JP2015037992A - 商品ケース自動積み付けシステム - Google Patents

Abstract

【課題】積み付け作業を自動化する商品ケース自動積み付けシステムを提供する。【解決手段】出荷指示情報に基づいて、該当する商品ケース１２をピックし、ベルトコンベア（搬送手段）１４により搬送させていく商品ケース搬送ステップと、商品ケース１２の特性情報を認識するとともに、特性情報に該当するストレージ用搬送手段２０へと仕分け搬送させる商品ケース仕分けステップと、商品ケース１２を積み付け、出荷先へと搬送するために用いるカートラック２２を商品ケース１２の積み付けエリア２６へと移動させるカートラック移動ステップと、出荷指示情報と、商品ケース１２の特性情報と、商品ケース１２の載置状態から積み付けデータを作成し、出荷指示情報に基づいてカートラック２２に所定の位置及び順序で積み付けていく商品ケース積み付けステップと、各カートラック２２を積み付けエリア２６から払い出すカートラック払い出しステップとを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、商品が収納されている商品ケース、特に段ボールケースを出荷先店舗へと届ける際に、商品ケースをカートラックへ自動的に積み付けるための商品ケース自動積み付けシステムに関するものである。

従来から、チェーン店舗に対する商品搬送の物流は、カゴ車やカートラックと言われる搬送什器を使用している。そして、物流センターで、これら搬送什器に商品を積む作業は、作業者が商品を取り、搬送什器に積むという人的労働を主とした方法が一般的である。

人的労働で商品を持ち上げ、搬送什器に積む作業は、下段では、腰を曲げることになり、また、上段では、商品を持ち上げる作業となり、長時間の作業は、作業者の疲労と、腰痛などを誘発し、作業者確保も困難なものとなってしまう。また、単純作業でもあり、違う搬送什器に商品を積んでしまうといったミスも多くなり、物流品質を低下させ、信用低下に繋がってしまうことにもなる。

メーカーなど商品種も少なく、定型品の場合や、パレット積みなどの場合の自動積み付けシステムは多数見られるが、チェーンストアなどで多品種を取り扱う物流センターでは、商品サイズや重量が多岐に渡り、自動で積み付けするシステムは難しく、仮に、実現したとしても、複雑な仕組みとなり、コスト的に導入の障壁となってしまうとされている。

そこで、例えば、特許文献１には、シュータエンドへと搬送されて来る大きさの異なる異種商品を含む積み荷（多品種少量商品）をリアルタイムに認識し、前記認識された積み荷を当該パレット上にロボットを制御して自動的に積み付けるようにした全自動混載積付システムであって、前記シュータエンドへと搬送されて来る積み荷の少なくとも寸法を含む情報をリアルタイムに認識する積み荷認識手段と、前記パレット上に積み付けられた現在の荷姿認識データに基づき、前記パレット上の積載空間において今回積み付け対象の積み荷の積み付けが可能な置き場所候補を抽出する置き場所候補抽出手段と、前記認識された積み荷の認識情報，前記抽出された置き場所候補の情報，及び前記現在の荷姿認識データに基づき、前記置き場所候補及び前記今回積み付け対象の積み荷の中から積み付けの安定性及び前記ロボットによる先積み後下ろし操作の有利性を有する置き場所と積み荷とを求めて前記ロボットに積み付けを指令する積み付け制御手段と、前記指令により積み付けた後の荷姿に対する荷姿認識データを作成して前記現在の荷姿認識データとする荷姿データ作成手段とを備えたことを特徴とする全自動混載積付システムが開示されている。

そして、この技術によれば、従来、コンベア搬送システムのシュータエンドで人手により行われていた混載積み付け作業を汎用産業用ロボットを用いて自動化することができるとしている。

また、近年は、店舗における補充生産性の向上のために、店舗に届ける搬送什器に積む商品は、店舗の売り場カテゴリー別に積むことが求められている。数千、数万という商品の在庫をカテゴリー別に搬送什器に積むことは技術的にも難しい。そして、商品のサイズや重量も商品単位によって異なるため、軽い商品の上に重い商品を載せる場合や、小さい商品の上に大きい商品を載せる場合などには、商品の破損や落下などを起こしてしまうことがあり、積み付け順なども考慮しなくてはならない。

しかし、積み付けの計算をプログラム化し、コンピュータの能力を駆使し、積み付け順序を決めることは可能であるが、保管倉庫から、その順番でピッキングすることは、作業能率の面から考えると非常に難しい。これを実現しようとすると、倉庫内の商品のピッキングを纏めて行い（バッチピッキング）、その商品を一旦、１ケース単位で自動倉庫に一時保管し、バッチピッキングが終了してから、カテゴリー別、重量・サイズ別に１ケースずつ払い出し、ロボットなどにより、搬送什器に積み付けていくシステムが必要となってくる。

特開２０００−１６８９５８号公報

ところで、上記特許文献１記載の技術によれば、多品種少量商品の積み付け作業を自動化することはできるが、やはり、コストという面で問題視されてしまっている。また、上記のように、ピッキングした商品を高価な自動倉庫に一時保管するシステムは、コストがかかる手法であり、実用的ではないとされる。

本発明は、上述の問題を解決するためのもので、コスト的にも十分実用に耐えうる範囲内で構築が可能で、且つ、人的にも辛い積み付け作業を自動化する商品ケース自動積み付けシステムを提供することを目的としている。

上述の課題に対応するため、本発明は、以下の技術的手段を講じている。即ち、請求項１記載の発明は、出荷指示情報に基づいて、自動倉庫に格納された該当する商品ケースをピックし、搬送手段により搬送させていく商品ケース搬送ステップと、前記商品搬送ステップにより搬送されてくる商品ケースの特性情報を認識するとともに、当該商品ケースを予め当該商品ケースの特性毎に割り振られている複数のストレージ用搬送手段のうち、当該認識した特性情報に該当するストレージ用搬送手段へと仕分け搬送させる商品ケース仕分けステップと、前記商品ケースを積み付け、出荷先へと搬送するために用いるカートラックを予め複数台カートラック搬送手段に投入し、前記商品ケースの積み付けエリアへと移動させるカートラック移動ステップと、前記出荷指示情報と、前記商品ケース仕分けステップにより認識された商品ケースの特性情報と、当該商品ケースの前記ストレージ用搬送手段上の載置状態から積み付けデータを作成し、当該積み付けデータにより、前記カートラック移動ステップにより前記積み付けエリアへと移動された複数台のカートラックのうち、前記出荷指示情報に基づいて出荷先毎に割り振られたカートラックに所定の位置及び順序で積み付けていく商品ケース積み付けステップと、前記商品ケース積み付けステップにより商品ケースが積み付けられた各カートラックを前記積み付けエリアから払い出すカートラック払い出しステップとを含み、前記カートラックは、底面側に走行車輪が複数設けられた矩形の商品ケース載置部と、当該商品ケース載置部の１側縁から垂直方向に立設させた枠体と、当該枠体に一端が取り付けられるとともに、他端が、前記商品ケース載置部の前記枠体と対向する側の側縁近傍に係止されることで、前記商品ケース載置部に積み付けられた商品ケースを固定可能とする商品ケース固定ベルトとを備えるものであることを特徴とする商品ケース自動積み付けシステムである。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の商品ケース自動積み付けシステムであって、前記商品ケース積み付けステップは、前記積み付けエリアと、前記ストレージ用搬送手段の所定範囲を含む領域上方を水平方向Ｘ−Ｙ軸に渡り移動可能に構成されるとともに、垂直方向へ上下移動可能なアームを備えた積み付けロボットが、前記商品ケースを前記ストレージ用搬送手段上で、前記アームによりピックするとともに、当該ピックした商品ケースを該当する前記各カートラックに順次積み付けていくことを特徴としている。さらに、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の商品ケース自動積み付けシステムであって、前記商品ケースの特性は、当該商品ケースの重量及びサイズに基づき、区分けされたものであることを特徴としている。

本発明は、多品種、多サイズや重量のケースを自動で積み付けることにより、重いものを持ち上げるという辛く、単純な人的作業を無くし、積み込みの生産性向上と、コストダウンを可能にする。

また、これまで、物量の波動により、作業者確保がうまくいかず、出荷が滞ったり、労働条件の悪化から、作業者の定着率も悪くなり、労働コスト上昇の要因となっていたのを自動化により、解決することができるようになる。

さらに、物流での一番の問題は、いかに出荷ミスや、積み付けミスを無くすかであり、精度の低い物流品質は、信頼や安心を失い、企業存続にも影響してしまうが、本発明によれば、ロボットにより自動積み付けを行うため、これらのミスをほぼ無くすことが可能となる。

本発明に係る商品ケース自動積み付けシステムの実施形態を示した簡略フローである。 本発明に係る商品ケース自動積み付けシステムの実施形態を示した概略図である。 本発明に係る商品ケース自動積み付けシステムの実施形態のうち、ストレージ用搬送手段と、積み付けエリアを示した側面概略図である。 本発明に係る商品ケース自動積み付けシステムの実施形態のうち、カートラック搬送手段と、積み付けエリアを示した側面概略図である。 本発明に係る商品ケース自動積み付けシステムの実施形態のうち、カートラックを示したもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は商品ケースを載置した状態の側面図である。 従来のカートラックを示したもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は商品ケースを載置した状態の側面図である。

本発明に係る商品ケース自動積み付けシステムの実施形態について図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る商品ケース自動積み付けシステムの実施形態を示した簡略フローである。本実施形態では、まず、出荷先情報に基づいて、自動倉庫に格納されている商品ケースをクレーン装置がピックし、それをベルトコンベア（搬送手段）により搬送させていく。

商品ケースは、軽い、重い、大きい、小さいなど特性があり、ある程度その特性を合わせてまとめて搬送させることが効率的である。また、出荷先情報から、出荷先別にある程度まとめて搬送させることができるので、物流効率が非常に良好である。次に、ベルトコンベア（搬送手段）により搬送されてくる商品ケースの特性をベルトコンベア（搬送手段）上にて認識し、予め商品ケースの特性毎に割り振ってある複数のストレージ用搬送手段に、仕分けし、それぞれ搬送させていく。

そして、これら工程と平行して、商品ケースを積み付け、出荷先へと搬送する際に用いるカートラックを予めカートラック搬送手段に投入し、商品ケースを積み付けるエリアへと移動させていく。本実施形態では、商品の積み込み計算の簡素化のため、いわゆるカゴ車ではなく、１列積みが出来るカートラックを前提としている。

ところで、一般的なカゴ車の場合、３方が囲まれていることから、本実施形態によるシステムにおいて用いると、積み付け計算や、積み付け順決定の難易度が高くなり、システムとして実行するのが非常に難しい。また、一般的な両サイド枠のカートラックであれば、図６に一例として示すように、商品ケースが、枠内から数ミリでもはみ出せば、積み込むことが出来ない。

一方、本実施形態におけるカートラックは、図５に示すように、サイド枠が片方であるがため、商品ケースの積み付けで数ミリや、数センチのオーバーがあっても、枠がないため、積むことが可能となる。また、一般的な両サイド枠のカートラックに商品ケースを積んだ場合、両側にサイド枠があったとしても商品ケースは固定されているわけではないため、荷崩れが起こりやすい。しかし、本実施形態におけるカートラックには、商品ケースを固定する固定ベルトが設けられているため、荷崩れが起こりにくい。

続いて、商品ケースを積み付けるエリアへと移動させたカートラックに、ストレージ用搬送手段により搬送された商品ケースを順次積み付けていく。本実施形態における自動積み付けの方法は、カートラックを商品ケース積み付けエリアに１０台以上並べ配置し、エリアの上部に設置した積み付け用ロボットが、ストレージ用搬送手段により搬送された商品ケースをアームにより吸引若しくは、掴み、指定された出荷先毎に割り振られたカートラックに上部からアームを垂直に降ろし、商品ケースをカートラックに積み付けていくというものである。また、積み付け順序として、重くて大きい商品ケースや、高さの同じような商品ケースから順に積み付けていくことが効率的である。

ストレージ用搬送手段により搬送された商品ケースは、コンピュータがリアルタイムにその特性や、ストレージ用搬送手段上における状態（載置されている向きなど）を把握していき（例えば、カメラなどにより）、積み付け用ロボットに指示を送っていく。積み込み用ロボットは、指示された通りに、商品ケースを吸引若しくは、掴み、商品ケースの向きを変えたりと、微調整をしながら、指定のカートラックに積み付けていく。

次に、商品ケースを積み付けるエリアの全てのカートラックに積み込みが完了すると、ピットに設置されたカートラック送り装置により、商品ケースを積み付けるエリアから、前方に自動で払い出されていく。それと同時に、予めカートラック搬送手段に投入された空のカートラックが、商品ケースを積み付けるエリアへと移動されるようになっている。

続いて、本発明に係る商品ケース自動積み付けシステムの実施形態について、図面を参照しながら、詳細に説明していく。
図２は、本発明に係る商品ケース自動積み付けシステムの実施形態を示した概略図で、図３は、本発明に係る商品ケース自動積み付けシステムの実施形態のうち、ストレージ用搬送手段と、積み付けエリアを示した側面概略図である。

また、図４は、本発明に係る商品ケース自動積み付けシステムの実施形態のうち、カートラック搬送手段と、積み付けエリアを示した側面概略図で、そして、図５は、本発明に係る商品ケース自動積み付けシステムの実施形態のうち、カートラックを示したもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は商品ケースを載置した状態の側面図である。

符号については、１０が商品ケース自動積み付けシステム、１２が商品ケース、１４がベルトコンベア（搬送手段）、１６がバーコードリーダー、１８が仕分け部材、２０がストレージ用搬送手段、２２がカートラック、２４がカートラック搬送手段、２６が積み付けエリア、２８が積み付け用ロボット、３０がロボットアーム、３２がロボット移動枠、３４が商品ケース認知カメラ、３６が積み付け指示手段、３８がカートラック送り装置、４０が商品ケース載置部、４２が枠体、４４が商品ケース固定ベルトを示している。

まず、本実施形態における商品ケース自動積み付けシステム１０は、図２に示すように、自動倉庫（図示せず）に格納されている商品ケース１２をベルトコンベア（搬送手段）１４により搬送させていく。なお、商品ケース１２は、軽い、重い、大きい、小さいなど特性があり、ある程度その特性を合わせてまとめてベルトコンベア（搬送手段）１４に搬送させることが効率的である。また、出荷先情報に基づいて、出荷先別にある程度まとめて自動倉庫から搬送させるので、物流効率が非常に良好なものとなる。

続いて、ベルトコンベア（搬送手段）１４により搬送されてくる商品ケース１２の特性をベルトコンベア（搬送手段）上に設けられたバーコードリーダー１６が認識し、その認識した特性を基にして、予め商品ケース１２の特性毎に割り振ってある複数のストレージ用搬送手段２０に、それぞれ仕分け部材１８が、仕分けし、搬送させていく。例えば、図中Ａには、商品ケース１２のサイズが大きく、重いもの、また、Ｂには、商品ケース１２のサイズが中程度で、重いものといったように搬送させていく。

そして、これら工程と平行して、商品ケース１２を積み付け、出荷先へと搬送する際に用いるカートラック２２を予めカートラック搬送手段２４に投入し、商品ケース１２を積み付ける積み付けエリア２６へと移動させていく。本実施形態では、商品の積み込み計算の簡素化のため、いわゆるカゴ車ではなく、１列積みが出来るカートラックを前提としている。

詳しくは、図４に示すように、作業者が、予め、カートラック２２を１６（４×４）台分、カートラック搬送手段２４に載置させておく。なお、本実施形態では、カートラック搬送手段２４は、フロアラインの下に掘られたピットに設置させている。そして、図２に示すように、積み付け作業が開始されるとともに、カートラック準備エリア２３に載置された１６台のカートラック２２が、カートラック搬送手段２４によって、積み付けエリア２６へと移動されていく。本実施形態では、カートラック２２は１６台としているが、これは、本発明を限定するものではない。

ところで、一般的なカゴ車の場合、３方が囲まれていることから、本実施形態によるシステムにおいて用いると、積み付け計算や、積み付け順決定の難易度が高くなり、システムとして実行するのが非常に難しい。また、一般的な両サイド枠のカートラックであれば、図６に一例として示すように、商品ケースが、枠内から数ミリでもはみ出せば、積み込むことが出来ない。そのため、図中斜線で示すような無駄なスペースが出来てしまう。

一方、本実施形態におけるカートラック２２は、図５（ａ）に示すように、サイドの枠体４２が商品ケース載置部４０の１側縁に垂直方向へ立設されているため、商品ケース１２の積み付けで数ミリや、数センチのオーバーがあっても、他の側縁側には、枠体４２が立設されていないため、図５（ｂ）に示すように、積むことが可能となる。

また、図６に示すような、一般的な両サイド枠のカートラックに商品ケースを積んだ場合、両側にサイド枠があったとしても商品ケースは固定されているわけではないため、荷崩れが起こりやすい。しかし、本実施形態におけるカートラック２２には、図４（ｂ）に示すように、商品ケース１２を固定する商品ケース固定ベルト４４が枠体４２に一端が取り付けられているとともに、他端が、枠体４２と対向する側の側縁近傍に係止可能な商品ケース固定ベルト４４が、設けられているため、商品ケース載置部４０に積み付けた商品ケース１２の荷崩れを防止することが可能となっている。

続いて、商品ケース１２を積み付ける積み付けエリア２６へと移動させたカートラック２２に、ストレージ用搬送手段２０により搬送された商品ケース１２を順次積み付けていく。本実施形態における自動積み付けの方法は、カートラック２２を商品ケースを積み付ける積み付けエリア２６に１６台並べて配置し、積み付けエリア２６の上部に設置した積み付け用ロボット２８が、ストレージ用搬送手段２０により搬送された商品ケース１２をロボットアーム３０により吸引若しくは、掴み、指定された出荷先ごとに割り振られたカートラック２２に上部からロボットアーム３０を垂直に降ろし、商品ケース１２をカートラック２２に積み付けていくというものである。また、積み付け順序として、重くて大きい商品ケース１２から順に積み付けていくことが効率的である。

ストレージ用搬送手段２０により搬送された商品ケース１２は、積み付け指示手段３６が、商品ケース認知カメラ３４により、リアルタイムにその特性や、ストレージ用搬送手段２０上における状態（載置されている向きなど）を把握していき、カートラック２２に積み付けていく順序を計算していく。そして、その計算結果に基づいて、積み付け用ロボット２８に積み付けの指示を送っていく。積み付け用ロボット２８は、指示された通りに、ストレージ用搬送手段２０上で、商品ケース１２を吸引若しくは、掴み、商品ケース１２の向きを変えたりと、微調整をしながら、指定のカートラック２２に順次積み付けていく。

ここで、積み付け用ロボット２８は、図２に示すように、積み付けエリア２６と、ストレージ用搬送手段２０のうちの商品ケース１２をピックする位置を含む領域上方に、4隅に立設された柱によって支えられたロボット移動枠３２に取り付けられた状態で設置されており、このロボット移動枠３２により、水平方向に対してＸ−Ｙ軸に渡り移動可能となっている。

そして、積み付け用ロボット２８には、垂直方向に対し上下移動可能なロボットアーム３０が備えられており、このロボットアーム３０を用いて、ストレージ用搬送手段２０上で、商品ケース１２を吸引若しくは、掴み、商品ケース１２の向きを変えたりと、微調整をしながら、指定のカートラック２２に順次積み付けていく。

次に、商品ケース１２を積み付ける積み付けエリア２６の全てのカートラック２２に積み込みが完了すると、ピットに設置されたカートラック送り装置３８により、商品ケース１２を積み付ける積み付けエリア２６から、前方に自動で払い出されていく。それと同時に、予めカートラック搬送手段２４に投入された空のカートラックが、商品ケース１２を積み付ける積み付けエリア２６へと移動されるようになっている。

過去に見られる自動積み付けシステムは、カゴ車や、カートラック１台単位での積み付けであって、商品ケースの重量やサイズ、方向など予め１台単位で事前に計算しておくことが必要であり、コンベアに流す順序も計算通りでなければならず、システムの仕組みは、複雑となり、物流コスト的にも実用は難しいとされている。

これに対して、本発明は、数十台のカートラックを並べ、それらに、商品ケースを自動で積み付けていくシステムであり、商品ケースの特性別にコンベア上に仕分けられたものを、事前の積み付け計算順、または、リアルタイムで計算し、積み付けていくシステムでもあるため、システム自体に複雑なものは必要とされず、さらに、物流コストも削減することが可能となる。

なお、積み付け計算は、縦・横・高さと３次元での計算ではなく、積み付け側面、つまり、横と高さの２次元で、積み付け可能な商品ケースの数や、積み付け順序を計算するため、３次元による計算より遙かに容易なものとなるわけである。

また、本発明のように、片側サイド（１側縁）のみに立設された枠体を構成とするカートラックを用いることで、数センチ程度の誤差が許されるファジーな積み付け計算が可能となり、さらに、ある程度の分類によってコンベアに流れてくる商品ケースを数種類のケース特性で仕分けすることにより、複雑な計算や、計算通りの商品ケース流しをしなくても、効率的に自動積み付けが可能となるため、システム自体に複雑なものは必要とされず、さらに、物流コストも削減することが可能となるわけである。

本発明に係る商品ケース自動積み付けシステムは、商品ケースの自動積み付けに必要な積み付け順などの計算に複雑なものが必要とされず、物流効率の向上や、コストを抑える必要がある現場において好適に用いることができる。

１０ 商品ケース自動積み付けシステム
１２ 商品ケース
１４ ベルトコンベア（搬送手段）
１６ バーコードリーダー
１８ 仕分け部材
２０ ストレージ用搬送手段
２２ カートラック
２４ カートラック搬送手段
２６ 積み付けエリア
２８ 積み付け用ロボット
３０ ロボットアーム
３２ ロボット移動枠
３４ 商品ケース認知カメラ
３６ 積み付け指示手段
３８ カートラック送り装置
４０ 商品ケース載置部
４２ 枠体
４４ 商品ケース固定ベルト

Claims (3)

1. 出荷指示情報に基づいて、自動倉庫に格納された該当する商品ケースをピックし、搬送手段により搬送させていく商品ケース搬送ステップと、
   前記商品搬送ステップにより搬送されてくる商品ケースの特性情報を認識するとともに、当該商品ケースを予め当該商品ケースの特性毎に割り振られている複数のストレージ用搬送手段のうち、当該認識した特性情報に該当するストレージ用搬送手段へと仕分け搬送させる商品ケース仕分けステップと、
   前記商品ケースを積み付け、出荷先へと搬送するために用いるカートラックを予め複数台カートラック搬送手段に投入し、前記商品ケースの積み付けエリアへと移動させるカートラック移動ステップと、
   前記出荷指示情報と、前記商品ケース仕分けステップにより認識された商品ケースの特性情報と、当該商品ケースの前記ストレージ用搬送手段上の載置状態から積み付けデータを作成し、当該積み付けデータにより、前記カートラック移動ステップにより前記積み付けエリアへと移動された複数台のカートラックのうち、前記出荷指示情報に基づいて出荷先毎に割り振られたカートラックに所定の位置及び順序で積み付けていく商品ケース積み付けステップと、
   前記商品ケース積み付けステップにより商品ケースが積み付けられた各カートラックを前記積み付けエリアから払い出すカートラック払い出しステップと、
   を含み、
   前記カートラックは、底面側に走行車輪が複数設けられた矩形の商品ケース載置部と、当該商品ケース載置部の１側縁から垂直方向に立設させた枠体と、当該枠体に一端が取り付けられるとともに、他端が、前記商品ケース載置部の前記枠体と対向する側の側縁近傍に係止されることで、前記商品ケース載置部に積み付けられた商品ケースを固定可能とする商品ケース固定ベルトと、
   を備えるものであることを特徴とする商品ケース自動積み付けシステム。
2. 前記商品ケース積み付けステップは、前記積み付けエリアと、前記ストレージ用搬送手段の所定範囲を含む領域上方を水平方向Ｘ−Ｙ軸に渡り移動可能に構成されるとともに、垂直方向へ上下移動可能なアームを備えた積み付けロボットが、前記商品ケースを前記ストレージ用搬送手段上で、前記アームによりピックするとともに、当該ピックした商品ケースを該当する前記各カートラックに順次積み付けていくことを特徴とする請求項１記載の商品ケース自動積み付けシステム。
3. 前記商品ケースの特性は、当該商品ケースの重量及びサイズに基づき、区分けされたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の商品ケース自動積み付けシステム。

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