多起重機的自動存儲系統及其控制方法
2023-05-29 19:22:56 2
專利名稱：多起重機的自動存儲系統及其控制方法
技術領域：
本發明一般涉及存儲和收回工件的自動存儲系統。更具體的說，本發明涉及帶有至少兩個多起重機的自動存儲系統及其控制方法。
背景技術：
根據使用目的的不同，人們已經研製了各種結構和功能的用於存儲工件的存儲系統，具體地說，生產線上使用的存儲系統與該生產線上的各種加工設備相結合。因此，存儲系統必須在要求的時間內向加工設備供應準確數量的工件，並安全地存儲其它工件。
在美國專利No.3817406中公開的自動存儲系統具有可以可靠地裝載工件的貯藏區和用於在貯藏區裝載工件的堆積器起重機(stacker crane)。貯藏區是多層的，其中框架是水平和豎直相連的，以連續地形成具有規則尺寸的正方形空間。由於堆積器起重機的下部與形成在堆積器起重機下表面的軌道聯接，故堆積器起重機可以沿著貯藏區運動。因此，自動存儲系統所帶的工件由堆積器起重機傳送。並且，當工件達到貯藏區的指定位置時，堆積器起重機自動地將工件放置在指定的位置。
然而，在這種自動存儲系統中，在堆積器(stacker)中只可以操作一個起重機(crane)。如果堆積器中運送的工件比較少，則可以只使用一個起重機來運送工件。但如果運送量很大且運送路徑複雜，則一個起重機不能滿足堆積器的運送量，就需要同時使用多臺堆積器。
如果一個起重機發生故障而停止其運送操作，則整條生產線無法工作，直到該起重機完全恢復為止。
發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種具有提高的運送能力的自動存儲系統及其控制方法。
本發明的另一目的在於提供一種自動存儲系統，其中起重機的故障不影響整條生產線。
根據本發明的一個方面，本發明提供一種自動存儲系統，包括一對存儲工件的存儲區，存儲區相互平行；兩臺傳送工件的堆積器起重機；設置在存儲區之間以使兩臺堆積器起重機可以移動的起重機路徑；待機停放起重機的兩個起重機停靠站，兩個起重機停靠站分別設置在起重機路徑的兩端。
根據本發明的另一方面，本發明提供一種自動存儲系統，包括一對存儲工件的存儲區，存儲區相互平行地布置；控制該自動存儲系統的存儲控制器；傳送工件的第一和第二堆積器起重機；分別控制第一和第二堆積器起重機的第一和第二堆積器起重機控制器，其由存儲控制器控制；設置在存儲區之間以使第一和第二堆積器起重機可以移動的起重機路徑；用於待機停放第一和第二起重機的第一和第二停靠站，停靠站分別設置在起重機路徑的兩端。起重機路徑具有第一起重機可以在其上運行的第一起重機運行區，和第二起重機可以在其上運行的第二起重機運行區。
根據本發明的又一方面，本發明提供一種控制自動存儲系統的方法，包括下列步驟檢查兩臺堆積器起重機是否全部正常；如果不正常，將一臺或兩臺堆積器起重機移動到停靠站；在兩臺堆積器起重機中選定第一起重機，以便執行傳送第一工件的第一傳送指令；檢查是否還有其餘起重機在第一起重機的傳送路徑上；如果沒有起重機，將其餘起重機移動到第一起重機的傳送路徑外；選定第二起重機來執行運送第二工件的第二傳送指令；檢查第一和第二起重機的傳送路徑是否相互重疊；如果不重疊，使兩臺起重機分別執行第一和第二傳送指令；如果重疊，使兩臺起重機順序執行第一和第二傳送指令。
根據本發明的又一方面，本發明提供一種控制自動存儲系統的方法，該系統採用至少兩臺起重機將工件運送和存儲到存儲機構中，該方法包括下列步驟將操作模式初始化為用一臺起重機運送和存儲工件的單模式和用至少兩臺起重機運送和存儲工件的雙模式中的一種模式；在基於設定的操作模式的運送操作過程中，根據模式變換的要求變換操作模式；設定為雙模式的運送操作過程中，如果發生額外區域運送操作，根據設定為直接運送模式或緩衝運送模式的一種運送模式來執行運送操作。
初始化步驟中雙模式設定方法包括下列步驟檢查是否有至少兩臺起重機可以正常操作；如果可正常操作，將至少兩臺可正常操作的起重機分別移動到傳送路徑的初始操作位置。
初始化步驟中單模式設定方法包括下列步驟檢查是否有可操作的起重機；檢查是否有未選定的起重機位於傳送路徑上；如果有未選定的起重機，將未選定起重機移動到傳送路徑外部。
按照直接運送模式執行額外區域運送操作的步驟包括下列步驟檢查裝載工件的終點區起重機是否位於傳送工件的起重機傳送路徑上；如果是位於其上，將終點區起重機移動到傳送路徑外部；將運送工件的起重機運動到終點區去裝載工件。
按照緩衝運送模式執行額外區域運送操作的步驟包括使運送工件的起重機將工件運送到緩衝區；將終點區的起重機移動到緩衝區；使移動到緩衝區的起重機將工件運送和裝載到終點。
圖1為本發明一個優選實施例的自動存儲系統中堆積器起重機和裝載單元的透視圖；圖2為本發明一個優選實施例的自動存儲系統的頂視平面圖；圖3為示出本發明一個優選實施例的自動存儲系統之間運送關係的透視圖；圖4為示出控制本發明優選實施例的自動存儲系統的步驟的流程圖；圖5為圖4所示初始化步驟的詳細流程圖；圖6為圖4所示的模式轉換步驟的詳細流程圖；圖7為圖4所示的額外區運送處理步驟的詳細流程圖；圖8為本發明改形自動存儲系統的頂視圖；圖9為本發明另一實施例的自動存儲系統的頂視平面圖。
具體實施例方式
本發明提供一種新的改進的自動存儲系統，包括恆定空間的存儲區，在存儲區裝載工件的裝載裝置，控制器。這種自動存儲系統是具有存儲區和裝載裝置的堆積器型的。
在圖3所示的堆積器100的位置上，該系統與生產線的加工設備結合，或與該加工設備分開以便裝載經受了恆定加工步驟的工件。自動導引車(AGV)150用於在庫房分區(bay)中運送工件120。AGV150在庫房分區中及庫房分區之間運送工件。與沿軌道移動的軌道導引車(RGV)相比，AGV不需要軌道並可以直接運動到生產線的地面上。如圖3所示，從堆積器100接收工件120的AGV根據控制指令執行將工件120運送到指定堆積器的操作。作為另一種將工件120運送到指定堆積器的運送方法，結合到堆積器100上的單軌142用於將工件120從一個堆積器100運送到另一個堆積器100，或在不同的庫房分區之間運送。單軌142從堆積器100的一側通過。在單軌142上運行的單軌車110從堆積器100裝載和運送工件120，執行一系列傳送操作而將工件120運送到另一個堆積器100a。
傳送指令從主計算機200傳輸給控制堆積器100的堆積器控制器202。在堆積器控制器202中，一系列傳送指令隨後傳輸到起重機控制器204。
通過自動導引車150或單軌車110運送的工件120被裝載在堆積器110中。在這種情況下，參照圖1和2更詳細地描述將工件120裝載(loading)到指定位置的方法。
本發明的自動存儲系統具有裝載工件的貯藏區101，第一堆積器起重機112，第二堆積器起重機114，有第一堆積器起重機112和第二堆積器起重機114在其上移動的起重機路徑103，控制自動存儲系統的控制器202(見圖3)，控制第一堆積器起重機112和第二堆積器起重機114的起重機控制器204(見圖3)。貯藏區101的結構在圖1中示出。為了高效地放置工件，框架121水平形成有規則的間隔。在框架121的側向表面上形成帶有規則高度的突出件122。貯藏區101最終多層地形成在長度和寬度上具有規則尺寸的正方形空間。正方形空間可以根據存儲工件的種類和大小進行調整。
堆積器起重機112和114用於將工件120裝載在正方形空間中。下面描述第一堆積器起重機112結構。在第一堆積器起重機112的下部形成有輪子130，其在起重機路徑103上運行。支座132支承主體134。線纜137與支座132相連，用於傳輸起重機控制器204的指令。恆定長度的槽135在主體134上形成，使水平臂136可以沿主體134的槽135豎直地運動。可以繞水平臂136的豎直軸轉動的轉動臂138在水平臂136的一端形成。較寬的平板形接觸件140在轉動臂138的一側形成，用以安全地裝載工件。在具有如此結構的堆積器起重機112中，下面參照圖2描述安全地裝載工件120的步驟。通過上述自動導引車150(見圖3)，工件120達到要傳送的自動存儲系統100的第一入口104。隨後，在自動存儲系統100中，對準裝置108和108a將傳送的工件120轉動90°。於是如圖2所示，自動存儲系統中所有的工件120在一個方向對齊。如上所述，對齊的工件120在貯藏區101的特定位置由起重機112裝載。特定位置由控制器202指定，控制器202接收來自主計算機的總結整條生產線的傳送指令並控制自動存儲系統100。傳送指令傳輸到控制起重機112的起重機控制器204，起重機112在貯藏區101的特定位置裝載工件120。沿起重機路徑103運動到特定位置附近的起重機112豎直地移動水平臂136，以便在特定位置裝載工件。並且，起重機120轉動轉動臂138，安全地將工件120裝載在特定位置。當然，採用同樣的方式可以進行收回操作。由於自動存儲系統可以具有多個入口和出口，如圖2所示，在系統中形成第二入口102和第一出口106。
如上所述，調整裝置116和118及單軌車110將工件從一個操作庫房分區傳送到另一個庫房分區，或在自動存儲系統之間傳送。首先，工件120藉助於起重機112到達調整裝置116和118。由於裝置116和118與單軌車110之間具有恆定的高度差，調整裝置116和118豎直地移動工件120以與單軌車110相配。因此，調整裝置116和118起到安全地將工件120放置到單軌車110上的作用。
如果工件的存儲和傳送量很大，在優選實施例中，存儲和收回工件的自動存儲系統同時採用兩臺起重機。本發明的堆積器起重機將參照圖4到7進行描述。
圖4示出了本發明自動存儲系統的控制步驟。該自動存儲系統將操作模式劃分為採用至少兩臺起重機的雙模式和只採用一臺起重機的單模式。在雙模式的情況下，作為規則，運送操作一般在每個指定區域進行。如果在額外指定區域發出運送指令，運送操作採用基於額外區域處理步驟的控制方法。
控制本發明自動存儲系統的方法包括如下步驟。在具有至少兩臺起重機的自動存儲系統中設定操作模式(初始化步驟S100)；進行運送操作(S110)。在運送操作過程中將目前的操作模式改變為單模式或雙模式的情況下，檢查在運送操作中目前模式是否變化(S120)。如果目前的模式需要改變，執行模式變換處理操作(S130)。檢查是否是額外區域運送(S140)。如果是，執行額外區域運送操作(S150)。隨後，檢查運送操作是否完成(S160)。如果完成，停止操作。
圖5示出了圖4所示初始化步驟的細節。檢查先前模式，採用的是僅採用一臺起重機的單模式或採用兩臺起重機的雙模式(S200)。在單模式的情況下，檢查是否有執行單模式的可操作起重機(S210)。如果沒有可操作起重機，發出警報(S220)。隨後，系統操作器處理上述情況(S230)。系統操作器改正起重機的錯誤，使起重機可操作或發出另一個指令。如果有可操作起重機，檢查在整個可操作起重機的傳送路徑上是否有未選定的起重機(S240)。如果有未選定起重機，將其運送到傳送路徑之外(S250)。隨後，初始化步驟結束。
在雙模式下，檢查兩臺起重機是否都正常(S260)。如果不正常，發出警報(S270)。隨後系統操作器處理上述情況(S280)。如果正常，檢查起重機的位置，以便將各個起重機傳送到指定的位置(S250)。隨後，初始化步驟結束。
經過初始化的自動控制系統檢查一個基本上沒有操作的堆積器是否位於安全區(如停靠站)。那麼，另一個操作的堆積器起重機具有所有的操作權力。在雙模式的情況下，堆積器中的兩臺起重機基本上在一個區域內被運送，並單獨運行。如果兩臺起重機相互侵入對方的區域，則這些起重機通過指定的其它方法運行。
如果由於堆積器起重機的故障或傳送量的變化需要變換模式，則通過圖6所示的控制方法控制自動存儲系統。
如圖6所示，如果需要變換模式(S310)，操作停止(S320)且變換當前操作模式。如果先前的模式是單模式(S340)，則在兩種情況下要求改變該模式。一種情況是增加在單模式中未採用的堆積器起重機或重新啟動故障修復的一個堆積器起重機的操作。在上述情況下，單模式變換為雙模式(S332)。即使圖中未示出，另一種情況是用另一臺堆積起重機替換目前在單模式中使用的故障堆積器起重機。在上述情況下，單模式轉換為單模式。
再一種情況，雙模式繼續並後來轉換為單模式。如果兩臺起重機中的一臺有故障而只有另一臺可以操作，或系統操作器根據需要變換模式，則雙模式變換為單模式(S334)。
由於模式轉換接下來的步驟與上述步驟相同，省略其描述。
如上所述，在雙模式中，兩臺起重機單獨地在堆積器的一個區域內運行。然而，如果運送指令超出各運行區，這兩臺起重機將按照圖7所示的方法運行。
參照圖7，在額外區域運送的情況下(S400)，需要檢查預設的參數是直接運送或緩衝運送(S410)。在直接運送中，運行的起重機直接移動到其它運送區，將工件傳送到終點。在緩衝運送中，緩衝區域設置在運送區之間，將工件運送到終點而不會使起重機脫離一個運行區域。
在直接運送中，如果終點區域的起重機位於傳送路徑上(S420)，則起重機移動到傳送路徑外(S440)以裝載工件。在緩衝運送中，運送區中的起重機將工件傳送到緩衝域(S450)，終點域的起重機將該工件運送到終點(S460)。
參照圖2如下示例性地描述上述控制方法。假設起重機路徑有意地分為A區和B區，則就有第一和第二指令(第一指令通過單軌將工件從A1裝載到A2，第二指令將工件從B1裝載到B2。)如果兩臺起重機112和114都檢查正常，選擇第一起重機112以執行第一傳送指令。由於在第一傳送指令中第一起重機112從A1移動到A2時沒有其它起重機，故另一起重機114無需移動。另一起重機114被選定為第二起重機114。由於傳送路徑不重疊，第一起重機112從A1運動到A2，第二起重機114從B1運動到B2，分別執行傳送指令。因此，有可能同時執行分別將工件從A1和B1運送到A2和B2的傳送操作。採用這種控制方法，可以同時操作兩臺起重機。
還可能有另一種情形，即第一傳送指令是A1到A2的傳送指令，而第二指令是A3到A4的傳送指令。
在這種情況下，由於第一指令和第二指令的傳送路徑相互不重疊，兩臺起重機也可以同時操作。無論有意劃分的A區還是B區，兩臺起重機同時在一個區中操作。當然，本領域的普通技術人員會明白要設定交界區來防止兩臺起重機相互碰撞。
然而，在第一指令是A1到B2傳送指令，第二指令是B1到A2傳送指令的情況下，第一和第二傳送指令的傳送路徑會相互重疊。為了執行第一指令，為執行第一傳送指令選定的第一起重機112必須移動到B區。因此，為使第二起重機114可以執行B1到A2的第二運送指令，傳送路徑不可避免地相互重疊。在這種情況下，兩臺起重機順序運行。即，一臺起重機先運行，在該臺起重機運行結束後，另一臺起重機再運行，以防止他們在各自的傳送路徑上相撞。
圖8示出了圖2所示的自動存儲系統100的改進型。改進型的系統包括一臺輔助堆積器機起重機160和兩臺堆積器起重機。與圖2所示相同部分的描述省略。輔助堆積器起重機160位於起重機路徑的中心(C區)。如果自動存儲系統的兩臺起重機操作正常，則輔助堆積器起重機160保持在備用狀態。若如起重機112發生故障，則輔助起重機160代替故障的起重機112執行A區的傳送指令。且故障起重機112被放置在C區的停靠站修理。採用這種方式，故障的堆積器起重機不會影響整個系統的傳送量，並且整個系統可以在任何情況下恆定、安全地運轉。
圖9示出了自動存儲系統的另一優選實施例。與所述自動存儲系統相比，除了兩臺起重機同時運行以外，圖9所示的自動存儲系統只在有意設定的自己的區域內運轉。
圖9和圖2之間相同部分的詳細描述省略。圖9所示的C區是一種緩衝區，並表示將工件從A1運送到B1的指令。起重機112如箭頭所示在A區自由運行，但不能進入C區。因此，起重機112在暫時存儲單元164中存儲工件並返回A區。B區中的起重機114運動到暫時存儲單元164，接收工件並在B區的B1處裝載工件。
如上所述，由於可以同時使用兩臺起重機，一個自動存儲系統可以處理很大的傳送量。因此，生產設備的成本降低，而且，即使一臺起重機發生故障，還可以使用其它起重機。因此故障起重機不會影響整個系統。
儘管已經就具體的實施例詳細描述了本發明，應該明白，本發明並不限於實施例，在不脫離本發明的精神和範圍的前提下，可以進行多種變換和改型。
權利要求
1.一種控制自動存儲系統的方法，該系統採用至少兩臺起重機將工件運送和存儲到存儲機構中，該方法包括下列步驟將操作模式初始化為單模式和雙模式中的一種模式，在單模式中用一臺起重機運送和存儲工件，在雙模式中用至少兩臺起重機運送和存儲工件；在基於設定的操作模式的運送操作過程中，根據模式變換的要求變換操作模式；和設定為雙模式的運送操作過程中，如果發生額外區域運送操作，根據設定為直接運送模式或緩衝運送模式的一種運送模式來執行運送操作。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，初始化步驟中雙模式設定方法包括下列步驟檢查是否有至少兩臺起重機可以正常操作；和如果可正常操作，將至少兩臺可正常操作的起重機分別移動到傳送路徑的初始操作位置。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，初始化步驟中單模式設定方法包括下列步驟檢查是否有可操作的起重機；檢查是否有未選定的起重機位於傳送路徑上；和如果有未選定的起重機，將未選定起重機移動到傳送路徑之外。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，按照直接運送模式執行額外區域運送操作的步驟包括下列步驟檢查裝載工件的終點區的起重機是否位於傳送工件的起重機傳送路徑上；如果是位於其上，將終點區起重機移動到傳送路徑之外；將運送工件的起重機移動到終點區去裝載工件。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，按照緩衝運送模式執行額外區域運送操作的步驟包括下列步驟使運送工件的起重機將工件運送到緩衝區；將終點區的起重機移動到緩衝區；使移動到緩衝區的起重機將工件運送和裝載到終點。
全文摘要
一種採用多起重機的自動存儲系統，包括一對存儲工件的存儲區，存儲區相互平行地布置；兩臺傳送工件的堆積器起重機；設置在存儲區之間以使所述兩臺堆積器起重機可以移動的起重機路徑；分別設置在起重機路徑的兩端以放置起重機的兩個起重機停靠站。由於同時使用兩臺起重機，一個自動存儲系統可以處理很大的運送量。因此，生產設備的成本降低，而且，即使一臺起重機發生故障，還可以使用其它起重機。故障起重機不會影響整個系統。
文檔編號B65G43/00GK1721298SQ20051007781
公開日2006年1月18日 申請日期2001年1月4日 優先權日2000年1月4日
發明者安鍾範, 孫晉旭, 邊聖埈, 鄭再佑 申請人:三星電子株式會社