CN116490448A - 稳定性增加的容器搬运车辆 - Google Patents

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CN116490448A CN202180072350.7A CN202180072350A CN116490448A CN 116490448 A CN116490448 A CN 116490448A CN 202180072350 A CN202180072350 A CN 202180072350A CN 116490448 A CN116490448 A CN 116490448A
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Abstract

一种容器搬运车辆(401)，包括：‑车轮基座单元(2)，包括用于在第一方向和第二方向(X，Y)上沿着轨道系统(108)引导容器搬运车辆(401)的第一组车轮和第二组车轮(32a，32b)；‑支撑部(402)；悬臂部(413)，从支撑部延伸；‑升降框架(415)，悬挂于悬臂部(413)下方；‑引导滑轮(430a，430b)，用于升降框架(415)的升降带(430a，430b)；‑升降轴(431)，用于升降带(417a，417b)；以及‑升降装置电机(432)，用于使至少一个升降轴(431)旋转；其中，第一组车轮(32a)中的第一对车轮的第一车轮和第二车轮(32a1，32a”)布置为比第一组车轮(32b)中的第二对车轮的第三车轮和第四车轮(32a”’，32a””)更靠近悬臂部(413)，并且其中，比起第一组车轮(32a)中的第一车轮和第二车轮(32a1，32a”)，升降轴(431)和升降装置电机(432)中的至少一者布置为更靠近第三车轮和第四车轮(32a”’，32a””)。

Description

稳定性增加的容器搬运车辆
技术领域
本发明涉及一种用于储存和取出容器的自动储存和取出系统，特别涉及一种在这种系统中使用的容器搬运车辆，其中与现有技术的技术方案相比，该容器搬运车辆具有增加的稳定性。
背景技术
图1公开了一种具有框架结构100的常见现有技术的自动储存和取出系统1，图2和图3公开了适用于在这种系统1上运行的两种不同的现有技术中的容器搬运车辆201、301。
框架结构100包括直立构件102、水平构件103和储存体积部，该储存体积部包括在直立构件102和水平构件103之间成排布置的储存列105。在这些储存列105中，储存容器106(也称为箱)一个堆叠在另一个之上以形成堆垛107。构件102、103通常可以由金属(例如挤压铝型材)制成。
自动储存和取出系统1的框架结构100包括横跨框架结构100的顶部布置的轨道系统108，多个容器搬运车辆201、301在该轨道系统108上运行以将储存容器106从储存列105升高，且将储存容器106降低到储存列105中，并且还在储存列105的上方运输储存容器106。轨道系统108包括：第一组平行轨道110，布置为引导容器搬运车辆201、301在第一方向X上横跨框架结构100的顶部；以及第二组平行轨道111，布置为垂直于第一组轨道110，以引导容器搬运车辆201、301在垂直于第一方向X的第二方向Y上移动。储存在列105中的容器106由容器搬运车辆通过轨道系统108中的存取开口112存取。容器搬运车辆201、301可以在储存列105上方横向移动，也就是在平行于水平X-Y平面的平面内移动。
在将容器从列105中升高和将容器降低到列期间，框架结构100的直立构件102可用于引导储存容器。容器106的堆垛107通常是自支撑的。
每个现有技术的容器搬运车辆201、301包括车身201a、301a以及第一车轮和第二组车轮201b、301b、201c、301c，这些组车轮分别使得容器搬运车辆201、301能够在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布置为与第一组轨道110的两个相邻轨道接合，并且第二组车轮201c、301c布置为与第二组轨道111的两个相邻轨道接合。车轮201b、301b、201c、301c中的至少一组可以被提升和降低，使得第一组车轮201b、301b和/或第二组车轮201c、301c可以在任何时候与相应的轨道组110、111接合。
每个现有技术的容器搬运车辆201、301还包括用于竖直运输储存容器106的升降装置(未示出)，例如，将储存容器106从储存列105升高，和将储存容器106降低到储存列中。升降装置包括适于接合储存容器106的一个或多个夹持/接合装置，并且该夹持/接合装置可以从车辆201、301降低，使得夹持/接合装置相对于车辆201、301的位置可以在与第一方向X和第二方向Y正交的第三方向Z上调节。容器搬运车辆301的夹持装置的一些部件如图3所示，用附图标记304表示。容器搬运装置201的夹持装置位于图2中的车身301a内。
通常，并且也为了本申请的目的，Z＝1表示储存容器的最上层，也就是轨道系统108正下方的层，Z＝2表示轨道系统108下方的第二层，Z＝3表示第三层等。在图1中公开的示例性现有技术中，Z＝8表示储存容器的最下侧的底层。类似地，X＝1…n和Y＝1…n标识每个储存列105在水平面中的位置。因此，作为示例，使用图1中所示的笛卡尔坐标系X、Y、Z，图1中表示为106’的储存容器可以说占据储存位置X＝10，Y＝2，Z＝3。容器搬运车辆201、301可以说在层Z＝0中行进，并且可以通过其X和Y坐标来识别每个储存列105。
框架结构100的储存体积部通常被称为网格104，其中该网格内的可能储存位置被称为储存单元。每个储存列可以通过X和Y方向上的位置来识别，而每个储存单元可以通过X、Y和Z方向上的容器编号来识别。
每个现有技术的容器搬运车辆201、301包括用于在运输储存容器106横跨轨道系统108时接收并装载储存容器106的储存隔室或储存空间。储存空间可以包括在车身201a内居中布置的腔，如图2所示并且如WO2015/193278A1所述，其内容通过引证并入本文。
图3示出了具有悬臂结构的容器搬运车辆301的替代配置。在例如NO317366中详细描述了这种车辆，其内容也通过引证并入本文。
图2所示的中央腔式容器搬运车辆201可以具有覆盖一区域的占据空间，该区域在X和Y方向上的尺寸大致等于储存列105的横向范围，例如，如WO2015/193278A1中所述，其内容通过引证并入本文。此处使用的术语“横向”可以指“水平”。
可替代地，中央腔式容器搬运车辆101可以具有比由储存列105限定的横向区域更大的占据空间，例如，如WO2014/090684A1中所公开的。
轨道系统108通常包括具有凹槽的轨道，车辆的车轮在凹槽中行进。可替代地，轨道可以包括向上伸出的元件，其中车辆的车轮包括凸缘以防止脱轨。这些凹槽和向上伸出的元件统称为导轨。每个轨道可以包括一个导轨，或者每个轨道可以包含两个平行的导轨。
WO2018/146304(其内容通过引证并入本文)示出了包括在X和Y方向上的轨道和平行导轨的轨道系统108的典型配置。
在框架结构100中，大多数列105是储存列105，也就是其中储存容器106以堆垛107的形式储存的列105。然而，一些列105可以具有其他目的。在图1中，列119和120是通过容器搬运车辆201、301用来卸载和/或拾取储存容器106的这样的专用列，以便储存容器106可以被运输到存取站(未示出)，在该存取站处，储存容器106可以从框架结构100的外部存取，或者将其转移出或转入框架结构100。在本领域内，这样的位置通常被称为“端口”，并且端口所在的列可以被称为‘端口列’119、120。到存取站的运输可以是任何方向，即水平的、倾斜的和/或垂直的方向。例如，储存容器106可以放置在框架结构100内的随机或专用列105中，然后有任何容器搬运车辆拾取并且运输到端口列119、120，以进一步运输到存取站。注意，术语“倾斜的”是指具有在水平和竖直之间的的某方向的大致运输方向的储存容器106的运输。
在图1中，第一端口列119例如可以是专用的卸载端口列，在该卸载端口列处容器搬运车辆201、301可以将待运输的储存容器106卸载到存取站或转运站，并且第二端口列120可以是专用的拾取端口列，在该拾取端口列处容器搬运车辆201、301可以拾取已经从存取站或转运站运输的储存容器106。
存取站通常可以是拾取站或储存站，在拾取站或储存站处，将产品物品从储存容器106移走或定位到其中。在拾取站或储存站中，通常不会从自动储存和取出系统1中移走储存容器106，而是在存取后使其再次返回到框架结构100中。端口也可用于将储存容器转运到另一储存设施(例如，转运到另一框架结构或另一自动储存和取出系统)、运输交通工具(例如，火车或卡车)或生产设施。
包括传送器的传送器系统通常用于在端口列119、120和存取站之间运输储存容器。
如果端口列119、120和存取站位于不同的水平面，则传送器系统可以包括具有竖直部件的升降装置，以用于在端口列119、120和存取站之间竖直地运输储存容器106。
传送器系统可以布置为在不同的框架结构之间转运储存容器106，例如，如WO2014/075937A1中所述，其内容通过引证并入本文。
当要存取储存在图1中公开的一个列105中的储存容器106时，指示容器搬运车辆201、301中的一个从目标储存容器的位置取出目标储存容器106，并且将该目标储存容器运输到卸载端口列119。该操作涉及将容器搬运车辆201、301移动到目标储存容器106所位于的储存列105上方的位置，使用容器搬运车辆201、301的升降装置(未示出)从储存列105取出储存容器106，并且将储存容器106运输到卸载端口列119。如果目标储存容器106位于堆垛107内的深处，也就是一个或多个其他储存容器106位于目标储存容器的上方，则该操作还涉及在将目标储存容器106从储存列105提升之前临时移动上方放置的储存容器。在本领域内有时被称为“挖掘”的此步骤可以使用随后用于将目标储存容器运输到卸载端口列119的同一容器搬运车辆，或者使用一个或多个其他协作的容器搬运车辆来执行。可替代地或附加地，自动储存和取出系统1可以具有专门用于从储存列105临时移走储存容器106的任务的容器搬运车辆201、301。一旦目标储存容器106已经从储存列105移走，临时移走的储存容器106就可以重新定位到原始储存列105中。然而，可选地，移走的储存容器106可以被重新定位到其他储存列105。
当储存容器106要储存在一个列105中时，指示容器搬运车辆201、301中的一个从拾取端口列120拾取储存容器106并且将其运输到待储存该储存容器106的储存列105上方的位置。在已经移走定位在堆垛107内的目标位置处或上方的所有储存容器106之后，容器搬运车辆201、301将储存容器106定位在期望的位置处。移走的储存容器106然后可以被降低回到储存列105，或者被重新定位到其他储存列105。
为了监控和控制自动储存和取出系统1，例如监控和控制框架结构100内的相应储存容器106的位置，每个储存容器106中的内容物；以及容器搬运车辆201、301的运动，以便期望的储存容器106能够在期望的时间被运送到期望的位置而不会使容器搬运车辆201、301彼此碰撞，自动储存和取出系统1包括控制系统500，控制系统500通常是计算机化的并且通常包括用于记录储存容器106的数据库。
本发明的目的是提供一种更轻的容器搬运车辆，而不影响容器搬运车辆能够承载的最大储存容器重量。
此外，由于对于与过去所做的相比可以将储存容器从轨道系统的顶部提升得更高的容器搬运车辆的需求越来越大，因此需要增加的稳定性以应对这种增加的高度。
另一目的是使从网格中增加的深度处进行提升成为可能。
发明内容
本发明在独立权利要求进行阐述和表征，从属权利要求描述了本发明的其他特征。
根据本发明，包括升降装置电机和升降轴的升降机构从悬臂部移出，使得只有将升降带向下引导到升降框架的引导滑轮布置在悬臂部中。升降带可以缠绕在一个或多个升降轴上，优选地，一个或多个升降轴与驱动一个或多个升降轴的升降电机一起布置，且更靠近离悬臂部最远的车轮，以便稳定机器人和可能向下移动的重量。
本发明涉及一种容器搬运车辆，用于在二维轨道系统上运行，二维轨道系统包括：第一组平行轨道，布置为引导容器搬运车辆在第一方向X上横跨框架结构的顶部移动；以及第二组平行轨道，布置为垂直于第一组轨道以引导容器搬运车辆在垂直于第一方向X的第二方向Y上移动，其中，容器搬运车辆包括：
-车轮基座单元，包括用于分别在第一方向和第二方向X、Y上沿着轨道系统引导容器搬运车辆的第一组车轮和第二组车轮；
-支撑部，从车轮基座单元竖直延伸，支撑部具有带有水平范围的占据空间；
-悬臂部，从支撑部延伸；
-升降框架，通过多个升降带以水平定向悬挂于悬臂部下方，其中升降框架包括用于连接到储存容器的可释放的连接件；
-引导滑轮，设置在悬臂部中，该引导滑轮用于引导和支撑升降框架和多个升降带；
-升降轴，用于缠绕和退绕多个升降带；以及
-升降装置电机，用于使至少一个升降轴旋转，
其中，第一组车轮中的第一对车轮的第一车轮和第二车轮布置为比第一组车轮中的第二对车轮的第三车轮和第四车轮更靠近悬臂部，并且其中，比起第一组车轮中的第一车轮和第二车轮，用于缠绕和退绕多个升降带的升降轴和用于使至少一个升降轴旋转的升降装置电机中的至少一者布置为更靠近第三车轮和第四车轮。
优选地，比起第一组车轮中的第一车轮和第二车轮，升降轴(或多个升降轴)和升降装置电机都布置为更靠近第三车轮和第四车轮。
将升降轴设置成比第一组车轮中的第一车轮和第二车轮更靠近第三车轮和第四车轮，使得与现有技术的容器搬运车辆相比可以具有更大直径的升降轴。增加升降轴的直径使得在升降带缠绕到升降轴上时升降带的转数减少，这再次使由于升降带在升降轴上的不均匀厚度或张力而造成的可能误差减少。升降轴的直径的减小增加了升降轴上的转数，这可能引起升降框架的倾斜提升，这是因为从升降轴上退绕的升降带的长度可能不同。
第一组的第一对车轮和第二对车轮是各自具有这样的旋转轴线的车轮，该旋转轴线平行于悬臂部从支撑部的延伸方向而延伸。
因此，第一车轮和第二车轮是前轮，因为它们最靠近悬臂部，而第三车轮和第四车轮是后轮，因为它们相对于第一车轮和第二车轮布置在离悬臂部更远。第一车轮和第二车轮(第一组的第一对车轮)可以被视为位于车轮基座单元的最靠近悬臂部的第一个三分之一部分中，而第三车轮和第四车轮(第二组的第二对车轮)可以被视为位于车轮基座单元的离悬臂部最远的第二个三分之一部分中。
优选地，用于缠绕和退绕多个升降带的至少一个升降轴和用于使至少一个升降轴旋转的升降装置电机布置在容器搬运车辆的与车轮基座单元的离悬臂部最远的第二个三分之一部分竖直对准的区域内，或者布置在车轮基座单元的该第二个三分之一部分中。优选地，升降装置电机和至少一个升降轴两者都布置在容器搬运车辆的与车轮基座单元的第二个三分之一部分竖直对准的区域内，或者布置在车轮基座单元的第二个三分之一部分中。
与在悬臂部中具有升降轴相比，将升降轴布置成远离悬臂部使升降轴的直径可以增加。这在以下方面提供了额外的优点：在对于增加深度的提升方面有更好的精度，在对于即使在大深度时也基本水平的升降框架(即防止“倾斜提升”)的方面有更好的精度，增加提升深度的可能性，最终使得提升将更少地受到连接到升降框架的每个拐角的四个升降带的厚度差异的影响。如果升降带具有不同的厚度，则每个升降带的提升长度的差异随着升降轴的转动而增加。如果提升的深度增加，这种差异将进一步增加。然而，通过增加升降轴的直径，减少了四个升降带的转数，从而减少了四条升降带长度的差异。
在一优选实施例中，升降轴和升降装置电机中的至少一者(优选两者)布置在比悬臂部更低的高度处。这种布置相对于由升降框架承载的储存容器的重量提供了额外的稳定性和配重。例如，升降轴和升降装置电机中的至少一者(优选两者)可以布置在与支撑部的下部三分之一部分相对应的高度处。
然而，在可替代的实施例中，升降轴和升降装置电机中的至少一者可以布置在与悬臂部基本相同的高度处。这可以允许需要更少的引导装置来将升降带引导到升降轴。
支撑部在车轮基座单元和悬臂部之间延伸，并且悬臂部可以连接至支撑部的上部。
支撑部在X方向和Y方向上的水平范围可以小于车轮基座单元在X方向和Y方向上的水平范围。在优选实施例中，支撑部在X方向和Y方向上的水平范围小于车轮基座单元在X方向和Y方向上的水平范围的25％。在一些实施例中，支撑部可以足够窄和/或配置为允许储存容器承载在布置在车轮基座单元上的支撑表面上。
可替代地，支撑部在X方向和Y方向上的水平范围可以等于车轮基座单元在X方向和Y方向上的水平范围。
升降带可以经由支撑部和多个引导装置在至少一个升降轴与悬臂部中的引导滑轮之间延伸。除了悬臂部中的引导滑轮之外，还有一个或多个引导装置。该一个或多个引导装置通常是滑轮或轴，两个或更多个升降带在该滑轮或轴上被引导以实现升降带的同步运动，从而实现连接到它们的升降框架的同步运动；或者一个或多个引导装置可以是滑轮和轴的组合。优选地，存在至少两个引导装置或轴，并且这些引导装置或轴沿着Z形路径将升降带引导到升降轴。除了滑轮或轴之外的其他引导装置也是可以的，只要它们提供所需的引导升降带的功能。
可替代地，升降带可以在悬臂部中的引导滑轮与至少一个升降轴之间不间断地延伸。也就是说，在升降轴与悬臂部的引导滑轮之间可以不布置引导装置。
根据前述权利要求中任一项的容器搬运车辆，其中悬臂部包括用于引导每个升降带的至少一个引导滑轮。通常有四个升降带，因此至少有四个引导滑轮，其中每个升降带都连接到升降框架的一拐角或一拐角附近。升降框架通常为矩形。所有四个引导滑轮都可以布置在悬臂部。或者，两个引导滑轮可以布置在悬臂部中，并且两个引导滑轮可以布置在支撑部中。
为了进一步增加稳定性，升降轴和升降装置电机中的至少一者可以布置在车轮基座单元内，或者可以突出到车轮基座单元中。
除了将重量布置得更靠近第三车轮和第四车轮(第一组的第二对轮)之外，还将至少一个升降轴(当升高升降装置时还包括大部分升降带)和/或升降装置电机的重量布置的尽可能轻，以为升降框架所承载的(重型)储存容器提供了更有效的配重。
为了确保升降框架同时提升，并且因此防止倾斜提升，所有的升降带都可以在同一个升降轴上缠绕和退绕。通过这样做，可以防止在两个或多个单独的升降轴上缠绕和退绕时所需的任何额外的同步，这是因为升降带将始终同步。
支撑部可以包括用于从下方(在侧视图中看到的下方)支撑储存容器的储存容器支撑平台，支撑平台具有比车轮基座单元更小的水平范围。支撑部可以在车轮基座单元上从前车轮的前方的位置竖直延伸。
为了减少悬臂部的材料重量，悬臂部可以包括开口。开口也可以用作穿过悬臂部的存取开口，即从悬臂部上方的位置到悬臂部下方的位置。
悬臂部中的开口可以限定存取周界。升降框架可以具有限定存取周界的开口。悬臂部中的开口的存取周界可以在形状上对应于升降框架中的开口的存取周界且与升降框架中的开口的存取周界对准，以允许当承载储存容器的升降框架处于邻近悬臂部的停靠状态时，通过相应的开口接近储存容器中的物品。
悬臂部和升降框架中的开口的存取周界可以基本上等于储存容器中的开口的存取周界。
悬臂部可以包括一对臂，并且引导滑轮中的至少一个引导滑轮可以在臂的背对车轮基座单元的端部处连接在每个臂的远端处或靠近每个臂的远端。
悬臂部可以包括连接在每个臂的远端处的横杆。支撑部、一对臂和横杆因此形成用于悬臂部中的开口的出入周界的外壳。
悬臂部中的开口、升降框架中的开口和由升降框架承载的储存容器的顶部中的开口可以具有基本相等的竖直投影，以确保从容器搬运车辆的上方接近储存容器的内部。
在另一实施例中，悬臂可以包括多个孔口，在这些孔口中材料已经被去除，以便减少悬臂部的重量。
在一方面，第一组平行轨道和第二组平行轨道形成将轨道系统划分为多个网格单元的网格。
因此，进一步描述了一种包括二维轨道系统的自动储存和取出系统，二维轨道系统包括：第一组平行轨道，布置为引导容器搬运车辆在第一方向X上横跨框架结构的顶部移动；以及第二组平行轨道，布置为垂直于第一组轨道，以引导容器搬运车辆在垂直于第一方向的第二方向上移动，其中自动储存和取出系统还包括如上所述的容器搬运车辆。
相关术语“顶部”、“底部”、“下方”、“上方”、“更高”等应按其正常意义理解，并且在笛卡尔坐标系中可见。当提到井(well)时，“顶部”或“上方”应理解为(相对于另一组件)更靠近井的表面的位置，而术语“底部”或“下方”应被理解为(相对于另一组件)离井的表面更远的位置。
总之，权利要求中提出的本发明与已知的技术方案相比具有以下优点中的至少一个：
-相对较轻的悬臂部使得可以在不增加配重的情况下提升较重的箱，
-与在悬臂部中具有升降轴相比，将升降轴布置为远离悬臂部可以增加升降轴的直径，这提供了以下额外的优点：在对于增加深度的提升方面有更好精度，在对于即使在大深度时也基本水平的升降框架的方面有更好精度，增加提升深度的可能性。
-相对较轻的悬臂部使得可以提升相同重量的箱的容器搬运车辆可以更轻，
-机器人中的更好的重量分布，
-可能简化结构，因为大多数驱动装置、电机等布置为彼此更靠近，例如在车轮基座单元内或车轮基座单元附近，
-降低了导线或电力问题的风险，并且加快了信号传输，因为当组件彼此更靠近时可以使电缆更短，
-如果将开口式升降框架和开口式悬臂部结合，则可以从上方接近由升降框架承载的储存容器中的物品。
附图说明
以下附图是为了便于理解本发明而附加的。附图示出了本发明的实施例，现在将仅通过示例的方式对其进行说明，在附图中：
图1是现有技术的自动储存和取出系统的框架结构的立体图。
图2是现有技术的容器搬运车辆的立体图，该容器搬运车辆具有用于在其中承载储存容器的居中布置的腔。
图3A是现有技术的容器搬运车辆的立体图，该容器搬运车辆具有用于在下方承载储存容器的悬臂。
图3B和图3C示出了容器搬运车辆的示例性车轮基座单元；
图4A是根据本发明的容器搬运车辆的第一示例的侧视图；
图4B是根据本发明的容器搬运车辆的第二示例的侧视图；
图4C是根据本发明的容器搬运车辆的第三示例的侧视图；
图4D是图4A至图4C中的容器搬运车辆的俯视图；
图5示出了可能的设置有开口的悬臂部和设置有开口的升降框架的细节，其中开口相对于抵靠悬臂部停靠的储存容器106的开口竖直对齐；
图6A和图6B，其中图6B是图6A中A部分的升降框架的放大视图，并且这些图是国际申请第WO 2020/094339A1号中的图6E和图6F的修改版本，该国际申请公开了一种开口式升降框架以及为了实现开口式升降框架的升降框架的不同部件的相互布置的可能设置的示例；
具体实施方式
在下文中，将参考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在附图中所描绘的主题。
自动储存和取出系统1的框架结构100是根据上面结合图1至图3描述的现有技术的框架结构100构造的，即，多个直立构件102和由多个直立构件102支撑的水平构件103，并且此外框架结构100还包括在X方向和Y方向上的第一上部轨道系统108。
框架结构100还包括以储存列105的形式设置在构件102、103之间的储存隔室，其中储存容器106可以以堆垛107的形式堆叠在储存列105内。
框架结构100可以是任何尺寸。特别可以理解的是，框架结构可以比图1中公开的框架结构宽得多和/或长得多和/或深得多。例如，框架结构100可以具有超过700x700列的水平范围和超过十二个容器的储存深度。
图3B和图3C示出了根据本发明的用于远程操作的递送车辆200的示例性车轮基座单元。车轮基座单元2的特征是具有车轮装置32a、32b，该车轮装置具有用于在轨道系统上沿第一方向移动的第一组车轮32a以及用于在垂直于第一方向的第二方向上移动的第二组车轮32b。每组车轮包括布置在车轮基座单元2的相对两侧上的两对车轮。为了改变车轮基座单元在轨道系统上行进的方向，一组车轮32a中的一个车轮连接到车轮位移组件7。车轮位移组件能够使所连接的一组车轮32a相对于另一组车轮32b提升和降低，使得只有在期望方向上行进的一组车轮与轨道系统接触。车轮位移组件7由电动机8驱动。此外，由可再充电电池6供电的两个电动机4、4’连接到一组车轮32a、32b，以使车轮基座单元沿期望的方向移动。
进一步参考图3B和图3C，车轮基座单元2的水平外缘的尺寸确定为匹配在由网格单元限定的水平区域内，以便两个车轮基座单元2可以在轨道系统108、308的任何相邻网格单元上相互通过。换言之，车轮基座单元2可以具有占据空间(即X和Y方向上的范围)，占据空间通常等于网格单元的水平区域，即X方向和Y方向上的网格单元的范围(例如，由网格开口的区域加上网格开口周围的被轨道的导轨占用的区限定)，如WO2015/193278A1所述，其内容通过引证并入本文。
参考图3C，车轮基座单元2具有配置为用于容器支架的连接接合部的顶板/凸缘9(即上表面)。顶板9具有中央开口20，并且特征是具有多个通孔10(即，连接元件)，这些通孔适于螺栓连接件(或其他紧固件)通过容器支架的下部的相应通孔进行连接。在其他实施例中，顶板9的连接元件例如可以是用于与下部的通孔相互作用的螺纹销。中央开口20的存在是有利的，因为它可以提供对车轮基座单元2的内部部件(例如可充电电池6和电子控制系统21)的接近。
参考图4A、图4B和图4C，公开了根据本发明的第一、第二和第三示例性容器搬运车辆401的侧视图。容器搬运车辆401可以在二维轨道系统108上运行。轨道系统108的细节未在图4A中示出，但在图1中更好地示出。轨道系统可以包括：第一组平行轨道110，布置为在第一方向X上引导容器搬运车辆401在框架结构100的顶部上移动；以及第二组平行轨道111，布置为垂直于第一组轨道110，以在垂直于第一方向X的第二方向Y上引导容器搬运车辆401移动。所公开的容器搬运车辆401包括车轮基座单元2。车轮基座单元2包括第一组车轮和第二组车轮32a、32b，用于分别在第一方向和第二方向X、Y上沿着轨道系统108引导容器搬运车辆401。
支撑部402的占据空间的水平范围优选地等于或小于车轮基座单元2的占据空间。悬臂部413连接至支撑部402，并且水平延伸至车轮基座单元2的占据空间的外部。形成415通过多个升降带417a、417b在水平方向上悬挂于悬臂部413下方。升降框架415包括：可释放的连接件421，用于连接到储存容器106且呈夹持器形式；以及和箱引导件30，用于协助相对于储存容器106引导升降框架415，以便夹持器相对于储存容器106的升降点(未示出)对准。悬臂部413包括用于引导和支撑升降框架415且分别引导和支撑多个升降带417a、417b的引导滑轮430a、430b。引导滑轮430a引导升降带417a，而引导滑轮430b引导升降带417b。
容器搬运车辆401还包括用于缠绕和退绕多个升降带417a、417b的至少一个升降轴431和用于使至少一个升降轴431旋转的升降装置电机432。如图4A至图4C所示，比起第一组车轮32b中的第一车轮和第二车轮32a’、32a”(即，前车轮或第一对车轮)，升降轴431和升降装置电机432中的至少一者布置为更靠近第三车轮和第四车轮32a”’、32a””(即，最后面的车轮或第二对车轮)。车轮32a’、32a”、32a”’、32a””相对于升降轴431和/或升降装置电机432的这种相互设置确保了尽可能多的重量从悬臂部413移开，使得如果减少容器搬运车辆的重量，容器搬运车辆的提升能力方面不会受到影响。
图4D是图4A至图4C中的容器搬运车辆的俯视图。如图4D所示，示出了悬臂部413中的升降带417a、417b和相应的引导滑轮430a、430b的细节。如图4D所示，表示为430a的引导滑轮(即，相对于表示为430b的引导滑轮布置在距车轮基座单元2更远的距离处)引导表示为417a的升降带。表示为430b的引导滑轮(相对于引导滑轮430a布置在距车轮基座单元2更近的距离处)引导表示为417b的升降带。升降带417a、417b的一端连接到至少一个升降轴431，而升降带417a、417b的另一端分别连接到升降框架415的一拐角。因此，悬臂部413中的引导滑轮430a、430b引导并且支撑多个升降带417a、417b和升降框架415(以及由升降框架415承载的任何储存容器106)。
如图4D所示，第一车轮和第二车轮32a’、32a”形成第一组车轮的第一对车轮(即，最前面的车轮)，并且第三车轮和第四车轮32a”’、32a””形成第一组车轮的第二对车轮(即，最后面的车轮)。第一组车轮32a中的第一对车轮(第一车轮和第二车轮32a’、32a”)比第二对车轮(第三车轮和第四车轮32a”’、32a’”’)布置得更靠近悬臂部413。第一组车轮32a的第一对车轮和第二对车轮各自具有旋转轴线R(见图4D)的车轮，该旋转轴线平行于悬臂部从支撑部的延伸方向而延伸。
所公开的容器搬运车辆401总共包括八个车轮。第一组车轮32a中的四个车轮(即，第一车轮32a’、第二车轮32a”、第三车轮32a”’和第四车轮32a””)被引导在轨道系统的X方向上。类似地，第二组车轮32b中的所有四个车轮(即，第一车轮32b’、第二车轮32b”、第三车轮32b”’和第四车轮32b””，)被引导在轨道系统的Y方向上。
尽管图4A、图4B和图4C中的示例性容器搬运车辆401具有许多共同的结构特征，但在以下方面存在一些差异，例如：
-支撑部402的水平范围，
-升降带417a、417b在至少一个升降轴431与悬臂部413中的引导滑轮430a、430b之间的引导，以及所需的车轮基座单元和/或支撑部中所需的额外引导装置或滑轮的数量，
-升降轴431和升降装置电机432在车轮基座单元2或支撑部432中的位置，
-容器搬运车辆承载额外储存容器106的可能性。以下将更详细地解释这些差异。
在图4A中，支撑部402在X和Y方向上的水平范围小于车轮基座单元2在X和Y方向上的水平范围。这使得可以在车轮基座单元2的顶部上制作储存容器支撑平台425。此外，升降轴431和升降装置电机432均布置在比悬臂部413低的高度处(即，在车轮基座单元2内)。尽管升降轴431和升降装置电机432均公开为布置在车轮基座单元2内，但仅将它们中的一个布置在车轮基座单元2内也能提高容器搬运车辆401的稳定性。将升降轴431和/或升降装置电机432布置在最低高度将进一步增加容器搬运车辆401的稳定性。升降带417a、417b通过支撑部402以及第一引导装置433和第二引导装置434在至少一个升降轴432与悬臂部413的引导滑轮430a、430b之间延伸。第一引导装置433在容器搬运车辆401的下部中布置在车轮基座单元2或支撑部402的最靠近悬臂部413的一部分中，并且从升降轴431延伸的升降带417a、417b以大体水平定向进入第一引导装置433。例如，该下部可以在车轮基座单元2内或支撑部402的下部。升降带417a、417b在支撑部402内被以大体上竖直的定向从第一引导装置433朝向第二引导装置434被引导。第二引导装置434布置在与悬臂部413大体上相同的高度处，并且在大体上水平的定向上被引导朝向悬臂部413中的引导滑轮430a、430b。升降带417a延伸至引导滑轮417a，该引导滑轮连接在一对臂的背对车轮基座单元2的远端处或靠近每个臂的远端。尽管图4A中未示出，容器搬运车辆401配置为使用升降框架415提升储存容器106，且同时将储存容器106支撑在支撑平台425上。因此，图4A中的容器搬运车辆一次可以运输两个储存容器106。
在图4B中，支撑部402在X和Y方向上的水平范围等于车轮基座单元2在X和Y方向上的水平范围。此外，升降轴431和升降装置电机432都布置在比悬臂部413低的高度处(即，布置在支撑部413内)。然而，如图4B所公开的，为了进一步增加稳定性，升降轴431和升降装置电机432中的至少一者可以布置在车轮基座单元2内。升降带417a、417b通过支撑部402以及第一引导装置433和第二引导装置434在至少一个升降轴432与悬臂部413中的引导滑轮430a、430b之间延伸。第一引导装置433在容器搬运车辆401的下部中布置在车轮基座单元2或支撑部402的最靠近悬臂部413的一部分中，并且从升降轴431延伸的升降带417a、417b以大体水平定向进入第一引导装置43。例如，该下部例如可以在车轮基座单元2内或在支撑部402的下部。升降带417a、417b在支撑部402内被以大体上竖直的定向从第一引导装置433朝向第二引导装置434引导。第二引导装置434布置在与悬臂部413大体上相同的高度处，并且在大体上水平的定向上被引导朝向悬臂部413中的引导滑轮430a、430b。升降带417a延伸至引导滑轮417a，该引导滑轮连接在一对臂的背对车轮基座单元2的运端处或靠近每个臂的远端。图4B中的容器搬运车辆通过升降框架415提升储存容器106。
在图4C中，支撑部402在X和Y方向上的水平范围等于车轮基座单元2在X和Y方向上的水平范围。此外，升降轴431布置在与悬臂部413大体相同的高度处。升降带417a、417b在至少一个升降轴431与引导滑轮430a、430b之间不间断地延伸。尽管图4C中未示出，但容器搬运车辆401配置为使用升降框架415提升储存容器106。
图5示出了可能的设置有开口的悬臂部413和设置有开口的升降框架415的细节，其中开口相对于抵靠悬臂部413停靠的储存容器106的开口竖直对齐。悬臂部413中的开口限定了存取周界，并且升降框架415具有限定了存取周界的开口。悬臂部413中的开口的存取周界在形状上对应于升降框架415中的开口的存取周界且与升降框架中的开口的存取周界对准，从而当升降框架415处于邻近悬臂部413的停靠状态时允许通过相应的开口存取储存容器106中的物品。如图5所示，悬臂部413包括一对臂435’、435”。两个引导滑轮430a在背对车轮基座单元(未示出)的端部处连接在每个臂435’、435”的远端处或靠近每个臂的远端。图5中的悬臂部413进一步公开了连接在每个臂435’、435”的远端的横杆436。
参考图6A和图6B，其中图6B是图6A中A部分的升降框架的放大视图，并且这些图是国际申请第WO 2020/094339A1号中的图6E和6F的修改版本，该国际申请公开了一种开口式升降框架和为了实现开口式升降框架的升降框架的不同部件的相互布置的可能设置的示例。升降带由金属(通常是钢合金)制成，并且用于将信号和电力传导到端部交换模块(switch modules)29，并且控制模块69布置在升降框架415的外部边界内。端部交换模块29包括弹簧加载的销68，用于检测升降框架415何时与储存容器106接触以及升降框架415何时处于抵靠悬臂部413的停靠状态。为了避免使通过升降带的信号/电力短路，支架39的至少一部分由非导电材料(例如合适的塑料或复合材料)制成，使得升降带仅在控制模块69处与升降框架415(经由导线71)电接触。因此，升降带夹具41的至少一部分由导电材料(例如任何合适的金属)制成。在替代的实施例中，升降带例如可以仅用于电力传输，而到端部交换模块29和控制模块69的信号是无线传输或经由单独的电缆传输。
每个端部交换模块29经由控制模块69电连接(未示出电缆，但位于升降框架中)到具有不同电势的两个升降带夹具41(或带状连接器集线器)，使得信号/电力可以从容器搬运车辆401内的主控制单元(未示出)接收或发送到主控制单元。
控制模块69还连接到夹持器电机70并且控制夹持器电机，该夹持器电机也布置在升降框架415内以经由夹持器杆70b驱动夹持器元件421。升降框架415的每个拐角中的箱引导件30有助于相对于储存容器106中的升降点正确地引导和对准夹持器421。
在前面的描述中，已经参考说明性的实施例描述了根据本发明的容器搬运车辆和自动储存和取出系统的各个方面。为了便于解释，列出了具体的编号、系统和配置，以便对系统及其工作原理提供全面的了解。然而，本说明书并不旨在被解释为具有限制意义。所公开的主题所属领域的技术人员显而易见的说明性实施例以及系统的其他实施例的各种修改和变型被认为在本发明的范围内。
附图标记列表
1 现有技术的自动储存和取出系统
2 车轮基座单元/车辆基座
4、4’ 电动机
6 可再充电电池
7 车轮位移组件
8 车轮位移组件的电动机
9 顶板/凸缘
10 通孔
20 中央开口
21 电子控制系统
29 交换模块
30 箱引导件
32a 车轮布置，第一组车轮
32a’-32a””第一组车轮中的第一车轮、第二车轮、第三车轮、第四车轮
32b车轮布置，第二组车轮
32b’-32b””第二组车轮中的第一车轮、第二车轮、第三车轮、第四车轮
39 支架
41 升降带夹具
68 弹簧加载的销
69 控制模块
70 控制夹持器电机
70b 夹持器杆
71 导线
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 储存网格
105 储存列
106 储存容器
106’ 储存容器的特定位置
107 堆垛
108 轨道系统
110 第一方向(X)上的平行轨道
110a 第一方向(X)上的第一轨道
110b 第一方向(X)上的第二轨道
111 第二方向(Y)上的平行轨道
111a 第二方向(Y)上的第一轨道
111b 第二方向(Y)上的第二轨道
112 存取开口
119 第一端口列
120 第二端口列
201 现有技术的储存容器车辆
201a 储存容器车辆201的车身
201b 驱动装置/车轮布置，第一方向(X)
201c 驱动装置/车轮布置，第二方向(Y)
301 现有技术的悬臂式储存容器车辆
301a 储存容器车辆301的车身
301b 第一方向(X)上的驱动装置
301c 第二方向(Y)上的驱动装置
304 夹持装置
402 支撑部
413 悬臂部
414 升降装置
415 升降框架
417a、417b升降带
421 可释放的连接件、夹持器
425 支撑平台
430a 用于引导升降带417a的引导滑轮
430b 用于引导升降带417b的引导滑轮
431 升降轴
432 升降装置电机
433 第一引导装置
434 第二引导装置
435’、435”臂
436 横杆
500 控制系统
R 第一对车轮和第二对车轮的旋转轴线
X 第一方向
Y 第二方向
Z 第三方向

Claims (19)

1.一种容器搬运车辆(401)，用于在二维轨道系统(108)上运行，所述二维轨道系统包括：第一组平行轨道(110)，布置为引导所述容器搬运车辆(401)在第一方向(X)上横跨框架结构(100)的顶部移动；以及第二组平行轨道(111)，布置为垂直于所述第一组轨道(110)以引导所述容器搬运车辆(401)在垂直于所述第一方向(X)的第二方向(Y)上移动，其中，所述容器搬运车辆包括：
-车轮基座单元(2)，包括用于分别在所述第一方向和所述第二方向(X，Y)上沿着所述轨道系统(108)引导所述容器搬运车辆(401)的第一组车轮和第二组车轮(32a，32b)；
-支撑部(402)，从所述车轮基座单元(2)竖直延伸，所述支撑部(402)具有带有水平范围的占据空间；以及
-悬臂部(413)，从所述支撑部延伸；
-升降框架(415)，通过多个升降带(417a，417b)以水平定向悬挂于所述悬臂部(413)下方，其中，所述升降框架(415)包括用于连接到储存容器(106)的可释放的连接件；
-引导滑轮(430a，430b)，设置在所述悬臂部(413)中，所述引导滑轮用于引导和支撑所述多个升降带(430a，430b)和所述升降框架(415)；
-升降轴(431)，用于缠绕和退绕所述多个升降带(417a，417b)；以及
-升降装置电机(432)，用于使至少一个升降轴(431)旋转；
其中，所述第一组车轮(32a)中的第一对车轮的第一车轮和第二车轮(32a’，32a”)布置为比所述第一组车轮(32b)中的第二对车轮的第三车轮和第四车轮(32a”’，32a””)更靠近所述悬臂部(413)，
并且其中，比起所述第一组车轮(32a)中的所述第一车轮和第二车轮(32a’，32a”)，所述升降轴(431)和所述升降装置电机(432)中的至少一者布置为更靠近所述第三车轮和第四车轮(32a”’，32a””)。
2.根据权利要求1所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述升降轴(431)和所述升降装置电机(432)中的至少一者布置在比所述悬臂部(413)低的高度处。
3.根据前述权利要求中任一项所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述第一车轮和第二车轮(32a’，32a”)位于所述车轮基座单元(2)的最靠近所述悬臂部(413)的第一个三分之一部分处，而所述第三车轮和第四车轮(32a”’，32a””)位于所述车轮基座单元(2)的离所述悬臂部(413)最远的第二个三分之一部分处。
4.根据权利要求3所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述升降装置电机(432)和所述至少一个升降轴(431)布置在所述容器搬运车辆的与所述车轮基座单元(2)的离所述悬臂部(413)最远的所述第二个三分之一部分竖直对准的区域内或者布置在所述车轮基座单元(2)的所述第二个三分之一部分中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述悬臂部(413)连接到所述支撑部(402)的上部。
6.根据前述权利要求中任一项所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述支撑部(402)在所述X方向和所述Y方向上的水平范围小于所述车轮基座单元(2)在所述X方向和所述Y方向的水平范围。
7.根据前述权利要求中任一项所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述升降带(417a，417b)经由所述支撑部(402)和多个引导装置(433，434)在所述至少一个升降轴(432)与所述悬臂部(413)中的所述引导滑轮(430a，430b)之间延伸。
8.根据前述权利要求1-6中任一项所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述升降带(417a，417b)在所述至少一个升降轴(431)与所述引导滑轮(430a，430b)之间不间断地延伸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述悬臂部(413)包括用于引导每个所述升降带(417a，417b)的至少一个引导滑轮(430a，430b)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述升降轴(431)和所述升降装置电机(432)中的至少一者布置在所述车轮基座单元(2)内。
11.根据前述权利要求中任一项所述的容器搬运车辆(401)，其中，所有所述升降带(417a，417b)在同一个所述升降轴(431)上缠绕和退绕。
12.根据前述权利要求中任一项所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述支撑部(402)包括用于从下方支撑储存容器(106)的储存容器支撑平台(425)，其中，所述支撑平台(425)具有比所述车轮基座单元(2)小的水平范围。
13.根据前述权利要求中任一项所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述悬臂部(413)包括开口。
14.根据权利要求13所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述开口限定存取周界，并且其中，所述升降框架(415)具有限定存取周界的开口，并且其中，所述悬臂部(413)中的开口的存取周界在形状上对应于所述升降框架(415)中的开口的存取周界且与所述升降框架中的开口的存取周界对准，以当承载储存容器(106)的所述升降框架(415)处于邻近所述悬臂部(413)的停靠状态时允许通过相应的开口接近所述储存容器(106a)中的物品。
15.根据权利要求14所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述悬臂部(413)中的开口的存取周界和所述升降框架(415)中的开口的存取周界基本上等于所述储存容器(106)中的开口的存取周界。
16.根据权利要求14或15所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述悬臂部(413)包括一对臂(435’，435”)，并且其中，所述引导滑轮(430a)中的至少一个引导滑轮在背对所述车轮基座单元(2)的端部处连接在每个臂(435’，435”)的远端处或靠近每个臂的远端。
17.根据权利要求16所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述悬臂部(413)包括连接在每个所述臂(435’，435”)的所述远端处的横杆(436)。
18.根据前述权利要求14-17中任一项所述的容器搬运车辆(401)，其中，所述悬臂部(413)中的开口、所述升降框架(415)中的开口以及由所述升降框架(415)承载的储存容器(106)的顶部中的开口具有基本上相等的竖直投影，以确保从所述容器搬运车辆(401)上方接近所述储存容器(106a)的内部。
19.一种自动储存和取出系统，包括二维轨道系统(108)，所述二维轨道系统包括：第一组平行轨道(110)，布置为引导容器搬运车辆(401)在第一方向(X)上横跨框架结构(100)的顶部的移动；以及第二组平行轨道(111)，垂直于所述第一组轨道(110)布置以引导所述容器搬运车辆(401)在垂直于所述第一方向的第二方向(Y)上的移动，其中，所述自动储存和取出系统还包括根据前述权利要求1-18中任一项所述的容器搬运车辆。
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