JP6705227B2

JP6705227B2 - ピッキングシステム

Info

Publication number: JP6705227B2
Application number: JP2016050232A
Authority: JP
Inventors: 清水　真由美; 真由美清水; 田井　彰人; 彰人田井
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2020-06-03
Anticipated expiration: 2036-03-14
Also published as: JP2017165513A

Description

本願発明は、所定の物品を受領容器に自動的に投入するピッキングシステムに関する。

従来、オーダーに応じた複数種類の物品を受領容器に投入するピッキングシステムにピッキングロボットを導入し、ピッキング作業の自動化を図ったシステムが存在している。例えば、特許文献１に記載のピッキングシステムは、複数種類の物品が同一種類ごとに保管された棚からオーダーに応じた種類の物品をピッキングロボットがピックアップし、ピックアップされた物品をパレットに移載装置で移載する技術が記載されている。

特開平８−１０４４０４号公報

ところが、従来のピッキングシステムでは、オーダーに応じた種類の物品が一つの受領容器やパレットに揃わない場合は次の受領容器に物品を投入できないため、オーダーの内容によっては、効率的に物品を投入することが困難な場合があった。

本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ピッキングロボットが一つの棚に保持されている複数の受領容器に対して物品をそれぞれ投入することのできるピッキングシステムの提供を目的としている。

上記目的を達成するために、本願発明にかかるピッキングシステムは、受領容器に物品を投入するピッキングシステムであって、複数の受領容器を保持する棚と、前記棚に受領容器を移載する移載装置を有する搬送装置と、移動体を前記棚に対して移動させる移動装置と、前記移動体に取り付けられ、物品を前記棚に保持された受領容器に投入するピッキングロボットとを備えることを特徴とする。

これによれば、一台のピッキングロボットを移動体と共に移動させることにより、棚に保管された複数の受領容器に対し一種類の物品をそれぞれ投入することが可能となる。

また、前記棚は、前記受領容器に投入する物品が収容された供給容器を保持する物品供給部を備えてもかまわない。

これによれば、一つの棚において、受領容器と供給容器を配置することができるため、ピッキングシステムの省スペース化を図ることが可能となる。また、物品を保持する供給容器を搬送装置で搬送し移載することができるため、ピッキング作業の効率化を図ることが可能となる。

また、前記移動装置は、前記移動体に取り付けられ、前記受領容器に供給する物品が収容された供給容器を保持する容器保持手段を備えてもかまわない。

これによれば、ピッキングロボットが移動体と共に移動した場合でも、供給容器をピッキングロボットの近傍に常に配置することができ、また、受領容器に対し供給容器とピッキングロボットとを近づけることができるため、ピッキングロボットによるピッキング時間を短縮してピッキング作業の効率化を図ることが可能となる。

また、前記移動装置は、前記棚を挟んで前記搬送装置の反対側に配置されてもよい。

これによれば、移動装置と搬送装置とが干渉しないため、ピッキングロボットによるピッキング作業と受領容器の搬送とを独立して行うことができ、例えば、ピッキング作業中に受領容器の棚への搬出入を行うなどピッキングシステム全体の効率化を図ることが可能となる。

また、前記棚は、第一棚と第二棚とを備え、前記移動体を前記第一棚と前記第二棚との間で移動させることで、前記ピッキングロボットは、前記第一棚に保持される受領容器、および、前記第二棚に保持される受領容器に物品を供給可能であってもかまわない。

これによれば、一台のピッキングロボットが複数の棚に保管される受領容器に物品を投入することができ、ピッキング作業と受領容器や供給容器の搬出入との工程を効率的に実行させることが可能となる。

本願発明によれば、自動ピッキングシステムの効率化を図ることが可能となる。

図１は、ピッキングシステムを示す斜視図である。図２は、棚と搬送装置とを示す斜視図である。図３は、棚を示す正面図である。図４は、棚と移動装置とを示す正面図である。図５は、ピッキングロボットがピッキング作業を行う際の棚と移動装置とを示す側面図である。図６は、ピッキングロボットを第一棚と第二棚の間で移動させる際の棚と移動装置とを示す側面図である。図７は、ピッキングシステムの動作の流れを示す図である。図８は、他のピッキングシステム１００を示す斜視図である。

次に、本願発明に係るピッキングシステムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係るピッキングシステムの一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

また、図面は、本願発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

図１は、ピッキングシステムを示す斜視図である。

同図に示すように、ピッキングシステム１００は、受領容器２００に紐付けられたオーダーに従って複数種類の物品（図示せず）を所定の個数投入するシステムであって、棚１０１と、搬送装置１０２と、移動装置１０３と、ピッキングロボット１０４とを備えている。また本実施の形態の場合、ピッキングシステム１００は、容器保持手段１０５を備えている。

図２は、棚と搬送装置とを示す斜視図である。

図３は、棚を示す正面図である。

これらの図に示すように、棚１０１は、複数の受領容器２００を保持する設備であり、受領容器を保持する保持部材である棚板１１３と、棚板１１３を所定の位置に保持するフレーム１１０とを備えている。本実施の形態の場合、棚１０１は、隣接して配置される第一棚１１１と第二棚１１２とを備えている。第一棚１１１に設けられる保持部材である棚板１１３は、受領容器２００を載置状態で保持する部材であり、第一棚１１１の底部全体に拡がる底棚板１１４と、底棚板１１４の上方に配置される上棚板１１５とを備えている。底棚板１１４の幅方向（図中Ｘ軸方向）の中央部分の上部にはピッキングロボット１０４が移動可能な空間である移動空間１１６が存在しており、移動空間１１６を挟んだ両側に上棚板１１５がそれぞれ配置されている。上棚板１１５は、上下方向（図中Ｚ軸方向）に配置されるフレーム１１０に片持ち状態で移動空間１１６に向かって突出するように配置されている。また、第一棚１１１は、底棚板１１４の幅方向の中央部分に受領容器２００に供給する物品が収容された供給容器２１０を保持する物品供給部１１７を備えている。また、棚板１１３は、第一棚１１１の奥行き方向（図中Ｙ軸方向）に受領容器２００が複数（本実施の形態では二つ）個並べて保持することができるものとなっている。また、第一棚１１１と第二棚１１２とは同じ構造、形状となっている。第一棚１１１と第二棚１１２とはフレーム１１０を一部共有している。なお、移動空間１１６の上方には、下方に配置される供給容器２１０の中身である物品を撮像することができる撮像装置１１９を備えている。本実施の形態の場合、第一棚１１１、および、第二棚１１２の両方に撮像装置１１９が設けられているが、いずれか一方だけに設けてもかまわない。

搬送装置１０２は、棚１０１と他の場所との間で受領容器２００を搬送することができ、棚１０１に対し受領容器２００を移載することのできる移載装置１２１を有する台車である。

本実施の形態の場合、搬送装置１０２は、棚１０１の一方側（図中Ｙ軸方向正の側）に配置され、床面上に棚１０１に沿って敷設されたレール１２２に沿って移動し、棚１０１に対し所定の位置で停止した後、移載装置１２１を用いて棚１０１との間で受領容器２００を移載するものとなっている。

また、搬送装置１０２は、第一棚１１１において受領容器２００が保管される位置に応じた数（本実施の形態では６台）の移載装置１２１を備えており、第一棚１１１の各棚板１１３に対して一度に受領容器２００を移載することができるものとなっている。また、移載装置１２１は、第一棚１１１の奥行き方向（図中Ｙ軸方向）に並べられた複数の受領容器２００を一度に移載することができるものとなっている。つまり本実施の形態の場合、搬送装置１０２は、第一棚１１１が保持可能な全ての受領容器２００を一度に搬送し、一度に第一棚１１１との間で移載することができるものとなっている。

なお、搬送装置１０２は、第一棚１１１に一度に受領容器２００を移載することができるものばかりでなく、移載装置１２１を昇降させる昇降手段を備え、各段の棚板１１３に対して移載装置１２１の高さを合わせて受領容器２００を移載するものでもかまわない。また、搬送装置１０２はレール１２２上を移動するものばかりでなく、吊り下げられた状態で移動するものなどでもかまわない。

また、本実施の形態の場合、受領容器２００と供給容器２１０の外観形状が同じであるため、搬送装置１０２は受領容器２００ばかりでなく供給容器２１０を搬送することができ、移載装置１２１は、供給容器２１０を棚１０１の物品供給部１１７に対しても移載することができるものとなっている。

図４は、棚と移動装置とを示す正面図である。

図５は、ピッキングロボットがピッキング作業を行う際の棚と移動装置とを示す側面図である。

図６は、ピッキングロボットを第一棚と第二棚の間で移動させる際の棚と移動装置とを示す側面図である。

同図に示すように、移動装置１０３は、ピッキングロボット１０４が取り付けられる移動体１３１を棚に１０１対して移動させる装置である。本実施の形態の場合、移動装置１０３は、棚１０１を挟んで搬送装置１０２の反対側に配置されている。

ここで移動体１３１は、移動装置１０３により移動させられる部材であり、ピッキングロボット１０４を保持するための部材である。本実施の形態の場合、移動装置１０３は、ピッキングロボット１０４を上下方向（図中Ｚ軸方向）に移動させるばかりでなく、棚１０１の奥行き方向（図中Ｙ軸方向）にも移動可能となっている。具体的には、移動体１３１は、棚１０１の奥行き方向に延在した棒状の部材となっており、棚１０１の奥行き方向における移動体１３１の出退によりピッキングロボット１０４は奥行き方向に移動する。

移動装置１０３は、移動体１３１を介して移動空間１１６に配置されるピッキングロボット１０４（図４、図５参照）を上下方向に移動させることができる装置である。本実施の形態の場合、移動装置１０３はさらに、図６に示すように、移動体１３１と共にピッキングロボット１０４を棚１０１の外まで移動させ、当該状態で第一棚１１１と第二棚１１２との間でピッキングロボット１０４を幅方向（図中Ｘ軸方向）に移動させることができるものとなっている。

具体的に移動装置１０３は、棚１０１の幅方向の両端部に対応する位置に柱部材１３９をそれぞれ備える。また移動装置１０３は、二本の柱部材１３９の間に架橋状に配置され、柱部材１３９に対して上下方向に移動する梁部材１３８と、梁部材１３８に沿って移動するスライド部材１３７とを備えている。また、移動装置１０３のスライド部材１３７は、棚１０１の奥行き方向に移動体１３１をスライド可能に保持している。

ピッキングロボット１０４は、移動体に取り付けられた状態で、棚１０１に保持された受領容器２００に物品を投入することができる装置である。ピッキングロボット１０４の種類は、図中に示すような多関節ロボットに限定されるわけではなく、パラレルリンクロボットなどピッキング対象である物品の形状や重さなどに応じて任意のロボットを選択することができる。

容器保持手段１０５は、受領容器２００に供給する物品が収容された供給容器２１０を保持することができる装置であり、移動体１３１に取り付けられてピッキングロボット１０４と共に移動装置１０３によって移動させられる装置である。

本実施の形態の場合、搬送装置１０２によって物品供給部１１７に移載された供給容器２１０を容器保持手段１０５は、保持することができる。また、容器保持手段１０５により保持された供給容器２１０は、ピッキングロボット１０４と共に移動装置１０３によって移動空間１１６や棚１０１の外方に移動することが可能となる。

次に、ピッキングシステム１００の動作を説明する。

図７は、ピッキングシステムの動作の流れを示す図である。

搬送装置１０２の移載装置１２１は、空やオーダーが完了していない受領容器２００を第一棚１１１の棚板１１３に移載する（Ｓ２０１）。第一棚１１１に移載される受領容器２００の数などは特に限定されるものではない。なお、各受領容器２００には、投入される物品の種類や数が示されるオーダー情報が紐付けられている。

次に、移載装置１２１は、前記オーダー情報に含まれる物品が収容される供給容器２１０を第一棚１１１の物品供給部１１７に移載する（Ｓ２０２）。

次に、物品供給部１１７に保持された供給容器２１０内の物品を撮像装置１１９で撮像し、供給容器２１０内の物品の位置を把握する（Ｓ１０１）。

ここで、撮像の邪魔にならないように移動装置１０３は、移動体１３１を第一棚１１１の外方（図６参照）に退避させる（Ｓ３０１）。

一方、撮像と同時期に、移載装置１２１は、新しい受領容器２００を受け取るために例えば受領容器保管棚（図示せず）など棚１０１以外に移動する（Ｓ２０３）。

次に、移動装置１０３は、容器保持手段１０５で供給容器２１０を保持することができる位置に移動体１３１を移動させる。移動が完了すると容器保持手段１０５は、供給容器２１０を保持する(Ｓ３０２)。

容器保持手段１０５が供給容器２１０を保持した段階で、ピッキングロボット１０４は、物品供給部１１７に配置された供給容器２１０内の物品を保持できる位置であり、供給容器２１０と同じ高さに配置されている受領容器２００に物品を投入できる位置に配置された状態となっている。ピッキングロボット１０４は、オーダー情報に従って底棚板１１４（図中下段）に保持されている供給容器２１０から受領容器２００へ物品をピッキングする(Ｓ１０２）。

第一棚１１１においてピッキングロボット１０４によるピッキング作業が行われている頃に、搬送装置１０２は、第二棚１１２に対し受領容器２００を移載する（Ｓ２０４）。

このように、ピッキングシステム１００は、棚１０１を挟んで両側に搬送装置１０２と移動装置１０３とがそれぞれ配置され、第一棚１１１と第二棚１１２とを備えているため、第一棚１１１においてピッキングロボット１０４や移動装置１０３が動作中に搬送装置１０２が第二棚１１２に対して移載作業を行うことができ、効率的な運用が可能となる。

下段におけるピッキング作業が終了すると、移動装置１０３は、中段に対応する位置まで移動体１３１を移動空間１１６内において上昇させる（Ｓ３０３）。移動体１３１の上昇に伴ってピッキングロボット１０４と容器保持手段１０５に保持された供給容器２１０も中段に対応する位置まで上昇する。

上昇が完了すると（可能であれば上昇中においても）ピッキングロボット１０４は、オーダー情報に従って中段に保持されている供給容器２１０から受領容器２００へ物品をピッキングする(Ｓ１０３）。

このように、ピッキングロボット１０４と容器保持手段１０５が移動体１３１に取り付けられ同時に移動することで、ピッキングロボット１０４の近傍に供給容器２１０を配置することができ、また、ピッキングロボット１０４と供給容器２１０との位置関係が一定とできるため、ピッキングの場所が変わった場合でも常に同じような動作でピッキングロボット１０４はピッキング作業を行うことができる。従って、効率的なピッキングを行うことができる。

同様に、中段のピッキング作業が終了すると、移動装置１０３は移動体１３１を上段まで上昇させ（Ｓ３０４）、ピッキングロボット１０４は、上段においてピッキング作業を行う(Ｓ１０４）。

第一棚１１１でのピッキング作業が終了すると、移動装置１０３は、移動体１３１を待避位置まで移動させた後、移動体１３１を第二棚１１２に保持している供給容器２１０と共に移動させる(Ｓ３０５)。

移動体１３１の第一棚１１１からの退避が完了すると、搬送装置１０２の移載装置１２１は、オーダー情報に対応した受領容器２００を第一棚１１１から回収する(Ｓ２０６）。

一方、第二棚１１２においては、上段から下段に向かってピッキング作業を順次行う（Ｓ１０５）。ピッキング作業が終了すると、搬送装置１０２の移載装置１２１は、オーダー情報に対応した受領容器２００を第二棚１１２から回収する(Ｓ２０７）。また、容器保持手段１０５は、第二棚１１２の底棚板１１４の物品供給部１１７に供給容器２１０を載置する（Ｓ３０６）。第二棚１１２の物品供給部１１７に載置された供給容器２１０は、搬送装置１０２により回収される(Ｓ２０８)。

上記の第一棚１１１から第二棚１１２への一連の作業を第二棚１１２でピッキング作業を行っている時に、第一棚１１１において、受領容器２００や供給容器２１０の移載、供給容器２１０の撮像など一部時間的に重複させながら繰り返し実施することにより、自動的なピッキング作業を効率よく行うことが可能となる。

以上の様に、ピッキングロボット１０４が移動体１３１に伴って移動することにより、一つの棚に保持されている複数の受領容器に対して物品を投入することが可能となり、効率的なピッキング作業を行うことが可能となる。

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

例えば、図８に示すように、棚１０１は、単数でもかまわない。また、供給容器２１０が配置される物品供給部１１７は、棚１０１において固定的でなくともよく、棚板１１３に供給容器２１０が配置された場合、当該場所が物品供給部１１７となる。

搬送装置１０２は、供給容器２１０を幅方向（図中Ｘ軸方向）および上下方向（図中Ｚ軸方向）に移動させて、棚１０１の対応する保持部材１１３に供給容器２１０を移載するものでもかまわない。

移動装置１０３は、移動体１３１を１軸のみや２軸のみ移動させるものでもかまわない。また、移動体１３１に撮像装置１１９を取り付けてもかまわない。

また、棚１０１は、載置状態で受領容器２００など保持する棚板１１３を備える場合を説明したが、受領容器２００の保持態様は特に限定されるものではなく、受領容器２００を吊り下げて保持するレールやフックなどを棚１０１が備えていてもかまわない。

また、搬送装置１０２に備えられる移載装置１２１は、受領容器２００や供給容器２１０などの容器をクランプするものに限定されるものではなく、棚１０１における容器の保持態様に対応して、容器を下からすくい上げるフォークや、容器を押し引きして移載するフックを備えてもかまわない。

また、移動体１３１に取り付けられる容器保持手段１０５は、容器のフランジ部に引っかけて吊り下げ状態で保持するものに限定されるものではなく、容器を下から支え持つフォーク等を備えてもかまわない。

本願発明は、オーダーに応じた複数種類の物品を一つの容器に詰め合わせるピッキングシステムに利用可能である。

１００ピッキングシステム
１０１棚
１０２搬送装置
１０３移動装置
１０４ピッキングロボット
１０５容器保持手段
１１０フレーム
１１１第一棚
１１２第二棚
１１３棚板（保持部材）
１１４底棚板
１１５上棚板
１１６移動空間
１１７物品供給部
１１９撮像装置
１２１移載装置
１２２レール
１３１移動体
１３７スライド部材
１３８梁部材
１３９柱部材
２００受領容器
２１０供給容器

Claims

受領容器に物品を投入するピッキングシステムであって、
複数の受領容器を保持する棚と、
前記棚に受領容器を移載する移載装置を有する搬送装置と、
移動体を前記棚に対して移動させる移動装置と、
前記移動体に取り付けられ、物品を前記棚に保持された受領容器に投入するピッキングロボットとを備え、
前記移動装置は、
前記移動体に取り付けられ、前記受領容器に供給する物品が収容された供給容器を保持する容器保持手段を備え、
前記ピッキングロボットは、
前記容器保持手段に保持された前記供給容器から前記棚に保持された前記受領容器に物品を投入する
ピッキングシステム。
前記棚は、
前記ピッキングロボット、および前記容器保持手段に保持された供給容器が移動可能な空間である移動空間と、
前記移動空間を挟んだ両側に前記受領容器を保持する棚板と、を備える、
請求項１に記載のピッキングシステム。
前記棚は、前記受領容器に供給する物品が収容された供給容器を保持する物品供給部を備える
請求項１または２に記載のピッキングシステム。
前記移動装置は、前記棚を挟んで前記搬送装置の反対側に配置される
請求項１〜３のいずれか一項に記載のピッキングシステム。
前記棚は、第一棚と第二棚とを備え、
前記移動体を前記第一棚と前記第二棚との間で移動させることで、前記ピッキングロボットは、前記第一棚に保持される受領容器、および、前記第二棚に保持される受領容器に物品を供給可能である
請求項１〜４のいずれか一項に記載のピッキングシステム。