JP2016117570A - 保管システム - Google Patents

Abstract

【課題】大量の保管対象を効率よく保管可能であり、ピッキングのためのスペースを小さくでき、作業時間も短縮可能な低温保管システムを提供すること。【解決手段】保管庫１１０と、保管庫１１０内に設けられ多段の支持棚１２１を有する保管棚ユニット１２０と、保管対象を支持棚１２１に搬出入可能なピッキングユニット１３０とを備え、保管棚ユニット１２０は、各段の支持棚１２１を独立してＹ軸方向に移動及び位置決めする棚移動機構１２３を有し、ピッキングユニット１３０は、保管対象を把持可能な把持部１３１と、把持部１３１をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動させる把持移動機構１３２とを有すること。【選択図】図２

Description

本発明は、保管対象を保管する保管システムに関し、特に医学、生物工学及び薬学において薬剤を発見したり設計したりするプロセスにおいて用いられる創薬用試料を収容した容器を恒温恒湿度の一定環境下で保管するのに適した保管システムに関する。

従来、試料を収容した容器を保管する保管システムとして、例えば、低温で保管する際には、容器を複数保持した保管プレートを縦方向に複数収容するカートリッジと、カートリッジを複数格納する保管庫（低温格納室）と、保管庫に隣接して設けられた外部環境よりも低温な作業空間と、作業空間に隣接して設けられた入出庫室と、作業空間内に設けられ保管プレートを搬送するとともに保管ラックに出し入れするプレート搬送機構と、作業空間に設けられ保管プレートから容器を個別に取り出し可能なピッキング機構とを備えた保管システムが知られている（例えば特許文献１参照。）。

この特許文献１の保管システムでは、所望する容器を保管庫から取り出す際に、容器を複数保持した保管プレートが複数収容された保管ラックを保管庫の上方の作業空間に抜き出した後、作業空間において、保管ラックから保管プレートを取り出し、当該保管プレートから所望の容器をピッキングした後、入出庫室から取り出すように構成されている。
また、特許文献２等に示す保管システム（化合物ライブラリー）は、保管庫（保管エリア１１）内に自動回転倉庫が設置されて多数の容器が保管されており、移載エリア１４及び入出庫エリア１３内にピッキングユニット（ピッキングロボット２０）が設けられて所望の容器をピッキングした後、取り出すように構成されている。

特開２０１２−５６７３０号公報 特開平２００４−２６９１００号公報

特許文献１等で公知の保管システムでは、所望の容器を保管庫から取り出す際に、保管ラックを上方の作業空間に引き上げ、さらに、保管ラックから保管プレートを取り出す必要があるが、保管ラックの上下方向が長く多段に保管プレートを保持するものであるため、所望の容器のピッキングに時間がかかり、作業効率が低いという問題があった。
また、保管ラックや保管プレートを用いることで、保管庫内のスペース効率も低いという問題があった。

また、特許文献２等で公知の保管システムでは、保管エリアから容器トレイ（保管プレート）等に支持された複数の容器が搬出領域に取り出され、搬出領域でピッキングロボットによって該複数の容器から指定の容器を抽出された後に、残った容器が再び保管エリアに保管されるように構成されているため、特許文献１の保管システムと同様に、所望の容器のピッキングに時間がかかり、作業効率が低いという問題があった。
また、取り出しための設備が大型のものとなるとともに、作業空間として大きなスペースを必要とし、かつ、容器が容器トレイ（保管プレート）等に支持されて保管されるため、保管庫内のスペース効率も低いという問題があった。

本発明は、これらの問題点を解決するものであり、大量の保管対象を効率よく保管可能であり、ピッキングのためのスペースを小さくでき、作業時間も短縮可能な保管システムを提供することを目的とするものである。

本発明に係る保管システムは、保管対象を保管する保管システムであって、多段の支持棚を有する保管棚ユニットと、保管対象を前記支持棚に搬出入可能なピッキングユニットとを備え、前記保管棚ユニットは、各段の支持棚を独立してＹ軸方向に移動及び位置決めする棚移動機構を有し、前記ピッキングユニットは、保管対象を把持可能な把持部と、前記把持部を少なくともＸ軸方向及びＺ軸方向に移動及び位置決めする把持移動機構とを有することにより、前記課題を解決するものである。

請求項１に係る保管システムによれば、保管棚ユニットは、各段の支持棚を独立してＹ軸方向に移動及び位置決めする棚移動機構を有し、ピッキングユニットは、保管対象を把持可能な把持部と、把持部をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動及び位置決めする把持移動機構とを有することにより、棚移動機構の１軸制御により、所望の保管対象の支持されている段の支持棚を特定してＹ軸方向に移動させて位置決めし、把持移動機構の２軸制御により、所望の保管対象に対してＸ軸方向及びＺ軸方向の位置決めすることで、少なくとも３軸の制御で所望の保管対象を単独で把持部によりピッキング可能となる。
このことで、容器トレイやカートリッジ等を使用することなく、各段の支持棚に容器等の保管対象を直接支持することが可能で、かつ、容器等の保管対象を個々に支持棚から直接ピッキングすることが可能なため、限られたスペースで大量の保管対象を保管することが可能となる。
また、所望しない容器や容器トレイ、カートリッジ等を作業領域に取り出す必要がなく、作業領域のスペースを小さくすることが可能となり、ピッキングの作業時間も短縮される。

請求項２に記載の構成によれば、棚移動機構は、支持棚の側方に設けられた係止部と係脱可能な係合部と、係合部をＺ軸方向及びＹ軸方向に移動及び位置決めする棚駆動部とを有することにより、各支持棚に駆動手段を設ける必要がなく、構成を簡素化することが可能となり、さらにスペース効率が向上する。
請求項３に記載の構成によれば、保管棚ユニットの最上部の支持棚が、保管対象を複数保持可能な入出庫用保持具を支持するように構成され、その他の支持棚が、保管対象を直接支持するように構成されていることにより、搬出時は、複数の所望の保管対象をピッキングし、一旦、入出庫領域に最も近い支持棚上の入出庫用保持具に移動した後に、入出庫用保持具ごと搬出することが可能となる。
このことで、ピッキング動作を保管棚ユニット近傍のみで完結させることができ、複数の所望の保管対象の搬出作業も効率化される。

請求項４に記載の構成によれば、把持移動機構が、前記把持部をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動及び位置決めすることにより、ピッキング動作の自由度が向上し、作業効率が向上する。
また、前述のように複数の所望の保管対象をピッキングし、一旦、保管棚ユニットの最上部の支持棚上の入出庫用保持具に移動にピッキングする際に、入出庫領域に最も近い支持棚を移動させず、把持移動機構で把持部をＹ軸方向に移動させることが可能となるため、次の保管対象を支持する支持棚を棚移動機構によって素早く移動及び位置決めすることが可能となり、さらに作業効率が向上する。
請求項５に記載の構成によれば、保管棚ユニットが、Ｘ軸方向に複数配置され、把持移動機構が、把持部を複数の保管棚ユニットに跨ってＸ軸方向に移動及び位置決めすることにより、ピッキングユニットを増設することなく、さらに大量の保管対象を保管可能となる。
また、複数の保管棚ユニットのいずれか１つにのみ入出庫用保持具を支持する支持棚を設けることにより、スペース効率も向上する。

本発明の第１実施形態に係る保管システムの概略斜視図（参考写真）。 図１に示す保管システムの内部の正面図。 図１に示す保管システムの内部の保管棚ユニットより下方の平面図。 図１に示す保管システムの内部の保管棚ユニットの拡大正面図。 図１に示す保管システムの内部の棚移動機構を省いた右側面図。 図１に示す保管システムの内部の支持棚を省いた右側面図。

本発明は、保管対象を保管する保管システムであって、多段の支持棚を有する保管棚ユニットと、保管対象を支持棚に搬出入可能なピッキングユニットとを備え、保管棚ユニットは、各段の支持棚を独立してＹ軸方向に移動及び位置決めする棚移動機構を有し、ピッキングユニットは、保管対象を把持可能な把持部と、把持部を少なくともＸ軸方向及びＺ軸方向に移動及び位置決めする把持移動機構とを有し、大量の保管対象を効率よく保管可能であり、ピッキングのためのスペースを小さくでき、作業時間も短縮可能なものであれば具体的な実施の態様は、いかなるものであってもよい。
なお、本発明においては、複数の支持棚がＺ軸方向に多段に設けられ、複数の保管対象がＺ軸と直交するＸ軸方向及びＹ軸方向を含む平面状に拡がるように各支持棚上に支持され、Ｚ軸を鉛直方向とするのが一般的（後述する実施形態においてもＺ軸を鉛直方向としている。）であるが、Ｚ軸が鉛直方向に対して傾斜していたり水平方向であってもよい。

本発明の一実施形態である保管システム１００は、図１乃至図６に示すように、多段の支持棚１２１を有する保管棚ユニット１２０と、保管対象を支持棚１２１に搬出入可能なピッキングユニット１３０とを備えており、保管棚ユニット１２０及びピッキングユニット１３０は、保管庫１１０内に設けられている。
保管棚ユニット１２０は、図２、図３に示すように、保管庫１１０内のＸ軸方向（左右方向）に２セット並べられおり、すべての支持棚１２１が、スライドガイド１２７に載置されてＹ軸方向（前後方向）に、移動可能に構成されている。
一方（図示では右側）の保管棚ユニット１２０の最上段の支持棚１２１ｔは、保管対象を複数保持可能な入出庫用保持具である容器トレイＰを複数個位置決め支持可能に構成され、前述の最上段の支持棚１２１ｔ以外のすべての支持棚１２１は、多数の保管対象を直接支持するように構成されている。
本実施形態では、保管対象は、試料を収容したチューブ状の容器であり、支持棚１２１及び容器トレイＰは、該容器を個々に立てた状態でＸ軸方向及びＹ軸方向に多数並べて保持し、上方から出し入れするための格子状の上面開口を持つ収容部を形成するように構成されている。

保管棚ユニット１２０は、各段の支持棚１２１を独立してＹ軸方向に移動及び位置決めする棚移動機構１２３を有している。
棚移動機構１２３は、支持棚１２１の側方に設けられた係止部１２２と係脱可能な係合部１２４と、係合部１２４をＺ軸方向及びＹ軸方向に移動及び位置決めするＺ軸駆動部１２５及びＹ軸駆動部１２６を有している。
本実施形態では、左右それぞれの保管棚ユニット１２０の棚移動機構１２３は、それぞれ対向面の反対側に設けられているが、棚移動機構１２３をそれぞれ、対向面側に設けてもよく、その場合、２つの係合部１２４を１組のＺ軸駆動部１２５及びＹ軸駆動部１２６に設け、左右の保管棚ユニット１２０で棚駆動部を共用してもよい。
また、各段の支持棚１２１ごとに、スライドガイド１２７上をＹ軸方向に駆動するベルト機構、ボールネジ、リニアモータ等の駆動機構を設け、所望の支持棚１２１を選択的にＹ軸方向に移動及び位置決めしてもよい。

ピッキングユニット１３０は、保管対象を把持可能な把持部１３１と、把持部をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動及び位置決めする把持移動機構１３２を有している。
把持移動機構１３２は、左右の保管棚ユニット１２０全体に跨るストロークを有するＸ軸駆動部１３３と、最下段の支持棚１２１から最上段の支持棚１２１までのストロークを有するＺ軸駆動部１３４とを備えている。

本実施形態においては、図１、図５、図６に示すように、右の保管棚ユニット１２０の上方の入出庫領域１１１の手前側に、容器トレイＰを搬出入する入出庫扉１０３が設けられている。
また、図１、図２、図５、図６に示すように、保管庫１１０の上方に、保管庫１１０内を恒温恒湿度の一定環境とするための空調機器１０２が備えられており、図５、図６に示すように、保管庫１１０内のピッキングユニット１３０の手前側のストローク外の空間に制御機器１０１が備えられ、スペース効率を上げている。

以上のように構成された、本実施形態の保管システム１００において、保管対象を取り出す際の手順について説明する。
まず、入出庫扉１０３から空の容器トレイＰを搬入し、右の保管棚ユニット１２０の最上段の支持棚１２１ｔ上の定位置に載置する。
容器トレイＰの保持数以上の数の保管対象を同時に取り出したい場合は、空の容器トレイＰを複数並べて載置する。
入出力手段（図示せず）による指示、あるいは、他のシステム等からの指令によって、制御機器１０１に所望の保管対象が指定されて棚移動機構１２３及びピッキングユニット１３０が動作する。

まず、棚移動機構１２３のＺ軸駆動部１２５が作動して、所望の保管対象が支持された支持棚１２１の係止部１２２に係合部１２４を係合させ、次いで、棚移動機構１２３のＹ軸駆動部１２６によって、支持棚１２１が前方に引き出され、所望の保管対象がＹ軸方向の所定の位置となるように位置決めされる。
次いで、ピッキングユニット１３０の把持移動機構１３２のＸ軸駆動部１３３が作動して、把持部１３１が所望の保管対象のＸ軸方向の直上位置となるように位置決めされ、把持移動機構１３２のＺ軸駆動部１３４が作動して降下し、把持部１３１が所望の保管対象をピッキングする。

そして、把持移動機構１３２のＺ軸駆動部１３４の動作により保管対象を上方に持上げた後、一方（図示では右側）の棚移動機構１２３のＺ軸駆動部１２５が作動して、最上段の支持棚１２１ｔの係止部１２２に係合部１２４を係合させ、次いで、棚移動機構１２３のＹ軸駆動部１２６によって、支持棚１２１ｔが前方に引き出され、容器トレイＰの保管対象を収容する位置がＹ軸方向の所定の位置となるように位置決めされる。
そして、把持移動機構１３２のＸ軸駆動部１３３、Ｚ軸駆動部１３４の動作により、所望の保管対象は最上段の支持棚１２１ｔ上の定位置に載置された容器トレイＰの所定の位置に収容される。
複数の保管対象を取り出す際には、上記の動作がシーケンシャルに複数回繰り返されるが、ピッキングユニット１３０と支持棚１２１が干渉しない限り、棚移動機構１２３及びピッキングユニット１３０の次の工程の動作が並列的に行われることで、ピッキングに要する時間が短縮される。
所望の保管対象がすべてピッキングされ、棚移動機構１２３及びピッキングユニット１３０の動作が完了したら、所望の保管対象がすべて保持された容器トレイＰを入出庫扉１０３から搬出する。

なお、容器トレイＰの入出庫扉１０３からの搬出入が容易となるよう、容器トレイＰの搬出入時にも棚移動機構１２３によって最上段の支持棚１２１ｔを手前に移動させてもよい。
さらに、本実施形態では、最上段の支持棚１２１ｔを棚移動機構１２３のＹ軸駆動部１２６によって位置決めし、把持移動機構１３２をＸ軸駆動部１３３、Ｚ軸駆動部１３４の２軸制御のみで構成したが、ピッキングユニット１３０の把持移動機構１３２に、最上段の支持棚１２１ｔの最奥部から下段の支持棚１２１からのピックアップ位置までのストロークを有するＹ軸駆動部を設け、Ｙ軸方向の動作を最上段の支持棚１２１ｔの移動に代えてピッキングユニット１３０の把持移動機構１３２のＹ軸駆動部により行ってもよい。

本発明に係る保管システムは、試料を収容した容器を恒温恒湿度の一定環境下で保管する保管システムとして好適であるが、保管対象はいかなるものであってもよい。
また、本発明に係る保管システムが収容される保管庫はいかなるものであってもよく、保管庫内の環境、雰囲気も、いかなるものであってもよく、本発明に係る保管システムがオープンスペースに設置されていてもよい。

１００ ・・・ 保管システム
１０１ ・・・ 制御機器
１０２ ・・・ 空調機器
１０３ ・・・ 入出庫扉
１１０ ・・・ 保管庫
１１１ ・・・ 入出庫領域
１２０ ・・・ 保管棚ユニット
１２１ ・・・ 支持棚
１２２ ・・・ 係止部
１２３ ・・・ 棚移動機構
１２４ ・・・ 係合部
１２５ ・・・ Ｚ軸駆動部（棚駆動部）
１２６ ・・・ Ｙ軸駆動部（棚駆動部）
１２７ ・・・ スライドガイド
１３０ ・・・ ピッキングユニット
１３１ ・・・ 把持部
１３２ ・・・ 把持移動機構
１３３ ・・・ Ｘ軸駆動部
１３４ ・・・ Ｚ軸駆動部
Ｐ ・・・ 容器トレイ（入出庫用保持具）

Claims (5)

1. 保管対象を保管する保管システムであって、
   多段の支持棚を有する保管棚ユニットと、保管対象を前記支持棚に搬出入可能なピッキングユニットとを備え、
   前記保管棚ユニットは、各段の支持棚を独立してＹ軸方向に移動及び位置決めする棚移動機構を有し、
   前記ピッキングユニットは、保管対象を把持可能な把持部と、前記把持部を少なくともＸ軸方向及びＺ軸方向に移動及び位置決めする把持移動機構とを有することを特徴とする保管システム。
2. 前記棚移動機構は、前記支持棚の側方に設けられた係止部と係脱可能な係合部と、前記係合部をＺ軸方向及びＹ軸方向に移動及び位置決めする棚駆動部とを有することを特徴とする請求項１に記載の保管システム。
3. 前記保管棚ユニットの最上部の支持棚が、保管対象を複数保持可能な入出庫用保持具を支持するように構成され、
   その他の支持棚が、保管対象を直接支持するように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の保管システム。
4. 前記把持移動機構が、前記把持部をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動及び位置決めすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の保管システム。
5. 前記保管棚ユニットが、Ｘ軸方向に複数配置され、
   前記把持移動機構が、前記把持部を複数の保管棚ユニットに跨ってＸ軸方向に移動及び位置決めすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の保管システム。