自动化层状构建的彩虹托盘系统.pdf

本发明公开了一种自动化层状构建的彩虹托盘系统。该彩虹托盘系统包括层构建轨道和运载层构建机械手的层构建推车，所述推车具有用于构建彩虹托盘的多个位置，用于存储空的供应托盘，以及用于存储空的半托盘。在导轨侧上是数十个或成百个供应托盘输送器，用于在构建彩虹托盘时从所述供应托盘输送器拾取产品托盘。这些供应托盘输送器被布置在层构建轨道的一侧或两侧上。层构建机械手能将其自身定位在适当的供应托盘输送器的前面，以进行拾取。一旦就位，一半或完全的层能从供应托盘被拾取并且被定位在要构建的目标彩虹托盘上，并且然后被设置在顶部上。在层构建推车重新定位于适当的供应托盘输送器的前面时，重复拾取和构建层的过程，直到层构建推车上的所有彩虹托盘已经被构建。层构建推车返回到卸载区域，在该卸载区域，空的供应托盘和构建的彩虹托盘被输送离线到相应的出口输送器。然后，数个空的托盘借助于机械手被从空托盘供应器移动并且被放置在各个彩虹托盘构建位置或被输送。从而该系统准备好构建更多的彩虹托盘。该系统由用于编制托盘的总体移动和构建的软件程序控制。

1.  一种自动化层状构建的彩虹托盘系统，该彩虹托盘系统包括：
层构建轨道和运载层构建机械手的层构建推车(LBC)，并且所述层构建推车在台面上具有用于构建彩虹托盘的多个位置；
多个供应托盘输送器，用于在构建彩虹托盘时要从所述多个供应托盘输送器拾取的产品托盘，其中所述多个供应托盘输送器在所述层构建轨道的一侧或两侧上被布置在导轨侧面；
用于使层构建机械手将其自身定位在适当的供应托盘输送器的前面以进行拾取的定位装置；以及
用于从供应托盘拾取层并且将所述层定位在要被构建的目标彩虹托盘上的拾取装置；
其中，在所述层构建推车重新定位在适当的供应托盘输送器的前面时，拾取和构建层的过程是能够重复的，直到所述台面上的彩虹托盘的货物已经被构建。

2.  根据权利要求1所述的系统，还包括：
用于使层构建推车返回至卸载区域以使所有已构建的彩虹托盘能被输送离线至托盘出口输送器的装置，该装置还用于从空的托盘供应器收集空的托盘并且将所述空的托盘放置在各个彩虹托盘构建位置。

3.  根据权利要求1所述的系统，还包括：
用于感测托盘处于系统中何处的光学检测器。

4.  根据权利要求1所述的系统，还包括：
配置在所述层构建轨道旁的托盘出口输送器，用于以输送器到输送器的方式从所述层构建推车卸载完成的彩虹托盘。

5.  一种用于彩虹托盘构建系统的方法，该方法包括：
将层构建机械手设置在层构建推车上，该层构建推车也足够大以容纳数个彩虹托盘；
沿着被设置用于所述层构建推车的导轨轨道的侧面布置多个供应托盘输送器；以及
在沿着所述导轨轨道的一点处设置托盘出口输送器，用于从所述层构建推车卸载所述彩虹托盘。

6.  根据权利要求5所述的方法，还包括：
将所述层构建机械手安装在滑块推车上，用于在所述层构建推车上进行横向移动，以增大所述机械手的到达范围。

7.  根据权利要求5所述的方法，还包括：
邻近所述导轨轨道配置一托盘存储区域，使得所述层构建机械手和所述层构建推车能从所述供应托盘输送器拾取或输送空的托盘，以构建新的彩虹托盘或放下空的托盘。

8.  一种用于彩虹托盘构建系统的方法，该方法包括：
将空的托盘装载到层构建推车上，用于构建为彩虹托盘；
沿着导轨轨道将所述层构建推车移动到一个位置，以使供应托盘输送器位于所述层构建推车上的层构建机械手的到达范围内；
使用所述层构建机械手来从所述供应托盘输送器拾取材料层并且将该材料层放置在所述层构建推车上的彩虹托盘中的一个彩虹托盘上；
沿着导轨轨道将所述层构建推车移动到下一个位置，以使下一个供应托盘输送器位于所述层构建机械手的到达范围内；
使用所述层构建机械手来从所述下一个供应托盘输送器拾取下一个材料层并且将该下一个材料层放置在所述层构建推车上的彩虹托盘中的一个彩虹托盘上；
重复使用和移动的步骤，直到按照控制程序软件完成所述层构建推车上的彩虹托盘中的每个彩虹托盘；
将所述层构建推车上完成的彩虹托盘传送至沿着所述导轨轨道配置的托盘出口输送器；以及
将所述彩虹托盘从所述层构建推车转移至所述托盘出口输送器，用于最终装运至客户。

9.  根据权利要求8的方法，其中
所述转移是用于最终装运或存储。

自动化层状构建的彩虹托盘系统
技术领域
本发明涉及仓库托盘装载系统，并且更具体地涉及层构建推车上的材料层构建机械手，该层构建推车在多个导轨侧的供应输送器之中在导轨上往返，以便为顾客一次从数个种类相同的供应托盘中的每个托盘构建一层的不同种类“彩虹(rainbow)”托盘。
背景技术
食品、药物和零售部门的常规实践已经是组配彩虹状的产品托盘或“彩虹托盘”，以便装运到它们的消费者。很多情况下，消费者很少需要装运来的整个托盘数量的单类食品、药物、保健品和其它物品。没有适当的自动化机械来做这项工作，生产商和经销商需要手工地构建彩虹或采虹托盘。但是人工地装载这些托盘非常麻烦。一个问题是在将不同尺寸的容器放置于相同层上时，高耸的托盘不稳定。另一个问题是装运数量需要足够大以抵补增加的处理成本。
生产商和销售商现在试图按照以彩虹托盘交付的层来销售产品。这种分层使得混合过程的自动化更加可行。标准的叉式升降机已经装配有夹持装置来抓持一层或多层产品并且然后将它们重新放置在彩虹托盘上。但是这种方法很慢、笨重且不准确。损坏频繁发生。
自动化公司开始使用机械手来从供应托盘夹持完整的层并且将它们输送到彩虹托盘上。这样相比以前进行的方式而言提供了一些优点，但是机械手不能从供应位置达到宽泛的足够多的产品。大多现有技术的系统需要很多空间、缓慢并且笨重，并且在从供应托盘拾取时不是非常准确，在将层放置在彩虹托盘上时也不是非常准确，并且成本很高。
需要一种彩虹托盘构建系统来非常快速且准确地从数百产品中拾取，并且其成本合理。
发明内容
简言之，一种自动化层状构建的彩虹托盘系统包括层构建轨道和大的层构建推车。这种推车运载层构建机械手，并且具有用于构建全尺寸或半尺寸的彩虹托盘的多个位置。在导轨侧上是数十个或成百个供应托盘输送器，用于在构建彩虹托盘时从所述供应托盘输送器拾取产品托盘。所述供应托盘输送器被布置在层构建轨道的一侧或两侧上。层构建机械手能将其自身定位在适当的供应托盘输送器的前面，以进行拾取。一旦就位，一半或完全的层能从供应托盘被拾取并且被定位于要构建的目标彩虹托盘上，并且然后被设置在顶部上。在层构建推车重新定位于适当的供应托盘输送器的前面时，重复拾取和构建层的过程，直到所有层构建推车上的彩虹托盘已经被构建。层构建推车返回到卸载区域，在该卸载区域，所有彩虹托盘被输送离线到托盘出口输送器。然后，数个空的托盘借助于机械手被从空的托盘供应器收集并且被放置在各个彩虹托盘构建位置中或被输送。从而该系统准备好构建更多的彩虹托盘。该系统由用于编制托盘的总体移动和构建的软件程序控制。
本发明的一个优点是提供了用于构建彩虹、彩虹托盘的系统。
本发明的另一个优点是提供了低成本且高准确度地构建材料的彩虹托盘的系统。
本发明的另一个优点是提供了非常准确地构建的彩虹托盘。
本发明的又一个优点是提供了在层构建机械手的达到范围内可扩展至非常大量供应材料的系统。
在考虑下面对其具体实施例的详细描述之上，尤其在结合附图理解时，本发明的以上和其它目标、特点和优点将变得很明显。
附图说明
图1是本发明的仓库托盘装载系统实施例的图解，其示出构建层的层构建推车上的机械手如何能访问多个导轨侧供应输送器；
图2是图1的机械手和构建层的层构建推车的顶视图；
图3是类似于图1中所使用的供应托盘输送器的供应托盘输送器的透视图；
图4A-4D是示出托盘在图1和图3的供应托盘输送器上流动的方式的透视图；并且
图5是本发明的仓库实施例的平面图，其具有骑跨在各排供应输送器之间的层构建推车上的托盘层构建机械手。
具体实施方式
图1示出本发明的仓库托盘装载系统(这里以总的附图标记100表示)的实施例。计算机和软件程序(未示出)用于编写托盘的总体移动和构建。系统100包括托盘层构建机械手102，其具有安装在横向往返自动车106上的适合的端部操纵装置104。这些部件又被安装在纵向往返的层构建推车(LBC)108上。自动车106的前后都是托盘构建输送器(举例来说110和112)。在向图1中的左侧114和右侧116移动时，这允许多个托盘在其横向轨道的两侧上由机械手102构建。给出足够的仓库空间，数百供应输送器能由单个LBC108在轨道侧访问。
“彩虹”托盘118、120、122是不同种类材料托盘的示例，这些托盘由几种不同材料供应层状地构建而成。每个不同种类的材料层在图1中用A-H标记。在相应供应输送器上进入的供应托盘是相同种类的，举例来说，所有“A”、所有“B”等。例如，用于材料A的供应输送器124示出为具有定位在链式输送器上的两个A供应托盘126和128。机械手102能从A供应托盘128做出A材料层的拾取动作130，并且以沉降动作132将其放置在彩虹托盘118上。如果需要B材料、C材料或D材料，层构建推车108在导轨136-139上沿层构建轨道134来回移动，以面对适合的供应输送器。通过在层构建轨道134上将LBC108移动至适合的供应输送器140，拾取来自右侧的材料。例如，材料D在供应托盘142上。
托盘144可以由机械手102清空以便被拾取和在LBC 108上向下被运载至空托盘卸除输送器146。输送器110、122的卸除动作148使托盘150滑离，用于托盘再利用152。在某些实施例中，LBC 108设有空托盘输送器。空托盘堆叠在这个输送器上并且在装满的彩虹托盘在另一侧被输送离线的同时一起被输送离线。
在向右运行116之后，在由右侧供应输送器140处的机械手102执行的拾取动作160之后将跟随着沉降动作162，以构建彩虹托盘118、120和122。一旦LBC 108上的所有托盘构建完成，LBC 108沿着层构建轨道134向下运行至彩虹托盘卸除输送器170。输送动作172将完成的彩虹托盘174、176和178从LBC 108转移到卸除输送器170上，并且由此转移至输出180，用于包装和最终装载到运输卡车上或返回以便存储。
图2示出了构建层的层构建推车(LBC)200，类似于图1所示的LBC 108。构建层的层构建推车200骑跨四个导轨201-204上的前进导轨和后退导轨。类似于图1中的机械手102，机械手206能在构建层的层构建推车200上向左侧和向右侧在滑块导轨208和209上侧向地横过。如果机械手具有足够长的到达范围，滑块推车将是不需要的。
托盘构建输送器210通常位于机械手206的两侧，并且包括保持一个或更多个托盘(举例来说212-215)中的每一个的独立输送床。每个输送床具有两个外部链式驱动器(举例来说216和218)以及一个无动力辊式输送器220。这样允许完成的彩虹托盘如双箭头222、224和226所示那样在左侧和右侧被输送上线和离线。
被清空的供应托盘输送器230位于机械手206的一侧上，并且包括两个独立的输送床(举例来说232和234)。每个输送床具有两个外部链式驱动器(举例来说236和238)以及一个无动力辊式输送器240。这样允许在彩虹托盘的构建期间在供应输送器上被清空的供应托盘如箭头242、244和246所示那样被输送离线。
图3示出了与图1所示的输送器124、140类似的供应托盘输送器300。供应托盘输送器300类似具有顶部和四个或更多个腿的桌子。框架302支撑外部输送器链条304和306。这些链条由仓库计算机和托盘装载软件程序控制的马达308驱动。中心停止门310中止满的供应托盘从左侧进入第一位置中。这在两个托盘之间产生缝隙，以使得托盘层能更容易由端部操纵装置104拾取。
中心停止门310下降，以允许托盘继续向右进入第二位置中，在该第二位置中，托盘能由机械手拾取。端部止块312将托盘定位在机械手102、206(图1-2)的可达到范围内。在入口处产生光束314并且由托盘检测器316感测。反射器318位于相对侧上。对角的第一段光束320和反射器帮助第三托盘检测器324感测是否有任何托盘在门310前面处于输送器的第一半中。使门停止的托盘检测器光束326和反射器328以第三托盘检测器324操作，以感测是否有任何托盘相对于门310停止在输送器上。第二段对角光束330和反射器332帮助感测是否有任何托盘处于第二段中。端部止块光束334和反射器336由端部止块检测器338感测是否有托盘相对于端部止块312向上。来自检测器316、324和338的信息被提供给控制计算机，以便帮助追踪移动通过系统100的托盘的位置。
图4A-4D示出在用于系统100中时供应托盘如何沿着供应托盘输送器300移动。在图4A中，供应托盘输送器400开始清空。在图4B中，完全装载的单个产品供应托盘402由供应圆盘输送器或叉式升降机导入第一位置中。在图4C中，满的供应托盘402已经向右移动进入其能由例如机械手102、206拾取的第二位置中。在图4D中，处于第二位置的托盘402现在是空的，并且第二个装载的供应托盘404已经在第一个托盘耗尽之前被引入。随后，机械手102、206移除空的托盘402和404并且将它们堆叠在LBC 108、200上，以便稍后输送离线。
通常，本发明的自动化层状构建的彩虹托盘系统的实施例包括层构建轨道和用于运载层构建机械手的层构建推车。该推车在台面上具有用于构建彩虹托盘的多个位置。用于产品托盘的多个供应托盘输送器在层构建轨道的一侧或两侧上布置在导轨侧面。这样能在构建彩虹托盘时由机械手拾取。
由计算机程序控制的电机由层构建机械手将其自身定位于适合的供应托盘输送器的前面，以进行拾取。机械手具有特定的真空和/或夹持设备，用于在没有机械地抓持或夹持到供应托盘上(举例来说端部操纵装置)的情况下从供应托盘拾取层。材料被定位在要构建的目标彩虹托盘上。层构建推车返回至卸载区域，以便所有已构建的彩虹托盘可输送离线至托盘出口输送器。空的托盘可由机械手从空的托盘供应器收集并且被放置在各个彩虹托盘构建位置或被输送上线。
LBC上的传感器和机械手用来测量供应和构建托盘的高度，以便机械手在拾取期间将不会错过或闯入产品中。常规计算机和定制软件程序编写托盘的总体移动以及构建。程序包括用于在层构建推车重新定位在适合的供应托盘输送器前面时拾取和构建层的过程。这是可重复的，直到所有台面上的彩虹托盘都已经构建。
通过将层构建机械手放置在足够大以容纳数个彩虹托盘的层构建推车上，材料流动开始。多个供应托盘输送器沿着被设置用于层构建推车的导轨轨道的侧面布置。托盘出口输送器被设置在沿着导轨轨道的一个点处，用于分开地从层构建推车卸载彩虹托盘和清空托盘。
托盘存储区域邻近导轨轨道布置，以使得层构建机械手和层构建推车能从供应托盘输送器拾取或输送空的托盘，以构建新的彩虹托盘或放下空的托盘。空的托盘装载到层构建推车上，用于构建为彩虹托盘。层构建推车沿着导轨轨道移动至一个位置，以将供应托盘输送器在层构建推车上定位在层构建机械手的可到达范围内。层构建机械手用来从供应托盘输送器拾取材料层并且将其放置在推车上彩虹托盘中的一个上。层构建推车沿着导轨轨道移动至下一个位置，以将下一个供应托盘输送器放置在层构建机械手的可到达范围内。层构建机械手用来从该下一个供应托盘输送器拾取下一个材料层并且将其放置在推车上的彩虹托盘中的一个上。重复使用和移动的步骤，直到按照控制程序软件完成推车上的彩虹托盘中的每一个。层构建推车上完成的彩虹托盘被传送至托盘出口并且清空沿着导轨轨道配置的供应托盘输送器。这样将彩虹托盘从层构建推车转移至托盘出口输送器，用于包装和最终装运至客户或仓库。
图5示出了本发明的托盘装载系统仓库的实施例，这里参考总的附图标记500。仓库500包括层构建推车502，其能在多排供应输送器506-523之间沿着导轨轨道504往返。单个类型材料的托盘(举例来说A、B、C、E)被拾取以构建彩虹托盘(举例来说A-B-C)。空的、完全尺寸的托盘和半尺寸的托盘由层构建推车502拾取或放在托盘分配器528-531上。
在彩虹托盘构建成时，它们被从推车502卸载到出口输送器526上。这样于是能被叉车升降或输送至它们的最终目的地。在单个类型材料的托盘A、B、C、E被清空时，它们能放置在推车502上并且运载至被清空的托盘卸载输送器528。机械手530能左右滑动，以帮助其到达轨道504的两侧。
虽然已经描述和示出本发明的具体实施例，但这并不是要限制本发明。对于本领域技术人员而言，变型和变化无疑是很明显的，并且本发明应当仅由所附权利要求的范围所限制。