自動物流塔系統的製作方法

2023-09-11 07:25:45 3

本發明屬於倉儲物流技術領域，特別涉及一種自動物流塔系統。

背景技術：

「物流塔」是一種露天儲物貨架，具備高度自動化與信息化特性。它的工作流程是：消費者在網上訂購商品後供應商將訂單發給物流公司，物流公司將訂購的商品送進物流塔。在投遞員將包裹放置在物流塔內，物流塔收到物流箱中的訂單號，向物流系統主動推送數據。隨後，消費者隨時可以到物流塔刷卡進行取貨，也可以在驗貨後直接選擇退貨。物流塔全天24小時不間斷地工作，從而避免了傳統送貨、取貨方式所帶來的麻煩。物流塔是用高層立體貨架儲存單元貨物，由計算機進行管理和控制，在不需人工處理的情況下能自動存儲和取出貨物的系統。它的優點是能充分利用空間儲存貨物，採用先進的自動化物料搬運設備，通過計算機管理系統進行實時的計算，來合理安排貨物存儲的位置，提高物流塔空間利用率，並加快貨物的存取節奏，有效提高物流塔的使用效率，具備自動化高架庫快速的出入庫的能力。

現有設備中物流塔通常為固定結構，因其結構所限，貨架空間利用率低，機械手與託盤定位精度低，運行節拍時間長。

目前，智能化倉儲系統所用倉庫多採用櫃型結構，在某些場合採用塔狀結構可以更加節省空間，本發明所設計物流塔採用雙層塔系統。自動化物流塔控制系統則主要實現對物流塔雙層貨架上貨物的自動分揀擺放與自動提取貨物功能。

技術實現要素：

本發明針對現有技術中存在的貨架空間利用率低的技術問題，提供一種自動物流塔系統，能夠實現自動存儲、自動分揀和自動提取等功能，同時具有監控、聯網、信息存儲、控制等功能。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：

一種自動物流塔，包括

固定貨架，其沿徑向設有相對的兩個貨物進出口；

旋轉貨架，其位於所述固定貨架內，所述旋轉貨架上設有徑向相對的兩列開口，所述旋轉貨架的底部設有旋轉機構；

碼垛機，其包括立柱和其底部安裝的迴轉裝置，以驅動所述立柱旋轉，所述立柱在徑向相對的兩側分別設有均安裝有貨物存取裝置的升降裝置；

底倉，其位於地面以下，且所述固定貨架、旋轉貨架和碼垛機的一部分均位於所述底倉內，所述旋轉機構和迴轉裝置均安裝於所述底倉的底部；

控制系統，其包括PLC控制器、碼垛機系統和取物系統，所述PLC控制器分別與所述碼垛機系統和取物系統信號連接。

作為優選，所述固定貨架和旋轉貨架均包括外層貨位和內層貨位，所述外層貨位包括塔柱和儲貨板，所述塔柱環向陣列設置，相鄰兩個所述塔柱之間設有多層所述儲貨板；所述內層貨位包括託架和設於所述託架上的託盤，多個所述託架沿所述外層貨位的高度方向設於所述外層貨位的內側。

作為優選，所述迴轉裝置包括支撐底座、迴轉軸承、大齒輪、齒輪軸、減速器和伺服電機，所述迴轉軸承的外圈安裝有大齒輪，所述立柱通過所述迴轉軸承安裝於所述支撐底座上，所述支撐底座固定於所述底倉的底部；所述伺服電機通過所述減速器驅動所述齒輪軸迴轉，所述齒輪軸與所述大齒輪嚙合以驅動所述立柱迴轉。

作為進一步優選，所述升降裝置包括支架、兩個L形的升降平臺、伺服電機、齒輪和齒條，所述支架為H型，其安裝於所述立柱上，所述齒條安裝於所述支架的一側，所述伺服電機安裝於其中一個所述升降平臺上，所述伺服電機通過減速器安裝有所述齒輪，所述齒輪與所述齒條嚙合，以使所述升降平臺在所述伺服電機的驅動下沿所述齒條上下運動；所述支架的頂部安裝有兩個分別位於兩個所述升降品臺上方的定滑輪，兩個所述升降平臺通過依次繞過兩個所述定滑輪的繩索連接。

作為優選，所述平臺上安裝有雷射測距儀。

作為優選，所述固定貨架的頂部安裝有鋼結構的頂蓋，所述頂蓋的外層設有保溫型彩鋼板，所述頂蓋的頂部安裝有多個換氣裝置。

作為優選，所述旋轉機構包括支撐座、貨架底座、內齒圈軸承、渦輪蝸杆副和伺服電機，所述支撐底座安裝於所述底倉的底部，所述迴轉軸承的外圈安裝於所述支撐底座上，所述迴轉軸承的內圈安裝於所述貨架底座上，所述旋轉貨架安裝於所述貨架底座上；所述伺服電機安裝於所述支撐底座內，並通過減速器安裝有渦輪蝸杆副，以與所述迴轉軸承的內齒圈嚙合驅動所述旋轉貨架轉動。

作為優選，所述貨物存取裝置包括機械手系統，所述機械手系統包括伺服電機、滾珠絲槓、導軌、滑塊、上層平臺、下層平臺、T型取貨鑰匙系統和感應系統，所述伺服電機安裝於所述升降平臺上，用於驅動所述滾珠絲槓轉動；所述導軌安裝於所述升降平臺上，所述上層平臺和下層平臺分別通過滑塊安裝於所述絲槓上，且所述T型取貨鑰匙系統安裝於所述上層平臺上，所述感應系統安裝於所述T型取貨鑰匙系統上。

作為優選，兩個所述貨物進出口內均設有傳送裝置，所述傳送裝置包括皮帶輸送機、手動推入部件、導向部件和壓力傳感器，所述手動推入部件包括設於所述皮帶輸送機前端的基座和安裝於所述基座上的多個滾軸，多個所述滾軸所形成的平面與所述皮帶輸送機的輸送皮帶位於同一水平面上，所述導向部件設於靠近所述手動推入部件的所述皮帶輸送機的兩側，所述壓力傳感器安裝於所述皮帶輸送機的機架上。

作為優選，所述貨物進出口的外側設有開關門，所述安全門通過伺服電機的電機軸控制開關，所述伺服電機分別和PLC控制器和對射式光電開關信號連接。

與現有技術相比，本發明所具有的有益效果是：本發明通過採用圓形的內外雙層固定貨架和旋轉貨架，中心迴轉升降式平臺配合貨物存取裝置的水平關節機械手實現物品取放，且內層旋轉貨架可縮短機械手抓取貨物的運行時間，具備自動存儲、自動分揀、自動寄存、自動提取貨物等功能，同時具有監控、聯網、信息存儲、控制等功能。

附圖說明

圖1為本發明中的自動物流塔系統的剖視結構示意圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為本發明中的自動物流塔系統的碼垛機的示意圖；

圖4為本發明中的自動物流塔系統的升降裝置的示意圖；

圖5為本發明中的自動物流塔系統的碼垛機的升降平臺的結構示意圖；

圖6為本發明中的自動物流塔系統的碼垛機的支架的俯視圖；

圖7為本發明中的自動物流塔系統的迴轉裝置的剖視結構示意圖；

圖8為本發明中的自動物流塔系統的旋轉機構的剖視結構示意圖；

圖9為本發明中的自動物流塔系統的貨物存取裝置的結構示意圖；

圖10為本發明中的自動物流塔系統的傳送裝置的結構示意圖。

圖中：1-固定貨架；101-塔柱；102-儲貨板；2-旋轉貨架；21-旋轉機構；211-支撐座；212-貨架底座；213-內齒圈式軸承；214-渦輪蝸杆副；215-齒輪軸；3-碼垛機；31-立柱；32-迴轉裝置；321-支撐底座；322-迴轉軸承；323-大齒輪；324-第一伺服電機；325-第一減速器；326-齒輪軸；33-升降裝置；331-支架；332-升降平臺；333-第二伺服電機；334-定滑輪；335-齒條；336-導向輪；34-貨物存取裝置；341-上層平移臺；342-下層平移臺；343-T型取貨鑰匙系統；344-貨物託盤；34-底倉；5-貨物進出口；6-傳送裝置；61-皮帶輸送機；611-支腿；62-基座；63-滾軸；64-導向部件；65-壓力傳感器；66-光電傳感器；7-繩索；8-開關門；9-頂蓋；10-外層貨位；11-內層貨位。

具體實施方式

為使本領域技術人員更好的理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本發明作詳細說明。

本發明的實施例公開了一種自動物流塔系統，如圖1至圖10所示，包括固定貨架1、旋轉貨架2、碼垛機3、底倉4和控制系統，固定貨架1和旋轉貨架2的橫截面均為圓形，固定貨架1沿徑向設有相對的兩個貨物進出口5，旋轉貨架2位於固定貨架1內，且與固定貨架1之間存在有間隙，既為固定貨架1和旋轉貨架2的裝配留有餘量，同時也能保證旋轉貨架2的旋轉運動。旋轉貨架2上設有徑向相對的兩列開口(圖中未示出)，當取固定貨架1上的貨物時，可以為取貨裝置讓出空間。旋轉貨架2的底部設有旋轉機構，以驅動旋轉貨架2轉動，如圖3所示，碼垛機3包括立柱31和其底部安裝的迴轉裝置32，以驅動立柱31旋轉，立柱31在徑向相對的兩側分別設有均安裝升降裝置33，每個升降裝置33上均設有貨物存取裝置34，迴轉裝置32負責承載升降裝置33的迴轉運動，當以所需的角速度迴轉到所需的角度位置後停止，然後升降裝置33工作；升降向裝置33負責將貨物升降到所需的高度，然後由貨物存取裝置34將貨物放到指定位置或從指定位置將貨物取出。底倉4位於地面以下，且固定貨架1、旋轉貨架2和碼垛機3的一部分均位於底倉4內，其中貨物進出口5位於底倉5的上方，旋轉機構和迴轉裝置均安裝於底倉4的底部，控制系統包括PLC控制器、碼垛機系統和取物系統，PLC控制器分別與碼垛機系統和取物系統信號連接。

本實施例中，繼續結合圖2所示，固定貨架1和旋轉貨架2均包括外層貨位10和內層貨位11，外層貨位10包括塔柱101和儲貨板102，塔柱101環向陣列設置，相鄰兩個塔柱101之間設有多層儲貨板102；內層貨位11包括託架和設於託架上的託盤(圖中未示出)，多個託架沿外層貨位10的高度方向依次環設於外層貨位10的內側，這樣不會干擾到對於外層貨位10的貨物的操作。

本實施例中，繼續結合圖1，固定貨架1的頂部安裝有鋼結構的頂蓋9，頂蓋9的外層設有保溫型彩鋼板，在頂蓋9的頂部安裝有四個換氣裝置，循環頻率為每小時換氣兩三次。

本實施例中，繼續結合圖7，迴轉裝置32包括支撐底座321、迴轉軸承322、大齒輪323和第一伺服電機324，迴轉軸承322的外圈安裝有大齒輪323，立柱31通過迴轉軸承322安裝於支撐底座321上，支撐底座321固定於底倉4的底部；第一伺服電機324通過第一減速器325驅動齒輪軸326迴轉，齒輪軸326與大齒輪323嚙合以驅動立柱31迴轉。

本實施例中，繼續結合圖4、圖5和圖6，升降裝置33包括支架331、兩個L形的升降平臺332、第二伺服電機333和齒條335，支架331為H型，其安裝於立柱31上，齒條335安裝於支架331的一側，第二伺服電機333安裝於其中一個升降平臺332上，第二伺服電機333通過減速器安裝有齒輪，齒輪與齒條335嚙合，升降平臺332通過導向輪336連接於支架331上，以使升降平臺332在第二伺服電機333的驅動下沿齒條335上下運動。支架331的頂部安裝有兩個分別位於兩個升降品臺332的上方的定滑輪334，兩個升降平臺332通過依次繞過兩個定滑輪334的繩索7連接。

升降平臺332上安裝有雷射測距儀，以對升降平臺332進行定位。

如圖8所示，旋轉貨架2的旋轉機構21包括支撐座211、貨架底座212、內齒圈式軸承213、渦輪蝸杆副214和伺服電機，支撐座211安裝於底倉4的底部，內齒圈式軸承213的外圈安裝於支撐座211上，內齒圈式軸承213的內圈安裝於貨架底座212上，旋轉貨架2安裝於貨架底座212上；伺服電機安裝於支撐座211內，並通過減速器安裝有渦輪蝸杆副214，以與內齒圈式軸承213的內齒圈嚙合驅動旋轉貨架2轉動。

如圖9所示，貨物存取裝置34包括機械手系統，機械手系統包括上層平移臺341、下層平移臺342、T型取貨鑰匙系統344和貨物託盤343，上層平移臺341和下層平移臺342均包括有伺服電機、滾珠絲槓、導軌和滑塊，伺服電機通過滾珠絲槓驅動滑塊沿導軌移動，精度高，響應快，噪音小，運行平穩，T型取貨鑰匙系統344包括步進電機、行星減速器和T型鑰匙，T型鑰匙可插入貨物託盤343的側壁上的鑰匙孔內，且貨物託盤343的上設有感應系統。

貨物存取裝置34的動作過程是：1)接收到取貨信號後，上層平移臺341和下層平移臺342同時運行，T型鑰匙處於豎直狀態；

2)當前端感應器感應到貨物(感應開關，可設定感應距離)時，說明T型鑰匙已經進入貨物託盤343的鑰匙孔內並且滿足旋轉動作，那麼T型鑰匙旋轉90°；

3)當T型鑰匙90°到位後，限位信號發出，下層平移平臺342開始收縮(也可設定上下層同時回縮)，當收縮到位後，觸發限位開關量，此時貨物位於內塔邊緣處；

4)當接收到運行指令後，上層平移臺341驅動鑰匙系統向靠近貨物的方向運行，以便使T形鑰匙上的兩個R3半徑的凸點脫離貨物託盤343的鑰匙孔的卡位；

5)升降機構開始運行，帶動整個機械手系統向下運行(T型鑰匙也在長條型孔內往下移動)，使圍欄內的貨物平臺和旋轉貨架的平臺在同一個面內，為託盤入倉做準備；

6)升降完成後，上層平移臺341開始回縮，把貨物託盤343帶入倉內。

繼續結合圖1和圖10，兩個貨物進出口內均設有傳送裝置6，傳送裝置包括皮帶輸送機61、手動推入部件、導向部件64和壓力傳感器65，皮帶輸送機61包括機架，機架上設有支腿611，手動推入部件包括設於皮帶輸送機61的前端的基座61和安裝於基座61上的多個滾軸62，多個滾軸62所形成的平面與皮帶輸送機61的輸送皮帶位於同一水平面上，導向部件64設於靠近手動推入部件的皮帶輸送機61一端的兩側，壓力傳感器65安裝於支腿611的底部。壓力傳感,65安裝在四個支腿611處，作用是當貨物放到輸送皮帶上後，壓力傳感器65感受到壓力的變化，輸送皮帶開始工作。沿輸送皮帶的方向設有多個光電傳感器66，可以為貨物的大小分類，以存儲到相應的貨位。

繼續結合圖1，貨物進出口的外側設有開關門8，開關門8通過伺服電機的電機軸控制開關，伺服電機分別和PLC控制器和對射式光電開關信號連接，可以起到保護作用。

本實施例中的控制系統是一個十一軸控制系統，包括平板電腦、LMC058型PLC控制器、UPS電源、碼跺機三軸控制系統、左右取物裝置四軸控制系統、左右傳送裝置兩軸控制系統以及左右開關門兩軸控制系統成。PLC控制器通過CANMot ion埠與活動框架傳動軸所用驅動器通訊，通過CANopen總線與其餘傳動軸所用驅動器通訊，並通過網絡通訊與工控平板電腦通訊。工業平板電腦主要完成數據管理與路徑規劃功能，並接受甲方電腦傳遞的指令，發送甲方電腦需要的數據信息。

本實施例中，第一伺服電機324、第二伺服電機333和旋轉機構21中的伺服電機均是末端帶絕對編碼器的伺服電機。

以上實施例僅為本發明的示例性實施例，不用於限制本發明，本發明的保護範圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發明的實質和保護範圍內，對本發明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發明的保護範圍內。