CN116923943A - 一种堆垛机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种堆垛机，包括：行走装置，其包括行走箱、安装于行走箱内的摩擦传动机构、用于定位行走位置的水平定位组件，该摩擦传动机构包括与摩擦轨道配合的摩擦驱动轮及行走动力机构；升降装置，其包括安装于行走箱顶部的升降框架、安装于升降框架上的机械臂载物组件、用于带动机械臂载物组件进行升降的升降传动组件及提升动力机构、用于定位机械臂载物组件的升降位置的竖向定位组件；控制装置，其用于根据水平定位组件反馈的行走位置，控制行走动力机构带动行走装置运行至目标行走位置，还用于根据竖向定位组件反馈的升降位置，控制提升动力机构带动机械臂载物组件运行至目标升降位置。本发明能够实现堆垛机在行走方向和提升方向的精确定位。

Description

一种堆垛机

技术领域

本发明涉及物流仓储技术领域，尤其涉及一种堆垛机。

背景技术

随着半导体需求的不断提高，传统低效率的人工搬运存储已不能满足日益增长的半导体产品的需求，因而带动半导体输送存储设备不断优化。在此环境下，自动化立体仓库应运而生，它是一种用高层立体货架存储物品，并由计算机自动控制巷道式堆垛机进行存取物品作业的仓库。巷道式堆垛机是伴随着自动化立体仓库的出现而发展起来的专用起重机，通常简称堆垛机，是自动化立体仓库中最重要的起重运输设备。

堆垛机在自动化立体仓库的巷道内沿轨道运行，并通过其可升降的载物组件将位于巷道口的物品存入立体货架的指定货格，或取出指定货格内的物品并运送至巷道口，以完成物品的存取作业。

在此过程中，如何实现堆垛机在行走方向和提升方向的精确定位，从而实现精确的存取操作，是本发明亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种堆垛机，以实现堆垛机在行走方向和提升方向的精确定位。

为了实现上述目的，本发明提供一种堆垛机，包括：

行走装置，所述行走装置包括行走箱、安装于所述行走箱内的摩擦传动机构、以及安装于所述行走箱上并用于定位所述行走装置的行走位置的水平定位组件，其中，所述摩擦传动机构包括穿过所述行走箱与地面上的摩擦轨道摩擦配合的摩擦驱动轮、以及用于带动所述摩擦驱动轮转动的行走动力机构；

升降装置，所述升降装置包括安装于所述行走箱顶部的升降框架、安装于所述升降框架上的机械臂载物组件、用于带动所述机械臂载物组件沿所述升降框架升降的升降传动组件、用于驱动所述升降传动组件的提升动力机构、以及用于定位所述机械臂载物组件的升降位置的竖向定位组件；

控制装置，所述控制装置用于根据所述水平定位组件反馈的行走位置，控制所述行走动力机构带动所述行走装置运行至目标行走位置，所述控制装置还用于根据所述竖向定位组件反馈的升降位置，控制所述提升动力机构带动所述机械臂载物组件运行至目标升降位置。

优选地，沿所述堆垛机的行走路径设有水平安装的条码安装板，所述条码安装板上设有若干用于指示所述行走位置的行走位置条码；

所述水平定位组件包括安装于所述行走箱上的第一扫码器，所述第一扫码器用于扫描所述行走位置条码并将扫描结果传送到所述控制装置。

优选地，所述升降装置还包括若干沿竖向设置并用于指示所述升降位置的升降位置条码；

所述竖向定位组件包括安装于所述机械臂载物组件上的第二扫码器，所述第二扫码器用于扫描所述升降位置条码并将扫描结果传送到所述控制装置。

优选地，所述行走装置还包括：位于所述行走箱上的行走减速传感器组件及/或行走限位传感器组件；

所述行走减速传感器组件用于在感应到所述堆垛机行走到相应的水平方向减速位置时，触发所述控制装置执行相应的水平方向减速操作；

所述行走限位传感器组件用于在感应到所述堆垛机行走到相应的水平方向极限位置时，触发所述控制装置执行相应的水平方向限位操作。

优选地，所述水平方向减速操作包括：检测所述堆垛机的行走速度是否小于相应的行走速度阈值，若不小于，则控制所述行走动力机构减速并报警。

优选地，所述行走减速传感器组件包括一级行走减速传感器及二级行走减速传感器；

所述一级行走减速传感器用于在感应到所述堆垛机行走到第一水平方向减速位置时，触发所述控制装置检测所述行走装置的行走速度是否小于第一行走速度阈值，若不小于，则控制所述行走动力机构减速并报警；

所述二级行走减速传感器用于在感应到所述堆垛机行走到第二水平方向减速位置时，触发所述控制装置检测所述行走装置的行走速度是否小于第二行走速度阈值，若不小于，则控制所述行走动力机构减速并报警；

其中，沿所述堆垛机的行走方向，所述堆垛机先到达所述第一水平方向减速位置再到达所述第二水平方向减速位置，且所述第一行走速度阈值大于所述第二行走速度阈值。

优选地，所述升降装置还包括：沿所述机械臂载物组件的升降方向设置的上部限位传感器组件、上部减速传感器组件、下部减速传感器组件、及/或下部限位传感器组件；

所述上部限位传感器组件用于在感应到所述机械臂载物组件上升到相应的上部极限位置时，触发所述控制装置执行相应的上升限位操作；

所述上部减速传感器组件用于在感应到所述机械臂载物组件上升到相应的上部减速位置时，触发所述控制装置执行相应的上升减速操作；

所述下部减速传感器组件用于在感应到所述机械臂载物组件下降到相应的下部减速位置时，触发所述控制装置执行相应的下降减速操作；

所述下部限位传感器组件用于在感应到所述机械臂载物组件下降到相应的下部极限位置时，触发所述控制装置执行相应的下降限位操作；

其中，所述上部极限位置、上部减速位置、下部减速位置、下部极限位置从上至下依次排列。

优选地，所述堆垛机的行走路径上方设有天车轨道；

所述升降框架的顶部设有与所述天车轨道滑动配合的上部导轮组件。

优选地，所述堆垛机还包括：

设置于所述行走箱一侧的取电组件；

与所述取电组件电连接的供电组件；

与所述取电组件及供电组件电连接的储能组件；

其中，所述取电组件获取的电能一部分供应至所述供电组件，另一部分储存至所述储能组件，所述供电组件用于给所述堆垛机供电。

优选地，所述升降传动组件包括：

设置于所述行走箱侧面、并与所述提升动力机构连接的驱动带轮；

设置于所述升降框架顶端、并通过同步皮带与所述驱动带轮连接的从动带轮；以及

沿所述升降框架竖向设置的竖向导轨；

其中，所述机械臂载物组件与所述同步皮带固定连接、并与所述竖向导轨滑动配合，以在所述同步皮带的带动下沿所述竖向导轨进行升降。

优选地，所述行走箱的侧面还设有抵接于所述同步皮带一侧的调节轮，所述调节轮能够随所述同步皮带的转动而转动。

优选地，所述行走装置还包括用于支撑所述摩擦驱动轮的驱动轮支撑座；

所述驱动轮支撑座的一端可转动地固定于所述行走箱内；

所述驱动轮支撑座的另一端通过竖向设置于所述驱动轮支撑座上方的弹性组件固定于所述行走箱内。

优选地，所述弹性组件包括：

弹性元件，所述弹性元件竖向设置并且所述弹性元件的底端与所述驱动轮支撑座另一端的顶面相连；

弹力调节机构，所述弹力调节机构与所述弹性元件的顶端相连，并用于调节所述弹性元件产生的弹力。

优选地，所述行走箱内设有限位板，所述限位板横向设置于所述弹性元件的上方；

所述弹力调节机构包括竖向设置并与所述限位板螺纹配合的固定件，且所述固定件的底端与所述弹性元件的顶端相连。

优选地，所述弹性组件还包括竖向安装于所述限位板顶面的标尺。

优选地，所述行走箱的底部还安装有多个滑块，所述滑块与地面上的横向导轨滑动配合。

优选地，所述堆垛机的行走路径上设有光发射端，所述堆垛机上设有光接收端；

其中，当所述光接收端接收到所述光发射端所发射的光信号时，触发所述控制装置基于上位机下发的存取任务数据，结合所述水平定位组件定位的行走位置控制所述行走动力机构运行、以及结合所述竖向定位组件定位的升降位置控制所述提升动力机构运行。

通过采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明的行走装置通过采用摩擦传动机构能够实现快速启停操作，便于将堆垛机停止在期望的水平位置，同时通过设置用于定位所述行走装置的行走位置的水平定位组件、以及用于定位所述机械臂载物组件的升降位置的竖向定位组件，又使得控制装置能够准确判断堆垛机是否行走到位或升降到位，并据此对行走动力机构和提升动力机构进行控制，因而能够实现堆垛机在行走方向和提升方向的精确定位，进而提高堆垛机存取操作的精确性。

附图说明

图1为本发明中堆垛机的立体结构示意图；

图2为图1中区域A的放大示意图；

图3为图1中区域B的放大示意图；

图4为本发明中堆垛机的后视图；

图5为本发明中多级减速板的安装示意图；

图6为本发明中堆垛机的侧视图；

图7为本发明中堆垛机的升降框架的局部立体结构示意图；

图8为本发明中堆垛机的行走装置的立体结构示意图；

图9为本发明中堆垛机的行走装置的内部结构示意图；

图10为本发明中堆垛机的行走装置的俯视剖视图；

图11为本发明进行一级减速的工作原理图；

图12为本发明进行二级减速的工作原理图；

图13为本发明进行三级减速的工作原理图；

图14为本发明中堆垛机的工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任意或所有可能组合。

本发明提供一种堆垛机，如图1～10所示，该堆垛机主要包括行走装置、升降装置及控制装置。

在本发明中，如图1所示，行走装置主要包括行走箱100、安装于行走箱100内的摩擦传动机构200、以及安装于行走箱100上的水平定位组件101(见图4)，且该水平定位组件101用于定位行走装置的实时行走位置。其中，行走箱100在此为摩擦传动机构200提供受力支撑面；摩擦传动机构200提供堆垛机的行走动力源。如图8～10所示，摩擦传动机构200主要包括穿过行走箱100的底板与地面上的摩擦轨道901摩擦配合的摩擦驱动轮201、以及与摩擦驱动轮201相连并用于带动摩擦驱动轮201转动的行走动力机构202(见图10)。优选地，行走动力机构202采用伺服减速电机实现，其具有运行定位准确，加减速响应及时等特点，进一步提高本发明堆垛机的行走定位准确性。

在本发明中，如图1所示，升降装置主要包括安装于行走箱100顶部的升降框架300、安装于升降框架300上以用于承载物品的机械臂载物组件400、用于带动机械臂载物组件400沿升降框架300升降的升降传动组件、用于驱动升降传动组件运行的提升动力机构501、以及用于定位机械臂载物组件400的实时升降位置的竖向定位组件401。其中，在提升动力机构501及升降传动组件的带动下，机械臂载物组件400能够沿升降框架300进行升降，以将物品存入立体货架的指定货格，或取出指定货格内的物品。在本发明中，提升动力机构501也优选采用伺服减速电机实现，以提高本发明堆垛机的升降定位准确性。

在本发明中，控制装置600一方面用于根据水平定位组件101反馈的行走位置，来控制行走动力机构202带动行走装置运行至期望的目标行走位置；另一方面用于根据竖向定位组件401反馈的升降位置，来控制提升动力机构501带动机械臂载物组件400运行至期望的目标升降位置。这样，在水平定位组件101及竖向定位组件401的辅助作用下，控制装置600能够实时准确判断堆垛机是否行走到位(即行走装置是否运行至目标行走位置)或升降到位(即机械臂载物组件400是否运行至目标升降位置)，并据此对行走动力机构202和提升动力机构501进行实时控制，因而能够实现堆垛机在行走方向(即堆垛机的长度方向X方向)和提升方向(即竖向方向，也即堆垛机的高度方向Z方向)的精确定位，进而提高堆垛机存取操作的精确性。

在一可实施的方式中，如图4所示，沿堆垛机的行走路径设有通过条码板安装支架7011水平安装的条码安装板701，该条码安装板701上设有若干用于指示当前行走位置的行走位置条码(可以是一维条码，也可以是二维条码)。在此基础上，本发明中的水平定位组件101包括安装于行走箱100上的第一扫码器，该第一扫码器用于扫描行走位置条码并将扫描结果传送到控制装置600，从而使控制装置600能够根据第一扫码器的扫描结果解析得到堆垛机当前所处的行走位置。

在一可实施的方式中，升降框架300上还设有若干沿竖向设置并用于指示当前升降位置的升降位置条码(可以是一维条码，也可以是二维条码)。在此基础上，竖向定位组件401包括安装于机械臂载物组件400上的第二扫码器，该第二扫码器用于扫描升降位置条码并将扫描结果传送到控制装置600，从而使控制装置600能够根据第二扫码器的扫描结果解析得到机械臂载物组件400当前所处的升降位置。

可见，本发明的堆垛机在行走方向和提升方向的定位，均可以通过条码识别定位实现，具有牢靠、识别效率高等特点。

此外，为了保证堆垛机在运行过程中的安全，使其不会运行超过极限位置造成碰撞，本发明分别在水平方向和竖向方向设置相应的减速传感器组件及/或限位传感器组件。以下对此进行具体说明：

在水平方向(X方向)，由于堆垛机运行在两端封闭且狭长的巷道中，在水平方向的行程较长，为了完成高效的存取任务，堆垛机的运行速度也会比较高，但较高的运行速度会带来停车不及时从而碰撞到巷道两端封闭处的问题。为了保证堆垛机在水平方向上运行的安全性，本发明在行走箱100上安装行走减速传感器组件及/或行走限位传感器组件。其中，行走减速传感器组件用于在感应到堆垛机行走到相应的水平方向减速位置时，触发控制装置600执行相应的水平方向减速操作，该水平方向减速操作包括：检测堆垛机的行走速度是否小于相应的行走速度阈值，若不小于，则控制行走动力机构202减速并进行报警；行走限位传感器组件用于在感应到堆垛机行走到相应的水平方向极限位置时，触发控制装置600执行相应的水平方向限位操作，该水平方向限位操作包括：断开整个堆垛机的动力源并进行报警。

在图4、5、8所示的实施例中，行走减速传感器组件包括一级行走减速传感器102及二级行走减速传感器103；行走限位传感器组件包括一行走限位传感器104，该行走限位传感器104在此可作为三级行走减速传感器。其中，一级行走减速传感器102用于在感应到堆垛机行走到第一水平方向减速位置时，触发控制装置600检测行走装置的行走速度是否小于第一行走速度阈值，若不小于，则控制行走动力机构202减速(例如通过切断行走动力机构202的动力源实现)并报警；二级行走减速传感器103用于在感应到堆垛机行走到第二水平方向减速位置时，触发控制装置600检测行走装置的行走速度是否小于第二行走速度阈值，若不小于，则控制行走动力机构202减速(例如通过切断行走动力机构202的动力源实现)并报警；三级行走减速传感器(即行走限位传感器104)用于在感应到堆垛机行走到第三水平方向减速位置(即水平方向极限位置)时，无需进行速度判断，直接触发控制装置600切断整个堆垛机的的动力源并报警。应该理解，沿堆垛机的行走方向，堆垛机将先到达第一水平方向减速位置，再到达第二水平方向减速位置，最后到达第三水平方向减速位置，且第一行走速度阈值应大于第二行走速度阈值。

在图4和图5所示的实施例中，本发明在第一水平方向减速位置设有一级减速板7012，在第二水平方向减速位置设有二级减速板7013，在第三水平方向减速位置设有三级减速板7014。如图5所示，各级减速板可均安装于条码板安装支架7011上。优选地，本发明中的一～三级行走减速传感器102～104均采用槽形光电传感器实现，可分别定义为一级、二级、三级槽形光电传感器，三者安装于同一传感器支架105上并沿竖直方向对齐排列。当堆垛机运行至第一水平方向减速位置时，一级减速板7012将进入一级槽形光电传感器的槽内，同理，当堆垛机运行至第二水平方向减速位置时，二级减速板7013将进入二级槽形光电传感器的槽内；当堆垛机运行至第三水平方向减速位置时，三级减速板7014将进入三级槽形光电传感器的槽内，当各槽形光电传感器检测到有减速板进入其槽内时，将向控制装置600输出相应的触发信号。

此外，由于堆垛机运行的巷道两端均封闭，因而在巷道的两侧分别设置一～三级减速板7012～7014。相应地，在行走箱100邻近前端的位置设有一～三级行走减速传感器102～104，在行走箱100邻近后端的位置也设有一～三级行走减速传感器102～104。在堆垛机执行任务时，堆垛机运行至巷道的任一端，堆垛机上设置的相应一～三级行走减速传感器102～104即可依次检测到对应的一～三级减速板7012～7014，从而保证堆垛机能够安全地停车。

如图11～13所示，通过前述一～三级行走减速传感器102～104、一～三级减速板7012～7014，可以实现以下一～～三级减速操作：

当堆垛机的一级行走减速传感器102运行经过一级减速板7012时，一级行走减速传感器102将检测到一级减速板7012，并上传触发信号至控制装置600；而后控制装置600获取堆垛机的当前运行速度V，并判断当前运行速度V是否小于第一行走速度阈值V1(如V1＝1m/s)，当V<V1时，堆垛机可实现可控的正常刹车，继续正常运行；当V>V1时，则切断行走动力机构202的动力源并产生报警，以实现快速减速。堆垛机安全停止后，控制装置600的软件控制部分再将堆垛机运行至原点位置。

当堆垛机的二级行走减速传感器103运行经过二级减速板7013时，二级行走减速传感器103将检测到二级减速板7013，并上传触发信号至控制装置600；而后控制装置600获取堆垛机的当前运行速度V，并判断当前运行速度V是否小于第二行走速度阈值V2(如V2＝0.5m/s)，当V<V2时，堆垛机可实现可控的正常刹车，继续正常运行；当V>V2时，则切断行走动力机构202的动力源并产生报警，以实现快速减速。堆垛机安全停止后，控制装置600的软件控制部分再将堆垛机运行至原点位置。

当堆垛机的三级行走减速传感器104运行经过三级减速板7014时，三级行走减速传感器104将检测到三级减速板7014，并上传触发信号至控制装置600；而后控制装置600强制切断堆垛机的所有动力源并报警，同时检测堆垛机是否出现异常。通过报警提醒人工进行干预，后续经人工干预调整后解除报警。

在竖向方向(Z方向)，机械臂载物组件400在同步皮带503的作用下沿竖向方向升降时，为了保证所运载的晶圆等物品的安全，防止过运行碰撞到顶部的天车轨道702或底部的行走箱100，而造成晶圆损坏，故在升降框架300的上、下端部设有：上部限位传感器组件303、上部减速传感器组件304、下部减速传感器组件305、及/或下部限位传感器组件306。

其中，上部限位传感器组件303设置于上部极限位置、并用于在感应到机械臂载物组件400上升到相应的上部极限位置时，触发控制装置600执行相应的上升限位操作。上部减速传感器组件304设置于上部减速位置、并用于在感应到机械臂载物组件400上升到相应的上部减速位置时，触发控制装置600执行相应的上升减速操作。下部减速传感器组件305设置于下部减速位置、并用于在感应到机械臂载物组件400下降到相应的下部减速位置时，触发控制装置600执行相应的下降减速操作。下部限位传感器组件306设置于下部限速位置、并用于在感应到机械臂载物组件400下降到相应的下部极限位置时，触发控制装置600执行相应的下降限位操作。应该理解，上部极限位置、上部减速位置、下部减速位置、下部极限位置从上至下依次排列。

具体地，本发明中的上升/下降减速操作包括：检测机械臂载物组件400的上升/下降速度是否小于相应的上升/下降速度阈值，若不小于，说明有碰撞风险，则控制提升动力机构501减速(例如通过切断提升动力机构501的动力源快速减速)并进行报警。本发明中的上升/下降限位操作包括：断开整个堆垛机的动力源。

优选地，上/下部减速传感器组件304/305、上/下部限位传感器组件303/306也可以采用槽形光电传感器实现。相应地，机械臂载物组件400上设置有触发片401，该触发片401能够随机械臂载物组件400升降而升降。当触发片401运行到进入相应槽形光电传感器的槽内时，则相应槽形光电传感器将感应到机械臂载物组件400上升/下降到相应的上部/下部减速位置、或者上部/下部极限位置。

以上多重减速、限位保障，能够确保本发明的堆垛机能够安全可靠运行。

再次参阅图1所示，堆垛机的行走路径上方设有天车轨道702；升降框架300的顶部设有与天车轨道702滑动配合的上部导轮组件703，通过该上部导轮组件703中的导轮，堆垛机即可沿天车轨道702滑动运行。在本发明中，天车轨道702能够对堆垛机的上部进行支撑，起到防倾斜、导向作用；上部导轮组件703作为堆垛机上部的导向组件，通过上部导轮调节螺丝7031可以调节其导轮与天车轨道702之间的距离。

在一可实施的方式中，如图4和6所示，本发明的堆垛机还可以包括：设置于行走箱100一侧的取电组件801；与取电组件801电连接的供电组件802(如电控柜)；以及分别与取电组件801及供电组件802电连接的储能组件803(如电容)；其中，取电组件801获取的电能一部分供应至供电组件802，另一部分储存至储能组件803，该供电组件802用于给堆垛机供电。优选地，本发明中的取电组件801为无线取电组件801，该无线取电组件801具有无线取电接收端8011，该无线取电接收端8011可以采用无线的方式获取市电，从而能够满足百级无尘要求，且比拖链供电寿命更高。其中，无线取电组件801由无线取电支架8012支撑，该支架8012优选采用不锈钢焊接加工，强度优异，安装简单。

在一可实施的方式中，如图1所示，本发明中的升降框架300包括沿堆垛机的长度方向(即X方向)相对设置的一组主立柱301及一组副立柱302。其中，一组主立柱301包括沿堆垛机的宽度方向(即z方向)相对设置的两根主立柱301，一组副立柱302包括沿堆垛机的宽度方向对设置的两根副立柱302，且四根立柱301、302均安装于行走箱100与天车轨道702之间。在本发明中，主立柱301承担机械臂载物组件400的支撑导向作用，副立柱302上设置前述升降位置条码、上部限位传感器组件303、上部减速传感器组件304、下部减速传感器组件3045以及下部限位传感器组件306，并且通过设置副立柱302能够分担主立柱301承受的压力，减小堆垛机立柱整体受力。

在本发明中，如图1、6和7所示，升降传动组件包括：设置于行走箱100侧面并与提升动力机构501连接的驱动带轮502；设置于升降框架300顶端并通过同步皮带503与驱动带轮502连接的从动带轮504；以及沿升降框架300的主立柱301竖向设置的竖向导轨505。其中，驱动带轮502、从动带轮504及同步皮带503构成带传动结构，机械臂载物组件400与同步皮带503固定连接并与竖向导轨505滑动配合，以在同步皮带503的带动下沿竖向导轨505进行升降。在本发明中，为了保证机械臂载物组件400的稳定运行，在两根主立柱301的侧面分别设有带传动结构，两个带传动结构同步运行，以同步带动机械臂载物组件400进行升降。

在图1和图6所示的实施例中，从动带轮504通过安装于两根主立柱301顶端的带轮安装组件704设置于升降框架300顶端，该带轮安装组件704既能承载从动带轮504，又能限定两个主立柱301之间的间距。同时，在竖向方向，带轮安装组件704设置于主立柱301与上部导轮组件703之间，其还具有连接主立柱301与上部导轮组件703的作用。

在本发明中，如图7所示，外观走线布局均采用线槽形式，且所有线槽均在堆垛机内部。其中一根副立柱302上半部分设置线槽，保护线路，下半部分设置坦克连，并通过缆线插接口3021，将随机械臂载物组件400移动的线路设置在坦克连3022中。

如上所示，本发明在主副立柱302上分隔布局驱动、导向、定位、减速、限位、线缆部分，在布局上实现多功能高度集成的同时，还能够有效控制堆垛机的宽度。具体地，若将上述多种功能部分布置在堆垛机的单立柱上，则需要单立柱的宽度扩展，且需要单立柱通过增加材料才能满足强度要求。此外，如图1所示，副立柱302上还可以设置爬梯3023，方便维修保养。

优选地，再次参阅图6所示，行走箱100的侧面还设有抵接于同步皮带503的调节轮506(具体从同步皮带503的外侧向内侧抵接)，该调节轮506能够随同步皮带503的转动而转动。该调节轮506一方面相对于同步皮带503起到张紧作用，另一方面调整同步皮带503的方向，使同步皮带503运行于主立柱301的范围内。

在本发明中，如图10所示，摩擦驱动轮201具体包括旋转轴2011、轮毂2012以及轮面2013。其中，摩擦驱动轮201的旋转轴2011、轮毂2012可以采用不锈钢、碳素钢和铝合金等材料制成，当采用不锈钢材料制成时能够增强防锈抗污能力，当采用铝合金材料制成时，能够减轻摩擦驱动轮201的整体重量。摩擦驱动轮201的轮面2013采用高摩擦性轮面(摩擦系数μ的范围例如为0.3≤μ≤0.45)，优选采用高弹性体耐磨橡胶制成，以增加轮面2013与摩擦轨道901(见图4)之间的摩擦系数，便于加减速的快速响应，并且能够延长使用寿命，减少粉尘产生、减小噪声。与摩擦驱动轮201配合的摩擦轨道901优选采用铝合金轨道加工而成，以保证轨道具有良好的平面度，能最大程度地减少摩擦驱动轮201在运行过程中的磨损，并减少运行过程中产生的环境粉尘。

在图8-10所示的实施例中，驱动轮201由驱动轮支撑座203支撑于行走箱100内。其中，驱动轮支撑座203的一端可转动地固定于行走箱100内，驱动轮支撑座203的另一端通过竖向设置于驱动轮支撑座203上方的弹性组件204固定于行走箱100内，从而形成杠杆结构，通过弹性组件204向下施加的压力能够使摩擦驱动轮201行走于摩擦轨道901上，并且由于弹性组件204的作用能够实现减振。

具体地，行走箱100的沿宽度方向的侧壁上设有固定座205，驱动轮支撑座203的一端通过连接转轴206与固定座205转动连接，使得摩擦驱动轮201能够围绕连接转轴206及固定座205进行摆动。其中，如图10所示，摩擦驱动轮201的旋转轴2011设置为与行走动力机构202的输出轴同轴连接，当电机202的输出轴转动时，摩擦驱动轮201的旋转轴2011同步转动，进而带动摩擦驱动轮201沿摩擦轨道901滚动前行。优选地，连接转轴206设置为与摩擦驱动轮201的旋转轴2011平行，由此，当摩擦轨道901不平整时，通过驱动轮支撑座203的摆动能够使摩擦驱动轮201上下移动以适应轨道行驶面的变化。优选地，固定座205采用不锈钢材料制成，具有防腐防锈功能，在安装时，固定座205通过螺钉固定在行走箱100的侧壁上。

在图8-10所示的实施例中，弹性组件204用于使摩擦驱动轮201与摩擦轨道901产生稳定可控的压力，其主要包括弹性元件及弹力调节机构。其中，弹性元件竖向设置并且弹性元件的底端与驱动轮支撑座203另一端的顶面相连；弹力调节机构与弹性元件的顶端相连，并用于调节弹性元件产生的弹力。本发明通过采用弹力调节机构对弹性元件的弹力进行调节，从而能够调节施加给驱动轮支撑座203的另一端的压力，进而能够调节摩擦驱动轮201对摩擦轨道901的压力，以便满足不同使用需求。

具体参阅图9所示，行走箱100内设有限位板101，该限位板101横向设置于弹性元件的上方；弹力调节机构包括竖向设置并与限位板101螺纹配合的固定件2041，且该固定件2041的底端与弹性元件的顶端相连。其中，限位板101在此用于承担弹性元件作用在固定件2041上的反作用力，具有抗弯、阻止固定件2041相对运动的作用。优选地，固定件2041采用标准细牙螺杆，其加工成型简单，且可承受高压力而不容易松动。

再次参阅图9，本发明中的弹性元件包括：弹性元件本体2042、与弹性元件本体2042的顶端卡接配合的第一卡板2043、以及弹性元件本体2042的底端卡接配合的第二卡板2044，且该第一卡板2043与弹力调节机构中的固定件2041的底端固定连接，第二卡板2044通过螺栓与驱动轮支撑座203的另一端固定连接。其中，弹性元件本体2042优选采用高强度弹簧，能够保证施加于摩擦驱动轮201的压力稳定；第一卡板2043、第二卡板2044作为弹性元件两端的限位支撑机构，能够防止弹性元件本体2042在被压缩时脱离位置。应该理解，本发明中的弹性元件本体2042并不限于高强度弹簧，也可以采用弹性橡胶等其他任意合适的弹性体，本发明对此并不做任何具体限制。

优选地，如图9所示，弹性组件204还包括竖向安装于限位板101顶面的标尺2045，该标尺2045邻近固定件2041设置并与固定件2041平行。在上下调节固定件2041时，该标尺2045能够实时反映调节量，便于精确对摩擦驱动轮201施加所需要的压力。

在本发明中，驱动轮支撑座203用于为摩擦驱动轮201提供安装空间，如图10所示，其包括一体成型的第一连接部分2031、第一安装板部分2032、第二安装板部分2033、以及第二连接部分2034，该第一安装板部分2032及第二安装板部分2033位于连接部分2031的两端并沿行走箱的长度方向对称设置，以使摩擦驱动轮201固定于第一连接部分2031、第一安装板部分2032、第二安装板部分2033、以及第二连接部分2034围成的空间内，且摩擦驱动轮201的旋转轴2011与第一、第二安装板部分2032、2033正交。

其中，行走动力机构202的壳体通过螺钉与第一安装板部分2032的远离第二安装板部分2033的一侧固定连接，第一安装板部分2032及第二安装板部分2033还分别开设有同轴的通孔，行走动力机构202的输出轴穿过第一安装板部分2032的通孔与摩擦驱动轮201的旋转轴2011的一端连接，且摩擦驱动轮201的旋转轴2011的另一端延伸穿过第二安装板部分2033的通孔。本发明中的驱动轮支撑座203能够使摩擦驱动轮201运行更加稳定。

再次参阅图10，本发明中驱动轮支撑203座的一端A包括第一安装板部分2032及第二安装板部分2033的一端，且第一安装板部分2032及第二安装板部分2033的一端分别与连接转轴206转动连接。本发明中弹性组件204的数量为两个，第一连接板部分2031横向设置，第一安装板部分2032及第二安装板部分2033的另一端通过第一连接板部分2031相连，以使所述第一连接板部分2031作为驱动轮支撑座203的另一端B与两个弹性组件204连接，以通过相应弹性组件204调节自身施加给摩擦驱动轮201的压力。应该理解，为了保证摩擦驱动轮稳定运行，两个弹性组件204施加给摩擦驱动轮201的压力应一致。

在本发明中，如图10所示，固定座205具有朝向摩擦驱动轮201的凸起部；连接部分2031呈板状结构，其邻近第一安装板部分2032及第二安装板部分2032的靠近连接转轴206的一端竖向设置，使得连接板2031、第一安装板部分2032、第二安装板部分2032形成能够容纳固定座205的凸起部的容纳空间。在前述容纳空间内，固定坐205的凸起部夹持于第一安装板部分2032与第二安装板部分2032之间，通过穿过三者的连接转轴206，即能将第一安装板部分2032、第二安装板部分2033与固定座205可转动地连接在一起。

优选地，如图10所示，在第二安装板部分2033的通孔内还设有套设于摩擦驱动轮201的旋转轴2011上的轴承207，该轴承207在此作为旋转轴2011的支撑回转部件。此外，第二安装板部分2033的远离第一安装板部分2032的一侧还设有轴承盖208，该轴承盖208具有沿轴承207的轴向方向卡接于轴承207与第二安装板部分2033之间的套筒部，其一方面为轴承207提供限位，另一方面具有防尘作用。

进一步优选地，如图10所示，摩擦驱动轮201的旋转轴2011上还套设有挡圈209，该挡圈209抵接于所述轴承207的远离所述轴承盖208的一端，该挡圈209在此作为轴承207的外圈限位零件，能够防止轴承207在轴向的窜动，具有便于拆卸的特点。此外，摩擦驱动轮201的旋转轴2011与摩擦驱动轮201的轮毂2012之间卡设有张紧轴套210，该张紧轴套210用于将摩擦驱动轮201的轮毂2012牢牢锁定在旋转轴2011上，具有高扭矩传动输出的作用，且具有调心功能。

进一步优选地，如图10所示，连接转轴206与固定座205之间卡设有无油衬套211，该衬套211作为连接转轴206与固定座205相对转动的中间部件，具有高耐磨、高承压的特点，在使用过程中可以对其磨损情况进行检测和更换。

在本发明中，如图1和4所示，行走箱100的底部还安装有多个滑块106，各滑块106与地面上的横向导轨902滑动配合。具体地，行走箱100的底部安排有两排滑块106，分别沿行走箱100的宽度方向并排设于摩擦驱动轮201的相对两侧，且各滑块106的延伸方向与摩擦驱动轮201的行走方向平行，从而使滑块106与摩擦驱动轮201能够同时沿行走装置的行走方向移动。优选地，横向导轨902采用低摩擦的滚珠导轨来承受整个堆垛机的压力。

再次参阅图4，本发明中的滑块106底部设有与横向导轨902卡接配合的滑槽，横向导轨902通过与滑块106卡接配合，能够提供整个堆垛机的对地压力及拉力。具体地，当摩擦驱动轮201压力超过堆垛机整个设备的重力时，横向导轨902提供拉力阻止摩擦驱动轮201继续向下调节，当摩擦驱动轮201压力小于堆垛机整体重量时，堆垛机其余部分的重量会由横向导轨902支承，从而保证堆垛机整体平稳。

在本发明中，堆垛机的行走路径上还设有光发射端(未示出)，堆垛机上设有光接收端107(见图3)，该光接收端107固定于光接收端固定架1071上。其中，如图14所示，当光接收端107接收到光发射端所发射的光信号后，将触发控制装置600基于上位机下发的存取任务数据，生成位移、速度等控制指令，以通过该控制指令控制行走动力机构202和提升动力机构501运行，进而带动堆垛机沿水平方向行走、机械臂载物组件400沿竖直方向升降，从而使堆垛机的机械臂载物组件400到达指定货格存/取物品。其中，不管是沿水平方向行走还是沿竖直方向升降，均需要通过水平定位组件101和竖向定位组件401对运行位置进行实时监测，控制装置600将基于两者实时反馈的监测数据判断当前位置是否存在偏差或误差，进而确定是否需要进行位置调整，从而保证堆垛机存取操作的精确性。

本发明的堆垛机在安装时，具体安装过程如下：

(1)将横向导轨902安装好后，调节安装序号摩擦轨道901，使之与横向导轨902的平面度误差不超过0.1mm，安装应使堆垛机底部摩擦驱动轮201能够沿摩擦轨道901可靠运行，摩擦动力持续，摩擦力稳定。

(2)将行走箱100用螺栓固定在横向导轨902上。

(3)将条码安装板701固定在条码安装板支架7011上，并且调节序号条码安装板701的上下位置，使其上设置的条码能被行走箱100上的第一扫描器识别；而后，将各级减速板固定在条码安装板701上，可以调节减速板使之能够运行在槽型光电传感器的槽内；而后将无线取电组件固定在无线取电支架8012上，并通过无线取电支架进行左右调节，使之与行走箱100上的无线取电接收端8011的距离合适；而后将光接收端107安装在升降框架300上，使之与光发射端光通讯配合。

(4)将主立柱301和副立柱302通过螺栓安装在行走箱100上并进行固定，使之垂直于行走箱100的安装面。

(5)将带轮安装组件704安装在主立柱301上，将上部导轮组件703安装在带轮安装组件704和副立柱302上。

(6)将机械臂载物组件400、供电组件802、同步皮带503、储能组件803、控制装置801等分别安装在主立柱301和副立柱302上。

(7)将天车轨道702安装在升降框架300上，调节上部导轮调节螺丝7031，使上部导轮组件703能沿着天车轨道702运行。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种堆垛机，其特征在于，包括：

行走装置，所述行走装置包括行走箱、安装于所述行走箱内的摩擦传动机构、以及安装于所述行走箱上并用于定位所述行走装置的行走位置的水平定位组件，其中，所述摩擦传动机构包括穿过所述行走箱与地面上的摩擦轨道摩擦配合的摩擦驱动轮、以及用于带动所述摩擦驱动轮转动的行走动力机构；

升降装置，所述升降装置包括安装于所述行走箱顶部的升降框架、安装于所述升降框架上的机械臂载物组件、用于带动所述机械臂载物组件沿所述升降框架升降的升降传动组件、用于驱动所述升降传动组件的提升动力机构、以及用于定位所述机械臂载物组件的升降位置的竖向定位组件；

控制装置，所述控制装置用于根据所述水平定位组件反馈的行走位置，控制所述行走动力机构带动所述行走装置运行至目标行走位置，所述控制装置还用于根据所述竖向定位组件反馈的升降位置，控制所述提升动力机构带动所述机械臂载物组件运行至目标升降位置。

2.如权利要求1所述的堆垛机，其特征在于，沿所述堆垛机的行走路径设有水平安装的条码安装板，所述条码安装板上设有若干用于指示所述行走位置的行走位置条码；

所述水平定位组件包括安装于所述行走箱上的第一扫码器，所述第一扫码器用于扫描所述行走位置条码并将扫描结果传送到所述控制装置。

3.如权利要求1所述的堆垛机，其特征在于，所述升降装置还包括若干沿竖向设置并用于指示所述升降位置的升降位置条码；

所述竖向定位组件包括安装于所述机械臂载物组件上的第二扫码器，所述第二扫码器用于扫描所述升降位置条码并将扫描结果传送到所述控制装置。

4.如权利要求1所述的堆垛机，其特征在于，所述行走装置还包括：位于所述行走箱上的行走减速传感器组件及/或行走限位传感器组件；

所述行走减速传感器组件用于在感应到所述堆垛机行走到相应的水平方向减速位置时，触发所述控制装置执行相应的水平方向减速操作；

所述行走限位传感器组件用于在感应到所述堆垛机行走到相应的水平方向极限位置时，触发所述控制装置执行相应的水平方向限位操作。

5.如权利要求4所述的堆垛机，其特征在于，所述水平方向减速操作包括：检测所述堆垛机的行走速度是否小于相应的行走速度阈值，若不小于，则控制所述行走动力机构减速并报警。

6.如权利要求5所述的堆垛机，其特征在于，所述行走减速传感器组件包括一级行走减速传感器及二级行走减速传感器；

所述一级行走减速传感器用于在感应到所述堆垛机行走到第一水平方向减速位置时，触发所述控制装置检测所述行走装置的行走速度是否小于第一行走速度阈值，若不小于，则控制所述行走动力机构减速并报警；

所述二级行走减速传感器用于在感应到所述堆垛机行走到第二水平方向减速位置时，触发所述控制装置检测所述行走装置的行走速度是否小于第二行走速度阈值，若不小于，则控制所述行走动力机构减速并报警；

其中，沿所述堆垛机的行走方向，所述堆垛机先到达所述第一水平方向减速位置再到达所述第二水平方向减速位置，且所述第一行走速度阈值大于所述第二行走速度阈值。

7.如权利要求1所述的堆垛机，其特征在于，所述升降装置还包括：沿所述机械臂载物组件的升降方向设置的上部限位传感器组件、上部减速传感器组件、下部减速传感器组件、及/或下部限位传感器组件；

所述上部限位传感器组件用于在感应到所述机械臂载物组件上升到相应的上部极限位置时，触发所述控制装置执行相应的上升限位操作；

所述上部减速传感器组件用于在感应到所述机械臂载物组件上升到相应的上部减速位置时，触发所述控制装置执行相应的上升减速操作；

所述下部减速传感器组件用于在感应到所述机械臂载物组件下降到相应的下部减速位置时，触发所述控制装置执行相应的下降减速操作；

所述下部限位传感器组件用于在感应到所述机械臂载物组件下降到相应的下部极限位置时，触发所述控制装置执行相应的下降限位操作；

其中，所述上部极限位置、上部减速位置、下部减速位置、下部极限位置从上至下依次排列。

8.如权利要求1所述的堆垛机，其特征在于，所述堆垛机的行走路径上方设有天车轨道；

所述升降框架的顶部设有与所述天车轨道滑动配合的上部导轮组件。

9.如权利要求1所述的堆垛机，其特征在于，所述堆垛机还包括：

设置于所述行走箱一侧的取电组件；

与所述取电组件电连接的供电组件；

与所述取电组件及供电组件电连接的储能组件；

其中，所述取电组件获取的电能一部分供应至所述供电组件，另一部分储存至所述储能组件，所述供电组件用于给所述堆垛机供电。

10.如权利要求1所述的堆垛机，其特征在于，所述升降传动组件包括：

设置于所述行走箱侧面、并与所述提升动力机构连接的驱动带轮；

设置于所述升降框架顶端、并通过同步皮带与所述驱动带轮连接的从动带轮；以及

沿所述升降框架竖向设置的竖向导轨；

其中，所述机械臂载物组件与所述同步皮带固定连接、并与所述竖向导轨滑动配合，以在所述同步皮带的带动下沿所述竖向导轨进行升降。

11.如权利要求10所述的堆垛机，其特征在于，所述行走箱的侧面还设有抵接于所述同步皮带一侧的调节轮，所述调节轮能够随所述同步皮带的转动而转动。

12.如权利要求1所述的堆垛机，其特征在于，所述行走装置还包括用于支撑所述摩擦驱动轮的驱动轮支撑座；

所述驱动轮支撑座的一端可转动地固定于所述行走箱内；

所述驱动轮支撑座的另一端通过竖向设置于所述驱动轮支撑座上方的弹性组件固定于所述行走箱内。

13.如权利要求12所述的堆垛机，其特征在于，所述弹性组件包括：

弹性元件，所述弹性元件竖向设置并且所述弹性元件的底端与所述驱动轮支撑座另一端的顶面相连；

弹力调节机构，所述弹力调节机构与所述弹性元件的顶端相连，并用于调节所述弹性元件产生的弹力。

14.如权利要求13所述的堆垛机，其特征在于，所述行走箱内设有限位板，所述限位板横向设置于所述弹性元件的上方；

所述弹力调节机构包括竖向设置并与所述限位板螺纹配合的固定件，且所述固定件的底端与所述弹性元件的顶端相连；

所述弹性组件还包括竖向安装于所述限位板顶面的标尺。

15.如权利要求1所述的堆垛机，其特征在于，所述行走箱的底部还安装有多个滑块，所述滑块与地面上的横向导轨滑动配合。

16.如权利要求1所述的堆垛机，其特征在于，所述堆垛机的行走路径上设有光发射端，所述堆垛机上设有光接收端；

其中，当所述光接收端接收到所述光发射端所发射的光信号时，触发所述控制装置基于上位机下发的存取任务数据，结合所述水平定位组件定位的行走位置控制所述行走动力机构运行、以及结合所述竖向定位组件定位的升降位置控制所述提升动力机构运行。