JP2010516593A - 三次元自動化選択モジュール - Google Patents

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Abstract

個々の商品または複数の商品がコンベヤの垂直スタック(またはラック)に保管される。コンベヤのスタックは、カートン、荷物及び/またはパレットが積載される垂直輸送機の両側に配置される。垂直輸送機は、エレベーターのような形式で上げられることが出来、コンベヤ上の荷物は、保管ラックコンベヤのさまざまなレベルから商品を受けることができる。積載プロセスの速度を上げるために、商品はコンテナの両側から同時に及び/または順次に積載されることができる。ある形態では、クロスベルトコンベヤが商品を積載するのに使用される。代替的叉は付加的にロボットアームが商品を積載するのに使用される。一つ以上のコンベヤドライバーが、商品をコンベヤの積載位置に牽引するために多数のコンベヤを駆動するのに使用される。
【選択図】図1

Description

(関連出願のクロス・リファレンス)
本出願は、参照により本明細書に組み込まれた、2007年1月25日に提出した米国特許出願No.11/626869号の優先権を主張する。
本発明は、概ね、物を処理するシステムに関し、より具体的には、限定はしないが、そのシステムを利用するための技術と共に、三次元の物を処理するシステムに関する。
注文処理のために流通センターで製品を選択することは、歴史的に最も多くの労働集約型プロセスのうちの1つであった。選択作業は、人間のオペレーターのために単調である。これは、(誤った選択のような)良質な配給物、従業員の高い労働移動率、一貫しない生産性に至る。さらに、食物を保存するのに用いられる商業的な冷蔵庫などの環境は、人間のオペレーターに不快であるか、危険である。保管と移動のための所用時間は、さらに他の懸念である。その商品がより速く処理されることができて、トラック、電車または他の輸送に積まれることができるほど、集配センターはより大きな地理的地域サービスを提供することができる。例えば、トラックはより速く載せられることができると共に荷を降ろされることができれば、トラックは、同じ時間量でより長い距離をカバーすることができるので、流通センターが配給できるサービス領域はより大きくなる。製品流通システムのためのもう一つの進行中の問題は、製品倉庫スペースである。不動産のコストが増加し続けるので、倉庫の範囲を最小にすることがより大きな懸念になる。
たいていの倉庫は、高い位置に保存されるアイテムにアクセスするために制限された範囲を含む多くの要因のために、そのわずかな利用できる垂直スペースを利用するだけである。(しばしばASRS叉はAS/RSと呼ばれる)自動化保管及び回復システムの形態の三次元ラックシステムは、商品を垂直保管ラック上に蓄えることを提案していた。しかしながら、これらの垂直システムには、いくつかの重要な商業的な欠点がある。一例として、追加の垂直の寸法を移動することは回復時間を増加するので、処理量は、にこれらの垂直システムに対する問題である。換言すれば、速くて効率的な方法で商品をラックから回収することは、たいていの提案されたシステムの制約であった。また、ラックの商品を商品が回収されることができる位置に動かすことは問題であった。この問題に対処するために、ラックは典型的に非常に狭く、通常、最高でも一つ叉は二つのパレットまたはカートンが入るように設計されている。このように、所定のラックの容量はかなり減らされ、そして、それは収納場所利用または効率を減らす。さらに、これらのシステムの技術的複雑さは、メンテナンス費を増やしただけでなく、重要なダウンタイムを引き起こす傾向がある。典型的なASRS手段の複雑かつ自動化した性質のために、これらのシステムは、商品がどのように扱われるか及びシステムを利用することができるタイプについて厳正である傾向があった。そのようなシステムは、一般的に、一定の寸法を有するパレットまたはケースを取り扱うことができるだけであり、それは、それらの柔軟性を制限する。一般的に言って、ラックからの商品は、重力送りまたは動力システムを用いて供給されることができる。重力送り装置システムの一例は、「Aフレーム」タイプ保管ラックと呼ばれることである。一般的に、Aフレームラックは、軽くて、製薬製品のように簡単につぶれない商品を収容する。限られた状況に役立つが、Aフレームは、大きな商品及び/叉は、電子機器、食物などの壊れやすい商品で使用されることができない。一方、動力システムは、概ね平らなコンベヤベルト上の大きな商品を収容することができる。運搬装置が通常、平らであるとすると、商品は、互いにぶつかる商品によって生じた損害を避けるために、離間される。しかしながら、動力ラックシステムは、スタックの運搬装置ごとに必要なモーターの数が多いために、経済的に実用的ではない。運搬装置モーターは高価であり、垂直スタックの各レベルは、その運搬装置モーターで個々に動かされる複数の個々の運搬装置を含むことができる。認めらければならないのは、スタックレベルの数が増加するに従って、運搬装置モーターと関連した経費は増加する。さらに、多くのモーターが含まれている場合は、故障する少なくとも一つのモーターのリスクは増加する。さらに、日常のモーターの予防メンテナンスを実行することのような補助費用は、そのようなシステムコストを抑制的にすることができる。
このように、この分野において改善の必要がある。
本発明の一つの実施態様は、保管システムに関する。保管システムは、対向するように配置された少なくとも二つの保管ラックを含む。保管ラックは、それぞれ、商品(アイテム)が収容される一つ以上のラックコンベヤを有する二つ以上のレベルを含む。垂直輸送機は、保管ラックの間に配置され、その垂直輸送機は、垂直輸送機と共に同時に垂直に動くように垂直輸送機に固定された一つ以上のロボットアームを含む。エレベーターがレベル間で垂直輸送機を垂直に動かすように構成されており、ロボットアームは、商品をラックコンベヤから垂直輸送機上に載せることができる。
他の実施態様は、保管ラックを含む保管システムに関する。保管ラックは、商品が収容される二つ以上のラックコンベヤを含む。コンベヤドライバは、二つ以上のラックコンベヤを動かすために保管ラックに沿って動くように構成されている。
さらに他の実施態様は、少なくとも二つの保管ラックを含む保管システムに関する。保管ラックは、対向するように配置され、保管ラックは、それぞれ、商品が収容される一つ以上のラックコンベヤを有する二つ以上のレベルを含む。垂直輸送機は、保管ラックの間に配置される。垂直輸送機は、商品をラックコンベヤから垂直輸送機上に載せるように構成されたクロスベルトコンベアを含む。エレベーターがレベル間で垂直輸送機を垂直に動かすように構成されている。
さらに他の実施態様は、第1ラックコンベヤに関する第1レベルを有する、保管ラックに沿った第1垂直位置まで垂直輸送機が垂直方向に揚げる技術に関する。第1レベルに位置する第1ラックコンベヤからの一つ以上の第1の商品は、垂直輸送機上に載せられる。垂直輸送機は第1の垂直位置に配置されたままであるが、一つ以上の第2の商品は、第1レベルとは異なる第2レベルに位置された第2ラックコンベヤから垂直輸送機上に載せられる。
さらに他の実施態様は、第1コンベヤがコンベヤドライバで駆動されて第1コンベヤ上の第1の商品を第1ロード位置に載せる技術に関する。コンベヤドライバは、第2コンベヤの方に動かされる。第2コンベヤは、コンベヤドライバで駆動されて第2コンベヤ上の第2の商品を第2ロード位置に載せる。
さらに、本発明の形、対象、特徴、形態、利益、利点及び実施例は、詳細な説明及び本明細書に提供された図面から明らかになるであろう。
図1は、一実施態様による三次元保管システムの斜視図である。 図2は、図1のシステムの上面図である。 図3は、図1のシステムの側面図である。 図4は、図1のシステムの拡大図である。 図5は、図1のシステムの前端図である。 図6は、図1のシステムに使用された垂直輸送機の拡大斜視図である。 図7は、図6の垂直輸送機の断面図である。 図8は、図6の垂直輸送機の上面図である。 図9は、図6の垂直輸送機の斜視図である。 図10は、ラックコンベヤがどのように図1のシステムのコンベヤドライバによって駆動されることができるかの第1の例を示す拡大側面図である。 図11は、ラックコンベヤがどのように図1のシステムのコンベヤドライバによって駆動されることができるかの第2の例を示す拡大側面図である。 図12は、他の実施態様によるコンベヤドライバの斜視図である。 図13は、図12のコンベヤドライバとラックコンベヤとの間の係合を示す拡大側面図である。 図14は、さらに他の実施態様によるコンベヤドライバの拡大図である。 図15は、さらに他の実施態様によるコンベヤドライバの拡大図である。 図16は、積載シーケンスの種々のステージを示す図1のシステムの部分斜視図である。 図17は、積載シーケンスの種々のステージを示す図1のシステムの部分斜視図である。 図18は、さらに他の実施態様による三次元保管システムの前端図である。 図19は、図18のシステムの上面図である。 図20は、図18のシステムの断面図である。 図21は、図18のシステムの拡大前端図である。 図22は、図18のシステムの斜視図である。 図23は、積載シーケンスの種々のステージを示す図18のシステムの部分斜視図である。 図24は、積載シーケンスの種々のステージを示す図18のシステムの部分斜視図である。 図25は、積載シーケンスの種々のステージを示す図18のシステムの部分斜視図である。 図26は、積載シーケンスの種々のステージを示す図18のシステムの部分斜視図である。 図27は、さらに他の実施態様による三次元保管システムの上面図である。 図28は、図27のシステムの拡大前端図である。 図29は、図1のシステムの補給ステーションの拡大斜視図である。
発明の原則の理解を促進する目的のために、図面の中で例示される実施態様が参照され、特定の用語は同じものを説明するのに使用される。それにもかかわらず、それによって発明の範囲が制限されないと理解される。記載された実施態様の代替及び変更と、本明細書中に記載された本発明の原則の適用は、通常、本発明が関連する当業者に生じるものとして熟考される。本発明の一実施態様が詳細に示されているが、本発明に関連しない一般的な特徴が明瞭のために示されていないことを関連する当業者に明らかであろう。
読み手の便宜のために、要素が最初に開示される図面は、対応する参照符号の最も左側にある数字によって典型的に示されていることを始めに言及する。例えば、100シリーズ参照符号(例えば、100、101、102、103など)で明らかにされた構成要素は、通常、図1に関して最初に開示され、200シリーズ参照符号(例えば、200、201、202、203など)で明らかにされた構成要素は、通常、図2に関して最初に開示される。
本発明は、概ね、三次元保管システムに関する。個々の商品(アイテム)叉はコンテナの複数の商品(アイテム)は、コンベヤの垂直スタック(叉はラック)に保管される。従来のAフレーム保管ラックと比較して、商品が損害を最小にする概ね平らで接触しない方法で保管されるので、ラックコンベヤが大きな商品やコンテナを保管することができる。選択される製品または商品は、Aフレームでのように積み重ねられる必要がない。コンベヤのスタックは、カートン叉は荷物が載せられる垂直輸送機の両側に配置される。コンベヤの運搬が保管ラックコンベヤのいろいろなレベルから商品を受け取ることができるように、垂直輸送機は、エレベーターに類似した方法で垂直に上げられることができる。積載プロセスの速度を上げるために、商品は、コンテナの両側から同時に及び/叉は連続的にコンテナに載せられることができる。
一実施態様において、クロスベルトコンベアシステムは、垂直輸送機を囲み、クロスベルトコンベアシステムが垂直輸送機と共に同時に垂直に動くように、クロスベルトコンベアシステムは、垂直輸送機のエレベーター部分に連結される。クロスベルトコンベアシステムは、商品を個々に叉は集合的に運搬することができる多くの別個のコンベヤベルトを含む。クロスベルトコンベアシステムの個々のコンベヤベルト部分は、垂直輸送機の周囲を動く叉は回転することができる。クロスベルトコンベアシステムは、複数のラック位置が同時に荷を下ろされるのを許容すると共に、荷物が二つ以上の方面から同時に満たされるのを許容する。ロボットアームは、大きな荷物を動かすため及び/叉はシステムの込み合いを片付けるために、エレベータに連結されることができる。他の実施態様では、クロスベルトコンベアシステムは除かれ、ロボットアームは、種々のラック及び荷物から商品を載せる/降ろすのに使用される。このシステムでは、クロスベルトコンベア及びロボットアームは、商品が、ほぼ100%の精度で人間のオペレーターの度合いよりも最大4叉は5倍の度合いで選択される叉は配置されるのを許容する。稼動コストは、選択する人間を排除するため著しく減少される。
必要とされるコンベヤモーターの数を減らすために、ラックの個々のコンベヤは、コンベヤモーターを専用されていない。むしろ、個々のコンベヤ駆動モーターは、必要に応じた基礎でラックコンベヤを作動する位置に動かされる。一実施態様において、コンベヤ駆動モーターは、摺動することができか、そうでなければ、垂直輸送機が現在配置されているラックレベル上のラックコンベヤを個々に動かすために垂直輸送機の両側面に沿って縦方向に動くことができる。垂直輸送機が垂直に動く際に、コンベヤ駆動モーターは、次のレベル上のコンベヤを動かすために、垂直輸送機と共に同時に垂直に動く。他の実施態様では、コンベヤ駆動モーターは、垂直輸送機とは別個に垂直に動くことができる。さらに他の変形例では、駆動モーターは垂直に動かず、むしろ、システムが、各ラックレベル上のコンベヤを動かすように提供された一つ以上の駆動モーターを有する。また、重い荷物がある選択されたコンベヤはコンベヤ駆動モーターを提供され、他のコンベヤは、共通のコンベヤ駆動モーターを共有するハイブリッドシステムが考えられる。
本発明の(多くの中の)一実施態様による三次元保管システム100は、図1、2、3、4及び5に関連して最初に述べられる。見ることができるように、図1は、システム100の斜視図を示し、図2は、システム100の上面図を示す。図3は、システム100の全側面図を示す。図4は、システム100の拡大側面図を示し、図5は、システム100の前面図を示す。
図1を見ると、システム100は、中央に配置された垂直輸送機叉はキャリヤー104の両側に配置された垂直ラック102の一連のコンベヤを含む。ラック102は、垂直輸送機104が垂直に動くことができる通路105を形成する。図示の実施態様では、進入コンベヤ106と退出コンベヤ108は、垂直輸送機104の両端部に配置される。エレベーター110は、ラック102間の通路105の中で垂直輸送機104を垂直に動かすように構成される。システム100は、オペレーターがラック102を補充する補充ステーション112をさらに含む。図示の実施態様の補充ステーション112は、ラック102を補充するために、垂直だけでなく、床116上のガイドレール114に沿って水平に動くように構成されている。以下に説明されるように、ラック102は、垂直輸送機104を介するなどの他の方法で補充されることができる。
進入コンベヤ106は、荷物、カートン、パレット、及び/叉は他のタイプのコンテナ118を垂直輸送機104に供給する。ひとたび十分な数の荷物118が載せられると、エレベーター110は、垂直輸送機104を、一般に在庫管理ユニット(SKUs)として呼ばれる商品120が荷物118に載せられるラック102の一つ以上のレベルまで揚げる。追加の荷敷き、間紙、及び/叉は他の包装材料及び紙工作品も同様に、荷物118内に配置されることができる。ラック102上の商品叉は在庫管理ユニット120は、例えばボックスでは、個々の製品または互いに集められた商品の収集物を含むことができる。ひとたび、荷物118が、個々のオーダーを実行するために必要とされる商品120で満たされると、荷物118が退出コンベヤ108上に載せられるように、エレベーター110は、垂直輸送機104を床116の方へ降ろす。図示の実施態様では、進入コンベヤ106と退出コンベヤ108は、垂直輸送機104の両端部に配置されているが、これらのコンベヤは、異なる方法で構成されることができる。一例として、進入コンベヤ106と退出コンベヤ108は、垂直輸送機104の同じ側に配置されることができる(図27)。他の例として、進入コンベヤ106と退出コンベヤ108は、垂直輸送機104からの荷物118の積載及び荷降ろしの双方を処理する単一のコンベヤ叉はコンベヤスプールに組み合わされる。図示のコンベヤはベルトコンベアであるが、他のタイプのコンベヤは、少数の例を挙げれば、類似のローラー、バケット、チェーン及びカート積載トラックコンベアを使用することができることが認められる。図示の実施態様では、荷物118は、単一のライン叉は列に配置されているが、他の実施態様では、荷物118は、荷物118の密度を増すために、並列に叉は複数の列に配置されることができる。
図1乃至図3に関し、各ラック102は、商品120が保管される一つ以上の垂直レベル122を有する。種々のレベル122は、均一な間隔叉は不均一な間隔にすることができる。図1の実施態様では、レベル122間の垂直方向の間隔は、高いレベルになるに従い狭くなる。これは、おそらく重い大きい叉は分厚い商品120が床116の近くに保管され、小さくておそらく軽い商品120がラック102の上部の近くに保管されるのを許容する。この構成は、重い商品を低いレベル122に及び低いレベル122から動かすのに必要とされるエネルギーが小さいため、エネルギーを温存するのに役立つ。さらに、重い商品は、危険が少ない低いレベル122に保管されるので安全性が改善される。見ることができるように、各レベル122は、互いに関して自由に移動可能な一つ以上のラックコンベヤ124を有する。図示のラックコンベヤ124は、ベルトコンベアであるが、他のタイプのコンベヤは、類似のローラーやコンベアなどを使用することができることが認められる。ラックコンベヤ124は、床116に関して概ね平らであるか水平であるが、ラックコンベヤ124は、所望であれば、僅かに叉は著しく傾斜されることができることが考えられる。
図示の実施態様のラックコンベヤ124は、自己動力でない。すなわち、ラックコンベヤ124は、それぞれ、ラックコンベヤ124を駆動するモーターを有していない。前述のように、他の実施態様のラック102は、いくつかのラックコンベヤ124が自己動力であり、その他のラックコンベヤ124が自己動力でないハイブリッドシステムを有することができる。さらに、理解できるように、システム102の選択された特徴は、全てのラックコンベヤ124が自己動力である他の設計に組み入れられることができる。それにもかかわらず、前述のように、別個の外部動力源によって駆動されるラックコンベヤ124を有することが、システム102に必要なコンベヤモーターの数を減らす。図1をみると、仮に各ラックコンベヤ124がモーターを必要とするならば、何百ものコンベヤモーターが必要とされることが理解できるであろう。理解されるように、図1のシステム100は、コンベヤモーターの数は、10個未満叉は(図11で示されるように)0個である。このコンベヤモーターの数の十分な減少は、稼動費用と共にシステム全体のコストを減少する。例えば、コンベヤモーターの高価な配線と制御を、ラック102から排除することができる。本明細書中に記載され図示されたモーターの数よりも多く叉は少ないコンベヤモーターが使用されることができる点に留意する必要がある。
図4及び図5をみると、図示の実施態様の垂直輸送機104を垂直に動かすためのエレベーター110は、一つ以上のプーリー402、釣り合いおもり404及びエレベーター支持構造406に取り付けられたモーターを含む牽引タイプのエレベーターである。プーリー402上のケーブルは、垂直輸送機104に取り付けられ、モーターは釣り合いおもり404と共にケーブルを介して垂直輸送機104を動かす。他のタイプのエレベーターが使用できることを理解されるべきである。例えば、他の実施態様のエレベーター110は、少数の例を挙げれば、サーボモーター、線形誘導システム、及び/叉は、油圧、電磁及び/叉は上昇エレベーターを含むことができる。
図4の垂直輸送機104は、クロスベルトコンベア408、下部輸送コンベヤ410、ガイドレール414を有する支持フレーム412、及び、ガイドレール414に沿って動くように構成されたガイドレール414からつるす一つ以上のロボットアーム(叉はロボット)416を含む。ロボットアーム416は、高い信頼性を提供することが証明されている。一例では、ロボットアーム416は、産業ロボットの形態であるが、他のタイプのロボットが使用できることを理解されるべきである。例えば、一実施態様のロボットアーム416は、重さを減らすために複合材料、アルミニウム、及び/叉は他の軽い材料から作られ、それは、速い加速と減速を提供する。特例では、ロボットアーム416は、Adept Technology会社から提供されたAdept Cobra(登録商標)のInvert Selective Compliant Articulated/Assembly Robot Arm(SCARA)ロボットなどの高速インバートロボットである。もちろん、他のタイプのロボットが同様の6軸高耐久性産業ロボットを使用されることができる。電気モーター、空気圧アクチュエータ及び/叉は油圧アクチュエータを介するなど、多くの方法でロボットアーム416は駆動されることができる。クロスベルトコンベア408は、保管ラック102から荷物118に(あるいは逆に荷物118から保管ラック102に)商品120を移動するのに使用される。クロスベルトコンベア408は、台車トラック叉はレール420に沿って移動可能な、互いにつながった個々の台車418を含む。図示の実施態様では、台車418は、互いにつながって連続した無端ループを形成するが、他の実施態様では、多くの台車418が互いに集められ、非同期方法でトラック420に沿って同時に動くいくつかの列車を形成することができる。例えば、他の実施態様におけるクロスベルトコンベア408は、荷物118の両側に配置された二つの台車410の列車を有する。二つの離れた列車は、処理を速くするために互いに独立して動くように構成されている。
図5をみると、ガイドレール414からつるすことにより、ロボットアーム416は、クロスベルトコンベア408からの商品120の積載及び荷降ろしに干渉しないで、クロスベルトコンベア408及び下部輸送コンベヤ410の上方で縦方向に動くことができる。ロボットアーム416は、多くの作業を実行することができる。例えば、ロボットアーム416は、ラックコンベヤ124から商品120を選択したり、ラックコンベヤ124(あるいはさらにクロスベルトコンベア408)に商品120を配置したりするのに使用されることができる。図5にみられることができるように、ロボットアーム416は、垂直輸送機104を垂直方向に動かす必要なしに、ラックコンベヤ124の多数のレベル122に対して働くことができ、それは、注文調達プロセスの速度を上げることができる。さらに積載プロセスを速くするために、ロボットアーム416は、クロスベルトコンベア408が商品120を載せるのと同時に商品120を荷物118に入れることができる。また、ロボットアーム416は、押し合った商品120を取り除くような供給問題を処理するのに使用できる。さらに、ロボットアーム416は、垂直輸送機104から商品120を荷降ろしすることにより、ラックコンベヤ124上に商品120を補充するのに使用されることができる。商品120を補充すると共に、ロボットアーム416及び垂直輸送機104は、商品120を他のラック102及び/叉はコンベヤ124上に配列し直すのに使用されることができる。
図示の実施態様では、ロボットアーム416は、ロボットアーム416がガイドレール414と係合するレール係合部分502を含む。単一のガイドレール414だけが図に示されているが、一つ以上のガイドレール414を使用できることを理解されるべきである。例えば、二つ(あるいは二つ以上)のガイドレール414のシステムを使用することができ、そのシステムにおいてロボットアーム416は、それら自体に特定されたガイドレール414に取り付けられる。この構成は、ロボットアーム416が著しく互いに干渉することなく、ラック102の全長に対して働くのを許容する。二つのロボットアーム416が使用される場合、ロボットアーム416は、主として、特定の側でラック102に対して働くように提供されることができる。他の変形例では、ロボットアーム416は、同時に、ラックの両側に対して働くことができる。係合部分502は、電源、モーター、センサー、コントローラーなどを含み、ロボットアーム416がガイドレール414に沿って動くのを許容する。理解されるように、ガイドレール414は、ロボットアーム416を制御するための送信信号と同様に電力をロボットアーム416に供給する接触ワイヤーを含むことができる。ロボットアーム416は、無線及び/叉は配線接続を介してなど、多数の方法で、信号を送受することができることを理解されるべきである。さらに、ラック102と、端部作動体508を配置する一つ以上の移動可能ジョイントをもつアーム部分506との双方に対して働くために、ロボットアーム416は、ロボットアーム416が回転するのを許容する回転部分504を有する。少数の例を挙げれば、機械的把持及び/叉は真空技術を介してなど、ロボットアーム416の端部作動体508は、しょうひん120を把持すると共に保持することができる。一実施形態では、端部作動体508は、真空指吸着カップを有する機械的グリップを含む。図示のように、ロボットアーム416は、商品120、荷物118、構造、他のロボットアーム416などを配置するのに使用される一つ以上のカメラ512を有する視野システム510を備える。一例として、視野システム510は、ロボットアーム416が商品120を荷物118の中に自動的に配置及び挿入するのを許容する。また、ロボットアーム416は、手動的叉は半自動的に制御されることができる。例えば、オペレーターは、カメラ512を通じてロボットアーム416の位置を見ることにより、ロボットアーム416の移動を遠隔制御できる。また、視野システム510は、ロボットアーム416の衝突回避のために使用されることができる。
図6は、垂直輸送機104の拡大斜視図を示す。みることができるように、クロスベルトコンベア408の各台車418は、台車418のループのために移動方向に概ね垂直に取り付けられた小型の個々のパワーベルト台車コンベヤ602を備える。図6の矢印604及び606は、台車418がクロスベルトコンベア408のトラック420に沿って移動する方向を示す。各台車コンベヤ602は、互いに別個に動くことができる。一例として、ある台車418は載せられることができ、他の台車418は荷を降ろす叉は使用されていないままにすることができる。
クロスベルトコンベア408と荷物118の(両側)との間に、垂直輸送機104は、ガイド叉はスライドスロープ608を有し、ガイド叉はスライドスロープ608上で台車418からの商品120が荷物118の中へ摺動する。図示の実施形態では、スロープ608は、商品120がそれぞれの荷物118の中に摺動する降ろし樋を画定する一連の隔離台610を含む。図示の実施形態の隔離台610は、商品120の案内を強化するように三角(矢印)形状であるが、他の実施形態では、隔離台610は、異なる形状にすることができることが考えられる。輸送コンベヤ410上の荷物118は、個々の荷物118及び/叉は設計された積載領域に概ね整合されている。荷物118が正しい位置に適当に配置されるのを確実とするために、必要であれば、垂直輸送機104は、種々のセンサ、ストップ、バーコードリーダーなどを含むことができる。重い叉は大きい商品120などの荷物118を必要としない商品120に対し、商品120がロボットアーム416を介して輸送コンベヤ410上に直接載せられることができるように、輸送コンベヤ410は、空き(すなわち荷物118がない状態)にすることができる。これからみれば、荷物、パレット、コンテナ及び他の支持構造物118は他の実施態様で選択できるということが理解されるべきである。一例として、商品120のフルケースだけが選択される場合、荷物叉はカートン118は、必要とされず、そのフルケースは、直接的に輸送コンベヤ410上叉はパレット上に置かれることができる。他の例では、フルケースが選択される場合、ロボットアーム416は、輸送コンベヤ410上に全パレットを築き上げることができる(例えば飲料産業のための混合パレットの積載)。図示の実施態様の輸送コンベヤ410は、ベルトコンベヤであるが、前述したタイプなどの他のタイプのコンベヤが使用されることができることを理解されるべきである。図6の輸送コンベヤ410は、エレベーター110が輸送コンベヤ410上の荷物118を持ち上げることができるように、フレーム412に固定される。以下の選択された実施態様に記載されるように、輸送コンベヤ410は、垂直輸送機104が上げられるときに床116上にとどまることができる。この例では、垂直輸送機104のフレーム412は、上げられるときに荷物118を保持するレールを有する。また他の変形例では、荷物118が垂直輸送機104のフレーム412に直接載せられるように垂直輸送機104は排除される。
図7は、商品120が荷物118の中に積まれるときの垂直輸送機104の拡大部分断面図を示す。クロスベルトコンベヤ408が荷物118の一つ以上の側(図示の実施態様では荷物118の両側)に配置され、対向するラック102からの商品120は、同時に、または、ほぼ同時に載せられることができる。ひとたび商品120が台車418から降ろされると、次の台車418は方向604または606(図6)に循環するクロスベルトコンベヤによって次の商品120を荷物118の中に降ろす場所に移動されることができる。理解されるように、これは、荷物118が所定のレベル122からの商品で早く満たされるのを許容し、それは、オーダーが迅速な方法で実現されるのを許容する。前述のように、従来、垂直移動は、オーダー実現をゆっくりしがちであったが、同時に対向する垂直コンベヤスタックからの商品を同時に載せる可能性を有することは、商業的に垂直管理装置を実現するためにこの問題を解消する。
荷物118を迅速に載せるこの能力は、図8及び図9からより理解されるかもしれない。図8及び図9は、それぞれ、垂直輸送機104の上面及び斜視図を示す。みることができるように、垂直輸送機104の支持フレーム412は、作動中垂直輸送機104を安定させるためにエレベーター支持構造406の回りに摺動可能に受け入れられた一つ以上のエレベーターガイド801を有する。クロスベルトコンベヤ408は、連続したループを形成するために二つのループ端部分804によって互いに連結された輸送コンベヤ410の両側に配置された二つの輸送部分802を有する。図示の実施態様では、輸送部分802は、概ね直線であり平行な様態で配置され、ループ端部分804は、概ね環状である。しかしながら、クロスベルトコンベヤ408は、他の実施態様で異なる形状にすることができることを理解されるべきである。
反時計回り604または時計回り606に動くクロスベルトコンベヤ408の能力で、仕向ける荷物118は、必要な商品120を供給するラックコンベヤ124に整合、またはラックコンベヤ124近傍に均一に配置される必要がない。例えば、図2及び図8をみると、図2に示されるようにそして図8において矢印806によって示されるように、上部の最も左側のラックコンベヤ124からの商品120は、図8において矢印808によって示されるように、時計方向606(図8)へのクロスベルトコンベヤ408の単なる回転によって、垂直輸送機104上の最も右側の荷物118まで運搬されることができる。特に、最も左側のラックコンベヤ124からの商品120は、位置806に位置づけられる台車418上に載せられる。この例では、クロスベルトコンベヤ408は、位置806から商品120を有する台車418が位置808に位置づけられるまで時計方向に606に回転され、そして、ひとたび位置808までくると、商品120は、台車418から荷物118の中に降ろされる。プロセスがほぼ連続であるように、商品の積載及び荷降ろしの間停止する必要がないことを理解されるべきである。さらに、同じラックコンベヤ124からの複数の商品120は、クロスベルトコンベヤ408上で商品120の仮想流れを形成するように、連続した台車418に積載されることができる。商品120は、代替的なパターンなどの他の方法で積載されることができることを理解されるべきである。型にはまった動作中、複数のラックコンベヤ124は、荷降ろしされ、複数の荷物118は同時にまたはほぼ同時に積載され、それによって、積載/荷降ろしプロセスを著しく速くする。さらに、商品120は、荷物118の両側から同時に積載されることができ、それによって、積載効率を高める。台車418は台車418の再積載の必要が無いので、同じ台車418は多数の荷物118に対して働くことができるように、多数の商品120は、単一の台車418上に列を作られることができる。荷物118の積載中、クロスベルトコンベヤ408は、効率的な方法で荷物118を積載するように、複数回その方向を変えることができる。
一実施形態では、各ラックコンベヤ124は、各ラックコンベヤ124が自己動力されるようにコンベヤモーターを有する。しかしながら、前述のように、個々のモーターを介して自己動力された個々のラックコンベヤ124を有することは、高い構造及び管理コストを含む欠点がある。これらの問題を検討するため、他の実施態様のシステム100は、専用のコンベヤモーターを有しないランクコンベヤ124を有し、そのかわり、システム100は、一時的にあるいは必要とされる基礎のラックコンベヤ124を駆動するだけである。
図10は、ラックコンベヤが必要とされる基礎で駆動される一例の拡大側面図を示す。図示のように、垂直輸送機104は、クロスベルトコンベヤ408の台車トラック420に取り付けられた一つ以上のコンベヤドライバー1002を有する。みることができるように、コンベヤドライバー1002は、コンベヤドライバー1002が台車トラック420に固定されるか台車トラック420に沿って水平に摺動することができる主本体1004を含む。図示の実施形態では、コンベヤドライバー1002は、台車トラック420に沿って水平に動くように構成されている。コンベヤドライバー1002は、チェーンドライブ、ベルトドライブ、磁気ドライブなどを介して水平に動くことができ、及び/叉は、コンベヤドライバー1002は、コンベヤドライバーを水平に動かす内部ドライブを組み入れることができる。枢動アーム1006は、主本体1004に取り付けられ、枢動アーム1006は、その端部に、ラックコンベヤ124を駆動するのに使用されるドライブローラー叉はホイール1008を有する。主本体1004は、矢印1010によって示されるように枢動アーム1006を回転する、モーターピストン、あるいは、空気、水圧及び/叉は電気駆動アクチュエーターなどの他のタイプのアクチュエーターを含み、ドライブホイール1008は、ラックコンベヤ124から係合及び解離することができる。図10では、ドライブホイール1008は、ラックコンベヤ124上の商品120と干渉しないように、ラックコンベヤ124の下側と係合するが、コンベヤドライバー1002は、他の位置及び/叉は異なる方法でラックコンベヤ124と係合することができる。例えば、他の実施態様のコンベヤドライバー1002は、ラックコンベヤ124に隣接した雌連結部と係合する雄連結部と、どちらの方向にもコンベヤドライブローラーを回転するベベルギヤを含む。一実施態様のコンベヤドライバー1002のドライブホイール1008は、モーターなどによって自己動力され、他の実施態様では、ドライブホイール1008は、駆動ベルトあるいは駆動シャフトを介するなど主本体1004のモーターなどによって遠隔的に駆動される。ドライブホイール1008は、他の方法で駆動されることができることを理解されるべきである。例えば、図11に関連して以下に説明されるように、ドライブホイール1008は、駆動されないことができるが、ドライブホイール1008は、クロスベルトコンベヤ408からラックコンベヤ124に動力を伝達するのに使用されることができる。
図10の実施態様に参照すると、ドライブホイール1008は、ドライブホイール1008がラックコンベヤ124と接触する前、接触中または接触後に回転する。ドライブホイール1008とラックコンベヤ124との係合は、表面の凹凸、ギヤのような構造、タイヤ跡などによって強化することができる。図示の実施態様では、ドライブホイール1008は、矢印1012で示されるように、反時計方向に回転してラックコンベヤ124上の商品120を進めるが、ドライブホイール1008は、他の実施態様では異なる方向に回転することができることを理解されるべきである。さらに、ドライブホイール1008は、ラックコンベヤ124が積載あるいは荷降ろしされるかどうかについて依存する方向を代替することができる。ドライブホイール1008が反時計方向1012に回転するとき、ラックコンベヤ124のローラーは、時計方向1014に回転し、それによって、クロスベルトコンベヤ408の台車418上で方向1016に商品120を移動させる。ひとたび商品120が台車418に積載されると、ドライブホイール1008は、回転し続けて、同じ台車418あるいはラックコンベヤ124に隣接して配置された他の台車418上に次の商品を積載する。ひとたび所望の商品120がラックコンベヤ124から荷降ろしされると、コンベヤドライバー1002は、下方方向1018に枢動アーム1006を回転することによりラックコンベヤ124からドライブホイール1008を解離する。垂直輸送機104が垂直に動かされると、コンベヤドライバー1002は、ドライブホイール1008が垂直輸送機104の下降叉は上昇に干渉しない位置まで枢動アーム1006を下方方向1018に回転させる。コンベヤドライバー1002とラックコンベヤ124との間の干渉は他の方法で回避することができることを理解されるべきである。例えば、コンベヤドライバー1002は、垂直輸送機104の両端部の一方、クロスベルトコンベヤ408の二つのループ端部分の一方の近傍、あるいは、ラックコンベヤ124間(すなわちラック102の間)の空きに動かすことができる。異なるタイプのコンベヤドライバー1002が使用される場合、垂直輸送機104の移動中、ラックコンベヤ124とコンベヤドライバー1002との衝突回避は、他の方法で見出される。
図11を参照すると、この実施態様のドライブホイール1008は、駆動されていない。見ることができるように、コンベヤドライバー1002のドライブホイール1008は、台車418と保管コンベヤ124の双方のコンベヤベルトに接する。図示の例の台車418のコンベヤベルト602は駆動され、コンベヤドライバー1002のドライブホイール1008は、この動力を台車418からラックコンベヤ124に伝達し、商品120がラックコンベヤ124から荷降ろし(あるいはラックコンベヤ124に積載)されることができる。他の実施態様では、クロスベルトコンベヤ408の台車418及びラックコンベヤ124の双方は駆動されないが、コンベヤドライバー1002のドライブホイール1008は駆動される。台車418及びラックコンベヤ124は、コンベヤドライバー1002のドライブホイール1008が図11に示されたように配置されるときに同時に駆動される。ドライブホイール1008はコンベヤの一方だけに接するように位置を動かすことができ、ラックコンベヤ124と台車418は、独立して動くことができるということを理解されるべきである。この実施態様に関し、クロスベルトコンベヤ408用のコンベヤモーターのような駆動構成要素の数をさらに減らすことができることを理解されるべきである。
図10及び図11の実施態様では、コンベヤドライバー1002は、台車トラック420(あるいは他の支持構造)に沿って摺動あるいは移動するように構成され、コンベヤドライバー1002は、多数のラックコンベヤ124を駆動することができる。ある特定の変形例では、垂直輸送機104は、垂直輸送機104の両側に配置された対のコンベヤドライバー1002を有し、各コンベヤドライバー1002は、一方のラック102に対してラックコンベヤ124を駆動するように提供される。この変形例のために、ある形態の垂直輸送機104は、各ラック102に面する両側面に単一のコンベヤドライバー1002を有し、他の形態の垂直輸送機104は、各ラック102を駆動するように提供された二つ以上のコンベヤドライバー1002を有する。更に他の変形例では、コンベヤドライバー1002は、クロスベルトコンベヤ408の台車418に類似した形態で垂直輸送機104の周りを環状にすることができ、コンベヤドライバー1002は、ラック102を駆動するのにより利用されることができる。この構成に関し、単一のコンベヤドライバー1002はシステム100全体に対しラックコンベヤ124を駆動することができるが、典型的に、一つ以上のコンベヤドライバー1002は、プロセスを速くするのと共に、あるコンベヤドライバー1002が故障した場合のバックアップの働きをするのに使用されることができるということが考えられる。垂直輸送機104と関連したコンベヤドライバー1002に関し、より磨耗するかより高い故障率を有する傾向がある高いメンテナンスアイテムの全てが一つの装置、サービスのために簡単に降ろされることができる垂直輸送機104に配置されるので、メンテナンスは単純化されることができる。例えば、休止する場合、コンベヤドライバー1002は、容易に取り除くことができ、最小の休止時間で新しいコンベヤドライバーと交換することができる。
垂直輸送機104と共に垂直に及び/叉は垂直輸送機104に沿って水平に動く能力をもつことにより、システム100を駆動するのに必要なコンベヤドライバー1002の数は、著しく減少される。それにもかかわらず、コンベヤドライバー1002を垂直輸送機104に沿って水平に動かすことは、クロスベルトコンベヤ408の積載を遅くすることができるので、他の実施態様では、複数のコンベヤドライバー1002が垂直輸送機104の各側面の長さに沿って固定される。この実施態様のコンベヤドライバー1002の数は、ラック102のラックコンベヤ124の列の数と合致する。換言すれば、コンベヤドライバー1002は、ラック102の所定のレベル122に対する各ラックコンベヤ124と関連して配置されている。この構成に関し、垂直輸送機104は、ラック102の個々のレベル122に対する全てのラックコンベヤ124を同時に駆動することができる。理解されるように、この構成でさえ、必要とされる駆動モーターの数は著しく減少される。
図12は、図11に示されたコンベヤドライバー1002の他の変形例を示す。前の実施態様と同様に、図12のコンベヤドライバー1002は、主本体1204及び枢動あるいは係合アーム1206を含む。ラックコンベヤ124を駆動するためのドライブベルト1208は、係合アーム1206の周りを移動する。みることができるように、ドライブベルト1208は、ドライブベルト1208とラックコンベヤ124との間の係合を強化する凸部(texturing)1210を有する。図13を参照すると、ドライブベルト1208は、ラックコンベヤ124の対応するノッチ1304と係合する一連のリブ1302(あるいはその逆)を有する。前の実施態様と同様に、ラック102との衝突を避けるように動かされるときに、係合アーム1206は枢動するか外方に引っ込むように構成される。他のタイプの機構がラックコンベヤ124を駆動するのに使用されることができることが考えられる。例えば、コンベヤドライバー1202は、雄雌連結を確立するために互いに噛み合う別個のギヤを組み入れることができる。図12のコンベヤドライバー1202は、前の実施態様と関連して上述された方法で駆動される(叉は駆動されない)ことができる。
上記例では、コンベヤドライバー1002、1202は、垂直輸送機104と共に垂直に動く。しかしながら、積載速度はそのような構成で妨げられるとき間隔がある。以下に述べられる幾つかの実施態様は、垂直輸送機104がラック102上の同じレベル122に配置されていないときでもラックコンベヤ124が指示されるのを許容することによってこの問題に対処する。これらの構成は、ラックコンベヤ124のより効果的な指示を考慮する。例えば、ロボットアーム416がラックコンベヤ124から商品120を取り除き、同じラックコンベヤ124から必要とされる商品120がそれ以上ないときに、コンベヤドライバー1002、1202は、垂直輸送機104が異なるレベル122に位置するまで、及び/叉は垂直輸送機104が退出コンベヤ108(図2)上に荷物118を降ろすために下降されるまで、ラックコンベヤ124の指示を遅らせることができる。他の実施態様として、垂直輸送機104が配置されている場所に関係なく、コンベヤドライバー1002、1202がさまざまなレベルに位置するラックコンベヤ124を指示することができるので、ロボットアーム416は、さまざまなレベル122から商品120を配置する叉は回収することができる。前述のように、これは、クロスベルトコンベヤ408が異なるレベル122におけるランクコンベヤ124から荷を降ろす(叉は積載する)と同時に、ロボットアーム416があるレベル122においてラックコンベヤ124から商品120を降ろす(あるいは積載する)のを許容する。
図14は、一実施態様によるコンベヤドライブシステム1400の拡大図を示す。みることができるように、システム1400のコンベヤドライバー1202は、コンベヤドライバー1202が垂直に移動できるようにラック102の各レベル122に関連されている。図示の実施態様では、ラック102の各レベル122は、単一のコンベヤドライバー1202を有するが、各レベル122は、必要であれば、一つ以上のコンベヤドライバー1202を有することができる。コンベヤドライバー1202は、矢印1404で示されたように、ラック102の一つ以上のライザー1406に固定されたガイドレール1402に沿って水平に移動できる。コンベヤドライバー1202は、チェーンドライブ、ベルトドライブ、磁気ドライブなどによって水平に移動でき、及び/叉は、コンベヤドライバー1202は、コンベヤドライバー1202を水平に動かすための内部のドライバを組み入れることができる。コンベヤドライバー1202は他の方法で移動できることを理解されるべきである。他の実施態様では、(ラック102以外の)外部構造は、垂直的固定方法でガイドレール1402を固定するのに使用されることができる。各レベル122に専任された一つ以上のコンベヤドライバー1202を有することにより、さまざまなレベル122上のラックコンベヤ124は、同時にあるいはほぼ同時の方法で指示されることができる。この半専任された構成でさえ、コンベヤドライバー1202が水平方向1404に移動することにより一つ以上のラックコンベヤ124に対して働くことができるので、必要とされるコンベヤドライバー1202の数が著しく減少される。ある形態では、コンベヤドライバー1202は、垂直輸送機104に面するラック102の両側面に沿って配置されることができ、他の形態では、コンベヤドライバー1202は、垂直輸送機104との干渉を避けるために垂直輸送機104から離れて面するラック102の外側端部に配置されることができる。
以下に説明される他の実施態様では、コンベヤドライバー1002、1202は、垂直輸送機104とは無関係に作動する。すなわち、コンベヤドライバー1002、1202は、垂直輸送機104とは無関係に、垂直方向に移動できる。これは、垂直輸送機104が特定のレベル122に配置される前、配置される間、叉は配置された後に、コンベヤドライバー1002、1202がコンベヤ124を指示するのを許容する。
図15は、他の実施態様によるコンベヤドライブシステム1500の拡大図を示す。図15のコンベヤドライブシステム1500では、コンベヤドライバー1202は、リフト装置叉は駆動エレベーター1502によって水平方向1404及び垂直方向1504に移動することができる。コンベヤドライバー1202が図14に関して上述したのと同じ形式でガイドレール1402に沿って水平に移動叉は摺動できるように、コンベヤドライバー1202は、ガイドレール1402に取り付けられる。図示の実施態様では、ガイドレール1402は、単一のコンベヤドライバー1202を有するが、ガイドレール1402は、他の実施態様では一つ以上のコンベヤドライバー1202を有することができる。みることができるように、図15のガイドレール1402は、垂直方向1504にコンベヤドライバー1202と共にガイドレール1402を案内する駆動エレベーター1502の支持部あるいはガイド部1506に固定される。一つ以上のガイド部1506は、ラック102の一つ以上のライザー1406に沿って摺動する。代替的叉は付加的に、ガイド部1506は、ラック102のライザー1406のほかに他の外部構造に沿って動くことができる。図示の実施態様では、駆動エレベーター1502は、一つ以上のプーリー、釣り合いおもり及びガイド1506に取り付けられたモーターを含む牽引タイプのエレベーターである。プーリー上の一つ以上のケーブル1508は、ガイド部1506に取り付けられ、モーターは、釣り合いおもりと共にケーブル1508によってガイドレール1402を動く。他のタイプのエレベーターが使用されることができることを理解されるべきである。例えば、他の実施態様のエレベーター1502は、少数の例を挙げれば、油圧、電磁及び/叉は上昇エレベーターを含むことができる。図15のシステム1500に関し、コンベヤドライバー1202は、垂直輸送機104とは無関係に、あらゆるレベル122のラックコンベヤ124に対して働くことができる。図示の例では、ガイドレール1402は、別個の直線状部分であるが、他の変形例では、ガイドレール1402は、異なる形状にすることができる。例えば、ガイドレール1402は、クロスベルトコンベヤ408と類似した形式で環状にすることができ、この環状のガイドレール1402は、垂直輸送機104よりも僅かに寸法を大きくすることができ、ガイドレール1402は、干渉せずに垂直輸送機104とは無関係に移動できる。
理解されるように、垂直輸送機104は、多数のさまざまな配列の中に載せられることができる。例えば、図1に関し、垂直輸送機104は、ラック102の底部において積載を開始することができ、ラックコンベヤ124からの商品120の積載(叉は荷降ろし)の間上方に移動できる。この例に関し、商品120は、ほとんど即座の方法で積載叉は荷降ろしされることができる。このような方法の積載によって、重い商品120は、荷物118の底部に積載され、それによって、軽い商品120が押しつぶされるという可能性を減少する。他の例として、垂直輸送機104は、最初にラック102のトップレベル122まであるいは最も高いレベル122まで上げられ、そこから商品120が降ろされる必要がある。次に、垂直輸送機104は、商品120がさまざまなレベル122から積載されるように下降される。このような方法での商品120の積載は、商品120を積載するときにコンベヤエレベーター110は垂直輸送機104を上昇させる必要がないので、エネルギー消費を減少するということを理解されるべきである。積載叉は荷降ろしのプロセスの速度を上げると共にエネルギーを温存するために、需要の多い商品120は、それらが容易に接近可能な場所に便宜的に配置されることができる。例えば、需要の多い商品120は、ラック102の下方のレベル122に配置されることができ、一方、需要の低い商品120は、高いレベル122に配置されることができる。さらに、需要の多い商品120は、需要の多い商品120と荷物118との間の平均移動距離を減らすように、所定のレベル122内に中心的に配置されたラックコンベヤ124上に集められることができる。代替的叉は追加的に、需要の多い商品120は、荷物118の積載中の移動距離を最小にするために均一叉は不均一な間隔で、複数のラックコンベヤ124中で単一のレベル122(あるいは複数のレベル122)上に分散させることができる。
図16及び図17は、商品120を積載する順序の一つを示す、システム100の部分斜視図である。図を簡略化するため、クロスベルトコンベヤ408の台車418の一部分と共にラック102が図16及び図17から省かれている。図16を参照すると、コンベヤドライバ1202は、所望のラックコンベヤを動き、(符号1602で示された)積載される必要がある商品120は、クロスベルトコンベヤ408の台車418に積載される。図17に見ることができるように、垂直輸送機104が下方方向1704に動き、クロスベルトコンベヤ408は、時計方向に(図17において右側に)回転する。ひとたび対象荷物118が到着すると、台車418は、商品1602を適切な荷物118の中に降ろすように作動する。他の商品120は、同様なやり方で積載されることができる。
他の実施態様による三次元管理システム1800は、最初に、システム1800の端面図、上面図、断面図をそれぞれ示す図18乃至20に関して説明される。図に見ることができるように、図18のシステム1800は、図1に関連して前述したシステム100と同様に大部分の特徴を共有する。例えば、図18乃至図20のシステム1800は、さまざまなレベル122上のラックコンベヤ124を有するラック102、進入コンベヤ106、退出コンベヤ108、エレベーター110、及び、一つ以上のロボットアーム416を含む。簡潔性及び明確性のために、他の共通の特徴と同様にこれらは、以下に詳細に述べないが、前述の説明が参照される。
図1のシステム100と図18のシステム1800間の見える違いの一つは、クロスベルトコンベヤ408が図18のシステム1800で除かれていることである。全ての商品120は、ロボットアーム416によって積載及び荷降ろしされる。前述のように、ロボットアーム416は、エレベーター110によってロボットアームを垂直に動かさないで多数のレベル122に対して働くことができる。
対向するラック102は、同じロボットアーム416で動かされることができ、それは、システムの柔軟性を強化する。クロスベルトコンベヤ408のように、二つ以上の商品120は、同時叉はほぼ同時の原則で同じ荷物118に積載されることができる。
図18のシステム1800の他の違いは、荷物118が空中に持ち上げられるときに輸送コンベヤ410が地上に固定されたままであるということである。図21は、三次元管理システム1800の拡大端面図を示す。図20及び図21にみれるように、システム1800は、荷物118の側部叉はリップ部と係合するために離間された一対の支持レール2004を有する垂直輸送機叉は台車2002を備え、垂直輸送機2002は輸送コンベヤ410から荷物118を持ち上げることができる。輸送コンベヤ410に荷物118を積載している間、垂直輸送機2002はレール2004が荷物118と干渉しない位置まで降ろされる。ひとたび適当な数の荷物118が積載されると、垂直輸送機2002は持ち上げられ、それによって、レール2004が荷物118と係合し、そして、輸送コンベヤ410から荷物118を持ち上げる。図22は、垂直輸送機2002が輸送コンベヤ410から持ち上げられたときのシステム1800の斜視図を示す。理解されるように、垂直輸送機2002の全重さは、輸送コンベヤ410が地上に残されることによって減少される。これは、エネルギーの消費を減らし、高価でないエレベーターシステムの使用を容易にする。さらに、持ち上げる重さが少ないため、エレベーター110は一般的に速い速度で作動することができる。ひとたび荷物118に対する全てのオーダーが満たされると、垂直輸送機2002は、荷物118が輸送コンベヤ410上に載置するまで降ろされる。そして、輸送コンベヤ410は、荷物118を退出コンベヤ108上に降ろす。他の実施態様では、大きな製品叉はケース選択などのために、パレットが荷物118と同様に使用されることができる。
図示の実施態様では、ロボットアーム416は、単一のガイドレール414からつるされるが、垂直輸送機2002は、ロボットアーム416間の衝突を避けるようにいろいろなロボットアームが動く多数のガイドレールを有することができるということが考えられる。前述のように、つるされた位置に配置されたロボットアーム416を有することは、垂直輸送機2002が垂直に動かないままでロボットアーム416が多数のレベルに対して働くのを許容する。さらに、そのようなつるした構成は、商品120を多数の荷物から積載叉は荷降ろしするロボットアーム416に役立つ。ある特定の変形例では、二つの独立したロボットアーム叉はキャリヤー416は、それぞれ、垂直輸送機2002の一方側から離れて片持ちにされる。各ロボットアーム416は、ラック102間の通路で上下方向に独立して動くことができる。衝突回避アルゴリズムが、二つののロボット416間の衝突を避けるために実行される。この例では、あるロボットアーム416は右側のラック102から選択し、他のロボットアーム416は左側のラック102から選択する。この並行した選択技術は、所定の垂直レベル122での選択スループットを強化する。
図20乃至図22に示された三次元管理システム1800は、いろいろなラックコンベヤ124を駆動するためにコンベヤドライバー1202が水平方向1404及び垂直方向1504に動くのを許容する図15のコンベヤドライブシステム1500を包含する。図示の実施態様では、システム1800は、互いに独立して動くことができる二つのコンベヤドライバー1202を有するが、他の実施態様では多少のコンベヤドライバー1202が使用されることができることを理解されるべきである。
典型的な状況では、10乃至20の束(バッチ)のオーダー(荷物、カートン叉はパレット)が実行のために垂直輸送機2002に入れられる。カートン118は、自動的に読み取られ、カートン118のXY座標を安定させるために特定の「載置」ゾーンに配置される。ひとたび積載されると、選択される一つ以上の製品叉は商品120を有する第1保管レベル122まで上がる。保管レベル122の垂直高さに依存して、ロボットアーム416は保管レベル122の垂直帯域内で選択することができ、それは、頻繁に生じる垂直輸送機2002の垂直移動を少なくするのを許容する。前述のように、独立的に配置可能なコンベヤドライバー叉は電源1202は、機械的、空気的、油圧的、電気的連結及び/叉は他の連結によって、各ラックに取り付けられたコンベヤ124を駆動するように構成されている。図示の実施態様では、コンベヤドライバー1202は、機械的にラックコンベヤ124を駆動する。コンベヤドライバー1202は、いろいろな方法で、ラックコンベヤ124と機械的に係合する。例えば、コンベヤドライバー1202の雄連結部がラックコンベヤ124の駆動ローラーに隣接する雌連結部と係合することができる。この例では、ベベルギヤがどちらの方向にも駆動ローラーを回転させる。他の例では、コンベヤドライバー1202の駆動ローラーがラックコンベヤ124の駆動ローラーに直接接触して配置される。一実施態様のコンベヤドライバー1202は、ロボットアーム416を次の選択位置に前置きし、製品指示のためのラックコンベヤ124と機械的に係合するが、他の実施態様では、このオーダーは異なることができる。各コンベヤドライバー1202は、ラックコンベヤ124の商品の成功した選択及び指示を確認するためにフォトセンサーを有することができる。
選択中、ロボットアーム416は、指定された保管場所から個々の商品120を選択することができる。前述のように、ロボットアーム416の端部作動体508は、機械的把持及び真空技術の組み合わせを含むことができる。ロボット端部作動体508は、保管場所から一つ以上の製品叉は商品120を同時に選択でき、そして、各オーダーが必要とする量に基づいた荷物叉はカートン118の中に個々の製品120を入れる。商品120は、一般に、商品120間の僅かな間隔(2.54cm乃至5.08cm)でラックコンベヤ124に個々に牽引されるが、他の実施態様では、商品120間の間隔はなしにすることができると共により大きくすることができる。端部作動体508は、選択のためにロボットアーム416を配置するのを助ける視野制御部510を有する。例えば、ラック102に保管された商品120は、荷物叉はカートン内にあり、ロボット視野システム510は、荷物叉はカートンから個々の商品120を選択する能力がある。ロボット端部作動体508の設計は、選択される物理的製品スペクトルに基づいたあるロボット選択セルから他のロボット選択セルまで変更することができる。所望であれば、視野システム(ビデオ放送装置)510は、監督ワークステーションにおけるシステム監督者までみることができる。もし、エラー状況叉はロボットアーム416が商品120を間違って選択した場合、監督者は、ロボット端部作動体を半自動的に制御して商品120を選択する叉はエラー状況を修正することができる。
ひとたびロボットアーム416によって商品120が選択されると、商品120は、輸送され、仕向け先の「オーダー」コンテナ118(例えば、荷物、カートン、パレットなど)に配置される。ロボットアーム416は、コンテナ118内に特定の物理的形状で商品120を配置する能力を有し、最も効率的に荷物叉はカートンを満たすあるいはパレットに載せる。コンベヤドライバー1202は、商品120が選択される保管場所でラックコンベヤ124を牽引し、次の個々の商品120は、ラックコンベヤ124の選択位置に移動される。コンベヤドライバー1202及び/叉はラック102上のフォトセンサーは、商品の位置決めを確認することができる。選択プロセスは、ロボットアーム416の垂直幅叉は帯域内の全ての商品が束のオーダーに対して完了されるまで、現在の垂直レベル122において繰り返される。そして、垂直輸送機2002が、選択を必要とされる次のラック102の垂直帯域まで上げられる。そして、選択プロセスが繰り返される。全ての選択が完了すると、垂直輸送機2002は、ホーム位置まで下げられ(全面的に下げられる)、オーダーが次のロボット選択モジュール叉はゾーンにリリースされる。そして、新しい束のオーダーは、垂直輸送機2002に入れられ、完全な選択サイクルが繰り返される。
図23乃至図26は、商品120がラック102からシステム1800に関する荷物118の中に積載される方法の特例を図示する。図23を参照すると、この例のロボットアーム416は、第1の商品120を、図23の符号2302によって示されるラックコンベヤ124から降ろし、ロボットアーム416は、参照符号2304によって示された収容荷物118の中に第1の商品を挿入するプロセス状態にある。また、図示の実施態様では、システム1800は、二つのコンベヤドライバー1202である第1コンベヤドライバー2306と第2コンベヤドライバー2308を有する。ひとたび第1の商品120がラックコンベヤ2302から降ろされると、第1コンベヤドライバー2306は、次の商品120を図24に示される位置に牽引するために空のラックコンベヤ2302まで上方に移動する。同時に、ロボットアーム416は、商品120を収容荷物2304の中に入れる。ロボットアーム416は、商品120を落下させることによるなど他の積載技術によって発生されるあらゆる損害を避けるように、商品120が荷物2304の中に安全に配置されるのを確実にすることを理解されるべきである。図24の第1コンベヤドライバー2306と第2コンベヤドライバー2308の独立的な動きは、商品120が取り除かれる前に、牽引される必要がある(参照符号2402によって示された)次のあるいは第2のラックコンベヤ124を動かし始める。図25を参照すると、第2コンベヤドライバー2308は第2ラックコンベヤ2402まで移動し続け、同時に、第2コンベヤドライバー2308が、ロボットアーム416が第2ラックコンベヤ2402から商品120を取り除く。商品120を回収した後、ロボットアーム416は、図26において参照符号2602によって示される次の荷物118までガイドレール414に沿って移動する。ロボットアーム416が荷物2602の中に商品120を入れ、同時に、第2コンベヤドライバー2308が第2ラックコンベヤ2402を牽引し、次の商品120が利用可能となる。必要なオーダーが実行されるまで上記プロセスが続く。上記説明は、単に、商品120がシステム1800に関する荷物118の中に積載されることができる方法の一例であるとうことを理解されるべきである。なお、商品120は、他の方法で積載叉は荷降ろしされることができる。
図27は、さらに他の実施態様による三次元保管システム270の上面図を示す。図27のシステム2700は、進入コンベヤ2702と退出コンベヤ2704がラック102の同じ側に配置されているのを除いて上述と同じように構成される。この特別なコンベヤの配置は、いろいろな状況で使用されることができる。例えば、図27のシステム2700のコンベヤの配置は、空間が問題であるとき及び/叉は直線形態のコンベヤが望ましくないあるいは実用ではないときに、使用されることができる。コンベヤ間の干渉を防止するため、図28に示されるように、進入コンベヤ2702と退出コンベヤ2704は、互いに垂直方向に離間される。図示のように、進入コンベヤ2702は、ラック102の入り口近傍で退出コンベヤ2704の下方に配置される。この例では、退出コンベヤ2704上に荷物418を降ろすように、輸送コンベヤ410は上げられることができる。それにもかかわらず、コンベヤは他の実施態様において異なるように配置されることができることを理解されるべきである。
上記システムに関し、商品120は、人間のオペレーターによる手動、自動、あるいはそれらの組み合わせなどの様々な方法でラック102に補充されることができる。図1を参照すると、補充ステーション112は、ラック102上に商品120を手動的に補充するのに使用されることができる。補充は、先入れ先出し(FIFO)技術あるいは後入れ先出し(LIFO)技術を使用するなどのさまざまな方法で生じることができる。図29は、図1で最初に示された補充ステーション112の拡大図である。補充ステーション112は、図1のシステムに関連して示されているが、補充ステーション112は、図18及び図27に示されたシステムなど他のシステムに組み入れられることができるということを理解されるべきである。
補充ステーション112を利用する手動による先入れ先出し補充順序の一例が、図29に関連して説明される。補充ステーションを有するこの技術は、他のシステムで使用されることができることを理解されるべきである。この例では、(特定のSKUによる)12乃至20の束(バッチ)の補充カートン2902は、補充ステーション112の棚2904に配置される。図29に示されるように、補充ステーション112は、ラック102の外側に配置される。補充中、補充ステーション112は、各倉庫場所に自動的(叉は手動的)に動く。補充オペレーター2906は、指定のカートンから個々の商品120を取り出し、その商品を(補充ステーション112内で)補充導入ベルトコンベヤ2908に載置する。導入ベルトコンベヤ2908上の商品120の必要とされる空間叉は間隙は、証明でオペレーターに示される。この例では、補充ステーション112に取り付けられたコンベヤドライバー1202は、各ラックコンベヤ124と係合し、補充商品120をラックコンベヤ124上に牽引する。補充ステーション112にコンベヤドライバー1202を有することにより、選択プロセスは、(補充されている特定のコンベヤ通路を除いて)補充プロセスと並行して進行できる。他の変形例において、選択プロセスに対してコンベヤを牽引するのに使用される同じコンベアドライバ1202が補充サイクルに対して使用されることができることが想像される。補充導入ベルトコンベヤ2908が補充ステーション112内の商品120を見える所にあるとき、補充オペレーター2906は、進行ボタンを押し、補充導入ベルトコンベヤ2908が商品120をラックコンベヤ124に載置するために進行する。このプロセスは、商品120で満たされるかあるいはラックコンベヤ124が適当な補充在庫品アルゴリズムに基づいて仕上がるまで、同じ保管場所で繰り返される。そして、補充ステーション112は、次の補充倉庫場所まで動き、上記プロセスが繰り返される。全ての補充商品120がしまわれているとき、補充ステーション112は、ホーム位置に戻り、空の波形付カートンを処分し、しまわれる必要がある商品120の新しい補充カートンを補充する。そして、完全な補充サイクルが繰り返される。他の実施態様の補充ステーション112は、人間のオペレーターの必要性を除くために、自動化されることを理解されるべきである。
後入れ先出しシーケンスを使用する自動化補充技術は、図18乃至図20に関連して説明される。この技術に関し、商品120の補充カートン118は、選択されるオーダーの束で混合されることができる。換言すれば、補充プロセスは、選択プロセスに挟まれる。典型的に、垂直輸送機2002の各垂直移動の後、ロボットアーム416は、順番に個々のアイテム120を補充カートン118から選び、その商品をラックコンベヤ124上に載置する。ひとたび全ての補充が完了したら、実行されるオーダーに対する選択サイクルを通じてロボットアーム416は進行する。この補充技術は、選択及び補充の双方に対して同じロボットの使用を許容し、完全に自動化される。
上述のシステムに関し、ほぼ100%の選択精度で、人間のオペレーターの選択の度合いよりも最大4叉は5倍の度合いの選択(叉は補充)は達成される。稼動コストは、人間による選択を排除するために減少させることができる。従来のシステムとは異なり、ロボット416が商品120を荷物叉はカートン118内に投げ落とすのではなく載置するので、壊れやすい商品を損傷せずに処理することができる。さらに、人間のオペレーターがクーラーやフリーザーなどの望まれない環境にさらされない。また、上述の自動化システムは、同期する上流及び下流の動作に対する堅実なスループットの能力を提供し、それは、一日24時間、一週間7日間、高い選択スループットを維持することができる。このシステムは、追加的に、個々のユニット(時々「eaches」と呼ばれる)、内部パック、及び/叉はフルケースなどの多種多様な単位で個々の製品を選択することができる。同様に、保管ラック(叉はマトリックス)102は、個々のユニット、内部パック、フルケースなどのいろいろな大きさ単位を設定されることができる。
本発明は、図面及び前述の説明で詳細に図示され説明されているが、実例として考えられかつ型にはまって制限されず、好適実施態様だけが図示され説明され、以下の特許請求の範囲によって画定された発明の精神内にはいる全ての変形、等価物及び修正が保護されることが望まれることが理解されよう。この明細書で引用された全ての公開公報、特許、特許出願は、個々の公開公報、特許または特許出願が特定的かつ個々に参照によって組み入れられるように示され、本明細書中に完全に記載されているように、参照によって本明細書に組み入れられる。

Claims (36)

  1. 保管システムであって、
    対向するように配置された少なくとも二つの保管ラックであって、各保管ラックが商品が保管される一つ以上のラックコンベヤを有する二つ以上のレベルを含む、少なくとも二つの保管ラックと、
    前記保管ラックの間に配置された垂直輸送機であって、前記垂直輸送機と一体に垂直に動くために前記垂直輸送機に固定されている一つ以上のロボットアームを含む、垂直輸送機と、
    前記ロボットアームが前記ラックコンベヤから前記垂直輸送機に前記商品を積載することができるように、前記レベル間で前記垂直輸送機を垂直に動かすように構成されたエレベーターとを備える、保管システム。
  2. 請求項1記載の保管システムにおいて、
    前記垂直輸送機は、前記ロボットアームがつるされる一つ以上のガイドレールを有し、
    前記ロボットアームは、前記垂直輸送機の長さに沿って商品を積載するために前記ガイドレールに沿って動くように構成されている、保管システム。
  3. 請求項1記載の保管システムにおいて、
    前記ラックコンベヤは駆動されず、前記ラックコンベヤの二つ以上を駆動するために動くように構成されたコンベヤドライバーをさらに備える、保管システム。
  4. 請求項3記載の保管システムにおいて、
    前記コンベヤドライバーは、前記レベルの一つに沿って水平に動くように構成されている、保管システム。
  5. 請求項3記載の保管システムにおいて、
    前記コンベヤドライバーは、異なるレベルのラックコンベヤを牽引するためにレベル間で垂直に動くように構成され、前記ロボットアームは、前記垂直輸送機が垂直に固定されたままで、異なるレベルの前記ラックコンベヤから前記商品を積載することができる、保管システム。
  6. 請求項3記載の保管システムにおいて、
    前記コンベヤドライバーは、前記垂直輸送機に固定される、保管システム。
  7. 請求項3記載の保管システムにおいて、
    前記コンベヤドライバーは、前記ラックの一つに固定される、保管システム。
  8. 請求項1記載の保管システムにおいて、
    前記ラックのレベル間の垂直スペースは、レベルが高くなるにつれて狭くなる、保管システム。
  9. 請求項1記載の保管システムにおいて、
    前記垂直輸送機は、前記ラックコンベヤから前記垂直輸送機に前記商品を積載することができるように構成されたクロスベルトコンベヤを含み、
    前記クロスベルトコンベヤは、前記垂直輸送機に固定され、前記垂直輸送機と一体に垂直に動く、保管システム。
  10. 請求項1記載の保管システムにおいて、
    前記垂直輸送機から前記商品を降ろすように構成された輸送コンベヤをさらに備える、保管システム。
  11. 請求項10記載の保管システムにおいて、
    前記輸送コンベヤは、前記垂直輸送機に固定され、前記垂直輸送機と一体に垂直に動く、保管システム。
  12. 請求項10記載の保管システムにおいて、
    前記垂直輸送機は、前記商品が積載される一つ以上のコンテナを保持するために離間された二つ以上のレールを含み、
    前記垂直輸送機は、積載中、前記輸送コンベヤから前記コンテナを持ち上げるように構成される、保管システム。
  13. 請求項1記載の保管システムにおいて、
    前記垂直輸送機にコンテナを積載するように構成された進入コンベヤと、
    前記垂直輸送機から前記コンテナを降ろすように構成された退出コンベヤとをさらに備える、保管システム。
  14. 請求項13記載の保管システムにおいて、
    前記進入コンベヤ及び前記退出コンベヤは、前記垂直輸送機の同じ端部に配置されている、保管システム。
  15. 請求項1記載の保管システムにおいて、
    前記ラックコンベヤに商品を補充するために前記ラックの少なくとも一つに沿って垂直及び水平に動くように構成された補充ステーションをさらに備える、保管システム。
  16. 保管システムであって、
    商品が保管される二つ以上のラックコンベヤを有する保管ラックと、
    前記二つ以上のラックコンベヤを駆動するために前記保管ラックに沿って動くように構成されたコンベヤドライバーとを備える、保管システム。
  17. 請求項16記載の保管システムにおいて、
    前記ラックコンベヤから前記商品を受け入れるように構成された、前記保管ラックに沿って配置された垂直輸送機と、
    前記垂直輸送機を垂直に動かすように構成されたエレベーターとをさらに備える、保管システム。
  18. 請求項17記載の保管システムにおいて、
    前記垂直輸送機は、前記保管ラックから前記垂直輸送機に前記商品を積載するための一つ以上のロボットアームを含む、保管システム。
  19. 請求項17記載の保管システムにおいて、
    前記ラックコンベヤから前記垂直輸送機に前記商品を積載するように構成されたクロスベルトコンベヤをさらに備え、
    前記コンベヤドライバーは、前記クロスベルトコンベヤから前記ラックコンベヤに動力を伝達するように構成される、保管システム。
  20. 請求項17記載の保管システムにおいて、
    前記コンベヤドライバーは、前記垂直輸送機に固定される、保管システム。
  21. 請求項20記載の保管システムにおいて、
    前記コンベヤドライバーは、前記垂直輸送機に沿って水平に動くように構成される、保管システム。
  22. 請求項16記載の保管システムにおいて、
    前記コンベヤドライバーは、前記保管ラックに沿って水平に動くように構成される、保管システム。
  23. 請求項22記載の保管システムにおいて、
    前記ラックに対して垂直に固定されたガイドレールをさらに備え、
    前記コンベヤドライバーは、前記ガイドレールに沿って動くように構成される、保管システム。
  24. 請求項22記載の保管システムにおいて、
    前記コンベヤドライバーは、前記保管ラックに沿って垂直に動くように構成される、保管システム。
  25. 請求項16記載の保管システムにおいて、
    前記コンベヤドライバーは、前記保管ラックに沿って垂直に動くように構成される、保管システム。
  26. 請求項25記載の保管システムにおいて、
    前記コンベヤドライバーが固定されるガイドレールと、
    前記保管ラックに沿って前記ガイドレールを垂直に動かすように構成されたドライブエレベーターとをさらに備える、保管システム。
  27. 請求項25記載の保管システムにおいて、
    前記コンベヤドライバーは、
    前記二つ以上のラックコンベヤと摩擦係合するように構成されたドライブベルトと、
    前記二つ以上のラックコンベヤを駆動するために前記ドライブベルトを駆動するように構成されたドライブモーターとを含む、保管システム。
  28. 請求項16記載の保管システムにおいて、
    前記二つ以上のラックコンベヤを駆動するための駆動手段をさらに備え、前記駆動手段は、前記コンベヤドライバーを含む、保管システム。
  29. 保管システムであって、
    対向するように配置された少なくとも二つの保管ラックであって、各保管ラックが商品が保管される一つ以上のラックコンベヤを有する二つ以上のレベルを含む、少なくとも二つの保管ラックと、
    前記保管ラックの間に配置された垂直輸送機であって、前記ラックコンベヤから前記垂直輸送機に前記商品を積載するように構成されたクロスベルトコンベヤを含む垂直輸送機と、
    前記レベル間で前記垂直輸送機を垂直に動かすように構成されたエレベーターとを備える、保管システム。
  30. 請求項29記載の保管システムにおいて、
    前記クロスベルトコンベヤは、前記垂直輸送機に固定され、前記垂直輸送機と一体に垂直に動く、保管システム。
  31. 請求項29記載の保管システムにおいて、
    前記クロスベルトコンベヤは、前記少なくとも二つの保管ラックから同時に前記商品を積載するために、前記垂直輸送機の周りで環状である、保管システム。
  32. 方法であって、
    第1ラックコンベヤをもつ第1レベルを有する保管ラックに沿って第1垂直位置まで垂直方向に垂直輸送機を上げることと、
    前記垂直輸送機に固定されたロボットアームで前記第1レベルにおける前記第1ラックコンベヤから一つ以上の第1商品を前記垂直輸送機に積載することと、
    前記垂直輸送機が前記第1垂直位置に残ったままで、前記第1レベルとは異なる第2レベルに配置された第2ラックコンベヤから一つ以上の第2商品を前記ロボットアームで前記垂直輸送機に積載することとを備える、方法。
  33. 請求項32記載の方法において、
    クロスベルトコンベヤで前記第1レベルにある第3ラックコンベヤから一つ以上の第3商品を前記垂直輸送機に積載することをさらに備える、方法。
  34. 請求項32記載の方法において、
    コンベヤドライバーで前記第1ラックコンベヤを駆動することと、
    前記コンベヤドライバーを前記第2叉は第3ラックコンベヤに動かすことと、
    前記コンベヤドライバーで前記第2叉は第3ラックコンベヤを駆動することとをさらに備える、方法。
  35. 請求項32記載の方法において、
    前記第1ラックコンベヤと第2ラックコンベヤとの間で前記第1及び第2商品を配列し直すことをさらに備える、方法。
  36. 方法であって、
    第1コンベヤの第1商品を第1積載位置まで牽引するためにコンベヤドライバーで第1コンベヤを駆動することと、
    前記コンベヤドライバーを第2コンベヤに動かすことと、
    第2コンベヤの第2商品を第2積載位置まで牽引するために前記コンベヤドライバーで前記第2コンベヤを駆動することとを備える、方法。
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