JP2018193202A - ピッキングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】自動でピッキングを行うピッキングシステムをコンパクト化する。【解決手段】ラック１０１と、保持部１１１との間で荷物２００を移載する移載装置１２１をラック１０１に沿って搬送する搬送装置１０２と、複数の保持部１１１が配置される面であるラック面内に配置され、ピッキングされる物品２０１が収容された荷物２００が移載される供給部１０３と、ラック面内において供給部１０３の側方近傍に配置され、供給部１０３に移載された荷物２００からピッキングされた物品２０１が落下状態で投入されるシュート１０４と、ラック面内に配置され、供給部１０３に配置される荷物２００から物品２０１を取り出してシュート１０４へ物品２０１を投入するピッキングロボット１０５と、シュート１０４の下方に配置され、投入された物品２０１を収容する容器１６１が配置される受領部１０６とを備えるピッキングシステム１００。【選択図】図１

Description

本願発明は、荷物に収容された物品を自動的にピッキングして容器に収容するピッキングシステムに関する。

従来、荷物を保管するラックと、ラックに沿って荷物を搬送し、ラックとの間で荷物を移載することができる搬送装置とを備えた自動倉庫を利用してピッキング作業を補助するピッキングシステムが提案されている。具体的には、自動倉庫は、同一物品が複数個収容された荷物、および、前記物品とは異なる種類の物品が複数個収容された荷物を多数保管しておき、オーダーに対応する物品が収容された荷物を作業者が待機するピッキング領域まで搬送装置などを用いて自動的に搬送する。作業者は自動的に搬送された荷物の中からオーダーに対応する個数の物品を容器に収容するピッキング作業を行う。

ところで、スタッカクレーンなど自動倉庫が備える比較的大型の搬送装置の動作領域と、作業者がピッキング作業を行う領域とは交差しないことが望ましい。そこで、自動倉庫から比較的安全なローラーコンベアなどを用いて荷物をピッキング領域にまで運ぶことが行われていた。また、搬送装置を用いて自動倉庫の最も端に配置されているラックの所定の場所に荷物を搬送し、ラックに対して搬送装置の動作領域と反対側から作業者が荷物を取り出し、自動倉庫の外周の外側で作業者がピッキング作業を行うピッキングシステムが存在している（例えば特許文献１参照）。

国際公開第２０１２／０３２８６６号

昨今では、荷物から所定の物品を取り出して容器に収容するピッキング作業をピッキングロボットにより実現させることが提案され、現実化しつつある。このようにピッキングロボットを用いる場合、安全性やメンテナンス性を考慮してピッキングロボットの全可動範囲よりも大きな領域を自動倉庫の端部に配置されるラックの外側に確保しなければならず、ピッキングシステムのコンパクト化が図れないとい課題が存在していた。

本願発明は上記課題に鑑みなされたものであり、大きなスペースを必要とすることなくピッキングロボットが配置されるピッキングシステムの提供を目的としている。

上記目的を達成するために、本願発明の１つであるピッキングシステムは、荷物を保持する保持部を上下方向および前記上下方向に直交する任意の一軸である横軸方向に並べて有するラックと、前記ラックの前記保持部との間で荷物を移載する移載装置を前記ラックに沿って搬送する搬送装置と、前記ラックの複数の前記保持部が配置される面であるラック面内に配置され、ピッキングされる物品が収容された荷物が移載される供給部と、前記ラック面内において前記供給部の側方近傍に配置され、前記供給部に移載された荷物からピッキングされた物品が落下状態で投入されるシュートと、前記ラック面内に配置され、前記供給部に配置される荷物から物品を取り出して前記シュートへ物品を投入するピッキングロボットと、前記シュートの下方に配置され、前記シュートに投入された物品を収容する容器が配置される受領部とを備えることを特徴とする。

これによれば、物品の供給源である荷物が配置される供給部と物品の供給先である容器が配置される受領部とをシュートを用いることによりラック面内の上方と下方に配置することができる。さらに、ピッキング作業を行うピッキングロボットとが前記ラック面内に収容されるため、ピッキングシステムのコンパクト化を図ることが可能となる。

なお、ラック面内に収容されるとは、ピッキングロボットなどが完全にラック内に収容される状態を意味するばかりでなく、ピッキングロボットの一部、例えばモータ等の駆動部がはみ出る場合も含まれる意味で用いている。

また、前記ピッキングロボットは、前記物品を持つことができるピッキングハンドと、上下方向に前記ピッキングハンドを案内する昇降レールと、横軸方向に前記ピッキングハンドを案内する横レールと、水平面内において横軸方向に交差する縦軸方向に前記ピッキングハンドを案内する縦レールとを備えてもよい。

これによれば、リンクを回動させるための関節を用いずにピッキングロボットを実現しているためピッキングハンドの動作領域をできる限りラック内に納めることができピッキングシステム全体をコンパクト化することが可能となる。また、ピッキングロボットが簡単な構造となるためピッキングロボットの制御が容易かつ高速化でき、ピッキング作業の作業効率を向上させることが可能となる。

また、前記受領部に保持される容器を少なくともラック面内において移動させる移動手段をさらに備えてもよい。

これによれば、物品が投入される容器を移動させることで、ピッキングロボットによるピッキング作業を連続して行うことができる。

前記移動手段の移動経路中において、前記容器の上面開口部が前記搬送装置の動作領域の反対側に向くように傾ける傾動手段をさらに備えてもよい。

これにより、作業者などがラック面内の容器から物品を容易に取り出すことができるようになる。

前記シュートは、前記容器に落下する際の物品の衝撃を緩める緩衝部を物品の落下経路中に備えてもよい。

これによれば、ピッキングロボットのピッキングハンドが保持している物品を高い位置で解放しても物品に係る衝撃を抑制しつつ容器に物品を投入することができるため、ピッキングロボットが物品を投入するためにピッキングハンドを下降させる動作を省略でき、ピッキング作業の作業効率を向上させることが可能となる。

本願発明によれば、ピッキングシステムをコンパクト化することができる。

図１は、ピッキングシステムを外側から示す斜視図である。 図２は、ピッキングシステムを搬送装置の動作領域側から示す斜視図である。 図３は、供給部近傍を示す斜視図である。 図４は、シュートを一部透視状態で示す斜視図である。 図５は、受領部近傍を示す側面図である。 図６は、容器を傾動させた状態の受領部近傍を示す斜視図である。

次に、本願発明に係るピッキングシステムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係るピッキングシステムの一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

また、図面は、本願発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

図１は、ピッキングシステムを外側から示す斜視図である。図２は、ピッキングシステムを搬送装置の動作領域側から示す斜視図である。なおこれらの図において、上下方向に延在する柱状部材の記載は省略されている。また、荷物２００の中に収容される物品２０１の記載も省略される場合がある。

これらの図に示すように、ピッキングシステム１００は、複数種類の物品が同一種類毎にそれぞれ収容される荷物２００を保管すると共に、これらの荷物２００からオーダー情報に合致した物品２０１を自動的にピッキングして容器１６１に投入するシステムであって、ラック１０１と、搬送装置１０２と、供給部１０３と、シュート１０４と、ピッキングロボット１０５と、受領部１０６とを備えている。

荷物２００は、同一種類の物品２０１が収容される箱である。具体的に例えば、荷物２００は、家庭用医薬品などの小箱状の物品２０１が複数個収容される箱である。本実施の形態の場合、荷物２００は収容される物品２０１を取り出すことができるように上面は開放状態となっている。なお、図中には荷物２００は同一形状として記載されているが、荷物２００は収容される物品２０１の種類によって大きさや形状が異なる場合がある。

ラック１０１は、荷物２００を保持することができる部分である保持部１１１を上下方向（図中Ｚ軸方向）および上下方向に直交する任意の一軸である横軸方向（図中Ｘ軸方向）に並べて有する設備である。ラック１０１は、保持部１１１が配置される面であるラック面（図中ＸＺ平面と平行な面）と直交する方向（図中Ｙ軸方向）のいずれの側からでも荷物２００を出し入れすることができるものとなっている。本実施の形態の場合、保持部１１１は長尺板状の棚板として実現されている。

なお、説明のため同図には搬送装置１０２の片側にのみラック１０１が記載されているが、ラック１０１は、搬送装置１０２を挟んで両側に対向状態で配置されてもよい。また、ピッキングシステム１００は、一対のラック１０１を複数対備える場合がある。

搬送装置１０２は、ラック１０１の保持部１１１との間で荷物２００を移載することができる移載装置１２１をラック１０１に沿って搬送する装置である。本実施の形態の場合、搬送装置１０２は、いわゆるスタッカクレーンであり、荷物２００が保管されるラック１０１に沿って走行し、ラック１０１の任意の位置に移載装置１２１を搬送することができる自走式の装置であって、台車、昇降台、マストなどを備えている。

移載装置１２１は、搬送装置１０２の昇降台に取り付けられ、ラック１０１との間で荷物２００を移載し保持しておくことができる装置である。移載装置１２１の種類は特に限定されるものではなく、例えば、フォークを備え荷物２００を持ち上げて移載するものや、荷物２００の手前側や奥側に爪を係合させて荷物２００を押し出し引き入れて移載するもの、荷物２００の側方を挟持して荷物２００を移載するものなどを例示できる。

図３は、供給部近傍を示す斜視図である。

同図に示すように、供給部１０３は、ラック１０１の複数の保持部１１１が配置される面であるラック面内に配置され、ピッキングされる物品２０１が収容された荷物２００が移載される場所である。本実施の形態の場合、ラック１０１の保持部１１１を形成する棚板の一部が供給部１０３となっている。つまり、供給部１０３と保持部１１１との構造上の違いはない。

図４は、シュートを一部透視状態で示す斜視図である。

シュート１０４は、ラック面内において供給部１０３の側方近傍に配置され、供給部１０３に移載された荷物２００から取り出された物品２０１が落下状態で投入される部材である。本実施の形態の場合、シュート１０４は、受領部１０６に配置される容器１６１に落下する際の物品の衝撃を緩める緩衝部１４１を物品２０１の落下経路中に備えており、投入された物品２０１を低衝撃状態で受け止めて自由落下よりもゆっくりと落ちるように物品２０１を案内するものとなっている。

緩衝部１４１の材質や構造は特に限定されるものではないが、物品２０１が衝突した衝撃を自らの変形により和らげるスポンジ、および、ゴムの少なくとも一方を例示することができる。また、本実施の形態では、シュート１０４は、傾斜させた状態で配置される板状のゴムからなる緩衝部１４１を上下方向に互い違いに備えている。これにより、シュート１０４に投入された物品２０１の衝撃を緩衝部１４１で和らげると共に、緩衝部１４１に沿って物品２０１を斜めに落下させることにより物品２０１の落下速度を抑制し、容器１６１に落下する際の衝撃を和らげている。

ピッキングロボット１０５は、ラック面内に配置され、供給部１０３に配置される荷物２００から物品２０１を取り出してシュート１０４へ物品を投入するロボットである。ピッキングロボット１０５の種類は、特に限定されるものではなく、多関節ロボット、パラレルリンクロボットなどを採用することができる。本実施の形態の場合、ピッキングロボット１０５は、関節を備えないロボットが採用されている。具体的にピッキングロボット１０５は、図３に示すように、ピッキングハンド１５１と、昇降レール１５２と、横レール１５３と、縦レール１５４とを備えている。

なお、ピッキングロボット１０５は、ピッキングハンド１５１を昇降させる昇降駆動部、ピッキングハンド１５１を横軸方向（図中Ｘ軸方向）に移動させる横駆動部、縦軸方向（図中Ｙ軸方向）に移動させる縦駆動部を備えているが、図示を省略する。

ピッキングハンド１５１は、物品２０１を直接持つことができる部材である。本実施の形態の場合、単数または複数の吸着ノズル（符合省略）を備え、物品２０１を真空吸着により保持することができるものとなっている。具体的にピッキングハンド１５１は、真空ポンプ（図示省略）とチューブ（図示省略）を介して接続されており吸着ノズル内を真空にすることで吸着ノズルの開口端を塞ぐように配置された物品２０１を保持している。また、吸着ノズル内の真空を解除、または、吸着ノズル内に積極的に空気を導入することにより保持した物品２０１を解放することができるものとなっている。

昇降レール１５２は、上下方向にピッキングハンド１５１を案内するレールである。本実施の形態の場合、昇降レール１５２は、上下方向（図中Ｚ軸方向）に延在し、下端部にピッキングハンド１５１が取り付けられている。また、横レール１５３に対して昇降レール１５２が上下方向に移動することによりピッキングハンド１５１を昇降させるものとなっている。

横レール１５３は、横軸方向（図中Ｘ軸方向）にピッキングハンド１５１を案内するレールである。本実施の形態の場合、横レール１５３は、ピッキングハンド１５１が取り付けられている昇降レール１５２を横軸方向に案内することにより、ピッキングハンド１５１を横軸方向に案内している。横レール１５３は、シュート１０４の上方および供給部１０３の上方に渡って延在している。本実施の形態の場合、シュート１０４の両側に供給部１０３が設けられているため、横レール１５３は、一方の供給部１０３からシュート１０４を超えて他方の供給部１０３に渡って延在している。

縦レール１５４は、水平面（図中ＸＹ平面）内において横軸方向に交差する縦軸方向（図中Ｙ軸方向）にピッキングハンド１５１を案内するレールである。本実施の形態の場合、縦レール１５４は、横レール１５３を縦軸方向に案内することにより、昇降レール１５２および横レール１５３を介してピッキングハンド１５１を縦軸方向に案内している。縦レール１５４は、少なくとも荷物２００の縦軸方向の長さと同等の長さを備えており、横軸方向において供給部１０３の外側方に配置されている。また、一対の縦レール１５４は、横レール１５３の両端部にそれぞれ配置されており、横レール１５３が一対の縦レール１５４に沿って移動することで、横レール１５３がぶれることなく平行に移動することができるものとなっている。

以上のように、関節を備えることのないピッキングロボット１０５を採用することにより、ラック１０１からはみ出ることなく物品２０１を供給部１０３からシュート１０４まで搬送することができるため、ピッキングシステム１００をコンパクト化することができる。また、作業者３００に近傍にピッキングロボット１０５を配置することが可能となる。

図５は、受領部近傍を示す側面図である。

同図に示すように、受領部１０６は、シュート１０４の下方に配置され、シュート１０４に投入された物品２０１を収容する容器１６１が保持される部分である。本実施の形態の場合、ピッキングシステム１００は、受領部１０６に保持される容器１６１を少なくともラック面内において移動させる移動手段１０７を備えており、受領部１０６に容器１６１が順次配置されるものとなっている。

本実施の形態の場合、移動手段１０７は、複数の容器１６１をラック面内で循環移動させることができる装置である。具体的に例えば移動手段１０７は、横軸方向（図中Ｘ軸方向）においてそれぞれ逆向きに容器１６１を移動させることができるコンベアを上下方向に２段備え、これらのコンベアの間で容器１６１を受け渡すために容器１６１を昇降させることができる昇降装置をコンベアの両端にそれぞれ備えている。

また、ピッキングシステム１００は、図６に示すように、移動手段１０７の移動経路中において、容器１６１の上面開口部が搬送装置１０２の動作領域の反対側に向くように傾ける傾動手段（図示せず）をさらに備える。本実施の形態の場合、傾動手段は移動手段１０７上の容器１６１を引き出した上で容器１６１を傾けることができるものとなっている。傾動手段は受領部１０６の下方に設けられており、投下された物品２０１を収容した容器１６１が移動手段１０７により傾動手段まで移動し、傾動手段により傾けられることで作業者３００が容易に物品２０１を取り出すことが可能となっている。

また、移動手段１０７は、移動経路の一部において、傾けた状態の容器１６１を傾けた状態で移動させてもかまわない。

次に、ピッキングシステム１００の動作を説明する。

まず、上位コントローラーなどから送信されるオーダー情報に基づき、対応する種類の物品２０１が収容された荷物２００を搬送装置１０２がラック１０１の保持部１１１から供給部１０３に移載する。本実施の形態の場合、シュート１０４の一方の側に２つの荷物２００を供給部１０３に移載する。供給部１０３に移載される荷物２００は、同一種類の物品２０１を収容したものでも良く、また、異なる種類の物品２０１を収容したものでもかまわない。

次に、ピッキングロボット１０５は、供給部１０３に配置された荷物２００からピッキングハンド１５１を降下させて先端に備えた吸着ノズルを物品２０１の表面に接触させることで物品２０１を吸着保持し、荷物２００と干渉しない位置にまで物品２０１を上昇させた後、シュート１０４の上方まで物品２０１を搬送する。

シュート１０４の上方まで物品２０１を搬送したピッキングロボット１０５は、物品２０１を降下させることなく物品２０１の保持を解除してシュート１０４に物品２０１を投入する。投入された物品２０１は自重に基づき落下し、シュート１０４の真下に配置された容器１６１に収容される。これにより、供給部１０３にある物品２０１を容器１６１に投入する効率を向上させることが可能となる。

また、シュート１０４は、緩衝部１４１を備えることにより、投下された物品２０１に与える衝撃を抑制しつつ、容器１６１に投入する物品２０１の落下速度を遅くするため、物品２０１を緩やかに容器１６１に投入することが可能となる。

一方、ピッキングロボット１０５が物品２０１を容器１６１に投入している間に、搬送装置１０２は、ラック１０１の他の保持部１１１から他方の供給部１０３に新たな荷物２００移載することができる。これにより、ピッキングシステム１００の効率を向上させることが可能となる。

次に、オーダー情報に対応した物品２０１が、容器１６１に収容されると、移動手段１０７が動作し、容器１６１が移動し、空の容器１６１が受領部１０６に配置される。

受領部１０６の下方に移動してきた容器１６１は、傾動手段によって自動的、または、作業者３００の操作により傾動する。作業者３００は、傾動した容器１６１から物品２０１を段ボール箱などに収容する。

以上の様に、本実施の形態にかかるピッキングシステム１００によれば、システム全体がコンパクトでありながら、荷物２００から所望の種類、所望の個数の物品２０１を自動的にピッキングすることができる。また、ピッキングシステム１００の近傍で作業をする作業者３００は、容器１６１内の物品２０１を段ボール箱等に詰め込むだけで良いため、作業者３００の負担を軽減し、ヒューマンエラーを回避することが可能となる。

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

例えば、作業者３００が容器１６１から物品２０１を取り出す位置は、受領部１０６の下方に限定されるものではない。また、容器１６１は傾動させることなく、引き出すことができるものでもかまわない。

また、供給部１０３をシュート１０４の両側に配置し、供給部１０３に配置できる荷物２００の数を２個として説明したが、供給部１０３は、シュート１０４の側方に少なくとも荷物２００が１つ配置できる部分であればよい。

また、シュート１０４に緩衝部１４１を設ける場合を説明したが、容器１６１に落下する物品２０１の衝撃を抑制する衝撃緩和部材を配置してもかまわない。また、シュート１０４は、供給部１０３の高さから容器１６１の上端部までを囲む様な矩形筒状の枠体を記載しているが、シュート１０４は、上下方向に物品２０１が落下する空間であってもよい。具体的には、物品２０１を投入するための開口があれば、当該開口がシュート１０４となる。

また、ピッキングロボット１０５は、横レール１５３を固定し、固定された横レール１５３に対して縦レール１５４を移動させるものでもかまわない。この場合、横レール１５３を一対とし、縦レール１５４を一対の横レール１５３に架橋状に配置してもかまわない。

また、ピッキングロボット１０５は、一部がラック１０１からはみ出てもかまわない。例えば、ピッキングロボット１０５が動作する軌跡の一部がラック１０１からはみ出ても良く、また、レールや関節などの機構部が恒常的にラック１０１からはみ出ていてもかまわない。

また、移動手段１０７は、複数の容器１６１をラック面内で循環移動させるばかりでなく、水平面内でラック面を越えて容器１６１を循環させるコンベアなどであってもかまわない。これにより、物品２０１が投入された容器１６１を作業者側へ移動させることが可能となる。

本願発明は、所望の種類の物品を荷物から取り出して収集するピッキング作業に利用することができる。

１００ ピッキングシステム
１０１ ラック
１０２ 搬送装置
１０３ 供給部
１０４ シュート
１０５ ピッキングロボット
１０６ 受領部
１０７ 移動手段
１１１ 保持部
１２１ 移載装置
１４１ 緩衝部
１５１ ピッキングハンド
１５２ 昇降レール
１５３ 横レール
１５４ 縦レール
１６１ 容器
２００ 荷物
２０１ 物品
３００ 作業者

Claims (5)

1. 荷物を保持する保持部を上下方向および前記上下方向に直交する任意の一軸である横軸方向に並べて有するラックと、
   前記ラックの前記保持部との間で荷物を移載する移載装置を前記ラックに沿って搬送する搬送装置と、
   前記ラックの複数の前記保持部が配置される面であるラック面内に配置され、ピッキングされる物品が収容された荷物が移載される供給部と、
   前記ラック面内において前記供給部の側方近傍に配置され、前記供給部に移載された荷物からピッキングされた物品が落下状態で投入されるシュートと、
   前記ラック面内に配置され、前記供給部に配置される荷物から物品を取り出して前記シュートへ物品を投入するピッキングロボットと、
   前記シュートの下方に配置され、前記シュートに投入された物品を収容する容器が配置される受領部と、
   を備えるピッキングシステム。
2. 前記ピッキングロボットは、
   前記物品を持つことができるピッキングハンドと、
   上下方向に前記ピッキングハンドを案内する昇降レールと、
   横軸方向に前記ピッキングハンドを案内する横レールと、
   水平面内において横軸方向に交差する縦軸方向に前記ピッキングハンドを案内する縦レールと、
   を備える請求項１に記載のピッキングシステム。
3. 前記受領部に保持される容器を少なくともラック面内において移動させる移動手段をさらに備える
   請求項１または２に記載のピッキングシステム。
4. 前記移動手段の移動経路中において、前記容器の上面開口部が前記搬送装置の動作領域の反対側に向くように傾ける傾動手段をさらに備える
   請求項３に記載のピッキングシステム。
5. 前記シュートは、前記容器に落下する際の物品の衝撃を緩める緩衝部を物品の落下経路中に備える
   請求項１から４のいずれかに記載のピッキングシステム。

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