用于自动物料搬运的高架导轨系统的制作方法

发明背景

发明领域

本发明总体上涉及自动多功能物料搬运系统，该系统可用于在储存设施、自动停泊设施、仓库、海上轮船等内选择性地获取和卸下集装箱、供给品、货物、车辆、军备、储料仓等，并且其中该系统包括节约成本且精确的高架式交叉“i”梁的高架式导轨支持系统，沿着该系统，传输单元或载体可以操作用于移动物料或物品从而安置这些物料和物品，或者在地面与储存或港口设施之间以及不同模式的运输之间传送这些物料和物品。

现有技术的简要说明

在现有技术中，如下的高架轨道系统是已知的：用于支撑机动和非机动载体或传送单元，用于在仓库、储物结构、车辆停泊或储物设施、轮船储物设施、海运或港口运输和传送设施内移动或运输物理物品或物品群组。这样的系统可以包括高架开口箱梁，例如在benedict等人的美国专利7,753,637、7,850,412、7,909,558以及8,408,863中所描述，将其全部内容作为参考并入于此。

这样的高架传送系统包括统称为传送单元(tu)的负载传送体或集装箱载体，这些传送单元被悬挂在开口箱梁内所支撑的滑架上。传送单元是通过穿过中空箱梁的较低平面的开口通道或狭缝进行悬挂的。如在先的美国专利中所述，陆地和水路上运输货物的最有效且经济的方式之一是利用标准化的货运/航运集装箱。将集装箱加工成通常长度为二十到四十英尺的标准尺寸。集装箱是特别设计的，以便利用将集装箱直接放置在陆地运输载体(诸如铁道车辆和)卡车)上的船上或岸上的起重机，可以将集装箱载入货舱内和在远洋船舶的夹板上，储存于基于陆地的仓库和/或从轮船或仓库进行移动。常规的集装箱轮船、仓库等包括一个或多个货舱或储物空间，在一些结构中这些货舱或储物空间被垂直的梁分成多个垂直分层的元胞，其中的垂直梁作为元胞内相互叠放的集装箱的拐角的引导。通常的元胞可以保存多达六到十或者更多个叠放的集装箱。在其他结构中，储存空间可以更加开放，使得可以在没有垂直引导梁的情况下将集装箱进行相互叠放。

带有或者没有垂直引导的相同类型的垂直储存元胞结构可以用于其他的环境，诸如在城市中用于针对车辆的高密度自动停泊设施，用于高密度储存轮船的船坞区域和用于仓库中任何类型的物品和物料的一般储存，以及其中标准化集装箱可能不适用的其他储物系统。

技术实现要素：

本发明涉及自动物料储存和取出搬运系统，该系统用于在轮船、仓库以及其他储存设施的垂直取向元胞内操作和储存标准化以及其他类型的货物集装箱、支撑仓、货盘、车辆集装箱等，诸如用于包括汽车、卡车和公交车、轮船和货轮的载体以及其它产品，其中系统包括高架网格轨道结构，这些结构牢固地安装在储存元胞和载入与卸下区域之上，并且限定在其上引导集装箱传送单元(tu)的交叉且通常垂直取向的导轨或轨道。每个传送单元安装由轨道支撑的多个滑架，以便传送单元从高架的轨道悬挂下来，并且以x-y方式的可移动，从而将传送单元进行定位来放置或从元胞收回集装箱或其他物品或商品。

传送单元通常由为驱动齿轮或机轮系统供电的电机来供电，其中的驱动齿轮或机轮系统选择性地与网格轨道系统接合。驱动电机具有抗反向驱动特征，使得当未对其供电时，该电机作为防止传送单元移动的锁。

本发明的系统被设计为在每个垂直储存元胞的上层之上提供间隔，该间隔对于传送单元在悬挂起重线、平衡梁等时进行机动来说足够大，使得可以遍及网格系统来操作集装箱或其他对象，并且可以在高架轨道系统之下而在储存单元之上，将集装箱或其他对象从的一个元胞区域移动到另一元胞区域。

本发明的系统还减少了获取储存集装箱、载体、供应品、组件等所需的努力和劳力的量，并且允许在甲板之下或者结构的顶部而在元胞结构之上的区域内移动多个集装箱，从而可以将集装箱或其他对象进行从空间到空间的可互换操作。

本发明的基本目的是提供用于仓库、停泊和轮船储存建筑以及集装箱轮船等的自动物料搬运、收回和储存系统，该系统允许这样的结构在对于给定区域或“足迹”最佳容量的情况下进行操作，以便可以将最大数量的物品、集装箱或者设备储存和/或从这样的储存设施收回。

本发明的目的也在于提供用于标准化以及其他国际和本地货物集装箱的物料搬运、收回和储存系统，该系统使得能够从多层垂直元胞结构的任何层取回特定的集装箱并且遍及该结构以x-y移动来进行移动，以便在给定系统内可以同时运行多个传送单元。

本发明的另一目的是提供用于支撑机动和非机动的负载传送单元的高架网格轨道系统，其中的负载传送单元具有负载升降系统，诸如类似平衡梁的结构、起重机、绞盘以及从起重机或线缆设备悬挂下来的其他升降设备，并且其中系统的轨道由通过焊接有时用螺栓连接彼此接合的“i”钢梁形成，从而形成传送单元可移动地支撑其上的通常垂直交叉的轨道。

本发明的另一目的是提供结构化的网格轨道导轨结构，该结构可以从“i”钢梁通过以下方式来经济地构建而成：通过改变“i”梁x和y翼缘结构，并且通过提供能够穿过x和y“i”梁相互交叉的每个区域所形成的开口交叉处的负载传送单元。

本发明的另一目的是减少与高架网格轨道系统的构建和维护相关联的费用，通过利用更经济、重量更轻并且容易获得的“i”钢梁来形成传送载体可以在其上移动的x-y网格，并且其中当与更通常的中空箱梁相比，“i”梁提供更大的强度，因此具有更少的偏斜和更少的疲劳问题。

本发明的附加的目的是为了便于组合网格轨道系统组合与部分的实际支撑结构，以便消除整个中空箱梁网格轨道系统，这极大减少所支撑的重量因而减少系统花费。

本发明的目的也在于便于维护从高架网格系统支撑传送单元的滑架，通过允许即刻获得滑架及其组件，诸如电机、轴承、辊、球形滚珠支撑，以及允许网格轨道系统的构件的开口检查，从而防止网格轨道结构由于长期的金属疲劳而造成的损坏和可能的故障。

附图说明

参照附图将对本发明有更好的理解，其中：

图1是现有技术的高架网格轨道系统的俯视图，该系统被示出安装在多个垂直叠放的储存元胞之上，这些储存元胞朝向储存元胞的中间行的岛开口，并且其中将一个或多个传送单元安装为沿着交叉中空开口箱梁行进，并且其中传送单元升高或降低保存将被放入和/或移出储存元胞的物品的载体；

图2是与图1相似的另一现有技术高架中空箱梁网格轨道系统的俯视图，该系统被示出安装在多个垂直取向的储物元胞之上，其中的储物元胞垂直开口从而接收用于储存货物和产品的集装箱、货盘以及其他围栏，并且其中将一个或多个传送单元安装为沿着交叉中空开口箱梁行进，并且其中传送单元升高或降低保存将被放入和/或移出储存元胞的物品的载体；

图3是图1所示的现有技术的传送单元的放大视图，该传送单元从悬挂销悬挂下来，其中的悬挂销穿过来自高架网格轨道系统的中空箱梁内所安装的四个滑架的中央开口狭缝；

图4是通过图3中所示的高架网格轨道系统的两个交叉开口箱梁所取的截面图，并示出交叉的中空箱梁之一内所安装的现有技术支撑滑架，并且示出网格轨道系统的另一交叉开口箱梁中的开口轨道；

图5是示出现有技术网格轨道系统的开口箱梁内所安装的图4的现有技术滑架的俯视截面图；

图6是形成本发明的交叉高架网格导轨系统的“i”梁之一的部分视图，并且由于此文中所公开的原因，其可以替换现有技术的开口箱梁；

图7是沿着图6的线7-7所取的端视图；

图8是基座连接器的示意图，该基座连接器用于连接相互垂直关系的两个x取向的“i”梁和两个y取向的“i”梁的端，从而利用根据本发明教导的多个连接的x和y“i”梁来创建整个高架网格轨道系统中的开口交叉；

图9是示出焊接在本发明的网格轨道结构的紧邻y和x“i”梁之间的图8基座连接器的截面图，并且示出用于在“i”梁的交叉处从“i”梁轨道结构来支撑负载传送单元的滑架；

图10是沿着图9的线10-10所取的截面图，示出在形成本发明的高架网格导轨结构的“i”梁的下翼缘的上表面上用于支撑图9的滑架的双向辊和球形辊；

图11是与图10相似的示意图，但是只示出支撑滑架的部分；

图12是沿着图11的线12-12所取的图11的滑架的侧视图；以及

图13是沿着图11的线13-13所取的截面图。

具体实施方式

具体参考附图的图1，将结合或者利用现有技术的储存仓库或建筑20来描述本发明的系统。需要注意的是，该系统可以用于其他环境，诸如迷你仓库、配送仓库、车库、轮船等。该建筑被分为多个行23的垂直分层元胞24。元胞由垂直和水平延伸的钢梁来限定。在该实施例中，元胞在水平方向上开口(例如在28)以便接收货盘“p”所运送的物品或集装箱“c”，货盘“p”通过升高设备29来运送，其中的升高设备29通过线缆32连接到负载传送载体或单元30，该负载传送载体或单元30沿着由现有技术中所教导的中空开口箱梁所形成的高架网格轨道系统22在x和y方向上线性可移动。网格包括在x方向上延伸的开口箱梁25以及交叉的在y方向上延伸的开口箱梁26。

参考图3，传送单元30通过穿过箱梁25和26的较低表面内的开口狭缝31的主轴27，从相似且相邻的梁25和梁26对悬挂下来。主轴安装到在箱梁内可移动的滑架35(见图4和图5)。通常，将四个滑架连接到每个传送单元，以便在两个相邻的x梁25和两个相邻的y梁26上支撑传送单元，定向其中的x梁25和y梁26从而使得它们在开口交叉37处以通常垂直的关系相互交叉。每个传送单元(见图1和图3)包括用于控制线缆32的起重机38，其中的线缆32用于升降与元胞24进行对准的货架或者物体29，从而将物品或者物体传送到传送单元和元胞并且从传送单元和元胞传送物品或者物体。

参考图2，本发明的网格轨道系统也可以利用具有多个垂直开口储存元胞35的高架储存系统21，其中多个集装箱“c1-c7”可以通过紧密间隔的并排关系相互叠放，从而最大化建筑或者轮船的储存容量。与图1的系统一样，通过负载传送载体或单元40沿着高架网格轨道系统22’运送集装箱，高架网格轨道系统22’由交叉的x朝向和y朝向的中空开口箱梁25’和26’形成，这些箱梁与参考图1的实施例所描述的相似。在该实施例中，单元40可以是如下的大小：该大小允许通过现有技术中所公知的惯用方式将常规且标准的货运或者国际航运集装箱“c1-c7”运送到每个元胞并且从每个元胞传送这些集装箱。在一些示例中，元胞形成为容纳其他尺寸的待储存或待暂时安置的物品的尺寸，诸如当支撑车辆或轮船时用于支持盘等，诸如在高密度自动停车库中。用于支撑可移动传送单元40的网格轨道系统22’提供在元胞之上，并且在每个垂直元胞阵列中的最高元胞之上间隔一定距离，从而允许传送单元40和所支撑的任何对象由此挪动元胞。每个传送单元包括用于升降集装箱接合结构的起重机41，诸如当从元胞35降低或升高集装箱“c1-c7”之一时支撑该集装箱的常规平衡梁42。

与图3中所示的结构相似，传送单元40通过穿过箱梁25’和26’的较低表面内的开口狭缝31的主轴27，从相似且相邻的梁25’和26’对悬挂下来。主轴安装到在箱梁内可移动的滑架35(见图4和图5)。传送单元40包括由船上电机所驱动的驱动齿轮或轮子，从而沿着箱梁25’和26’移动这些单元。

具体参考图4和图5，示出常规中空箱式网格轨道系统的一部分。网格轨道系统包括分别形成导轨25和26或者25’和26’的交叉x和y开口箱梁。安装至少一个可移动传送单元30或40，从而以沿着轨道系统的x-y移动方式进行移动，该传送单元由通过定向辊46和球形辊47支撑在箱梁的下水平翼缘45的上表面上的滑架35来支撑。

如先前所述，根据本发明的教导，在本发明的网格轨道系统内可以运行多个传送单元，由此使得能够在建筑或者其他结构内的较高层级元胞之上所限定的开发区域同时变换集装箱的位置。

本发明的系统可以是完全自动化并且与库存控制系统进行接口，以便通过电力线缆槽网络，通过复用来自库存控制系统的命令信号来将每个传送单元指向储存区域内的给定集装箱位置以及给定元胞。

利用这样的系统，可以自动定位指定的集装箱，并且可以适当地移动指定集装箱之上的集装箱，并且此后重新定位一次利用传送单元及其起重机构已获取的指定集装箱。

如先前所注意，用于相对于储存元胞和载上与载下区域支撑传送载体(诸如30和40)的高架网格轨道系统中存在着问题。首先，开口箱梁形成成本高并且难以检查以保证开口箱梁未出现能够导致系统操作中故障的疲劳或裂纹。通常裂纹和缺陷发生在箱式结构内，因此技术人员、机械师或检查员不易于得知。而且为了维护箱梁内的支撑滑架35，必须移除相当多地提高维护费用的滑架。

特别参考图6至图13，将详细描述本发明的高架网格轨道系统的细节。与利用开口中空箱梁来形成网格轨道系统的图1至图5中所示的高架网格轨道结构的现有技术不同，利用本发明，网格轨道系统由以交叉的x-y图案相互焊接和/或用螺栓连接的“i”形钢梁50和51形成。参考图10，将“i”梁50示出为在x方向上延伸，而“i”梁51在y方向上延伸，但是方向可以倒置。每个“i”梁包括以中心垂直腹板54的恰当角度向外延伸的上翼缘52和下翼缘53。每个用于支撑本发明的传送单元的滑架55被设计为支撑于分别位于每个“i”梁50和51的中心垂直腹板54的相对端上的“i”梁50和51分别的下翼缘53的上表面上。

利用“i”梁形成高架网格轨道结构“g”(见图10)，提高了机械师对于与每个传送单元相关联的滑架55的可获取性，因此使得滑架的维护和维修比利用所公开的现有技术的中空箱梁结构所实现的容易地多、更有效并且成本更低。而且，“i”梁的利用通过利用更经济、重量更轻且更易获得的“i”钢梁形成x-y网格，减少了与高架网格轨道系统的构建和维护相关联的费用，传送单元将作为支撑结构的部分在该高架网格系统上移动。当与上述现有技术中所使用的更常规的中空箱梁相比时，“i”梁提供更大的强度，因此更少偏斜并且更少疲劳。通过为了易于可查看的检查使得梁结构开放，可以快速地确定任何裂纹或疲劳的指示或者“i”梁的疲劳，以便在“i”梁完全疲劳之前能够采取恰当的行动或进行修复，因此导致了更安全且更可靠的轨道系统，该系统用于支撑在本发明的网格轨道结构上所使用的传送单元或载体，诸如30和40。

为了允许滑架通过本发明的“i”梁之间的每个交叉口59，其中的梁“i”装配在x-y平面并且梁相对彼此通常处于适当的角度，必须改变“i”梁的结构。因此，特别参考图6和图7，每个“i”梁50和51的腹板54和下翼缘53的各端形成为具有下切口或者开口部分60，其中下水平翼缘53包括前缘53’，该前缘53’未到达上水平翼缘52的前缘52’，其中前缘52’示出为未达到腹板的上延伸部分61。移除每个“i”梁的中心腹板54的开口60从而为滑架55的穿过提供间隙。而且，当将梁按照x-y图案以装配关系进行焊接时，在x和y方向将都会提供开口60，使得滑架可以沿着“i”梁50和51在其所有交叉口处线性移动。

为了以所期望的x-y网格图案交叉的“i”梁50和梁51彼此牢固地连接，每个“i”梁的腹板54必须至少焊接或者固定在配套或交叉的“i”梁的腹板54。在本发明中，在x-y“i”梁的每个交叉口59处，并且如图9中所示，上水平翼缘52和下水平翼缘53的部分向内嵌入每个“i”梁的中心垂直腹板54的投影端61。而且，如图6中所示，每个中心垂直腹板的每个投影端61的前面62包括凹形的地自由端部分63，用于正对支撑基座70(见图8和图9)的支撑表面放置“i”梁，每个x和y朝向的“i”梁的垂直腹板将被焊接到该支撑基座70，如图9中的深色焊接线65所示。

继续参考图9，在x-y“i”梁的每个交叉口59，为了滑架55的通过，该滑架55支持如上所述且如现有技术中所述的更常规的传送单元，必须提供两对开口区域。通过将每个“i”梁的开口或切口部分60在居中支撑基座70的相对侧上对准来创建滑架开口。图8中示出基座70，其包括中心垂直朝向体71，其中在下端72通常放大并且是方形的，并且与更小截面尺寸的上端73整体形成中心垂直朝向体71，并且其中向外弯曲或者凸起的表面74与基座的四个侧面75的每个测量一同形成过渡区域。提供过渡区域的弯曲是为了提供互补形状的支撑面从而支撑四个“i”梁中的每个梁的中心垂直腹板54的延伸部分61的弧形自由端63，其中四个“i”梁在网格轨道系统的每个交叉口59处进行连接。

每个基座也包括上钢板76，该上钢板76的大小使其合作地支撑在“i”梁的每个上翼缘52的前缘52’之间所形成的间隔区域77之间，如图9中所示。在此方面，上钢板的厚度通常与“i”梁的上翼缘52的厚度相同，并且板76可以焊接到翼缘52的边缘52’，如w1所示。每个翼缘也包括下传送钢板78，下传送钢板78整体形成或者焊接到主体71的下部72的底部并且通常是方形的，具有四个侧s1、s2、s3和s4。传送板的尺寸适合于在每个梁50和51的下翼缘53的相对端53’之间所限定的开口区域60，从而如下面将进行描述，为了穿过滑架的支撑框架80，在x和y梁的下翼缘的端53’与传送板的四个侧面之间创建四个间隔的开口通道95和95’。而且，每个基座的下钢板76可以与基座的主体焊接或者形成整体。在图9中，将上板部76和下传送板78都示出为与基座的主体形成整体。

参考图11至图13，更详细地示出用于运送传送单元34和40或者其他相似的传送单元中的一个传送单元的支撑滑架55。图11是示出四个间隔的上拐角平板82(以实线示出)的滑架的俯视平面图，四个间隔的上拐角平板82安装并且固定到四个桩83，桩83将上板部连接到其中具有中心开口90的通常实心的基座84，用于穿过将滑架55连接到传送单元的t形销87。由板、桩和基座形成的每个滑架的框架优选地是由钢形成的，从而提供最大的支撑力。滑架的框架的上部也限定允许关于基座70滑架穿过的开口通道91和92(见图11)。如上所述，通常四个滑架用于将每个传送单元(诸如30和40)支撑到或者悬挂到间隔的“i”梁50和51对。

安装到每个板82的顶部的是多个承窝85，其中带有球形滚珠辊86，用于在每个“i”梁50和51的下翼缘54的上表面与基座70的传送板78上支撑滑架55。在图中，在每个板82上安装九个球形滚珠辊，但是该数量可变。球形滚珠辊是能够支撑显著重量的重型工业辊，因此在使用储存系统期间滑架可以支持数吨的重量。同时安装到板82的下表面的是两组间隔的定向延伸辊88。参考图13，定向辊88具有定向的延伸轴，以便辊用于在x方向上支撑滑架，并且当滑架沿着网格轨道系统的“i”梁的下翼缘53移动时，定向辊88’用于在y方向上支撑滑架。再次，在本发明的教导之内可以改变和保持辊的数量。如图9和图10中所示，当如图10中滑架在y方向上移动时，用于在“i”梁50的x方向支撑滑架的辊88组穿过传送板78与间隔的“i”梁之间所形成的开口空间95。当滑架在交叉口59处在x方向上移动时，沿着“i”梁51的翼缘53支撑滑架的辊88组将穿过开口95’。球形滚珠辊86和定向辊88在图11中以虚线示出。

从上面，本发明的网格轨道系统允许对于更常规的“i”钢梁在不损失强度的情况下进行修改并且以x-y定向的轨道或轨迹的通用水平交叉方式进行装配，使得通过如图9中所示将上翼缘52和腹板54焊接到基座的主体71和上板部76。图9也例示出用于将传送单元支撑到本发明的网格轨迹系统的滑架之一如何通过居中加强的基座70。

本发明的优选实施例的上述描述已呈现为说明本发明的原理，而不将本发明限制到所述特定实施例。旨在将本发明的范围由下面的权利要求及其等同物内所包括的所有实施例来限定。