CN216510633U - 一种十字型货架单元及其仓储系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种十字型货架单元及其仓储系统，该货架单元呈十字型，在中间设有通道，通道四周均有存放料箱的货位，放置在货位上的料箱只能从面向通道一侧存取。货架可按堆叠方式进行自由组合，在料箱运输通道设有垂直方向料箱运输机器。在货架系统顶部设有导轨，供多台水平方向料箱运输机器移动。以所述货架系统，料箱单元，运输机器以及系统服务器组成仓储系统。本实用新型通过为每一个货位均设置与其相邻的运输通道，极大优化了货物存取操作，有效提高仓储系统的存取效率；并且由于存取操作直接、简捷，故有效提高仓储系统的能源利用率，可降低系统的运营成本；本仓储系统均由系统设备完成，进一步提高仓储系统的自动化程度。

Description

一种十字型货架单元及其仓储系统

技术领域

本实用新型涉及仓储系统技术领域，具体涉及一种货架单元及仓储系统。

背景技术

随着现代物流和工业技术的迅速发展，高密度、高效率、全自动化的货到人仓储系统成为现代仓储技术的发展目标，在现有的仓储系统中，通常包括货架和运输工具，为了满足货物在系统中的存取需求，需要在货架和货架之间预留足够的空间，以供运输工具存取及搬运货物操作。这样的系统空间利用率较低且存取操作困难。而另一种仓储系统则是将料箱堆叠成库，此类系统可以达到非常高的空间利用率，但是系统中没有预留存取空间，故其存取操作极度繁琐，效率和能源利用率不高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种货架单元及由其组成的仓储系统，以达到较高空间利用率的同时，易化存取操作，提高存取效率。

本实用新型具体技术方案如下。

一种货架单元，包括四个货架，每个货架为N层结构，N为大于等于1的正整数，所述四个货架呈十字型排列，十字中心交汇处不设置货架，为料箱运输通道，货架内放置有料箱，所述料箱只能从面向料箱运输通道的一侧放入或取出。

所述料箱运输通道中设置有垂直方向料箱运输机器，所述垂直方向料箱运输机器包括依次连接的伸缩机构、顶起机构、夹紧机构和定位传感器；所述伸缩机构为向四方向伸缩的机械臂结构；所述顶起机构为从料箱下方顶起料箱的机械结构；所述夹紧机构为夹紧与定位料箱的机械手；所述定位传感器设置于夹紧装置上。

所述驱动装置为三台步进电机和一台伺服电机，其中两台步进电机分别位于伸缩机构和顶起机构上；一台位于货架底部，通过钢丝绳控制垂直料箱运输机器在垂直方向移动；伺服电机设置于加紧机构上。

所述垂直料箱运输机器还包括用于控制驱动装置以进行料箱的搬运操作和与系统服务器通信的控制器，控制器和驱动装置连接。

所述货架上设置有由于料箱定位的定位结构，料箱的下方设置有用于垂直料箱运输机器进行料箱运输操作的空间。

所述料箱底部设置有横向轮和竖向轮，所述定位结构为轮毂固定结构，所述垂直料箱运输机器加设轮毂固定结构，通过每个储位上设置的导轨水平搬运料箱。

一种由货架单元组成的仓储系统，包括上文所述的货架单元、垂直方向料箱运输机器和水平方向料箱运输机器、料箱和仓储系统服务器；垂直方向料箱运输机器位于每个货架的料箱运输通道内；水平方向料箱运输机器位于所述仓储系统顶部，所述货架系统顶部在横竖两个方向设置有导轨，水平方向料箱运输机器通过导轨在所述货架系统顶部移动；所述料箱用于存储货物并放置于货架单元上；所述仓储系统服务器可与垂直方向料箱运输机器和水平方向料箱运输机器通信并控制仓储系统。

所述货架的阵列设置方法为：货架单元的右货位作为下一个货架的左货位，或者货架的后货位作为下一个货架的前货位，K个货架按上述形式组成货架单元，K为大于1的正整数。

所述货架的阵列设置方法为：货架单元按尽可能充分利用空间原则在水平方向上拼接，按平移叠加规律在垂直方向上堆叠。

本实用新型有益效果如下所述：

本实用新型提供的货架单元及仓储系统，通过按照1：4的比例布置预留空间和货位空间，使得由本实用新型实施例提供的货架单元组成的仓储系统空间利用率达到80%，有效提高仓储空间的利用率。同时通过为每一个货位均设置与其相邻的运输通道，极大的简化了货物存取操作，有效提高仓储系统的存取效率；并且由于存取操作直接、简捷，故有效提高仓储系统的能源利用率，可降低系统的运营成本；本实用新型实施例提供的仓储系统均由系统设备完成，进一步提高仓储系统的自动化程度。

本实用新型每个货架单元都有且只有一条运输通道，无需再为货物存取操作及运输预留的空间，故可以有效提高仓储系统的空间利用率，提高仓储密度。并且，由于每个货位都有其直接面向的运输通道，其存取操作直接、高效，有效提高了仓储系统的存取效率及能源利用率，同时，本实用新型的仓储系统料箱的存取操作全过程均由设备完成，可以节约人力资源，提高仓储自动化程度，有利于促进智慧物流的进一步发展。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一示例性应用场景架构图；

图2是本实用新型一实施例提供的货架单元及其水平方向组合平面示意图；

图3是本实用新型另一实施例提供的货架单元平面示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的货架单元组成的货架系统三维模型图；

图5是本实用新型一实施例提供的仓储系统导轨布置示意图；

图6是本实用新型一实施例提供的货架单元的结构模型图；

图7是本实用新型一实施例提供的货架单元的货位结构模型图。

图中，01-货位；02-料箱运输通道；03-导轨；04-料箱；05-空货位；06-承力主架；07-货位结构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例的目的、技术方案和优点作进一步说明。显然，所述实施例是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型保护范围。

图1是本实用新型实施例提供的一示例性应用场景架构图，如图1所示，仓储系统中包括仓储系统服务器，垂直方向料箱运输机器以及水平方向料箱运输机器，其中仓储系统服务器分别与垂直方向料箱运输机器和水平方向料箱运输机器进行通信，本实用新型实施例对系统服务器与垂直方向料箱运输机器和水平方向料箱运输机器的通信方式不做限制。

在一种可能的实施方式中，仓储系统服务器在接受到订单信息之后，确定存取操作策略，操作策略包括确定订单货物位置、入库料箱和出库料箱、空闲的垂直与水平方向料箱运输机器，设置运输路径，然后将任务信息发送给垂直方向料箱运输机器和水平方向料箱运输机器的控制器，由控制器控制运输机器的移动和存储操作。在另一种可能的实施方式中，系统服务器根据订单信息生成任务列表，并对每个任务设置时间阈值，由运输机器依据机器自身位置与状态信息在任务列表中选取料箱运输任务。运输机器的移动策略及存取操作均由其自身制定和控制，此要求运输机器有。当某些任务达到时间阈值时还未执行，则由系统服务器将其直接分配给当前最适合机器执行。

图2是本实用新型一实施例提供的货架单元及其水平方向组合平面示意图，如图2所示，货架单元中设置有可放置料箱的货位01和料箱运输通道02，垂直料箱运输机器在料箱运输通道02内可上下移动。

本申请实施例对货架的组合数量和布局关系，货架与货架之间的连接形式不做限制，示例性的，如图2所示为货架的4×4优选组合形式，在垂直方向上可按原单层布局直接堆叠形成多层货架系统，图4所示为单层组合结构示意图。

在一种可能的实施方式中，所述货架阵列设置，货架的右货位作为下一个货架的左货位，或者货架的后货位作为下一个货架的前货位，K个货架按上述形式组成货架单元，K为大于1的正整数。如图3所示，示例性的，货架在水平方向阵列，K取值为4作为货架单元，再以此作为货架单元按尽可能充分利用空间原则组合成仓储系统。

图4是本实用新型货架单元组成的货架系统三维模型图，图中所示的系统包含9个所述的单元货架，01为可放置料箱的货位，02为货架预留的料箱运输通道，03为仓储系统顶部的导轨（横向和竖向），导轨供水平方向料箱运输机器移动。示例性的，图4所示货架系统为使用9个本实用新型货架单元按嵌套规律组合而成，其中每个货架单元的货位层数为4。

图5是本实用新型一实施例提供的仓储系统导轨布置示意图，图中01为放置料箱的货位，03为仓储系统顶部的导轨（横向和竖向），示例性的，图5所示导轨布置适用于3×3货架单元所组合的系统，而实际导轨布置可依据料箱运输需求进行布置。作为优选方案，可不必为系统四周末端两行货位铺设导轨。

图6为本实用新型实施例提供的货架单元的结构示意图，包括四个货架，每个货架为N层结构，每层为货位05，N为大于等于1的正整数，所述四个货架呈十字型排列，十字中心交汇处不设置货架，为料箱运输通道02，货架内放置有料箱04，所述料箱只能从面向料箱存取通道的一侧放入或取出。货架的三维尺寸不做限制，图6所示尺寸仅作示例性。

图7为本实用新型实施例提供的货架货位示意图，所述货架包括主承力架06和货位结构07，所述主承力架06上下两端及侧边均设有螺栓孔供多货架组合式连接使用。料箱放置在货位结构07上，在料箱下方会预留足够的空间供垂直方向料箱运输机器的伸缩机构和顶起机构进入，并且此结构可以保证在顶起机构顶起料箱一起缩回时，顶起机构与货位结构没有干涉。

本实用新型实施例的仓储系统包含货架系统，料箱单元，仓储系统服务器，垂直方向料箱运输机器和水平方向料箱运输机器及其信息通讯设备，货架系统如示例性图4所示，料箱单元按一定的存储策略放置在货位上，仓储系统服务器控制仓储系统的运作，其功能包括但不限于，接受并处理订单，制定存取策略，记录货位状态和运输机器位置及状态以及与运输机器通信。垂直方向料箱运输机器位于每个第一方面提供的货架单元十字交汇处预留的料箱运输通道02内，其功能是存取料箱并在竖直方向上运输料箱，每台垂直方向料箱运输机器只在固定的运输通道内工作。水平方向料箱运输机器则是位于仓储系统的顶部，通过导轨03进行移动，可在水平方向上沿横、竖两个方向移动，其功能是对料箱进行水平方向运输。运输机器上均有通讯设备和运动控制器，用以与系统服务器通信和控制自身运动。

本实用新型的仓储系统运作过程如下所述：

仓储系统服务器接收订单信息并根据优化原则，遵循双命令周期制定存取操作策略，依据存取操作策略设定料箱搬运任务，同时制定料箱运输路径，然后再将搬运任务和设定好的路径发送给相关的运输机器，运输机器按照任务和路径信息进行搬运作业。在一种可能的实施方式中，仓储系统服务器将接受的订单根据优化原则，遵循双命令周期制定存取操作策略，依据存取操作策略设定料箱搬运任务，再生成任务列表供运输机器访问，运输机器根据自身当前位置和状态信息进行任务匹配，选择最优任务执行。任务选定后自行规划路径，此时要求垂直方向料箱运输机器和水平方向料箱运输机器之间也可进行通信。

当水平方向料箱运输机器接受到任务之后将待入库料箱运输至料箱需存入的货架运输通道顶部旁，由垂直方向料箱运输机器通过伸缩机构和顶起机构从料箱下方预留空间伸入并顶起料箱，然后连同料箱一起收缩回来，完成料箱转移操作之后，垂直方向料箱运输机器进行垂直方向运输。而此水平方向料箱运输机器前往出库料箱所在货架的运输通道顶部旁，将由该通道垂直方向料箱运输机器搬运的出库料箱运送至拣选站。

当垂直方向料箱运输机器接受到任务之后移动至待出库的料箱货位，将伸缩机构和顶起机构由料箱下方预留的空间伸入并顶起料箱，然后连同料箱一起缩回至机构原始位置，此时顶起机构依然保持顶起状态。垂直方向料箱运输机器带着料箱移动至货架顶部，并将料箱放置再指定的水平方向料箱运输机器上，由水平方向料箱运输机器将料箱运送至拣选站。而垂直方向料箱运输机器则从另一台水平方向料箱运输机器上取过料箱，并将料箱运送至指定货位。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细说明，任何本领域的技术人员依然可以对签署各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案范围。

Claims (6)

1.一种货架单元，其特征在于：包括四个货架，每个货架为N层结构，N为大于等于1的正整数，所述四个货架呈十字型排列，十字中心交汇处不设置货架，为料箱运输通道（02），货架内放置有料箱（04），所述料箱（04）只能从面向料箱运输通道（02）的一侧放入或取出。

2.根据权利要求1所述的一种货架单元，其特征在于：

所述料箱运输通道（02）中设置有垂直料箱运输机器，所述垂直料箱运输机器包括依次连接的伸缩机构、顶起机构、夹紧机构和定位传感器；所述伸缩机构为向四方向伸缩的机械臂结构；所述顶起机构为从料箱（04）下方顶起料箱的机械结构；所述夹紧机构为夹紧与定位料箱的机械手；所述定位传感器设置于夹紧装置上；

所述货架单元还包括驱动装置，所述驱动装置为三台步进电机和一台伺服电机，其中两台步进电机分别位于伸缩机构和顶起机构上；一台位于货架底部，通过钢丝绳控制垂直料箱运输机器在垂直方向移动；伺服电机设置于加紧机构上。

3.根据权利要求2所述的一种货架单元，其特征在于：

所述垂直料箱运输机器还包括用于控制驱动装置以进行料箱（04）的搬运操作和与系统服务器通信的控制器，控制器和驱动装置连接。

4.根据权利要求1或3所述的一种货架单元，其特征在于：

所述货架上设置有由于料箱定位的定位结构，料箱（04）的下方设置有用于垂直料箱运输机器进行料箱运输操作的空间。

5.根据权利要求4所述的一种货架单元，其特征在于：

所述料箱（04）底部设置有横向轮和竖向轮，所述定位结构为轮毂固定结构，所述垂直料箱运输机器加设轮毂固定结构，通过每个储位上设置的导轨（03）水平搬运料箱。

6.一种由货架单元组成的仓储系统，其特征在于：

包括权利要求1所述的货架单元、垂直料箱运输机器和水平方向料箱运输机器、料箱（04）和仓储系统服务器；垂直料箱运输机器位于每个货架的料箱运输通道（02）内；水平方向料箱运输机器位于所述仓储系统顶部，所述仓储系统顶部在横竖两个方向设置有导轨（03），水平方向料箱运输机器通过导轨（03）在所述仓储系统顶部移动；所述料箱（04）用于存储货物并放置于货架单元上；所述仓储系统服务器可与垂直料箱运输机器和水平方向料箱运输机器通信并控制仓储系统。

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