智能密集存储系统的制作方法

本发明涉及用于拣选和存储的系统，具体地说是一种智能密集存储系统，可应用于全自动生产以及仓储和物流领域中不同种类货物的存储、拣选和分类，适用于各类装载辅助装置(运货架、托盘、半托盘、集装箱、单个容器等)。

背景技术：

传统的堆垛机拣选和存储系统，主要有堆垛机与货叉相互配合和堆垛机与穿梭子母车相互配合两种方式实现货物的存取。前者存在的局限性主要是货叉的伸缩距离，目前货叉的极限伸缩距离只能做到三深位，更多的深位无法实现，而且货叉与堆垛机是固定系统，比例为1:1的关系；后者的局限性在于穿梭子母车虽然能够实现多深位的取放货，但是其体积较大，对整个智能存储系统的空间利用率较低。

技术实现要素：

为了解决传统堆垛机拣选和存储系统存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种智能密集存储系统。该智能密集存储系统通过移动货叉和堆垛机联动配合，在相同的空间内，不但减少了堆垛机的使用数量，而且大幅度提高了货物的存储量，提高自动化立体仓库的空间利用率，实现密集存储。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括存储货架、移动货叉及堆垛机，其中仅在该存储货架纵向的两侧分别设置堆垛机横向巷道，所述存储货架的一侧或两侧设有在堆垛机横向巷道进行横向运行的堆垛机，所述移动货叉以子母叉的形式成对使用，通过堆垛机搬运到所述存储货架上、实现移动货叉的横向移动，并沿存储货架上的纵向通道运行；所述移动货叉包括车罩组件、导向轮组件、提升电机、底盘、丝杠连接法兰、行走驱动及电池组件，该提升电机安装在底盘上，输出端连接有可升降的提升丝杠，所述车罩组件罩在底盘上，并通过丝杠连接法兰与提升丝杠连接，随该提升丝杠升降；所述导向轮组件及行走驱动分别安装在底盘上，该行走驱动为移动货叉在所述纵向通道内运行提供动力，移动货叉在移动过程中通过导向轮组件进行导向；所述电池组件安装在底盘上，分别与所述提升电机及行走驱动电连接；

其中：所述移动货叉的取货和放货距离为移动货叉的移动距离；

所述提升电机包括提升电机上端盖、提升电机侧壁、支撑隔板、提升电机下端盖、伺服驱动器、旋转丝母、提升丝杠、转子及转子连接件，该提升电机上端盖、提升电机侧壁、支撑隔板及提升电机下端盖依次连接、形成腔体，伺服驱动器、旋转丝母、提升丝杠、转子及转子连接件均容置于该腔体中，所述转子连接件分别与提升电机上端盖及支撑隔板转动连接，所述转子连接于转子连接件的外表面、并由所述伺服驱动器驱动旋转；所述旋转丝母插设在转子连接件内，并与该转子连接件连动，所述提升丝杠容置于旋转丝母内，并与该旋转丝母螺纹连接；所述伺服驱动器驱动转子，通过该转子带动转子连接件、旋转丝母旋转，进而实现所述提升丝杠带动车罩组件的顶升动作；

所述导向轮组件包括导向轮轴、导向轮套筒、导向轮轮套及导向轮支架，该导向轮支架固定于所述底盘上，在导向轮支架的两侧均连接有导向轮轴，所述导向轮套筒与导向轮轴转动连接，该导向轮套筒上套有导向轮轮套；

所述底盘的电器仓内安装有检测移动货叉动作状态的到位检测组件，该到位检测组件包括接近开关固定板、接近开关、连接螺母a及垫片，该接近开关固定板固定在底盘电器仓的内壁上，所述接近开关通过连接螺母a安装在接近开关固定板上，在该连接螺母a与接近开关固定板之间设有垫片；

所述接近开关固定板呈“l”形，该“l”形的一条边上安装两个上下设置的所述接近开关，另一条边上开设有条形孔a；所述底盘电器仓的内壁上开设有多个供接近开关固定板固接的连接孔，通过该连接孔及所述条形孔a实现到位检测组件在底盘的上下和前后距离可调整；

所述底盘的电器仓内安装有检测成对的移动货叉同步动作状态的同步检测组件，该同步检测组件包括对射开关固定板、对射开关、连接螺钉及连接螺母b，该对射开关固定板固定在底盘电器仓的内壁上，所述对射开关通过连接螺钉及连接螺母b安装在对射开关固定板上，该对射开关通过所述车罩组件上开设的通光孔确定所述移动货叉的同步动作状态。

所述对射开关固定板呈“l”形，该“l”形的一条边上安装所述对射开关，另一条边上开设有条形孔b；所述底盘电器仓的内壁上开设有多个供对射开关固定板固接的连接孔，通过该连接孔及所述条形孔b实现同步检测组件在底盘的前后距离和安装角度可调整；成对的所述移动货叉上两个对射开关中，一个为发射端，另一个为接收端；

所述车罩组件包括车罩、提升限位座及接近开关检测板，该车罩的内侧分别设有提升限位座及接近开关检测板，所述提升限位座通过提升限位轴与底盘连接；所述提升限位轴的一端设有限位块，另一端由所述底盘上开设的通孔穿过，并与所述提升限位座相连；

所述底盘的一端或两端分别设有安全触边。

本发明的优点与积极效果为：

本发明将多方面整合成了一个整体的创新系统，将存储货架、和移动货叉及堆垛机相结合，相比于传统的堆垛机拣选和存储系统，在相同的空间内，提高了自动化立体仓库的空间利用率，不但减少了堆垛机的使用数量，而且大幅度提高了货物的存储量，实现了更灵活、更经济的密集存储拣选系统。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明存储货架的立体结构示意图；

图3为本发明移动货叉的立体结构示意图；

图4为本发明移动货叉中去掉车罩组件后的立体结构示意图；

图5a为本发明移动货叉中车罩组件的立体结构示意图之一；

图5b为本发明移动货叉中车罩组件的立体结构示意图之二；

图6a为本发明移动货叉中导向轮组件a的立体结构示意图之一；

图6b为本发明移动货叉中导向轮组件a的立体结构示意图之二；

图7a为本发明移动货叉中导向轮组件b的立体结构示意图之一；

图7b为本发明移动货叉中导向轮组件b的立体结构示意图之二；

图8为本发明移动货叉中底盘的立体结构示意图；

图9为本发明移动货叉中到位检测组件的立体结构示意图；

图10为本发明移动货叉中同步检测组件的立体结构示意图；

图11为本发明移动货叉中提升限位轴的立体结构示意图；

图12为本发明移动货叉中提升电机的立体结构示意图；

图13为本发明移动货叉中提升电机的内部结构剖视图；

图14为本发明移动货叉的电路控制框图；

其中：1为车罩组件，2为导向轮组件a，3为导向轮组件b，4为报警指示灯，5为安全触边，6为提升电机，7为底盘，8为丝杠连接法兰，9为行走驱动，10为电池组件，11为输入输出模块，12为可编程控制器，13为到位检测组件，14为无线通讯模块，15为电器保护装置，16为同步检测组件，17为车罩，18为提升限位座，19为接近开关检测板，20为导向轮轴，21为导向轮套筒，22为导向轮轮套，23为深沟球轴承，24为轴用弹性挡圈，25为孔用弹性挡圈，26为导向轮支架a，27为导向轮支架b，28为接近开关固定板，29为接近开关，30为连接螺母a，31为垫片，32为对射开关固定板，33为对射开关，34为连接螺钉，35为连接螺母b，36为提升限位轴，37为条形孔a，38为条形孔b，39为限位块，40为提升电机上端盖，41为提升电机侧壁，42为支撑隔板，43为提升电机下端盖，44为伺服驱动器，45为旋转丝母，46为提升丝杠，47为转子，48为转子连接件，49为圆锥滚子轴承，50为抱闸，51为通光孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明包括存储货架a，可操作纵向运行的移动货叉b和可操作横向运行的堆垛机c，其中仅在存储货架a纵向的两侧分别设置堆垛机横向巷道，存储货架a的一侧或两侧设有在堆垛机横向巷道进行横向运行的堆垛机c，移动货叉b以子母叉的形式成对使用，通过堆垛机c搬运到存储货架a上、实现移动货叉b的横向移动，并沿存储货架a上的纵向通道运行。本发明至少有一个堆垛机c和两个移动货叉b，堆垛机c在存储货架a的纵向两端与移动货叉b在存储货架a的纵向通道内相互配合，实现在任意深度的存取货物的密集存储系统。

本发明的移动货叉b为子母叉，双叉联动实现货物的存取，区别于传统货叉的是，本发明的移动货叉b的取货和放货距离不再是双深和三深，而是移动货叉b的移动距离。不仅如此，在移动货叉b的结构方面做到了足够小，可以实现在标准托盘的支腿间的穿梭移动和取放货，子母叉联动穿梭于密集存储货架的纵向轨道内。综上所述，移动货叉b的使用将大幅度提高货架存储的空间利用率。

存储货架a中，各个货位紧密相连，区别于传统货架的是货架间不再需要为堆垛机预留巷道空间，节省的巷道空间可以完全被存储货架代替。而且货架纵向深度不再局限于货叉的取货和放货深度，而是取决于移动货叉b的移动距离，这样大幅度提高了货架空间的使用效率。在智能密集存储的入库端和出库端预留分别一个横向的堆垛机巷道空间，用于货物入库和出库时堆垛机c运载移动货叉v或运载移动货叉b和货物。本发明的存储货架a以纵向为主，纵向深度大于1米小于40米，20米为最佳，彼此间隔，通过立梁d上下连接；仅在存储货架a纵向的两侧(即入库和出库位置)为堆垛机c预留堆垛机横向巷道位置即可。存储货架a内至少预设两个移动货叉b，这两个移动货叉b为子母叉，双叉联动无物理连接，可以在存储货架a上的纵向通道中自主移动，附带行走驱动和提升功能，实现货物的存取。移动货叉b于存储货架a的纵向存储货架内运行，移动货叉b的高度低于存储货架a的纵向存储货架的高度。存储货架a的纵向货架即为移动货叉b的纵向通道，高度低于标准托盘支腿高度，既可以作为货架存储货物，又可以为移动货叉b提供运行空间，在有限的空间内实现两个功能。每个纵向货架均为独立单元，移动货叉b和堆垛机c的联动配合实现纵向货架之间的相互对接。纵向货架的宽度对应移动货叉b的宽度，纵向货架的深度对应移动货叉b的停车深度，由存储货架a的尺寸决定。存储货架a中至少设置两个堆垛机c，分别置于存储货架a纵向两侧的接收区和发货区。

如图3、图4所示，移动货叉b包括车罩组件1、导向轮组件、报警指示灯4、安全触边5、提升电机6、底盘7、丝杠连接法兰8、行走驱动9、电池组件10、可编程控制器12、到位检测组件13、无线通讯模块14、电器保护装置15及同步检测组件16，其中提升电机6安装在底盘7上，输出端连接有可升降的提升丝杠46，本实施例在底盘7的前后两端分别安装了提升电机6，每个提升电机6在提升电机安装位置的止口处通过螺钉固定在底盘7上，提升电机6的输出端连接的提升丝杠46上通过销轴固接有丝杠连接法兰8；车罩组件1罩在底盘7，两端分别与两提升丝杠46上安装的丝杠连接法兰8通过螺钉固定，通过提升电机6带动提升丝杠46实现车罩组件1的提升动作。丝杠连接法兰8起支撑和固定连接的作用，上表面通过螺钉连接车罩组件1，下端通过销轴与提升丝杠46连接固定。

导向轮组件及行走驱动9分别安装在底盘7上，该行走驱动9为移动货叉提供行走动力，移动货叉b在纵向通道内移动过程中通过导向轮组件进行导向。本实施例的行走驱动9为现有技术，固定在底盘7的行走驱动安装面上，一共四个，每个行走驱动9为一个轮毂电机，并在轮毂电机外套上轮套。底盘7的前、中、后三处各安装有导向轮组件，其中前后两端为导向轮组件b3，中间为导向轮组件a2。

底盘7的电器仓内分别安装有检测移动货叉动作状态的到位检测组件13及检测移动货叉同步动作状态的同步检测组件16，该电器仓内还安装有输入输出模块11、可编程控制器12、无线通讯模块14及电器保护装置15，这些电器元件保证移动货叉b的行走、提升、子母叉同步运行等功能的实现。

如图6a、图6b所示，导向轮组件a2包括导向轮轴20、导向轮套筒21、导向轮轮套22、深沟球轴承23、轴用弹性挡圈24、孔用弹性挡圈25及导向轮支架a26，该导向轮支架a26为条状、一侧为弧形，通过螺栓固定于底盘7的下部，在导向轮支架a26的两侧均连接有导向轮轴20，该导向轮轴20通过轴用弹性挡圈24和孔用弹性挡圈25与导向轮支架a26相连，导向轮套筒21通过深沟球轴承23与导向轮轴20转动连接，该导向轮套筒21上套有导向轮轮套22。

如图7a、图7b所示，导向轮组件b3包括导向轮轴20、导向轮套筒21、导向轮轮套22、深沟球轴承23、轴用弹性挡圈24、孔用弹性挡圈25及导向轮支架b27，该导向轮支架b27为条状，通过螺栓固定于底盘7的下部，在导向轮支架b27的两侧均连接有导向轮轴20，该导向轮轴20通过轴用弹性挡圈24和孔用弹性挡圈25与导向轮支架b27相连，导向轮套筒21通过深沟球轴承23与导向轮轴20转动连接，该导向轮套筒21上套有导向轮轮套22。

如图8所示，底盘7呈条状、起连接固定作用，在底盘7的一端分别安装有报警指示灯4和安全触边5，导向轮组件a2、导向轮组件b3、提升电机6、行走驱动9、电池组件10、输入输出模块11、可编程控制器12、到位检测组件13、无线通讯模块14、电器保护装置15及同步检测组件16均固定在底盘7上。

如图9所示，到位检测组件13包括接近开关固定板28、接近开关29、连接螺母a30及垫片31，该接近开关固定板28固定在底盘7电器仓的内壁上，接近开关29通过连接螺母a30安装在接近开关固定板28上，在该连接螺母a30与接近开关固定板28之间设有垫片31。本实施例的接近开关固定板28呈“l”形，该“l”形的一条边上安装两个上下设置的接近开关29，另一条边上沿竖直方向开设有多个条形孔a37；底盘7电器仓的内壁上开设有多个供接近开关固定板28固接的连接孔，通过该连接孔及条形孔a37实现到位检测组件13在底盘7的上下和前后距离可调整。

如图10所示，同步检测组件16包括对射开关固定板32、对射开关33、连接螺钉34及连接螺母b35，该对射开关固定板32固定在底盘7电器仓的内壁上，对射开关33通过连接螺钉34及连接螺母b35安装在对射开关固定板32上，该对射开关33通过车罩组件1上开设的通光孔51确定移动货叉的同步动作状态。本实施例的对射开关固定板32呈“l”形，该“l”形的一条边上安装对射开关33，另一条边上沿水平方向开设有多个条形孔b38；底盘7电器仓的内壁上开设有多个供对射开关固定板32固接的连接孔，通过该连接孔及条形孔b38实现同步检测组件16在底盘7的前后距离和安装角度可调整。成对使用的移动货叉b上的两个对射开关33，一个为发射端、另一个为接收端，通过车罩组件1的通光孔51确定两个移动货叉的同步动作状态。

如图5a、图5b、图11所示，车罩组件1包括车罩17、提升限位座18及接近开关检测板19，该车罩17的前后两端通过两个丝杠连接法兰8与两个提升电机6输出端的提升丝杠46固定，需要提升动作时，提升电机6动作，提升丝杠46向上移动，通过丝杠连接法兰8将车罩组件1顶升，实现提升动作。车罩17的内侧分别设有提升限位座18及接近开关检测板19，提升限位座18通过提升限位轴36与底盘7连接。提升限位轴36起限制顶升超高的作用，一端设有限位块39，另一端由底盘7上开设的通孔穿过，并与提升限位座18加装弹性垫圈、通过螺纹连接固定。接近开关检测板19在到位检测组件13上的两个接近开关29之间进行升降，通过两个接近开关29检测接近开关检测板19的位置，进而确定移动货叉b的动作状态。

如图12、图13所示，提升电机6包括提升电机上端盖40、提升电机侧壁41、支撑隔板42、提升电机下端盖43、伺服驱动器44、旋转丝母45、提升丝杠46、抱闸50、转子47及转子连接件48，该提升电机上端盖40、提升电机侧壁41、支撑隔板42及提升电机下端盖43依次连接、形成腔体，伺服驱动器44、旋转丝母45、提升丝杠46、抱闸50、转子47及转子连接件48均容置于该腔体中，转子连接件48的上下两端分别通过圆锥滚子轴承49与提升电机上端盖40及支撑隔板42转动连接，转子47连接于转子连接件48的外表面、并由伺服驱动器44驱动旋转；旋转丝母45插设在转子连接件48内，并与该转子连接件48连动，提升丝杠46容置于旋转丝母45内，并与该旋转丝母45螺纹连接；伺服驱动器44驱动转子47，通过该转子47带动转子连接件48、旋转丝母45旋转，进而实现提升丝杠46带动车罩组件1的顶升动作。抱闸50则对转子47的旋转起保护作用。

本发明的提升电机6中的伺服驱动器44、行走驱动9中的轮毂电机、接近开关29及对射开关33分别与电池组件10连接。如图14所示，移动货叉b由电池组件10供电，通过启动按钮控制电器保护装置15(即断路器)启动移动货叉b供电，通过电源分配器给可编程控制器12、无线通讯模块14和各个驱动电机供电。可编程控制器12通过无线通讯模块14收到上位机的控制命令，根据该命令通过输入输出模块11控制各电机工作。对射开关33和接近开关29通过输入输出模块11与可编程控制器12连接。当接近开关29检测到接近开关检测板19升降高度超出设定值时，发送信号至可编程控制器12，可编程控制器12报警，使报警指示灯4闪亮。

本发明的堆垛机为现有技术，可采用于2013年5月15日授权公告、授权公告号为cn202935950u的实用新型专利“一种高速轻载的双立柱铝合金堆垛机”，或采用于2018年11月9日授权公告、授权公告号为cn208070612u的实用新型专利“一种拼接式立柱堆垛机”。

本发明的工作原理为：

在密集存储系统中，堆垛机c将移动货叉b搬运到存储货架a上的任意位置，然后移动货叉b无需借助堆垛机c的物理连接，在存储货架a的纵向通道中运行，将货物搬运至存储货架的任意位置，实现自主多深位的货物存取。在多层次的实施例中，货物由任意一组移动货叉b运输到一个或者一个以上的堆垛机c处，该堆垛机c载着货物，或者货物和移动货叉b，升降至另一存储平面，实现下一阶段的货物存取操作。

本发明移动货叉b的长度与存储货架a的货位有关。实现取货动作时，移动货叉b于纵向轨道内运行到货物底部或堆垛机c的货物底部，提升电机6动作，伺服驱动器44驱动转子47，通过该转子47带动转子连接件48、旋转丝母45旋转，进而通过旋转丝母45与提升丝杠46之间的螺纹连接，实现提升丝杠46的提升动作。车罩组件1通过丝杠连接法兰8与提升丝杠46固接，进而随提升丝杠46提升，将货物抬起设定高度，使货物脱离纵向轨道的支撑。移动货叉b提升起货物后，通过行走驱动9沿纵向通道将货物运送到指定位置，提升电机6再反向工作，驱动提升丝杠46下降，将货物存放于纵向通道或堆垛机c上。

堆垛机c位于存储货架a纵深的两端入库区和出库区，数量与移动货叉b匹配，功能是将载货的移动货叉b或者无货的移动货叉b输送到指定位置。当智能密集存储系统纵深前端进货时，堆垛机c载着空的移动货叉b取货，并将移动货叉b输送到指定的位置，移动货叉b再自主实现货物的存储。当智能密集存储系统纵深末端出货时，移动货叉b载货移动到堆垛机c上，通过堆垛机c将移动货叉b和货物一同输送到指定位置出库。