将台车300沿轨道运行到远离空的支座100的另一端，并通过液压升降装置使平台升起(平台升起后，其台面高于空的支座100的顶部)，之后通过本申请系统外的其他装运装置(系统外的天车或叉车等)将码垛货物40(例如为型材货物)放置到台车300的平台上，再控制台车300向空的支座100移动。当台车300移动到空的支座100的正上方时，控制液压升降装置下降，使平台上表面低于支座100的内侧容纳货物区域的高度，此时码垛货物40便转移到了空的支座100上，便可以进行前述的吊运工作了。所述送料机构30上设置有传感器或行程开关，当台车300沿轨道往返时，能够根据传感器与控制系统的配合，停靠在预定的地点；台车300中的液压升降装置动作时，也可以根据传感器信号停靠在预设高度，无需人工控制。

在摆放支座时，应以间隔方式并排放置两个空载的支座，并使两个空载的支座的两侧外沿间的距离小于待堆垛货物的长度。本发明采用的型材可以为长条形型材，例如为：角钢、槽钢、棒材、螺纹钢、或者铝型材、或者木头型材、塑料型材，除型材外，也可以放置钢板等货物。型材一般较长，长度可以为5米以上，例如为5米，6米，7米，8米，9米，10米，11米，12米，13米，14米，15米，16米，18米，甚至可以到20米或更长，因此为了保持堆垛后的货架的稳定，如图1所示，可使每层货架10均由前后方向分隔布置的两个支座100组成，每两个支座100共同承担每一层的货物，此时，需要使待堆垛货物的长度长于每层两个支座100的间距。同时，为了保持装运货物时的稳定运行，将所述轨道设置为平行的两条，每条轨道上设置一台台车300，使两台台车300同步搬运码垛货物40。

进一步的，所述步骤S155具体包括：

S1551、在吊臂开始与支撑梁的下端相接触前，将防卡装置上的内低外高的斜面垫在托板与支撑梁之间。

在解除卡合后的吊臂200上移复位的过程中，防卡装置204即可发挥作用：由于两个托板202的间距L1小于两个U形支承梁105外侧面的间距L2，在无人操作的状态下，吊臂200不会自动向外张开，而是在向上运行到U形支承梁105的底部时，继续卡在U形支承梁105的底边107上。为此，在吊臂200底部设置了防卡装置204，在前述的判定解除卡合的过程中，吊臂200继续下移到图7所示的位置后，防卡装置204脱离U形支承梁105的侧面而回复原位(直板段上沿与所述U形支承梁105的底边107之间的距离，大于所述防卡装置204的内侧边2042的长度)，再之后吊臂200上升途中，防卡装置204的最长边2041先接触U形支承梁105的底边107，之后防卡装置204会翻转(右侧吊臂200上的防卡装置204逆时针翻转、左侧吊臂200上的防卡装置204顺时针翻转)成图8、图9所示的状态，此时由于防卡装置204的最长边2041与U形支承梁105的底边107之间呈一锐角，在斜向力作用下，吊臂200会张开一个角度，使左右相对的两个托板202的顶点间距变大，从而大于两个相对的U形支承梁105的外侧面距离L2，在这个上升过程中，实际是最长边2041与内侧边2042的夹角与U形支承梁105的外侧面保持接触，即，在吊臂200与支座100分离过程中，防卡装置204起了“导向”的作用，使得托板202顺利上升而不会被“卡住”。

同时，在该上升过程中，由于吊臂200经历了又一次的张开过程，触发板205会再一次触发行程开关203，因此，行程开关203每动作三次，控制系统即可获知完成了一次完整的吊运任务。将行程开关203的信号传递给计数器，即可使控制系统获知实时进程，使堆垛工作有序进行。

此外，外力撤除后防卡装置204恢复常态的原因在于，与防卡装置204相连接的翻转轴210，通过两根圆柱状的复位弹簧(拉簧)与吊臂200相连接(两个弹簧可以为等长的，也可以根据实际布局和实用需求设计为不等长的)。如图10所示，翻转轴210的中部固定设置有拉簧连接板209，拉簧连接板209向后方凸出于翻转轴210，其凸出的两个耳朵形状的连接端即连接耳上，各设置有一个开孔，上拉簧207的一端挂住拉簧连接板209上的上侧开孔，另一端连接到其上方固定于吊臂200的一块水平板上；下拉簧208的一端挂住拉簧连接板209上的下侧开孔，另一端连接到其下方托板202的侧面。当受外力时，防卡装置204带动翻转轴210顺时针或逆时针旋转，使两根拉簧均拉伸或压缩变形；当脱离外力后，翻转轴210在弹簧拉力作用下恢复到图示的位置：即当图9中防卡装置204顺时针转动时，上拉簧207被拉伸，下拉簧208被压缩，当外力撤销后，依靠上拉簧207的拉力和下拉簧208的弹力，翻转轴210逆时针转动从而带动防卡装置204复位；当图9中防卡装置204逆时针转动时，上拉簧207被压缩，下拉簧208被拉伸，当外力撤销后，依靠上拉簧207的弹力和下拉簧208的拉力，翻转轴210顺时针转动从而带动防卡装置204复位；因此，设置两根弹簧可以更有效的工作，同时避免一根弹簧在意外情况下损坏时出现防卡装置204无法复位的情况，增添了安全保证。两个连接耳的夹角为锐角，上拉簧207和下拉簧208位于一条直线上，以便实现快速复位。

进一步的，所述自动码垛方法具体为：

用编码和读码器定位指定位置层的型材支座的横坐标和纵坐标，即确定支座的二维坐标位置；电脑自动记载货架层数，即确定指定位置层的支座的高度坐标或层数坐标；天车自动运行，通过读码器定位至水平面内的指定的二维坐标位置静止；根据指定位置层的支座的高度坐标或层数坐标，天车在指定位置层的支座上进行搭建到预定层数；或者将指定位置层的支座以上的支座吊走直至吊出指定位置的支座到设定位置。

为了提高工作效率，本申请拟不再采用现有技术中码一层货、搭一层货架的工作方式，而是将码放货物与搭建货架的工作一并完成。其工作过程为：首先确定预放置货架的码垛区位置和装货区位置，在装货区预置足够数量的支座100，之后将要码放的型材货物40(例如，通过送料机构30)放置入支座100中部的容纳货物的空间中，然后控制系统，例如为电脑或PLC，指令天车带动吊具20移动到装货区上方，指令天车将吊具20降下，通过吊具20底部的卡合装置卡住支座100的底部，卡合装置能自动卡紧或放开所述型材支座，之后天车自动将吊具20上升至合理的高度以躲避周边障碍物，天车开始水平移动。当吊具20到达货架位置的正上方后，天车将吊具20降下，然后，当吊具20底部的支座100平稳落地后，吊具20(通过卡合装置)自动与支座100脱钩并升起，再去装货区吊运下一个装好货物的支座100，新吊运来的支座100码放在码垛区内已码放好的支座100的正上方。重复上述步骤，多个装好货物的支座100便层叠在一起，达到预设层数后，便形成了装满货物的货架20。该过程可以通过控制系统来确定位置，控制天车的移动以及自动卡紧或放开所述型材支座，无需人工操作天车，因而自动实现了搭建货架和码放型材货物的同步进行，因而大幅提高了工作效率。

相应的，当需要从搭建好的货架10上卸货时，执行上述过程的反向操作即可：天车控制吊具20从货架10的顶部自上而下地依次吊起支座100，并逐一运送到预定位置的卸货区(装货区也可作为卸货区使用)。当倒垛时，可以将搭货和卸货的结合起来，先进行卸货，将指定位置层之上的其他支座100吊走至其他空余位置(空余位置由控制系统在库房中进行选择)，然后将指定位置层的支座100吊送到装货区或送料机构30处。

如图13所示，在该过程中，为了实现自动吊运以提高效率，可以在控制系统中设置计数器和工业编码、读码器。计数器用于自动记载货架层数，记载该层货架上的支座100的放入和拿出的时间等情况，记录该层货架上面还有几层货架或支座100，就如同超市的收银台记录付款时间和金额一样。计数器还能分析库房空余位置。编码和读码器用于货架位置的水平面内的二维定位。在编码确定了水平面内的二维定位的基础上，就有了指定位置层的支座的横坐标和纵坐标，此外，指定位置层的支座100的层数坐标，即高度坐标通过控制系统中的计数器的记载来确定，设置了编码、读码器和计数器后，天车自动运行至水平面内的指定的二维坐标位置，直接将装好货物的支座吊运至预定货架位置的当前最顶层，之后逐层搭建，直到达到预定层数，无需人员操作；或者反之，进行倒垛或卸货，天车自动运行至水平面内的指定的二维坐标位置，直接将货架上的支座吊运至库房的空余位置，一层一层的吊走，直至吊出指定位置的支座，将其吊送到指定位置，例如为指定的货架上，或送料机构处。

此外，如图14所示，本发明还可以实现一次吊送多层支座，在天车具有足够承载能力的情况下，本发明也可以不用一层一层的吊送，而是直接将将指定位置层之上的其他支座100全部吊走至其他空余位置，通过控制系统的自动计算和选择，直接实现吊送次数最少的作业。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动码垛方法，其特征在于，包括：

将厂区划分为三个区域，分别为：装货区、堆垛区和安全区域；

将装货区分成多个装货位置，堆垛区分成多个堆垛位置；

在装货区放置支座；

在天车轨道上对应于各装货位置或堆垛位置设置编码，并在天车上设置能够识别所述编码的读码器；

每个编码对应唯一的装货位置或堆垛位置；

控制天车自动运行，通过读码器定位至水平面内的指定的二维坐标位置静止；读码器侧向设置并与天车轨道侧面相对，进行侧向扫码，从而读取编码的位置，读码器的信息传输为有线或无线方式，将读取到信息发送到控制系统，控制系统为电脑或PLC；

控制系统根据读取到的信息指令天车到达天车轨道上指定的二维坐标位置，然后指令天车在天车轨道上静止，然后控制系统指令天车升降吊具自动吊放支座，实现装货或堆垛。

2.如权利要求1所述的自动码垛方法，其特征在于，所述自动码垛方法还包括：

将待堆垛货物放入空载的支座中，形成满载的支座；

通过天车将吊具移动到所述满载的支座上方；

自动下放所述吊具使吊具与所述满载的支座卡合；

当判定所述吊具与所述满载的支座相卡合后，将所述吊具上提到预设高度；

在堆垛区内选定货架位置；

通过天车将所述满载的支座移动到选定的货架位置的上方，所述货架由多个满载的支座层叠码放而成；

下放所述吊具，使所述满载的支座码放到所述货架的最顶层；

当判定所述满载的支座已经与所述吊具解除卡合后，将所述吊具与所述满载的支座分离；

若所述货架的层数未达到预设层数，则重复上述步骤，所述重复上述步骤，是指重复所述将待堆垛货物放入空载的支座中，到

所述当判定所述满载的支座已经与所述吊具解除卡合后将所述吊具与所述满载的支座分离的所有步骤。

3.如权利要求2所述的自动码垛方法，其特征在于，所述在装货区放置空载的支座之前，还包括：

在所述吊具上设置H型框架及四根竖直布置的吊臂，并使所述吊臂铰接于所述H型框架的底部；

在所述H型框架上设置行程开关，在所述吊臂上设置与所述行程开关相对应的触发器；

在所述吊臂的底端设置向内侧伸出的托板；

在所述吊臂底部设置内高外低的吊臂底端斜面；

在所述支座上的靠近吊臂的侧面设置支撑梁和限位板，并使所述吊具与所述支座上下对正时，所述支撑梁的外沿和所述限位板的外沿均位于所述吊臂内侧端面的外侧；

在所述吊臂的下部铰接三角形的防卡装置，并使所述防卡装置在不受外力时保持最长边在上且铰接轴端在下的状态。

4.如权利要求3所述的自动码垛方法，其特征在于，所述判定吊具与所述满载的支座相卡合的方式为：

判断所述行程开关是否被第一次触发；

若否，则继续下放吊具；

若是，则待所述第一次触发断开时，停止下放吊具，并判定所述吊具与所述满载的支座相卡合。

5.如权利要求3所述的自动码垛方法，其特征在于，所述判定所述满载的支座已经与所述吊具解除卡合的方式为：

判断所述行程开关是否被第二次触发；

若否，则继续下放吊具；

若是，则停止下放吊具，并判定所述满载支座已经与所述吊具解除卡合。

6.如权利要求5所述的自动码垛方法，其特征在于，所述将吊具与所述满载的支座分离的方式为：

将所述吊具上提；

通过防卡装置避免所述吊臂在上升过程中被所述支撑梁卡住；

当所述吊具到达预设高度时，停止继续上提。

7.如权利要求2所述的自动码垛方法，其特征在于，所述将待堆垛货物放入空载的支座中，包括：

将所述待堆垛货物放置于送料机构的台车上；

将所述台车沿轨道移动到所述空载的支座的正上方；

降低所述台车高度，至所述待堆垛货物转由所述空载的支座承担时停止；

将所述台车沿轨道移动到初始位置。

8.如权利要求1所述的自动码垛方法，其特征在于，所述自动码垛方法具体为：

用编码定位指定位置层的支座的横坐标和纵坐标，即确定支座的二维坐标位置；

电脑自动记载货架层数，即确定指定位置层的支座的高度坐标或层数坐标；

天车自动运行，通过读码器定位至水平面内的指定的二维坐标位置静止；

根据指定位置层的支座的高度坐标或层数坐标，天车在指定位置层的支座上进行搭建到预定层数；或者将指定位置层的支座以上的支座吊走直至吊出指定位置的支座到设定位置。

9.如权利要求8所述的自动码垛方法，其特征在于，通过控制系统自动记载货架层数，记载该层货架上的支座的放入和拿出的时间情况，记录该层货架上面还有几层货架或支座，录入型材的材质、类型、入库时间项目，在需要的时候随时通过控制系统调取上述货架信息。

10.如权利要求8所述的自动码垛方法，其特征在于，根据上述货架信息并分析库房空余位置、某位置上钢材的闲置时间，控制系统的自动计算和选择，直接将指定位置层之上的其他多层支座全部吊走至其他空余位置，实现吊送次数最少的作业。

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