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本发明属于仓储物流技术领域，特别涉及一种自动物流塔系统。

背景技术：

“物流塔”是一种露天储物货架，具备高度自动化与信息化特性。它的工作流程是：消费者在网上订购商品后供应商将订单发给物流公司，物流公司将订购的商品送进物流塔。在投递员将包裹放置在物流塔内，物流塔收到物流箱中的订单号，向物流系统主动推送数据。随后，消费者随时可以到物流塔刷卡进行取货，也可以在验货后直接选择退货。物流塔全天24小时不间断地工作，从而避免了传统送货、取货方式所带来的麻烦。物流塔是用高层立体货架储存单元货物，由计算机进行管理和控制，在不需人工处理的情况下能自动存储和取出货物的系统。它的优点是能充分利用空间储存货物，采用先进的自动化物料搬运设备，通过计算机管理系统进行实时的计算，来合理安排货物存储的位置，提高物流塔空间利用率，并加快货物的存取节奏，有效提高物流塔的使用效率，具备自动化高架库快速的出入库的能力。

现有设备中物流塔通常为固定结构，因其结构所限，货架空间利用率低，机械手与托盘定位精度低，运行节拍时间长。

目前，智能化仓储系统所用仓库多采用柜型结构，在某些场合采用塔状结构可以更加节省空间，本发明所设计物流塔采用双层塔系统。自动化物流塔控制系统则主要实现对物流塔双层货架上货物的自动分拣摆放与自动提取货物功能。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的货架空间利用率低的技术问题，提供一种自动物流塔系统，能够实现自动存储、自动分拣和自动提取等功能，同时具有监控、联网、信息存储、控制等功能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种自动物流塔，包括

固定货架，其沿径向设有相对的两个货物进出口；

旋转货架，其位于所述固定货架内，所述旋转货架上设有径向相对的两列开口，所述旋转货架的底部设有旋转机构；

码垛机，其包括立柱和其底部安装的回转装置，以驱动所述立柱旋转，所述立柱在径向相对的两侧分别设有均安装有货物存取装置的升降装置；

底仓，其位于地面以下，且所述固定货架、旋转货架和码垛机的一部分均位于所述底仓内，所述旋转机构和回转装置均安装于所述底仓的底部；

控制系统，其包括PLC控制器、码垛机系统和取物系统，所述PLC控制器分别与所述码垛机系统和取物系统信号连接。

作为优选，所述固定货架和旋转货架均包括外层货位和内层货位，所述外层货位包括塔柱和储货板，所述塔柱环向阵列设置，相邻两个所述塔柱之间设有多层所述储货板；所述内层货位包括托架和设于所述托架上的托盘，多个所述托架沿所述外层货位的高度方向设于所述外层货位的内侧。

作为优选，所述回转装置包括支撑底座、回转轴承、大齿轮、齿轮轴、减速器和伺服电机，所述回转轴承的外圈安装有大齿轮，所述立柱通过所述回转轴承安装于所述支撑底座上，所述支撑底座固定于所述底仓的底部；所述伺服电机通过所述减速器驱动所述齿轮轴回转，所述齿轮轴与所述大齿轮啮合以驱动所述立柱回转。

作为进一步优选，所述升降装置包括支架、两个L形的升降平台、伺服电机、齿轮和齿条，所述支架为H型，其安装于所述立柱上，所述齿条安装于所述支架的一侧，所述伺服电机安装于其中一个所述升降平台上，所述伺服电机通过减速器安装有所述齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合，以使所述升降平台在所述伺服电机的驱动下沿所述齿条上下运动；所述支架的顶部安装有两个分别位于两个所述升降品台上方的定滑轮，两个所述升降平台通过依次绕过两个所述定滑轮的绳索连接。

作为优选，所述平台上安装有激光测距仪。

作为优选，所述固定货架的顶部安装有钢结构的顶盖，所述顶盖的外层设有保温型彩钢板，所述顶盖的顶部安装有多个换气装置。

作为优选，所述旋转机构包括支撑座、货架底座、内齿圈轴承、涡轮蜗杆副和伺服电机，所述支撑底座安装于所述底仓的底部，所述回转轴承的外圈安装于所述支撑底座上，所述回转轴承的内圈安装于所述货架底座上，所述旋转货架安装于所述货架底座上；所述伺服电机安装于所述支撑底座内，并通过减速器安装有涡轮蜗杆副，以与所述回转轴承的内齿圈啮合驱动所述旋转货架转动。

作为优选，所述货物存取装置包括机械手系统，所述机械手系统包括伺服电机、滚珠丝杠、导轨、滑块、上层平台、下层平台、T型取货钥匙系统和感应系统，所述伺服电机安装于所述升降平台上，用于驱动所述滚珠丝杠转动；所述导轨安装于所述升降平台上，所述上层平台和下层平台分别通过滑块安装于所述丝杠上，且所述T型取货钥匙系统安装于所述上层平台上，所述感应系统安装于所述T型取货钥匙系统上。

作为优选，两个所述货物进出口内均设有传送装置，所述传送装置包括皮带输送机、手动推入部件、导向部件和压力传感器，所述手动推入部件包括设于所述皮带输送机前端的基座和安装于所述基座上的多个滚轴，多个所述滚轴所形成的平面与所述皮带输送机的输送皮带位于同一水平面上，所述导向部件设于靠近所述手动推入部件的所述皮带输送机的两侧，所述压力传感器安装于所述皮带输送机的机架上。

作为优选，所述货物进出口的外侧设有开关门，所述安全门通过伺服电机的电机轴控制开关，所述伺服电机分别和PLC控制器和对射式光电开关信号连接。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明通过采用圆形的内外双层固定货架和旋转货架，中心回转升降式平台配合货物存取装置的水平关节机械手实现物品取放，且内层旋转货架可缩短机械手抓取货物的运行时间，具备自动存储、自动分拣、自动寄存、自动提取货物等功能，同时具有监控、联网、信息存储、控制等功能。

附图说明

图1为本发明中的自动物流塔系统的剖视结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明中的自动物流塔系统的码垛机的示意图；

图4为本发明中的自动物流塔系统的升降装置的示意图；

图5为本发明中的自动物流塔系统的码垛机的升降平台的结构示意图；

图6为本发明中的自动物流塔系统的码垛机的支架的俯视图；

图7为本发明中的自动物流塔系统的回转装置的剖视结构示意图；

图8为本发明中的自动物流塔系统的旋转机构的剖视结构示意图；

图9为本发明中的自动物流塔系统的货物存取装置的结构示意图；

图10为本发明中的自动物流塔系统的传送装置的结构示意图。

图中：1-固定货架；101-塔柱；102-储货板；2-旋转货架；21-旋转机构；211-支撑座；212-货架底座；213-内齿圈式轴承；214-涡轮蜗杆副；215-齿轮轴；3-码垛机；31-立柱；32-回转装置；321-支撑底座；322-回转轴承；323-大齿轮；324-第一伺服电机；325-第一减速器；326-齿轮轴；33-升降装置；331-支架；332-升降平台；333-第二伺服电机；334-定滑轮；335-齿条；336-导向轮；34-货物存取装置；341-上层平移台；342-下层平移台；343-T型取货钥匙系统；344-货物托盘；34-底仓；5-货物进出口；6-传送装置；61-皮带输送机；611-支腿；62-基座；63-滚轴；64-导向部件；65-压力传感器；66-光电传感器；7-绳索；8-开关门；9-顶盖；10-外层货位；11-内层货位。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

本发明的实施例公开了一种自动物流塔系统，如图1至图10所示，包括固定货架1、旋转货架2、码垛机3、底仓4和控制系统，固定货架1和旋转货架2的横截面均为圆形，固定货架1沿径向设有相对的两个货物进出口5，旋转货架2位于固定货架1内，且与固定货架1之间存在有间隙，既为固定货架1和旋转货架2的装配留有余量，同时也能保证旋转货架2的旋转运动。旋转货架2上设有径向相对的两列开口(图中未示出)，当取固定货架1上的货物时，可以为取货装置让出空间。旋转货架2的底部设有旋转机构，以驱动旋转货架2转动，如图3所示，码垛机3包括立柱31和其底部安装的回转装置32，以驱动立柱31旋转，立柱31在径向相对的两侧分别设有均安装升降装置33，每个升降装置33上均设有货物存取装置34，回转装置32负责承载升降装置33的回转运动，当以所需的角速度回转到所需的角度位置后停止，然后升降装置33工作；升降向装置33负责将货物升降到所需的高度，然后由货物存取装置34将货物放到指定位置或从指定位置将货物取出。底仓4位于地面以下，且固定货架1、旋转货架2和码垛机3的一部分均位于底仓4内，其中货物进出口5位于底仓5的上方，旋转机构和回转装置均安装于底仓4的底部，控制系统包括PLC控制器、码垛机系统和取物系统，PLC控制器分别与码垛机系统和取物系统信号连接。

本实施例中，继续结合图2所示，固定货架1和旋转货架2均包括外层货位10和内层货位11，外层货位10包括塔柱101和储货板102，塔柱101环向阵列设置，相邻两个塔柱101之间设有多层储货板102；内层货位11包括托架和设于托架上的托盘(图中未示出)，多个托架沿外层货位10的高度方向依次环设于外层货位10的内侧，这样不会干扰到对于外层货位10的货物的操作。

本实施例中，继续结合图1，固定货架1的顶部安装有钢结构的顶盖9，顶盖9的外层设有保温型彩钢板，在顶盖9的顶部安装有四个换气装置，循环频率为每小时换气两三次。

本实施例中，继续结合图7，回转装置32包括支撑底座321、回转轴承322、大齿轮323和第一伺服电机324，回转轴承322的外圈安装有大齿轮323，立柱31通过回转轴承322安装于支撑底座321上，支撑底座321固定于底仓4的底部；第一伺服电机324通过第一减速器325驱动齿轮轴326回转，齿轮轴326与大齿轮323啮合以驱动立柱31回转。

本实施例中，继续结合图4、图5和图6，升降装置33包括支架331、两个L形的升降平台332、第二伺服电机333和齿条335，支架331为H型，其安装于立柱31上，齿条335安装于支架331的一侧，第二伺服电机333安装于其中一个升降平台332上，第二伺服电机333通过减速器安装有齿轮，齿轮与齿条335啮合，升降平台332通过导向轮336连接于支架331上，以使升降平台332在第二伺服电机333的驱动下沿齿条335上下运动。支架331的顶部安装有两个分别位于两个升降品台332的上方的定滑轮334，两个升降平台332通过依次绕过两个定滑轮334的绳索7连接。

升降平台332上安装有激光测距仪，以对升降平台332进行定位。

如图8所示，旋转货架2的旋转机构21包括支撑座211、货架底座212、内齿圈式轴承213、涡轮蜗杆副214和伺服电机，支撑座211安装于底仓4的底部，内齿圈式轴承213的外圈安装于支撑座211上，内齿圈式轴承213的内圈安装于货架底座212上，旋转货架2安装于货架底座212上；伺服电机安装于支撑座211内，并通过减速器安装有涡轮蜗杆副214，以与内齿圈式轴承213的内齿圈啮合驱动旋转货架2转动。

如图9所示，货物存取装置34包括机械手系统，机械手系统包括上层平移台341、下层平移台342、T型取货钥匙系统344和货物托盘343，上层平移台341和下层平移台342均包括有伺服电机、滚珠丝杠、导轨和滑块，伺服电机通过滚珠丝杠驱动滑块沿导轨移动，精度高，响应快，噪音小，运行平稳，T型取货钥匙系统344包括步进电机、行星减速器和T型钥匙，T型钥匙可插入货物托盘343的侧壁上的钥匙孔内，且货物托盘343的上设有感应系统。

货物存取装置34的动作过程是：1)接收到取货信号后，上层平移台341和下层平移台342同时运行，T型钥匙处于竖直状态；

2)当前端感应器感应到货物(感应开关，可设定感应距离)时，说明T型钥匙已经进入货物托盘343的钥匙孔内并且满足旋转动作，那么T型钥匙旋转90°；

3)当T型钥匙90°到位后，限位信号发出，下层平移平台342开始收缩(也可设定上下层同时回缩)，当收缩到位后，触发限位开关量，此时货物位于内塔边缘处；

4)当接收到运行指令后，上层平移台341驱动钥匙系统向靠近货物的方向运行，以便使T形钥匙上的两个R3半径的凸点脱离货物托盘343的钥匙孔的卡位；

5)升降机构开始运行，带动整个机械手系统向下运行(T型钥匙也在长条型孔内往下移动)，使围栏内的货物平台和旋转货架的平台在同一个面内，为托盘入仓做准备；

6)升降完成后，上层平移台341开始回缩，把货物托盘343带入仓内。

继续结合图1和图10，两个货物进出口内均设有传送装置6，传送装置包括皮带输送机61、手动推入部件、导向部件64和压力传感器65，皮带输送机61包括机架，机架上设有支腿611，手动推入部件包括设于皮带输送机61的前端的基座61和安装于基座61上的多个滚轴62，多个滚轴62所形成的平面与皮带输送机61的输送皮带位于同一水平面上，导向部件64设于靠近手动推入部件的皮带输送机61一端的两侧，压力传感器65安装于支腿611的底部。压力传感,65安装在四个支腿611处，作用是当货物放到输送皮带上后，压力传感器65感受到压力的变化，输送皮带开始工作。沿输送皮带的方向设有多个光电传感器66，可以为货物的大小分类，以存储到相应的货位。

继续结合图1，货物进出口的外侧设有开关门8，开关门8通过伺服电机的电机轴控制开关，伺服电机分别和PLC控制器和对射式光电开关信号连接，可以起到保护作用。

本实施例中的控制系统是一个十一轴控制系统，包括平板电脑、LMC058型PLC控制器、UPS电源、码跺机三轴控制系统、左右取物装置四轴控制系统、左右传送装置两轴控制系统以及左右开关门两轴控制系统成。PLC控制器通过CANMot ion端口与活动框架传动轴所用驱动器通讯，通过CANopen总线与其余传动轴所用驱动器通讯，并通过网络通讯与工控平板电脑通讯。工业平板电脑主要完成数据管理与路径规划功能，并接受甲方电脑传递的指令，发送甲方电脑需要的数据信息。

本实施例中，第一伺服电机324、第二伺服电机333和旋转机构21中的伺服电机均是末端带绝对编码器的伺服电机。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。