CN217554807U - 堆垛机及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种堆垛机及其控制系统，其中，堆垛机包括主体框架、载货台、第一货叉单元、第二货叉单元及第三货叉单元及控制装置，载货台与主体框架活动连接，载货台可沿主体框架的竖直方向升降，第一货叉单元、第二货叉单元及第三货叉单元并排安装在载货台上，控制装置用于控制第一货叉单元、第二货叉单元和第三货叉单元中的至少两个同步伸缩；当堆垛机需要搬运两种规格的托盘时，控制装置控制相应的两个或两个以上货叉单元同步伸缩，以使进行搬运工作的货叉单元的间距能够适应不同规格的托盘，无需对货叉间距进行调整，仅需一台堆垛机就可满足两种规格的托盘的搬运工作，因此本实用新型的堆垛机能够降低立体仓库的设备投入成本和堆垛机的维护成本。

Description

堆垛机及其控制系统

技术领域

本实用新型涉及物流自动化机械领域，尤其涉及一种堆垛机及其控制系统。

背景技术

堆垛机是自动化立体仓库中的核心设备，能够在仓库中行走，完成存取货的工作，有效提高了货物存取的效率，节省了大量人力。但是现有的立体仓库中，同一堆垛机管理的货架中，通常采用同一规格的托盘放置货物，不同尺寸的货物均放置于同样规格的托盘中，若货物尺寸较小将使托盘空间利用不充分或造成仓库空间浪费，可以采用一大一小两种规格的托盘放置不同尺寸的货物的方式解决上述问题。

但是，当堆垛机需要对两种规格不同的托盘进行搬运时，会出现货叉的间距无法满足其中一种托盘的空间要求的情况，影响作业效率且存在安全隐患。

现有的解决该问题的方案有：

1、增加一套能够适应各个规格的货架和堆垛机，此方案需要增加设备，提高了设备的投入成本，且会增大立体仓库的面积；

2、使用可以调整货叉间距的堆垛机，根据需要搬运的托盘的规格调整货叉的间距以保证货叉的间距满足托盘的空间要求，此方案需要频繁调节货叉的间距，增加调节货叉的间距的时间，降低了搬运效率，且货叉频繁调节间距更容易产生磨损，提高了堆垛机的维护成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种堆垛机及其控制系统，既能够对两种不同规格的托盘进行搬运，又能降低设备投入成本和维护成本。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种堆垛机，包括：

主体框架；

载货台，与所述主体框架活动连接，所述载货台可沿所述主体框架的竖直方向升降；

第一货叉单元、第二货叉单元及第三货叉单元，并排安装在所述载货台上；

控制装置，用于控制所述第一货叉单元、第二货叉单元和第三货叉单元中的至少两个同步伸缩；

可选地，所述控制装置包括第一驱动模块和第二驱动模块，所述第一驱动模块与所述第一货叉单元和第二货叉单元连接以驱动所述第一货叉单元和第二货叉单元同步伸缩，所述第二驱动模块与所述第三货叉单元连接以驱动所述第三货叉单元伸缩。

可选地，所述第一货叉单元和所述第二货叉单元相邻设置。

可选地，所述堆垛机还包括第一定位单元和第二定位单元，所述第一定位单元用于检测所述第一货叉单元和所述第二货叉单元在伸缩方向上的位置并与所述第一驱动模块通信连接，所述第二定位单元用于检测所述第三货叉组件在伸缩方向上的位置并与所述第二驱动模块通信连接。

可选地，所述第一驱动模块包括第一驱动器、与所述第一驱动器连接的第一电机以及设于所述第一电机上且与所述第一驱动器连接的第一编码器，所述第一电机与所述第一货叉单元和所述第二货叉单元连接，所述第一驱动器与所述第一定位单元通信连接，所述第一驱动器控制所述第一电机的驱动，所述第一编码器用于获取所述第一货叉单元和所述第二货叉单元的伸缩速度并反馈给所述第一驱动器，所述第一定位单元将所述第一货叉单元和所述第二货叉单元在伸缩方向上的位置反馈给所述第一驱动器；

所述第二驱动模块包括第二驱动器、与所述第二驱动器连接的第二电机以及设于所述第二电机上且与所述第二驱动器连接的第二编码器，所述第二电机与所述第三货叉单元连接，所述第二驱动器与所述第二定位单元通信连接，所述第二驱动器控制所述第二电机的驱动，所述第二编码器用于获取所述第三货叉单元的伸缩速度并反馈给所述第二驱动器，所述第二定位单元将所述第三货叉单元在伸缩方向上的位置反馈给所述第二驱动器。

可选地，所述第一驱动器和第二驱动器之间通信连接以根据所述第一编码器、所述第二编码器、所述第一定位单元以及所述第二定位单元的反馈信息控制所述第一货叉单元、所述第二货叉单元以及第三货叉单元同时伸缩时的位置同步。

可选地，所述堆垛机还还包括移动机构，所移动机构用于带动所述堆垛机的行走；

所述控制装置还包括水平驱动模块和垂直驱动模块，所述水平驱动模块用于控制所述移动机构移动，所述垂直驱动模块用于控制所述载货台进行升降。

可选地，所述堆垛机还包括水平定位单元和垂直定位单元，所述水平定位单元用于检测所述堆垛机在水平方向上的位置并与所述水平驱动模块通信连接，所述垂直定位单元用于检测所述载货台在竖直方向上的位置并与所述垂直驱动模块通信连接。

可选地，所述水平驱动模块包括水平驱动器、与所述水平驱动器连接的水平驱动电机以及设于所述水平驱动电机上且与所述水平驱动器连接的第三编码器，所述水平驱动电机与所述移动机构连接，所述水平驱动器与所述水平定位单元通信连接，所述水平驱动器控制所述水平驱动电机的驱动，所述第三编码器用于获取所述移动机构的移动速度并反馈给所述水平驱动器，所述水平定位单元用于将所述堆垛机在水平方向上的位置反馈给所述水平驱动器；

所述垂直驱动模块包括垂直驱动器、与所述垂直驱动器连接的垂直驱动电机以及设于所述垂直驱动电机上且与所述垂直驱动器连接的第四编码器，所述垂直驱动电机与所述载货台连接，所述垂直驱动器与所述垂直定位单元通信连接，所述垂直驱动器控制所述垂直驱动电机的驱动，所述第四编码器用于获取所述载货台的升降速度并反馈给所述垂直驱动器，所述垂直定位单元用于将所述载货台在竖直方向上的位置反馈给所述垂直驱动器。

为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种堆垛机控制系统，包括仓储控制系统、可编辑控制器和如上所述的堆垛机，所述仓储控制系统与所述可编辑控制器通信连接以向所述可编程控制器发送存/取货物命令，所述可编程控制器与所述控制装置通信连接，所述可编辑控制器根据所述存/取货物命令向所述控制装置发送目标位置、目标速度及启停信号。

本实用新型的堆垛机中，控制装置能够控制第一货叉单元、第二货叉单元和第三货叉单元中的至少两个进行伸缩，当堆垛机需要搬运两种规格的托盘时，控制装置控制其中的两个或两个以上货叉单元同步伸缩，以使进行搬运工作的货叉单元的间距能够适应不同规格的托盘，无需对货叉间距进行调整，仅需一台堆垛机就可满足两种规格的托盘的搬运工作，因此本实用新型的堆垛机能够降低立体仓库的设备投入成本和堆垛机的维护成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例第一货叉单元、第二货叉单元及第三货叉单元伸出时的结构示意图。

图2是本实用新型实施例第一货叉单元和第二货叉单元伸出时的结构示意图。

图3是本实用新型实施例主体框架和载货台的结构示意图。

图4是本实用新型实施例堆垛机控制系统的模块示意图。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1至图4，本实用新型公开了一种堆垛机，包括主体框架40、载货台50、第一货叉单元10、第二货叉单元20及第三货叉单元30及控制装置；载货台50与主体框架40活动连接，可沿主体框架40的竖直方向升降；第一货叉单元10、第二货叉单元20及第三货叉单元30并排安装在载货台50上；控制装置用于控制第一货叉单元10、第二货叉单元20及第三货叉单元30中的至少两个同步伸缩。

本实用新型中控制装置能够控制第一货叉单元10、第二货叉单元20和第三货叉单元30中的至少两个同步伸缩，当堆垛机需要搬运两种规格的托盘时，控制装置控制相应的两个或两个以上货叉单元同步伸缩，以使进行搬运工作的货叉单元的间距能够适应不同规格的托盘，无需调整两个货叉单元之间的间距，仅需一台堆垛机可以满足两种规格的托盘的搬运工作，因此本实用新型的堆垛机能够降低立体仓库的设备投入成本和后期维护成本。

请参阅图1、图2和图4，在一些实施例中，控制装置包括第一驱动模块和第二驱动模块，第一驱动模块与第一货叉单元10和第二货叉单元20连接以驱动第一货叉单元10和第二货叉单元20同步伸缩，第二驱动模块与第三货叉单元30连接以驱动第三货叉单元30伸缩。具体而言，第一货叉单元10和第二货叉单元20相邻设置。

上述实施例中，第一货叉单元10和第二货叉单元20之间的间距较小，当搬运由小规格的托盘装载的货物时，第一驱动模块驱动第一货叉单元10和第二货叉单元20同步伸缩对货物进行搬运；当搬运由大规格的托盘装载的货物时，第一驱动模块和第二驱动模块同时分别控制第一货叉单元10、第二货叉单元20和第三货叉单元30伸缩对货物进行搬运，能够减少控制对象和控制器件的数量，进一步降低设备投入成本和后期维护成本。

进一步地，本实用新型的堆垛机还包括第一定位单元11和第二定位单元31，第一定位单元11用于检测第一货叉单元10和第二货叉单元20并与第一驱动模块通信连接，第二定位单元31用于检测第三货叉单元30在伸缩方向上的位置并与第二驱动模块通信连接。

具体地，第一驱动模块包括第一驱动器12、与第一驱动器12连接的第一电机13以及设于第一电机13上且与第一驱动器12连接的第一编码器14，第一电机13与第一货叉单元10和第二货叉单元20连接，第一驱动器12与第一定位单元11通信连接，第一驱动器12控制第一电机13的驱动，第一编码器14用于获取第一货叉单元10和第二货叉单元20的伸缩速度并反馈给第一驱动器12，第一定位单元11将第一货叉单元10和第二货叉单元20在伸缩方向上的位置反馈给第一驱动器12。

第二驱动模块包括第二驱动器32，与第二驱动器32连接的第二电机33以及设于第二电机33上且与第二驱动器32连接的第二编码器34，第二电机33与第三货叉单元30连接，第二驱动器32与第二定位单元31通信连接，第二驱动器32控制第二电机33的驱动，第二编码器34用于获取第三货叉单元30的伸缩速度并反馈给第二驱动器32，第二定位单元31将第三货叉单元30在伸缩方向上的位置反馈给第二驱动器32。

更进一步地，第一驱动器12和第二驱动器32之间通信连接以根据第一编码器14、第二编码器34、第一定位单元11以及第二定位单元31的反馈信息控制第一货叉单元10、第二货叉单元20以及第三货叉单元30同时伸缩时的位置同步，能够避免第一货叉单元10、第二货叉单元20以及第三货叉单元30伸缩时位置不同步导致托盘受力不均而产生货物倾斜或掉落的情况。

具体而言，第一驱动器12和第二驱动器32通过EtherCAT通信连接，EtherCAT通讯技术具有传输速度快和同步性能好的优点，能够保证第一货叉单元10和第二货叉单元20和第三货叉单元30同步伸缩时的位置同步控制，当然，本实用新型中对第一驱动器12和第二驱动器32之间的通信连接方式不作限制。

请继续参阅图4，本实用新型的堆垛机还包括移动机构60，移动机构60用于带动堆垛机的行走。

控制装置还包括水平驱动模块和垂直驱动模块，水平驱动模块用于控制移动机构60移动，垂直驱动模块用于控制载货台50进行升降。

进一步地，堆垛机还包括水平定位单元61和垂直定位单元51，水平定位单元61用于检测堆垛机在水平方向上的位置并与水平驱动模块通信连接，垂直定位单元51用于检测载货台50在竖直方向上的位置并与垂直驱动模块通信连接。

具体地，水平驱动模块包括水平驱动器62，与水平驱动器62连接的水平驱动电机63以及设于水平驱动电机63且与水平驱动器62连接的第三编码器64，水平驱动电机63与移动机构60连接，水平驱动器62与水平定位单元61通信连接，水平驱动器62控制水平驱动电机63的驱动，第三编码器64用于获取移动机构60的移动速度并反馈给水平驱动器62，水平定位单元61用于将堆垛机在水平方向上的位置反馈给水平驱动器62。

垂直驱动模块包括垂直驱动器52、与垂直驱动器52连接的垂直驱动电机53以及设于垂直驱动电机53上且与垂直驱动器52连接的第四编码器54，垂直驱动电机53与载货台50连接，垂直驱动器52与垂直定位单元51通信连接，垂直驱动器52控制垂直驱动电机53的驱动，垂直定位单元51用于将载货台50在竖直方向上的位置反馈给垂直驱动器52。

上述具体实施例中，第一定位单元11和第二定位单元31分别对第一货叉单元10、第二货叉单元20和第三货叉单元30进行定位并将对应的位置分别反馈给第一驱动器12和第二驱动器32，第一编码器14和第二编码器34分别检测第一货叉单元10、第二货叉单元20和第三货叉单元30的伸缩速度并分别反馈给第一驱动器12和第二驱动器32；水平定位单元61和垂直定位单元51对堆垛机和载货台50进行定位并将对应的位置分别反馈给水平驱动器62和垂直驱动器52，第三编码器64和第四编码器54分别检测堆垛机的移动速度和载货台50的升降速度并分别反馈给水平驱动器62和垂直驱动器52；第一驱动器12、第二驱动器32、水平驱动器62和垂直驱动器52分别根据接收到的位置和速度反馈值实现对第一电机13、第二电机33、水平控制电机和垂直控制电机的速度、位置的双闭环控制，使第一电机13、第二电机33、水平控制电机和垂直控制电机的转速得到精确控制，从而实现对第一货叉单元10和第二货叉单元20和第三货叉单元30的伸缩速度、堆垛机的移动速度和载货台50的升降速度的精确控制，堆垛机在各个方向上的速度、位置的双闭环控制都只在驱动器的内部实现，能够保证堆垛机运行的独立性和可靠性。

在一些实施例中，第一驱动器12、第二驱动器32、水平驱动器62和垂直驱动器52均选用LENZE i950驱动器。第一定位单元11和第二定位单元31为绝对值编码器，通过绝对值编码器对第一货叉单元10和第二货叉单元20和第三货叉单元30的伸缩位置进行定位，绝对值编码器的精度高、抗干扰能力强，能够提高定位的精度和准确性；水平定位单元61为水平条码定位仪，垂直定位单元51为激光测距仪。第一编码器14、第二编码器34、第三编码器64和第四编码器54均为增量式编码器，分别安装于第一电机13、第二电机33、水平驱动电机63和垂直驱动电机53的后出轴，向对应的驱动器实时提供速度反馈。

请继续参阅图4，本实用新型还公开了一种堆垛机控制系统，包括仓储控制系统1、可编辑控制器2和如前所述的堆垛机，仓储控制系统1与可编辑控制器2通信连接以向可编程控制器2发送存/取货物命令，可编程控制器2与控制装置通信连接，可编辑控制器2根据存/取货物命令向控制装置发送目标位置、目标速度及启停信号。

在一些实施例中，可编辑控制器2采用西门子S7-1500 PLC控制器，仓储控制系统1通过Profinet总线与可编辑控制器2通信连接，可编辑控制器2通过Profinet总线与控制装置中的各个驱动器通信连接以向各个驱动器发送目标位置、目标速度及启停信号并从各个驱动器中获取对应的位置信息。

本实用新型的堆垛机控制系统的工作流程是：仓储控制系统1向可编程控制器2发送存/取货物命令，可编程控制器2根据接收到的存/取货物命令获取存/取货的位置信息以及装载货物的托盘规格，位置信息包括水平方向位置、竖直方向位置和伸缩方向位置，可编程控制器2根据位置信息分别向水平驱动器62和垂直驱动器52发送水平方向位置、竖直方向位置以及启动信号，移动机构60移动到对应的水平方向位置时可编程控制器2向水平驱动器62发送停止信号，移动机构60停止，载货台50移动到对应的竖直方向位置时可编程控制器2向垂直驱动器52发送停止信号，载货台50停止，可编程控制器2根据托盘规格单独向第一驱动器12或同时向第一驱动器12和第二驱动器32发送伸缩方向位置和启动信号，第一货叉单元10和第二货叉单元20伸出到对应的伸缩方向位置进行放置/叉取托盘或第一货叉单元10、第二货叉单元20以及第三货叉单元30同时伸出到对应的伸缩方向位置进行放置/叉取托盘，放置/叉取托盘完成后，第一货叉单元10和第二货叉单元20缩回或第一货叉单元10、第二货叉单元20以及第三货叉单元30缩回。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，其作用是方便本领域的技术人员理解并据以实施，当然不能以此来限定本实用新型的之权利范围，因此依本实用新型的申请专利范围所作的等同变化，仍属于本实用新型的所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种堆垛机，其特征在于，包括：

主体框架；

载货台，与所述主体框架活动连接，所述载货台可沿所述主体框架的竖直方向升降；

第一货叉单元、第二货叉单元及第三货叉单元，并排安装在所述载货台上；

控制装置，用于控制所述第一货叉单元、第二货叉单元和第三货叉单元中的至少两个同步伸缩。

2.根据权利要求1所述的堆垛机，其特征在于，所述控制装置包括第一驱动模块和第二驱动模块，所述第一驱动模块与所述第一货叉单元和第二货叉单元连接以驱动所述第一货叉单元和第二货叉单元同步伸缩，所述第二驱动模块与所述第三货叉单元连接以驱动所述第三货叉单元伸缩。

3.根据权利要求2所述的堆垛机，其特征在于，所述第一货叉单元和所述第二货叉单元相邻设置。

4.根据权利要求2所述的堆垛机，其特征在于，还包括第一定位单元和第二定位单元，所述第一定位单元用于检测所述第一货叉单元和所述第二货叉单元在伸缩方向上的位置并与所述第一驱动模块通信连接，所述第二定位单元用于检测所述第三货叉单元在伸缩方向上的位置并与所述第二驱动模块通信连接。

5.根据权利要求4所述的堆垛机，其特征在于，

所述第一驱动模块包括第一驱动器、与所述第一驱动器连接的第一电机以及设于所述第一电机上且与所述第一驱动器连接的第一编码器，所述第一电机与所述第一货叉单元和所述第二货叉单元连接，所述第一驱动器与所述第一定位单元通信连接，所述第一驱动器控制所述第一电机的驱动，所述第一编码器用于获取所述第一货叉单元和所述第二货叉单元的伸缩速度并反馈给所述第一驱动器，所述第一定位单元将所述第一货叉单元和所述第二货叉单元在伸缩方向上的位置反馈给所述第一驱动器；

所述第二驱动模块包括第二驱动器、与所述第二驱动器连接的第二电机以及设于所述第二电机上且与所述第二驱动器连接的第二编码器，所述第二电机与所述第三货叉单元连接，所述第二驱动器与所述第二定位单元通信连接，所述第二驱动器控制所述第二电机的驱动，所述第二编码器用于获取所述第三货叉单元的伸缩速度并反馈给所述第二驱动器，所述第二定位单元将所述第三货叉单元在伸缩方向上的位置反馈给所述第二驱动器。

6.根据权利要求5所述的堆垛机，其特征在于，

所述第一驱动器和第二驱动器之间通信连接以根据所述第一编码器、所述第二编码器、所述第一定位单元以及所述第二定位单元的反馈信息控制所述第一货叉单元、所述第二货叉单元以及第三货叉单元同时伸缩时的位置同步。

7.根据权利要求6所述的堆垛机，其特征在于，

还包括移动机构，所移动机构用于带动所述堆垛机的行走；

所述控制装置还包括水平驱动模块和垂直驱动模块，所述水平驱动模块用于控制所述移动机构移动，所述垂直驱动模块用于控制所述载货台进行升降。

8.根据权利要求7所述的堆垛机，其特征在于，还包括水平定位单元和垂直定位单元，所述水平定位单元用于检测所述堆垛机在水平方向上的位置并与所述水平驱动模块通信连接，所述垂直定位单元用于检测所述载货台在竖直方向上的位置并与所述垂直驱动模块通信连接。

9.根据权利要求8所述的堆垛机，其特征在于，

所述水平驱动模块包括水平驱动器、与所述水平驱动器连接的水平驱动电机以及设于所述水平驱动电机上且与所述水平驱动器连接的第三编码器，所述水平驱动电机与所述移动机构连接，所述水平驱动器与所述水平定位单元通信连接，所述水平驱动器控制所述水平驱动电机的驱动，所述第三编码器用于获取所述移动机构的移动速度并反馈给所述水平驱动器，所述水平定位单元用于将所述堆垛机在水平方向上的位置反馈给所述水平驱动器；

所述垂直驱动模块包括垂直驱动器、与所述垂直驱动器连接的垂直驱动电机以及设于所述垂直驱动电机上且与所述垂直驱动器连接的第四编码器，所述垂直驱动电机与所述载货台连接，所述垂直驱动器与所述垂直定位单元通信连接，所述垂直驱动器控制所述垂直驱动电机的驱动，所述第四编码器用于获取所述载货台的升降速度并反馈给所述垂直驱动器，所述垂直定位单元用于将所述载货台在竖直方向上的位置反馈给所述垂直驱动器。

10.一种堆垛机控制系统，其特征在于，包括仓储控制系统、可编辑控制器和如权利要求1至9任一项所述的堆垛机，所述仓储控制系统与所述可编辑控制器通信连接以向所述可编辑控制器发送存/取货物命令，所述可编辑控制器与所述控制装置通信连接，所述可编辑控制器根据所述存/取货物命令向所述控制装置发送目标位置、目标速度及启停信号。

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