JP2009001380A - スタッカクレーン及びその運用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動倉庫のスペース効率を高めることができるスタッカクレーンの運用方法を提供する。
【解決手段】自動倉庫においてラックに沿って移動するスタッカクレーンの運用方法であって、前記スタッカクレーンは、物品を載置台に載せて前記スタッカクレーンから出退することにより前記物品の移載を行う移載手段を有し、前記載置台上の前記ラックの側へ寄った位置に前記物品を載置する載置ステップ（Ｓ１３〜Ｓ１６）を含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、スタッカクレーン及びその運用方法に関し、特に、自動倉庫のスペース効率を向上させる技術に関する。

従来、自動走行するスタッカクレーンにより、物品をラックへ収納し、またラックから物品を取り出す自動倉庫が広く実用化されている。ラックには、物品を収納する複数の棚が縦横に連ねて設けられる。

このような自動倉庫において、１つの棚の奥行き方向に複数の物品を収納するようにラックを構成すると共に、スタッカクレーン１のスライドフォークに複数のリフタを設けて個別に昇降自在とし、スライドフォークの出退と個々のリフタの昇降とを制御する技術が周知となっている（例えば、特許文献１を参照）。

この構成によれば、近接した棚から物品を１個ずつ荷積みして、一度に複数の物品を出庫することができるので、例えば部品倉庫にこの技術を適用すれば、対や組で用いられる複数種の部品を自動倉庫内で組み合わせて一括して出庫することが可能となる。
特開２００２−１８７６０３号公報

従来の技術によれば、個別に昇降制御可能な複数のリフタが付いたスライドフォークを用いて物品の移載を行うので、そのようなスライドフォークを差し込むための比較的大きな空間を、個々の物品に対応して確保する必要がある。そのため、複数の物品を望ましい組み合わせで出庫できるという便宜を得る代わりに、収納のスペース効率が低下するという問題がある。

これに対し、自動倉庫の運用方針によっては、収納のスペース効率が出庫の便宜よりも重要視される場合が少なくない。しかしながら、従来の技術では、収納のスペース効率を向上させる有効な対策を取ることができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、自動倉庫の収納のスペース効率を向上することができるスタッカクレーン、及びその運用方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、自動倉庫においてラックに沿って移動するスタッカクレーンの運用方法であって、前記スタッカクレーンは、物品を載置台に載せて前記スタッカクレーンから出退することにより前記物品の移載を行う移載手段を有し、前記載置台上の前記ラックの側へ寄った位置に前記物品を載置する載置ステップを含む。

この構成によれば、物品の移載時に必要な前記移載手段の進出量が少なくて済むため、前記移載手段をより薄く構成することができる。例えば、前記移載手段が、複数のプレートから構成されるスライドフォークである場合、より少ない数のプレートでスライドフォークを構成できる。

移載手段の薄型化によって、物品ごとに確保しなくてはならない移載手段の進入領域が一律に削減されるので、収納のスペース効率が向上する。

とりわけ、１つの棚に前記移載手段の出退方向に沿って複数の物品を収納するといった、物品の移載時に前記移載手段に大きな進出量が要求される状況では、本来厚みのある移載手段が用いられるので、この構成を適用して前記移載手段を薄型化する効果は大きい。

また、より好ましくは、前記載置ステップで、前記載置台の前記ラック側の端部と前記物品の端部とが揃う位置に前記物品を載置してもよい。

この構成によれば、物品の後部に移載手段の干渉を避けるためのクリアランスを取る必要がないので、収納スペースを無駄なく使い切ることができる。

また、前記自動倉庫において、前記スタッカクレーンの通路の両側にラックが設けられると共に、前記通路の少なくとも片側に入庫する物品が置かれるステーションが設けられ、前記運用方法は、さらに、前記ステーションに置かれた物品を収納するラックを特定する特定ステップを含み、前記載置ステップで、前記スタッカクレーンから前記特定されたラックに応じた量、前記移載手段を進出させることにより、前記ステーションから前記載置台上の前記特定されたラックの側へ寄った位置に前記物品を移載してもよい。

この構成によれば、移載手段の進出量を制御するだけで物品の載置位置を変えることができるので、特別な機構を追加することなしに、収納のスペース効率を向上する効果を得ることができる。

また、本発明は、このような運用方法として実現できるだけでなく、このような運用方法に従ってスライドフォークを制御する制御手段を含むスタッカクレーンとして実現することもできる。

前記説明したように、本発明のスタッカクレーンの運用方法によれば、物品を、移載手段上の、前記物品を収納するラックの側へ寄った位置に載置するので、前記物品の移載時に必要な前記移載手段の進出量が少なくて済み、その結果、前記移載手段をより薄く構成することができる。

移載手段の薄型化によって、物品ごとに確保しなくてはならない移載手段の進入領域が一律に削減されるので、自動倉庫における収納のスペース効率が向上する。

本発明の実施の形態におけるスタッカクレーン、及びその運用方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、実施の形態における自動倉庫の構成の一例を示す斜視図である。図１の自動倉庫は、スタッカクレーン１、スタッカクレーン１の通路に沿って設けられたラック２、入出庫の際に物品が置かれるステーション３から構成される。ラック２には、物品を収納する複数の棚が縦横に設けられる。

ラック２は、スタッカクレーン１の通路を挟んで反対側にも設けられてもよい。

図２は、スタッカクレーン１の構成の一例を模式的に示す図である。図２は、図１の自動倉庫の左側面図に対応する。ここでは、スタッカクレーン１の通路の両側にラック２が設けられるとし、便宜的に、図面右側のラックを右ラック２Ｒと呼び、左側のラックを左ラック２Ｌと呼んで区別する。

スタッカクレーン１は、下部台車１１と上部台車１２とをマスト１３で連結してなる躯体、昇降台１６、及び制御装置２３を含んで構成される。

下部台車１１には、床面に敷設されたレール４を走行するための車輪１４、及び車輪１４を駆動する走行モータ１５が取り付けられる。

マスト１３には、昇降台１６が昇降可能に取り付けられると共に、ウィンチモータ１７が取り付けられる。昇降台１６は、シーブ１８により案内されるワイヤロープ１９で懸吊され、ウィンチモータ１７の動作に応じてマスト１３を昇降する。

昇降台１６には、スライドフォーク２０が設けられる。スライドフォーク２０は、互いに復動可能に連結された複数のプレート２１、及びプレート２１を昇降台１６から出退させる移載モータ２２から構成される。最上層のプレート２１は、物品を載置する載置台として機能する。ここで、スライドフォーク２０が、特許請求の範囲に記載の移載手段の一例である。

制御装置２３は、走行モータ１５、ウィンチモータ１７、及び移載モータ２２の動作を制御する。

スタッカクレーン１は、制御装置２３の制御下で、ラック２の所望の棚、又はステーション３までレール４を走行し、昇降台１６を昇降させ、スライドフォーク２０を出退させることによって、昇降台１６とラック２及びステーション３との間で物品を移載する。

図３（Ａ）は、スライドフォーク２０の出退機構を概念的に示す図である。

ベースプレート２１Ｂに設けられる複数のカムフォロワ２４は、ミドルプレート２１Ｍに設けられる第１の直動案内溝２５と係合する。また、トッププレート２１Ｔに設けられる複数のカムフォロワ２６は、ミドルプレート２１Ｍに設けられる第２の直動案内溝２７と係合する。これにより、ベースプレート２１Ｂ、ミドルプレート２１Ｍ、及びトッププレート２１Ｔは、互いに復動可能に連結される。

ベースプレート２１Ｂに取り付けられるピニオン２８は、ミドルプレート２１Ｍに設けられるラック２９と噛合う。移載モータ２２がピニオン２８を駆動することによって、ミドルプレート２１Ｍがベースプレート２１Ｂから、左右何れの方向へも押し出され、また引き込まれる。

ミドルプレート２１Ｍに設けられるピニオン３０は、ベースプレート２１Ｂ及びトッププレート２１Ｔにそれぞれ設けられるラック３１及びラック３２と噛合う。

これにより、トッププレート２１Ｔは、ミドルプレート２１Ｍがベースプレート２１Ｂから押し出され、また引き込まれる量と同じ量、ミドルプレート２１Ｍから押し出され、また引き込まれる。言い換えれば、トッププレート２１Ｔは、ベースプレート２１Ｂに対し、ミドルプレート２１Ｍの２倍の速度で移動する。

この機構を積み重ねることによって、４枚以上のプレートを有するスライドフォークを構成することができる。

図３（Ｂ）は、スライドフォーク２０の他の出退機構を概念的に示す図である。この出退機構では、図３（Ａ）に示されるピニオン３０及びラック３１、ラック３２の代わりに、次の構成が設けられる。

すなわち、ミドルプレート２１Ｍに、スプロケット３３及びスプロケット３４が取り付けられる。スプロケット３３に歯合するチェーン３５（太実線で示される）が、係止具３６及び係止具３７によりそれぞれベースプレート２１Ｂ及びトッププレート２１Ｔに繋止される。また、スプロケット３４に歯合するチェーン３８（太破線で示される）が、係止具３９及び係止具４０によりそれぞれベースプレート２１Ｂ及びトッププレート２１Ｔに繋止される。

この構成によっても、図３（Ａ）の構成と同様に、トッププレート２１Ｔは、ミドルプレート２１Ｍがベースプレート２１Ｂから押し出され、また引き込まれる量と同じ量、ミドルプレート２１Ｍから押し出され、また引き込まれる。

次に、ラックの奥行き方向に沿って１つの棚に複数の物品を収納する場合におけるスライドフォーク及び棚の位置関係について、従来設計されるところの典型例を説明する。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）、及び図４（Ｃ）は、そのような典型例を示す図である。理解の便宜のため、仮定的な寸法値を示す。数値の単位は、例えばミリメートルとしてもよい。

図４（Ａ）は、スライドフォークがスタッカクレーンに引き込まれた状況を表している。幅１６００のスタッカクレーンの通路に隣接して奥行き１６００のラックが設けられる。ここで、奥行きとはスライドフォークの出退方向を言い、紙面の左右方向に対応する。左側のラックの図示は省略される。

ラックの奥行き方向に収納領域を分割することにより、各々奥行き８００の手前棚領域及び奥棚領域が設定される。手前棚領域及び奥棚領域の下部には、スライドフォーク進入領域が確保される。

スライドフォークは、上から順に、奥行き８００のトッププレート、及び各々奥行き１２００の３枚のミドルプレート及びベースプレートで構成される。各プレートは、センタ位置を揃えて、スタッカクレーンに引き込まれている。カムフォロワの間隔（以下、支点ピッチと言う）は４００である。

図４（Ｂ）は、手前棚領域に物品を移載する状況を表している。最下層のミドルプレートをベースプレートから距離３００押し出すことにより、スライドフォークは全体として距離１２００押し出され、トッププレートが手前棚領域に位置付く。

図４（Ｃ）は、奥棚領域に物品を移載する状況を表している。最下層のミドルプレートをベースプレートから距離５００押し出すことにより、スライドフォークは全体として距離２０００押し出され、トッププレートが奥棚領域に位置付く。

さて、このようなスライドフォーク及び棚の典型的な位置関係に対して、収納のスペース効率の向上を検討すると、いくつかの問題が明らかになってくる。

まず、スライドフォークの高さ方向の大きさ（出厚と言う）を低減することによりスライドフォーク進入領域を縮小し、それにより棚の高さ方向のピッチを詰めてスペース効率を向上することを検討する。

図５は、出厚を減らすべく、４枚のプレートでスライドフォークを構成した場合に生じる問題を説明する図である。図５に示されるように、プレート１枚あたりの進出量を６６６．７とすることにより、トッププレートを奥棚領域へ位置付けることができる。

しかし、トッププレートと上層のミドルプレートとが交わる部分の奥行きが３３３．３まで減少するため、支点ピッチを４００確保することは不可能である。そのため、物品の重量によっては反力が限界値を超過して強度不足に陥るため、この構成を採用することはできない。

そこで、支点ピッチを確保することを検討する。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、支点ピッチを確保すべく、トッププレートの奥行きをミドルプレートやベースプレートと同じ１２００とした場合に生じる問題を説明する図である。

図６（Ａ）は、手前棚領域に物品を移載する状況を表している。手前棚領域の奥行きを８００として、奥棚領域は、トッププレートとの干渉を避けるために、手前棚領域から奥行き２００のクリアランスを取って設定される。

図６（Ｂ）は、そのように設定された奥棚領域に物品を移載する状況を表している。図６（Ｂ）に示されるように、プレート１枚あたりの進出量を７３３．３とすることにより、トッププレートを奥棚領域に位置付け、なおかつ４００の支点ピッチを得ることができる。

しかしながら、手前棚領域後部のクリアランスに加えて、さらに奥棚領域後部のクリアランスを取るために、ラックの奥行きが２０００となり、ラックの設置面積に無駄が生じることになる。これは、収納のスペース効率を向上させる目的に反する。

このように、収納のスペース効率を向上させるためのいくつかの試みが考えられるものの、何れも実効性に乏しい。そのため、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示されるような従来の典型的な設計が維持されるところとなっている。

そこで、本願発明に係るスタッカクレーン及びその運用方法では、上述した問題を克服して収納のスペース効率を向上するために、トッププレートのラック側へ寄った位置に物品を載置する。

また、ステーションに置かれた物品を収納する棚を特定し、特定された棚がスタッカクレーンの通路のどちら側のラックにあるかに応じてスライドフォークの進出量を制御することによって、トッププレートの特定された棚の側へ寄った位置にその物品を載置してもよい。

以下、このようなスタッカクレーンの運用の詳細について説明を続ける。

図７は、本実施の形態におけるスタッカクレーンの運用方法の一例を示すフローチャートである。図２の構成を参照しながら、図７のフローチャートを説明する。

制御装置２３は、物品が到着したことを検知すると（Ｓ１０）、走行モータ１５及びウィンチモータ１７を駆動することによって、昇降台１６をステーション３へ移動させる（Ｓ１１）。物品の到着検知は、例えばステーション３に設けられるセンサからの通知や、自動倉庫の全体の活動を管理する上位コンピュータからの通知に基づいて行うことができる。

制御装置２３は、到着した物品を収納する棚を特定する（Ｓ１２）。棚の特定は、例えば物品に貼付されるＩＣタグに予め記録されている棚に関する情報を読み取ることや、上位コンピュータに問い合わせることによって行ってもよい。そして、特定された棚が右ラック２Ｒにあるか左ラック２Ｌにあるかを判断する（Ｓ１３）。

制御装置２３は、棚が右ラック２Ｒにあると判断すると（Ｓ１３で右ラックの棚）、移載モータ２２を駆動することによりスライドフォーク２０を第１量進出させる（Ｓ１４）。また、棚が左ラック２Ｌにあると判断すると（Ｓ１３で左ラックの棚）、移載モータ２２を駆動することによりスライドフォーク２０を第２量進出させる（Ｓ１５）。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、ステーションからトッププレートへ物品を移載する際のスライドフォークの進出位置の一例を示す図である。理解の便宜のため、図４（Ａ）などと対照される仮定的な寸法値を示す。数値の単位は、例えばミリメートルとしてもよい。

幅１６００のスタッカクレーンの通路に隣接して奥行き８００の入出庫領域であるステーションが設けられる。ステーションのスタッカクレーン通路と反対側には、スライドフォークとの干渉を避けるための奥行き４００のクリアランスが設定される。入出庫領域の中心は、前述した手前棚領域の中心と同じく、スタッカクレーン通路の中心から距離１２００に位置する。棚へ収納する物品は、この入出庫領域に置かれる。

スライドフォークは、各々奥行き１２００のトッププレート、２枚のミドルプレート、及びベースプレートから構成される。支点ピッチは４００である。この構成は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示されるスライドフォークと同一であり、図４（Ａ）に示されるスライドフォークと比べてプレートが１枚少ない。

図８（Ａ）は、収納する棚が右ラック２Ｒにあると判断された場合にステーションからトッププレートへ物品を移載する状況を表している。

最下層のミドルプレートをベースプレートから距離３３３．３押し出すことにより、スライドフォークは全体として距離１０００押し出され、トッププレートは、右側の端部が入出庫領域の右側の端部と揃う位置に位置付けられる。この距離１０００が前述の第１量の一例である。

図８（Ｂ）は、収納する棚が左ラック２Ｌにあると判断された場合にステーションからトッププレートへ物品を移載する状況を表している。

最下層のミドルプレートをベースプレートから距離４６６．７押し出すことにより、スライドフォークは全体として距離１４００押し出され、トッププレートは、左側の端部が入出庫領域の左側の端部と揃う位置に位置付けられる。この距離１４００が前述の第２量の一例である。

制御装置２３は、移載モータ２２を駆動することによりスライドフォーク２０を図８（Ａ）又は図８（Ｂ）に示される位置まで進出させ、ウィンチモータ１７を駆動することによって昇降台１６を上昇させる。これにより、ステーション３に置かれた物品は、トッププレートの右側（右ラック２Ｒの側）又は左側（左ラック２Ｌの側）へ寄った位置に移載される（Ｓ１６）。

制御装置２３は、スライドフォーク２０を昇降台１６へ引き込み（Ｓ１７）、走行モータ１５及びウィンチモータ１７を駆動することによって、昇降台１６を、物品を収納する棚へ移動させる（Ｓ１８）。

そして、物品を収納する領域が手前棚領域か奥棚領域かに応じて、スライドフォークを第３量又は第４量進出させ、目的の領域へ物品を移載する（Ｓ１９〜Ｓ２２）。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、トッププレートから棚へ物品を移載する際のスライドフォークの進出位置の一例を示す図である。手前棚領域への移載にはスライドフォークを距離１０００進出させる。この距離１０００が前述の第３量の一例である。また、奥棚領域への移載にはスライドフォークを距離１８００進出させる。この距離１８００が前述の第４量の一例である。このとき、支点ピッチは４００確保される。

なお、このような右ラックについての動作は、左ラックについても対称に実行される。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）を、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）と比較して、プレートの数を減らすことによって、スライドフォークの出厚が削減される。しかも、トッププレートの奥行きをミドルプレート及びベースプレートと同じ奥行きにして、なおかつ物品をトッププレートのラック側へ寄った位置に載置することによって、支点ピッチを確保したまま、少ない数のプレートで手前棚領域及び奥棚領域への物品の移載が可能になっている。

また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）と比較して、物品の端部をトッププレートのラック側端部に揃えて載置することができるので、手前棚領域後部のクリアランス及び奥棚領域後部のクリアランスを取る必要がなくなり、その結果、ラックの設置面積を無駄なく使い切ることができる。

従って、実施の形態のスタッカクレーン及びその運用方法によれば、ラックの設置面積に無駄を生じることなく、スライドフォークの出厚の削減により棚の高さ方向のピッチを短縮できるので、収納のスペース効率が向上する。

なお、このような運用方法は、特にスタッカクレーン通路の両側にラックが設けられる場合においては、ラックの奥行きよりもトッププレートの奥行きが短い場合に良好な効果を発揮する。

その逆に、ラックの奥行きよりもトッププレートの奥行きが長い場合には、トッププレートのステーションと反対側のラックに寄せて物品を載置すると、ステーションからトッププレートへ物品を移載する際のスライドフォークの進出量が、トッププレートからラックへ物品を移載する際のスライドフォークの進出量よりも大きくなるため、スライドフォークの進出量が最適化されず、スライドフォークの出厚の削減にとってかえって不利になることがある。

そこで、実施の形態で説明したように、ラックの奥行きよりもトッププレートの奥行きを短く構成すると共に、ラックの奥行き方向に沿って複数の収納領域（例えば、前述した手前棚領域及び奥棚領域）を設定することが有効である。従って、そのように構成されたラックとスタッカクレーンとを備える自動倉庫及び運用方法も、本発明に含まれる。

以上、実施の形態のスタッカクレーン及びその運用方法について、理解の便宜のため仮定的な数値を用いて説明してきた。しかし、本発明が、スタッカクレーン、スライドフォーク、プレート、ラック、及びステーションの奥行き寸法によって限定されないことはもちろんである。本発明は、一般に、移載装置上のラック寄りに物品を載置する技術によって特徴付けられる。

本発明に係るスタッカクレーン、及びその運用方法は、例えば自動倉庫に利用できる。

実施の形態における自動倉庫の構成の一例を示す斜視図 スタッカクレーンの構成の一例を模式的に示す図 （Ａ）及び（Ｂ）スライドフォークの出退機構を概念的に示す図 （Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）スライドフォークの従来の進出位置の一例を示す図 少ない数のプレートでスライドフォークを構成した場合に生じる問題を説明する図 （Ａ）及び（Ｂ）支点ピッチを確保した場合に生じる問題を説明する図 実施の形態におけるスタッカクレーンの運用方法の一例を示すフローチャート （Ａ）及び（Ｂ）ステーションからの移載時のスライドフォークの進出位置の一例を示す図 （Ａ）及び（Ｂ）棚への移載時のスライドフォークの進出位置の一例を示す図

符号の説明

１ スタッカクレーン
２ ラック
２Ｒ 右ラック
２Ｌ 左ラック
３ ステーション
４ レール
１１ 下部台車
１２ 上部台車
１３ マスト
１４ 車輪
１５ 走行モータ
１６ 昇降台
１７ ウィンチモータ
１８ シーブ
１９ ワイヤロープ
２０ スライドフォーク
２１ プレート
２１Ｂ ベースプレート
２１Ｍ ミドルプレート
２１Ｔ トッププレート
２２ 移載モータ
２３ 制御装置
２４、２６ カムフォロワ
２５、２７ 直動案内溝
２８、３０ ピニオン
２９、３１、３２ ラック
３３、３４ スプロケット
３５、３８ チェーン
３６、３７、３９、４０ 係止具

Claims (4)

1. 自動倉庫においてラックに沿って移動するスタッカクレーンの運用方法であって、
   前記スタッカクレーンは、物品を載置台に載せて前記スタッカクレーンから出退することにより前記物品の移載を行う移載手段を有し、
   前記載置台上の前記ラックの側へ寄った位置に前記物品を載置する載置ステップを含む
   ことを特徴とする運用方法。
2. 前記載置ステップで、前記載置台の前記ラック側の端部と前記物品の端部とが揃う位置に前記物品を載置する
   ことを特徴とする請求項１に記載の運用方法。
3. 前記自動倉庫において、前記スタッカクレーンの通路の両側にラックが設けられると共に、前記通路の少なくとも片側に入庫する物品が置かれるステーションが設けられ、
   前記運用方法は、さらに、
   前記ステーションに置かれた物品を収納するラックを特定する特定ステップを含み、
   前記載置ステップで、前記スタッカクレーンから前記特定されたラックに応じた量、前記移載手段を進出させることにより、前記ステーションから前記載置台上の前記特定されたラックの側へ寄った位置に前記物品を移載する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の運用方法。
4. 自動倉庫においてラックに沿って移動するスタッカクレーンであって、
   物品を載置台に載せて前記スタッカクレーンから出退することにより、前記物品の移載を行う移載手段と、
   前記スタッカクレーンから所定量、前記移載手段を進出させることにより、前記載置台上の前記ラックの側へ寄った位置に前記物品を載置させる制御手段と
   を備えることを特徴とするスタッカクレーン。

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