本发明所述的悬挂回转式高架立体仓库系统,包括立柱、横梁、闭环链条、链轮、多个悬挂式货篮挂框、电控装置、动力装置、总动力源、货样识别装置以及控制中心;所述多个悬挂式货篮挂框等距离串接在由立柱和横梁构成的左右两侧的对称平面内等周长的闭环链条上,闭环链条啮合链轮形成一个链轮组,闭环链条在链轮的带动下往复运行,进而使悬挂式货篮挂框移动;本发明改传统的一巷2竖排、多层固定式货台高架货仓、由高位码垛机进行存取的高架仓库为一巷4K竖排、多层垂直、多弧及一条水平的多线闭环组合线上、能做平移运动的悬挂式货篮挂框高架货仓,单位空间储货能力大大提高,具有自动化存取货物和自动供给生产采集小样的功能。
1.悬挂回转式高架立体仓库系统,包括立柱、横梁、闭环链条、链轮、多个悬挂式货篮挂框、电控装置、动力装置、总动力源、货样识别装置以及控制中心;所述多个悬挂式货篮挂框等距离串接在由立柱和横梁构成的左右两侧的对称平面内等周长的闭环链条上,闭环链条啮合链轮形成一个链轮组,闭环链条在链轮的带动下往复运行,进而使悬挂式货篮挂框移动;所述两侧的对称平面的任一侧均为数量相同且连成整体的多个平面,每个平面内设置链轮,用于实现链条在平面内转向,平面之间设置链轮,用于实现链条在平面间转向,且第一个平面和最后一个平面设置上下两个链轮;上部链轮轴为对应的归属两侧平面的两根短轴,两个短轴轴端间虚空距离大于或等于悬挂式货篮挂框宽度与两只货篮框承重轮宽度之和;下部链轮轴为贯通两侧平面的一根长轴,或与上部链轮轴结构一致;且下部链轮最低点高于地面,其最低点到地面的距离大于悬挂式货篮挂框及其附属装置的总高度;所述链轮组有多个;每个链轮组设置独立的单元模块电控装置和单元模块动力装置;所有的单元模块电控装置和单元模块动力装置均连接控制中心;所有的单元模块动力装置均串行连接,并连接总动力源;所述控制中心至少包括数据存储模块、数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述平面内设置的链轮位于平面上部或者下部,与其对应,平面之间设置的链轮位于下部或上部。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:还包括在每一个平面内设置竖直的用于限制悬挂式货篮挂框上下移动的约束轨道。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:悬挂式货篮挂框通过悬挂轴悬挂在左右两侧的对称平面内的闭环链条上,悬挂轴安置在承重轴承中,悬挂轴垂交于链条及其平面。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:闭环链条上的悬挂式货篮挂框的总数为偶数。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:在靠近通道处设置地面货物存取位置A,和高于地面的货物取样位置B。
7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:还包括采用两套转向相反的动力传动装置及离合装置。
8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:单元模块动力装置通过动力轴及其上带有电磁离合器的皮带轮及万向节轴与总动力轴或上一级模块动力轴串接,总动力轴或上一级模块动力轴串接连接于总动力源。
9.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述的单元模块电控装置或单元模块动力装置与控制中心的连接,包括有线连接和无线连接。技术领域
本发明涉及库房货物管理,属于仓库管理自动化技术,具体是悬挂回转式高架立体仓库系统。
背景技术
伴随我国走向工业化时代,工业生产正在逐步向工业自动化方向迈进,物流自动化管理是工业自动化中的一个重要环节,其中,高架仓库管理自动化在很多大的知名公司已经成熟运用,但从众多的使用实例看,它们都属于一巷对应两个作业高架仓储工作面、由高位码垛机存取的自动化管理模式类型,在仓库物品存取自动化方面具有很大优势,但对既要自动化存取,又要进行货样采集,特别是对多品种、小批量的生产原料、要求存取与采集小样兼顾而言,上述技术就很难满足实际生产需要了。中国是一个纺织大国,也是一个纺织强国,色棉纺纱是一项新兴高技术纺纱工艺,近年来已在我国的一些知名纺织大公司蓬勃兴起,一般地,在色棉纺纱的仓储物流管理中,虽然色棉种类多在200种左右,但它们都存在有批次、回料、预处理色纤等多个综合分类因素,最后反映在色棉仓库的库存种类可达到4000种左右,特别是:色纺纱的每一个品种均需先配色打小样,每天要按多个颜色品种纱线的指导配方,先从色棉仓库取出很多相应的不同颜色、批号、不同品质的色棉原料进行打样、对色、调比再打样,反复多轮次,最后确认新的生产配方,再按新的重量配比,从色棉仓库提取色棉原料进入生产车间流程进行大货生产,这些要求对色棉仓库管理自动化的要求是极为苛刻的,采用当前的一巷两个工作面式自动化高架仓库管理技术是无法进行的。在其他的大型仓库,也存在着相同的情况和问题。
发明内容
为解决好上述问题,实现仓储的现代化管理,本发明提供了一种悬挂回转式高架立体仓库系统。本发明所述的悬挂回转式高架立体仓库系统,包括立柱、横梁、闭环链条、链轮、多个悬挂式货篮挂框、电控装置、动力装置、总动力源、货样识别装置以及控制中心;所述多个悬挂式货篮挂框等距离串接在由立柱和横梁构成的左右两侧的对称平面内等周长的闭环链条上,闭环链条啮合链轮形成一个链轮组,闭环链条在链轮的带动下往复运行,进而使悬挂式货篮挂框移动;所述两侧的对称平面的任一侧均为数量相同且连成整体的多个平面,每个平面内设置链轮,用于实现链轮在平面内转向,平面之间设置链轮,用于实现链轮在平面间转向,且第一个平面和最后一个平面设置上下两个链轮;所述链轮组有多个;每个链轮组设置独立的单元模块电控装置和单元模块动力装置;所有的单元模块电控装置和单元模块动力装置均连接控制中心;所有的单元模块动力装置还均连接总动力源。所述控制中心至少包括数据存储模块、数据处理模块、数据接收模块、数据发送模块。所述平面内设置的链轮位于平面上部或者下部,与其对应,平面之间设置的链轮位于下部或上部。本发明还包括在每一个平面内设置竖直的用于限制货篮挂框上下移动的约束轨道。本发明中,货篮挂框通过悬挂轴悬挂在左右两侧的对称平面内的闭环链条上,悬挂轴安置在承重轴承中,悬挂轴两端垂交于链条及其平面。进一步,闭环链条上的货篮挂框的总数为偶数。进一步,在靠近通道处设置地面货物存取位置A,和高于地面的货物取样位置B。更进一步,本发明还包括采用两套转向相反的动力传动装置及离合装置。本发明中,单元模块动力装置通过动力轴及其上带有电磁离合器的皮带轮及万向节轴与总动力轴或上一级模块动力轴串接,总动力轴或上一级模块动力轴串接连接总动力源。本发明中,上部链轮的轴为对应的归属两侧平面的两根短轴,两个短轴轴端间虚空距离大于或等于悬挂式货篮挂框宽度与两只货篮挂框承重轮宽度之和;下部链轮的轴为贯通两侧平面的一根长轴,或与上部链轮轴结构一致;且下部链轮最低点高于地面,其最低点到地面的距离大于悬挂式货篮挂框及其附属装置的总高度。本发明所述的单元模块电控装置或单元模块动力装置与控制中心的连接,包括有线连接和无线连接。具体地,本发明所述的悬挂回转式高架立体仓库系统,其与已有技术高架仓库相比,创新之处在于:两个对称平面内,对称有多对链轮引导其上紧密啮合的链条形成竖直平行对称线段、多对半圆弧、两对四分之一圆弧及一对水平线段的链条闭环组合张紧链条线,其中一:两个平面内的上、下、底三层链轮轴心水平线上各自对称、对应安装有K、K-1、2个链轮(K=1,2,3......),并由其将一条闭环承重链条张紧成2K条竖直线段、2K-1条半圆弧线、 2条1/4 圆弧线及一条水平线段的张紧闭环链条线;所有链轮的大小直径及形状都是相同的,其中二:上层由最外到最里K 个链轮的轮心点,轴对称排装在2* (K-1)*D 水平线段长度线上(D 为链轮直径),下层的(K-1)个链轮轮心水平线段总长等于上层总轮心线段长度减去2个链轮直径,上长下短,按共同的对称轴,从左到右以“V”字相拼接原则配置上下链轮;底层两只链轮轮心是在与上层2* (K-1)*D 水平线段的两个端点上,上、下、底三条轮心线段在同一平面内、三线段中心点位于同一对称轴上。机械传动方面,据悬挂货篮挂框运行包线可知,上层K 对链轮轴在包线之内,下、底层在包线之外,所以,在机械设计中只要考虑:上层K 对链轮轴采用中部断开为虚,只保留两链轮平面间中部货篮挂框宽度之外的承力实轴,即可保证货篮挂框平移包线的完整无缺性,一般地,两个短轴轴端间虚空距离大于或等于悬挂式货篮挂框宽度与两只货篮挂框承重轮宽度之和;底层两对链轮最低点高于地面,其最低点到地面的距离大于悬挂式货篮挂框及其附属装置的总高度加15cm,下层K-1对链轮最低点高于底层链轮的最低点,其最低点到底层链轮的最低点距离大于或等于悬挂式货篮挂框及其附属装置的总高度10cm。竖直线段悬挂式小货篮挂框左右外壁有两对竖直平行且对称于货篮挂框悬挂轴竖直面的两组上下端头平齐等长度的四条货篮挂框约束轨道,所有竖直货篮挂框约束轨道的最上端头低于上层链轮轴心,其与上层链轮轴心的距离要稍大于悬挂式货篮挂框及其附属装置的总高度,最前与最后排竖直线段面的两组八条货篮挂框约束轨道的下端头平齐且高于或等于底层两只底层链轮轴心的高度,第二到最后倒数第二竖直层的8(K-1)条货篮挂框约束轨道下端头平齐且高于或等于下层K-1只链轮轴心的高度;一般地,货篮挂框约束凹槽深为3cm 左右,约束轨道是篏入在货篮挂框左右两框壁之内的货篮挂框篏入凹槽中。悬挂式小货篮挂框为正六面体,上、下、左、右、后5个面为外框架全包敷有遮挡板、货篮挂框顶上部接近顶面平行于前后平面的重力中心平面接近左右外缘承力处固接安装了两只承重轴承,货篮挂框悬挂承重轴横穿两只轴承被轴向定位约束,两只货篮挂框承重轮再分别从货篮挂框悬挂轴两外端向内穿装在轴上固定位置,轴向约束锁位之后,将货篮挂框悬挂轴两端分别由内向外垂直穿过链轮的中心孔,被链轴锁紧装置固接锁紧,如此这样,将多个垂直小货挂蓝悬挂框按规定链条长度,等距离串联悬挂安装在两条平行、闭合无首尾、总长度相等的链条上,货篮挂框悬挂轴皆垂直两个链条平面,形成所有悬挂货篮挂框服从其对应的货篮挂框悬挂轴、货篮挂框悬挂轴服从左右两根链条、两根链条又完全服从左右一一对称的多组大链轮的同步导引,两链条使所有悬挂货篮挂框做同步平移运动;因为固装有货篮挂框悬挂轴与小货挂蓝悬挂框间是通过可转动的承重轴承的连接,且上层 K 对链轮轴端头之间是虚空轴线,所以,在闭合链条到地面间所有平移空间内,每一个货挂蓝悬挂框始终是处于悬空垂直状态、且不存在有任何障碍阻挡其沿链条线方向运行;这就充分保证了所有悬挂货篮挂框可在链条运动的控制下,让其中的某个悬挂货篮挂框从一个指定位置运行到另外一个指定位置后停顿或再运行。动力配置:多数仓库都有服从防火安全规定的考虑,每排面群的多个模块高架仓储单元在仓库外安排有一组或多组总动力源,通过地面下或高架顶总轴输送动力给高架仓库,各单元模块动力装置通过动力轴及其上带有电磁离合器的皮带轮及万向节轴与总动力轴或上一级模块动力轴串接在一起,使其组合而成的一组或多组动力负荷传动链的超长传输轴。电脑数据处理中心存储有每个链轮存储单元组及其中的各个悬挂式货篮挂框的存货信息情况,当人们需要对某一货物进行存取时,电脑数据处理中心就会指令其对应的单元模块电控装置,并由其协同,即先解除锁定限位及刹车约束,同时接通模块单元电磁离合器动作,使货篮挂框按指令运行,电脑数据处理中心通过悬挂货篮挂框货样条码识别装置,进行读取和识别各悬挂货篮挂框信息,并适时地指令所需的悬挂货篮挂框停位在靠近外巷的地面A层存取位置或B层的采集样本位置,停在A层位置后,由巷道专用智能货叉机械手等相关设备进行存取配合,完成货物的存取工作任务;停在B 层的采集样本位置后,由人工进行更高智能的样本采集工作,并在完成后适时通过人机界面“回复告知”电脑数据处理中心。动力节能问题考虑:1、链条总环上的悬挂货篮挂框的总数最佳为偶数满配设计原则,配置安排所有悬挂货篮挂框的位置方案,即悬挂货篮挂框互为对称的结对悬挂货篮挂框平衡对组,其目的是让所有悬挂货篮挂框存货总重力的合力接近零,因为仓库货篮挂框数要求尽可能地满位,所以链条总长T、悬挂货篮挂框总数N 及间距h 的关系式为T=2Nh ;对称平衡对组货篮挂框的特点是:链条a 点有一货篮挂框H a,则在距a 点T/2 的b 链条处必有一货篮挂框H b 与之结对,这一平衡对组思想对高架仓库整体节能是非常有益的。2、采用两套转向相反的动力传动及离合装置的所谓距离巷外A 地面存取层或 B采样层最近的“抄近路”传动设计原则,当人们想存取或抽样某个货品时,大多情况下,该货品的位置距需要停顿的目的位置是两个距离值不等的情形,有了正反两套动力传动选项,电脑数据处理中心就可按距离小的路径指令单元模块电控装置适时接通正向或反向离合装置工作,使货篮挂框始终走最近的运行工作距离,减少了工作时间,既节约了能源,又提高了工作效率。整体高架仓库具体工作程序如下:1、自动化存取货物,生产中需要一批存取货物时,需先将其信息输入电脑中,检查无误后确认,则电脑就会自动处理并给出存取位置信息结果,同时指令各相关动力模块分头工作,将所要存取的空货篮挂框或装有货物的满货篮挂框以0.25米/秒左右的速度将其运行位移并停顿在巷道地面下角,即A 层存取位置处,等待机械手等自动化装置进行存货或取货处理,完成存取工作后又转入待命或进行下一次一任务的移位停靠工作。2、半自动化采集原料样本,过程与上相同,只是将装有货物的满货篮挂框停靠在巷道上一层下角,即B 层的采集样本位置,由抽检人员适时抽取货样品。
附图说明
图1是本发明系统一种形式的主视图。图2 是图1 的左视图。图3是图1 中的驱动与约束示意图。图4 是链条图。图5是货篮挂框运行包线图。图6 是下部动力传动图。图7是货篮挂框与链条及约束轨道间连接关系图。图8 是货篮挂框侧面约束槽示意图。图9 是刹车限位锁定装置图。图10 是悬挂回转式高架立体车库示意图;图11是工厂企业所用五金仓库或车站、机场港口等行李等寄存类型的悬挂回转式高架立体仓库示意图。图12 是大型医院药房、楼式染化料工厂房等类型所用悬挂回转式高架立体仓库示意图。图中标记号与名称对应关系为:悬挂式货篮挂框1,下部链轮2,闭环链条3,竖直约束轨道4,链轴锁紧装置5,上部链轮轴6,大齿轮7,动力中齿轮8,动力齿轮9,横梁10,立柱 11,货篮挂框悬挂轴12,电脑数据处理中心13,挂框货样条码识别装置14,货篮承重轴承 15,动力大齿轮16,小齿轮17,货篮挂框承重轮18,货篮挂框水平约束轨道19,刹车制动及锁定限位装置20,单元模块电控装置21,动力小齿轮22,动力传动及离合装置23,采样梯台护栏24,货篮挂框约束凹槽25,上部链轮26,中部链轮27,下部链轮轴28。
具体实施方式
实施例1色棉纺纱厂色棉原料仓库见图1~ 图9。图1是左右两个动力模块存储单元的侧视图,其中左右各有2K 竖排(K=1、2、 3...n)、多层垂直、多弧及一条水平的多线闭环组合线。有一条通道,通道两边均有悬挂回转式高架立体仓库,而成为一个大的仓库整体。在靠近通道处设置地面货物存取位置A,和高于地面的货物取样位置B (采样梯台)以及护栏24。下面以其中的右边动力模块存储单元进行具体说明。多个悬挂式货篮挂框1等距离串接在由立柱11和横梁10构成的左右两侧的对称平面内等周长的闭环链条3上,闭环链条3啮合链轮形成一个链轮组,闭环链条3在链轮的带动下往复运行,进而使悬挂式货篮挂框1移动。图1所见实际上是左右两侧的其中一侧的平面的情况。左右两侧的对称平面在图2 中可以方便看出。图2 中从左到右有五个链轮组,每个链轮组涉及两个侧平面,即为左右两侧的对称平面。回到图1并见图3。是四个平面连成的整体,每个平面内设置上部链轮26,用于实现闭环链条3在平面内转向,平面之间设置中部链轮27(位于下部稍高位置),用于实现闭环链条3在平面间转向,且第一个平面和最后一个平面还设置下部链轮2。这种情况属于货篮挂框在底部平移,所以既有竖直约束轨道4,也有底部的货篮挂框水平约束轨道19。悬挂式货篮挂框1通过货篮挂框悬挂轴12悬挂在左右两侧的对称平面内的闭环链条上。货篮挂框悬挂轴 12 安置在承重轴承15 中,货篮挂框悬挂轴12垂交于链条及其平面。上部链轮轴6 为对应的归属两侧平面的两根短轴,两个短轴轴端间虚空距离大于或等于悬挂式货篮挂框宽度与两只货篮挂框承重轮宽度之和;下部链轮轴28(图6)为贯通两侧平面的一根长轴,且下部链轮最低点高于地面,其最低点到地面的距离大于悬挂式货篮挂框及其附属装置的总高度加15cm。图6显示的下部动力传动,与上部动力传动一样(参见图1图2)。当电脑数据处理中心13发出指令后,挂框货样条码识别装置14 识别货物,确认后,单元模块电控装置21启动。动力传动及离合装置23 闭合,随动力轴转动的动力小齿轮22 带动动力中齿轮8 转动,与动力中齿轮8 同轴的齿轮带动动力大齿轮16,与动力大齿轮16 同轴的小齿轮17带动大齿轮7转动,与大齿轮7 同轴(为下部链轮轴28)的下部链轮2转动,进而使闭环链条3运转,悬挂在闭环链条3上的悬挂式货篮挂框1移动,从而实现将货物移动至指定的地点(如A地面存取层或B 层的采集样本位置)。此时,单元模块电控装置21控制刹车制动及锁定限位装置 20,实现刹车制动停止。自动化存取大货色棉原料:生产中每天都要从色棉仓库中提取很多种色棉原料,或将染棉厂生产染棉色棉原料存入色棉仓库中,每一种色棉都包含有色棉编码号、生产批号、重量等信息,并被包含在棉包一个统一位置的条型码中,当需要存取一批色棉原料时,需先将其信息输入电脑中,检查无误后确认,则电脑就会自动处理并给出存取位置信息结果,同时指令各相关动力模块分头工作,将所要存取的空货篮挂框或装有货物的满货篮挂框以0.25米/ 秒左右的速度将其移动并准确停顿在巷道地面下角,即A 层存取位置处,等待机械手等自动化装置读取识别条码,再进行存货或取货处理,完成存取工作后又转入待命或进行下一次一任务的移位停靠工作。半自动化采集色棉小量样本,以供打版间打版对色并确定生产色棉原料配比重量之用,其过程与上述取货相同,只不过动力模块是将装有色棉原料的满货篮挂框停靠在外巷道的上一采样层,即B 层靠巷道下角的专用采集样本位置,由抽检人员适时抽取货样品,抽完色棉样后,及时确认告知电脑系统,使其继续从事之后的工作任务。实施例2见图10悬挂货篮可大可小,现代城市的轿车停放采用链条悬挂式高架仓库,可能更方便存取,库容能力更大,这是因为链条悬挂式高架仓库本身是多个动力的模块式存储与取出自身优点所决定的,在电脑总体处理控制下,只需巷道地面机械手作业进出货篮挂框,十分简捷,剩余的事由各模块分别独立进行,无需升降和再进出调位,具体存取过程与说明书所述完全雷同,这里就省略不叙了。实施例3见图11工厂生产都需要配有五金仓库,生产流水线安装都需有机械零备件仓库,它们非常适合采用自动式悬挂货篮挂框高架仓库的电脑自动化管理,可以大幅度提高管理质量和效率,具体过程与说明书相同,因为悬挂式仓库可按电脑的指令在多导位置停顿供取货,人们可根据需要进行多层分工(A、B、C、D),功能化就近领取出货,优势明显。实施例4见图12适当改变货篮挂框大小,链条及链轮形态及上层个别链轮高低差异,就可以使当前的医药房取药,工厂生产取用化工原料等类型仓库发货实现自动化或半自动化的效率更高的管理,同一高架仓库,可在上下多层场地共享同一现代管理资源。