夹持可变大小的负载的装置及调适夹持宽度的对应方法与流程

本发明涉及负载处理的领域。

更具体地，本发明涉及一种设计成能够处理可变大小负载的负载夹持装置(也称为“夹持器”)。此类装置可以例如在马达驱动的穿梭机(也称为收集和运输吊运车)或用于仓储和/或物流备料仓的堆垛起重机上实施。穿梭机或堆垛起重机是独立的处理设备，其设计成在存储区域中移动以便在其中放置负载或从中移出负载。

本发明有众多应用，特别是在物流领域，例如包裹的自动存储和/或准备。

背景技术：

运输穿梭机通常在自动化包裹准备系统中实施，以便高效且自动地将负载从存储仓输送到输送机或者包裹拣选或包裹准备站。

存储仓通常包括多个叠置的堆叠层，其中穿梭机移动负载以将它们放置在存储位置内并从这些位置中拣选负载。这些穿梭机不仅可以在给定层上水平地移动，而且还可以通过升降机从一层输送到另一层。传统上，存储仓包括多个存储通道或车道，每个存储通道或车道在两侧供应具有多层叠置的堆叠单元的存储架(或搁架单元)，穿梭机在其中独立地移动负载。在每个机架层，为穿梭机的水平移动提供轨道或路径。升降机设置在通道的一个末端处。轨道通常由两个平行的导轨形成，并且穿梭机配备有马达驱动的轮以在这些导轨上移动。

在专利文献ep2526032中描述了这种穿梭机的实例。这种穿梭机具有底盘，所述底盘具有两个部分和在两个底盘部分之间的负载支撑表面，每个底盘部分设置有轮子。轮子由平移马达可旋转地驱动，以确保穿梭机在滑道上的移动。穿梭机包括第一夹持臂和第二夹持臂，所述第一夹持臂和第二夹持臂分别安装在第一底盘部分和第二底盘部分上并且被配置成使负载从负载支撑区域移动或移动到负载支撑区域。此外，穿梭机还配备有宽度调节构件，此类构件被配置成调适第一夹持臂与第二夹持臂之间的宽度，以便能够夹持具有不同宽度的负载。这种已知的解决方案提出了作为宽度调节构件的连接组件，所述连接组件连接两个底盘部分并用于改变这两个底盘部分之间的空间，并因此改变两个夹持臂之间的宽度。在第一实施例中，连接组件包括专用马达，所述马达致动与齿条接合的小齿轮。在第二实施例中，连接单元包括专用马达，所述马达致动包括滑轮和皮带的组件。然而，这种调节构件需要使用复杂的机械系统和专用的驱动系统来根据负载的大小调节夹持臂之间的宽度。因此，这种解决方案在成本以及空间要求和重量方面不是最佳的。

技术实现要素：

本发明的目标

本发明在至少一个实施例中尤其是针对克服现有技术的这些缺点。

更具体地，本发明的至少一个实施例的目的是提出一种负载夹持装置，其易于实施、经济，并且空间需求减小、重量减轻。

发明内容

在本发明的一个特定实施例中，提出一种用于夹持负载的装置，其包括：

-底盘，所述底盘包括限定负载支撑区域的第一底盘部分和第二底盘部分；

-平移构件，所述平移构件被配置成致动用于使所述底盘沿着行进路径移动的构件；

-第一夹持臂和第二夹持臂，所述第一夹持臂和第二夹持臂分别安装在所述第一底盘部分和第二底盘部分上且被配置成使负载从所述支撑区域移动或移动到所述支撑区域；以及

-用于调节宽度的构件，所述构件被配置成调适所述第一夹持臂与第二夹持臂之间的宽度；

所述平移构件包括在所述第二底盘部分中，并且所述宽度调节构件包括：

-第一锁定/解锁构件，用于相对于所述行进路径锁定/解锁所述第一底盘部分；

-第二锁定/解锁构件，用于相对于所述第一底盘部分锁定/解锁所述第二底盘部分；以及

-所述平移构件，

因此，为了调适所述第一夹持臂与第二夹持臂之间的宽度，所述第一锁定/解锁构件相对于所述行进路径锁定所述第一底盘部分，所述第二锁定/解锁构件相对于所述第一底盘部分解锁所述第二底盘部分，并且所述平移构件致动所述移动构件以使所述第二底盘部分沿着所述行进路径移动。

因此，本发明依赖于一种全新的和创造性的方法来调节夹持宽度。实际上，原理包括一种新颖方式，其使用夹持装置的平移构件将它们与新颖的锁定/解锁构件结合，以便调节第一夹持臂与第二夹持臂之间的宽度。因此，根据本发明的平移构件实现两个功能：通过移动构件使装置能在路径上移动的典型平移功能，以及当这些平移构件与用于锁定/解锁第一底盘部分和第二底盘部分的构件结合时调节夹持宽度的辅助功能。本发明的不同构件之间的相互作用产生了协同作用的真实效果，因为用于执行底盘平移的典型功能的平移构件在这里因为它们与锁定/解锁构件结合使用而被重新利用来执行另一个功能(宽度的调节)。根据本发明的宽度调节构件相对简单并且实施成本很低。与现有技术的已知解决方案相比，它们也是结构紧凑且轻质的。

根据本发明的一个特定方面，所述宽度调节构件(即所述第一锁定/解锁构件以及所述平移构件)由包括在所述夹持装置中的控制单元驱动。

根据一个特定特征，所述第一锁定/解锁构件包括在所述第一底盘部分中，并且包括与所述路径配合的至少一个第一电磁或机电元件。

这种类型的元件简单并且实施起来成本很低，而且结构紧凑。

根据一个特定特征，所述第二锁定/解锁构件包括至少一个第二电磁或机电元件，所述第二电磁或机电元件与机械地附接到所述第一底盘部分和第二底盘部分之中的一个的连杆构件配合。

如果第二电磁单元与第二底盘部分配合，则连杆构件固定到第一底盘部分。相反，如果第二电磁元件与第一底盘部分配合，则连杆构件固定到第二底盘部分。这些元件更加简单并且实施起来成本很低，而且结构紧凑。

根据本发明的一个特定的有利方面，所述第一底盘部分和第二底盘部分包括引导构件，允许所述第一底盘部分相对于所述第二底盘部分滑动地引导。

因此，通过这些引导构件，当平移构件结合锁定/解锁构件致动移动构件时，便于第二底盘部分相对于第一底盘部分平移移动。

根据一个特定特征，所述第一底盘部分和第二底盘部分分别设置有适于在所述路径上移动的第一对轮子和第二对轮子，所述平移构件被配置成仅致动所述第二对轮子。

因此，只有位于第二底盘部分上的轮子是马达驱动的，从而能够简单地控制宽度调节构件。

在本发明的另一实施例中，提出一种用于调适上文提及的(在其任何一个不同的实施例中)夹持装置的第一夹持臂与第二夹持臂之间的宽度的方法，所述夹持装置包括：底盘，所述底盘包括限定负载支撑区域的第一底盘部分和第二底盘部分；平移构件，所述平移构件被配置成致动用于使所述底盘沿着行进路径移动的构件；第一夹持臂和第二夹持臂，所述第一夹持臂和第二夹持臂分别安装在所述第一底盘部分和第二底盘部分上且被配置成使负载从所述支撑区域移动或移动到所述支撑区域，所述方法包括以下步骤：

-相对于所述路径锁定所述第一底盘部分；

-相对于所述第一底盘部分解锁所述第二底盘部分；

-调适所述第一夹持臂与第二夹持臂之间的宽度以使所述第二底盘部分沿着所述路径平移移动。

因此，通过简单的锁定动作将第一底盘部分保持在适当位置以及解锁动作使第二底盘部分平移移动，本发明提出了一种简单的解决方案来使夹持宽度适应待移动的负载的尺寸。通过致动平移构件以致动移动构件使第二底盘部分沿着路径平移移动并调适第一夹持臂与第二夹持臂之间的宽度来完成宽度的调适。一旦完成宽度的调适，第一底盘部分相对于路径解锁，第二底盘部分相对于第一底盘部分解锁，并且夹持臂被致动以使负载从支撑区域移动或移动到支撑区域，移动距离为调适后的宽度。

根据一个特定特征，所述方法包括预备步骤，用于移动所述底盘以根据负载的第一侧(例如，对应于所述负载的第一侧面)的位置来定位所述第一底盘部分，所述第一底盘部分相对于所述路径解锁并且所述第二底盘部分相对于所述第一底盘部分锁定，根据所述负载的第二侧(例如，对应于所述负载的第二侧面)的位置执行所述调适步骤。

本发明的另一实施例提出一种计算机程序产品，其包括程序代码指令，当所述程序在计算机上执行时，所述程序代码指令用于实现上述方法(在其任何不同实施例中)的。

本发明的另一实施例提出一种计算机可读和非暂时存储介质，其存储计算机程序，所述计算机程序包括可由计算机执行以实现上述方法(在其任何不同实施例中)的一组指令。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从以下通过指示性且非穷尽性实例以及附图给出的描述中呈现，在附图中：

-图1至4表示在运输穿梭机上实施的根据本发明的一个特定实施例的夹持装置的透视图的不同视图或四分之三视图；

-图5是根据本发明的调适方法的一个特定实施例的流程图；

-图6a至6d表示说明图5中描述的方法的主要步骤的示意图；

-图7呈现根据本发明一个特定实施例的控制单元的结构。

具体实施方式

在本发明文档的所有图中，相同的元件和步骤由同一个参考数字来标示。

参考图1至4，呈现了根据本发明的一个特定实施例的夹持装置的结构。在此特定实施例中，夹持装置在运输穿梭机10上实施。例如，其可以是在自动化包裹准备系统的存储仓中循环的穿梭机。

这里描述的夹持装置包括由限定负载支撑区域s的第一底盘部分p1和第二底盘部分p2构成的底盘。

夹持装置包括分别安装在第一底盘部分p1和第二底盘部分p2上的第一夹持臂b1和第二夹持臂b2。两个夹持臂b1和b2被配置成使负载从支撑区域s移动或移动到支撑区域s。两个夹持臂b1和b2可以从给定存储位置夹持负载并将其传递到支撑区域s，或夹持位于支撑区域s上的负载并将其传递到存储仓的给定存储位置。每个夹持臂都是马达驱动的并且例如基于伸缩式操作系统。当然在不脱离本发明的框架的情况下可以设想实现相同功能的其它类型的夹持臂。

第一底盘部分p1和第二底盘部分p2分别包括适于在行进路径v上移动的第一对轮子和第二对轮子(在图中标记为md1和md2的移动构件)。在此实例中的行进路径是水平的并且由两个平行导轨r1和r2构成。

这里示出的底盘的移动构件包括轮子md1、md2。显然，在不脱离本发明的框架的情况下可以设想其它类型的移动构件，例如用于在行进路径上磁性引导底盘的磁悬浮模块。

第二底盘部分包括平移马达m，其被配置成仅致动第二对轮子md2(换句话说，仅轮子md2是马达驱动的)，以便在行进路径v上移动底盘。平移马达m与绝对运动编码器co配合以根据存储仓中负载的存储位置将底盘定位在行进路径上。平移马达m和编码器co形成根据本发明的装置的的平移构件。

此外，根据本发明的夹持装置包括宽度调节构件，其被配置成调适第一夹持臂与第二夹持臂之间的宽度(下文中标示为“夹持宽度”或“负载固持宽度”)。这些宽度调节构件包括：

-第一锁定/解锁构件mv1，其被配置成采取两种状态：锁定状态和解锁状态，分别防止和允许第一底盘部分p1相对于行进路径移动；

-第二锁定/解锁构件mv2，其被配置成采取两种状态：锁定状态和解锁状态，分别防止和允许第二底盘部分p2相对于第一底盘部分p1移动；

-上文描述的平移构件m和co。

通常的原理是，为了使第一夹持臂与第二夹持臂之间的宽度适应给定负载：

-第一锁定/解锁构件mv1处于锁定状态(以相对于行进路径锁定第一底盘部分p1)，使得第一底盘部分p1保持在适当位置，

-第二锁定/解锁构件mv2处于解锁状态(以相对于第一底盘部分p1解锁第二底盘部分p2)，使得第二底盘部分p2保持平移移动，并且

-平移构件m和co致动第二对轮子md2以使第二底盘部分p2沿着路径移动(此移动在图2、3和4上用双箭头表示)。

因此，替代使用专用马达和复杂的机械系统来使夹持宽度适应负载，根据本发明的调节构件巧妙地重新利用夹持装置的平移构件并将它们与新颖的锁定/解锁构件组合来执行宽度调适功能。因此，根据本发明的调节构件更简单并且实施起来成本更低。它们还具有减少整体空间要求和装置重量的优点。

根据一个特定实施方案，第一锁定/解锁构件mv1包括一对电磁吸盘。每个电磁吸盘安装在第一底盘部分p1的不同侧面上，并且包括至少一个永磁体，以便与行进路径中的一个金属导轨以电磁方式相互作用。为了执行第一底盘部分p1相对于移动路径v的锁定/解锁。这是说明性实例，并且可以设想实现相同功能的其它类型的锁定/解锁单元，例如机电锁定/解锁装置。此外，锁定/解锁装置的数量不限于两个。在不脱离本发明的框架的情况下，可以设想更多数量的锁定/解锁装置或者仅计划一个这样的装置，只要所选择的数量、性质和配置能实现第一底盘部分p1相对于行进路径v的锁定/解锁。

根据一个特定实施方案，第二锁定/解锁构件mv2包括安装在第二底盘部分p2的底面上的电磁吸盘mv2。电磁吸盘mv2包括例如一个或多个永磁体，所述一个或多个永久磁体与金属连杆1以电磁方式配合，所述金属连杆机械地固定到第二底盘部分p2。如图1、2、5a和5b所示，连杆元件l借助于包含在装置的两个底盘部分之间的负载支撑件(s)机械地固定到第二底盘部分p2。负载支撑件(s)包括在第一底盘部分p1侧上的自由末端和固定到第二底盘部分p2的非自由末端。当然可以设想将连杆元件l直接固定到第二底盘部分p2而不使用负载支撑区域s。类似地，作为替代方案，替代将电磁吸盘mv2安装在第一底盘部分p1上，反向配置可以包括将电磁吸盘安装在第二底盘部分p2中并将连杆元件固定地附接到第一底盘部分p1。连杆元件l的材料应选择为使其足够刚性，以使两个底盘部分p1和p2固定地附接以便与磁电吸盘mv2以磁性方式相互作用。与第一锁定/解锁构件的情况一样，这里关于第二锁定/解锁构件描述的实例纯粹是说明性的，并且可以设想实现相同功能的其它锁定/解锁元件，例如机电锁定/解锁单元。锁定/解锁单元的数量不限于一个，并且可以取决于使两个底盘部分p1和p2固定地附接所需的磁吸力而更大。

根据一个特定实施例，装置包括引导构件，所述引导构件允许两个底盘部分相对于彼此滑动地引导。图3和4中所示的引导构件由第一圆柱杆g1和第二圆柱杆g2形成，所述第一圆柱杆g1和第二圆柱杆g2与位于第一底盘部分p2的内部面上的第一引导通道cg1和第二引导通道cg2配合。第一圆柱杆g1和第二圆柱杆g2各自具有固定地附接到第二底盘部分p2的第一非自由末端和包括在第二底盘部分p2中的第二非固定自由末端。第一引导通道cg1和第二引导通道cg2被布置成能够分别平行于穿梭机10在路径v上的移动轴线轴向滑动引导第一圆柱杆g1和第二圆柱杆g2。这种引导构件具有以下效果：当宽度调节构件被致动时，便于第二底盘部分p2相对于第一底盘部分p1的平移移动。两个圆柱杆g1和g2还可以提供便于附接到装置的负载支撑件上的附接构件mf1和mf2。

在下文中，参考图5和图6a至6d，提出根据本发明的一个特定实施例的用于调节宽度的方法。在此实施例中，通过包括在穿梭机10的第二底盘部分p2中的标记为“cr”的控制单元(如图2和3所示)实施所述方法。控制单元cr首先被配置成控制穿梭机10在存储仓内的移动，其次管理上述宽度调节构件以使两个夹持臂b1与b2之间的宽度适应待夹持的负载的大小。

所述方法在此是用于从存储仓取出或移出负载以便将其输送到输送机系统的一系列运动的一部分，所述输送机系统将负责将所述负载输送到拣选站。在这方面可以回顾，自动化包裹准备系统包括中央管理系统，所述中央管理系统被配置成控制整个系统：存储仓、输送机组和拣选站。

通过中央管理系统向控制单元cr传输(例如，通过wifi类型的无线传输)对负载去库存的命令。移出命令包括关于要移出的负载在仓库中的理论存储位置的信息(例如，用于定位仓库中的负载的数据)。要从存储中移出的负载在图6a至6d中表示为“c”。

在接收到移出命令时，控制单元cr初始化所述方法(步骤100)。然后将第一锁定/解锁构件(吸盘mv1)置于解锁状态，并将第二锁定/解锁构件(吸盘mv2)置于锁定状态。

在步骤200，控制单元cr向移动构件传输移动命令，以便致动移动构件md2来移动穿梭机10的底盘。在接收到移动命令时，平移马达m与绝对运动编码器co配合，以根据负载c的理论存储位置在行进路径v上移动和定位底盘。

当接近理论存储位置时，控制单元cr激活其障碍物检测系统(基于至少一个图像传感器)，以便检测负载c的轮廓，尤其是负载c的接触夹持装置的臂的两个侧面c1和c2的位置。这些是负载c的两个侧面。在所述方法的其余步骤中，控制单元cr将装置的两个夹持臂b1和b2置于夹持配置中。根据由障碍物检测系统分别确定的侧面c1和c2的位置来执行此置于某一配置的动作。

在步骤300，控制单元cr向平移构件传输移动命令，使得平移构件定位穿梭机的第一底盘部分p1，其方式为使得第一夹持臂b1位于夹持配置中。术语“夹持配置”应理解为意指第一夹持臂b1明显位于与负载的第一侧面c1对齐以便与其接触的情况。穿梭机10在停着。

在步骤400，一旦第一夹持臂b1处于夹持配置中，控制单元cr就实施第二夹持臂b2的夹持配置。为此，控制单元cr发送锁定第一锁定/解锁构件(吸盘mv1)以使其切换到锁定状态的锁定命令，以及解锁第二锁定/解锁构件(吸盘mv2)以使其切换到解锁状态的解锁命令。此时，第一底盘部分p1相对于行进路径v锁定(通过吸盘mv1)使得第一底盘部分p1保持就位，第二底盘部分p2相对于第一底盘部分p1解锁使得第二底盘部分p2平移移动。

在步骤500，控制单元cr向平移构件传输移动命令，以便根据待夹持的负载c的面c2的位置致动移动构件md2(换句话说，控制单元cr通过致动平移构件来致动移动构件)。由于第二底盘部分p2独立于第一底盘部分p1而移动，第一底盘部分p1本身是固定的，因此控制单元cr将能够定位安装在第二底盘部分p2上的第二夹持臂b2，以便根据负载c的实际大小(即两个面c1与c2之间的距离)调节装置的两个臂之间的宽度。为此，平移构件沿着行进路径v定位第二底盘部分p2，使得第二夹持臂b2处于夹持配置中。术语“夹持配置”是指第二夹持臂b2明显位于与负载的第二侧面c2对齐以便与其接触的情况。

现在，两个夹持臂b1与b2之间的宽度适合于负载c。控制单元cr现在将夹持荷载c。

在步骤600，一旦两个夹持臂b1和b2处于夹持配置中，控制单元cr将向第一锁定/解锁构件(吸盘mv1)发送解锁命令使得其切换到解锁状态，并发送用于锁定第二锁定/解锁构件(吸盘mv2)的锁定命令使得其切换到锁定状态。此时，第一底盘部分p1相对于行进路径v解锁，并且第二底盘部分p2相对于第一底盘部分p1锁定，使得两个底盘部分p1和p2再次机械地彼此附接。

在步骤700，控制单元cr向驱动构件(图中未示出)传输驱动夹持臂b1和b2的夹持命令，以使伸缩式夹持臂b1和b2能够夹持负载c并将负载c从其存储位置移动到穿梭机10的负载支撑区域s，移动距离为调适后的宽度。

一旦负载c被放置在穿梭机的负载支撑区域s上，控制单元cr就向平移构件发送移动命令，以致动移动构件md2以便沿着行进路径v并朝向输送机组或准备站输送负载c。

图7呈现实现根据本发明的调适方法(例如，上文参考图5、6a-6d描述的特定实施例)的控制单元70的简化结构。此装置包括随机存取存储器70(例如ram)、处理单元71，所述处理单元配备有例如处理器并由存储在只读存储器72(例如，rom或硬盘驱动盘)中的计算机程序控制。在初始化时，计算机程序的代码指令例如被加载到随机存取存储器73中，然后由处理单元71的处理器执行。处理单元71输入从存储位置移出负载74的命令，例如由自动化包裹准备系统的中央管理系统发送的命令。处理单元71的处理器根据程序72的指令处理解除存储命令74并在输出处生成针对夹持装置的不同元件的控制命令。具体地，处理单元71输出：

-旨在管理平移构件(以便启用/停用底盘移动构件)的第一命令75a；

-旨在管理第一锁定/解锁构件以便相对于行进路径锁定/解锁第一底盘部分)的第二命令75b；

-旨在管理第二锁定/解锁构件(以便相对于第一底盘部分锁定/解锁第二底盘部分)的第三命令75c；

-旨在管理用于驱动夹持臂(以便伸展/缩回夹持臂)的构件的第四命令75d。

因此，根据一个特定实施例，本发明涉及夹持装置的控制单元70中的计算机程序的使用，所述计算机程序包括程序代码指令，当程序在控制单元70的处理器71上执行时所述程序代码指令实施上述调适方法。

此图7仅示出了执行上文参考图5、图6a至6d详细描述的不同算法的几种可能方式中的一种特定方式。实际上，本发明的技术可以同样良好地执行：

·在可重新编程的计算机器(pc计算机、dsp处理器或微控制器)上执行包括指令序列的程序，或者

·在专用计算机器(例如一组逻辑门，例如fpga或asic或任何其它硬件模块)上。

如果将本发明嵌入可重新编程的计算机器上，则对应的程序(即，指令序列)可以存储在可拆卸的存储介质(例如软盘、cd-rom或dvd-rom)或不可拆卸的存储介质中，此存储介质可由计算机或处理器部分或完全读取。

以相同的方式，硬件组件对应于能够根据以上针对相关模块描述的内容实现功能或一组功能的硬件单元的任何元件。其可以是可编程硬件组件或具有用于执行软件的集成处理器的组件，例如集成电路、智能卡、存储卡、用于执行固件的电子卡，等。