JP6526446B2

JP6526446B2 - 自動倉庫

Info

Publication number: JP6526446B2
Application number: JP2015040705A
Authority: JP
Inventors: 勝広大久保; 雄一中根
Original assignee: 勝広大久保
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2019-06-05
Anticipated expiration: 2035-03-02
Also published as: JP2016160040A

Description

本発明は、自動倉庫に関するものである。

倉庫内の搬送装置として、各階層の平面内においてパレットや搬送物をリニアモータで移動させるものが提案されている（例えば特許文献１，２参照）。

また、階層間の移動については、ワイヤで懸架された平板状のリフト本体を昇降することで、リフト本体に載置された搬送台車を上下に移動させている（例えば特許文献２参照）。

特開昭６３−３１０４６２号公報特開平１０−１０９７０６号公報

しかしながら、ワイヤで懸架して昇降を行う場合、最上層のさらに上にウインチなどを駆動装置を設置する必要があり、最上層の上方にそのような装置の設置スペースを確保する必要があるため、倉庫建屋内の空間を有効活用することが困難である。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、倉庫建屋内の空間を有効活用することができる自動倉庫を得ることを目的とする。

本発明に係る自動倉庫は、コンテナと、所定数の層のそれぞれにおいて２次元的に配列され、層内におけるコンテナの移動を行う複数のコンテナ駆動タイルと、コンテナ駆動タイルに接続され、コンテナ移動タイルで層内を移動してきたコンテナを、所定数の層の層間においてリニアモータで移動させるリフト機構とを備える。そして、コンテナ駆動タイルは、躯体部と、躯体部に載置されているリニアモータを有する駆動パネルとを備え、その駆動パネルは、躯体部から所定の方向へ引き抜き可能である。

本発明によれば、倉庫建屋内の空間を有効活用して自動倉庫を設置することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る自動倉庫の構造の概略を示す斜視図である。図２は、図１における倉庫ユニット１１の一例を示す斜視図である。図３は、図１におけるコンテナ１の一例を示す斜視図である。図４は、図１および図２におけるコンテナ駆動タイル２の構成例を示す図である。図５は、図１におけるリフト機構３を説明する斜視図である。図６は、図１におけるリフト機構３と各層におけるコンテナ駆動タイル２との接続について説明する斜視図である。図７は、実施の形態１に係る自動倉庫の動作について説明する斜視図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．

図１は、本発明の実施の形態に係る自動倉庫の構造の概略を示す斜視図である。図１に示す自動倉庫は、１または複数のコンテナ１と、複数のコンテナ駆動タイル２と、１または複数のリフト機構３とを備える。

複数のコンテナ駆動タイル２は、所定数の層のそれぞれにおいて２次元的に配列され、層内におけるコンテナ１の移動をリニアモータで行う。

リフト機構３は、所定数の層の層間においてコンテナをリニアモータで移動させる。

図１に示す自動倉庫では、複数の倉庫ユニット１１が３次元的に配列されている。したがって、自動倉庫の建屋内の任意の形状の空間に合わせて、複数の倉庫ユニット１１を３次元的に配列することができる。また、図１に示す自動倉庫では、最上層の倉庫ユニット１１の上面に天板１２が設置されている。

図２は、図１における倉庫ユニット１１の一例を示す斜視図である。図２に示すように、各倉庫ユニット１１は、それぞれ、上述のコンテナ駆動タイル２と、倉庫ユニット１１を上下に配列可能にする支柱１３とを備える。コンテナ駆動タイル２は、略正方形の平板形状を有する。

複数の倉庫ユニット１１を２次元的に配列して互いに接続することで、コンテナ駆動タイル２の１つの層が構成され、ある層の倉庫ユニット１１の支柱１３を他の層の倉庫ユニット１１の底面に接続することで、コンテナ駆動タイル２の複数の層が構成される。

図３は、図１におけるコンテナ１の一例を示す斜視図である。コンテナ１は、自動倉庫で管理する物品を収納する中空の略直方体形状の容器であって、略正方形の底面を有し、その底面に、少なくとも４つのローラ２１および永久磁石２２を備える。コンテナ１の底面の対向する１組の２つの辺に平行な方向（図中のＸ方向）に沿って、１列２つの永久磁石２２が中央に配置されており、その両側に１列ずつ、２つのローラ２１がそれぞれ配置されている。ローラ２１は、少なくとも、ある方向（Ｘ方向）およびその方向に垂直な方向（Ｙ方向）に移動可能なものであり、例えば、ローラ２１にはボールローラ２１が使用される。同様に、コンテナ１の底面の対向する他の１組の２つの辺に平行な方向（図中のＹ方向）に沿って、２つの永久磁石２２が１列で中央に配置されており、その両側において、上述のローラ２１が、その方向に沿ってそれぞれ２つずつ、２列で配置されている。したがって、４つのローラ２１は、所定サイズ（所定の辺の長さ）の正方形の４頂点に配置されている。

コンテナ１の底面の１辺の長さは、倉庫ユニット１１のコンテナ駆動タイル２の１辺における２つの支柱１３の間の間隙より小さく設計されている。また、コンテナ１の高さは、隣接する層のコンテナ駆動タイル２の間の間隙（ここでは支柱１３の長さ）より小さく設計されている。

図４は、図１および図２におけるコンテナ駆動タイル２の構成例を示す図である。図４（Ａ）は、図１および図２におけるコンテナ駆動タイル２の構成例を示す上面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。

この実施の形態では、コンテナ駆動タイル２には、コンテナ駆動タイル２の配列方向（図中のＸ方向またはＹ方向）に平行な直線状のガイド条３１，３２が形成されている。ガイド条３１，３２は、図中のＸ方向またはＹ方向に沿って上述のコンテナ１のローラ２１をガイドする。したがって、２本のガイド条３１の間隔、２本のガイド条３２の間隔、およびコンテナ１のローラ２１の間隔は互いに略同一とされている。この実施の形態では、ガイド条３１，３２は、ガイド溝（凹条）であるが、凸条としてもよい。２つの倉庫ユニット１１（つまり、コンテナ駆動タイル２）をＸ方向またはＹ方向において接続したときに、その２つのコンテナ駆動タイル２のガイド条３１またはガイド条３２が直線的に連続するように形成されている。

また、図中のＸ方向に沿って、２本のガイド条３１の間隙の中央に、リニアモータの一部であるコイル３３が配列されており、図中のＹ方向に沿って、２本のガイド条３２の間隙の中央に、リニアモータの一部であるコイル３３が配列されている。

このように、コンテナ１の底面に設置された永久磁石２２と、コンテナ駆動タイル２のコイル３３によって、層内におけるコンテナ１の移動（つまり、Ｘ方向またはＹ方向へのコンテナ１の移動）に使用するリニアモータが構成されている。コイル３３により誘起される磁界と永久磁石２２の磁界との相互作用によってコンテナ１の推進力が発生する。なお、この実施の形態では、コンテナ駆動タイル２のリニアモータによってコンテナ１は浮上せずローラ２１がガイド条３１，３２に接触した状態で層内を移動する。

また、図４に示すように、この実施の形態では、コンテナ駆動タイル２は、躯体部４１と、躯体部４１に載置されている駆動パネル４２とを備えており、駆動パネル４２にコイル３３が設置されており、駆動パネル４２は、躯体部４１から所定の方向（図中のＸ方向）へ引き抜き可能である。

躯体部４１は、略正方形の平板を有し、図中のＸ方向に沿って、平板から直立する１対の側条５１をその平板の端部に有しており、駆動パネル４２は、２つの側条５１の間に配置される。したがって、Ｙ方向のガイド条３２は、駆動パネル４２の上面と躯体部４１（側条５１）の上面に形成されている。

そして、駆動パネル４２の引き抜き方向を一致させて複数の倉庫ユニット１１（つまり、コンテナ駆動タイル２）を設置することで、列ごとに、列の前面へ、その列の駆動パネル４２をすべて引き抜くことができるため、メンテナンスが容易になる。

なお、各駆動パネル４２には、コンテナ１の位置および通過の少なくとも一方を検出するためのセンサ（図示せず）が設けられている。例えば、このセンサは、ガイド条３１，３２に沿ってローラ２１の通過を光学的に検出し、コンテナ１の位置または通過を検出する。

図５は、図１におけるリフト機構３を説明する斜視図である。図６は、図１におけるリフト機構３と各層におけるコンテナ駆動タイル２との接続について説明する斜視図である。なお、図６では、第２層におけるコンテナ駆動タイル２の図示は省略している。

図５に示すように、リフト機構３は、複数の層のそれぞれにおいて、対向する１組の側面パネル６１，６２を有しており、図６に示すように、複数の層における側面パネル６１，６２は、それぞれ、鉛直方向に沿って互いに平行に連続して１列に配列されている。各側面パネル６１，６２の幅（図中のＸ方向の幅）は、コンテナ駆動タイル２（つまり、倉庫ユニット１１）の幅と略同一とされ、各側面パネル６１，６２の高さは、倉庫ユニット１１の高さと同一とされている。

また、リフト機構３は、コンテナ１を載置可能な載置台８１を有している。載置台８１には、所定の方向（図中のＸ方向）においてコンテナ１が進入可能なように、上述のガイド条３１，３２と同様のガイド条９１が形成されており、その方向にコンテナ１を移動させるためのリニアモータを構成するコイル９２が２つのガイド条９１の中央に１列となって配置されている。

また、載置台８１は、互いに対向する２つの側面部を有し、その２つの側面部には、それぞれ、永久磁石９３が設けられている。永久磁石９３は、側面パネル６１，６２にそれぞれ設けられたコイル７１，７２とともに、載置台８１を上下に移動させるためのリニアモータを構成している。

このように、リフト機構３のリニアモータは、所定数の層における複数の層に対して垂直方向に配列されており、リフト機構３内に配置されている載置台８１の互いに対向する２側面に対して略平行に２列設けられる。そして、リフト機構３の２列のリニアモータは、同様に制御され、上方向の推進力を載置台８１に与え、載置台８１（つまり、載置台８１に載置されているコンテナ１）を上下に移動させる。

なお、各層の側面パネル６１，６２には、載置台８１の位置および通過の少なくとも一方を検出するためのセンサ（図示せず）が設けられている。また、載置台８１および側面パネル６１，６２の一方に垂直方向に延びる直線状の凸条を設け、載置台８１および側面パネル６１，６２の他方に垂直方向に延びる直線状の凸条または溝を設け、両者を係合させて、ガイド機構を構成するようにしてもよい。なお、この凸条の代わりにローラ列を設けるようにしてもよい。

そして、上述の各コンテナ駆動タイル２およびリフト機構３におけるリニアモータを制御装置（図示せず）が設けられており、制御装置は、所定のアルゴリズムに従って、コンテナ駆動タイル２およびリフト機構３を制御して、コンテナ１をある位置から別の位置へ移動させる。例えば、この制御装置には、所定のソフトウェア（プログラム）がインストールされたパーソナルコンピュータが使用され、そのパーソナルコンピュータのインターフェイスを使用して、各コンテナ駆動タイル２およびリフト機構３へ制御信号が供給される。

図１では、１つのコンテナ１が図示されているが、通常、複数のコンテナ１が使用される。したがって、制御装置は、各コンテナ１の現在位置（コンテナ１の現在位置にあるコンテナ駆動タイル２）を、上述のセンサなどで監視しており、コンテナ１同士が衝突しないように各コンテナ１の移動経路を決定して、各コンテナ１を移動させる。

例えば、制御装置は、コンテナ１への物品の搬入時に、所定の搬入位置から所定のアルゴリズムで決定される保管位置へコンテナ１を移動させ、コンテナ１から物品の搬出時に、その保管位置から所定の搬出位置へコンテナ１を移動させる。なお、保管中に保管位置を変更するために、コンテナ１を移動させてもよい。例えば、搬入位置および搬出位置とは異なる層にコンテナ１の保管位置が設定された場合、制御装置は、リフト機構３を使用してコンテナ１を移動させる。１つのコンテナ駆動タイル２に１つのコンテナ１を留置しておくことができるので、複数のコンテナ１を複数のコンテナ駆動タイル２に留置して保管することができる。

また、制御装置は、コンテナ１とそのコンテナ１に収容される物品との対応関係を、例えば、その物品が搬入されコンテナ１に収容される際に特定し、その対応関係をデータとして保持し、物品を指定して、その物品が収容されているコンテナ１を所定の搬出位置へ移動させることができる。

次に、上記実施の形態１に係る自動倉庫の動作について説明する。図７は、上記実施の形態１に係る自動倉庫の動作について説明する斜視図である。

（ａ）層内でのコンテナ１の移動

層内でのＸ方向またはＹ方向への直進の場合には、制御装置が、移動経路上のコンテナ駆動タイル２を制御して、リニアモータで、コンテナ１を移動させる。

また、あるコンテナ駆動タイル２において、Ｘ方向およびＹ方向の一方から他方へ移動方向を変更する場合には、制御装置が、まず、コンテナ駆動タイル２を制御し、そのコンテナ駆動タイル２上にコンテナ１を停止させ、その後、変更後の移動方向への移動を開始させる。

このようにして、層内において、任意のコンテナ駆動タイル２から任意のコンテナ駆動タイル２へコンテナ１を移動させることができる。

（ｂ）層間でのコンテナ１の移動

層間での移動の場合、リフト機構３が使用される。この場合、図７に示すように、制御装置は、まず、リフト機構３を制御し、載置台８１をコンテナ１が存在する層まで移動させ、次に、コンテナ１が存在する層内において上述したようにコンテナ１を載置台８１まで移動させる。そして、制御装置は、リフト機構３を制御して、コンテナ１が載置された載置台８１を、コンテナ１の移動先のコンテナ駆動タイル２が存在する層まで移動させ、その後、その層内において上述したようにコンテナ１を載置台８１からその移動先のコンテナ駆動タイル２へ移動させる。

以上のように、上記実施の形態１によれば、複数のコンテナ駆動タイル２が、所定数の層のそれぞれにおいて２次元的に配列され、層内におけるコンテナ１の移動をリニアモータで行う。そして、リフト機構３は、その所定数の層の層間においてコンテナ１をリニアモータで移動させる。

これにより、リフト機構３がリニアモータでコンテナ１を移動させている。その場合、垂直方向に沿って（つまり、リフト機構３の側面に沿って）リニアモータが設置されるため、リフト機構３の上方に、ワイヤ方式のリフトの場合のウインチのような駆動装置を設置する必要がないので、上方向のスペースを有効活用することができる。したがって、倉庫建屋内の空間を有効活用して自動倉庫を設置することができる。

実施の形態２．

実施の形態２では、載置台８１の代わりに、最下層にコンテナ駆動タイル２を設置するとともに、載置台８１の永久磁石９３の代わりに、コンテナ１の側面に永久磁石を設置し、コンテナ１におけるその永久磁石とリフト機構３の側面パネル６１，６２のコイル７１，７２とでリニアモータを構成するようにしてもよい。なお、実施の形態２に係る自動倉庫のその他の構成については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記実施の形態１，２では、図１に示すように、リフト機構３が最外殻に配置されているが、内側に配置してもよい。その場合には、リフト機構３の周囲がすべて、倉庫ユニット１１に面することになり、リフト機構３へ２方向（図５におけるＸ方向とその逆方向）からコンテナ１を進入させることができる。

さらに、上記実施の形態１，２では、図１に示すように倉庫ユニット１１（つまり、コンテナ駆動パネル２）のレイアウトが、すべての層で同一となっているが、層ごとに異なるレイアウトとしてもよい。

さらに、上記実施の形態１，２では、図１に示すように各層の倉庫ユニット１１（つまり、コンテナ駆動パネル２）のレイアウトが、長方形状の配列になっているが、長方形状以外の配列でもよい。つまり、倉庫ユニット１１（つまり、コンテナ駆動パネル２）を上述のＸ方向またはＹ方向に連続的に接続していれば、どのようなレイアウトでもよく、設置空間の形状に合わせて自動倉庫が設置することができる。

さらに、上記実施の形態１，２において、リフト機構３を複数箇所に設けてもよい。さらに、上記実施の形態１，２では、図１に示すように、リフト機構３は、最下層から最上層までのいずれの層にも載置台８１を停止可能としているが、複数のリフト機構３を設ける場合、最下層から所定の中間層（最上層より低い層）までの層に対してリフト機構３を設置し、そのリフト機構３の上に倉庫ユニット１１を配置したり、所定の中間層（最下層より高い層）から最上層までの層に対してリフト機構３を設置し、そのリフト機構３の下に倉庫ユニット１１を配置したりしてもよい。

さらに、上記実施の形態１，２では、コンテナ１およびコンテナ駆動タイル２の平面形状（Ｘ−Ｙ平面における形状）を略正方形としているが、Ｘ方向のサイズとＹ方向のサイズを異ならせ略長方形としてもよい。

なお、上記実施の形態１，２において、コンテナ駆動タイル２およびリフト機構３に採用されるリニアモータに、上述の形式以外の形式のリニアモータを採用してもよい。例えば、上記実施の形態１，２では、巻回面が水平方向となるようにコイル３３，９２が配置され、コイル３３，９２と永久磁石２２とは垂直方向において正対するようにして配置されているが、コイル３３，９２の代わりに、永久磁石２２の両側に、巻回面が垂直方向となるように２つのコイルを配置してもよい。したがって、その場合、それらのコイルと永久磁石２２とが水平方向において正対する。同様に、例えば、上記実施の形態１，２では、リフト機構３において、巻回面が載置台８１の側面に対して平行になるようにコイル７１，７２が配置され、コイル７１，７２と永久磁石９３とは載置台８１の側面に対して垂直方向において正対するようにして配置されているが、コイル７１，７２の代わりに、永久磁石９３の両側に、巻回面が載置台８１の側面に対して垂直方向となるように２つのコイルを配置してもよい。したがって、その場合、それらのコイルと永久磁石９３とが載置台８１の側面に対して平行な方向において正対する。

さらに、上記実施の形態１，２では、コンテナ１がローラ２１でコンテナ駆動タイル２に接触しているが、ローラ２１の代わりに、先端が滑らかで摩擦係数の小さい突起部を設けるようにしてもよい。また、コンテナ１の移動時にローラ２１または上述の突起がコンテナ駆動タイル２に接触しないようにコンテナ１を浮上させる磁気浮上方式のリニアモータを採用してもよい。

さらに、上記実施の形態１，２では、コンテナ１の位置および通過の少なくとも一方を検出するためにセンサを設けているが、その代わりに、コンテナ１の移動による逆起電力でコイル３３に誘起する電圧に基づいて、コンテナ１の位置および通過の少なくとも一方を検出するようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態１，２における永久磁石２２，９３は、図３および図５において１枚の磁石として示しているが、これに限定されず、Ｎ極とＳ極が交互に上面に配置されるように配列された複数の磁石を永久磁石２２，９３としてもよい。

また、上記実施の形態１，２では、コンテナ駆動タイル２がコンテナ１を駆動する手段としてリニアモータが使用されているが、その代わりに、回転式のモータとローラをコンテナ駆動タイル２に設け、そのモータでそのローラを回転し、そのローラをコンテナ１の底面に接触させることで、コンテナ１を駆動するようにしてもよい。

本発明は、例えば、自動倉庫に適用可能である。

１コンテナ
２コンテナ駆動タイル
３リフト機構
１１倉庫ユニット
１３支柱
２２永久磁石
３３コイル
４１躯体部
４２駆動パネル

Claims

コンテナと、
所定数の層のそれぞれにおいて２次元的に配列され、層内における前記コンテナの移動を行う複数のコンテナ駆動タイルと、
前記コンテナ駆動タイルに接続され、前記コンテナ駆動タイルで層内を移動してきた前記コンテナを、前記所定数の層の層間においてリニアモータで移動させるリフト機構と、
を備え、
前記コンテナ駆動タイルは、躯体部と、前記躯体部に載置されている前記リニアモータを有する駆動パネルとを備え、
前記駆動パネルは、前記躯体部から所定の方向へ引き抜き可能であること、
を特徴とする自動倉庫。
前記リフト機構のリニアモータは、前記所定数の層における複数の層に対して垂直方向に配列されており、前記リフト機構内に配置されており前記コンテナを載置可能な載置台の互いに対向する２側面に対して略平行に２列設けられ、前記載置台を上下に移動させることを特徴とする請求項１記載の自動倉庫。
３次元的に配列された複数の倉庫ユニットを備え、
前記倉庫ユニットは、それぞれ、前記コンテナ駆動タイルと、前記倉庫ユニットを上下に配列可能にする支柱とを備えること、
を特徴とする請求項１または請求項２記載の自動倉庫。
前記コンテナは、底面に設置された永久磁石を備え、
前記コンテナ駆動タイルは、前記層内におけるコンテナの移動をリニアモータで行い、前記層内におけるコンテナの移動に使用するリニアモータを前記コンテナの前記永久磁石とともに構成するコイルを備えること、
を特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の自動倉庫。