特開 2024-91107 ピッキング装置、自動倉庫システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024091107

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】ピッキング装置、自動倉庫システム

(51)【国際特許分類】

   B65G 57/03 20060101AFI20240627BHJP

   B65G 1/04 20060101ALI20240627BHJP

   B65G 57/04 20060101ALI20240627BHJP

   B65G 47/90 20060101ALN20240627BHJP

【ＦＩ】

B65G57/03 G

B65G1/04 551D

B65G57/04

B65G47/90 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022207561

(22)【出願日】2022-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】503002732

【氏名又は名称】住友重機械搬送システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】小島 宏志

【テーマコード（参考）】

3F022

3F029

3F072

【Ｆターム（参考）】

3F022JJ08

3F022JJ13

3F022KK10

3F022MM01

3F022MM11

3F022NN01

3F022NN12

3F022PP06

3F022QQ00

3F029AA01

3F029BA01

3F029CA52

3F029CA82

3F029DA01

3F072AA06

3F072GA05

3F072GD05

3F072KD03

(57)【要約】

【課題】本開示の目的の一つは、従来の課題に鑑みてなされたもので、荷同士の隙間をコントロールして積み付け可能なピッキング装置を提供することにある。
【解決手段】ある態様のピッキング装置１０は、特定の面上で第２の荷１２Ｂの隣に第１の荷１２Ａを積み付けるピッキング装置であって、第１の荷１２Ａを第２の荷１２Ｂに接近させるとき、側面視における第１の荷１２Ａと第２の荷１２Ｂとの間の荷隙間が所定の条件を満たすまで第１の荷１２Ａを移動させる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

特定の面上で第２の荷の隣に第１の荷を積み付けるピッキング装置であって、
前記第１の荷を前記第２の荷に接近させるとき、側面視における前記第１の荷と前記第２の荷との間の荷隙間が所定の条件を満たすまで前記第１の荷を移動させるピッキング装置。

【請求項2】

前記荷隙間を特定する隙間特定部を備え、
前記隙間特定部の特定結果が所定の条件を満たすまで前記第１の荷を移動させる、請求項１に記載のピッキング装置。

【請求項3】

前記隙間特定部は、前記第２の荷の側面から前記第１の荷の側面に亘って線状または帯状に設定された距測領域について前記隙間特定部からの奥行距離を取得し、取得された奥行前記距離を用いて前記荷隙間を特定する、請求項２に記載のピッキング装置。

【請求項4】

前記隙間特定部は、前記第１の荷の移動方向において、前記距測領域のうち前記奥行距離から荷同士の隙間と判断される隙間領域の幅に応じて前記荷隙間を特定する、請求項３に記載のピッキング装置。

【請求項5】

前記隙間特定部は、前記距測領域に設定された複数の距測ポイントの前記奥行距離を取得し、前記複数の距測ポイントのうち前記隙間領域に対応する対応ポイントの数を用いて前記荷隙間を特定する、請求項４に記載のピッキング装置。

【請求項6】

前記所定の条件は、前記対応ポイントの数が閾値以下の場合である、請求項５に記載のピッキング装置。

【請求項7】

前記所定の条件は、前記対応ポイントの数がゼロの場合である、請求項５に記載のピッキング装置。

【請求項8】

前記所定の条件は、前記第１の荷の移動に伴って前記対応ポイントの数が変化しない場合を含む、請求項６に記載のピッキング装置。

【請求項9】

前記隙間特定部は、パルス発光したレーザ光の照射に対する散乱光に応じて前記奥行距離を特定する装置、およびパルス発光した光の反射時間に応じて前記奥行距離を特定する装置から選択される一つの装置を含む、請求項３に記載のピッキング装置。

【請求項10】

荷を保管する保管部を有する棚と、前記保管部の荷を移動させるピッキング装置と、を備える自動倉庫システムであって、
前記ピッキング装置は、
特定の面上で第２の荷の隣に第１の荷を積み付け可能な装置であって、
前記第１の荷を前記第２の荷に接近させるとき、側面視における前記第１の荷と前記第２の荷との間の隙間が所定の条件を満たすまで前記第１の荷を移動させる自動倉庫システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ピッキング装置および自動倉庫システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ある収容部の荷を、別の収容部へ移動させるピッキング装置が知られている。本出願人は、特許文献１において、ピッキング装置を備える自動倉庫システムに関する技術を開示した。このピッキング装置は、保持部と、保持部の底面に設けられた複数の吸着部と、ガントリ型のクレーン機構とを備えており、一の収容部の上方から対象の荷を取り出し、水平方向に移動させ、上方から他の収容部のパレットに当該対象の荷を降ろすことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－２００１８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明者は、以下の認識を得た。ピッキング装置では、取り出した荷をパレットに積み付けるとき、収容効率を高める観点から、荷同士の隙間を小さくすることが望ましい。荷同士の隙間を小さく積み付けるために、先置きの荷と積付ける荷とを接触させると、荷の位置や形状の誤差の影響により、接触時の衝撃が想定以上に大きくなるおそれがある。このため、荷同士の隙間を小さくするとともに接触時の衝撃が過大にならないように荷同士の隙間をコントロールして積み付けすることが重要である。
これらから、特許文献１に記載のピッキング装置は、荷同士の隙間をコントロールして積み付けるという観点で改善の余地がある。

【0005】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、荷同士の隙間をコントロールして積み付け可能なピッキング装置を提供することを目的の一つとしている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様のピッキング装置は、特定の面上で第２の荷の隣に第１の荷を積み付けるピッキング装置であって、第１の荷を第２の荷に接近させるとき、側面視における第１の荷と第２の荷との間の荷隙間が所定の条件を満たすまで第１の荷を移動させる。

【0007】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、荷同士の隙間をコントロールして積み付け可能なピッキング装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態の自動倉庫システムを概略的に示す平面図である。

【図2】複数の荷が積層された荷姿の一例を示す斜視図である。

【図3】実施形態のピッキング装置の一例を示す側面図である。

【図4】実施形態のピッキング装置の第１姿態を示す図である。

【図5】実施形態のピッキング装置の第２姿態を示す図である。

【図6】実施形態のピッキング装置の隙間特定部を説明する平面図である。

【図7】実施形態のピッキング装置の隙間特定部を説明する別の平面図である。

【図8】距測領域と距測ポイントを拡大して示す側面図である。

【図9】対象荷の接近の過程における対応ポイント数の変化を示す図である。

【図10】実施形態のピッキング装置のピッキング動作の一例を示すフローチャートである。

【図11】実施形態のピッキング動作の過程を概略的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を好適な実施形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施形態および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

【0011】

また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

【0012】

［実施形態］
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るピッキング装置１０を備えた自動倉庫システム１００の構成を説明する。図１は、自動倉庫システム１００を概略的に示す平面図である。図２は、複数の荷１２が積層された荷姿の一例を示す斜視図である。

【0013】

本明細書では、荷について下記の用語を用いる。内容物を収容した段ボール等のケースを「荷」という。荷には複数の物品が収容されてもよい。また、空荷のパレットを単に「パレット１１」という。一のパレット１１上に荷１２が単数または複数載置されたものを「荷集合」という。以下の説明で「荷１２」というときは、荷１２単独の場合と、パレット１１に搭載された状態の荷１２の場合とを含む。荷１２はピッキングを行うときに取り扱いされる最小単位であってもよい。

【0014】

実施形態のピッキング装置１０は、特定の面上で第２の荷の隣に第１の荷を積み付けるピッキング装置である。実施形態では、第１の荷は、積付け対象の荷１２（以下、「対象荷１２Ａ」という）に例示され、第２の荷は、対象荷１２Ａの積み付け予定位置に隣接する位置に先に置かれた荷（以下、先置荷１２Ｂ」という）に例示される。また、特定の面は、パレット１１に積み付けられた荷集合の上面またはパレット１１の上面に例示される。荷同士の隙間をコントロールして積み付けするために、ピッキング装置１０は、第１の荷を第２の荷に接近させるとき、側面視における第１の荷と第２の荷との間の隙間が所定の条件を満たすまで第１の荷を移動させ、その位置で第１の荷を積付けする。

【0015】

説明の便宜上、図示のように、水平なある方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する水平な方向をＹ方向、両者に直交する方向すなわち鉛直方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を定める。また、Ｘ方向を横方向と、Ｙ方向を前後方向と、Ｚ方向を上下方向ということがある。対象荷１２Ａを先置荷１２Ｂに接近させる際の対象荷１２Ａの移動方向に沿った距離を「幅」と、当該移動方向に直交する水平な方向を奥行方向と、奥行方向に沿った距離を「奥行距離」ということがある。このような方向の表記はピッキング装置１０や自動倉庫システム１００の構成を制限するものではなく、ピッキング装置１０および自動倉庫システム１００は、用途に応じて任意の構成で使用されうる。

【0016】

図２に示すように、内容物を取り出すために開封されることが想定された面を「反底面１４」といい、反底面１４とは反対側の面を底面という。図２では、反底面１４が上向で、底面が下向である状態の荷１２を示す。荷１２は、反転装置（不図示）により反転され、底面が上向面で反底面１４が下向面である反転状態でピッキング等の荷扱いがなされてもよい。反底面１４は、底面よりも開封容易であってもよいし、底面は、反底面１４よりも高強度であってもよい。表示方法の一例として、ケースの側面に印字された文字が反転した向きであれば反転状態であるとしてもよい。

【0017】

先に、自動倉庫システム１００の全体構成を説明する。図１に示すように、自動倉庫システム１００は、荷１２を保管可能な複数の保管部５２を有する棚５と、棚５に入庫または出庫のために荷１２を移動する移動手段７４、７５、７６と、荷１２を保持して移動させるピッキング装置１０と、制御部７８とを主に備える。

【0018】

移動手段７４、７５、７６は、第１移動手段７４（例えば、第１台車）と、第２移動手段７５（例えば、第２台車）と、第３移動手段７６（例えば、昇降装置）とを含む。第１移動手段７４、第２移動手段７５および第３移動手段７６は、荷１２を、Ｙ方向、Ｘ方向およびＺ方向に移動させる搬送手段を構成する。第１移動手段７４は、荷１２をＸ方向に沿って移動させうる。第２移動手段７５は、荷１２をＹ方向に沿って移動させうる。第３移動手段７６は、荷１２をＺ方向に移動させうる。

【0019】

例えば、搬送手段は、荷１２を棚５の保管部５２から搬出できる。例えば、搬送手段は、荷１２を棚５の保管部５２に搬入できる。例えば、搬送手段は、荷１２を棚５の一の保管部５２から棚５の他の保管部５２に搬送できる。

【0020】

棚５は、多数の荷１２を保管可能な保管スペースであり、保管棚と称されることがある。実施形態の棚５は、第２走行路７３を挟んで図中右側の棚５５と、図中左側の棚５６に区分されている。棚５の構成は、複数の荷１２を収容、保管可能であれば、特に限定されない。この例では、棚５は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向（段方向）に沿って配列された複数の保管部５２を含む。Ｘ方向、Ｙ方向に配列された複数の保管部５２を保管ステージという。言い換えると、棚５は、段方向に配列された複数段（例えば、３段）の保管ステージを備える。各保管部５２は、荷１２を収容可能に構成されている。

【0021】

棚５には、第１移動手段７４が走行するための第１走行路７１（例えば、第１レール）と、第２移動手段７５が走行するための第２走行路７３（例えば、第２レール）とが設けられる。第１走行路７１は、棚５５、５６およびピッキング空間５８においてＸ方向に延設される。第１移動手段７４は、各保管部５２の下部を走行できる。第２走行路７３は、棚５５、５６およびピッキング空間５８に隣接してＹ方向に延設される。

【0022】

第１移動手段７４は、モータ（不図示）によって車輪を駆動し、空荷または荷１２を搭載した状態で第１走行路７１をＸ方向に走行する。第１移動手段７４は、第２移動手段７５および第３移動手段７６に乗降できる。第２移動手段７５は、モータ（不図示）によって車輪を駆動し、第２走行路７３をＹ方向に走行する。第２移動手段７５は、空荷の状態または荷１２を搭載した状態の第１移動手段７４を移送する。第３移動手段７６は、第２走行路７３に隣接して設けられる。第３移動手段７６は、第１移動手段７４および荷１２を任意の保管ステージから他の保管ステージに昇降させることができる。図１の例では、全段に対して単一の入出庫部７７が設けられ、入出庫部７７に第３移動手段７６が連設されている。

【0023】

この例では、入庫対象の荷１２は、フォークリフトなどの外部搬送手段（不図示）によって入出庫部７７に搬入され、第３移動手段７６によって目的の段に移送される。出庫対象の荷１２は、保管されていた段から第３移動手段７６によって入出庫部７７の段に昇降され、入出庫部７７に移送され、入出庫部７７から外部搬送手段によって運び出される。

【0024】

制御部７８は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などを含んで構成され、ユーザからの操作結果に基づき、入庫、出庫、搬出、移送等のために荷１２の移動を制御する。一例として、制御部７８は、入出庫用の領域と保管部との間や、複数の保管部間で荷１２を移送するように、第１移動手段７４、第２移動手段７５および第３移動手段７６の動作を制御する。また、制御部７８は、荷１２をピッキングするためにピッキング装置１０の動作を制御する。

【0025】

（ピッキング装置）
図３も参照して、ピッキング装置１０を説明する。図３は、ピッキング装置１０の一例を概略的に示す側面図である。この図では、一部の柱、梁、フレームなどの記載を省略している。実施形態のピッキング装置１０は、単一種の荷が積まれた単載パレットを複数準備し（例えば、入庫により）、客先の要望に合わせて複数種の荷を混載した混載パレットを作成する用途に好適である。混載パレットを作成する場合に、ピッキング装置１０は、単載パレットの１層分の荷のうち一部の荷（１つ以上の荷）を取り出して混載パレットに移載する際、移載する荷の積み付け位置を制御できる。

【0026】

ピッキング空間５８は、ピッキング装置１０を用いてピッキングを行うためのスペースである。ピッキング空間５８は、棚５６の外部に設けられてもよいが、この例では棚５６内に設けられている。

【0027】

ピッキング空間５８には、ピッキング前の荷１２（以下、「第１荷集合１２１」という）を載置するための第１領域５２１と、ピッキング後の荷１２（以下、「第２荷集合１２２」という）を載置するための第２領域５２２とが設けられる。ピッキング装置１０は、第１領域５２１の第１荷集合１２１から取り出した荷１２を、第２領域５２２に移動し、第２領域５２２の第２荷集合１２２に積み付けることができる。

【0028】

なお、第１領域５２１および第２領域５２２は、ピッキング空間５８内の特定の場所を指すものではなく、荷１２を一時的に保管する領域を指している。したがって、ピッキング空間５８における第１領域５２１および第２領域５２２の位置や範囲はピッキング作業ごとに変化する場合もある。実施形態の第１領域５２１および第２領域５２２は、保管部５２と同様の構成を有する。

【0029】

実施形態のピッキング空間５８には、第１走行路７１がＸ方向に延設されている。第１領域５２１および第２領域５２２は、第１走行路７１上に設けられている。第１移動手段７４は、第１領域５２１および第２領域５２２の下部を走行できる。ピッキング前の第１荷集合１２１は、第１移動手段７４によって第１領域５２１に運び入れされる。ピッキング装置１０は、第１荷集合１２１から所定の荷１２を吸着して持ち上げ、移動させて、第２荷集合１２２に積み入れする。ピッキング後の第２荷集合１２２は、第１移動手段７４によって第２領域５２２から運び出される。

【0030】

図３に示すように、ピッキング装置１０は、ピッキング前の第１荷集合１２１から１以上の荷１２をピッキングして第２荷集合１２２へ移載する。実施形態のピッキング装置１０は、いわゆるガントリ型のクレーン機構６０に支持されている。クレーン機構６０は、一対の横梁６３と、横桁６２と、クレーン台車６４と、本体昇降機構６６とを備える。一対の横梁６３は、ピッキング空間５８の上部空間においてＸ方向両側に離隔して設けられる。横梁６３の両端は、縦柱６１の上端に支持される。

【0031】

横桁６２は、Ｘ方向に延びるレール状の構造体で、一対の横梁６３の間に架け渡される。横桁６２は、横梁６３上をＹ方向に自走可能に構成される。横桁６２は、クレーンガータと称されることがある。クレーン台車６４は、横桁６２上をＸ方向に自走可能な台車である。本体昇降機構６６は、ピッキング装置１０をクレーン台車６４に吊下げるとともに、ピッキング装置１０をＺ方向に上下動させることができる。

【0032】

クレーン機構６０は、ピッキング装置１０を水平なＸ方向およびＹ方向に自在に移動可能に支持している。また、クレーン機構６０は、ピッキング装置１０を段方向（上下方向、Ｚ方向）に移動可能に支持している。

【0033】

図３に示すように、ピッキング装置１０は、対象荷１２Ａと先置荷１２Ｂとの間の隙間を計測する隙間特定部４を備えている。隙間特定部４については後述する。

【0034】

図４は、ピッキング装置１０の第１姿態を概略的に示す図であり、ピッキング装置本体２がクレーン機構６０に対して最も下降し、且つ、荷受部９がピッキング装置本体２に対して最も下降した状態を示す。図５は、ピッキング装置１０の第２姿態を概略的に示す図であり、ピッキング装置本体２および荷受部９が最も上昇した状態を示す。図４（Ａ）、図５（Ａ）は側面図であり、図４（Ｂ）、図５（Ｂ）は正面図である。これらの図では、説明に重要でない一部の柱やフレームなどの記載を省略している。

【0035】

図４、図５に示すように、ピッキング装置１０は、ピッキング装置本体２（以下、装置本体２ということがある。）と、保持部３と、隙間特定部４（図３も参照）と、荷受部９とを備える。ピッキング装置１０は、対象荷１２Ａ、先置荷１２Ｂ、第１荷集合１２１、第２荷集合１２２、装置本体２、および保持部３の位置と姿勢を検知して制御部７８に提供可能なセンサ類（不図示）を備えている。制御部７８は、このセンサ類の検知結果および隙間特定部４の特定結果を用いてピッキング装置１０およびクレーン機構６０を制御する。装置本体２は、クレーン機構６０により、水平方向及び上下方向に移動可能である。保持部３は、対象荷１２Ａを保持できる。保持部３は、装置本体２に支持される。

【0036】

図４の例では、ピッキング装置１０は、装置本体２と、荷１２を保持可能な保持部３を有し、地上の荷１２（以下、「地上荷」ということがある）に対して相対移動可能に設けられる。本明細書で「地上」は、ピッキング空間５８の下面であって、第１領域５２１および第２領域５２２を含む領域を意味する。装置本体２は、複数のフレーム材を組み合わせることによって形成された略長方形の平行六面体形状を有し、吊具と称されることがある。装置本体２は、本体昇降機構６６の下端に連結され、本体昇降機構６６の上端はクレーン機構６０のクレーン台車６４に連結される。

【0037】

本体昇降機構６６は、クレーン台車６４に連結されるガイド部６６１と、第１スライダ６６２と、第２スライダ６６３とを有する。第１スライダ６６２は、ガイド部６６１に対して上下にスライドできる。第２スライダ６６３は、第１スライダ６６２に対して上下にスライドできる。本体昇降機構６６は、制御部７８の制御に基づいて、モータを含む駆動手段（不図示）によって、第１スライダ６６２および第２スライダ６６３を上下に移動させることにより、装置本体２を昇降させることができる。

【0038】

保持部３は、ピッキング対象の荷１２を保持可能であり、装置本体２の下方に取り付けられる。この例の保持部３は、複数の吸着部３８と、複数の吸着部３８を支持するブラケット３７とを備える。複数の吸着部３８は、Ｙ方向およびＸ方向に所定の間隔でマトリックス状に配置される。

【0039】

吸着部３８は、吸着パッドを有し、真空発生源（不図示）により生成された大気圧よりも低圧の空気（以下、「吸引流体」という）が通され、吸着部３８の吸着パッドに発生させた負圧によって、荷１２を吸着するための吸着力を発生させる。真空発生源は、真空ポンプ、エジェクタ、真空ブロアなどを含んで構成できる。真空発生源からの吸引流体は、配管（不図示）を通じて吸着部３８に供給される。

【0040】

吸着部３８が荷１２を吸着可能な吸着力を発生することを、吸着部３８は「オン状態」といい、オン状態でない状態を「オフ状態」という。保持部３は、制御部７８の制御に基づいて、複数の吸着部３８のそれぞれのオン／オフ状態を切り替えることにより、吸着対象の荷１２に対応する領域の吸着部３８をオン状態にし、当該吸着対象の荷１２を吸着して保持できる。

【0041】

荷受部９は、装置本体２の保持部３で保持した荷１２（以下、「保持荷」いうことがある）の下面を支持するための機構である。図３は、保持部３が、保持荷の下面を支持している状態を示しており、保持荷は、保持部３と荷受部９とに上下に挟まれている。図４の例では、荷受部９は、複数の支持部材９１と、一対の展開機構９２と、一対の退避機構９３とを含む。支持部材９１は、Ｙ方向に延びる円筒パイプで、荷１２を支持するときは、当該荷１２の下面に展開される。一対の展開機構９２は、装置本体２のＹ方向両側に離間して配置され、展開された複数の支持部材９１の両端を支持できる。複数の支持部材９１はスラットと称されることがある。

【0042】

一対の退避機構９３は、退避した複数の支持部材９１の両端を支持できる。展開機構９２はＸ方向に延び、退避機構９３はＺ方向に延び、それぞれ角張ったＣ字状の断面を有する。展開機構９２の一端と退避機構９３の下端は連結され、側面視で横向きのＬ字状を呈する。複数の支持部材９１は、制御部７８の制御に基づいて、展開機構９２と退避機構９３との間で移動する。

【0043】

荷受部９は、装置本体２との相対位置を上下に変えることができるように設けられる。荷受部９は、本体昇降機構６６とは別の昇降機構により独立して昇降可能であってもよいが、図４の例では、装置本体２に支持される。荷受部９は、荷受部昇降機構９６を介して装置本体２に連結され、荷受部昇降機構９６によって、装置本体２との相対位置を上下に変えることができる。

【0044】

荷受部昇降機構９６は、装置本体２に連結されるガイド部９６１と、ガイド部９６１に対して上下にスライド可能なスライド部９６２とを有する。スライド部９６２は、荷受部９の退避機構９３に連結される。荷受部昇降機構９６は、制御部７８の制御に基づいて、モータを含む駆動手段（不図示）によって、スライド部９６２を上下に移動させることにより、荷受部９を昇降させることができる。

【0045】

図６、図７を参照して実施形態の隙間特定部４を説明する。図６、図７は、隙間特定部４を説明する平面図である。例えば、荷の平面的な画像を取り込み、その画像を画像処理して荷の輪郭と位置を特定し、荷の位置を基準に荷を目的の位置に積み付けることが考えられる。このように荷の位置を基準に荷を積み付ける場合、荷同士の隙間の誤差が大きくなる。また、この方法では広範囲の画像を取り込んで処理するため、検出手段が大掛かりになり、小型化や低コスト化に不利である。

【0046】

そこで、実施形態は、荷同士の隙間に着目し、この隙間を基準に荷を積み付ける。実施形態では、図６に示すように、隙間特定部４は、側面視における対象荷１２Ａと先置荷１２Ｂとの間の隙間（以下、「荷隙間」という）を特定する。つまり、荷隙間とその周辺にフォーカスし、荷全体の情報を取得することを要しないため、検出手段の小型化や低コスト化に有利である。

【0047】

隙間特定部４としては、荷隙間を特定可能であれば構成は限定されない。一例として、図６の隙間特定部４は、パルス発光したレーザ光の照射に対する散乱光に応じて奥行距離を特定する装置（例えば、ＬｉＤＡＲセンサ）、およびパルス発光した光の反射時間に応じて奥行距離を特定する装置（例えば、ＴｏＦセンサ）から選択される一つの装置を含む。パルス発光したレーザ光や光（以下、「パルス光線という」）は、所定の周期で出力方向を少しずつ変えながら繰り返して出力される。パルス光線は、所定範囲をスキャンする。以下、隙間特定部４がＬｉＤＡＲセンサを用いる例を説明する。

【0048】

図６に示すように、対象荷１２Ａは、縦移動と、横移動とにより先置荷１２Ｂに接近する。したがって、隙間特定部４は、横隙間領域を特定する第１隙間特定部４１と、縦隙間領域を特定する第２隙間特定部４３とを含んでもよい。符号４２、４４は、スキャンされたパルス光線を模式的に示す。

【0049】

図７では、対象荷１２Ａが横移動により先置荷１２Ｂに接近する場合に横隙間領域を特定する例を示す。隙間特定部４は、複数のパルス光線４２それぞれについて奥行距離を取得できる。

【0050】

図８、図９を参照する。図８は、距測領域Ａｍと距測ポイントＰｍを拡大して示す側面図である。図８（Ａ）は荷隙間が大きい場合を示し、図８（Ｂ）は荷隙間が小さい場合を示す。図８（Ｃ）は、距測領域Ａｍの別例を示す。距測ポイントＰｍを黒丸印で示す。実際にはもっと多数の距測ポイントＰｍを用いるが、理解を容易にするため、少数の距測ポイントＰｍを用いる例で説明する。

【0051】

対象荷１２Ａを先置荷１２Ｂに接近させながら荷隙間を特定する場合、この特定をするための情報処理量が大きいと処理時間が長くなり、処理結果が得られたときには荷の位置が既に変化して、処理時間に応じた誤差が大きくなる。そこで、実施形態の隙間特定部４は、先置荷１２Ｂの側面から対象荷１２Ａの側面に亘って線状または帯状に設定された距測領域Ａｍの隙間特定部４からの情報を用いて荷隙間を特定する。図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、距測領域Ａｍが線状である例を示し、図８（Ｃ）は、距測領域Ａｍが、線状よりも上下幅が広い帯状である例を示す。この場合、狭い範囲の距測領域Ａｍの情報のみを処理すればよいので、処理量が減って処理時間が短縮され、処理結果がほぼリアルタイムで得られる。

【0052】

平面的な画像から荷隙間を特定する場合、荷の表面の模様、文字、汚れなどの影響により荷隙間を上手く特定できない場合がある。そこで、実施形態の隙間特定部４は、距測領域Ａｍについて隙間特定部４からの奥行距離を取得し、取得された奥行距離を用いて荷隙間を特定する。この場合、荷の模様、文字、汚れなどの影響を受けにくい。また、水平方向に線状または帯状に設定された距測領域の奥行距離を用いるから、高さ寸法が異なる荷同士の荷隙間を特定できる。

【0053】

図８に示すように、隙間特定部４は、距測領域Ａｍに設定された複数の距測ポイントＰｍの奥行距離を取得し、複数の距測ポイントＰｍのうち隙間領域Ａｓに対応する対応ポイント数Ｇを用いて荷隙間を特定する。図８（Ａ）の対応ポイント数Ｇは３であり、図８（Ｂ）の対応ポイント数Ｇはゼロである。このように、対応ポイント数Ｇをカウントすることにより荷隙間を特定できる。

【0054】

パルス光線４２を対象荷１２Ａの移動方向にスキャンしたとき、対象荷１２Ａおよび先置荷１２Ｂの側面をスキャンしている場合の奥行距離は略一定であり、荷同士の隙間をスキャンしている場合の奥行距離は、その距離よりも大きくなる。このため、隙間特定部４は、パルス光線４２をスキャンしたときに、奥行距離が一定の領域から大きくなった領域が隙間領域Ａｓであると判断できる。

【0055】

図９（Ａ）は、対象荷１２Ａの接近の過程における対応ポイント数Ｇの変化を模式的に示す図である。対象荷１２Ａが先置荷１２Ｂに接近することにより、荷隙間は小さくなり対応ポイント数Ｇが減少する。前述したように、ピッキング装置１０は、隙間特定部４の特定結果が所定の条件を満たすまで対象荷１２Ａを移動させる。つまり、この所定の条件は、対象荷１２Ａの移動を停止させる条件（以下、「停止条件」ということがある）であるともいえる。この停止条件は、対応ポイント数Ｇが閾値Ｎ１以下の場合（符号Ｔ２で示す）であってもよいし、対応ポイント数Ｇがゼロの場合（符号Ｔ３で示す）であってもよい。閾値としてゼロよりも大きい数を用いる場合、荷同士の接触の可能性を小さくできる。閾値としてゼロを用いる場合、荷同士の隙間を詰めて積み付けできる。閾値Ｎ１は、所望の積付け条件に応じて設定できる。

【0056】

図９（Ｂ）は、対象荷１２Ａと先置荷１２Ｂの一方の対向面が他方側に突出変形している場合の対応ポイント数Ｇの変化を示す図である。この場合、突出部が相手側に接触していても、対象荷１２Ａの側面と先置荷１２Ｂの側面との間の隙間は開いているため対応ポイント数Ｇは閾値Ｎ１を超えており、停止条件を満たせない。

【0057】

この状態でさらに対象荷１２Ａを移動させると、先置荷１２Ｂは押されて積載許容範囲外に押し出される可能性がある。このため、対象荷１２Ａが移動しても対応ポイント数Ｇが変化しない場合は対象荷１２Ａの移動を停止させることが望ましい。そこで、実施形態では、対象荷１２Ａの移動にともなって対応ポイント数Ｇが変化しない場合（符号Ｔ４で示す）を停止条件に含めている。

【0058】

図９、図１０、図１１を参照して実施形態のピッキング装置１０のピッキング動作の一例を説明する。図１０は、ピッキング装置１０の動作Ｓ１１０を示すフローチャートである。図１１は、動作Ｓ１１０の過程を概略的に示す図である。これらの図では、説明に重要でない部材の記載を省略している。この動作説明では、ピッキング装置１０の特徴の理解を容易にするため、荷受部９に関する記載を省略している。動作Ｓ１１０は、第１領域５２１の第１荷集合１２１（地上荷）からピッキング対象となる対象荷１２Ａを持ち上げて移動し、対象荷１２Ａを第２領域５２２の第２荷集合１２２の先置荷１２Ｂに隣接する位置に積み付ける動作である。

【0059】

動作Ｓ１１０は、制御部７８の制御に基づくピッキング装置１０の動作であり、ピッキング装置１０は、クレーン機構６０による水平移動および上下移動を用いることができる。動作Ｓ１１０は、ピッキング装置１０が第１領域５２１の地上荷である第１荷集合１２１の鉛直上方に位置する状態で開始される。この状態では、保持部３は第１荷集合１２１の対象荷１２Ａの鉛直上方に位置する。

【0060】

動作Ｓ１１０が開始されると、制御部７８は、ピッキング装置１０を下降させる（ステップＳ１１１）。このステップで、制御部７８は、保持部３の下端（吸着部３８の下端）が対象荷１２Ａの上面に接触するまで、装置本体２および保持部３を下降させる。

【0061】

ステップＳ１１１を実行した後、制御部７８は、対象荷１２Ａに対応する領域の吸着部３８をオン状態にし、対象荷１２Ａを吸着する（ステップＳ１１２）。

【0062】

ステップＳ１１２を実行した後、制御部７８は、吸着した対象荷１２Ａを保持して、ピッキング装置１０を上昇させる（ステップＳ１１３）。このステップにおいて、制御部７８は、吸着された対象荷１２Ａが第１荷集合１２１から正常に分離され、正常姿勢で保持されているかを確認する。この確認は図示しないセンサ類を用いることにより実現できる。また、対象荷１２Ａの下に荷受部９を展開して対象荷１２Ａを下から支持してもよい。

【0063】

ステップＳ１１３を実行した後、制御部７８は、対象荷１２Ａを保持した状態でピッキング装置１０を所定の高さに上昇させ、クレーン機構６０により、第２領域５２２の第２荷集合１２２の鉛直上方位置まで、ピッキング装置１０を水平移動させる（ステップＳ１１４）。このステップで、制御部７８は、対象荷１２Ａが、上面視で、先置荷１２Ｂの側面から水平方向に少し離れた位置にくるように、ピッキング装置１０を移動させる。この状態で、対象荷１２Ａは、上面視で、積付け予定位置から水平方向に少しずれた位置に位置する。このステップで、必要に応じて、対象荷１２Ａを旋回させてもよい。

【0064】

ステップＳ１１４を実行した後、制御部７８は、ピッキング装置１０を下降させる（ステップＳ１１５、図１１（Ａ）を参照）。このステップで、制御部７８は、対象荷１２Ａの下面が先置荷１２Ｂの上面よりも低い位置で、対象荷１２Ａが、第２荷集合１２２の上面に接触しない位置まで下降させる。対象荷１２Ａの下面の位置は、先置荷１２Ｂの上下範囲を２等分した位置（一点鎖線Ｌｃで示す）より下の位置であってもよい。

【0065】

ステップＳ１１５を実行した後、制御部７８は、ピッキング装置１０を水平移動させて、対象荷１２Ａを先置荷１２Ｂに接近させる（ステップＳ１１６、図１１（Ｂ）を参照）。このステップで、対象荷１２Ａは、先置荷１２Ｂに徐々に接近する。次に、制御部７８は、対象荷１２Ａが所定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１１７）。この所定範囲は、側面視における先置荷１２Ｂと対象荷１２Ａとの荷隙間で設定されてもよい。この荷隙間は、例えば１０ｍｍから１００ｍｍの範囲で設定されてもよい。隙間特定部４によって、荷隙間に対応する対応ポイント数Ｇが境界値Ｎ２以下になった場合（図９（Ａ）の符号Ｔ１で示す）、対象荷１２Ａが所定範囲内であると判定してもよい。この所定範囲は、作業時間や接触時の衝撃等が所望の条件を満たすようにシミュレーションまたは実験で設定できる。対象荷１２Ａが所定範囲内でない場合（ステップＳ１１７のＮ）、プロセスはステップＳ１１６の先頭に戻り、ステップＳ１１６～Ｓ１１７を繰り返す。

【0066】

対象荷１２Ａが所定範囲内である場合（ステップＳ１１７のＹ）、制御部７８は、ピッキング装置１０の移動の速度を下げ、対象荷１２Ａを減速させる（ステップＳ１１８）。このステップで、制御部７８は、クレーン機構６０を制御してピッキング装置１０の移動にブレーキをかけて減速させる。対象荷１２Ａが減速することにより、対象荷１２Ａと先置荷１２Ｂの接触時の衝撃を緩和でき、また、軽量な先置荷１２Ｂの荷ずれを軽減できる。

【0067】

ステップＳ１１８を実行した後、制御部７８は、ピッキング装置１０を水平移動させて、対象荷１２Ａを先置荷１２Ｂに接近させる（ステップＳ１１９、図１１（Ｃ）を参照）。

【0068】

ステップＳ１１９を実行した後、制御部７８は、対象荷１２Ａと先置荷１２Ｂとの間の荷隙間が条件を満たしたか否かを判定する（ステップＳ１２０）。荷隙間が条件を満たしていない場合（ステップＳ１２０のＮ）、プロセスはステップＳ１１９の先頭に戻り、ステップＳ１１９～Ｓ１２０を繰り返す。

【0069】

荷隙間が条件を満たした場合（ステップＳ１２０のＹ）、制御部７８は、装置本体２および対象荷１２Ａの移動を停止させる（ステップＳ１２１、図１１（Ｄ）を参照）。

【0070】

ステップＳ１２１を実行した後、制御部７８は、所定の下降条件を満たした場合に、第２荷集合１２２上に対象荷１２Ａを下ろす（ステップＳ１２２）。一例として、この下降条件は、第１隙間特定部４１で特定された横隙間が停止条件を満たすことと、第２隙間特定部４３で特定された縦隙間の停止条件を満たすことを論理和で達成した場合であってもよい。このステップで、制御部７８は、ピッキング装置１０を下降させるとともに、対象荷１２Ａを吸着していた吸着部３８をオフ状態にする。これにより、対象荷１２Ａは第２荷集合１２２上に静置される（図１１（Ｅ）を参照）。

【0071】

ステップＳ１２２を実行した後、制御部７８は、所定位置までピッキング装置１０を上昇させる（ステップＳ１２３）。このステップでは、空荷の装置本体２と保持部３が上昇する。ピッキング装置１０が所定位置まで上昇したら、動作Ｓ１１０は終了する。上述の各ステップは一例であって、各種の変形が可能である。

【0072】

以上のように構成された実施形態のピッキング装置１０の特徴を説明する。ピッキング装置１０は、特定の面上で先置荷１２Ｂの隣に対象荷１２Ａを積み付けるピッキング装置であって、対象荷１２Ａを先置荷１２Ｂに接近させるとき、側面視における対象荷１２Ａと先置荷１２Ｂとの間の荷隙間が所定の条件を満たすまで対象荷１２Ａを移動させる。

【0073】

この構成によれば、荷隙間が条件を満たす位置に対象荷１２Ａを積付けできるので、対象荷１２Ａと先置荷１２Ｂの荷同士の隙間をコントロールして積み付けすることができる。

【0074】

一例として、ピッキング装置１０は、荷隙間を特定する隙間特定部４を備え、隙間特定部４の特定結果が所定の条件を満たすまで対象荷１２Ａを移動させる。この場合、隙間特定部４の特定結果が条件を満たす位置に対象荷１２Ａを積付けできる。

【0075】

一例として、隙間特定部４は、先置荷１２Ｂの側面から対象荷１２Ａの側面に亘って線状または帯状に設定された距測領域Ａｍについて隙間特定部４からの奥行距離を取得し、取得された奥行距離を用いて荷隙間を特定する。この場合、水平方向に線状または帯状に設定された距測領域の奥行距離を用いるから、高さ寸法が異なる荷同士の荷隙間を特定できる。

【0076】

一例として、隙間特定部４は、対象荷１２Ａの移動方向において、距測領域Ａｍのうち奥行距離から荷同士の隙間と判断される隙間領域Ａｓの幅に応じて荷隙間を特定する。この場合、奥行距離を用いて荷隙間を特定するから、荷１２の表面の文字、模様、汚れなどの影響を受け難い。

【0077】

一例として、隙間特定部４は、距測領域Ａｍに設定された複数の距測ポイントＰｍの奥行距離を取得し、複数の距測ポイントＰｍのうち隙間領域Ａｓに対応する対応ポイントの数Ｇを用いて荷隙間を特定する。この場合、対応ポイント数Ｇを用いて特定するため、特定するための処理時間を短くできる。

【0078】

一例として、所定の条件は、対応ポイント数Ｇが閾値Ｎ１以下の場合である。この場合、閾値Ｎ１を荷同士が接触し難い値に設定すれば、接触の可能性を小さくできる。例えば、先置荷１２Ｂが軽量な場合でも、荷同士の接触による先置荷１２Ｂの位置ずれを抑制できる。

【0079】

一例として、所定の条件は、対応ポイント数Ｇがゼロの場合である。この場合、荷同士の隙間を詰めて積み付けできる。

【0080】

一例として、所定の条件は、対象荷１２Ａの移動に伴って対応ポイントの数Ｇが変化しない場合を含む。この場合、いずれかの荷１２のケースの変形して奥側で既に接触している場合に、対象荷１２Ａの過度な移動を抑制できる。

【0081】

一例として、隙間特定部４は、パルス発光したレーザ光の照射に対する散乱光に応じて奥行距離を特定する装置、およびパルス発光した光の反射時間に応じて奥行距離を特定する装置から選択される一つの装置を含む。この場合、簡易な構成で奥行距離を精度よく特定できる。

【0082】

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明した。前述した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態の」「実施形態では」等との表記を付して説明しているが、そのような表記のない内容にも設計変更が許容される。また、図面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。また、実施形態を構成する各種デバイスや機構は、実施形態で説明したものに限定されず、公知の原理に基づく各種のデバイスや機構を用いてもよい。

【0083】

（変形例）
以下、変形例を説明する。変形例の図面および説明では、実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。実施形態と重複する説明を適宜省略し、実施形態と相違する構成について重点的に説明する。変形例の図では、説明に重要でない部材の記載を省略している。

【0084】

実施形態の説明では、ピッキング装置１０が、自動倉庫に適用される例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明のピッキング装置は、自動倉庫以外でもアームロボットを使用したデパレイズ装置やパレタイズ装置にも適用できる。

【0085】

実施形態の説明では、ピッキング空間５８が、棚５と一体的に設けられる例を示したが、本発明はこれに限定されず、ピッキング空間５８は、棚５の外部に設けられてもよい。この場合、荷１２は、フォークリフトなどの搬送機構によって、棚５とピッキング空間５８との間で搬送されてもよい。

【0086】

実施形態の説明では、ピッキング空間５８が棚５と同じ平面に設けられる例を示したが、本発明はこれに限定されず、ピッキング空間５８は棚５とは異なる平面に設けられてもよい。また、ピッキング装置１０の一部が棚５と同じ平面に設けられ、他の部分が棚５の平面範囲から外へ張り出してもよい。

【0087】

実施形態の説明では、第２移動手段７５と第３移動手段７６とが別個に備えられる例を示したが、これに限定されない。第２移動手段として、荷１２を段方向および列方向に移動可能な移動手段（例えば、スタッカークレーン）を採用してもよい。この場合、スタッカークレーンは、第１移動手段を搭載できないものであってもよいし、荷１２とともに第１移動手段を搭載可能なものであってもよい。

【0088】

実施形態の説明では、全段に対して単一の入出庫部７７が設けられ、入出庫部７７に第３移動手段７６が連設される例を示したが、これに限定されない。各段それぞれに入出庫部が設けられ、入出庫する荷は、フォークリフトによって各段の入出庫部に出し入れされてもよい。また、入出庫部は入庫部と出庫部とに分けられていてもよい。

【0089】

実施形態の説明では、ピッキング装置１０が、ガントリ型のクレーン機構６０によって天井側から支持される例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ピッキング装置は多関節ロボットや別構成の支持手段によって支持されてもよい。また、ピッキング装置は側方の横壁に取付けられ、側方から支持される構成であってもよい。

【0090】

これらの各変形例は、実施形態と同様の作用と効果を奏する。

【0091】

上述した各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

【符号の説明】

【0092】

４ 隙間特定部、 ５ 棚、 １０ ピッキング装置、 １２ 荷、 １２Ａ 対象荷、 １２Ｂ 先置荷、 ５２ 保管部、 ５５，５６ 棚、 １００ 自動倉庫システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】