JP4815135B2 - 自動倉庫用の移載装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動倉庫用の移載装置に関するものである。

自動倉庫は、多段の棚を有する格納庫と、格納庫の任意の部位に荷を出し入れする移載装置とを備えており、移載装置としては、格納庫の前面に沿って走行するマスト（コラム）にピッキング機能付きのリフトを昇降自在に取り付けたスタッカクレーンと、各段の棚ごと（或いは複数段の棚ごと）に水平走行にするように配置された自走台車とが多用されている。

スタッカクレーンにしても自走台車にしても、それらと棚との間に荷を移し換えるための移載手段が必要である。そして、より改良された移載手段として本願出願人は、特許文献１，２において、棚に進退動するピッキングアームに水平回動式のピッカーを取付け、ピッキングアームの進退動とピッカーの回動との組合せによって荷を移し換える機構を開示した。この水平回動式のピッカーによると、ピッカーは板状の広い面積を確保することができるため、ダンボール箱であっても変形させることなくかつ高速で移し換えできる利点がある。

また、上記特許文献２には、ピッカーを回動させる駆動手段として、ピッキングアームの中空部内に配置した連動部材の往復移動によってピッカーを回動させるにおいて、回転のみ自在で移動不能なねじ軸にスライダーを移動自在で回転不能に螺合し、このスライダーに連動部材を取付けた構造が開示されている。

ところで、荷を高速で確実に移し換えるためには、ピッカーが軽い力でスムースに回動することが必要であり、そのためには、各部材が軽い力で滑らかに動くことが要請される。

本願発明は、このような要請に応えることを課題とするものである。

本願発明に係る移載装置は、荷が載る荷載置部と、荷を前記荷載置部と棚との間に移し換えるピッキングユニットとが備えられており、前記ピッキングユニットは、棚の内部に進退動自在なピッキングアームを備えており、このピッキングアームのうちその進退方向に向かって前後両端部に、当該ピッキングアームの進退動と協働して荷を押し引きするピッカーを、荷に当たらないフリー姿勢から荷を押し引き可能なピッキング姿勢まで回動するように設けている。

更に、前記ピッキングアームに、当該ピッキングアームの移動方向と同じ方向に移動してピッカーの回動を行うプッシャーと、このプッシャーと一体になって前記ピッキングアームの移動方向に往復移動する連動部材と、この連動部材を往復移動させる駆動手段とが設けられており、前記連動部材のうちその進退方向を向いた前後両端部に前記プッシャーを設けており、前記連動部材の進退動によって前記両ピッカーが回動する。

そして、前記駆動手段は連動部材の移動方向と直交した方向に延びる軸心回りに回動するスイング部材を備えており、前記スイング部材を前記連動部材の両端の間に配置し、これらスイング部材と連動部材とを、スイング部材の回動によって連動部材が往復移動するように嵌め合わせている。

請求項２の発明では、請求項１において、前記ピッキングアームに、前記プッシャーの移動をガイドするガイド溝が、前記ピッカーの回動軸の軸方向に開口するように設けられている一方、前記ピッカーには、当該ピッカーが前記プッシャーの押し引きで回動することを許容するための回動ガイド部が形成されており、前記プッシャーは、前記ガイド溝の内部に入り込んだ移動ガイド部と、前記ガイド溝の外側においてピッキングアームの回動ガイド部のみに当接し得る押圧部とを有しており、前記プッシャーの移動ガイド部とピッキングアームのガイド溝とを、移動ガイド部がガイド溝のうちピッカーの回動軸から遠い側面に当接し、ガイド溝のうちピッカーから近い側面との間には隙間が空くように設定している。

請求項３の発明では、請求項２において、前記ピッキングアームは平面視で前記荷載置部を挟んだ両側に配置されており、前記ピッカーは水平回動するようにピッキングアームに取付けられており、前記ピッキングアームに、相対向するように開口した上下一対のガイド溝が設けられている一方、前記プッシャーの移動ガイド部と押圧部とは何れも水平回転するコロから成っており、両コロを共通の回転軸に取付けている。

まず、請求項２について述べる。請求項２のように構成すると、プッシャーの移動によってピッカーを回動させるにおいて、プッシャーの押圧部がピッカーのみに当接していることと、プッシャーの移動ガイド部がガイド溝の片面にだけに当接していることとにより、ピッカーの押圧部及び移動ガイド部はこじれなくスムースに移動することができ、従って、ピッカーも軽快に回動させることができ、その結果、荷の出し入れの高速化に貢献できる。

特に、請求項３のようにプッシャーの移動ガイド部と押圧部とをコロで構成すると、ガイド溝及びピッカーとの間に生じる摩擦抵抗を著しく抑制できるため、より好適である。

そして、請求項１のように構成すると、スイング部材をある程度の角度だけ回動させるだけで連動部材を往復移動させることができるため、ピッカーの回動操作を素早く行うことができ、その結果、荷の出し入れの高速化に貢献できる。なお、スイング部材は例えば電磁ソレノイドで駆動することもできるが、実施形態のようにウォームギアとピニオンギアとからなるウォーム機構を使用すると、ピッカーに作用した荷重をウォームギアで確実に支持できる利点がある。

(1).概略
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本願発明は、移載装置として各棚段ごとに自走台車を配置した方式の自動倉庫に適用している。まず、図１〜図３に基づいて自動倉庫及び自走台車の概略を説明する。図１は自動倉庫の一部の概略斜視図、図２は同じく一部平面図、図３は図２の III-III視図である。

自動倉庫は、移載通路を挟んだ両側に配置された格納庫を備えている。格納庫は多段の棚１から成っており、各段の棚１の前端縁には、自走台車２が走行するレール３が配置されている（なお、以下の説明では、原則として、自走台車２の走行方向に向いた状態を基準にして「前後・左右」の用語を使用する。）。棚１は棚板４を配置した平棚方式になっており、従って、ダンボール箱や木箱など荷姿・大きさが異なる種々の荷Ｗを混載することができる。レール３と棚板４とは基本的に同じ高さになっている。格納庫は、支柱５やリアフレーム６を備えている。

自走台車２は、相対向した棚１の間に位置する本体枠７を備えており、本体枠７には、レール３を転動する車輪８やこれを駆動するモータ９が取付けられている。自走台車２の本体枠７には、荷Ｗが載る平坦状の荷載置部１０が走行方向と直交した方向に開口するように形成されており、荷載置部１０を挟んで走行方向に向かった前後両側に、荷Ｗの移し換えを行うピッキングユニット１１が配置されている。

例えば図３に明示するように、ピッキングユニット１１は、本体枠７に固定された固定フレーム１２と、固定フレーム１２に上下の第１ローラ１３の群を介して移動自在に取付けられた中間アーム１４と、中間アーム１４に上下の第２ローラ１５の群を介して移動自在に取り付けられたピッキングアーム１６とを備えており、ピッキングアーム１６の左右両端部（進退方向に向いた前後両端部）にピッカー１７を水平回動自在に取付けている。

固定フレーム１２は荷載置部１０の側に向けて開口した略コ字状に形成されており、固定フレーム１２の内部に中間アーム１４とピッキングアーム１６とが配置されている。ピッキングアーム１６も荷載置部１０に向けて開口した断面コ字状に形成されている（勿論、他の断面形状でもよい。）。

中間アーム１４の左右両端部にはスプロケット１８が回転自在に軸支されており、このスプロケット１８に巻掛けしたエンドレスチェーン（図示せず）を固定フレーム１２とピッキングアーム１６とにそれぞれ連結している。中間アーム１４の上下中途部に固定フレーム１２の側に向いたラック１９が設けられており、このラック１９に外側から噛合させたピニオンギア２０（図さ参照）を回転させると、ピッキングアーム１６は中間アーム１４の２倍の速度で移動し、ピッカー１７が棚１の内部に進退動する。なお、左右のピッキングユニット１１はその間隔を調節することができる。

ピッキングアーム１６の両端に取付けた一対のピッカー１７は、荷Ｗに当たらないようにピッキングアーム１６の内部に隠れたフリー姿勢と、荷Ｗを押し引きするように荷載置部１０を横切る方向に延びるピッキング姿勢とに自在に回動し、ピッキングアーム１６の進退動とピッカー１７の回動との組合せにより、荷Ｗを荷載置部１０と棚１（或いは入出庫用の仮置き台）に滑り移動させることができる。

本実施形態では、一方のピッカー１７がフリー姿勢のときには他方のピッカーはピッキング姿勢になるように設定している。以下、ピッカー１７の駆動構造及び取付け構造を図４以下の図面も参照して説明する。

(2).ピッカーの駆動手段
まず、図４〜図６に基づいてピッカー１７の駆動手段を説明する。図４のうち（Ａ）は図２のIV−IV視図、（Ｂ）は一部の部材を省略した状態での（Ａ）と同じ図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ視断面図、（Ｄ）は（Ｂ）のＤ−Ｄ視断面図、図５は図４（Ａ）の要部拡大図、図６のうち（Ａ）は図５のVI−VI視断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ視断面図である。

左右のピッカー１７は、金属板製の連動部材２１によって一緒にかつ互いに逆方向に回動するようになっている。この連動部材２１はピッキングアーム１６の内部に配置された駆動手段２２によって左右方向に往復移動する。駆動手段２２は全体が一体にセットされたユニットになっており、ピッキングアーム１６の内部の左右中心線よりも片側に寄った部位に配置している。

図５及び図６に示すように、駆動手段２２は、ピッキングアーム１６の内面にビス止めによって固定される側面視逆Ｌ字状のベース板２３と、ベース板２３の上底面に固定された側面視下向き開口コ字状のブラケット２４とを備えており、ブラケット２４に前後長手の支軸２５を回転自在に取付け、この支軸２５に、ピニオンギア２６と、その手前に位置したスイング部材２７の上部、ピニオンギア２６の後方に位置したスペーサ２８とを相対回転不能に固定し、更に、ピニオンギア２６には、当該ピニオンギア２６と直交した回転軸を有するウォームギア２９が上方から噛合している。

ウォームギア２９の回転軸３０はブラケット２４に設けた軸受け３１に回転自在に軸支されており、かつ、ベース板２３には、ウォームギア２９を駆動するモータ３２が固定されている。また、また、ブラケット２４のうちモータ３２と反対側の部位には回転軸３０の回転量を検知するロータリーエンコーダ３３を設けている。

スイング部材２７の下端部には、前後長手の回転軸を有するコロ（ローラ）３４が、連動部材２１の側に位置するようにして取付けられている一方、連動部材２１には、コロ３４が転動自在に嵌まって上下動することを許容する上下長手のガイド溝部３５が形成されてる。従って、スイング部材２７が正逆回動すると、連動部材２１はコロ３４で押されて左右方向に往復移動する。

ベース板２３の下端は手前側に折り曲げており、この下部折り曲げ片２３ａに、スイング部材２７の回動を検知する左右一対のセンサー（マイクロスイッチ）３６を設けている。

モータ３２の回転を連動部材２１の移動に変換させるための手段としてねじ軸によってスライダーを移動させる構造では、スライダーのガイド部材が必要であるなど部材点数が多く、また、組立にも手間が掛かっていたが、本実施形態のようにウォームギア２９によってスイング部材２７を回動させる構造にすると、部材点数を抑制できると共に組立て工数も低減でき、かつ、コンパクトになる。また、各部材は単純な動きであるため故障も少なく、メンテナンスの手間も軽減できる。

また、ウォームギア２９の少ない回転数によってスイング部材２７を必要な角度だけ回転させることができるため、連動部材２１を素早く往復移動させることができ、延いては、ピッカー１７の回動速度を向上して入出庫の能率アップに貢献することができる。更に、荷Ｗの押し引きに際して連動部材２１を戻そうとする外力が作用しても、その外力はウォームギア２９に対して軸方向の力として作用するため、スイング部材２７が戻り回動するようなことはなく、従って、ピッカー１７を回動させた状態を確実に保持することができる。

連動部材２１の上端には補強のための折り曲げ片２１ａを形成しており、ガイド溝部３５の箇所では、折り曲げ片２１ａは切欠いている。図６に一点鎖線で示すように、連動部材２１をピッキングアーム１６の開口部の大部分を覆うような上下巾寸法に設定してもよく、このようにすると、連動部材２１がピッキングアーム１６に対するカバーのを役割を果たして配線類のはみ出しを防止できる利点がある。

敢えて述べるまでもないが、モータ３２への給電やセンサー類への外部からのアクセスはフレキシブルケーブルによって行われる。なお、ベース板２３を設けずに、ブラケット２４をピッキングアーム１６の内面に直接に取付けることも可能である。

(3).ピッカーの取付け構造
次に、図７〜９を参照してピッカー１７の取付け構造を説明する。図７は要部の拡大正面図、図８は図７のVIIIA−VIIIA視断面図であり、（Ａ）はピッカー１７をフリー姿勢にした状態での図、（Ｂ）はピッカー１７をピッキング姿勢にした状態での図、図９のうち（Ａ）は図７の IXA-IXA視断面図、（Ｂ）は図７の IXB-IXB視断面図である。

ピッカー１７の基端部には上下一対の軸受け部３８を突設しており、この軸受け部３８に貫通した上下長手の支軸３９がピッキングアーム１６の上板１６ａ及び下板１６ｂに軸受け部材４０を介して支持されている。また、ピッカー１７のうち基端部は、荷Ｗが当たる部分に対して平面視で略直角に曲がった回動ガイド部１７ａとなし、回動ガイド部１７ａと荷Ｗが当たる部分との間には両者に対して傾斜した中間部１７ｂが介在している。なお、ピッカー１７の軸受け部３８はピッカー１７自体に折り曲げ形成してもよい。

支軸３９には上下一対のねじりコイルばね４１が被嵌しており、その一端部４１ａをピッカー１７の回動ガイド部１７ａに当接し、他端部４１ｂは、ピッキングアーム１６に取付けた上下長手のストッパーピン４２に当接させている。このねじりコイルばね４１により、ピッカー１７はフリー姿勢に付勢されている。なお、ストッパーピン４２はピッカー１７の開き角度を規制する役割も持っている。なお、戻し用ばねとしては、引っ張りばね等の他のばねも使用できる。

ピッキングアーム１６の上板１６ａとピッカー１６の上面との間にはある程度の間隔が空いており、また、ピッカー１７の回動ガイド部１７ａとピッキングアーム１６の下板１６ｂとの間にもある程度の間隔が空いている。このため、支軸３９の上部と下部にはスペーサ（カラー）４３を被嵌している。

ピッキングアーム１６の内部のうち支軸３９の奥側でかつ上部と下部とには、側面視コ字状の樋状部材４４が相対向して開口する姿勢で固定されており、この樋状部材４４によってガイド溝４５を形成している。樋状部材４４はピッカー１７に当たらない上下高さになっている。なお、ガイド溝４５を形成する方法としては、断面Ｌ形の板をピッキングアーム１６の上板１６ａと下板１６ｂとに固着しても良い（この場合はピッキングアーム１６もガイド溝の構成要素になる。）。

ピッカー１７はプッシャー４６によって回動操作される。このプッシャー４６は、上下樋状部材４４の間に入り込む部分を有する平面視Ｌ字状に形成されており（勿論他の形状でも良い）、手前側に延びる基端部は連動部材２１の端部にボルト４７及びナット４８で固定されている。そして、先端部には四角形の軸４９をビス５０で固定し、軸４９の上下両端部に形成した円形部に、ガイド溝４５の内部に入り込んだガイドローラ５１と、ピッカー１７の押圧ガイド部１７ａに当接する押圧ローラ５２とを水平回転自在に取付けている。

ガイドローラ５１は請求項に記載した移動ガイド部の一例であり、例えば図９に示すように、ガイドローラ５１の外径はガイド溝４５の溝巾よりも僅かに小さい寸法であり、ガイド溝４５のうち奥部の内側面のみに当接して、ガイド溝４５のうち手前側の内側面との間に若干の寸法の隙間５３が空くように設定している。他方、押圧ローラ５２はガイド溝４５から上下方向に外れた部分に位置しており、従って、押圧ローラ５２はガイド溝４５にもピッキングアーム１６にも当接せず、ピッカー１７の押圧ガイド部１７ａのみに当接し得る。プッシャー４６には、上下のガタを防止するための補助ローラ５４を設けている。

プッシャー４６がピッキングアーム１６の端部の側に移動すると、ピッカー１７はプッシャー４６の押圧ローラ５２で押されてフリー姿勢からピッキング姿勢に回動する。そして、ピッキング姿勢では、両ローラ５１，５２がピッカー１７とガイド溝４５との間に挟まった状態であるため、ピッカー１７はピッキング姿勢に保持（ロック）され、従って、連動部材２１に戻し移動させるような外力は作用しない。プッシャー４６が後退動すると、ピッカー１７はねじりコイルばね４１によってフリー姿勢に戻る。

この回動操作において、ガイドローラ５１はガイド溝４５の奥部の内側面に当接しているため、プッシャー４６はこじれを生じることなくスムースに移動し、その結果、軽い力でピッカー１７を回動操作することができるのである。

なお、ガイドローラ５１及び押圧ローラ５２をゴムローラのうちいずれか一方又は両方を、少なくとも外周面がゴム又は樹脂で構成されたゴムローラ若しくは樹脂ローラにすると、音の発生を防止できると共に、ピッカー１７が荷Ｗに当たったときの衝撃を緩和（吸収）できる利点である。

ところで、スイング部材２７によって連動部材２１を移動させる場合、スイング部材２７のスパンが長いほど少ない回動角度で連動部材２１を必要距離だけ移動させ得るが、スイング部材２７のスパンが長くなるとモータ３２の負荷は大きくなり、負荷が許容限度を超えると焼きつきのような不具合が生じる。従って、コンパクトなモータでピッカー１７を軽快に回動させ得るには、プッシャー４６を可能な限り抵抗なしに移動させる必要がある。

この点、本実施形態のように構成すると、ガイドローラ５１とガイド溝４５との間に隙間５３を積極的に形成したことにより、プッシャー４６をこじれなしに移動させることができるため、スイング部材２７を軽い力で回動させることができ、従って、コンパクトなモータによってピッカー１７を高速で回動させることが可能になる。なお、連動部材２１とプッシャー４６とを一体構造にすることも可能である。

(4).ピッカーの特徴
例えば図１０に明瞭に示すように、本実施形態では、ピッカー１７のうち荷Ｗが当たる部分の下端部に、荷Ｗに向けて突出した突条部（段部）５５を水平状に延びるように形成している。

荷Ｗの嵩が低かったり荷Ｗの重心が低かったりすると、図１１（Ａ）から推測されるように、ピッカー１７で押し引きするに際して荷Ｗが前のめり気味になって移動抵抗が大きくなる虞れがあるが、本実施形態のように構成すると、嵩の低い荷Ｗや重心の低い荷Ｗ（必ずしも嵩低とは限らない）でもいわば掬いあげるような状態で移動させ得るため、抵抗を抑制できる利点がある。

突条部５５を形成する手段としては、金属板のような部材を固着しても良いし、図１１（Ｃ）に示すようにピッカー１７の下部を折り曲げることによって形成しても良い。

(5).その他
本願発明は上記の実施形態の他にも様々に具体化することができる。例えば、連動部材を移動させる手段としては、スイング部材を樋状に形成して連動部材にローラを取付けたり、連動部材に形成した穴にスイング部材に設けたピン（或いはローラ）を嵌め入れるなどしても良い。プッシャーの移動ガイド部や押圧部は、例えば摩擦係数の小さい樹脂で構成することも可能である。

自動倉庫の一部の概略斜視図である。 自動倉庫の一部平面図である。 図２の III-III視図である。 (A) は図２のIV−IV視図、 (B)は一部の部材を省略した状態での (A)と同じ図、 (C)は (B)の C-C視断面図、 (D)は (B)の D-D視断面図である。 図4(A)の要部拡大図である。 (A) は図５のVI−VI視断面図、 (B)は (A)の B-B視断面図、 (C)は (A)の C-C視断面図である。 ピッカーの取付け構造を示す拡大正面図である。 図７のVIIIA-VIIIA 視断面図である。 (A) は図７の IXA-IXA視断面図、 (B)は図７の IXB-IXB視断面図である。 ピッカーの斜視図である。 ピッカーの作用を示す図である。

２ 自走台車
１０ 荷載置部
１１ ピッキングユニット
１６ ピッキングアーム
１７ ピッカー
１７ａ 回動ガイド部
２１ 連動部材
２２ 駆動手段
２６ ピニオンギア
２７ スイング部材
２９ ウォームギア
３４ コロ
３５ ガイド溝部
４４ 樋状部材
４５ ガイド溝
４６ プッシャー
５１ 移動ガイド部の一例としてガイドローラ
５２ 押圧部の一例としての押圧ローラ
５３ 隙間

Claims (3)

1. 荷が載る荷載置部と、荷を前記荷載置部と棚との間に移し換えるピッキングユニットとが備えられており、
   前記ピッキングユニットは、棚の内部に進退動自在なピッキングアームを備えており、このピッキングアームのうちその進退方向に向かって前後両端部に、当該ピッキングアームの進退動と協働して荷を押し引きするピッカーを、荷に当たらないフリー姿勢から荷を押し引き可能なピッキング姿勢まで回動するように設けており、
   更に、前記ピッキングアームに、当該ピッキングアームの移動方向と同じ方向に移動してピッカーの回動を行うプッシャーと、このプッシャーと一体になって前記ピッキングアームの移動方向に往復移動する連動部材と、この連動部材を往復移動させる駆動手段とが設けられており、前記連動部材のうちその進退方向を向いた前後両端部に前記プッシャーを設けており、前記連動部材の進退動によって前記両ピッカーが回動する構成であって、
   前記駆動手段は連動部材の移動方向と直交した方向に延びる軸心回りに回動するスイング部材を備えており、前記スイング部材を前記連動部材の両端の間に配置し、これらスイング部材と連動部材とを、スイング部材の回動によって連動部材が往復移動するように嵌め合わせている、
   自動倉庫用の移載装置。
2. 前記ピッキングアームに、前記プッシャーの移動をガイドするガイド溝が、前記ピッカーの回動軸の軸方向に開口するように設けられている一方、前記ピッカーには、当該ピッカーが前記プッシャーの押し引きで回動することを許容するための回動ガイド部が形成されており、
   前記プッシャーは、前記ガイド溝の内部に入り込んだ移動ガイド部と、前記ガイド溝の外側においてピッキングアームの回動ガイド部のみに当接し得る押圧部とを有しており、前記プッシャーの移動ガイド部とピッキングアームのガイド溝とを、移動ガイド部がガイド溝のうちピッカーの回動軸から遠い側面に当接し、ガイド溝のうちピッカーから近い側面との間には隙間が空くように設定している、
   請求項１に記載した自動倉庫用の移載装置。
3. 前記ピッキングアームは平面視で前記荷載置部を挟んだ両側に配置されており、前記ピッカーは水平回動するようにピッキングアームに取付けられており、前記ピッキングアームに、相対向するように開口した上下一対のガイド溝が設けられている一方、前記プッシャーの移動ガイド部と押圧部とは何れも水平回転するコロから成っており、両コロを共通の回転軸に取付けている、
   請求項２に記載した自動倉庫用の移載装置。

Images