JP2021024736A - 新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステムを提供する。【解決手段】本発明は、新型シャトル台車５に基づいたマテリアルハンドリングシステムであり、モータ及び車輪軸の数を大幅に削減すると共に両輪の駆動を実現する。対応するシャトルラック１の設計を大幅に簡素化しながら設置精度への要求をある程度まで減らし、システムのコストと障害点の数を最小限に抑えることができる。かつ、歯車車輪とラックレールとの協働方式により、シャトル台車５を横行及び縦行させることができるため、システムの柔軟性が大幅に向上する。シャトル台車５に異なる操作モジュールを搭載することにより、システムに保管、ピッキング、仕分けなどの様々な機能を実現させる。【選択図】図１

Description

本発明は、倉庫物流分野に関し、特に、新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステムに関する。

従来のマテリアルハンドリングシステムは、シャトル台車の駆動がモータにより車輪を回転させることで実現する。従来のシャトル台車は、往々にして四輪駆動式が採用されており、この駆動方式だとモータ台数が１〜４台あり、かつ車輪に連結される車軸数も同様に１〜４本あることを意味する。

マルチモータ及び多車軸の駆動方式は、シャトル台車の制御方法を複雑にさせ、コストが高くなる。かつシャトルラックの設計及び設置に高い精度が要求され、システム全体のコストを高くさせ、障害点も多くなる。さらに、従来のシャトル台車の駆動輪はキャスターであり、走行レールも一般のフラットレールであるため、シャトル台車は横方向にしか走行できない。

本発明は、上記技術的課題を解決するため、新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステムを提供することを目的とする。

本発明では、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。
新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステムであって、
マテリアルハンドリングシステムに配置され、荷物の積み卸しのための複数のマテリアルハンドリングロケーションと、
駆動軸を介して連結された駆動輪と、案内輪とを含み、シャトル台車に配置され、ガイドレールシステムと協働してシャトル台車の走行及び維持のために動力を供給する駆動システム（駆動輪の数が２個で、駆動軸の数が１個である）と、マテリアルハンドリングロケーションに沿って配置され、複数の横行用ガイドレール、複数の縦行用ガイドレール及び複数の横行・縦行用ガイドレールの交差点で構成され、シャトル台車走行のために用いられ、シャトル台車の駆動輪と協働する主ガイドレールとシャトル台車の案内輪と協働する補助ガイドレールと横行・縦行用ガイドレールの交差点に設けられ、切換機構の形態変換によって、横行用ガイドレールと縦行用ガイドレールの接続方式が変更され、シャトル台車の走行方向も変更される切換機構と、を備えるガイドレールシステムと、を含み、マテリアルハンドリングシステムに配置され、マテリアルハンドリングロケーションの間で荷物を積み卸し・搬送するための複数のシャトル台車と、
を含む。

好ましくは、前記ガイドレールシステムは、シャトル台車に横方向、縦方向及び斜めの走行経路を提供する。

好ましくは、前記ガイドレールシステムは、シャトル台車に連続循環経路を提供し、シャトル台車がマテリアルハンドリングロケーションの間を連続循環走行することを可能にする。

好ましくは、前記縦行用ガイドレールは、第１縦行用ガイドレール及び第２縦行用ガイドレールで構成され、マテリアルハンドリングシステムの両端に配置され、横行用ガイドレールが複数の横行用ガイドレールを備え、複数の横行用ガイドレールがマテリアルハンドリングシステムの中央に配置される。

好ましくは、前記切換機構は、切換機構用ガイドレールと、駆動システムと、を含み、前記切換機構用ガイドレールが駆動システムに動力伝達可能に連結され、駆動システムにより切換機構用ガイドレールの形態変換を制御し、切換機構用ガイドレールが第１形態にある時、横行用ガイドレール、縦行用ガイドレールが第１接続モードにあり、シャトル台車が第１走行方向に沿って走行し、切換機構用ガイドレールが第２形態にある時、横行用ガイドレール、縦行用ガイドレールが第２接続モードにあり、シャトル台車が第２走行方向に沿って走行する。

好ましくは、前記主ガイドレールは、ラックレールであり、前記駆動輪がシャトル台車の走行のため作用力を提供する歯車であり；前記補助ガイドレールは、第１補助ガイドレールと、第２補助ガイドレールと、を含み、シャトル台車の維持状態のため作用力を提供し；第１補助ガイドレールは、直線レールであり、主ガイドレール直線部に平行となることを維持し；第２補助ガイドレールは、異形レールではり、主ガイドレールの異形部に対応するように同じ円弧を維持する。

好ましくは、前記新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステムにマテリアルハンドリングモジュールが設けられ、シャトル台車及びマテリアルハンドリングロケーションに配置され、シャトル台車及びマテリアルハンドリングロケーションで荷物を積み卸し・搬送するために用いられ、前記マテリアルハンドリングモジュールがフレームと、フレームに連結される移載機構と、を含む。

好ましくは、前記第２補助ガイドレールは、複数のサブガイドレールで構成され、各サブガイドレールの内部が複数の異形レールで構成される。

好ましくは、前記マテリアルハンドリングモジュールは、センサーモジュールを備え、センサーモジュールが複数のスルービームセンサー及び近接センサーであり、センサーが主にマテリアルハンドリングモジュールに対する荷物の位置を検出するために用いられ、センサーがマトリクス配列され、マテリアルハンドリングモジュールで荷物をハンドリングする時、荷物がゼロ又は１つ以上のセンサーをトリガーし、このトリガー関係を通じて荷物の相対位置を判断する。

本発明の新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステムは、モータ及び車輪軸の数を大幅に削減すると共に両輪の駆動を実現する。対応するシャトルラックの設計を大幅に簡素化しながら設置精度への要求をある程度まで減らし、システムのコストと障害点の数を最小限に抑えることができる。かつ、歯車車輪とラックレールとの協働方式により、シャトル台車を横行及び縦行させることができるため、システムの柔軟性が大幅に向上する。シャトル台車に異なる操作モジュールを搭載することにより、システムに保管、ピッキング、仕分けなどの様々な機能を実現させる。

本発明の構造を示す模式図である。 本発明に係るシャトル台車の構造を示す模式図である。 本発明に係るシャトル台車の内部構造を示す模式図である。 本発明における曲線部のガイドレールの構造を示す模式図である。 本発明における平行部のガイドレールの構造を示す模式図である。 本発明における曲線部のガイドレールの別の構造を示す模式図である。 本発明に係る第２補助ガイドレールの第１サブガイドレールの構造を示す模式図である。 本発明に係る第２補助ガイドレールの第２サブガイドレールの構造を示す模式図である。 本発明の内部構造を示す模式図である

以下、添付図面を参照しつつ具体的実施例を挙げることにより本発明の技術的手段の達成を明らかにする。

図１及び図９に示すように、新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステムは、システム内の両側に配置されるラック１と、複数のシャトル台車と、切換機構と、を含む。ラック内部が構造によって複数の行と列に分割され；各行と各列にはマテリアルハンドリングロケーション２が設けられ、マテリアルハンドリングロケーションに回転箱２０１を入れることができ、マテリアルハンドリングロケーションが自動搬送機構２０２とドッキングでき；マテリアルハンドリングロケーションは、ラックに設けられる。

図４及び図６に示すように、ガイドレールシステム３は、ラックに連結され、主ガイドレール３０１と、補助ガイドレール３０２と、充電ガイドレール３０３と、を含み、ガイドレールシステムとラック構造が複数の行と列に整合され、行と列のガイドレール交差点に切換機構４が設けられ、主ガイドレールはラックレールであり、補助ガイドレールが一般のフラットレールであり、充電ガイドレールが滑り接触線である。

図５、図７及び図８に示すように、補助ガイドレールは、第１補助ガイドレール３０２１と、第２補助ガイドレール３０２２と、を含み、案内輪５０３と協働してシャトル台車の走行を案内し、車体のひっくり返しを防ぎ；第１補助ガイドレールは、直線レールで、主ガイドレールの平行部に連結されると共に平行することを維持し；第２補助ガイドレールは、異形レールであり、主ガイドレールの曲線部に連結され、かつ対応するように同じ円弧を維持する。第２補助ガイドレールは、第２補助ガイドレールの第１サブガイドレール３０２２１と第２補助ガイドレールの第２サブガイドレール３０２２２で構成され、第２補助ガイドレールの第２サブガイドレールが第２補助ガイドレールの第２サブガイドレールの第１レール３０２２２ａ、第２補助ガイドレールの第２サブガイドレールの第２レール３０２２２ｂ及び第２補助ガイドレールの第２サブガイドレールの第３レール３０２２２ｃで構成される。

複数のシャトル台車５に１種以上のマテリアルハンドリングモジュールが搭載され、中央制御システムを介して制御し；
前記シャトル台車は、
車体５０１と、
車体に固定され、各モジュールと中央制御システムとの通信を制御するための主制御モジュールと、
車体の両側に設けられた歯車であり、第１駆動軸５０５を介して第１駆動モータ５０４に動力伝達可能に連結され；ガイドレールと協働することにより、シャトル台車の走行のため動力を供給し；歯車とラックレールの協働により、シャトル台車のガイドレール上の縦行及び横行を実現する駆動輪５０２（駆動輪の数が２個で、第１駆動軸の数が１個である）と、
車体の両側に設けられるキャスターであり；補助ガイドレールと協働してシャトル台車の走行を案内し、車体のひっくり返しを防ぐ案内輪５０３（案内輪の数が複数である）と、
車体に固定され、駆動輪の回転のため動力を供給する第１駆動モータ５０４と、
車体に固定され、第２駆動モータに接続し、システム内の荷物をハンドリングするマテリアルハンドリングモジュール５０６と、
車体に固定され、マテリアルハンドリングモジュールの使用のため動力を供給する第２駆動モータ５０８と、
車体に固定され、ラック内にある充電ガイドレールと摺動可能に連結され、蓄電モジュールを充電するための集電用カーボンブラシと、
車体に固定され、駆動モータ、主制御モジュール及びセンサーモジュールに給電するための蓄電モジュール５０７と、
車体に固定され、シャトル台車及びシャトル台車上の荷物状態を識別や判断するためセンサーモジュール５０９と、
を含む。

切換機構４は、切換機構用ガイドレール４０１と、駆動モータ４０２と、制御モジュールと、を含み、前記切換機構用ガイドレールが駆動モータに直接接続され、駆動モータで切換機構用ガイドレールの開閉を制御し；切換機構の形態の変換によって行と列のガイドレールを動的に接続及び分離させる。

マテリアルハンドリングモジュールは、フレーム、フレームに連結された搬送機構、クランプ機構或いは伸縮機構の１種又は複数種を含む。具体的には、機構の種類は、該シャトル台車の機能及び荷物の種類に関係する。例えば、搬送機構は、荷物の搬送・仕分け・ピッキング機能を実現し、ローラー及びローラーコンベアで構成され、荷物の種類が中小型物品或いは小包であり；クランプ機構或いは伸縮機構は、荷物の運搬機能を実現し、伸縮アーム、タイミングベルト、リニアモジュール及びレバーで構成され、荷物の種類が物流ターンオーバーボックス、段ボール又はトレーなどの大中型回転箱である。

蓄電モジュールは、複数のスーパーキャパシタ或いはバッテリーで構成され、シャトル台車に電力を供給する。

マテリアルハンドリングロケーションには、インジケータが設けてもよく、インジケータはＬＥＤ灯、数字表示器及びブザーで構成され、マテリアルハンドリングロケーション状態を表示する。

自動搬送機構は、ローラー搬送ライン及び移載ロボットであり、マテリアルハンドリングロケーションとドッキングすることにより、システムへの回転箱或いは荷物の全自動の出し入れを実現し、シャトル台車が対応するマテリアルハンドリングロケーションまで走行すると、自動搬送機構がマテリアルハンドリングモジュールとドッキングし、両者間における荷物の自動変位を実現する。

センサーモジュールは、車体に固定され、複数のスルービームセンサー及び近接センサーであり、スルービームセンサーが主にマテリアルハンドリングモジュールに対する荷物の位置を検出するために用いられ、スルービームセンサーがマトリクス配列され、マテリアルハンドリングモジュールで荷物をハンドリングする時、荷物がゼロ又は１つ以上のセンサーをブロックし、このブロック関係を通じて荷物の相対位置を判断し、近接センサーと検出素子は検出信号を生成し、検出素子がシステム内の複数の異なる位置に固定され、シャトル台車がシステム内を走行させると共に検出素子を通過した時、近接センサーが検出信号を生成し、前記検出信号によってシステムに相対するシャトル台車の位置を判断する。

前記新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステムの使用ステップは、次のとおりである。

１．シャトル台車が中央制御システムから発せられた命令を受け、実行を開始する。

２．シャトル台車は、駆動輪とラックレールとの協働を通じて、案内輪が直線形補助ガイドレールと協働して車体のひっくり返しを防止する。

３．シャトル台車が切換機構まで走行する前、切換機構の制御モジュールは中央制御システムから発せられた命令を受けて駆動モータを起動させ、切換機構の形態を変更させる。

４．シャトル台車が駆動輪とラックレールとの協働を通じて、切換機構に出入りすることで、シャトルを実現し、案内輪は異形補助ガイドレールと協働して車体のひっくり返しを防止する。

５．シャトル台車が切換機構まで走行した後、切換機構の制御モジュールは中央制御システムから発せられた命令を受けて駆動モータを起動させ、切換機構の形態を変更させる。

６．シャトル台車は、駆動輪とラックレールとの協働を通じて、対応するマテリアルハンドリングロケーションまで走行し、案内輪が直線形補助ガイドレールと協働して車体のひっくり返しを防止する。

７．マテリアルハンドリングモジュールは、対応する命令を実行し、シャトル台車或いはマテリアルハンドリングロケーション上の荷物をハンドリングし、複数のシャトル台車がすべての作業を完了させるまでステップ１〜ステップ７を繰り返す。

上記実施例は、本発明の好ましい技術的手段に過ぎず、いかなる形でも本発明を限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的手段を超えない限り、他の変形及び変更を行うことができる。

例えばガイドレールシステムを組み合わせる構造は、荷物を保管するためのラックであってもよく；荷物を移載するための移動ラックであってもよく；荷物を一時保管するためのフレームであってもよい。

ガイドレールとシャトル台車の駆動輪との協働構造は、駆動輪は、歯車であり、主ガイドレールがラックであり、駆動輪による駆動の協働方式であってもよく；駆動輪がスプロケットであり、主ガイドレールがチェーンであり、チェーンによるスプロケット駆動の協働方式であってもよく；主ガイドレールは、タイミングベルトであり、タイミングベルトがシャトル台車を移動させる駆動方式であってもよい。

駆動システムは、シャトル台車に配置され、シャトル台車の車輪回転に動力を供給するモータであってもよく；システム内に配置され、タイミングベルト或いはチェーンを回転させることで、タイミングベルト或いはチェーン上のシャトル台車を移動させるモータであってもよい。

マテリアルハンドリングモジュールは、さらに、視覚認識モジュールとロボットから成るピックアップモジュールであってもよく、これはコストが高く、単一荷物対して細かい操作を実行できる。

電力供給システムは、充電ガイドレール上の滑り接触線と集電用カーボンブラシとの組み合わせを介して電力を供給することができ、コストが低く、摩耗が少ない。電力供給コイルと無線集電装置の組み合わせを通じて電力を供給することもでき、これはコストが高く、摩耗がない。

蓄電池は、スーパーキャパシタであってもよく、スーパーキャパシタの充放電が速く、軽量であるが蓄電容量が小さい。リチウム電池であってもよく、リチウム電池の充放電が遅く、重量も重いが、蓄電容量が大きい。蓄電装置がなくてもよく、これには無停電電源装置が必要である。

切換機構は、能動式であってもよい：切換機構に駆動動力があり、動力は電動機構或いは空気圧機構よって供給され、切換の形態を変化させる。受動式であってもよい：切換機構に駆動動力がなく、動力は他の機構によってトリガーされる。トリガー方法は、シャトル台車が切換機構の付近まで走行した時、シャトル台車に配置されたトリガーモジュールにより切換機構をトリガーする。

１ ラック
２ マテリアルハンドリングロケーション
２０１ 回転箱
２０２ 自動搬送機構
３ ガイドレールシステム
３０１ 主ガイドレール
３０２ 補助ガイドレール
３０２１ 第１補助ガイドレール
３０２２ 第２補助ガイドレール
３０２２１ 第２補助ガイドレールの第１サブガイドレール
３０２２２ 第２補助ガイドレールの第２サブガイドレール
３０２２２ａ 第２補助ガイドレールの第２サブガイドレールの第１レール
３０２２２ｂ 第２補助ガイドレールの第２サブガイドレールの第２レール
３０２２２ｃ 第２補助ガイドレールの第２サブガイドレールの第３レール
３０３ 充電ガイドレール
４ 切換機構
４０１ 切換機構用ガイドレール
４０２ 駆動モータ
５ シャトル台車
５０１ 車体
５０２ 駆動輪
５０３ 案内輪
５０４ 第１駆動モータ
５０５ 第１駆動軸
５０６ マテリアルハンドリングモジュール
５０７ 蓄電モジュール
５０８ 第２駆動モータ
５０９ センサーモジュール

Claims (9)

1. マテリアルハンドリングシステムに配置され、荷物の積み卸しのための複数のマテリアルハンドリングロケーションと、
   駆動軸を介して連結された駆動輪と案内輪とを含み、シャトル台車に配置され、ガイドレールシステムと協働して前記シャトル台車の走行及び維持のために動力を供給する駆動システム（前記駆動輪の数が２個で、前記駆動軸の数が１個である）と、前記マテリアルハンドリングロケーションに沿って配置され、複数の横行用ガイドレール、複数の縦行用ガイドレール及び複数の横行・縦行用ガイドレールの交差点で構成され、前記シャトル台車走行のために用いられ、前記シャトル台車の前記駆動輪と協働する主ガイドレールと前記シャトル台車の案内輪と協働する補助ガイドレールと横行・縦行用ガイドレールの交差点に設けられ、切換機構の形態変換によって、前記横行用ガイドレールと前記縦行用ガイドレールの接続方式が変更され、前記シャトル台車の走行方向も変更される切換機構と、を備えるガイドレールシステムと、を含み、前記マテリアルハンドリングシステムに配置され、前記マテリアルハンドリングロケーションの間で前記荷物を積み卸し・搬送するための複数のシャトル台車と、
   を含むことを特徴とする、新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステム。
2. 前記ガイドレールシステムは、前記シャトル台車に横方向、縦方向及び斜めの走行経路を提供することを特徴とする、請求項１に記載の新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステム。
3. 前記ガイドレールシステムは、前記シャトル台車に連続循環経路を提供し、前記シャトル台車が前記マテリアルハンドリングロケーションの間を連続循環走行することを可能にすることを特徴とする、請求項１に記載の新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステム。
4. 前記縦行用ガイドレールは、第１縦行用ガイドレール及び第２縦行用ガイドレールで構成され、前記マテリアルハンドリングシステムの両端に配置され、前記横行用ガイドレールが複数の横行用ガイドレールを備え、前記複数の横行用ガイドレールが前記マテリアルハンドリングシステムの中央に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステム。
5. 前記切換機構は、切換機構用ガイドレールと、駆動システムと、を含み、前記切換機構用ガイドレールが前記駆動システムに動力伝達可能に連結され、前記駆動システムにより前記切換機構用ガイドレールの形態変換を制御し、前記切換機構用ガイドレールが第１形態にある時、前記横行用ガイドレール、前記縦行用ガイドレールが第１接続モードにあり、前記シャトル台車が第１走行方向に沿って走行し、前記切換機構用ガイドレールが第２形態にある時、前記横行用ガイドレール、前記縦行用ガイドレールが第２接続モードにあり、前記シャトル台車が第２走行方向に沿って走行することを特徴とする、請求項１に記載の新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステム。
6. 前記主ガイドレールは、ラックレールであり、前記駆動輪が前記シャトル台車の走行のため作用力を提供する歯車であり；前記補助ガイドレールは、第１補助ガイドレールと、第２補助ガイドレールと、を含み、前記シャトル台車の維持状態のため作用力を提供し；前記第１補助ガイドレールは、直線レールであり、前記主ガイドレール直線部に平行となることを維持し；前記第２補助ガイドレールは、異形レールではり、前記主ガイドレールの異形部に対応するように同じ円弧を維持することを特徴とする、請求項１に記載の新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステム。
7. 前記新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステムにマテリアルハンドリングモジュールが設けられ、前記シャトル台車及び前記マテリアルハンドリングロケーションに配置され、前記シャトル台車及び前記マテリアルハンドリングロケーションで荷物を積み卸し・搬送するために用いられ、前記マテリアルハンドリングモジュールがフレームと、前記フレームに連結される移載機構と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステム。
8. 前記第２補助ガイドレールは、複数のサブガイドレールで構成され、各前記サブガイドレールの内部が複数の異形レールで構成されることを特徴とする、請求項６に記載の新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステム。
9. 前記マテリアルハンドリングモジュールは、センサーモジュールを備え、前記センサーモジュールが複数のスルービームセンサー及び近接センサーであり、センサーが主に前記マテリアルハンドリングモジュールに対する前記荷物の位置を検出するために用いられ、前記センサーがマトリクス配列され、前記マテリアルハンドリングモジュールで前記荷物をハンドリングする時、前記荷物がゼロ又は１つ以上の前記センサーをトリガーし、このトリガー関係を通じて前記荷物の相対位置を判断することを特徴とする、請求項７に記載の新型シャトル台車に基づいたマテリアルハンドリングシステム。
   
   
   

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