本发明属于物流分拣设备，具体涉及一种立体式多格口分拣机及分拣方法。
背景技术：
1、在当今日益发展的物流行业中，分拣系统的效率和准确性对于整体物流运作具有举足轻重的地位。随着电子商务的飞速发展和消费者需求的日趋多元化，物流行业面临着前所未有的挑战，特别是在处理大规模、多品类、小批量货物的分拣上。
2、传统分拣机虽在物流分拣中占据一定地位，但在应对多品类、小批量货物时暴露出显著的不足。这类分拣机往往受限于其固定的分拣格口和分拣路径，无法根据货物的实际情况进行灵活调整，这不仅导致了分拣效率低下，还增加了货物错分或漏分的风险。传统分拣机若要增加格口数量则需要通过增加环线的整体占地面积来实现，这无疑增加了物流中心的运营成本，并可能限制了物流中心的扩展潜力。
3、若引入具有升降功能的分拣小车，则可以增加格口数量，提升分拣系统的灵活性和效率，从而实现对货物更加精准的分拣。但是，具有升降功能的分拣小车的高度较大，在过弯时存在较大的外倾趋势，降低了分拣机长时间运行的稳定性，且限制了分拣小车的运行速度。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种立体式多格口分拣机及分拣方法。
2、第一方面，本发明提供一种立体式多格口分拣机，其包括基座、轨道组件和立体分拣车。多个立体分拣车沿着轨道组件依次相连并排列成环形。所述的轨道组件安装在基座上，包括上轨道和下轨道。所述的立体分拣车包括车架主体、导向支撑轮组、升降驱动组件、防倾组件和升降输出组件。所述的车架主体的底部通过导向支撑轮组支撑在下轨道上。车架主体的顶部与上轨道通过防倾组件连接。
3、所述的升降输出组件包括升降架和承载出包结构。升降架沿竖直方向滑动连接在车架主体上，并由升降驱动组件驱动进行升降运动。承载出包结构安装在升降架上，用于承接和输出包裹。
4、作为优选，所述的防倾组件安装在车架主体的顶部，包括防倾安装架、内侧防倾件和外侧防倾件。防倾安装架与车架主体顶部的内侧固定。内侧防倾件和外侧防倾件均安装在防倾安装架上，且分别位于上轨道的内外两侧。所述的外侧防倾件包括外侧支座和外侧防倾轮。外侧支座固定在防倾安装架上。外侧防倾轮转动连接在外侧支座上。内侧防倾件包括内侧支座、内侧防倾轮、弹簧和导杆。内侧支座与防倾安装架通过导杆构成沿上轨道的内侧到外侧的方向滑动的滑动副。内侧支座与防倾安装架之间设置有弹簧；弹簧用于对内侧支座施加从上轨道的内侧到外侧的方向的弹力；初始状态下，内侧防倾轮、外侧防倾轮的外圆周面与上轨道的内侧面、外侧面分别接触。
5、作为优选，所述的上轨道为单体环形结构。下轨道包括呈环形的内轨板和外轨板。内轨板间隔设置在外轨板的内侧。上轨道在水平面上的投影位于内轨板在相同水平面上的投影的内侧。内轨板和外轨板的相对侧面均设置有轨槽和导向面。导向支撑轮组设置在位于内轨板和外轨板之间，并与轨槽和导向面配合。所有立体分拣车的重心均处于内轨板与外轨板之间；所述的上轨道内侧面的底部安装有呈环形的滑触线。滑触线的连接槽水平朝内设置；所述的车架主体顶部的内侧固定有集电臂。集电臂与滑触线的连接槽电连接。
6、作为优选，所述的车架主体的两侧均安装有外凸状的升降导轨。升降架包围在竖直导向支架的外侧。升降架上设有升降限位轮组。每根升降导轨均对应上下排布的多个升降限位轮组。升降限位轮组包括三个限位滚轮。三个限位滚轮均转动连接在升降架上，且外圆周面与升降导轨的三个侧面分别接触。
7、作为优选，所述的承载出包结构包括输送支架、主动滚筒、从动滚筒和输送带。所述输送支架的内端与升降架固定。主动滚筒、从动滚筒分别安装在输送支架的两端，并通过输送带连接。所述输送带顶部的输送面为由内向外逐渐升高的倾斜面。所述输送带的外侧面对称设置有两根限位挡条。限位挡条的长度方向与输送带的宽度方向平行。除承载出包结构接收或输出包裹的过程以外，均由其中一根限位挡条保持在输送带的输送面外端。
8、作为优选，相邻两个立体分拣车的车架主体底部的相对端通过第一连接杆连接。第一连接杆两端与对应的两个立体分拣车的车架主体底部分别构成球面副。相邻两个立体分拣车的车架主体顶部的相对端通过第二连接杆连接。第二连接杆两端与对应的两个立体分拣车的车架主体顶部分别构成球面副。
9、作为优选，所述轨道组件的外侧布置有上包台和立体格口结构；立体格口结构包括不同高度的多层分拣格口。所有格口的位置均满足 ∆h/ v y, max +t s≤ l/ v x的条件；其中， v x为立体分拣车的运行速度； v y, max为承载出包结构的最大升降速度。 ∆h为格口与上包台输出口的高度差； l为格口与上包台输出口之间的最小输送距离； t s为预设冗余时间。
10、作为优选，所述的升降输出组件还包括相互匹配的触片和初始位置检测传感器；初始位置检测传感器固定在车架主体上；触片固定在升降架上。当触片触发初始位置检测传感器时，承载出包结构的高度为与上包台的输出口相匹配的初始高度。
11、作为优选，所述的升降驱动组件包括同步轮、同步带和电机。两个同步轮分别转动连接在竖直导向支架在顶端、底端，并通过同步带连接。位于顶端的同步轮与固定在车架主体顶端的电机的输出轴固定。同步带与升降架固定。
12、作为优选，所述的车架主体包括底部支撑座和竖直导向支架。竖直导向支架的底端固定在底部支撑座的顶部中心位置。竖直导向支架的顶部设置有安装板。安装板用于安装电机驱动器等电器元件。
13、作为优选，所述车架主体的底部固定有次级板。次级板用于在基座上的直线同步电机的非接触驱动下带动立体分拣车循环运行。
14、第二方面，本发明提供一种分拣方法，其使用前述的立体式多格口分拣机；该分拣方法包括以下步骤。
15、步骤一、立体分拣车沿着轨道组件循环运行；每个未装载包裹的立体分拣车的承载出包结构均升降至与上包台高度对应的初始高度。
16、步骤二、工作人员将被分拣的货物放置到上包台；上包台采集包裹信息，并为包裹设定对应的目标格口。之后，上包台将包裹输送至当前经过上包台处的立体分拣车的承载出包结构。
17、步骤三、承载包裹的立体分拣车根据目标格口的高度，控制承载出包结构进行升降运动，使得承载出包结构的高度与目标格口的高度相匹配。
18、步骤四、当承载包裹的立体分拣车到达目标格口时，承载出包结构中的主动滚筒旋转，使得输送带将包裹送入目标格口。立体分拣车输出包裹后，承载出包结构重新升降至初始高度。
19、作为优选，步骤三中，承载出包结构的升降速度 v y=min( ∆h· v x/( l- t s· v x), v y, min)； v x为立体分拣车的运行速度； v y, min为对立体分拣车产生的振动与噪音最小时的承载出包结构的最小升降速度。
20、本发明具有以下有益效果。
21、本发明针对立体分拣车高度较大的特点，将立体分拣车支撑在内外两条下轨道上，并在分拣机的顶部布置用于防倾的上轨道；上轨道设置在立体分拣车的内侧，且通过内侧克服弹力后能够伸缩的防倾轮允许立体分拣小车过弯时小幅度外倾，且能够在过弯后引导立体分拣车恢复竖直状态，从而提高立体分拣车的稳定性。
22、本发明使用具有升降功能的立体分拣车承接被分拣的包裹，并将包裹升降至与指定格口对应的高度，从而使得分拣机外侧能够层叠布置多层格口，以便于增加分拣的精细程度。同时在承载出包结构的输送带上对称设置两根限位挡条；使得限位挡条能够在输送带的外端起到阻挡包裹被甩出的作用。
23、本发明在分拣过程中根据目标格口的位置调控承载出包结构的升降速度，在保证出包效率的同时，能够最大限度的减小承载出包结构升降带来的振动和噪音尽可能减小，提高分拣机运行的稳定性。
24、本发明将滑触线布置上轨道的内侧，且将滑触线的连接槽开口水平向内设置，使得立体分拣车过弯时的小幅度向外倾斜不会影响集线臂与滑触线的电连接。同时，将滑触线布置在分拣机的顶部，有利于分拣机的检修，以及立体分拣车的拆装。
1.一种立体式多格口分拣机，包括基座（1）、轨道组件（2）和立体分拣车（4）；其特征在于：多个立体分拣车（4）沿着轨道组件（2）依次相连并排列成环形；所述的轨道组件（2）安装在基座（1）上，包括上轨道（2-1）和下轨道；所述的立体分拣车（4）包括车架主体（4-1）、导向支撑轮组（4-2）、升降驱动组件（4-3）、防倾组件（4-4）和升降输出组件（4-5）；所述的车架主体（4-1）的底部通过导向支撑轮组（4-2）支撑在下轨道上；车架主体（4-1）的顶部与上轨道（2-1）通过防倾组件（4-4）连接；
2.根据权利要求1所述的一种立体式多格口分拣机，其特征在于：所述的防倾组件（4-4）安装在车架主体（4-1）的顶部，包括防倾安装架（4-4-2）、内侧防倾件和外侧防倾件；防倾安装架（4-4-2）与车架主体（4-1）顶部的内侧固定；内侧防倾件和外侧防倾件均安装在防倾安装架（4-4-2）上，且分别位于上轨道（2-1）的内外两侧；所述的外侧防倾件包括外侧支座（4-4-3）和外侧防倾轮（4-4-4）；外侧支座（4-4-3）固定在防倾安装架（4-4-2）上；外侧防倾轮（4-4-4）转动连接在外侧支座（4-4-3）上；内侧防倾件包括内侧支座（4-4-5）、内侧防倾轮（4-4-6）、弹簧（4-4-7）和导杆（4-4-8）；内侧支座（4-4-5）与防倾安装架（4-4-2）通过导杆（4-4-8）构成沿上轨道（2-1）的内侧到外侧的方向滑动的滑动副；内侧支座（4-4-5）与防倾安装架（4-4-2）之间设置有弹簧（4-4-7）；弹簧（4-4-7）用于对内侧支座（4-4-5）施加从上轨道（2-1）的内侧到外侧的方向的弹力；初始状态下，内侧防倾轮（4-4-6）、外侧防倾轮（4-4-4）的外圆周面与上轨道（2-1）的内侧面、外侧面分别接触。
3.根据权利要求1所述的一种立体式多格口分拣机，其特征在于：所述的上轨道（2-1）为单体环形结构；下轨道包括呈环形的内轨板（2-2）和外轨板（2-3）；内轨板（2-2）间隔设置在外轨板（2-3）的内侧；上轨道（2-1）在水平面上的投影位于内轨板（2-2）在相同水平面上的投影的内侧；内轨板（2-2）和外轨板（2-3）的相对侧面均设置有轨槽（2-2-1）和导向面（2-2-2）；导向支撑轮组（4-2）设置在位于内轨板（2-2）和外轨板（2-3）之间，并与轨槽（2-2-1）和导向面（2-2-2）配合；所有立体分拣车的重心均处于内轨板（2-2）与外轨板（2-3）之间；所述的上轨道（2-1）内侧面的底部安装有呈环形的滑触线（3）；滑触线（3）的连接槽水平朝内设置；所述的车架主体（4-1）顶部的内侧固定有集电臂（4-6）；集电臂（4-6）与滑触线（3）的连接槽电连接。
4.根据权利要求1所述的一种立体式多格口分拣机，其特征在于：所述的车架主体（4-1）的两侧均安装有外凸状的升降导轨（4-5-4）；升降架（4-5-1）包围在竖直导向支架（4-1-2）的外侧；升降架（4-5-1）上设有升降限位轮组（4-5-2）；每根升降导轨（4-5-4）均对应上下排布的多个升降限位轮组（4-5-2）；升降限位轮组（4-5-2）包括三个限位滚轮；三个限位滚轮均转动连接在升降架（4-5-1）上，且外圆周面与升降导轨（4-5-4）的三个侧面分别接触。
5.根据权利要求1所述的一种立体式多格口分拣机，其特征在于：所述的承载出包结构（4-5-3）包括输送支架、主动滚筒、从动滚筒和输送带；所述输送支架的内端与升降架（4-5-1）固定；主动滚筒、从动滚筒分别安装在输送支架的两端，并通过输送带连接；所述输送带顶部的输送面为由内向外逐渐升高的倾斜面；所述输送带的外侧面对称设置有两根限位挡条（4-5-5）；限位挡条（4-5-5）的长度方向与输送带的宽度方向平行；除承载出包结构（4-5-3）接收或输出包裹的过程以外，均由其中一根限位挡条（4-5-5）保持在输送带的输送面外端。
6.根据权利要求1所述的一种立体式多格口分拣机，其特征在于：相邻两个立体分拣车（4）的车架主体（4-1）底部的相对端通过第一连接杆（5）连接；第一连接杆（5）两端与对应的两个立体分拣车（4）的车架主体（4-1）底部分别构成球面副；相邻两个立体分拣车（4）的车架主体（4-1）顶部的相对端通过第二连接杆连接；第二连接杆两端与对应的两个立体分拣车（4）的车架主体（4-1）顶部分别构成球面副。
7.根据权利要求1所述的一种立体式多格口分拣机，其特征在于：所述轨道组件（2）的外侧布置有上包台和立体格口结构；立体格口结构包括不同高度的多层分拣格口；所有格口的位置均满足∆h/vy,max+ts≤l/vx的条件；其中，vx为立体分拣车（4）的运行速度；vy,max为承载出包结构（4-5-3）的最大升降速度；∆h为格口与上包台输出口的高度差；l为格口与上包台输出口之间的最小输送距离；ts为预设冗余时间。
8.根据权利要求7所述的一种立体式多格口分拣机，其特征在于：所述的升降输出组件（4-5）还包括相互匹配的触片和初始位置检测传感器；初始位置检测传感器固定在车架主体（4-1）上；触片固定在升降架（4-5-1）上；当触片触发初始位置检测传感器时，承载出包结构（4-5-3）的高度为与上包台的输出口相匹配的初始高度。
9.一种分拣方法，其特征在于：使用如权利要求7所述的立体式多格口分拣机；该分拣方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种分拣方法，其特征在于：步骤三中，承载出包结构（4-5-3）的升降速度vy=min（∆h·vx/（l-ts·vx）,vy,min）；vy,min为稳定升降速度。
