一种物料存取装置及方法与流程

1.本发明涉及物流仓储技术及其智能化设备领域，特别涉及一种物料存取装置及方法。


背景技术：

2.随着物流仓储技术及其智能化设备在各行各业的广泛应用，自动化立体仓库、物料输送及分拣等物流仓储模块在智能物流仓储系统中发挥着重要的作用。
3.以自动化立体仓库为例，仓库内多采用巷道式货架作为物料存储载体，使用伸缩式或夹抱式货叉作为物料存取装置。该装置在存取物料时需将货叉伸入货架内并采用托举或夹抱物料的方法，实现物料在货架上的存取动作。对于使用此种物料存取装置及方法的立体仓库而言，其货架上的每一个货位在设计时需预留出足够的伸叉及升降空间，从而导致库房内的空间浪费。此外上述两种货叉的结构复杂，其制造、装配和安装精度要求较高，制造成本较高。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种结构简单且紧凑，定位精度较高的物料存取装置及方法。
5.为了实现上述目的，本发明的物料存取装置包括机架、横移机构、推拉机构、顶升机构以及顶升框架，所述顶升框架通过所述顶升机构竖向升降连接在所述推拉机构上，所述推拉机构通过所述横移机构横向移动连接在所述机架上，所述顶升框架包括框体，所述推拉机构包括推拉件以及推拉导向件，所述推拉件通过所述推拉导向件连接在所述框体上，所述推拉件包括推拉块和导向杆。所述推拉机构还包括连接在所述横移机构上的推拉驱动件，所述推拉驱动件驱动所述推拉件沿所述推拉导向件相对所述框体横向移动。
6.上述的物料存取装置的一实施方式中，所述推拉机构还包括与所述推拉导向件平行布置的同步带，所述推拉件连接所述同步带，所述推拉驱动件驱动所述同步带运动以带动所述推拉件横向移动。
7.上述的物料存取装置的一实施方式中，所述推拉件凸出于所述框体的上表面。
8.上述的物料存取装置的一实施方式中，所述推拉件包括推拉块和导向杆，所述推拉块内部包含光滑通孔，所述导向杆通过所述光滑通孔贯穿于所述推拉块，在所述框体的升降过程中，所述推拉块沿所述导向杆上下运动。
9.上述的物料存取装置的一实施方式中，所述顶升机构包括顶升驱动件、顶升轴、顶升凸轮和顶升轴承，所述顶升凸轮连接在所述顶升轴上，所述顶升轴承连接在顶升凸轮上，所述顶升驱动件驱动所述顶升轴转动以带动所述顶升轴承转动，所述顶升轴承转动抬起时带动所述顶升框架上升。
10.上述的物料存取装置的一实施方式中，所述顶升机构还包括竖向连接在所述推拉机构上的顶升导向件，所述顶升框架通过所述顶升导向件导向升降，所述顶升框架升降到
位后通过所述顶升导向件竖向支撑。
11.上述的物料存取装置的一实施方式中，所述横移机构包括横移驱动件和齿轮齿条组件。
12.上述的物料存取装置的一实施方式中，所述横移机构还包括平行设置的两个承接导轨，两个所述承接导轨分别设置于所述顶升框架的两侧。
13.本发明的物料存取方法采用上述的物料存取装置将存放于货架上的放置物料的托盘取出或将托盘存放于货架上，其中，物料取出步骤包括：
14.横移机构带动推拉机构、顶升机构以及顶升框架向货架的方向横移，同时，推拉机构驱动推拉件向货架的方向横移，推拉件横移至需取出的托盘的正下方时停止移动，顶升机构驱动顶升框架竖向上升至推拉件与推拉槽相卡接，推拉机构驱动推拉件拖拉托盘并离开货架；
15.物料存放步骤包括：
16.横移机构带动推拉机构、顶升机构以及顶升框架向货架的方向横移，同时，推拉机构驱动推拉件向远离货架的方向横移，推拉件横移至需存入的托盘的推拉槽的正下方时停止横移，顶升机构驱动顶升框架竖向上升至推拉件与推拉槽相卡接，推拉机构驱动推拉件将托盘向货架的方向推动。
17.上述的物料存取方法的一实施方式中，顶升框架的两侧设置有光滑的承接导轨，推拉件将托盘由货架向顶升框架的方向拖拉或者推拉件将托盘由顶升框架的方向推送至货架上时，托盘的两侧均通过承接导轨承载。
18.上述的物料存取方法的一实施方式中，物料取出步骤以及物料存放步骤还包括：推拉件将托盘完全拖动至承接导轨上后，或推拉件将托盘完全推动至货架上后，顶升机构带动顶升框架下降，同时横移机构带动推拉机构、顶升机构以及顶升框架反向横移以返回至初始位置。
19.本发明的有益功效在于，本发明的物料存取装置及方法通过驱动机构驱动推拉件与托盘连接以拖拉或推动托盘而存取物料，定位精度高，存取过程顺滑无冲击，不会存在蹩劲、卡顿等现象。
20.并且，本发明对不同尺寸的物料适应性强。
21.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
22.图1为本发明的物料存取装置的一实施例的立体结构图(第一视角)；
23.图2为本发明的物料存取装置的一实施例的立体结构图(第二视角)；
24.图3为本发明的物料存取装置的一实施例的侧视图；
25.图4为本发明的物料存取装置的一实施例的工作场景示意图(一)；
26.图5为本发明的物料存取装置的一实施例的工作场景示意图(二)；
27.图6为本发明的物料存取装置的一实施例的部分立体结构图(未显示机架)；
28.图7为本发明的物料存取装置的一实施例的部分立体结构图(未显示机架和顶升框架)。
29.图8为本发明的物料存取装置的一实施例的推拉件以及压板的立体结构图；
30.图9为图8的b
‑
b向剖视图。
31.其中，附图标记
32.10：物料存取装置
33.100：机架
34.200：横移机构
35.210：横移驱动件
36.220：齿轮
37.230：齿条
38.240：横移导向件
39.300：推拉机构
40.310：推拉驱动件
41.320：同步带
42.330：推拉件
43.340：推拉块
44.341：光滑通孔
45.350：导向杆
46.360：压板
47.370：推拉导向件
48.380：承接导轨
49.400：顶升机构
50.410：顶升驱动件
51.420：顶升轴
52.430：顶升凸轮
53.440：顶升轴承
54.450：顶升导向件
55.500：顶升框架
56.510：框体
57.20：货架
58.30：托盘
59.31：推拉槽
具体实施方式
60.下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
61.如图1至图3所示，图1和图2分别为本发明的物料存取装置的一实施例的不同视角的立体结构图，图3为本发明的物料存取装置的一实施例的侧视图。
62.本发明的物料存取装置10包括机架100、横移机构200、推拉机构300、顶升机构400以及顶升框架500，其中，顶升框架500连接在顶升机构400的顶端，顶升框架500通过顶升机构400竖向升降连接在推拉机构300上，推拉机构300通过横移机构200横向移动连接在机架
100上。详细来说，横移机构200能够带动其上连接的推拉机构300、顶升机构400以及顶升框架500组成的整体结构相对机架100横向移动，即横移机构200工作时，推拉机构300连同顶升机构400以及顶升框架500同时相对机架100横向移动。
63.其中，顶升框架500包括框体510，推拉机构300包括推拉件330以及推拉导向件370，推拉件330通过推拉导向件370连接在框体510上。推拉机构300还包括连接在横移机构200上的推拉驱动件310，推拉驱动件310驱动推拉件330通过推拉导向件370相对框体510横向移动。
64.如图1所示，推拉机构300还包括同步带320，推拉件330连接同步带320，推拉驱动件310驱动同步带320运转以带动推拉件330横向移动。同步带320的延伸方向与推拉导向件370的延伸方向相同。推拉驱动件310例如为驱动电机，推拉驱动件310驱动带轮带动同步带320运动。结合图8和图9，图8为本发明的物料存取装置的一实施例的推拉件以及压板的立体结构图，图9为图8的b
‑
b向剖视图。推拉件330包括推拉块340和导向杆350，推拉块340内部含光滑通孔341，导向杆350通过光滑通孔341贯穿于推拉块340。导向杆350和推拉块340之间光滑连接，在框体510带着推拉块340升降的过程中，推拉块340通过光滑通孔341沿着导向杆350上下运动。导向杆350与同步带320之间通过压板360连接，同步带320通过压板360以及导向杆350带动推拉块340沿着推拉导向件370同步横移。其中，压板360用于将推拉件330与同步带320压紧，以保证推拉件330能够随着同步带320移动。
65.本发明的推拉机构300采用同步带的方式，其结构紧凑、传动效率高、噪声和冲击较小。当然，推拉机构300在满足推拉需求时可以更换其他类型的方式，比如链条传动等，本发明不以为限。
66.顶升机构400工作时带动顶升框架500竖向升降，即，顶升机构400工作时会带动顶升框架500的框体510、推拉件330以及推拉导向件370同时竖向升降，在框体500升降的过程中，推拉块340沿着导向杆350上下运动，顶升框架500顶升到位后，竖向连接在推拉机构300上的顶升导向件450对顶升框架500起到支撑作用。
67.推拉机构300还包括平行设置的两个承接导轨380，两个承接导轨380设置于顶升框架500的两侧。承接导轨380例如由光滑铝板制成。光滑铝板制成的导轨可减小推拉托盘过程中的摩擦力，并为托盘的推拉过程提供支撑。
68.结合图1至图5，图4和图5分别为本发明的物料存取装置的一实施例的工作场景示意图。以下自动化立体仓库为例说明本发明的物料存取装置10的具体实施方式，其中，定义该装置存取物料方向为横向，货架20上物料存放在托盘30上，托盘30的两侧侧壁设置有推拉槽31，推拉槽31悬空于货架20的横梁。
69.取出货架20上存放的托盘30的过程如下：
70.横移机构200驱动推拉机构300、顶升机构400以及顶升框架500组成的货叉相对机架100朝着需取货的货架20的方向一侧横向移动。在货叉靠近货架20的过程中，推拉机构300驱动推拉件330也朝着需取货货架20的方向一侧横向移动。当推拉件330移动到托盘30的推拉槽31的正下方时，推拉件330停准到位。顶升机构400驱动框体510以及推拉件330一同起升，当推拉件330完全进入托盘30的推拉槽31时，推拉件330停准到位。通过物料存取装置10的推拉件330与托盘30的推拉槽31的卡接，物料存取装置10固定住托盘30。推拉机构300驱动推拉件330拉着托盘30向远离货架20的一侧移动以取出托盘30。
71.其中，托盘30在由货架20转移至物料存取装置10的过程中，托盘30的下表面与承接导轨380发生滑动摩擦接触，推拉件330将托盘30沿着承接导轨380向远离货架20一侧的方向拉出直至托盘30完全转移至承接导轨380上后，驱动横移机构200驱动推拉机构300、顶升机构400以及顶升框架500返回初始位置，取货过程完成。
72.存入货叉上放置的托盘30的过程如下：
73.横移机构200驱动货叉朝着存货方向一侧移动，在货叉靠近货架20的过程中，推拉机构300驱动推拉330朝着远离存货方向一侧的托盘30的推拉槽31移动，当推拉件330的位置移动到托盘30的推拉槽31的正下方时，推拉件330停准到位。顶升机构400驱动框体510连同推拉件330起升，当推拉件330完全进入托盘30的推拉槽31时，推拉件330停准到位。推拉机构300驱动推拉件330推着托盘30向靠近存货方向的一侧移动，托盘30的下表面与承接导轨380发生滑动摩擦接触，推拉件330将托盘30沿着承接导轨380向靠近货架20的一侧的方向推送。托盘30整体推送到位后，横移机构200驱动货叉返回初始位置，存货过程完成。
74.其中，上述托盘也可为料箱等其它放置物料的托盘结构，其侧壁设置能够与推拉件相互作用的推拉槽即可。
75.本实施方式中，推拉件330凸出于顶升框架500的框体510的上表面，以利于卡接入托盘30的推拉槽31中。需要说明的是，推拉件与推拉槽为相互作用的部件，本实施方式中采用推拉块插入推拉槽以使放置物料的托盘或料箱能够与本发明的物料存取装置相结合，使推拉件能够拉动/推动托盘或料箱以转移托盘或料箱即可。在其他实施例中，推拉件与托盘或料箱例如采用电磁铁连接、又或者是电控螺接、卡钩等结构形式均可达到作用目的。
76.本实施例中，通过推拉机构300及顶升机构400将推拉件330直接作用在料箱或托盘侧壁的推拉槽结构上，存取物料的过程顺滑无冲击，不会存在蹩劲、卡顿现象。
77.并，本发明由于推拉件330在推拉过程中始终作用在物料上，物料易精确停准定位。
78.横移机构200包括横移驱动件210和齿轮齿条组件。详细来说，如图2所示，齿轮齿条组件包括相啮合的齿轮220和齿条230，横移驱动件210连接在机架100上，例如为驱动电机，齿轮220连接横移驱动件210，齿条230连接在推拉机构300上。并，横移机构200还包括连接在机架100和推拉机构300之间的横移导向件240。
79.横移机构200各部分运动关系为：横移驱动件210驱动齿轮220转动，齿轮220带动齿条230相对移动，齿条230带动推拉机构300连同连接在推拉机构300上的顶升机构400以及顶升框架500相对机架100移动，其中，机架100与推拉机构300之间通过横移导向件240导向以及限位。
80.需要说明的是，横移机构在满足横移需求时可以更换其他类型的方式，比如：导轮驱动、链条驱动、丝杠驱动等，均在本发明保护的范围之内。
81.如图6和图7所示，图6和图7分别为本发明的物料存取装置的一实施例的部分立体结构图。顶升机构400包括顶升驱动件410、顶升轴420、顶升凸轮430和顶升轴承440，顶升凸轮430连接在顶升轴420上，顶升轴承440连接在顶升凸轮430上，顶升驱动件410驱动顶升轴420转动时带动顶升轴承440抬起或下降，顶升框架500位于顶升轴承440的上方。顶升机构400还包括竖向连接在推拉机构300上的顶升导向件450，顶升框架500通过顶升导向件450导向升降。
82.详细来说，顶升驱动件410例如为驱动电机，连接在推拉机构300上，顶升轴承440通过一连接轴连接在顶升凸轮430的端部。顶升驱动件410驱动顶升轴420转动，顶升轴420带动顶升凸轮430及顶升轴承440绕顶升轴420转动，顶升轴承440在转动起升的过程中将与顶升框架500发生滚动接触，顶升轴承440将顶升框架500顶起。由于顶升框架500通过顶升导向件450导向连接，故顶升驱动件410带动顶升框架500沿顶升导向件450做直线运动，顶升框架500顶升到位后，顶升导向件450对顶升框架500起到支撑作用。
83.需要说明的是，顶升机构在满足顶升使用需求时可以更换其他类型的方式，比如丝杠、液压顶升等结构形式，其均在本发明的保护范围之内。
84.本专利通过横移机构驱动货叉横向移动，以靠近或远离货架。通过推拉机构驱动推拉件横向移动，以根据不同方向的存取货需求驱动推拉件移动到托盘左侧侧壁或右侧侧壁的推拉槽的正下方。通过顶升机构驱动推拉块进入或移出托盘侧壁的推拉槽。通过推拉机构驱动推拉块横向移动，将托盘推拉到框架上的光滑铝板导轨上，并将托盘沿着框架上的光滑铝板导轨拉出或推入货架，完成存取物料过程。
85.本发明的物料存取装置结构紧凑，体积较小，对不同尺寸的托盘适用性较强。并，本发明通过推拉机构将物料沿光滑铝板导轨拉出或推入货架，能有效避免滚轮机构的打滑现象，故本发明适用于轻型物料。
86.综上，本发明的物料存取方法采用上述的物料存取装置10将存放于货架20上的放置物料的托盘30取出，或将托盘30存放于货架20上。
87.其中，物料取出步骤包括：
88.横移机构200带动推拉机构300、顶升机构400以及顶升框架500向货架20的方向横移，同时，推拉机构300驱动推拉件330向货架20的方向横移，推拉件330横移至需取出的托盘30的正下方时停止移动，顶升机构400驱动顶升框架500竖向上升至推拉件330与推拉槽31相卡接，推拉机构300驱动推拉件330拖拉托盘30并离开货架20，托盘30取出。
89.物料存放步骤包括：
90.横移机构200带动推拉机构300、顶升机构400以及顶升框架500向货架20的方向横移，同时，推拉机构300驱动推拉件330向远离货架20的方向横移，推拉件330横移至需存入的托盘30的推拉槽31的正下方时停止横移，顶升机构400驱动顶升框架500竖向上升至推拉件330与推拉槽31相卡接，推拉机构300驱动推拉件330将托盘30向货架20的方向推动以存入托盘30。
91.其中，顶升框架500的两侧设置有光滑的承接导轨380，推拉件330将托盘30由货架20向顶升框架500的方向拖拉或者推拉件330将托盘30由顶升框架500的方向推送至货架20上时，托盘30的两侧均通过承接导轨380承载，阻力小，尺寸包容性大。
92.物料取出步骤以及物料存放步骤还包括：推拉件330将托盘30拖动至承接导轨380上后，或推拉件330将托盘30推动至货架20上后，顶升机构400带动顶升框架500下降，同时横移机构200带动推拉机构300、顶升机构400以及顶升框架500反向横移以返回至初始位置。
93.本发明通过推拉机构300能直接将物料完全拉出或推入货架20，本发明所采用的物料存取装置以及方法能保证物料存取过程的连续性，该存取方法能有效提高物料存取效率。
94.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。