JP2002154656A - 層単位ピッキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、商品の取り残し状況や配置パター
ン等に対応させた最適な取り込み手段を選択して、ピッ
キング動作の信頼性とピッキング効率を向上させた層単
位ピッキング装置を実現する。 【解決手段】 本発明は、多層状に積み重ねられた商品
層を上層部から単一または複数の層単位で分離して取り
込む異なる構成の複数の取込手段を備えた層単位ピッキ
ング装置において、商品層における層別の商品の保有性
状を認識する認識手段を設け、認識手段の認識結果に基
づいて複数の取込手段における何れかの取込手段を選択
して商品層を分離して取り込むピッキング装置を構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多層状に積み重ねら
れた商品層を、単一または複数の層単位で取り出す層単
位ピッキング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パレット上に多層状に積み重ねられた商
品層を層単位で取り出す装置として、特開平１０−３１
６２４５号公報に記載のような荷卸し装置がある。この
荷卸し装置では図８（ａ）の原理図で示すように複数段
に積み重ねられた物品Ｗの最上段を一対の押圧具Ｃ１，
Ｃ２で左右から把持し、パレットＰをパレット昇降装置
Ｌにより下降させることで、（ｂ）のように把持した物
品層とその下段側の物品層とを分離させて取り込むよう
になっている。また、図示を省略したが特開平５−７７
９３７号公報に示されるように、走行体の先端に取り付
けた引き上げローラにより段ばらし側昇降部の製品を走
行体上に取り込むピッキング方式も知られている。これ
らの公開公報記載の装置は、何れも上段側の一層分だけ
の物品や製品を段単位で取り込むようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、商品の製造工
場における工場出荷時に商品をパレット上に多層状に積
み重ねるときは、荷崩れ防止のために商品間にホットメ
ルト等の接着剤を用いて商品相互間を半固定状態に接着
することが行われる。接着剤によって商品層の一部の商
品が下層側の商品と強固に接着されているようなとき
は、図８（ｂ）の点線の斜線で示すように一部の商品の
接着剤が剥がれなくなることがある。また、商品層内の
商品の配置状態が図９に示すような場合は、中心の中空
部で遊離した商品Ｗにクランプ力が伝わらなくなって残
留されることになる。

【０００４】一方、長方形の段ボール箱のような商品Ｗ
の積み重ねによる荷重等による商品層の荷崩れをなくす
ために、図１０（ａ），（ｂ）に示すような奇数層と偶
数層の商品Ｗの積み重ね方向を交互に転換させた“イン
ターロック積み”を採用することもある。“インターロ
ック積み”を採用すると荷崩れは防止できるが、反面に
おいて商品層の縦方向と横方向に寸法差δが生じ易くな
り商品層の各層間のクランプ力が不均一になる。したが
って、上記従来例の前者（特開平１０−３１６２４５
号）のような押圧具Ｃ１，Ｃ２を用いた取り込み手段を
利用すると、パレットＰを降下させたときに商品の取り
残しで残留が発生したり、弱い把持力でクランプが不確
実になる等により何れもそれ以降のピッキング動作に悪
影響を与える等の難点がある。

【０００５】その点、前記従来の後者（特開平５−７７
９３７号）のようにクランプ力に頼らず引き上げローラ
により商品を走行体上に取り込む取込方式によれば、強
固に接着された商品や中空部内の遊離商品或いは商品層
の輪郭形状に寸法差δがある場合等に対しては取り込み
性能が優れていると看倣すことができる。ところが、そ
れぞれ異なる取込手段で商品層を分離して取り込む方式
を採用した上記公報記載の２つの従来例は共に各層毎に
取り込むようになっているので、取り込み動作が遅くな
るという弱点がある。特に、取り込みに引き上げローラ
を利用する後者の場合は、たとえ商品層を列単位に取り
込んでも動作時間が消費されて作業能率を向上すること
ができない等の問題点があった。

【０００６】本発明は、上記のような従来の問題点を解
消するためになされたもので、商品の取り残し状況や配
置パターン等に対応させた最適な取り込み手段を選択し
て、ピッキング動作の信頼性とピッキング効率を向上さ
せた層単位ピッキング装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、多層状に積み
重ねられた商品層を上層部から単一または複数の層単位
で分離して取り込む異なる構成の複数の取込手段を備え
た層単位ピッキング装置において、商品層における層別
の商品の保有性状を認識する認識手段を設け、認識手段
の認識結果に基づいて複数の取込手段における何れかの
取込手段を選択して商品層を分離して取り込むピッキン
グ装置を構成したものである。また、本発明は、多層状
に積み重ねられた商品層を上層部から単一または複数の
層単位で分離して取り込む異なる構成の複数の取込手段
を備えた層単位ピッキング装置において、商品層の側面
を対向方向からクランプして取り込む第１取込手段と、
商品層を層方向に往復動する荷受台上に掬い上げて取り
込む第２取込手段と、商品層における商品の保有性状を
認識する認識手段と、認識手段の認識情報に基づいて前
記第１または第２の取込手段を選択する制御装置と、を
備えたピッキング装置を構成したものである。さらに、
本発明は、多層状に積み重ねられた商品層を上層部から
単一または複数の層単位で分離して取り込む異なる構成
の複数の取込手段を備えた層単位ピッキング装置におい
て、商品層の側面を対向方向からクランプして取り込む
第１取込手段と、商品層を層方向に往復動する荷受台上
に掬い上げて取り込む第２取込手段と、第１取込手段に
よってクランプされた商品層の底面に形成される隙間の
開始時に残留商品を検出する残留検出手段と、第１取込
手段および第２取込手段を制御する制御手段とを備えて
なり、制御手段により、第１取込手段の取込動作の開始
過程において残留検出手段の残留商品の検出結果に基づ
いて第１取込手段の取込動作を第２取込手段の取込動作
に切り換えるピッキング装置を構成したものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１の構成を示す側面図、図２は図１の平面図、
図３は制御装置の構成を示すブロック図である。図１乃
至図３において、１はピッキング装置、２はピッキング
装置１に設けられたクランプ機構である。３はクランプ
機構２の本体、４は本体３に取付られた保持部である。
保持部４にはアクチュエータ等の駆動機構４ａ（図３）
が内蔵されて、この駆動機構４ａが追って説明する制御
装置Ｃｏで制御されて保持部４が本体３に沿って上，下
動して各動作に応じた停止位置が設定される。５は保持
部４に保持された角枠型のフレーム、６は商品、７はフ
レーム５内に設けられ押圧具、８と９は押圧具７を構成
するアクチュエータとその可動端の押圧片である（５〜
９の一桁数字は総称）。

【０００９】商品６は図２の平面図で示すように複数個
が平面的に並べられて、次に説明する商品層の輪郭形状
がフレーム５の中に侵入できるように方形に形成されて
いる。フレーム５の各辺部の内側には、類似構造の押圧
具７が配置されている。そして、普通は対向する一対ま
たは２対の押圧具７のアクチュエータ８が前記の駆動機
構４ａと同様に、制御装置Ｃｏで停止位置やクランプ力
が後述の荷姿や荷重等に対応して独立的に制御されるよ
うになっている。こうして、押圧具７を構成するアクチ
ュエータ８が、可調整の押圧力で商品層の側面を対向方
向から押圧してクランプするクランプ機構２が構成され
る。

【００１０】１０はリフター、１１はパレットである。
６１，６２…はパレット１１上で層状に積み重ねられた
商品層で、リフター１０によりパレット１１と一体に昇
降される。パレット１１上の商品層６１，６２…は、前
述のフレーム５との相対的な位置に関連して昇降範囲内
の停止位置が制御される。１２は荷受台である。荷受台
１２は一対のローラフレーム１３と複数の駆動ローラ１
４とローラフレーム１３の先端に取り付けられたピック
アップローラ１５とから構成される。荷受台１２は上下
一対（図２）のローラフレーム１３と、その間に設けら
れた複数の駆動ローラ１４により格子状に形成されてい
る。１６はローラフレーム１３の走行装置、１７は走行
レールでローラフレーム１３を水平方向に前，後進させ
る。また、ピックアップローラ１５は、図３に示された
ローラ駆動装置１８により独立的にＯＮ・ＯＦＦされ
る。

【００１１】１９は空パレットリフターで、空パレット
２０を昇降させる。また、２１と２２は本体３に取り付
けられた背面ストッパーとその駆動装置、２３は荷受台
１２の後方側に設けられた荷卸しストッパーである。背
面ストッパ２１は商品層６１，６２…を介して荷受台１
２に対向していて、商品層６１，６２…の背面側への移
動を抑止する。そして、前記押圧具７を設けたクランプ
機構２は本発明における実施の形態１の第１取込機構Ａ
を構成し、ピックアップローラ１５を主体とした荷受台
１２等により第２の取込機構Ｂが構成されている。これ
ら異なる構成の２種類の取込機構Ａ，Ｂや空パレット２
０等の全ての動作は、図３のブロック図に示されたよう
に制御装置Ｃｏで制御される。

【００１２】２５は読み取りセンサーで、読み取り窓を
商品層６１，６２…に対向させて保持部４の側面に設け
られている。ここでは、詳しい図示が省略されている
が、読み取りセンサー２５は商品層６１，６２…の側面
に表示されたＩＴＦバーコードのようなバーコードＧ
（不図示）を読み取るためのものである。なお、図１以
降の各図を含めて読み取りセンサー２５の取付位置が図
面の都合でクランプ機構２のフレーム５より高い位置に
図示されているが、実際にはこの読み取りセンサー２５
の高さはフレーム５と同じか、或いはそれより低い位置
になるように構成されている。商品層６１，６２…の側
面上のバーコードＧの表示からは、表１に掲げたような
データＡ，Ｂが読み取られるようになっている。

【００１３】

【表１】

【００１４】表１の左欄はパレット１１に受け入れられ
た商品層６１，６２…にパレット単位で付された商品番
号で、右欄は第１と第２の取込機構Ａ，Ｂを表す英字記
号である。前述のように商品層６１，６２…の各層間の
外形輪郭の寸法差δが小さく、押圧具７で把持したとき
に把持力が全層内に伝達されると予め判断されたような
場合はＡが表示される。また、前記の寸法差δが大きか
ったり把持力が浸透しないと判断されたようなときはＢ
が表示される。つまり、前述の商品層６１，６２…の配
置パターンを表す“荷姿”等の商品５の保有性状に基づ
いて、最適と判断された第１と第２の取込機構Ａ，Ｂの
うちの記号ＡまたはＢの何れかが表示されている。そし
て、同一の商品番号が付された商品層６１，６２…内の
商品は、同じ“荷姿”に纏められている。このほか、バ
ーコードＧには必要により梱包年月日および発送場所或
いは配送ルートや荷送り先等も表示され、これらのデー
タは不図示のコンピュータのデータベースとしても蓄積
される。

【００１５】上述のように２つの取込機構Ａ，Ｂを備え
た実施の形態１の動作を、最初に商品パレット１１上の
商品層６１，６２…の最上層から第３層までの３層分を
取り込んでから搬出側の空パレット２０上に取り込む場
合の動作手順を図４を併用して次に説明する。第１取込
機構Ａまたは第２取込機構Ｂの記号Ａ，Ｂを表すバーコ
ードＧを側面に表示した５つの商品層６１，６２…を積
み重ねたパレット１１がリフター１０上に移載される
と、リフター１０が駆動されて上昇動作を開始する。リ
フター１０の上昇動作に伴って、読み取りセンサー２５
が商品層６１，６２…の側面に表示されたＡまたはＢを
読み取りながら、最上層からフレーム５内に侵入する。

【００１６】上昇する商品層６１，６２…が予め制御装
置Ｃｏによって取り出したい高さと層数から演算したレ
ベルに達すると、リフター１０の上昇動作が停止する。
停止状態では図１に示すように、３層目の商品層６３が
フレーム５に対向する。ここで、読み取りセンサー２５
の商品層６３の読み取り結果に基づいて、押圧具７を有
するクランプ機構２側の第１取込機構Ａが選択される。
押圧具７を有する第１取込機構Ａが選択されると、フレ
ーム５内の１対または２対の押圧具７が作動して同一高
さに上昇している商品層６３がその“荷姿”や荷重等に
適応したクランプ力で挾持されることになる。

【００１７】そして、フレーム５内で挾持された商品層
６３を介して、３層分の商品層６１〜６３がクランプ機
構２に一体に保持される。次に、リフター１０によりパ
レット１１を下降（または把持側を上昇）させると、図
４（ａ）のようにフレーム５側の商品層６３と下層側の
商品層６４との間に隙間Ｇが形成される。形成された隙
間Ｇ内に荷受台１２を侵入させて、左限に到達して前進
を停止する。ここで、フレーム５を幾分下降させてか
ら、アクチュエータ８を戻して押圧片９による押圧を解
除する。押圧片９の押圧の解除でクランプ機構２によっ
てクランプされた商品層６１〜６３が、前進位置で停止
中の荷受台１５の上に載置される。この状態が、図４
（ｂ）に示されている。

【００１８】引き続いて、図４（ｃ）のようにフレーム
５をさらに上昇させてから、商品層６１〜６３を載置し
た荷受台１２を待機位置に後退させる。後退する荷受台
１２が待機位置に戻る途中で、荷受台１２上の商品層６
１〜６３は降下した荷卸しストッパー２３に規制されて
空パレット２１上に移し替えられる。その後、制御装置
Ｃｏによって予め設定されたリフター１０の上下動動作
等がほぼ同様に繰り返されて、パレット１１上の残りの
商品層６４，６５が降下する空パレット２０上に一体に
ピッキングされるようになっている。読み取りセンサー
２５により第１取込機構Ａが読み取られたときは、ピッ
クアップローラ１５を駆動するローラ駆動機構１８は不
作動状態になる。

【００１９】前述のように、商品５の“荷姿”が図１０
のように各商品層６１，６２…間の寸法差δが大きいと
きや、図９に示すように遊離商品Ｗを抱えていて層内の
全ての商品にクランプ力が伝達されないような場合に
は、図５の（ａ）〜（ｄ）に示す工程を経て取り込み動
作が行われる。読み取りセンサー２５によって英字記号
Ｂが読み取られると、第２取込機構Ｂが選択されて第１
取込機構Ａが不動作状態になってフレーム５が押し上げ
られる。同時に、パレット１１上の商品層６１，６２…
内の最上層の商品層６１が荷送り台１２と同高位置に設
定される。次いで、本体３側の駆動装置２２が駆動され
て、背面ストッパ２１を荷送り台１２側に突出させて商
品層６１の背面に接触させる。

【００２０】背面ストッパ２１と商品層６１との接触
後、ピックアップローラ１５と駆動ローラ１４を回転さ
せながら荷受台１２が前進する。前進する荷受台１２の
先端のピックアップローラ１５が商品６の下部側面付近
に回転しながら接触して、図５（ａ）に示すように摩擦
力により押し上げて下層部との接触面に割り込むことに
なる。そして、ピックアップローラ１５と駆動ローラ１
４とを介して、荷受台１２が商品６を次々に掬い上げな
がら前進する。荷受台１２が更に前進して、層内の全商
品６が荷受台１２上に掬い上げられて左限に到達する。
到達後、両ローラ１５と１４が回転を停止して、荷受台
１２が後退を開始する〔図５（ｂ）〕。後退途中で荷受
台１２上の商品層６１は荷卸しストッパ２５に接触し
て、右限に戻ると図５の（ｃ）のように商品層６１が空
パレット２０上に移し替えられる。

【００２１】移し替えられた商品層６１を載せた空パレ
ット２０は、商品層６１，６２…の１層分の高さだけ下
降する。逆に、受入側のパレット１１は、リフター１０
に駆動されて１層分だけ上昇する。その後、図５（ｄ）
に示すように前記の最上層の商品層６１のときと同様の
動作で、第２取込機構Ｂによる第２層目の商品層６２の
取り込み動作が再開される。以下、同様の動作が順次循
環的に繰り返されて、パレット１１上に残された商品層
６３，６４…の取り込み動作が継続されて全ての商品層
６１，６２…の空パレット２０上への各層毎の取り込み
が完了するようになっている。

【００２２】実施の形態２．図６は本発明の実施の形態
２の説明図である。この実施の形態２では図６に示すよ
うに、前記した図８の取り残し物品Ｗや図９の遊離製品
等の残留商品を検出するための残留センサー２６が設け
られている。残留センサー２６は透過型で、例えば投，
受光の一組の検出素子で構成する光センサーのような検
出手段が用いられている。一対の検出素子からなる残留
センサー２６の一方が、例えば荷受台１２の先端等に設
けられて他方が本体３側に対向配置されている。

【００２３】残留センサー２６を備えた実施の形態２の
動作を、図６により説明する。前述のように読み取りセ
ンサー２５の読み取り結果で第１取込機構Ａ側が選択さ
れると、押圧具７が作動して商品層６３を介して商品層
６１〜６３がクランプ機構２に一体に保持される。そし
て、リフター１０によりパレット１１の下降を開始する
と、図示のように商品層６３と下層側の商品層６４との
間に少ない隙間Ｇが形成される。このとき、前述のよう
な強固に接着された物品や遊離した製品等が取り残さ
れ、この残留商品６を残留センサー２６が隙間Ｇを通し
て検出することになる。そして、制御装置Ｃｏの制御動
作が働いて取込動作を司る第１取込機構Ａが第２取込機
構Ｂに切り換えられる。

【００２４】第２取込機構Ｂに切り換えられると、背面
ストッパ２１が突出し商品層６１に接触する。次に、フ
レーム５が僅かに上昇して拡げられた隙間Ｇ内に荷受台
１２が前進して、今度は回転するピックアップローラ１
５と駆動ローラ１４による掬い上げ動作に移行する。こ
の切換によって取り残された残留商品６が、荷受台１２
上に掬い上げられる。掬い上げ後、ピックアップローラ
１５と駆動ローラ１４の回転が止まってから、再び第１
取込機構Ａによる取込動作に復元する。このようにし
て、実施の形態２によればたとえ取込中に残留商品６が
生じるような場合でも、途中でクランプ型が掬い上げ型
に切り換えられて動作を中断することなく取り込み動作
を続行することが可能になる。

【００２５】図７は本発明の実施の形態の応用例の構成
を示す部分図である。この応用例では、受入用のパレッ
ト１１が移載されるリフター１０の上方に、前記の読み
取りセンサー２５に代えて三次元的な撮像が可能な視覚
センサー２７が設けられている。視覚センサー２７の出
力端は、立体画像の演算・処理機能を持つ制御装置Ｃｏ
や上位のコンピュータ等に接続されている。この視覚セ
ンサー２７の出力を利用してパレット１１上の最上層の
商品層６１の立体画像を直接取り込み、取り込んだ画像
が処理されて商品の“荷姿”等の商品６の保有する性状
（保有性状と呼ぶ）が解析されてこれを認識する性状認
識部２８（図３）が構成されている。そして、この性状
認識部２８の認識に基づいて、前述と同様に最適な手段
と判断された第１，第２の取込機構Ａ，Ｂの何れかが選
択される。選択後の取り込み動作は前述と共通するの
で、再説明を省略する。

【００２６】なお、上述の本発明の実施の形態では荷受
台１２を駆動ローラで構成した場合について説明した
が、荷受台１２はフリーローラでもよくスラット（短
冊）状の板材で構成してもよい。また、取込機構がＡ，
Ｂの２種類の場合を挙げて説明したが、２種類以上であ
ってもよく、クランプ機構や荷受台等の構造についても
必ずしも実施の形態に限定するものではない。さらに、
実施の形態２では透過形の残留センサーの検出結果を利
用して取込機構のＡ〜Ｂに切り換えた場合を説明した
が、残留センサーは反射型等で構成してもよく、切換を
Ｂ〜Ａに実施することも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の層単位ピ
ッキング装置によれば、商品層内に収容れた商品の保有
する配置パターンや接着状態等の保有性状に基づいて複
数種の取込手段の中から最適な取込手段を選択するよう
にしたので、ピッキングの信頼性とピッキングの動作効
率を著しく向上させた層単位のピッキング装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の構成を示す側面図であ
る。

【図２】実施の形態１の平面図である。

【図３】実施の形態１の制御装置の構成を示すブロック
図である。

【図４】本発明の実施の形態１の動作を示す説明図であ
る。

【図５】実施の形態１の別の動作を示す説明図である。

【図６】本発明の実施の形態２の説明図である。

【図７】本発明の実施の形態１，２の応用例の説明図で
ある。

【図８】従来の荷卸し装置の原理的な説明図である。

【図９】商品の配置パターンを示す説明図である。

【図１０】商品の別の配置パターンを示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ ピッキング装置 ２ クランプ機構 ６ 商品 １０ リフター １１ パレット １２ 荷受台 １５ ピックアップローラ １９ 空パレットリフタ ２０ 空パレット ２１ 背面ストッパー ２３ 荷卸しストッパー ２５ 読み取りセンサー ２６ 残留センサー ２７ 視覚センサー ２８ 性状認識部 ６１，６２… 商品層 Ａ 第１取込機構（取込手段） Ｂ 第２取込機構（取込手段） Ｃｏ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉永 陽一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 衛藤 信一郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 石川 洋史 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 3F030 AA04 AB04 BA02 BA05 BB01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多層状に積み重ねられた商品層を上層部
   から単一または複数の層単位で分離して取り込む異なる
   構成の複数の取込手段を備えた層単位ピッキング装置に
   おいて、 前記商品層における層別の商品の保有性状を認識する認
   識手段を設け、該認識手段の認識結果に基づいて前記複
   数の取込手段における何れかの取込手段を選択して前記
   商品層を分離して取り込むことを特徴とする層単位ピッ
   キング装置。
2. 【請求項２】 多層状に積み重ねられた商品層を上層部
   から単一または複数の層単位で分離して取り込む異なる
   構成の複数の取込手段を備えた層単位ピッキング装置に
   おいて、 前記商品層の側面を対向方向からクランプして取り込む
   第１取込手段と、 前記商品層を層方向に往復動する荷受台上に掬い上げて
   取り込む第２取込手段と、 前記商品層における商品の保有性状を認識する認識手段
   と、 該認識手段の認識情報に基づいて前記第１または第２の
   取込手段を選択する制御装置と、 を備えたことを特徴とする層単位ピッキング装置。
3. 【請求項３】 多層状に積み重ねられた商品層を上層部
   から単一または複数の層単位で分離して取り込む異なる
   構成の複数の取込手段を備えた層単位ピッキング装置に
   おいて、 前記商品層の側面を対向方向からクランプして取り込む
   第１取込手段と、 前記商品層を層方向に往復動する荷受台上に掬い上げて
   取り込む第２取込手段と、 前記第１取込手段によってクランプされた商品層の底面
   に形成される隙間の開始時に残留商品を検出する残留検
   出手段と、 前記第１取込手段および第２取込手段を制御する制御手
   段とを備えてなり、 該制御手段により、前記第１取込手段の取込動作の開始
   過程において前記残留検出手段の残留商品の検出結果に
   基づいて第１取込手段の取込動作を第２取込手段の取込
   動作に切り換えることを特徴とする層単位ピッキング装
   置。