载具旋转装置和系统的制作方法

本发明涉及一种用于容器的储存和取回的自动储存和取回系统，具体地，涉及一种用于使在这种系统上运行的自主运行载具的行进方向发生旋转的机械装置。

背景技术：

1、网格储存系统概况

2、图1公开了具有框架结构100的常见的现有技术的自动储存和取回系统1，图2和图3公开了适合在这种系统1上运行的两种不同的现有技术的容器处理载具201、301。

3、框架结构100包括直立构件102、水平构件103以及储存容积部，该储存容积部包括成排布置在直立构件102与水平构件103之间的储存列105。在这些储存列105中，储存容器106(也称为箱)一个堆叠在另一个的顶部上以形成堆垛107。构件102、103通常可以由金属(例如挤制铝型材)制成。

4、自动储存和取回系统1的框架结构100包括布置为跨过框架结构100的顶部的导轨系统108，多个容器处理载具201、301在该导轨系统108上运行，以从储存列105提升储存容器106和将储存容器106下降到储存列中，并且还在储存列105上方运输储存容器106。导轨系统108包括：第一组平行导轨110和第二组平行导轨111，其中第一组平行导轨布置为引导容器处理载具201、301跨过框架结构100的顶部在第一方向x上移动，第二组平行导轨布置为垂直于第一组导轨110，以引导容器处理载具201、301在垂直于第一方向x的第二方向y上移动。储存在列105中的容器106由容器处理载具通过导轨系统108中的存取开口112存取。容器处理载具201、301可以在储存列105上方横向移动，即在平行于水平x-y平面的平面内移动。

5、框架结构100的直立构件102可以用于在将容器从列105中提升和将容器下降到列中的过程中引导储存容器。容器106的堆垛107通常是自支撑的。

6、每个现有技术的容器处理载具201、301都包括载具主体201a、301a以及第一组轮201b、301b和第二组轮201c、301c，这些组轮使得容器处理载具201、301能够分别在x方向和y方向上横向移动。在图2和图3中，每组中的两个轮完全可见。第一组轮201b、301b布置为与第一组导轨110中的两个相邻的导轨接合，第二组轮201c、301c布置为与第二组导轨111的两个相邻的导轨接合。可以升高和降低这几组轮201b、301b、201c、301c中的至少一组，使得第一组轮201b、301b和/或第二组轮201c、301c可以在任何时候与相应的一组导轨110、111接合。

7、每个现有技术的容器处理载具201、301都还包括升降装置(未示出)，该升降装置用于储存容器106的竖直运输，例如，将储存容器106从储存列105提升以及将储存容器106下降到储存列中。升降装置包括适于与储存容器106接合的一个或多个夹持/接合装置，这些夹持/接合装置可以从载具201、301降低，从而可以在与第一方向x和第二方向y正交的第三方向z上调节该夹持/接合装置相对于载具201、301的位置。容器处理载具301的夹持装置的一些部分在图3中示出，并且用附图标记304表示。容器处理装置201的夹持装置位于图2中的载具主体201a内。

8、常规上以及出于本技术的目的，z＝1表示储存容器的最上层，即在导轨系统108紧下方的层，z＝2表示导轨系统108下方的第二层，z＝3表示第三层。在图1中公开的示例性现有技术中，z＝8表示储存容器的最下侧的底层。类似地，x＝1...n和y＝1...n表示每个储存列105在水平面上的位置。因此，作为实例，并且使用图1中所示的笛卡尔坐标系x、y、z，可以说在图1中标识为106’的储存容器占据x＝10，y＝2，z＝3的储存位置。可以说容器处理载具201、301在z＝0层中行进，并且每个储存列105可以通过其x和y坐标来标识。

9、框架结构100的储存容积部通常被称为网格104，其中，该网格内的可能储存位置被称为储存单元。每个储存列可以由x方向和y方向上的位置来标识，而每个储存单元可以由x方向、y方向和z方向上的容器编号来标识。

10、每个现有技术的容器处理载具201、301都包括储存隔室或空间，以用于在跨过导轨系统108运输储存容器106时接收并装载储存容器106。储存空间可以包括在载具主体201a内居中地布置的腔，如图2所示且例如在wo2015/193278a1中所描述的，该申请的内容通过引证并入本文。

11、图3示出了具有悬臂结构的容器处理载具301的替代配置。这种载具在例如no317366中详细描述，该申请的内容通过引证并入本文。

12、图2中所示的中央腔式的容器处理载具201的占用区域可以覆盖在x方向和y方向上尺寸大致等于储存列105的横向范围的区域，例如，如wo2015/193278a1中所描述的，该申请的内容通过引证并入本文。本文使用的术语“横向”可以表示“水平的”。

13、可替代地，中央腔式的容器处理载具101的占用区域可以大于由储存列105限定的横向区域，例如，如wo2014/090684a1中公开的。

14、导轨系统108通常包括带有凹槽的导轨，载具的轮在该凹槽中行进。可替代地，导轨可以包括向上突出的元件，其中，载具的轮包括防止脱轨的凸缘。这些凹槽和向上突出的元件统称为轨道。每个导轨可以包括一个轨道，或者每个导轨可以包括两个平行的轨道。

15、wo2018/146304，该申请的内容通过引证并入本文，示出了导轨系统108的常见配置，包括在x方向和y方向二者上的导轨和平行的轨道。

16、在框架结构100中，大部分列105是储存列105，即在列105中储存容器106以堆垛107储存。然而，一些列105可以具有其他目的。在图1中，列119和120是容器处理载具201、301用来卸载和/或拣选储存容器106的专用列，以便储存容器可以被运输到存取站(未示出)，在该存取站，储存容器106可以从框架结构100的外部存取或者被移出或移进框架结构100。在本领域内，这样的位置通常被称作“端口”，并且端口所在的列可以被称作“端口列”119、120。到存取站的运输可以是任何方向的，即水平的、倾斜的和/或竖直的。例如，储存容器106可以放置在框架结构100内的随机或专用列105中，然后由任意容器处理载具拣选并运输到端口列119、120，以用于进一步运输到存取站。注意，术语“倾斜”意味着储存容器106的运输具有在水平与竖直之间的总体运输定向。

17、在图1中，第一端口列119例如可以是专用的卸载端口列，其中，容器处理载具201、301可以卸载将要运输到存取站或转运站的储存容器106，并且第二端口列120可以是专用的拣选端口列，其中，容器处理载具201、301可以拣选已经从存取站或转运站运输来的储存容器106。

18、存取站通常可以是拣选站或存货站，在该拣选站或存货站，产品物品从储存容器106移除或放置到储存容器中。在拣选站或存货站中，储存容器106通常不会从自动储存和取回系统1移除，而是在进行存取后再次返回到框架结构100中。端口也可以用于将储存容器转移到另一个储存设施(例如，另一个框架结构或另一个自动储存和取回系统)、运输载具(例如，火车或卡车)或生产设施。

19、通常采用包括传送机的传送系统来在端口列119、120和存取站之间运输储存容器。

20、如果端口列119、120和存取站位于不同的高度，则传送系统可以包括具有竖直部件的升降装置，以用于在端口列119、120和存取站之间竖直运输储存容器106。

21、传送系统可以布置成在不同的框架结构之间转移储存容器106，例如，如在wo2014/075937a1中所描述的，该申请的内容通过引证并入本文。

22、当要存取储存在图1中公开的列105中的一个列中的储存容器106时，指示多个容器处理载具201、301中的一个容器处理载具从目标储存容器106所在的位置取回该目标储存容器，并将该目标储存容器运输到卸载端口列119。该操作包括将容器处理载具201、301移动到目标储存容器106所在的储存列105上方的位置，使用容器处理载具201、301的升降装置(未示出)从储存列105取回储存容器106，以及将储存容器106运输到卸载端口列119。如果目标储存容器106位于堆垛107的深处，即一个或多个其他储存容器106位于目标储存容器106上方，则该操作还包括在从储存列105提升目标储存容器106之前临时移动位于上方的储存容器。该步骤在本领域内有时被称作“挖掘”，并且可以用随后用于将目标储存容器运输到卸载端口列119的同一容器处理载具来执行，或者用一个或多个其他协作的容器处理载具来执行。可替代地或附加地，自动储存和取回系统1可以具有专门用于从储存列105临时移除储存容器106的任务的容器处理载具201、301。在目标储存容器106已经从储存列105中移除后，临时移除的储存容器可以重新放置到初始储存列105中。然而，移除的储存容器可以可替代地重新定位到其他储存列。

23、当储存容器106要被储存在一个列105中时，指示多个容器处理载具201、301中的一个从拣选端口列120拣选储存容器106，并将其运输到将储存该储存容器的列105上方的位置。在移除位于或高于堆垛107内的目标位置的任何储存容器106后，容器处理载具201、301将储存容器106定位到期望的位置。移除的储存容器106然后可以下降回到储存列105中，或者被重新定位到其他储存列。

24、为监测和控制自动储存和取回系统1，例如，监测和控制各个储存容器106在框架结构100内的位置、每个储存容器106的内容物；以及监测和控制容器处理载具201、301的移动，使得可以在所需时间将所需储存容器106传送到所需位置而容器处理载具201、301不会相互碰撞，自动储存和取回系统1包括控制系统500，该控制系统通常是计算机化的并且通常包括用于追踪储存容器106的数据库。

25、容器处理载具的行进方向

26、如上所述，容器处理载具201、301能够通过提升和降低与框架结构100的导轨系统108接合的两组轮中的一组轮来将方向从x方向上的行进改变为在y方向上的行进。这也适用于在框架结构的导轨系统上运行的其他类型的载具，诸如服务载具或执行各种功能的其他专用载具。当载具的行进方向(作为整体)从x方向变为y方向时，载具主体的定向保持不变。在定位在导轨系统上之后，无论执行多少次方向改变，载具主体都将保持其定向。

27、然而，在某些情况下，需要载具主体改变其相对于框架结构的定向。这对于具有延伸超出载具主体的悬臂提升部分的类型的载具201来说尤其如此。延伸部分可能成为阻止载具主体在提升部分的方向上直接接近储存系统的一些部分的障碍物。例如，在一些情况下，载具主体上可能存在被提升部分阻挡的充电端口或必须与另一结构相邻的其他结构。还可能期望载具在特定定向上将其自身定位为与另一载具直接相邻。还存在这样的情况，其中改变更对称的载具301、没有悬臂提升部分的类型或者在框架结构上运行的任何其他类型的载具的载具主体的定向是有利的。还存在其中载具在框架结构的顶层以外的物理位置沿着轨道行进的自动储存和取回系统的可能配置。例如，专用输送载具可以在导轨系统上的自动储存系统的较低层沿着导轨系统运行。可能还期望旋转这种载具的定向。

技术实现思路

1、本发明在独立权利要求中进行陈述和表征，而从属权利要求描述了本发明的其他特征。

2、在一个方面，本发明涉及一种用于使沿着自动储存和取回系统的导轨系统行进的载具旋转的系统和装置，该自动储存和取回系统是在本技术的背景技术部分中描述的类型，其中用于使载具旋转的动力由载具本身来提供。虽然本发明将结合在自动储存和取回系统的框架结构的上层运行的容器处理载具进行描述，但应该理解的是，在其他方面，本发明的范围可以包括其他类型的载具，诸如在顶层导轨系统上运行的维护载具和其他专用载具，以及在导轨系统的其他物理位置(诸如在低层)运行的载具。

3、在一个方面，本发明涉及一种装置和系统，该装置和系统采用使在导轨系统(例如在自动储存和取回系统的上层)上运行的自动载具(例如但不限于容器处理载具)旋转的装置，该自动储存和取回系统是具有框架结构的类型，该框架结构包括限定用于储存堆叠的储存容器的储存列的多个竖直的直立构件，其中导轨系统布置在框架结构的上层上，导轨系统包括垂直轨道，垂直轨道的交叉限定具有网格单元的网格，该网格单元限定通向储存列的开口，并且其中容器处理载具是具有沿着导轨系统行进的轮的类型，并且容器处理载具通过交替地升高或降低多组轮来改变方向，一组轮适于使载具在第一方向上行进，并且第二组轮适于使载具在垂直于第一方向的第二方向上行进，其中，该系统包括：

4、a.旋转装置，包括根据一个方面的模块，该模块具有前壁、侧面、后壁和底部，该模块适于在由框架结构的导轨系统限定的平面下方安装在网格单元中，

5、b.固定构件，固定到模块的底部，

6、c.其中，载具和/或模块包括布置为将力从载具传递到固定构件的机械联动机构，由此将力转换为载具的旋转。

7、在一个方面，本发明的旋转系统包括模块形式的旋转装置，该模块可以插入自动储存和取回系统的框架结构的网格单元中。该模块包括固定构件，载具经由通过机械联动机构将来自载具的旋转力或平移力传递到固定构件而相对于该固定构件旋转。在一个方面，固定构件是圆形构件。

8、在一个方面，模块具有侧面和底部，并且固定构件是固定到模块底部的固定齿轮，下文称为模块齿轮。机械联动机构将旋转力从载具传递到模块齿轮，以使载具旋转。在一个方面，旋转力是通过机械联动机构传递的载具轮的旋转力，以使载具旋转。在另一个方面，旋转力是载具的齿轮(例如蜗轮)的旋转力。在另一个方面，旋转力可以是可旋转板的旋转力。

9、在一个实施方式中，旋转装置包括可旋转的转台，转台的外周边包括轨道段，轨道段替代围绕安装有模块的网格单元的导轨区段。当转台处于非旋转、对准状态时，模块的轨道段与框架结构的导轨系统邻接，从而允许载具以正常方式穿过转台。转台通过臂或主轴可旋转地连接到模块齿轮的中央轴。该臂是可旋转的并且包括转台齿轮，该转台齿轮例如通过使旋转轴线垂直于固定齿轮的旋转轴线而与模块齿轮接合。因此，臂的旋转引起转台齿轮围绕模块齿轮周向行进。机械联动机构将旋转力从载具传递到臂，以使转台齿轮旋转，从而使载具停靠在其上的转台围绕模块齿轮旋转。在一个方面，机械联动机构是集成到转台的轨道段中的一个或多个滚柱，该滚柱通过传动带连接到臂，滚柱通过载具的轮的旋转来操作。

10、在第二实施方式中，该模块不包括可旋转的转台。在该实施方式中，模块可以包括其自己的轨道段，该轨道段连续地替代围绕网格单元的导轨区段，或者模块可以仅布置成与网格单元的现有导轨系统相连接，例如通过安装在环绕网格单元的现有导轨系统的下面。根据该第二实施方式，固定构件再次是固定模块齿轮。在该实施方式中，模块齿轮具有中央部分，载具主体的下表面可以停靠在该中央部分上，例如通过载具升高其驱动轮并将载具主体降低到模块齿轮的中央部分上。载具下侧上的齿轮(例如但不限于蜗轮)布置成接合模块齿轮的齿，并使载具连同其提升的轮围绕模块齿轮的中央部分旋转。旋转完成后，轮下降到与框架结构的导轨系统接合，从而将载具从模块齿轮上抬起。有利地，载具的下侧可以包括引导销，该引导销与模块齿轮的中央部分中的凹部协作，以确保载具在旋转期间与模块齿轮的正确对准。

11、在第三实施方式中，固定构件是布置在模块底部的固定支柱。与第二实施方式一样，载具可以通过升高轮来使其自身降低以停靠在固定支柱上。在该实施方式中，载具下方的可旋转板停靠在支柱上。然后，使可旋转板旋转，从而使载具及其提升的轮围绕固定支柱旋转。可旋转板可以由机械驱动器、单独的电动机、连接到驱动轮的联动机构或其他已知装置来提供动力。

12、以模块形式的本发明的旋转装置的优点在于，它可以毫不费力地插入框架结构的几乎任何单元中。根据一个方面，模块的尺寸为占据网格单元的截面面积。由于旋转装置由载具本身提供动力，因此无需布置通向模块的电力电缆，也无需使用单独的马达来为装置提供动力。这使得本发明成为一种用于在这种旋转有利的各种情况下改变容器处理载具相对于框架结构的定向的非常灵活且易于安装的解决方案。

13、根据一个方面，通过自动储存和取回系统的控制系统向载具发送将其自身定位在旋转装置上方的命令和接合连接到旋转装置的载具的内力传递机构的命令来启动载具的旋转，例如使停靠在该装置的一个实施方式的滚柱上的轮旋转的命令，接合来自该装置的另一实施方式的蜗轮的命令，或者旋转来自该装置的另一实施方式的可旋转板的命令，以及在必要时提升载具的轮的命令。

14、应当理解的是，在本发明的范围内，多个实施方式中所示的机械联动机构和齿轮可以通过可替代物被替代。例如，传动带可以是传动链，载具下方的蜗轮可以是竖直定向的标准齿轮，该标准齿轮布置成接合模块齿轮，等等。