JP2018052670A - 自動倉庫 - Google Patents

Abstract

【課題】現場のニーズに合わせて高い自由度で建設でき、高密度で効率的に荷物を収納できる、比較的小規模な自動倉庫を提供する。【解決手段】荷物を収納するための収納スペースと、前記収納スペースに収納された前記荷物を搬送する搬送ロボットが走行する走行通路を有する収納フロアとを備えた自動倉庫であって、前記走行通路は、前記収納スペースの縁部に沿って配置された縁部走行通路を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、自動倉庫に関するものである。

近年、製造工場や保管施設等において、各種の製品や材料を保管する自動倉庫が用いられている。現在、このような自動倉庫としては、例えば、スタッカークレーンを備えた自動倉庫、ロボットを備えた自動倉庫等が知られている。

スタッカークレーンを備えた自動倉庫においては、入庫した荷物を棚上の所定箇所に保管し、また、棚上に保管されている荷物を出庫口に移送することがスタッカークレーンを用いて行われる（例えば、特許文献１を参照）。

また、ロボットを備えた自動倉庫は、格子状に組まれたグリッド（支柱、梁）、荷物用コンテナ、ピッキングステーション、ロボットによって構成され、コンテナの出し入れがロボットによって行われる（例えば、非特許文献１を参照）。

特開２０１０−１８００５１号公報

株式会社岡村製作所、"自動倉庫型ピッキングシステム「AutoStore（オートストア）」日本販売開始"、［online］、［平成２８年８月２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.okamura.co.jp/company/topics/butsuryu/2014/autostore_1.php＞

しかしながら、上述のスタッカークレーンを備えた自動倉庫においては、倉庫内にスタッカークレーンを走行させるためのアイルを設ける必要があるため、荷物を高密度に収納することができないという問題があった。また、この自動倉庫を建設する際には、スタッカークレーンを格納するための特殊な設計・施工が必要となるため、自動倉庫専用の建物を建設する必要があった。

一方、上述のロボットを備えた自動倉庫においては、５０００棚以上の規模がないと天面のロボット走行スペースが小さくなるため、自動倉庫の容積を比較的小規模にしたい場合には効率的にロボットを活用できないという問題があった。

本発明の目的は、現場のニーズに合わせて高い自由度で建設でき、高密度で効率的に荷物を収納できる、比較的小規模な自動倉庫を提供することである。

本発明の自動倉庫は、
荷物を収納するための収納スペースと、前記収納スペースに収納された前記荷物を搬送する搬送ロボットが走行する走行通路とを有する収納フロアを備えた自動倉庫であって、
前記走行通路は、前記収納スペースの縁部に沿って配置された縁部走行通路を含むことを特徴とする。

このように、倉庫内にスタッカークレーンを走行させるためのアイルを設ける必要がないため、荷物を高密度に収納することができる。また、倉庫の規模を５０００棚の比較的小規模にした場合でも、搬送ロボットが走行するスペースに支障が生じることはないため、搬送ロボットを有効に活用することができる。また、搬送ロボットによって荷物をピックアップする構造の場合には、スタッカークレーンを有する自動倉庫のように専用の建物が必要ないため、自由な高さで設計することが可能となる。

また、本発明の自動倉庫は、
前記走行通路が、さらに前記収納スペース間を貫通して配置された中央走行通路を含むことを特徴とする。

このように、中央走行通路を設けて収納スペースを適度な幅で分断することにより、収納スペースの奥深くに荷物が収納されることがなくなるため、荷物のピックアップ効率を向上させることができる。

また、本発明の自動倉庫は、
複数の前記収納フロアを備え、
前記搬送ロボット、および前記荷物の少なくとも一方を他の前記収納フロアに移動させるリフターを備えることを特徴とする。
このように、複数層の収納フロアを備えることにより、荷物をより高密度に収納することができる。

また、本発明の自動倉庫は、
前記収納フロアが、前記荷物の搬入出時に前記荷物を一時的に仮置きさせる仮置エリアを備えることを特徴とする。

これにより、逐次手前の荷物を仮置エリアに仮置きしながら奥の列にある荷物をピックアップすることができるため、一つの搬送ロボットで奥の列にある荷物を出庫させるまでの一連の作業ができる。このため、搬送ロボットの絶対数を削減することができ、運営コストを低減することができる。

また、本発明の自動倉庫は、
前記荷物が、コンテナまたはカートンパレットに載せた状態で前記収納フロアに収納され、
前記コンテナおよび前記カートンパレットのサイズが規格化されていないことを特徴とする。

これにより、コンテナ、カートンパレットのサイズが規格による規制を受けなくなるため、自動倉庫の運用者は、コンテナ・カートンパレットのサイズを自由に決めることができる。

また、本発明の自動倉庫は、
前記コンテナまたは前記カートンパレットが、
本体を支持する脚部と、
前記脚部に囲まれた空間と
を備え、
前記搬送ロボットが、前記荷物を搬入出する際に前記空間に移動して前記荷物が載置された前記コンテナまたは前記カートンパレットを搭載することを特徴とする。
これにより、短時間で効率よく荷物を搬入出することができる。

また、本発明の自動倉庫は、
搬送ロボットが、無人搬送車であることを特徴とする。
このように、各自が独立して移動することが可能な無人搬送車で荷物を搬送することにより、１台の搬送ロボットが故障しても他の搬送ロボットを手配することができるため、入出庫作業が停滞することなく、常に一定の入出庫能力を維持することができる。

本発明によれば、現場のニーズに合わせて高い自由度で建設でき、高密度で効率的に荷物を収納できる、比較的小規模な自動倉庫を提供することができる。

実施の形態に係る自動倉庫を上方から視た斜視図である。 実施の形態に係る自動倉庫を側方から視た図である。 実施の形態に係る自動倉庫の収納フロアのレイアウトを示す図である。 実施の形態に係る搬送ロボットを示す図である。 実施の形態に係る自動倉庫に載置されたコンテナを搬送ロボットでピックアップする様子を示す図である。 実施の形態に係るコンテナおよびカートン、カートンパレットを示す図である。 実施の形態に係る自動倉庫に載置されたカートン、カートンパレットを搬送ロボットでピックアップする様子を示す図である。 実施の形態に係る自動倉庫において、収納スペースのＡ列に配置されたコンテナをピックアップする手順を説明する図である。 実施の形態に係る自動倉庫において、コンテナを待機させている状態を示す図である。 実施の形態に係る自動倉庫において、荷物を仮置きさせる仮置エリアを設けた場合を示す図である。 実施の形態に係る自動倉庫において、第２の縁部走行通路から目的のコンテナをピックアップする場合の様子を示す図である。 実施の形態に係る自動倉庫において収納スペースを増加させた場合のレイアウトを示す図である。 他の実施の形態に係るフォークリフト型の搬送ロボットを示す図である。 他の実施の形態に係る回動式フックを備えた搬送ロボットを示す図である。

以下、図面を参照して実施の形態に係る自動倉庫について説明する。図１は本発明の自動倉庫を上方から視た斜視図であり、図２は、これを側方（図１の矢印の方向）から視た図である。図１、２に示すように、自動倉庫２は、略直方体状の形状を有し、複数の収納フロア４を垂直に積み重ねて構成されている。また、自動倉庫２の側面には、入出庫時に搬送ロボット１０を上下に移動させるリフター１４が配置されている。

図３は、収納フロア４のレイアウトを示す図である。図３に示すように、収納フロア４には、図示しない荷物が保管されたコンテナ５を収納する収納スペース８、およびコンテナ５を搬送する搬送ロボット１０が走行する走行通路１２を備えている。

収納スペース８は、格子状に区画され、１区画につき一個のコンテナ５が収納される。なお、図３においては、１３行×５列の区画を有する収納スペース８が２つ配置されている場合を示している。また、本実施形態においては、５列の真中に位置する保管列をＡ列、Ａ列の量隣に位置する保管列をＢ列、Ｂ列の量隣に位置する保管列をＣ列と呼ぶ。また、格子状の区画は、たとえば、磁気やＩＣチップを床に埋め込むなどして形成されており、実際に収納スペース８が物理的に区画されている訳ではない。

走行通路１２には、収納スペース８の縁部に沿って枠状に配置された縁部走行通路１２Ａと、収納スペース８間を貫通して配置された中央走行通路１２Ｂとが含まれている。また、第１の走行通路１２Ａは、さらに、保管列と平行な方向に延びる第１の縁部走行通路１２Ａａと保管列と直交する方向に延びる第２の縁部走行通路１２Ａｂとによって構成されている。なお、本実施の形態において、搬送ロボット１０は、基本的に第１の縁部走行通路１２Ａａ、および中央走行通路１２Ｂから目的のコンテナ５をピックアップする。

搬送ロボット１０は、図４（ａ）に示すように、本体部１０ａ、車輪１０ｂ、リフト１０ｃから構成される。ここで、リフト１０ｃは、コンテナ５を持ち上げる際に用いられる昇降可能な部品である。コンテナ５をピックアップする場合、まず、図４（ｂ）に示すように、リフト１０ｃが降りた状態の搬送ロボット１０をコンテナ５の下の脚部５ｄで囲まれた空間に潜らせる。次に、図４（ｃ）に示すように、リフト１０ｃを上昇させ、図５に示すように、コンテナ５を持ち上げた状態で搬送する。なお、搬送ロボット１０としては、たとえば、無人搬送車（ＡＧＶ：Automatic Guided Vehicle）等が用いられる。また、搬送ロボット１０は、ピッキングするコンテナ５の位置を考慮して、必要な台数を手配することができるように、図示しない管理システムによってコントロールされている。

コンテナ５は、図６（ａ）に示すように、収納空間５ｆを有しており、この収納空間５ｆに荷物が収納される。コンテナ５に保管された荷物には、所有者などに関する情報が記録されたバーコードなどの識別子が付されている。なお、図６（ｂ）に示すように、荷物がカートン５ｇとしてまとめられている場合には、コンテナ５に代えてカートンパレット５ｈを用い、図７に示すように、カートンパレット５ｈに載せられたカートン５ｇを収納スペース８に収納しておき、搬送ロボット１０でピックアップするようにしてもよい。この場合、カートン５ｇに識別子が付される。なお、コンテナ５、カートン５ｇ、カートンパレット５ｈのサイズは特に自動倉庫２に専用の製品として規格化されていない。また、上述したように、コンテナ５、カートンパレット５ｈにはそれぞれ本体を支持する脚部５ｄが設けられ、脚部５ｄに囲まれた位置に搬送ロボット１０が潜り込む空間５ｋを備えている。

リフター１４は、コンテナ５を搭載した搬送ロボット１０を上下に移動させる手段である。搬送ロボット１０は、リフター１４を用いて他の収納フロア４に移動させることができる。

次に、コンテナ５の搬入出を行う場合の自動倉庫２における処理について、Ａ列（図３参照）のコンテナ５をピックアップする場合を例に説明する。まず、出荷オーダーがなされると、管理システムにより搬送ロボット１０が所定の収納フロア４に手配される。

ここで、収納スペース８のＡ列に配置されたコンテナ５をピックアップする場合、まず、図８に示すように、３台の搬送ロボット１０をそれぞれ「Ａ」のコンテナ５（以下、コンテナ「Ａ」という。）、Ｂ列に配置された「Ｂ」のコンテナ５（以下、コンテナ「Ｂ」という。）、Ｃ列に配置された「Ｃ」のコンテナ５（以下、コンテナ「Ｃ」という。）の下に移動させる。

次に、図９に示すように、「ｃ」の搬送ロボット１０（以下、搬送ロボット「ｃ」という。）が、コンテナ「Ｃ」をピックアップして第１の縁部走行通路１２Ａａをリフター１４と反対方向に移動し待機する。次に、「ｂ」の搬送ロボット１０（以下、搬送ロボット「ｂ」という。）が、コンテナ「Ｂ」をピックアップして第１の縁部走行通路１２Ａａをリフター１４と反対方向に移動し待機する。これにより、コンテナ「Ａ」をリフター１４に移動させるまでの移動経路Ｆが確保される。次に、「ａ」の搬送ロボット１０（以下、搬送ロボット「ａ」という。）により、コンテナ「Ａ」がピックアップされ、移動経路Ｆを通過しリフター１４を介して出庫される。

コンテナ「Ａ」が出庫すると、搬送ロボット「ｂ」により、コンテナ「Ｂ」がＡ列の区画に載置され、続けて搬送ロボット「ｃ」により、コンテナ「Ｃ」がＢ列の区画に載置され、Ｃ列に空き区画が生じる。

このような入出庫を繰り返すことにより、次第にオーダー頻度の低いコンテナ５はＡ列に移動し、オーダー頻度の高いコンテナ５はＣ列側に移動することになるため、ピッキング効率を向上させることができる。

この実施の形態の自動倉庫２によれば、倉庫内にスタッカークレーンを走行させるためのアイルを設ける必要がないため、荷物を高密度に収納することができる。また、自動倉庫専用の建物を建設する必要がなく、天井高（通常は約６ｍ程度まで）を調節することができるため、現場のニーズに合わせて高い自由度で建設できる。また、非特許文献１で紹介した自動倉庫のように、天面にロボット走行させることがないため、５０００棚以下の規模でも有効に搬送ロボットを活用できる。また、非特許文献１で紹介した自動倉庫においては、専用コンテナのサイズが予め規格化されているが、この実施の形態の自動倉庫２によれば、コンテナ５のサイズ（特に高さ）を収納フロア単位で変更することができるため、専用のコンテナを購入する必要がなく、コストを節約することができる。

また、中央走行通路１２Ｂを設けて収納スペース８を適度な幅で分断することにより、収納スペース８の奥深くにコンテナ５が収納されることがなくなるため、コンテナ５のピックアップ効率を向上させることができる。また、１台の搬送ロボット１０が故障しても他の搬送ロボット１０を手配することができるため、入出庫作業が停滞することなく、常に一定の入出庫能力を維持することができる。また、搬送ロボット１０の点検は、１台ずつ行うことができるので自動倉庫２全体の稼働を停める必要がない。

また、上述の実施の形態において、図１０に示すように、仮置エリア１６を設け、仮置エリア１６にコンテナ５を仮置きしてもよい。この場合、搬送ロボット１０は、コンテナ「Ｃ」をピックアップして仮置エリア１６に載置した後、再び収納スペース８に戻ってコンテナ「Ｂ」をピックアップし、仮置エリア１６に載置する。次に、コンテナ「Ａ」をピックアップして出庫する。これにより、一つの搬送ロボット１０でＡ列のコンテナ５を出庫させるまでの一連の作業ができるようになるため、搬送ロボット１０の絶対数を削減することができ、運営コストを低減することができる。

また、上述の実施の形態においては、第１の縁部走行通路１２Ａａから目的のコンテナ５をピックアップする場合を例に説明しているが、第２の縁部走行通路１２Ａｂから目的のコンテナ５をピックアップしてもよい。この場合、図１１に示すように、Ａ列に載置されたコンテナ５以外にも第２の縁部走行通路１２Ａｂに接するＢ列、Ｃ列のコンテナ５もまた直接ピックアップすることが可能となる。

また、上述の実施の形態においては、収納スペース８が二つの場合を例に説明しているが、図１２に示すように、収納スペース８を増加させることもできる。図１２においては、５保管列ごとに中央走行通路１２Ｂを配置した例が示されている。

また、上述の実施の形態においては、出荷効率を重視し、５保管列から成る収納スペース８の間に中央走行通路１２Ｂを配置する場合を例に説明しているが、収納フロア４を保管効率を優先したレイアウトにしてもよい。たとえば、収納スペース８を８保管列にしてもよい。ここで、さらに収納スペース８を増加させた場合には、８保管列ごとに中央走行通路１２Ｂが配置される。このように、出荷効率と保管効率のいずれを優先させるかによって走行通路１２の配置間隔を決定し、自由な設計を行うことができるため、さまざまな現場のニーズに柔軟に対応することができる。

また、上述の実施の形態において、搬送ロボット１０は必ずしもリフト１０ｃ（図４参照）を有するタイプに限定されない。たとえば、図１３に示すように、フォークリフト型の搬送ロボット１０´を採用してもよい。ここで、図１３（ａ）は、コンテナ５をフォーク１０ｇに載せた状態を下方から視た図であり、図１３（ｂ）は、それを側面から視た図である。

また、図１４は、上からコンテナ５を吊り下げるタイプの搬送ロボット１０´´、コンテナ５を示す図である。図１４（ａ）は、搬送ロボット１０´´を上方から視た図であり、図１４（ｂ）は、コンテナ５を上方から視た図である。また、図１４（ｃ）は、搬送ロボット１０´´によってコンテナ５が吊り下げられた状態を示す図である。この場合、図１４（ａ）に示すように、搬送ロボット１０´´は、コンテナ５を吊り下げる回動式フック３０と、本体の上方に張出し回動式フック３０が配置された張出部１０ｍを備えている。さらに、回動式フック３０は、フック部３０ａと、フック部３０ａを回動させる軸部３０ｂを備えている。軸部３０ｂは、フック部３０ａの位置を上下に移動させることができるように、昇降可能な構造を有している。また、コンテナ５は、回動式フック３０を引っ掛けるための把持部５ｂを備えている。

コンテナ５をピックアップする場合、搬送ロボット１０´´は、張出部１０ｍがコンテナ５に覆い被さるように位置を調整する。次に、軸部３０ｂを降下させてフック部３０ａの位置を把持部５ｂの位置に合わせ、把持部５ｂの下にフック部３０ａが引っ掛かるようにフック部３０ａを回動させる。次に、図１４（ｃ）に示すように、フック部３０ａに把持部５ｂを引っ掛けて軸部３０ｂを上昇させ、コンテナ５をピックアップする。

また、上述の実施の形態においては、コンテナ５を搭載した搬送ロボット１０をリフター１４に載せる場合を例に説明しているが、コンテナ５だけをリフター１４に載せることもできる。この場合、リフター１４と第２の縁部走行通路１２Ａｂの間でコンテナ５を移動させるコンベアや専用のロボットを設けてもよい。なお、収納フロア４に搬送ロボット１０を手配する際には、搬送ロボット１０のみがコンテナ５を搭載しない状態でリフター１４に載せられる。

また、上述の実施の形態において、搬送ロボット１０は、各収納フロア４に手配するようにしてもよい。また、必要に応じて１〜１０台程度の搬送ロボット１０を応援用にリフター１４を介して所定の収納フロア４に手配してもよい。その他、１台で複数の収納フロア４を担当する搬送ロボット１０を必要に応じて逐次手配するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態において、自動倉庫２は必ずしも略直方体状でなくてもよく、縁部走行通路１２Ａもまた、必ずしも枠状である必要はない。
また、上述の実施の形態においては、自動倉庫２の片側の側面に２つのリフター１４が配置されている場合を紹介しているが、リフター１４の数や配置場所は必ずしもこれに限定されない。

また、上述の実施の形態において、自動倉庫２の収納フロア４に中央走行通路１２Ｂを設けないようにしてもよい。この場合、中央走行通路１２Ｂを設けた場合よりもさらに高密度にコンテナ５を収納することが可能となる。また、中央走行通路１２Ｂを設けた場合よりも多くの搬送ロボット１０を使用することにより、自動倉庫２の入出庫能力を維持することができる。

また、上述の実施の形態においては、荷物をコンテナ５に搭載して搬送する場合を例に説明しているが、カートン５ｇ（図６（ｂ）参照）をカートンパレット５ｈに載せて搬送してもよい。

２ 自動倉庫
４ 収納フロア
５ コンテナ
８ 収納スペース
１０ 搬送ロボット
１０ａ 本体部
１０ｂ 車輪
１０ｃ リフト
１２ 走行通路
１２Ａ 縁部走行通路
１２Ａａ 第１の縁部走行通路
１２Ａｂ 第２の縁部走行通路
１２Ｂ 中央走行通路
１４ リフター
１６ 仮置エリア

Claims (7)

1. 荷物を収納するための収納スペースと、前記収納スペースに収納された前記荷物を搬送する搬送ロボットが走行する走行通路とを有する収納フロアを備えた自動倉庫であって、
   前記走行通路は、前記収納スペースの縁部に沿って配置された縁部走行通路を含むことを特徴とする自動倉庫。
2. 前記走行通路は、さらに前記収納スペース間を貫通して配置された中央走行通路を含むことを特徴とする請求項１記載の自動倉庫。
3. 複数の前記収納フロアを備え、
   前記搬送ロボット、および前記荷物の少なくとも一方を他の前記収納フロアに移動させるリフターを備えることを特徴とする請求項１または２記載の自動倉庫。
4. 前記収納フロアは、前記荷物の搬入出時に前記荷物を一時的に仮置きさせる仮置エリアを備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の自動倉庫。
5. 前記荷物は、コンテナまたはカートンパレットに載せた状態で前記収納フロアに収納され、
   前記コンテナおよび前記カートンパレットのサイズは規格化されていないことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の自動倉庫。
6. 前記コンテナまたは前記カートンパレットは、
   本体を支持する脚部と、
   前記脚部に囲まれた空間と
   を備え、
   前記搬送ロボットは、前記荷物を搬入出する際に前記空間に移動して前記荷物が載置された前記コンテナまたは前記カートンパレットを搭載することを特徴とする請求項５記載の自動倉庫。
7. 搬送ロボットは、無人搬送車であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の自動倉庫。