JP2902507B2 - ピッキングロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動倉庫に入庫及び出
庫されるコンテナ内に保管された品物を摘出して品揃え
するピッキングロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、品物の取扱量の増加、空間の有効
利用及び省力化のため、自動倉庫が活用されるようなっ
ている。

【０００３】この自動倉庫の主要構成要素としては、品
物が保管されたコンテナが格納されるラック（荷棚）
と、このラック間を移動してコンテナをラックに格納、
またはラックから搬出するスタッカクレーンとから成っ
ている（図３参照）。

【０００４】このスタッカクレーンには、さらにコンテ
ナ内に保管された品物を摘出するピッキングユニットが
装備されている。このピッキングユニットは、スタッカ
クレーンに備えられているスライドフォークによって、
ラックから搬出されたコンテナ内から品物を数個単位で
摘出して搬送し、種々の品物を品揃して出庫するように
なっている。

【０００５】しかしながら、ピッキングユニットは、コ
ンテナの上部の開口部から品物を摘出する構造となって
いるため、各区画のラックの最上段に格納されたコンテ
ナから品物を摘出するためには、ラックの最上段の上方
にピッキングユニットが作業できる空間を確保する必要
があった。

【０００６】このため、最上段のラックの上方には、ピ
ッキングユニットが作業するだけの空間、すなわちコン
テナが格納できない所謂デットスペースが生じ自動倉庫
内の収容空間が最大限に利用されていなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は係る事実を考
慮し、自動倉庫内に配設された各区画の荷棚の最上段の
上方にピッキングユニットの作業空間を必要としないス
タッカクレーンとピッキングユニットより構成されるピ
ッキングロボットを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、自動倉庫内に配設された荷棚からコンテナを取り出
して昇降可能な荷台に載置しあるいは荷台に載置された
コンテナを荷棚へ格納する搬送手段を有するスタッカク
レーンと、荷台の昇降軌跡上に位置し、荷台に載置され
たコンテナ内に保管された被摘出物を摘出し搬送するピ
ッキング手段と、ピッキング手段を荷台の昇降軌跡から
退避させる退避手段と、を有することを特徴としてい
る。請求項２に記載の発明は、スタッカクレーンはレー
ル上を走行する走行架台を備え、退避手段は、ピッキン
グ手段を走行架台の走行経路上に退避させるものである
ことを特徴としている。

【０００９】

【作用】上記請求項１に記載の発明では、スタッカクレ
ーンに備えられた荷台が昇降してコンテナが格納されて
いる荷棚まで移動する。このコンテナが最上段の荷棚に
格納されている場合、ピッキング手段が荷台の昇降軌跡
上に位置しているので、退避手段が荷台の昇降移動軌跡
からピッキング手段を退避させる。このため荷台はピッ
キング手段に干渉されず、最上段の荷棚まで上昇でき
る。ここで、搬送手段が荷棚に格納されたコンテナを取
り出して荷台に載置すると荷台が一定量下降する。次
に、退避手段がピッキング手段を荷台の昇降軌跡上に復
帰させると、ピッキング手段が、荷台に載置されたコン
テナに保管された被摘出物を摘出搬送して品揃えをす
る。このように、通常荷台の上方に位置するピッキング
手段が荷台と伴に上昇しないので、各区画の最上段の荷
棚の上方にピッキング手段の作業空間を設ける必要がな
い。

【００１０】また、最上段以外の荷棚に格納されている
コンテナに保管された被摘出物を摘出する場合は、ピッ
キング手段を退避させる必要はなく、ピッキング手段は
荷台と伴に上昇して被摘出物を摘出し搬送する。このた
め、摘出時間が短縮される。 上記請求項２に記載の発明
では、スタッカクレーンは走行架台によりレール上を走
行し移動する。そして、退避手段はピッキング手段を走
行経路上へ退避させる。このため、スタッカクレーンの
両側に退避用のスペースを設ける必要がないので、スタ
ッカクレーンの両側に荷棚を配設することができる。

【００１１】

【実施例】図１に示されるように、第１実施例に係るピ
ッキングロボットＰは、スタッカクレーン１０とピッキ
ングユニット１２から構成されている。

【００１２】スタッカクレーン１０及びピッキングユニ
ット１２は、図３に示されるように、コンテナ６２が格
納される上下方向へ多段及び横方向へ並列に配置された
ラック（荷棚）１４の間に敷設された一対の走行レール
１６に沿って移動するようになっている。走行レール１
６の一端側には、ピッキングロボットＰが搬送するケー
ス２０を受け取るステーション１８が配設されている。

【００１３】スタッカクレーン１０及びピッキングユニ
ット１２の下部には、それぞれ走行架台２２、２４が配
設されている。走行架台２２の側面部には、先端部にキ
ャップ２６が取付けられた円筒管２８が取付けられてい
る。これに対応して、走行架台２４には、先端部に拡径
部３０が形成されたロッド３２が取付けられている。キ
ヤップ２６には、ロッド３２の外径より若干大きい開口
部３３が形成されている。このロッド３２は、円筒管２
８に挿入されている。これによって、ロッド３２が円筒
管２８に対して接離可能とされ、またロッド３２の拡径
部３０がキヤップ２６と当接することにより、走行架台
２２、２４の連結状態が維持される。

【００１４】これら走行架台２２、２４にはそれぞれ駆
動輪３４、追従輪３５が軸支されている。この駆動輪３
４は、図示しない制御装置に接続されたパルスモーター
３６によって駆動され、スタッカクレーン１０及びピッ
キングユニット１２を走行レール１６に沿って移動させ
るようになっている。また、走行架台２２、２４には、
図２に示されるように、ガイドローラー３７が走行レー
ル１６の側部と当接するように配設され、走行時の横振
れを防止している。さらに、走行架台２２、２４の移動
方向の両端部には、バッファ３８が取付けられており、
障害物との衝突した時の衝撃力を緩衝するようになって
いる。

【００１５】スタッカクレーン１０及びピッキングユニ
ット１２の走行架台２２、２４の上面から鉛直方向にマ
スト４０が立設されている。このマスト４０は軽量で強
度の大きいボックストラス構造とされている。マスト４
０の上端には、歯車４２が軸支されている。この歯車４
２には、チェーン４４が巻き掛けられている。このチェ
ーン４４は、歯車４６を介して図示しない制御装置に接
続されたパルスモーター４８の回転軸に固定された歯車
５０に巻き掛けられている。このチェーン４４には、昇
降テーブル５１、５２の基部５４が連結されている。こ
れによって、昇降テーブル５１、５２は、チェーン４４
を介してパルスモーター４８の駆動力が伝達され、マス
ト４０にガイドされて昇降可能となっている。なお、こ
のマスト４０の高さは、昇降テーブル５２が各区画の最
上段のラック１４まで上昇できる高さとされている。

【００１６】スタッカクレーン１０の昇降テーブル５
１、５２の中央部には、走行架台２２、２４の走行方向
と直交する方向へ移動可能な一対のスライドフォーク５
６が配設されている。スライドフォーク５６の下面に
は、図示しないラックが形成されており、歯車６０、６
１を介して昇降テーブル５１、５２の下面に取付けられ
たパルスモーター５８の駆動力が伝達され、スライドフ
ォーク５６が、ガイド溝６１に沿ってラック１４方向へ
移動可能となっている。これによって、スライドフォー
ク５６が、コンテナ６２が載置されているパレット６４
の下部へ挿入され、コンテナ６２を昇降テーブル５２の
上からラック１４へ、またはラック１４から昇降テーブ
ル５２の上へ移動させ、さらには、昇降テーブル５１に
載置されたケース２０をステーション１８へ搬送するよ
うになっている。

【００１７】ピッキングユニット１２の昇降テーブル５
１の上方には、矩形状に組まれた案内レール６６が昇降
テーブル５２と略平行に配設されている。この案内レー
ル６６の一端部は連結材６８を介して昇降テーブル５１
の基部５４に連結され、昇降テーブル５１と共に昇降す
るようになっている。また、案内レール６６はステー６
７で支持されている。案内レール６６は断面形がコ字状
で互いに向かい合う開口部には、断面形がコ字状の移動
部材７０の両端部が挿入されている（図４参照）。移動
部材７０の両端部には、図示しない制御装置に接続され
たモーターの回転軸に固定されたベベルギアが、案内レ
ール６６の長手方向に沿って配設されたボールネジと噛
合している。さらに、移動部材７０には、長手方向に沿
って図示しないボールネジが配設されている。このボー
ルネジは、取付部材７１に備えられたモーターの回転軸
に固定されたベベルギアと噛合している。この取付部材
７１には、吸着盤７２を支持する支持部材７４が取付け
られている。これによって、吸着盤７２は水平２軸方向
に移動可能となっている。なお、このモーターは図示し
ない制御装置に接続されている。

【００１８】吸着盤７２には図示しないパイプが連通し
ており、コンプレッサーから吸着力を付与されるように
なっている。吸着盤７２を支持する支持部材７４には、
図示しない制御装置に接続されたモーターで駆動される
歯車が取付けられている。この歯車は、上下方向に延設
された図示しない棒状のラックと噛合し、吸着盤７２を
上下移動させるようになっている。また、吸着盤７２の
近傍には、カメラ７６が配設され、コントロールルーム
のモニター７７でコンテナ６２に保管された品物８０を
確認できるようになっている。これによって、オペレー
ターはキーボード８２を操作することによって、目的の
品物８０をピッキングできる（図４参照）。

【００１９】なお、ピッキングユニット１２の昇降テー
ブル５１には、吸着盤７２によってピッキングされた品
物８０が収納される空のケース２０が待機している。

【００２０】次に、第１実施例に係るピッキングロボッ
トＰの作用を図５に示すフローチャートを参照して説明
する。

【００２１】まず、ステップ１００で、ピッキングする
品物８０が保管されたコンテナ６２が格納されているラ
ック１４の位置をキー入力する。ステップ１０２で、搬
出するコンテナ６２が最上段のラック１４にあるか否か
判定する。コンテナ６２が最上段のラック１４にある場
合、ステップ１０４で駆動輪３４を駆動し、ピッキング
ユニット１２をスタッカクレーン１０から離間する方向
へ移動させ、案内レール６６がスタッカクレーン１０の
昇降テーブル５２の上昇を阻害しないようにする。な
お、ピッキングユニット１２の昇降テーブル５１は、通
常スタッカクレーン１０の昇降テーブル５２の上方に案
内レール６６が位置するように、昇降テーブル５２と共
に昇降する。

【００２２】ステップ１０６で、スタッカクレーン１０
の昇降テーブル５２を最上段のラック１４の上面と水平
位置となるまで上昇させ、スライドフォーク５６を駆動
し、パレット６４に載せられたコンテナ６２を昇降テー
ブル５２の上に移動させる。

【００２３】ステップ１０８で、昇降テーブル５２を下
降させる。ステップ１１０で、ピッキングユニット１２
をスタッカクレーン１０に接近させ、案内レール６６が
スタッカクレーン１０の昇降テーブル５２に載せられた
コンテナ６２の上方に位置するようにする（図１参
照）。次に、ステップ１１２で、吸着盤７２を移動させ
コンテナ６２から目的の品物８０を吸着して、ピッキン
グユニット１２の昇降テーブル５１に載置されているケ
ース２０に収納する。

【００２４】次に、ステップ１１４で、ピッキングユニ
ット１２をスタッカクレーン１０から離間させ、ステッ
プ１１６で昇降テーブル５２を最上段のラック１４の上
面と水平位置となるまで上昇させ、スライドフォーク５
６を駆動し、昇降テーブル５２の上のコンテナ６２をラ
ック１４に格納する。これによって、１単位のコンテナ
６２をステーション１８まで搬送し、そこで必要な品物
を摘出する必要がなくなるため、品揃え作業が迅速に行
えると共に、ラック１４の最上段の上方に、ピッキング
ユニット１２の作業空間を確保する必要もないので、デ
ットスペースが減少する。

【００２５】なお、ステップ１０２で、搬出するコンテ
ナ６２がラック１４の最上段でないと判定された場合、
ステップ１１８で、昇降テーブル５２を目的のラック１
４の上面と水平位置となるまで上昇させ、スライドフォ
ーク５６を駆動し、パレット６４に載せられたコンテナ
６２を昇降テーブル５２の上に移動させる。次に、ステ
ップ１２０で、吸着盤７２を駆動させコンテナ６２から
目的の品物８０を吸着して、昇降テーブル５１に載置さ
れているケース２０に収納する。

【００２６】次に、ステップ１２２で、スライドフォー
ク５６を駆動し、昇降テーブル５２の上のコンテナ６２
をラック１４に格納する。このように、最上段以外のラ
ック１４からコンテナ６２を取り出す場合、案内レール
６６は、スタッカクレーン１０の昇降テーブル５２の上
昇を阻害しないので、ピッキングユニット１２は、スタ
ッカクレーン１０から離間する必要はない。

【００２７】次に、ステップ１２４で、ケース２０に必
要な品物８０が全て収納されたか否かを判定し、必要な
品物が全て収納されたケース２０は、ステップ１２６
で、ステーション１８まで搬送され、スライドフォーク
５６によって所定の場所に載置される。

【００２８】なお、本実施例のピッキングロボットＰは
ピッキングユニット１２を取り外せば、通常のスタッカ
クレーン１０としても使用でき、コンテナ単位で出入庫
することも可能である。

【００２９】次に、第２実施例について説明する。第２
実施例では、図６に示されるように、１つの走行架台９
８にスタッカクレーン１０とピッキングユニット１２が
組付けられ、案内レール９０が例えばピストンとシリン
ダー等によって、伸縮自在に構成されている。これによ
って、スタッカクレーン１０の昇降テーブル５２が最上
段のラック１４まで上昇する場合、案内レール９０自体
が縮んで、昇降テーブル５２の上昇軌跡から退避するの
で、作動駆動力が小さくて済む。

【００３０】次に、第３実施例について説明する。図７
に示されるように、第３実施例では、案内レール９２の
基部に例えばモーターで駆動される歯車９４と噛合する
歯車９６等によって、案内レール９２が基部から屈曲す
る屈曲機構が備えられている。これによって、第２実施
例に比較して案内レール９２の退避時間が短縮できる。

【００３１】次に、第４実施例について説明する。図８
に示されるように、第４実施例では、昇降テーブル５１
と案内レール６６とが一体となって、走行架台９８に立
設されたマスト４０を軸として回転するようになってい
る。これによって、案内レール６６の退避機構が、案内
レール６６ではなく、マスト４０自体に取付けられるの
で、案内レール６６の機構及び重量を軽減できる。な
お、本実施例では、昇降テーブル５１と案内レール６６
とが回転する時に、ラック１４と接触する恐れがあるた
め、他の実施例と比較してピッキングロボットＰの走行
路の幅を広くとる必要がある。その結果、鉛直方向のデ
ットスペースを減少させることは可能であるが、水平方
向のデットスペースが生じる。

【００３２】次に第５実施例について説明する。図９に
示されるように、第５実施例では、走行架台９８から立
設されるマスト４０の下端部が支点となって、マスト４
０自体が回動するようになっている。この回動機構は、
一例としてマスト４０と走行架台９８に設けられた油圧
機構９９によって構成してもよい。これによって、マス
ト４０に沿って昇降する昇降テーブル５１と案内レール
６６との重量が軽減されるので、昇降機動力を省力化で
きる。

【００３３】次に第６実施例について説明する。図１０
に示されるように、第６実施例では、昇降テーブル５２
の先端部に、案内レール８３の先端部を支承するローラ
ー８５が支柱８７に回転自在に軸支されている。この案
内レール８３の基端部は、昇降テーブル５１の基部５４
にヒンジ構造によって回転自在に支持されている。この
案内レール８３の下方には、案内レール８３が水平状態
となった時に、その自重を支持する支持材８９が昇降テ
ーブル５１の基部５４に設けられている。これによっ
て、昇降テーブル５２が最上段のラック１４の位置まで
上昇する際、ローラー８５が案内レール８３を押し上げ
るので、別途駆動装置を設けることなくても、案内レー
ル８３を退避させることができる。なお、案内レール８
３がローラー８５で押し上げられる際、吸着盤７２は基
部５４側に移動するように制御されるので、案内レール
８３の退避の障害とならない。

【００３４】

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、自動倉庫
内に配設された各区画の荷棚の最上段の上方にピッキン
グユニットの作業空間を必要としないピッキングロボッ
トを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係るピッキングロボットの側面図
である。

【図２】第１実施例に係るピッキングロボットの正面図
である。

【図３】第１実施例に係るピッキングロボットが配置さ
れた自動倉庫の側面図である。

【図４】第１実施例に係るピッキングロボットのピッキ
ング部分を示した概略図である。

【図５】第１実施例に係るピッキングロボットの作動を
示したフローチャートである。

【図６】第２実施例に係るピッキングロボットの側面図
である。

【図７】第３実施例に係るピッキングロボットの側面図
である。

【図８】第４実施例に係るピッキングロボットの側面図
である。

【図９】第５実施例に係るピッキングロボットの側面図
である。

【図１０】第６実施例に係るピッキングロボットの側面
図である。

【符号の説明】

１０ スタッカクレーン １２ ピッキングユニット ２８ 円筒管（退避手段） ３２ ロッド（退避手段） ３４ 駆動輪（退避手段） ７２ 吸着盤（ピッキング手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 一功 東京都中央区銀座８丁目21番１号 株式 会社竹中工務店 東京本店内 (56)参考文献 特開 平１−172108（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−71982（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B65G 1/00 - 1/20 B66F 9/07

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動倉庫内に配設された荷棚からコンテ
   ナを取り出して昇降可能な荷台に載置しあるいは前記荷
   台に載置されたコンテナを前記荷棚へ格納する搬送手段
   を有するスタッカクレーンと、前記荷台の昇降軌跡上に位置し、 前記荷台に載置された
   コンテナ内に保管された被摘出物を摘出し搬送するピッ
   キング手段と、 前記ピッキング手段を前記荷台の昇降軌跡から退避させ
   る退避手段と、 を有することを特徴とするピッキングロボット。
2. 【請求項２】 前記スタッカクレーンはレール上を走行
   する走行架台を備え、 前記退避手段は、前記ピッキング手段を前記走行架台の
   走行経路上に退避させるものであることを特徴とする請
   求項１に記載のピッキングロボット。