一种堆垛机与四向穿梭车组合式智能仓储系统及控制方法与流程

本发明涉及无人化仓库技术领域，具体涉及一种堆垛机与四向穿梭车组合式智能仓储系统及控制方法。

背景技术：

随着经济的发展，市场对产品生产、运输及储存方面的要求越来越高，在产品物流方面的要求更高的效率。传统巷道式堆垛机解决方案，具有就自动化程度高的优点，但是其单伸位甚至是双伸位的货叉结构具有不能充分利用仓储空间、维护成本及耗电量较高、扩展性差、鲁棒性差，及单点故障对整个系统影响较大等缺点，使得传统巷道式堆垛机式解决方案逐步被淘汰或升级。穿梭式子母车式密集库虽可大幅提升空间利用率，也可实现全自动化作业，但当母车或子车其中一环出现故障时，都会致使其所在巷道无法作业，从而影响整个系统。同时，母车通道间效率不可调配，资源浪费与搬运能力不足问题并存。而四向穿梭车在鲁棒性、灵活性等方面更胜子母车一筹。但目前无论是穿梭子母车还是四向穿梭车方案，都是利用提升机实现换层的解决方案。这样的方案不仅因提升机占地面积大而浪费，同时出入库路径单一，穿梭车与提升机相对独立工作，使得作业效率无法实现质的提升。

技术实现要素：

因此，为解决现有技术中存在的问题，本发明具体提供了一种堆垛机与四向穿梭车组合式智能仓储系统及控制方法，能够实现空间利用率最大化，设备运行路径独立互不干扰，通过对仓库内区域的规划实现搬运路径的最优化。

一种堆垛机与四向穿梭车组合式智能仓储系统，该仓储系统设有货架区和分拣区，货架区和分拣区之间设置横向的堆垛机轨道和堆垛机，货架区内排列有若干多层轨道式货架，货架区内靠近堆垛机轨道一侧设有零盘存储区和出入库缓存区，多层轨道式货架之间安装有穿梭车循环轨道以及在穿梭车循环轨道上运行的四向穿梭车，出入库缓存区一端设有整盘入库区；

分拣区内靠近堆垛机轨道一侧设有拆零缓存区，拆零缓存区内横向间隔设有散盘缓存区和出库输送区，出库输送区和散盘缓存区内分别纵向安装有若干条输送机，出库输送区端部横向安装有顶升移载机，拆零缓存区另一侧设有拆零机器人和纵向的拆零装车输送带，拆零缓存区还连接有空托盘回收输送带和纵向入库输送带。

进一步地，出入库缓存区包括横向间隔设置的入库缓存区和出库缓存区，入库缓存区与散盘缓存区位置对应，出库缓存区与出库输送区位置对应。

进一步地，堆垛机为升降式双伸位堆垛机。

进一步地，拆零机器人位置安装有条码识别扫描器。

进一步地，该系统还包括仓库管理系统，仓库管理系统与四向穿梭车、堆垛机和拆零机器人数据连接。

本发明还提供了一种用于上述堆垛机与四向穿梭车组合式智能仓储系统的控制方法，该方法包括：货物入库存储时，整托盘货物通过入库输送带、堆垛机运至货架区的整盘入库区，再由四向穿梭车将整托盘货物搬运到对应的多层轨道式货架上存货；

在取货时，四向穿梭车从多层轨道式货架上将整托盘货物出搬运出运送至出入库缓存区，由堆垛机转移搬运至拆零缓存区的出库输送区，依次经过输送机和顶升移载机传送至拆零机器人处，由拆零机器人整盘拆零，剩余零散盘货物继续被传送至散盘缓存区等待下一发货单时重复拆完为止，每班出货结束最后剩余散盘再通过堆垛机搬运转移至出入库缓存区，再由四向穿梭车将零散盘货物转移存储入货架区的零盘存储区。

进一步地，拆零机器人整盘拆零前，通过条码扫描器扫描后确认该整托盘货物信息，并根据订单信息确认该货物的拆零数量。

进一步地，拆零机器人拆零后的订单货物通过拆零装车输送带转移至装车位置。

进一步地，由拆零机器人拆零完成后的空托盘，从空托盘回收输送带转移、回收，经托盘码垛机码垛后经入库输送带，重新入库存放。

本发明的堆垛机与四向穿梭车组合式智能仓储系统及控制方法，采用模块化设计，鲁棒性强，即单点的问题不会造成整个仓库的问题；扩展性强，易随时更改部署，便于根据业务的变化迭代作业流程。

出货区缓存、机器人拆解剩余零盘、零散盘缓存之间与空托盘收集码垛、管理也是形成一个循环通道；批量入库缓存区之间与堆垛机也是形成一个循环流程结构。

本发明可实现完全由工业机器人码垛入库、缓存批量出库、缓存批量拆垛、拆剩余批量散盘暂存、空托盘收集管理等全流程出库等作业方式，实现拟人化分拣、分发货物、取零并返库功能，利用wms、wcs、plc的检测和分析技术，通过四向穿梭车和堆垛机上下换层，实现货物灵活快速的出入库流程过程控制系统，货架为模块化组装，能够实现多层立体仓库。

附图说明

图1为本发明仓储系统的整体结构示意图。

图中：1、货架区；2、分拣区；3、堆垛机轨道；4、堆垛机；5、多层轨道式货架；6、零盘存储区；7、出入库缓存区；8、穿梭车循环轨道；9、四向穿梭车；10、整盘入库区；11、拆零缓存区；12、散盘缓存区；13、出库输送区；14、输送机；15、顶升移载机；16、拆零机器人；17、拆零装车输送带；18、空托盘回收输送带；19、入库输送带；20、入库缓存区；21、出库缓存区。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示的一种堆垛机与四向穿梭车组合式智能仓储系统，该仓储系统设有货架区1和分拣区2，货架区1和分拣区2之间设置横向的堆垛机轨道3和堆垛机4，优选地，堆垛机4为升降式双伸位堆垛机。堆垛机4沿堆垛机轨道3运行，将货架区1和分拣区2对应位置的托盘货物双向转移。

货架区1内排列有若干多层轨道式货架5，货架区1内靠近堆垛机轨道3一侧设有零盘存储区6和出入库缓存区7，多层轨道式货架5之间安装有穿梭车循环轨道8以及在穿梭车循环轨道8上运行的四向穿梭车9，出入库缓存区7一端设有整盘入库区10。

分拣区2内靠近堆垛机轨道3一侧设有拆零缓存区11，拆零缓存区11内横向间隔设有散盘缓存区12和出库输送区13，出库输送区12和散盘缓存区13内分别纵向安装有若干条输送机14，输送机14的输送方向可根据输送方向的需要正向或反向传送。出库输送区12端部横向安装有顶升移载机15，拆零缓存区11另一侧设有拆零机器人16和纵向的拆零装车输送带17，优选地，拆零机器人16位置上安装有条码识别扫描器，条码识别扫描器用于出库货物扫描，自动识别读取货物条码信息，并自动传输信息至仓库管理系统。拆零缓存区11还连接有空托盘回收输送带18和纵向的入库输送带19。

优选地，出入库缓存区7包括横向间隔设置的入库缓存区20和出库缓存区21，入库缓存区20与散盘缓存区12位置对应，出库缓存区21与出库输送区13位置对应。

该系统还包括仓库管理系统，仓库管理系统与四向穿梭车9、堆垛机4和拆零机器人17数据连接。采用集成现场总线profibus、100/100m高速以太网混合体系结构，四向穿梭车的控制系统的网络采用无线数据传输通讯安卓组态模块进行无线通信，上层管理级网络采用以太网方式。仓管管理系统软件采用浏览器/服务器(b/s)架构。

本发明的一种堆垛机与四向穿梭车组合式智能仓储系统的控制方法，该方法包括：当货物入库存储时，整托盘货物通过入库输送带19、堆垛机4运至货架区1的整盘入库区10，再由四向穿梭车9将整托盘货物搬运到对应的多层轨道式货架5上存货。

当取货时，四向穿梭车9从多层轨道式货架5上将整托盘货物出搬运出并运送至出入库缓存区7，由堆垛机4转移搬运至拆零缓存区11的出库输送区13，依次经过输送机14和顶升移载机15传送至拆零机器人16处，由拆零机器人16整盘拆零，剩余零散盘货物继续被传送至散盘缓存区12等待下一发货单时重复拆完为止，每班出货结束最后剩余散盘再通过堆垛机搬运转移至出入库缓存区7，再由四向穿梭车9将零散盘货物转移存储入货架区1的零盘存储区6。

优选地，在上述步骤中，在拆零机器人16整盘拆零前，通过条码识别扫描器扫描后确认该整托盘货物信息，并根据订单信息确认该货物的拆零数量。

拆零机器人16拆零后的订单货物通过拆零装车输送带17转移至装车位置。由拆零机器人16拆零完成后的空托盘则从空托盘回收输送带18转移、回收，经托盘码垛机码垛后经入库输送带19，重新入库存放。

本发明的出库和入库效率：以出、入库设备包括2台堆垛机，6台四向穿梭车，货架区尺寸25*50米，协同作业为例。作业状态：堆垛机一台独立工作，效率为90托/小时，概率0.1；一台帮助另一台，效率为150托/小时，概率0.7；两台同时工作，效率为180托/小时，概率0.2。

堆垛机入库效率平均值为150托/小时，最大值为180托/小时。

经实践测算，四向穿梭车最高速度1米/秒，单库每次运行最大行程(25+50)x2米＝150米，最长时间即为150秒，平均75米，如果都是以1米/秒速度运行，需要75秒。每次运货需要12次减加速，所以另加36秒，即每运一次货平均120秒，即2分钟一车运一托货。一车1小时可以运30托货，3车可以运90托货。因此，6台四向穿梭车入库作业的均值为180托/小时。

因此，入库时四向穿梭车与堆垛机组合作业的效率最大值为180托/小时，均值由堆垛机的效率决定，为150托/小时。

本发明的分拣效率：在整托全拆的情况下，每次拆一整层14箱，180箱的托盘13层一盘，节拍15-20秒一个周期，13次作业共需240-260秒；约合每4分钟拆一盘，每小时拆15盘，那么10个小时约拆150托盘，5个库10台机器人10小时约拆1500*180箱＝270000箱。

本发明的装车效率：每天需要装车80辆，以实际装车劳效为每分钟44件，每小时2619件为例。每台装车机输送效率：1箱/秒，1小时可以装3600箱，可以满足4人一组1小时装2619箱的要求。每辆车满载托盘数：30托，平均30x180＝5400箱，按照1组4个人一小时2619箱计，2小时可以装一车。10个车位2小时可以装10车，16个小时可以装完80辆车，20个小时可以装100辆车。相比于现有零散订单为主的仓储系统，本发明大大提高了分拣装车效率。

本发明中的具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。