CN1302761A - 多起重机的自动存储系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种采用多起重机的自动存储系统,包括:一对存储工件的存储区,存储区相互平行地布置;两台传送工件的堆积器起重机;设置在存储区之间以使所述两台堆积器起重机可以移动的起重机路径;分别设置在起重机路径的两端以放置起重机的两个起重机停靠站。由于同时使用两台起重机,一个自动存储系统可以处理很大的运送量。因此,生产设备的成本降低,而且,即使一台起重机发生故障,还可以使用其它起重机。故障起重机不会影响整个系统。

Description

多起重机的自动存储系统及其控制方法

本发明一般涉及存储和收回工件的自动存储系统。更具体的说，本发明涉及带有至少两个多起重机的自动存储系统及其控制方法。

根据使用目的的不同，人们已经研制了各种结构和功能的用于存储工件的存储系统，具体地说，生产线上使用的存储系统与该生产线上的各种加工设备相结合。因此，存储系统必须在要求的时间内向加工设备供应准确数量的工件，并安全地存储其它工件。

在美国专利No.3817406中公开的自动存储系统具有可以可靠地装载工件的贮藏区和用于在贮藏区装载工件的堆积器起重机(stacker crane)。贮藏区是多层的，其中框架是水平和竖直相连的，以连续地形成具有规则尺寸的正方形空间。由于堆积器起重机的下部与形成在堆积器起重机下表面的轨道联接，故堆积器起重机可以沿着贮藏区运动。因此，自动存储系统所带的工件由堆积器起重机传送。并且，当工件达到贮藏区的指定位置时，堆积器起重机自动地将工件放置在指定的位置。

然而，在这种自动存储系统中，在堆积器(stacker)中只可以操作一个起重机(crane)。如果堆积器中运送的工件比较少，则可以只使用一个起重机来运送工件。但如果运送量很大且运送路径复杂，则一个起重机不能满足堆积器的运送量，就需要同时使用多台堆积器。

如果一个起重机发生故障而停止其运送操作，则整条生产线无法工作，直到该起重机完全恢复为止。

因此，本发明的目的在于提供一种具有提高的运送能力的自动存储系统及其控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种自动存储系统，其中起重机的故障不影响整条生产线。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种自动存储系统，包括：一对存储工件的存储区，存储区相互平行；两台传送工件的堆积器起重机；设置在存储区之间以使两台堆积器起重机可以移动的起重机路径；待机停放起重机的两个起重机停靠站，两个起重机停靠站分别设置在起重机路径的两端。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种自动存储系统，包括：一对存储工件的存储区，存储区相互平行地布置；控制该自动存储系统的存储控制器；传送工件的第一和第二堆积器起重机；分别控制第一和第二堆积器起重机的第一和第二堆积器起重机控制器，其由存储控制器控制；设置在存储区之间以使第一和第二堆积器起重机可以移动的起重机路径；用于待机停放第一和第二起重机的第一和第二停靠站，停靠站分别设置在起重机路径的两端。起重机路径具有第一起重机可以在其上运行的第一起重机运行区，和第二起重机可以在其上运行的第二起重机运行区。

根据本发明的又一方面，本发明提供一种控制自动存储系统的方法，包括下列步骤：检查两台堆积器起重机是否全部正常；如果不正常，将一台或两台堆积器起重机移动到停靠站；在两台堆积器起重机中选定第一起重机，以便执行传送第一工件的第一传送指令；检查是否还有其余起重机在第一起重机的传送路径上；如果没有起重机，将其余起重机移动到第一起重机的传送路径外；选定第二起重机来执行运送第二工件的第二传送指令；检查第一和第二起重机的传送路径是否相互重叠；如果不重叠，使两台起重机分别执行第一和第二传送指令；如果重叠，使两台起重机顺序执行第一和第二传送指令。

根据本发明的又一方面，本发明提供一种控制自动存储系统的方法，该系统采用至少两台起重机将工件运送和存储到存储机构中，该方法包括下列步骤：将操作模式初始化为用一台起重机运送和存储工件的单模式和用至少两台起重机运送和存储工件的双模式中的一种模式；在基于设定的操作模式的运送操作过程中，根据模式变换的要求变换操作模式；设定为双模式的运送操作过程中，如果发生额外区域运送操作，根据设定为直接运送模式或缓冲运送模式的一种运送模式来执行运送操作。

初始化步骤中双模式设定方法包括下列步骤：检查是否有至少两台起重机可以正常操作；如果可正常操作，将至少两台可正常操作的起重机分别移动到传送路径的初始操作位置。

初始化步骤中单模式设定方法包括下列步骤：检查是否有可操作的起重机；检查是否有未选定的起重机位于传送路径上；如果有未选定的起重机，将来选定起重机移动到传送路径外部。

按照直接运送模式执行额外区域运送操作的步骤包括下列步骤：检查装载工件的终点区起重机是否位于传送工件的起重机传送路径上；如果是位于其上，将终点区起重机移动到传送路径外部；将运送工件的起重机运动到终点区去装载工件。

按照缓冲运送模式执行额外区域运送操作的步骤包括：使运送工件的起重机将工件运送到缓冲区；将终点区的起重机移动到缓冲区；使移动到缓冲区的起重机将工件运送和装载到终点。

图1为本发明一个优选实施例的自动存储系统中堆积器起重机和装载单元的透视图；

图2为本发明一个优选实施例的自动存储系统的顶视平面图；

图3为示出本发明一个优选实施例的自动存储系统之间运送关系的透视图；

图4为示出控制本发明优选实施例的自动存储系统的步骤的流程图；

图5为图4所示初始化步骤的详细流程图；

图6为图4所示的模式转换步骤的详细流程图；

图7为图4所示的额外区运送处理步骤的详细流程图；

图8为本发明改形自动存储系统的顶视图；

图9为本发明另一实施例的自动存储系统的顶视平面图。

本发明提供一种新的改进的自动存储系统，包括恒定空间的存储区，在存储区装载工件的装载装置，控制器。这种自动存储系统是具有存储区和装载装置的堆积器型的。

在图3所示的堆积器100的位置上，该系统与生产线的加工设备结合，或与该加工设备分开以便装载经受了恒定加工步骤的工件。自动导引车(AGV)150用于在库房分区(bay)中运送工件120。AGV150在库房分区中及库房分区之间运送工件。与沿轨道移动的轨道导引车(RGV)相比，AGV不需要轨道并可以直接运动到生产线的地面上。如图3所示，从堆积器100接收工件120的AGV根据控制指令执行将工件120运送到指定堆积器的操作。作为另一种将工件120运送到指定堆积器的运送方法，结合到堆积器100上的单轨142用于将工件120从一个堆积器100运送到另一个堆积器100，或在不同的库房分区之间运送。单轨142从堆积器100的一侧通过。在单轨142上运行的单轨车110从堆积器100装载和运送工件120，执行一系列传送操作而将工件120运送到另一个堆积器100a。

传送指令从主计算机200传输给控制堆积器100的堆积器控制器202。在堆积器控制器202中，一系列传送指令随后传输到起重机控制器204。

通过自动导引车150或单轨车110运送的工件120被装载在堆积器110中。在这种情况下，参照图1和2更详细地描述将工件120装载(loading)到指定位置的方法。

本发明的自动存储系统具有装载工件的贮藏区101，第一堆积器起重机112，第二堆积器起重机114，有第一堆积器起重机112和第二堆积器起重机114在其上移动的起重机路径103，控制自动存储系统的控制器202(见图3)，控制第一堆积器起重机112和第二堆积器起重机114的起重机控制器204(见图3)。贮藏区101的结构在图1中示出。为了高效地放置工件，框架121水平形成有规则的间隔。在框架121的侧向表面上形成带有规则高度的突出件122。贮藏区101最终多层地形成在长度和宽度上具有规则尺寸的正方形空间。正方形空间可以根据存储工件的种类和大小进行调整。

堆积器起重机112和114用于将工件120装载在正方形空间中。下面描述第一堆积器起重机112结构。在第一堆积器起重机112的下部形成有轮子130，其在起重机路径103上运行。支座132支承主体134。线缆137与支座132相连，用于传输起重机控制器204的指令。恒定长度的槽135在主体134上形成，使水平臂136可以沿主体134的槽135竖直地运动。可以绕水平臂136的竖直轴转动的转动臂138在水平臂136的一端形成。较宽的平板形接触件140在转动臂138的一侧形成，用以安全地装载工件。在具有如此结构的堆积器起重机112中，下面参照图2描述安全地装载工件120的步骤。通过上述自动导引车150(见图3)，工件120达到要传送的自动存储系统100的第一入口104。随后，在自动存储系统100中，对准装置108和108a将传送的工件120转动90°。于是如图2所示，自动存储系统中所有的工件120在一个方向对齐。如上所述，对齐的工件120在贮藏区101的特定位置由起重机112装载。特定位置由控制器202指定，控制器202接收来自主计算机的总结整条生产线的传送指令并控制自动存储系统100。传送指令传输到控制起重机112的起重机控制器204，起重机112在贮藏区101的特定位置装载工件120。沿起重机路径103运动到特定位置附近的起重机112竖直地移动水平臂136，以便在特定位置装载工件。并且，起重机120转动转动臂138，安全地将工件120装载在特定位置。当然，采用同样的方式可以进行收回操作。由于自动存储系统可以具有多个入口和出口，如图2所示，在系统中形成第二入口102和第一出口106。

如上所述，调整装置116和118及单轨车110将工件从一个操作库房分区传送到另一个库房分区，或在自动存储系统之间传送。首先，工件120借助于起重机112到达调整装置116和118。由于装置116和118与单轨车110之间具有恒定的高度差，调整装置116和118竖直地移动工件120以与单轨车110相配。因此，调整装置116和118起到安全地将工件120放置到单轨车110上的作用。

如果工件的存储和传送量很大，在优选实施例中，存储和收回工件的自动存储系统同时采用两台起重机。本发明的堆积器起重机将参照图4到7进行描述。

图4示出了本发明自动存储系统的控制步骤。该自动存储系统将操作模式划分为采用至少两台起重机的双模式和只采用一台起重机的单模式。在双模式的情况下，作为规则，运送操作一般在每个指定区域进行。如果在额外指定区域发出运送指令，运送操作采用基于额外区域处理步骤的控制方法。

控制本发明自动存储系统的方法包括如下步骤。在具有至少两台起重机的自动存储系统中设定操作模式(初始化步骤S100)；进行运送操作(S110)。在运送操作过程中将目前的操作模式改变为单模式或双模式的情况下，检查在运送操作中目前模式是否变化(S120)。如果目前的模式需要改变，执行模式变换处理操作(S130)。检查是否是额外区域运送(S140)。如果是，执行额外区域运送操作(S150)。随后，检查运送操作是否完成(S160)。如果完成，停止操作。

图5示出了图4所示初始化步骤的细节。检查先前模式，采用的是仅采用一台起重机的单模式或采用两台起重机的双模式(S200)。在单模式的情况下，检查是否有执行单模式的可操作起重机(S210)。如果没有可操作起重机，发出警报(S220)。随后，系统操作器处理上述情况(S230)。系统操作器改正起重机的错误，使起重机可操作或发出另一个指令。如果有可操作起重机，检查在整个可操作起重机的传送路径上是否有未选定的起重机(S240)。如果有未选定起重机，将其运送到传送路径之外(S250)。随后，初始化步骤结束。

在双模式下，检查两台起重机是否都正常(S260)。如果不正常，发出警报(S270)。随后系统操作器处理上述情况(S280)。如果正常，检查起重机的位置，以便将各个起重机传送到指定的位置(S250)。随后，初始化步骤结束。

经过初始化的自动控制系统检查一个基本上没有操作的堆积器是否位于安全区(如停靠站)。那么，另一个操作的堆积器起重机具有所有的操作权力。在双模式的情况下，堆积器中的两台起重机基本上在一个区域内被运送，并单独运行。如果两台起重机相互侵入对方的区域，则这些起重机通过指定的其它方法运行。

如果由于堆积器起重机的故障或传送量的变化需要变换模式，则通过图6所示的控制方法控制自动存储系统。

如图6所示，如果需要变换模式(S310)，操作停止(S320)且变换当前操作模式。如果先前的模式是单模式(S340)，则在两种情况下要求改变该模式。一种情况是增加在单模式中未采用的堆积器起重机或重新启动故障修复的一个堆积器起重机的操作。在上述情况下，单模式变换为双模式(S332)。即使图中未示出，另一种情况是用另一台堆积起重机替换目前在单模式中使用的故障堆积器起重机。在上述情况下，单模式转换为单模式。

再一种情况，双模式继续并后来转换为单模式。如果两台起重机中的一台有故障而只有另一台可以操作，或系统操作器根据需要变换模式，则双模式变换为单模式(S334)。

由于模式转换接下来的步骤与上述步骤相同，省略其描述。

如上所述，在双模式中，两台起重机单独地在堆积器的一个区域内运行。然而，如果运送指令超出各运行区，这两台起重机将按照图7所示的方法运行。

参照图7，在额外区域运送的情况下(S400)，需要检查预设的参数是直接运送或缓冲运送(S410)。在直接运送中，运行的起重机直接移动到其它运送区，将工件传送到终点。在缓冲运送中，缓冲区域设置在运送区之间，将工件运送到终点而不会使起重机脱离一个运行区域。

在直接运送中，如果终点区域的起重机位于传送路径上(S420)，则起重机移动到传送路径外(S440)以装载工件。在缓冲运送中，运送区中的起重机将工件传送到缓冲域(S450)，终点域的起重机将该工件运送到终点(S460)。

参照图2如下示例性地描述上述控制方法。假设起重机路径有意地分为A区和B区，则就有第一和第二指令(第一指令通过单轨将工件从A1装载到A2，第二指令将工件从B1装载到B2。)如果两台起重机112和114都检查正常，选择第一起重机112以执行第一传送指令。由于在第一传送指令中第一起重机112从A1移动到A2时没有其它起重机，故另一起重机114无需移动。另一起重机114被选定为第二起重机114。由于传送路径不重叠，第一起重机112从A1运动到A2，第二起重机114从B1运动到B2，分别执行传送指令。因此，有可能同时执行分别将工件从A1和B1运送到A2和B2的传送操作。采用这种控制方法，可以同时操作两台起重机。

还可能有另一种情形，即第一传送指令是A1到A2的传送指令，而第二指令是A3到A4的传送指令。

在这种情况下，由于第一指令和第二指令的传送路径相互不重叠，两台起重机也可以同时操作。无论有意划分的A区还是B区，两台起重机同时在一个区中操作。当然，本领域的普通技术人员会明白：要设定交界区来防止两台起重机相互碰撞。

然而，在第一指令是A1到B2传送指令，第二指令是B1到A2传送指令的情况下，第一和第二传送指令的传送路径会相互重叠。为了执行第一指令，为执行第一传送指令选定的第一起重机112必须移动到B区。因此，为使第二起重机114可以执行B1到A2的第二运送指令，传送路径不可避免地相互重叠。在这种情况下，两台起重机顺序运行。即，一台起重机先运行，在该台起重机运行结束后，另一台起重机再运行，以防止他们在各自的传送路径上相撞。

图8示出了图2所示的自动存储系统100的改进型。改进型的系统包括一台辅助堆积器机起重机160和两台堆积器起重机。与图2所示相同部分的描述省略。辅助堆积器起重机160位于起重机路径的中心(C区)。如果自动存储系统的两台起重机操作正常，则辅助堆积器起重机160保持在备用状态。若如起重机112发生故障，则辅助起重机160代替故障的起重机112执行A区的传送指令。且故障起重机112被放置在C区的停靠站修理。采用这种方式，故障的堆积器起重机不会影响整个系统的传送量，并且整个系统可以在任何情况下恒定、安全地运转。

图9示出了自动存储系统的另一优选实施例。与所述自动存储系统相比，除了两台起重机同时运行以外，图9所示的自动存储系统只在有意设定的自己的区域内运转。

图9和图2之间相同部分的详细描述省略。图9所示的C区是一种缓冲区，并表示将工件从A1运送到B1的指令。起重机112如箭头所示在A区自由运行，但不能进入C区。因此，起重机112在暂时存储单元164中存储工件并返回A区。B区中的起重机114运动到暂时存储单元164，接收工件并在B区的B1处装载工件。

如上所述，由于可以同时使用两台起重机，一个自动存储系统可以处理很大的传送量。因此，生产设备的成本降低，而且，即使一台起重机发生故障，还可以使用其它起重机。因此故障起重机不会影响整个系统。

尽管已经就具体的实施例详细描述了本发明，应该明白，本发明并不限于实施例，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以进行多种变换和改型。

Claims (9)

1．一种自动存储系统，包括：

一对存储工件的存储区，所述存储区相互平行地布置；

两台传送工件的堆积器起重机；

设置在存储区之间以使所述两台堆积器起重机可以运动的起重机路径；

放置起重机的两个起重机停靠站，所述两个起重机停靠站分别设置在起重机路径的两端。

2．一种自动存储系统，包括：

一对存储工件的存储区，所述存储区相互平行地布置；

控制该自动存储系统的存储控制器；

传送工件的第一和第二堆积器起重机；

分别控制第一和第二堆积器起重机的第一和第二堆积器起重机控制器，第一和第二堆积器起重机控制器由存储控制器控制；

设置在存储区之间以使所述第一和第二堆积器起重机可以运动的起重机路径；

用于放置第一和第二起重机的第一和第二停靠站，两停靠站分别设置在起重机路径的两端，

其中起重机路径具有第一起重机可以在其上运行的第一起重机运行区，和第二起重机可以在其上运行的第二起重机运行区。

3．如权利要求3所述的自动存储系统，其特征在于，第一和第二控制器防止第一和第二起重机之间碰撞。

4．一种控制自动存储系统的方法，包括下列步骤：

检查两台堆积器起重机是否全部正常；

如果不正常，将一台或两台堆积器起重机移动到停靠站；

在两台堆积器起重机中选定第一起重机，以便执行传送第一工件的第一传送指令；

检查是否还有其余起重机在第一起重机的传送路径上；

如果没有起重机，将其余起重机移动到第一起重机的传送路径外；

选定第二起重机来执行运送第二工件的第二传送指令；

检查第一和第二起重机的传送路径是否相互重叠；

如果不重叠，使两台起重机分别执行第一和第二传送指令；和

如果重叠，使两台起重机顺序执行第一和第二传送指令。

5．一种控制自动存储系统的方法，该系统采用至少两台起重机将工件运送和存储到存储机构中，该方法包括下列步骤：

将操作模式初始化为单模式和双模式中的一种模式，在单模式中用一台起重机运送和存储工件，在双模式中用至少两台起重机运送和存储工件；

在基于设定的操作模式的运送操作过程中，根据模式变换的要求变换操作模式；和

设定为双模式的运送操作过程中，如果发生额外区域运送操作，根据设定为直接运送模式或缓冲运送模式的一种运送模式来执行运送操作。

6．如权利要求5所述的方法，其特征在于，初始化步骤中双模式设定方法包括下列步骤：

检查是否有至少两台起重机可以正常操作；和

如果可正常操作，将至少两台可正常操作的起重机分别移动到传送路径的初始操作位置。

7．如权利要求5所述的方法，其特征在于，初始化步骤中单模式设定方法包括下列步骤：

检查是否有可操作的起重机；

检查是否有未选定的起重机位于传送路径上；和

如果有未选定的起重机，将未选定起重机移动到传送路径之外。

8．如权利要求5所述的方法，其特征在于，按照直接运送模式执行额外区域运送操作的步骤包括下列步骤：

检查装载工件的终点区的起重机是否位于传送工件的起重机传送路径上；

如果是位于其上，将终点区起重机移动到传送路径之外；

将运送工件的起重机移动到终点区去装载工件。

9．如权利要求5所述的方法，其特征在于，按照缓冲运送模式执行额外区域运送操作的步骤包括下列步骤：

使运送工件的起重机将工件运送到缓冲区；

将终点区的起重机移动到缓冲区；

使移动到缓冲区的起重机将工件运送和装载到终点。

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