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自动化立体仓库专利技术综述

作者:千赢官网  日期:2020-01-23   

  跟着摩登物大作业和仓储范畴的发达□◇,主动化立体栈房因其存取货品的高效性而正在各行各业均取得了广博操纵□。本文首要判辨了主动化立体栈房范畴的专利文件,对申请量随年华的改变、申请人地区散布和主动化立体栈房的闭头技艺散布实行了闪现△;对现有技艺中主动化立体栈房的技艺大旨组成、获得的技艺结果实行了效劳判辨;绘造了主动化立体栈房技艺范畴闭头申请人中心专利的技艺门道图。

  主动化立体栈房简称“立体栈房▽-”,平常是指采用高层货架来积聚单位货品,用相应的物料搬运设置实行货品入库和出库功课的栈房。其愚弄立体栈房设置可实行栈房高层合理化,存取主动化▪▼,操作简洁化•。主动化立体栈房的主体由货架◁▲、巷道式堆垛机、出/入库输送机体系、相差库职责台及周边体系构成■。

  从环球鸿沟来看,主动化立体栈房操纵最早的国度是美国(1953年),而日本是操纵最广的国度。正在第一阶段的古代物流时期■,以叉车运货•、输送带相差库为特质▷,但该种体例效能较低,难以满意较大的积聚需求•=。进入第二阶段的主动化物流时期,主动化立体栈房配合主动诱掖运输车(AGV)利用,极大地省俭了人力,但该种形式前期加入较大,对待少少幼型企业难以扩张操纵○▪。跟着智能技艺的发达,物大作业也迎来了智能化时期,仓储收拾及识别设置的智能升级进一步普及了存取货品的效能★。物大作业的发达阶段,如图1☆。

  我国主动化立体栈房的商量与操纵首要经过了四个阶段:1975~1985年为起步阶段▽★,1973年开端研造第一座由准备机操纵的主动化立体栈房■,该体系1980年加入运转▷,但受经济发达的限度,操纵至极有限-▲;1985~1995年为发轫发达阶段,通过引进招揽,研造了基于PLC操纵的立体库体系的第二代技艺,操纵范畴慢慢扩展到医药、化工▷、呆板▲=、烟草等,商场操纵赶上200套★▼;1995~2005年为高速发达阶段,以联思电脑公司主动化物流体系为起始,基于激光测距的第三代技艺取得一共操纵-。这有时期立体栈房取得了广博操纵□-,商场保有量每年均匀有40套操纵增加,约500套操纵(此时1990年前修筑的项目已基础拆除);2005年此后是成熟操纵阶段…=,每年商场需求均匀到达90套操纵。目前我国的主动化立体栈房技艺仍旧基础成熟◇-,并进入巨额操纵阶段◇。其技艺程度与优秀国度的分别首要正在于高速功能、工艺牢靠性等方面。主动化立体栈房正在国内的发达历经40年,开端步入神速发达阶段●○。我国主动化立体栈房的发达经过◆◁,如图2。

  我国主动化立体栈房操纵鸿沟很广,险些遍布一切行业▽。目前仍旧加入操纵的行业首要有烟草△■、医药、连锁零售、呆板造作、汽车★▽、食物、部队体系、电子商务等,其它正在化工★、航空航天、电子、图书、配送中央、机场◆◁、口岸等范畴也有较为广博操纵•。我国主动化立体栈房的操纵范畴,如图3◁。

  通过阅读闭系原料▷,可将主动化立体栈房做技艺分支如下,此中高层货架按构造分为固定式和搬动式。固定式货架又能够分为。

  (1)单位货式样:每层货架都是由统一尺寸的货格构成,货格启齿面向货架之间的通道,装取货呆板正在通道中行驶并能对左、右双方的货架实行装、取功课。货架以两排为一组,组间留有通道▼☆。这种栈房通道宽度较大,面积愚弄率低(约为60%)▲△,空间愚弄率较高。

  (2)贯串式货架栈房:—种稠密型的栈房。这种货架奇异之处正在于,每层货架的每一列纵向贯串,像一条条地道,地道中能按次放入货品单位,使货品单位排成一列。

  (3)重力式货架构造一端高一端低,使贯串的通道成必定坡度。正在每层货架底部装配滑道、辊道或正在货品单位装置(如货箱、托盘)底部装配轮子,则货品单位便可正在其本身重力效用下沿坡道高端主动向低端运动。

  货架也可程度装配而不需坡度,熟手走机构促使下运动到另一端▼□。这种立体栈房首要好处是:货架统统周密陈设=,栈房平面愚弄率和容积愚弄率可大幅度普及○-,可达90%。只正在崎岖两头实行功课,大大省俭了设置和呆板运转消磨…□,庄厉实行货品的优秀先出,有用造止货品滞留。

  (4)主动化货柜式:主动化柜式立体栈房是幼型可搬动的关闭式立体栈房,由柜表壳、操纵装配、操作盘、储物箱及传动机构构成■•。其首要特质是幼型化、轻量化、智能化,更加是关闭性强○-,有很强的保密性-。适合于宝贵的电子元件▷•、贵金属、首饰◆•、原料文件、档案质料、音像成品、证券单子等的积聚。

  正在积聚住址和装卸货住址的相差库体系有天车、叉车、轨道穿梭车…◇、主动指点车或拆码垛机械人等设置搬运货品。

  主动操纵体系是协作操纵立体栈房中的各个设置配合运转的中心体系•◆,有的栈房需求配合相应的订单需求实行收拾=□,因此也需求装备仓储收拾体系。

  其它,依据分拣或分类需求●★,有的主动化立体栈房还装备有主动分拣、主动识别以及存储情况监测体系。主动化立体栈房的技艺大旨组成,如表1。

  本文正在中国专利文摘数据库(CNABS)和天下专利文摘库(SIPOABS)中■•,对与立体栈房范畴闭系且仍旧收录并公然的专利文件实行了检索,采用该范畴的分类号b65g1/+及申请人行动检索入口,筛选从1965年1月1日至2017年12月31日的国表里专利申请(注:闭系著录项目消息为由Incopat数据库导出)。

  颠末检索发明▽-,环球鸿沟内闭于立体栈房的专利申请共计2170项,此中向中国专利局提交的国内申请为806项•。由图4可见,表洋主动化立体栈房技艺的发达从1965年开端◇,每年均有必定数目的闭系专利申请,到1985年以前,天下鸿沟内主动化立体栈房的专利申请量不大◆■,自1985年此后,向中国专利局提交的申请量崭露并仍旧安定的较低程度,此时间环球鸿沟内的技艺发达处于萌芽期。1999年至2009年•◇,跟着专利申请量的渐渐补充,进入慢速增加期◁□,国内申请的数目也有了较明明提拔;2009年此后-,跟着技艺发达,环球及国内的申请量均表现入神速增加的势态•。

  各国技艺的发达随年华的改变也是差异的◁,如图5。正在早期,德国、美国、法国○、日本为该范畴技艺较大的申请国▪●。

  不过,德国、日本和美国的申请量跟着年华改变表现递减趋向△,自1981年此后☆▲,中国的申请量逐年补充◆,而且正在2010年此后占到环球主动化栈房技艺范畴中申请量的一半,是技艺商量的活动地域。

  由该范畴专利申请的年华和地区散布特色能够总结得出主动化立体栈房范畴的发达经过•:一方面,从天下鸿沟看•,该范畴正在上世纪60年代就已起步•,商量较多的地域会集正在美国、日本等蓬勃国度,正在2000年操纵,技艺相对成熟的表国公司开端正在中国递交专利申请并开采正在中国的主动化立体栈房的闭系营业;另一方面,该范畴中国早期的专利申请量较少,跟着近年来该范畴闭系的中幼型企业缓慢萌生和发达▽,对该范畴的技艺研发增加▷◇,衍生了巨额自决常识产权★◇, 使得2005年之后中国国内提交的专利申请开端增加,并渐渐正在近年成为申请主体。颠末判辨,此番专利申请的地区散布演变趋向与时期后台相照应:早期西方蓬勃国度技艺较优秀,而中国经济正在近年来开端起步并渐渐发达发达▽△。其它●,该范畴国表里申请的此消彼长还能够是由于主动化立体栈房中心技艺较方便,表洋的商量仍旧趋于成熟完备,或其商量重心开端向其他成效搬动。正在中国鸿沟内来说,固然数据表白早正在1981年操纵国内的该范畴技艺职员就仍旧涉足立体栈房技艺●…,但此时闭于该范畴技艺的商量并不多数,且会集于独处的一面,而直到2005年此后专利申请量才开端渐渐补充。

  中心专利的商量判辨也许神速控造行业商量的重心偏向,也许为企业策划发达偏向供给帮帮。中心专利的判断手腕往往有两种:一种是愚弄被引证的频次来判断,被引频次越高讲明该专利的技艺含量越高;其它一种是愚弄本族专利数目来判断,本族专利是申请人工了增加技艺的回护鸿沟,就统一专利技艺正在差异的国度和地域产权构造反复申请,从而造成一个专利族群,本族专利数目越大讲明专利技艺的商场经济价格越高。

  由以上判辨可知,美国正在主动化立体栈房范畴起步较早,通过商量其被援用频次较高的专利文件可知▼,其中心技艺散布较为一共,涉及到高层货架■◁、堆垛机、相差库体系及主动操纵体系等方面。此中◁,高层货架方面的改革点首要涉及奈何普及高层货架的安稳性▪,堆垛机方面的改革点首要涉及起落装配及货叉伸缩装配,相差库体系方面的改革首要涉及相差库设置和货架相对身分的安置,为主动化操纵体系中实行高效的旅途策划供给硬件企图。美国中心专利技艺涉及的大旨▪,如图6。

  正在美国之后,德国正在该范畴的申请量也渐渐补充,申请量较大的公司有4家,辞别是DEMAIC、SIEMENS、KEURO和SSI。此中DEMAIC公司被引频次最高的一项专利涉及一种三维主动立体栈房,网罗起码一对平行设备的层叠置架和多个移取每层货品的指点穿梭车,愚弄该种装配也许通过主动寻址技艺实行存取自正在,普及了职责效能。SIEMENS公司被引频次较高的一项专利涉及一种立体栈房物品存储操纵体系,其通过起重机或吊装设置也许实行正在分派节点之间的托盘箱交流,输送车无需停留即能够实行托盘取放,拥有较高的存取效能。KEURO公司的中心专利和SIEMENS公司的上述专利有殊途同归之妙,该体系的运送车从可拜望的身分运动到储物架历程中◇△,可同时实行起重机或起落机的从头定位,以保障运送车到位时,存储盒恰巧起落到位▲▷,无需等候年华▲-,存取效能较高■。而SSI公司的中心专利则涉及到一种托盘搬运装配=△。该装配连合主动化货架利用,货架拥有传感器装配来检测是否有托盘到位,通过操纵闭锁装配将到位的托盘锁定□,造止其货架摇晃时托盘零落。其它,该装配还拥有检测托盘空载/满载的装配,以实行空托盘的征求和接纳愚弄。德国中心专利技艺涉及的大旨,如图7。

  闭于日本闭系技艺的商量,参照Incopat数据库中专利文件的被引频次实行排序○☆,筛选出闭头申请人大福公司和村田呆板株式会社正在该范畴的高被引频次专利申请◁○,辞别陈列出被引频次最高的专利申请▪◁,见表2和表3▼。

  大福公司建设于1937年,永远戮力于物料搬运技艺与设置的开拓和商量。将仓储、搬运★-、分拣和收拾等多种技艺归纳为最佳、最理思的物料搬运体系,供给给了全天下各行各业的宏大用户。

  上述被引频次最高的专利申请均会集正在日本▽、美国、德国、欧专局以及天下常识产权构造,同时都拥有巨额的本族专利,从而看出这两家企业的申请质料较高…,专利技艺研发的持续性较好,正在持续改革发达的同时也很好地实行了加新维持;另一方面,借帮对本范畴中心技艺的掌控▲,持续向技艺开拓商场潜力较大的其他国度实行专利回护申请,从而霸占其他国度的技艺商场,这些是至公司专利计谋的主要特色之一。图8为日本大福和村田的中心专利的技艺实质。

  由图8可见,中心专利首要会集于1990至2015年,大福公司首要针对主动化立体栈房的高层货架构造实行了深远的商量和一共的专利构造,村田呆板株式会社则以大福公司较少涉猎的闭于巷道式堆垛设置为切入点,正在技艺前进行了深远的细化和延续的发达。但两个公司均正在相差库体系及主动操纵体系方面实行了闭系的商量,并获得了不错的开展。这一方面是由于相差库体系和主动操纵体系是主动化立体栈房中普及存取效能的闭头技艺,另一方面也讲明奈何普及主动化立体栈房的存取效能是该范畴良久眷注的热门题目。

  国内对主动化立体栈房的商量起步较晚,从国内专利申请的申请人种别判辨,77%为企业类型的申请人☆,这首要和立体栈房的操纵价格闭系,其可认为很多有仓储需求的企业治理多量量货品入库、积聚、出库的题目●◇,也也许为企业省俭人力和本钱▷▼,以是大个人的企业都蓄志愿加入精神和本钱去实行闭系技艺的研发,并申请专利实行构造☆。比拟之下,科研单元、高校类型的申请人占对照少,这是由于学院派更珍视的是表面层面技艺的研发,而主动化立体栈房正在此方面涉及较少,因此其对应的专利申请量则较少。而上述企业民多散布正在长三角、珠三角等经济发达对照缓慢的地域,譬喻江苏、广东、上海、浙江等,环渤海经济区中山东地域也霸占了较多的比例。由此可见,主动化立体栈房技艺的发达与经济发达的煽动密不行分,也因为其辽阔的商场操纵价格而吸引了较多企业正在此方面寻求技艺的打破。国内申请人类型及地区散布图,如图9。

  正在各式申请人中●,申请量最大的是南京音飞积聚设置股份有限公司,这是一家专业从事仓储货架临盆和出卖的公司,是国内当先的仓储货架供应商之一,公司首要产物网罗主动化立体库体系集成、立体库高位货架…▪、阁楼式货架、特种货架安全常货架。公司正在南京、溧水、天津修有三大临盆基地,临盆周围正在宇宙同业业内遥遥当先。公司珍视技艺研发和产物德料收拾及操纵,具有17项创造及适用新型专利、6项软件专利、2项国标、16项行业尺度,6种产物被认定为江苏省高新技艺产物。

  其次是贵阳普天物流技艺有限公司,由原邮电部于1970年筹修○,附属于中国普天消息家当股份有限公司▼★。公司颠末40多年的延续稳当发达,目前成为国内周围较大=、最早从事物流体系策划=,物流技艺产物研发、打算、造作、装配•、调试、办事、培训以及总集成办事的物流技艺装置专业企业。产物广博操纵于邮政、烟草、图书、医药△★、海闭及部队等物大作业。

  排名第三位的是北京起重运输呆板打算商量院,建设于1958年,国内最先商量立体栈房技艺颠末半个多世纪的发达◆•,由原呆板工业部直属的国度起重运输呆板行业技艺,归口商量所发达成为集科研、打算、临盆造作、装配调试◁◆、工程承包、检讨检测●、商榷监理办事等为一体的国有科技型企业,千赢官网附属于天下500强企业中国呆板工业集团有限公司△…。正在物流仓储范畴涉及到的技艺有堆垛机主动操纵技艺、总线驱动技艺、物流配送中央仿真判辨技艺、液压油道操纵及链条输送机▷◇、电子标签抉择技艺、集成化物流监控和收拾体系•、抉择输送机操纵技艺◁、高价区调理技艺、电子标签抉择技艺等。

  国内申请人排名及技艺大旨散布,如图10☆▽。进一步判辨国内专利申请所涉及到的技艺大旨,此中相差库体系和主动操纵体系方面的申请量较多,这与国际上的技艺大旨散布趋向是吻合的。一方面,这两项是该范畴技艺含量相对较高的个人;另一方面▽☆,这两方面也是普及立体栈房空间愚弄率和存取货效能的闭头技艺偏向△。高层货架和巷道式堆垛机是申请量中等的大旨,这两方面是立体栈房中较为古代的技艺大旨•○,自发源到发达至今,其技艺程度仍旧相对较为成熟☆,技艺难点也民多被占领,以是企业加入的研发力度相对较幼★。而仓储收拾体系和周边设置(如分拣、识别等)占比起码,这与该类技艺大旨的自决性较多相闭,很多依据企业性子定造的立体栈房会依据其订单需求而实行相应的收拾,这对待企业来说前期加入本钱较大,往往大型公司有才力去实行相应的投资与开拓◇,因为受目前商场经济发达的控造,此类技艺的操纵与开拓也是后续商量能够占领的偏向•。其它○,这两个大旨中涉及到的消息识别技艺与传动技艺,是主动化仓储技艺的高新技艺。然而▪,令人可惜的是,我国到目前为止这一个人绝民多半采用的是进口。这一方面是商场逐鹿的需求,但另一方面也讲明我国闭系技艺的发达还处于低级阶段。奈何正在这一方面获得打破,将是改日发达的出力打破点。

  国内专利申请量及技艺大旨随年华也是有演变秩序的△…,由图11可见,固然国内技艺于上世纪90年代就仍旧起步▪,不过闭系专利的申请于2005年操纵才崭露,之后正在2013年的申请量到达最高值,之后略有消重,但仍仍旧正在一个相对较高的程度。此中▽,早期的技艺中首要涉及高层货架和栈房收拾及主动操纵技艺大旨,这之表态差库体系的打算申请量较多,这是由于相差库体系是接洽积聚用高层货架和体系整个调理的主动操纵体系的纽带,其打算的技艺细分也对照多,譬喻天车、叉车=□、输送带、AGV…▽、RGV以及拆码垛机械人等等=◁。不过,由此技艺大旨的散布也能够看出,固然各个分支均有涉及,但正在某一阶段内没有一个延续研发的技艺延续性,难以造成无缺的技艺发达链条…△,因此整个表现量大而不强的特质▽☆。

  差异的技艺大旨中的闭头技艺办法,所能到达的技艺结果也是各有特质的▲。譬喻,相差库体系对待普及存取效能的旨趣就相称宏大,且跟着近年来智能化的发达,也为相差库体系技艺的进一步打破供给了帮力。通过策划相差库体系的搬动旅途,进一步实行智能操纵,对待多量量☆、多样化、性子化的主动立体栈房技艺旨趣宏大。

  主动操纵体系也拥有殊途同归之妙▼,只是其相对待相差库体系而言•,无需实行旅途策划等手脚央浼的满意,加倍眷注整个体系中的调理••,因此正在存取效能和智能化方面拥有较多的奉献,同时两全体系的易用性。由图12可见▷=,对待高层货架而言,商量者首要占领的是奈何普及其存储才力,普及空间愚弄率,同时能够容易货品的存取◇★,消重企业的临盆本钱。智能化●□、普及空间愚弄率□、普及存取效能是研发者永久的寻求。国内专利申请的技艺效劳图,如图12○。

  本文对主动化立体栈房的专利技艺实行判辨和清理,重心眷注了该范畴的技艺发达趋向以及首要申请人的研发重视等消息,明晰了主动化立体栈房范畴的发达大概和清晰了该范畴技艺发达趋向☆•。

  1.表洋主动化立体栈房技艺的发达从1965年开端□,每年均有必定数目的闭系专利申请☆□,到1985年以前环球鸿沟内的技艺发达处于萌芽期。跟着专利申请量的渐渐补充◇,进入从容增加期,国内申请的数目也有了较明明的提拔=;2009年此后,环球及国内的申请量均表现入神速增加的势态。

  2.正在早期,德国、美国、法国▪、日本等为该范畴技艺较大的申请泉源国★,自1981年此后,中国的申请量逐年补充,而且正在2010年此后也许占到环球主动化栈房技艺范畴中申请量的一半■▼,是技艺商量的活动地域。

  3….美国正在主动化立体栈房范畴起步较早,其中心技艺散布较为一共,涉及到高层货架•●、堆垛机、相差库体系及主动操纵体系等方面。德国正在该范畴申请量对照大的公司有4家,辞别是DEMAIC◆、SIEMENS□◁、KEURO和SSI。通过判辨日本的大福公司和村田公司正在该范畴的高被引频次专利申请可知★,大福公司首要针对主动化立体栈房的高层货架构造实行了深远的商量和一共的专利构造,村田公司则以大福公司较少涉猎的闭于巷道式堆垛设置为切入点☆▷,正在技艺前进行了深远的细化和延续的发达。

  4△.国内对主动化立体栈房的商量起步较晚,77%为企业类型的申请人,企业民多散布正在长三角▲、珠三角等经济发达对照缓慢、轻工业稠密的地域□◁。固然国内技艺于上世纪90年代就仍旧起步,不过闭系专利的申请于2005年操纵才崭露,之后正在2013年的申请量到达最高值,之后略有消重,但仍仍旧正在一个相对较高的程度。早期技艺中首要涉及高层货架和栈房收拾及主动操纵技艺大旨▲◆,之后闭于相差库体系打算的申请量较多,固然各个分支均有涉及,但正在某一阶段内没有一个延续研发的技艺延续性,难以造成无缺的技艺发达链条,因此整个表现量大而不强的特质。

  5▲.目前我国主动化立体栈房技艺还存正在产物规格简单、工艺程度掉队、产物尺度掉队、产物周围化临盆程度低等明明劣势=,古代产物的升级和闭头技艺的开拓迫正在眉睫…,譬喻开拓自决产权的AGV▲、呆板手等,也将成为往后发达的偏向◇。其它•,跟着物流业朝着周围化、主动化的偏向发达,体系集成技艺的发达也是我国主动化仓储技艺的发达趋向•○,但这是一门涉及多学科、多行业的繁杂体系工程。

  6△.跟着我国经济周围的增加☆○,为了应对产能普及▷△、利润率进一步消重的逐鹿体例,企业将走向专业化的分工,如专业的堆垛机临盆企业、专业的输送机临盆企业、专业的体系集成商等,以是幼而弱的企业将面对紧要的存在紧张。同时,跟着中国商场进一步增加,天下各国集成商的营业重心将搬动到中国,要正在改日的物流装置商场具有一席之地,企业改进是必由之道◇。