JP2018154479A

JP2018154479A - 立体自動倉庫

Info

Publication number: JP2018154479A
Application number: JP2017054134A
Authority: JP
Inventors: 由雄井上; Yoshio Inoue; 啓樹篠原; Hiroki Shinohara
Original assignee: Toyo Kanetsu Solutions KK
Current assignee: Toyo Kanetsu Solutions KK
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2037-03-21
Also published as: JP7413622B2

Abstract

【課題】本発明は、格納部と、入出庫部と、格納部に配備される移載手段とから構成され、物品等を立体的に整理・保管し、仕分けを行う立体倉庫において、収納量、空間の利用効率、設備コスト等の総合的な物流効率を高めることが可能な立体自動倉庫を提供することを目的としている。【解決方法】本発明は、物品等を段積みして移載・格納することが可能なように、格納部と、入出庫部と、格納部に配備される物品等の移載手段とを具備する立体自動倉庫の入出庫部に、物品等の段積み又は段ばらし手段を付設したことを特徴とする立体自動倉庫である。【選択図】図３

Description

本発明は、格納部と、入出庫部と、格納部に配備される移載手段とから構成され、物品又は物品収納容器（以下、「物品等」という。）を立体的に整理・保管し、仕分けを行う立体倉庫に関する。

物流における近代化・合理化は、生産・販売面のそれに比較すると立ち遅れていたが、
近年、必要な時に必要な物品を手にしたいという要望が、産業界だけでなく一般消費者でも強くなり、急速な物流合理化、すなわち、物流革命が推進されている。これには、パレチゼーション、コンテナリゼーションによるユニット・ロード・システムの進展、倉庫の自動化の促進等が不可欠である。

この中でも、物流効率の向上は言うまでもなく、空間の利用効率、人員の削減、作業環境の改善等という観点からも、コンピュータを用いて集約された膨大な入出荷及び在庫情報等に基づいて、様々な制御システムが、コンベア、リフト、周辺装置等の一連の動作を稼働させ、物品等を整理、保管すると共に、仕分けできる立体自動倉庫システムは特に注目されており、日夜進歩している状況にある。

このような立体自動倉庫は、一般的に、格納部と入出庫部から構成され、これらの間に各種移載手段が設けられている。入出庫部は、コンベア等が主体であり、格納部は、格納棚が物品等の出し入れ可能な格納面で所定の空間を隔てて対峙し並置されており、その空間に物品等の移載手段が配置された格納設備が構成単位となっているか、物品等の出し入れ可能な格納面の反対面で隣接する１組の格納棚が所定の空間を隔てて対峙されており、その空間に物品等の移載手段が配置された格納設備が構成単位となっており、その空間に物品等の移載手段が配設された格納設備が構成単位となっているものが一般的である。

そして、上記物品等の移載手段の違いによって様々な立体自動倉庫が開発されている。例えば、図１に示すように、格納棚間の空間３に配置されたレール９、１０上をクレーン台車６が走行し、物品等を出し入れ可能な伸縮アーム８を備えた載置台７を昇降自在にクレーンマスト５に付設したスタッカクレーンを物品等の移載手段とし、格納棚の水平（Ｘ軸）方向及び垂直（Ｙ軸）方向に物品等の自在な往復移動を可能にした立体自動倉庫（例えば、特許文献１及び２）がある。また、図２に示すように、Ｙ軸方向の各段に設けられた走行レール１２上を往復移動する、物品等を出し入れ可能な（図示していない）伸縮アームを備えた走行台車１１と、格納棚間の所定の空間に設けられる、物品等を移載可能な搬送台１４を昇降自在に付設した昇降機１３とを物品等の移載手段とし、走行台車１１が格納棚のＸ軸方向への物品等の自在な往復移動を、物品等載置搬送台１４を付設した昇降機１３がＹ軸方向の物品等の自在な往復移動をそれぞれ担う立体自動倉庫（例えば、特許文献３、４、及び、非特許文献１）がある。

特に、後者の立体自動倉庫は、その他の立体自動倉庫と比較すれば、収納量、空間の利用効率、設備コスト、人員削減、作業環境改善等を含めた総合的な物流効率に優れているため、更なる改良が施されつつある。例えば、設備費用及び設置空間を抑制したまま収納量を増大させるため、昇降機構を対称の中心として格納棚を直列に配備したタンデム方式の立体倉庫（特許文献５）や、並置される格納棚間の横断（Ｚ軸）方向への物品等の移載を可能とした横断搬送方式の立体自動倉庫（特許文献６）等が提案されている。

しかし、図１及び図２のいずれの立体自動倉庫においても、物品等を一つずつしか移載及び格納できないという、物品等の移載上及び格納上の問題があるにもかかわらず、この問題に着目した改良技術は認められない。

特開平８−１０８９０４号公報特開２０１２−２３６６８３号公報特開昭６３−１６５２０５号公報特開２０１５−１６８５７３号公報特開２０１１−１７８５４９号公報特表２０１５−５２４３７４号公報

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本発明は、格納部と、入出庫部と、格納部に配備される移載手段とから構成され、物品等を立体的に整理・保管し、仕分けを行う立体倉庫において、収納量、空間の利用効率、設備コスト等の総合的な物流効率を高めることが可能な立体自動倉庫を提供することを目的としている。

本発明者らは、格納部と、入出庫部と、格納部に配備される移載手段とから構成され、物品等を立体的に整理・保管して仕分けを行う、従来の立体倉庫が、物品等を一つずつ移載・格納するという非効率的な方法で稼働されている点に着目し、その解決手段を検討した結果、物品等を段積みして移載・格納することによって、立体自動倉庫の収納量、空間の利用効率、設備コストを大きく改善できることを見出し、本発明の完成に至った。

すなわち、本発明は、物品等を段積みして移載・格納することが可能となるように、格納部と、入出庫部と、格納部に配備される物品等の移載手段とを具備する立体自動倉庫の入出庫部に、物品等の段積み又は段ばらし手段を付設したことを特徴とする立体自動倉庫である。

段積み又は段ばらし手段は、一般的に普及している段積み又は段ばらし装置を、コンベア等から構成される入出庫部に転用することができる。また、作業員に、極めて自由度の高い段積み又は段ばらしを行わせることもできるが、作業員と類似の機能、人員削減、自動化という観点から、ロボットを適用することが好ましい。

本発明の段積み又は段ばらし装置を入出庫部に付設された立体自動倉庫では、入庫部においてコンベアで搬入されてきた物品等の段積みを行い、格納部に配備される移載手段を経由して、段積みされた物品等が格納棚に格納される。そして、格納棚に格納する方法としては、段積みされた物品等を一つの格納棚に複数並置して格納することもできる。一方、出庫部では、格納棚に段積みされて保管されていた物品等が、格納部に配備される移載手段を経由して搬送され、段ばらしを行って、或いは、段ばらしを行うことなく搬出される。従って、入出庫部のコンベアは、一時貯留機構（アキュムレーションコンベア）、速度制御機構、正逆搬送機構、及び、停止機構の少なくとも一つ以上の機構を有するものでなければならない。

例えば、物品等を２段に段積みを行って移載・格納することによって、単純な見当で、物流効率が２倍となる。この方法によれば、従来の一般的な立体自動倉庫に段積み又は段ばらし装置を付設するだけでよく、設備コストあたりの搬送効率及び空間利用効率を飛躍的に高めることができる。更に、例えば、格納棚一つ当たりの物品等を並置して格納する数を２倍にすることによって、単純な見当で、収納量が２倍となる。

格納部の構成も、特に限定されるものではないが、一般的に普及しているＸ軸方向及びＹ軸方向に碁盤目状に配列してなる格納棚が所定の空間を持って対峙して並置されており、物品等の移載手段が格納棚間の空間に配置されている立体自動倉庫に対して、段積み又は段ばらし手段を入出庫部に付設することが、総合的な物流効率という観点から好ましい。

ただし、格納部の格納棚の各段の高さ及び個々の幅は、立体自動倉庫で扱われる物品等の大きさ及び段積みする段数の設定に応じて設計されなければならないのは言うまでもない。

移載手段も、特に限定されるものではないが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に碁盤目状に配列してなる格納棚が所定の空間を持って対峙して並置されている格納棚間の空間に配置され、この空間を走行し、かつ、物品等を出し入れ可能な載置台を昇降自在に付設したスタッカクレーンであることが好ましい。具体的には、例えば、図１に示すスタッカクレーンを挙げることができる。

更に、移載手段が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に碁盤目状に配列してなる格納棚が所定の空間を持って対峙して並置されている格納棚間の空間に配置され、物品等を移載可能な搬送台を昇降自在に付設した昇降機構と、格納棚の各段の格納面を水平方向に走行し、物品等を出し入れ可能な載置台を備えた走行機構とから構成されているものがより好ましい。そして、この場合、走行機構の載置台と昇降機構の搬送台との物品等の移載を滞りなく行うため、格納棚の各段にこれらを媒介する仮置き搬送台が設けられていることがより更に好ましい。具体的には、例えば、図２に示す走行機構と昇降機構を挙げることができる。

このような移載手段に備えられる、上記物品等を出し入れする装置、例えば、伸縮アーム、並びに、上記物品等の載置台や搬送台も、格納棚同様、立体自動倉庫で扱われる物品等の大きさ及び段積みする段数の設定に応じて設計される。

本発明により、従来の立体自動倉庫に段積み又は段ばらし装置を付設するだけで、立体自動倉庫の空間の利用効率及び収納量が高められ、物品等の移載・格納に要する設備コストが抑制されるので、総合的な物流効率に優れた立体自動倉庫を提供することができる。

スタッカクレーンを移載手段とする立体自動倉庫の模式図である。走行台車と昇降機を移載手段とする立体自動倉庫の模式図である。本発明の一実施形態に係る、図２の立体自動倉庫の入出庫部に段積み又は段ばらし装置を付設した立体自動倉庫の横断（Ｚ軸）方向から見た模式図である。本発明の一実施形態に係る、入庫部に付設するシリンダを備えた段積み装置の一例を図３の矢印Ａから見た平面の模式図である。本発明の一実施形態に係る、入庫部に付設するシリンダを備えた段積み装置の一例を図３の矢印Ｂから見た側面の模式図である。本発明の一実施形態に係る、入庫部に付設するリフタを備えた段積み装置の一例を図３の矢印Ｂから見た側面の模式図である。本発明の一実施形態に係る、入庫部に付設するシリンダとクランプを備えた段積み装置の一例を図３の矢印Ｂから見た側面の模式図である。本発明の一実施形態に係る、入庫部に付設する段積み装置として適用するロボットの模式図である。本発明の一実施形態に係る、図２の立体自動倉庫の入出庫部に段積み又は段ばらし装置を付設した立体自動倉庫において、複数の段積みした物品等を一つの格納棚に並置した場合の横断（Ｚ軸）方向から見た模式図である。本発明の一実施形態に係る、図９に示した立体自動倉庫の平面の模式図である。

以下、本発明を、図面に示した一実施形態を用いてより詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能であり、特許請求の範囲に記載した技術思想によってのみ限定されるものである。

図３は、本発明の一実施形態に係る、図２の立体自動倉庫の入出庫部に段積み又は段ばらし装置を付設した立体自動倉庫の横断（Ｚ軸）方向から見た模式図である。図２の格納部１のＬ_ｎ−１’ 列とＬ_ｎ列の格納棚が形成する空間３を側面から見ており、Ｌ_ｎ列の格納棚は、Ｙ軸方向に更に区画された格納棚Ｌ_ｎ−１、Ｌ_ｎ−２・・・が形成されており、この空間３にＸ軸方向及びＹ軸方向に物品を搬送する移載手段が配備されている。そして、搬出入部２は、コンベアで物品等が搬送される入庫部２−１とコンベアで物品等が搬出される出庫部２−２から構成されており、ここに、段積み又は段ばらし装置１６が付設されている。また、入出庫部２のコンベアは、一時貯留機構（アキュムレーションコンベア）、速度制御機構、正逆搬送機構、及び、停止機構の少なくとも一つ以上の機構を有するものである。

空間３に配備される移載手段は、物品等を出し入れ可能な、例えば、（図示されていない）伸縮アームが備えられた走行台車１１及び走行レール１２が、格納棚のＹ軸方向の各段に備えられて、Ｘ軸方向の物品等の自在な往復移動を担い、物品等載置搬送台１４を付設した昇降機１３が、Ｙ軸方向の物品等の自在な往復移動を担っている。更に、走行台車１１と物品等載置搬送台１４との物品等の移載を滞りなく行うため、これらを媒介する仮置き搬送台１５が、Ｙ軸方向の格段の一端に設けられている。

本発明の立体自動倉庫を構成する重要な要素である段積み又は段ばらし手段は、一般的に普及している段積み又は段ばらし装置１６を、コンベアから構成される入出庫部２に転用することができるが、立体自動倉庫の入出庫部に段積み又は段ばらし装置を付設したことに本発明の特徴があり、このことによって、物品等の移載・格納を飛躍的に向上させ、立体自動倉庫の総合的な物流効率を高めることを見出したのである。すなわち、本発明の段積み又は段ばらし装置を入出庫部に付設された立体自動倉庫では、入庫部２−１に付設された段積み又は段ばらし装置１６においてコンベアで搬入されてきた物品等Ｐの段積みを行い、昇降機１３に付設された物品等載置搬送台１４に移載された後、仮置き搬送台１５を経由して走行台車１１に移載されて、段積みされた物品等Ｐ−１、Ｐ−２、Ｐ−３が区画された格納棚の一つに格納されるのである。ここでは、図２の移載手段を備えた立体自動倉庫について、本発明の段積み又は段ばらし手段を入出庫部に付設した立体自動倉庫の流れを示したが、図１の移載手段を備えた立体自動倉庫においても全く同様の流れで稼働される。

さて、このような段積み又は段ばらし装置１６としては、例えば、図４及び図５に示したように、シリンダ１６−１−１を備えたシリンダ駆動装置１６−１により、物品等Ｐを持ち上げて段積みを行う、又は、段ばらしを行う装置を挙げることができる。図４は、図３の矢印Ａからみた平面図であり、図５は、図３の矢印Ｂから見た側面図である。図５から明らかなように、入庫部２−１の段積み又は段ばらし装置１６に、コンベアで物品等Ｐ−１が搬送されてくるとコンベアが停止して、シリンダ１６−１が物品等Ｐ−１を持ち上げる。次いで、入庫部２−１の段積み又は段ばらし装置１６に物品等Ｐ−２が搬送されてくるとコンベアが停止して、持ち上げられていた物品等Ｐ−１が降下して段積みが完了し、コンベアが再稼働して昇降機１３に付設された物品等載置搬送台１４に移載される。

図６には、段積み又は段ばらし装置１６として、物品等を吊持するクランプ１６−２−１を備えたクランプ駆動装置１６−２とリフタ１６−２−２とから構成されるものであって、入庫部２−１には、コンベアの末端にリフタ１６−２−２が隣接して配備される一例を示した。入庫部２−１のリフタ１６−２−２にコンベアから移載された物品等Ｐ−１が、リフタ１６−２−２で持ち上げられると同時に、クランプ１６−２−１が出入して、物品等Ｐ−１を吊持する。次いで、入庫部２−１のリフタ１６−２−２に物品等Ｐ−２が移載されると、リフタ１６−２−２が上昇して段積みを行い、クランプ１６−２−１が出入すると共にリフタ１６−２−２が降下して段積みが完了し、コンベアが再稼働して昇降機１３に付設された物品等載置搬送台１４に移載される。

図７は、段積み又は段ばらし装置１６として、例えば、段積み又は段ばらしを３段行うことが可能な、クランプ１６−３−１とシリンダ１６−３−２を備えたクランプ・シリンダ駆動装置１６−３の一例を示した。これは、シリンダ１６−３−２で物品等を昇降し、クランプ１６−３−１で物品等を吊持して、段積み又は段ばらしを行う機構のものである。シリンダ１６−３−２で持ち上げられた物品等Ｐ−１は、クランプ１６−３−１で吊持され、更に、シリンダ１６−３−１で物品等Ｐ−２を持ち上げた後、段積み又は段ばらし装置１６に物品等Ｐ−３が移載されると、シリンダ１６−３−１で、物品等Ｐ−１及びＰ−２を順次降下させて段積みするものである。

以上のような段積み又は段ばらし手段は、様々な機構で実用化されており、特にコンベアとの連動性に問題ないものであれば、特に限定されるものではない。

また、作業員に極めて自由度の高い段積み又は段ばらしを行わせることもできるが、作業員と類似の機能、人員削減、自動化という観点から、ロボットを適用することが好ましい。図８は、段積み又は段ばらし手段として、ロボット１６−４を用いた一例である。ロボット１６−４は、アーム部１６−４−１と物品等握持部１６−４−２から構成され、段積み又は段ばらしの作業を行う物品等仮置き台１６−４−３が、ロボット１６−４に隣接するように配置されている。ロボット１６−４は、作業員のように、物品等Ｐ−１，Ｐ−２、Ｐ−３の段積みを行い、昇降機１３に付設された物品等載置搬送台１４に移載する。

以上、段積み又は段ばらし手段について、入庫部２−１で行われる段積みを例に挙げて説明したが、出庫部２−２で行われる段ばらしについても、同じ機構の装置を用いて、逆の工程で行うことができる。ただし、出庫部以降の物品等の仕分けや処理によっては、出庫部２−２で必ずしも段ばらしが必要であるわけではなく、段ばらしを行うことなく出庫される場合もある。

一方、このように段積みされた物品等を格納棚に格納する方法としては、段積みされた物品等を一つの格納棚に複数並置して格納することもできる。例えば、格納棚一つ当たりの物品等を二つ並置して格納している状態を図９の側面図及び図１０の平面図で示している。図９の区画された一つの格納棚Ｌ_ｎ−１には、二段積みされた物品等と三段積みされた物品等が並置されている。このような段積みされた物品との並置は、設備コストを抑制して更なる収納量の増大を図ることができるものである。これは、図１０の物品等の出し入れ可能な、例えば、伸縮アーム１７を備えた走行台車１１が走行レール１２を自在に移動することによって実現できる。これは、図１に示した場合においても、伸縮アーム８と物品等載置台７とを備えたスタッカクレーン４が、走行レール９、１０を自在に走行することによって実現できる。

更に、本発明は、図２に示すような立体自動倉庫内の集約作業に極めて効果的である。例えば、図１０で格納棚Ｌ_ｎと隣り合う格納棚Ｌ_ｎ’の間に段差等物品が移動するための障害を除去すれば、通路３を走行している走行台車１１の伸縮アーム１７を利用してＰ_ｎの位置からＰ_ｎ’に平行移動するオペレーションも可能となる。このオペレーションを用いると、図１０で格納棚Ｌ_ｎ−１’のＰ_ｎ−１’の位置にある物品を左側の通路３を走行する走行台車１１がピックアップして通路の反対側の格納棚Ｌ_ｎのＰ_ｎの位置に置き、そのまま伸縮アーム１７を延ばして隣の格納棚Ｌ_ｎ’のＰ_ｎ’の位置まで運ぶことができる。これは、Ｐ_ｎ−１’位置にある物品の出庫処理を行う場合、物品をＰ_ｎ−１’の位置からＰ_ｎ’の位置まで通路をまたいで平行移動させておけるので、自動倉庫内だけで物品等を予め決められた順番どおり出庫する順立て出庫等の集約作業を行なえることを意味している。従って、段積みされていない物品を自動倉庫外に設けたコンベヤラインとソータを用いて行っていた従来の集約作業と比較して、本発明の段積みされた物品に上記オペレーションを適用した集約作業により、自動倉庫内だけで集約作業が完結できるだけでなく、物品集約量を向上させることができ、設備が大変コンパクトで、コストを大幅に低減した物流システムを構築することが可能となる。

本発明は、従来の立体自動倉庫に段積み又は段ばらし手段を付設適用するだけで、立体自動倉庫の空間の利用効率及び収納量が高められ、物品等の移載・格納に要する設備コストを抑制して総合的な物流効率に優れた立体自動倉庫を提供することを特徴としているので、立体自動倉庫が採用されている書庫、車庫、工場における資材、部品、仕掛品、完成品等の保管庫等のあらゆる保管管理システムに適用できる立体自動倉庫である。

１格納部
２搬出入部
２−１搬入部
２−２搬出部
３移載手段の配設空間
４スタッカクレーン
５クレーンマスト
６クレーン台車
７スタッカクレーン物品等載置台
８伸縮アーム
９上部走行レール
１０下部走行レール
１１走行台車
１２走行レール
１３昇降機
１４昇降機物品等載置搬送台
１５仮置き搬送台
１６段積み又は段ばらし装置
１６−１シリンダ駆動装置
１６−１−１シリンダ
１６−２クランプ駆動装置
１６−２−１クランプ
１６−２−２リフタ
１６−３クランプ・シリンダ駆動装置
１６−３−１クランプ
１６−３−２シリンダ
１６−４ロボット
１６−４−１アーム部
１６−４−２物品等握持部
１６−４−３物品等仮置き台
１７伸縮アーム
Ｌ格納棚
Ｌ’ 格納棚Ｌと背面で隣接する格納棚
Ｐ、Ｐ’ 物品収納容器
Ｐ_ｎ、Ｐ_ｎ’ 格納棚Ｌ_ｎに格納された物品収納容器

Claims

格納部と、
入出庫部と
前記格納部に配備される物品又は物品収納容器の移載手段と、
前記入出庫部に付設される前記物品又は物品収納容器の段積み又は段ばらし手段と
を具備する立体自動倉庫。
前記格納部は、水平方向及び垂直方向に碁盤目状に配列してなる格納棚が所定の空間を持って対峙して並置されており、前記移載手段が前記空間に配置されている請求項１に記載の立体自動倉庫。
前記移載手段が、前記空間を走行し、かつ、前記物品又は物品収納容器を出し入れ可能な載置台を昇降自在に付設したスタッカクレーンである請求項２に記載の立体自動倉庫。
前記移載手段が、前記物品又は物品収納容器を移載可能な搬送台を昇降自在に付設した昇降機構と、前記格納棚の各段の格納面を水平方向に走行し、前記物品又は物品収納容器を出し入れ可能な載置台を備えた走行機構とから構成されている請求項２に記載の立体自動倉庫。
前記格納棚の各段に、前記走行機構の載置台と前記昇降機構の搬送台との前記物品又は物品収納容器の移載を媒介する仮置き搬送台が付設されている請求項４に記載の立体自動倉庫。