JP6679376B2 - 自動倉庫システム - Google Patents

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本発明は、自動倉庫システムに関する。
特許文献1には、複数の保管領域を有する複数の移動棚と、床上を走行するスタッカークレーンとを有する物品保管設備が示されている。スタッカークレーンは移動棚の任意の保管領域の横まで移動し、保管領域から物品を搬出或いは保管領域へ物品を搬入できる。
特許第3446865号公報
棚部の保管領域に物品を保管する場合、物品の形状および大きさによっては、1つの保管領域に複数の物品を収容した方が、無駄なスペースを少なくして多くの物品を効率的に保管できる場合がある。スタッカークレーンのような従来の物品搬送装置を用いて、1つの保管領域に複数の物品を収容する場合、これらの複数の物品は一度にまとめて保管領域に搬入され、また、搬出されることになる。
一方、物品を自動的に出し入れできる自動倉庫システムにおいては、物品を個別に出庫できるように要求されることが多い。複数の物品を収容した1つの保管領域から物品を個別に出庫する場合、一旦、スタッカークレーンにより複数の物品を出庫スペースへ移動し、人手により1つの物品を出庫スペースから取り出すことで対応できる。出庫スペースに残ったその他の物品は、スタッカークレーンにより保管領域に戻せばよい。しかしながら、このような処理では、スタッカークレーンが保管領域と出庫スペースとの間を何度も往復するなど作業効率が低くなる。
従って、従来のシステムでは、1つの保管領域に複数の物品を収容できる場合でも、物品の保管効率を犠牲にして作業効率を上げるか、或いは、物品の保管効率を優先して作業効率を下げるか選択するしかなかった。
本発明は、物品の保管効率の向上と物品を個別に出し入れする際の作業効率の向上とを両立できる自動倉庫システムを提供することを目的とする。
本発明に係る自動倉庫システムは、
複数行の保管領域を有する棚部と、
前記棚部と出庫領域との間を移動可能であり、前記保管領域への物品の搬入および搬出を行う物品搬送部と、
を備え、
前記物品搬送部は、
昇降可能な昇降部と、
前記昇降部に設けられ、前記保管領域へ進退し、前記保管領域に保管されている複数の物品を前記昇降部へ移動可能なシャトル部と、
前記昇降部に設けられ、前記シャトル部により前記昇降部へ移された複数の物品のうち任意の一つを保持可能な保持部と、
前記昇降部に設けられ、前記シャトル部により前記昇降部へ移された複数の物品を上方へ移動可能な持上げ部と、
を有する構成とした。
本発明によれば、物品の保管効率の向上と物品を個別に出し入れする際の作業効率の向上とを両立することができる。
本発明の実施の形態の自動倉庫システムを示す正面図である。 実施の形態の自動倉庫システムを示す平面図である。 物品搬送部を示す正面図である。 物品搬送部を示す側面図である。 移動棚の保管領域を示す正面図である。 移動棚の保管領域を示す側面図である。 長尺部材を出庫する制御手順の一例を説明する図で、(a)〜(c)はその第1ステップ〜第3ステップである。 長尺部材を出庫する制御手順の一例を説明する図で、(a)〜(c)はその第4ステップ〜第6ステップである。 長尺部材を出庫する制御手順の一例を説明する図で、(a)〜(c)はその第7ステップ〜第9ステップである。 長尺部材をまとめる詰め合わせ処理の制御手順の一例を説明する図で、(a)〜(c)はその第1ステップ〜第3ステップである。 長尺部材をまとめる詰め合わせ処理の制御手順の一例を説明する図で、(a)〜(c)はその第4ステップ〜第6ステップである。 長尺部材をまとめる詰め合わせ処理の制御手順の一例を説明する図で、(a)〜(c)はその第7ステップ〜第9ステップである。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態の自動倉庫システムを示す正面図である。図2は、実施の形態の自動倉庫システムを示す平面図である。図1および図2において、X軸方向とY軸方向とは互いに直交する略水平方向を示し、Z軸方向は略鉛直方向を示している。
本発明の実施の形態の自動倉庫システム1は、保管する物品として一方向に長い長尺部材H(図6を参照)を高効率に保管し、且つ、長尺部材Hを個別に出庫できるシステムである。自動倉庫システム1は、複数の移動棚10と、物品搬送部20と、物品搬送部20を移送する移送部30と、これらを制御する制御部50とを備えている。移動棚10は、本発明に係る棚部の一例に相当する。
複数の移動棚10の各々は、Z軸方向に並んだ複数の保管領域を有する。各移動棚10は、X軸方向の幅がY軸方向の幅およびZ軸方向の高さより短く、X軸方向に並んで、X軸方向に移動可能に配置されている。複数の移動棚10は、これらの間に物品搬送部20の通路を設けられるように、X軸方向に空間の余裕を持って並んでいる。任意の移動棚10がX軸方向の一方に移動し、これに隣接した移動棚10がX軸方向の他方に移動することで、任意の移動棚10とそれに隣接する移動棚10との間に通路を設けることができる。移動棚10は、制御部50の制御に基づいて電気的な駆動により移動する。
物品搬送部20は、複数の移動棚10の間に設けられた通路に進入して昇降し、任意の移動棚10の任意の保管領域から長尺部材Hの搬入と搬出とを行う。物品搬送部20は、被ガイド部22を有し、被ガイド部22が移動棚10の支柱12にガイドされることで姿勢を維持して昇降する。被ガイド部22は、具体的には、昇降方向にのみ移動可能なように支柱12に接触する複数のローラにより構成できる。なお、被ガイド部22を案内する構成は、移動棚10の支柱12に限られず、移動棚10に専用のガイドレールを設けて、これをガイドとしてもよい。物品搬送部20は、制御部50の制御に基づいて電気的な駆動により昇降する。
移送部30は、物品搬送部20をワイヤー等で吊った移動体31と、X軸方向に延びるガイドレール32とを備える。移送部30は、物品搬送部20が移動棚10より上方にあるとき、移動体31がガイドレール32に沿ってX軸方向に移動することで、物品搬送部20をX軸方向に移送する。移送部30は、制御部50の制御に基づいて電気的な駆動により物品搬送部20を移送する。
制御部50は、移動棚10を移動する制御と、物品搬送部20の昇降および移送の制御と、後述する物品搬送部20の各部の駆動制御とを行う。
続いて、物品搬送部20の詳細を説明する。
図3は、物品搬送部を示す正面図である。図4は、物品搬送部を示す側面図である。
物品搬送部20は、昇降部21と、シャトル部23と、保持部24と、持上げ部25と、保持部24をX軸方向へ移動する移動機構26とを有する。
昇降部21は、例えばフレーム状であり、上述した被ガイド部22(図2を参照)によって姿勢を変化させずに複数の移動棚10の間の通路で昇降可能である。昇降部21は、昇降部21を吊っているワイヤーの巻き取りと繰り出しにより昇降する。ワイヤーの巻き取りと繰り出しは、物品搬送部20が行ってもよいし、移送部30が行ってもよい。
シャトル部23は、昇降部21に設けられ、X軸方向に移動して保管領域へ進退可能に構成されている。シャトル部23は、保管領域への進退により、複数の長尺部材HをX軸方向に並べた状態で、保管領域から昇降部21へ、或いは、昇降部21から保管領域へ移動できる。シャトル部23の載置面には、複数の長尺部材Hを個々に位置決めするストッパーが設けられていてもよい。
図2および図4に示すように、昇降部21には、複数のシャトル部23が設けられている。複数のシャトル部23は、所定間隔を開けてY軸方向に並んで配置され、互いに同様の動作を行うように構成されている。
持上げ部25は、昇降部21に設けられ、昇降部21に移された複数の長尺部材Hのうち、任意の1つ又は複数を上方に持ち上げることができる。持上げ部25は、複数の長尺部材Hをそれぞれ載置できる複数の載置部25aと、複数の載置部25aをそれぞれ下方で支える複数の棒状の支持部材25bと、複数の支持部材25bをそれぞれ上下に駆動する複数の駆動部25cとを有する。持上げ部25は、シャトル部23の載置面より下方の位置まで下降でき、下降したときに、長尺部材Hを載せたシャトル部23の進退と干渉しない。
図2および図4に示すように、昇降部21には、複数セットの持上げ部25が設けられている。ここでは、X軸方向に並んだ複数の持上げ部25を1セットとしている。複数セットの持上げ部25は、複数のシャトル部23と位置を異ならせて、所定間隔を開けてY軸方向に並んで配置されている。複数セットの持上げ部25は、互いに同様の動作を行うように構成されている。
保持部24は、昇降部21に設けられ、長尺部材Hを摘まみ持つなどして保持することができる。移動機構26は、昇降部21に設けられ、保持部24をX軸方向に移動する。移動機構26は、具体的には、Y軸方向に延設されて保持部24を上方で支持する横材26aと、横材26aを支持する支持ブロック26bと、支持ブロック26bをX軸方向に案内するガイドレール26cと、支持ブロック26bを駆動する駆動装置とを有する。保持部24は、これらの動作によって、持上げ部25と協働して、持上げ部25により持ち上げられた1つの長尺部材Hを保持することができる。保持部24は、シャトル部23の上方に設けられ、長尺部材Hを載せたシャトル部23の進退と干渉することなく、長尺部材Hの保持を続けることができる。
図2および図4に示すように、昇降部21には、複数の保持部24が設けられている。複数の保持部24は、所定間隔を開けてY軸方向に並んで配置され、互いに同様の動作を行うように構成されている。
図5は、移動棚の保管領域を示す正面図である。図6は、移動棚の保管領域を示す側面図である。
移動棚10には、図5および図6に示すような複数の保管領域が設けられている。各保管領域は、Z軸方向の幅よりもX軸方向の幅、並びにY軸方向の幅が長く、Y軸方向に長い長尺部材HをX軸方向に並べて保管することができる。各保管領域は、X軸方向に長尺部材Hを通す開口を有しており、X軸方向から長尺部材Hを搬入および搬出できる。
各保管領域には、複数の長尺部材Hが載置される複数の第1横材11aと、複数の第1横材11aを下方で支える複数の第2横材11bとを有する。第1横材11aはX軸方向に延設され、第2横材11bはY軸方向に延設されている。第1横材11aには、複数の長尺部材Hの位置を決めるストッパー11cが設けられている。複数の第1横材11aは、物品搬送部20の複数のシャトル部23と位置が異なるように所定間隔を開けてY軸方向に並んで配置されている。複数のシャトル部23が複数の第1横材11aの間に進行して所定高さ上昇することで、複数の長尺部材Hを第1横材11aからシャトル部23へ移すことができる。
続いて、自動倉庫システム1の動作について説明する。
<出庫処理>
図7〜図9は、長尺部材を出庫する制御手順の一例を説明する図である。図7(a)〜(c)には、その第1ステップ〜第3ステップを示し、図8(a)〜(c)には、第4ステップ〜第6ステップを示し、図9(a)〜(c)には、第7ステップ〜第9ステップを示す。
ここでは、複数の移動棚10の複数の保管領域のうち、例えば、最下方の1つの保管領域を、長尺部材Hを出庫するための出庫領域18(図1を参照)として使用し、任意の保管領域に保管された1つの長尺部材Hを出庫領域18へ移動する手順を説明する。
この場合、物品搬送部20は、先ず、出庫対象の長尺部材Hが保管された保管領域の横に移動した後、シャトル部23をこの保管領域に進行させ(図7(a))、昇降部21を所定高さ上昇させることで複数の長尺部材Hをシャトル部23に載せる(図7(b))。その後、シャトル部23が退行することで、複数の長尺部材Hを物品搬送部20に移動する(図7(c))。このとき、持上げ部25の載置部25aの上端は、シャトル部23の載置面より下方に位置するため、持上げ部25はシャトル部23に載置された複数の長尺部材Hの移動を妨げない。
次に、移動機構26が駆動して保持部24が出庫対象の長尺部材Hの上方に位置し(図8(a))、持上げ部25が出庫対象の長尺部材Hを保持部24の箇所まで持ち上げ、これを保持部24が保持する(図8(b))。その後、持上げ部25が下方に戻る(図8(c))。
ここで、持上げ部25の効果について説明する。仮に、持上げ部25を設ける代わりに、保持部24が下降して長尺部材Hを保持する構成を採用したとする。この構成では、複数の長尺部材Hが高密度に並んでいる場合、保持部24の先端を対象の長尺部材Hの下側へ通すことが難しい。よって、複数の長尺部材Hを、間隔を開けて並べる必要があり、複数の長尺部材Hの高密度な保管を阻害する。一方、持上げ部25があることで、複数の長尺部材Hが高密度に並んでいても、このうちの一つを持上げ部25が持ち上げることで、保持部24は容易にこれを保持することができる。よって、持上げ部25によって高密度な長尺部材Hの保管が可能となる。
保持部24が出庫対象の長尺部材Hを保持して、全ての持上げ部25が下方へ待機したら、次いで、シャトル部23が保管領域へ進行し(図9(a))、物品搬送部20が所定高さ下降する。これにより、保管領域から搬出した複数の長尺部材Hのうち保持部24により保持されたものを除いた残りが、シャトル部23から保管領域の第1横材11aの上へ移される(図9(b))。そして、残りの長尺部材Hが保管領域へ移された状態で、シャトル部23が退行して昇降部21内へ戻る(図9(c))。
また、これらの動作と並行して、移動機構26により保持部24が物品搬送部20の中央など所定位置に移動する(図9(a))。さらに、保持部24の位置に対応した持上げ部25が上昇して保持部24から長尺部材Hを受け取り(図9(b))、持上げ部25が下降して長尺部材Hをシャトル部23に載置する(図9(c))。なお、図9(a)〜(c)に示した保持部24および持上げ部25の動きは、図9(a)〜(c)に示したシャトル部23の動作の後に行ってもよい。
続いて、物品搬送部20が移動棚10の出庫領域18(図1を参照)の横へ移動し、シャトル部23の進退および昇降部21の所定高さの昇降により、出庫対象の長尺部材Hを出庫領域18の第1横材11aの上へ移動する。
このような手順によって、任意の保管領域に保管された任意の長尺部材Hを出庫領域18へ移動することができる。上記の移動棚10および物品搬送部20の動作は制御部50の制御によって実行される。
<詰め合わせ処理>
次に、複数の保管領域で疎らに保管されている複数の長尺部材Hを1つの保管領域にまとめる詰め合わせ処理の動作手順について説明する。
図10〜図12は、長尺部材をまとめる詰め合わせ処理の制御手順の一例を説明する図である。図10(a)〜(c)には、その第1ステップ〜第3ステップを示し、図11(a)〜(c)には、第4ステップ〜第6ステップを示し、図12(a)〜(c)には、第7ステップ〜第9ステップを示す。
詰め合わせ処理では、先ず、物品搬送部20は長尺部材Hが疎らに保管された保管領域の横へ移動し、シャトル部23を進退させてこの保管領域から1つ又は複数の長尺部材Hを物品搬送部20内へ移動する(図10(a))。その後、持上げ部25と保持部24と移動機構26との協働により、X軸方向の一方に1つの又は複数の長尺部材Hが集められるように、長尺部材Hの配置が変更される(図10(b))。ここでは、後述する仮置き領域19の横に物品発送部20が移動した際に、仮置き領域19に近い方に長尺部材Hが集められる。
なお、シャトル部23の長尺部材Hが載置される複数の載置箇所の各々には、長尺部材Hの有り又は無しを個別に検知するセンサが設けられるとよい。制御部50は、このセンサの出力に基づいて長尺部材Hの配置を変更する処理を実行することで、例えば変則的に長尺部材Hが搬入又は搬出されていて、管理上の長尺部材Hの位置と実際の位置とが異なるような場合に対応することができる。
続いて、物品搬送部20は、仮置き領域19の横方に移動し、長尺部材Hが一方に集められた状態でシャトル部23を進退させて、これらの長尺部材Hを仮置き領域19へ移動する(図10(c))。
次に、物品搬送部20は長尺部材Hが疎らに保管された別の保管領域の横へ移動し、シャトル部23を進退させて、この保管領域から1つ又は複数の長尺部材Hを物品搬送部20内へ移動する(図11(a))。その後、持上げ部25と保持部24と移動機構26との協働により、物品搬送部20の長尺部材HがX軸方向の一方に集められる(図11(b))。ここでは、仮置き領域19の横に物品発送部20が移動した際に、仮置き領域19から遠い方に長尺部材Hが集められる。さらに、物品搬送部20は、仮置き領域19の横方に移動し、一方にまとめた1つの又は複数の長尺部材Hを持上げ部25により持上げた状態で、シャトル部23を仮置き領域19へ進行させて、仮置き領域19の長尺部材Hをシャトル部23に載置する(図11(c))。
続いて、シャトル部23が退行して、仮置き領域19の長尺部材Hが物品搬送部20へ移される(図12(a))。このとき、シャトル部23に載置された長尺部材Hは一方に寄せられているので、上昇している持上げ部25と干渉しない。次いで、先に上昇させていた持上げ部25が下降することで、シャトル部23の上で、複数の長尺部材Hがまとめられる(図12(b))。
なお、仮置き領域19で長尺部材Hが載置される複数の載置部の各々には、長尺部材Hの有り又は無しを個別に検知するセンサが設けられるとよい。図12(b)のように、複数の長尺部材Hがまとめられるのは、仮置き領域19の長尺部材Hの数および位置と、持上げ部25が持上げる長尺部材Hの数および位置とが整合しているからである。仮置き領域19に上記のセンサが設けられることで、制御部50は、センサ出力に基づいて仮置き領域19にある長尺部材Hの数および位置を認識することができる。これにより、例えば変則的に長尺部材Hが移動されていて、管理上の長尺部材Hの位置と実際の位置とが異なるような場合でも、制御部50はこれを認識できる。よって、このような場合に、制御部50は、詰め合わせ処理を一旦停止し、長尺部材Hの数または位置を修正して、詰め合わせ処理を再開するなど、変則に対処することができる。
複数の長尺部材Hがまとめられたら、物品搬送部20は任意の移動棚10の任意の保管領域の横へ移動し、シャトル部23を進退させて複数の長尺部材Hを物品搬送部20から保管領域へ移動する(図12(c))。これにより、疎らに保管されていた複数の長尺部材Hをまとめて保管領域へ保管することができる。この詰め合わせ処理は制御部50による制御によって実行される。
以上のように、この実施の形態の自動倉庫システムによれば、1つの保管領域に複数の長尺部材Hを並べて収容しても、物品搬送部20により個々の長尺部材Hを搬送して出庫領域19へ移動することができる。よって、長尺部材Hの保管効率と出庫の作業効率との両方を向上できる。
さらに、この実施の形態の自動倉庫システム1によれば、物品搬送部20内で長尺部材Hを持ち上げる持上げ部25を備えている。よって、シャトル部23に載置された長尺部材Hを持ち上げたり或いは降ろしたりすることで、シャトル部23と持上げ部25との間で長尺部材Hの受け渡しを行うことができる。
また、持上げ部25は、複数の長尺部材Hをそれぞれ載置する複数の載置部25aを有し、複数の載置部25aを個別に持ち上げることができる。よって、複数の長尺部材Hが高密度に並んでいても、任意の一つの長尺部材Hを持ち上げて保持部24に保持させることができる。
さらに、任意の保管領域に保管された1つの長尺部材を出庫する際、制御部50は、図7〜図9に示した手順により出庫対象の長尺部材Hを出庫領域19へ搬送する。よって、物品搬送部20が保管領域から出庫領域19へ何度も往復するような動作が不要となり、作業効率が向上する。
また、保管領域は、Y軸方向の幅がX軸方向の幅より長く、Y軸方向に長い複数の長尺部材をX軸方向に並べて保管する構成なので、長尺部材Hの高密度な保管が可能である。また、物品搬送部20は、このような保管領域と長尺部材Hとに対応して作業効率の高い出庫処理を行うことができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限られるものでない。例えば、物品搬送部は、持上げ部25の代わりに、保持部24を上下方向に移動する構成を備え、保持部24が下方に移動して長尺部材を保持する構成としてもよい。
また、上記実施の形態では、各移動棚にZ軸方向に分割された複数行の保管領域が設けられた例を示したが、各移動棚にZ軸方向とY軸方向とに分割された複数行複数列の保管領域が設けられていてもよい。この場合、移送部30は、さらに物品搬送部20をY軸方向に移送する構成を備えることで、任意の保管領域の横へ物品搬送部20を移送することができる。
また、上記実施の形態では、出庫処理の手順として、任意の保管領域から出庫領域へ対象の長尺部材Hを移動する処理手順を説明したが、出庫処理の手順は様々に変更可能である。例えば、その日又はその時間帯に出庫予定の長尺部材Hが分かっている場合、予め、これらの長尺部材Hを元の保管領域から出庫領域に近い保管領域へ移動しておくように物品搬送部20を制御してもよい。このような制御により、出庫のタイミングにおいて、長尺部材Hを出庫領域へ移動するために物品搬送部20が移動する距離および時間を短くすることができる。
また、上記の実施の形態では、棚部として移動棚10を採用した例を示したが、複数の移動棚10の代わりに、移動棚10と同様の保管領域を有し、敷地に固定される複数の棚部を採用してもよい。この場合、1つの棚部とその隣の棚部との間に、物品搬送部20を通す通路を固定的に設けておけばよい。
また、移送部30は、敷地上を走行して物品搬送部20を任意の移動棚10の横の通路まで移送し、且つ、物品搬送部20をクレーン方式でZ軸方向に昇降させる構成としてもよい。
その他、保持部が物品を保持する構造、物品の形態、保管領域の構造など、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
1 自動倉庫システム
10 移動棚(棚部)
19 出庫領域
20 物品搬送部
21 昇降部
23 シャトル部
24 保持部
25 持上げ部
26 移動機構
30 移送部
50 制御部
H 長尺部材(物品)

Claims (5)

  1. 複数行の保管領域を有する棚部と、
    前記棚部と出庫領域との間を移動可能であり、前記保管領域への物品の搬入および搬出を行う物品搬送部と、
    を備え、
    前記物品搬送部は、
    昇降可能な昇降部と、
    前記昇降部に設けられ、前記保管領域へ進退し、前記保管領域に保管されている複数の物品を前記昇降部へ移動可能なシャトル部と、
    前記昇降部に設けられ、前記シャトル部により前記昇降部へ移された複数の物品のうち任意の一つを保持可能な保持部と、
    前記昇降部に設けられ、前記シャトル部により前記昇降部へ移された複数の物品を上方へ移動可能な持上げ部と、
    を有する自動倉庫システム。
  2. 前記持上げ部は、
    前記シャトル部により前記昇降部へ移された複数の物品をそれぞれ載置する複数の載置部を有し、
    前記複数の載置部を個別に上方へ移動可能である請求項1記載の自動倉庫システム。
  3. 前記物品搬送部を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記シャトル部を進退させて前記保管領域に保管されている複数の物品を前記昇降部へ移し、移された前記複数の物品のうち任意の一つを前記保持部により保持させ、前記シャトル部を進退させて前記複数の物品のうち前記保持部が保持した物品を除く残りを前記保管領域へ戻す、
    請求項1又は請求項2に記載の自動倉庫システム。
  4. 前記保持部は、前記シャトル部の進退と干渉せずに物品を保持可能である請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の自動倉庫システム。
  5. 前記複数の保管領域の各々は、前記シャトル部の進退方向の幅より、前記進退方向と直交する水平方向の幅の方が長く、複数の物品として一方向に長い複数の長尺部材を前記進退方向に並べて保管可能である、
    請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の自動倉庫システム。
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