特開 2025-3251 仕分けシステム

(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】P2025003251

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】仕分けシステム

(51)【国際特許分類】

   B65G 57/04 20060101AFI20241226BHJP

   B65G 57/03 20060101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

B65G57/04

B65G57/03 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023139434

(22)【出願日】2023-08-30

(31)【優先権主張番号】P 2023102815

(32)【優先日】2023-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000242242

【氏名又は名称】北川精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004185

【氏名又は名称】インフォート弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100078880

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 修平

(72)【発明者】

【氏名】則清 功夫

【テーマコード（参考）】

3F029

【Ｆターム（参考）】

3F029AA04

3F029BA08

3F029CA82

3F029DA01

(57)【要約】

【課題】物品の仕分け工程と積み付け工程を統合的に行うことにより、物品の仕分け工程と積み付け工程を効率化する。
【解決手段】本発明の一実施形態によれば、複数種類の物品を仕向け先別に仕分け、積付位置に積み付けて段積物品を形成する仕分けシステムにおいて、複数の可動棚ユニットを備えた自動ラックと、物品を仕向け先に応じて定められた可動棚ユニットの棚板上に移載する第１移載手段と、可動棚ユニットの棚板上に並べられた複数の物品を、位置関係を維持しながら、一度に移載して積み付ける第２移載手段と、を備えたものが提供される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数種類の物品を仕向け先別に仕分け、積付位置に積み付けて段積物品を形成する仕分けシステムにおいて、
複数の可動棚ユニットを備えた自動ラックと、
前記物品を仕向け先に応じて定められた前記可動棚ユニットの棚板上に移載する第１移載手段と、
前記可動棚ユニットの棚板上に並べられた複数の前記物品を、位置関係を維持しながら、一度に移載して積み付ける第２移載手段と、
を備えた、
仕分けシステム。

【請求項2】

前記可動棚ユニットの少なくとも一つが、
前記棚板上に並ぶ複数の物品の隙間を詰めて整列させる整列機能を有する第２可動棚ユニットである、
請求項１に記載の仕分けシステム。

【請求項3】

前記第２可動棚ユニットの棚板が、
前記物品の出し入れが行われない待機時に前記棚板が配置される待機位置と、
前記第２移載手段が前記物品を取り出す取出位置と、
の間で移動可能である、
請求項２に記載の仕分けシステム。

【請求項4】

前記第２可動棚ユニットが、
前記待機位置と前記取出位置の境界部に配置され、
前記棚板上の物品の移動を許容する退避位置と、
前記棚板上の物品の移動を阻止する作用位置と、
の間で移動可能な可動ストッパーと、
前記棚板上に固定された固定ストッパーと、を備え、
前記可動ストッパーを作用位置に配置した状態で、前記棚板を前記取出位置から待機位置へ向かって移動させることにより、前記棚板上に並べられた複数の前記物品を前記可動ストッパーと前記固定ストッパーとで挟んで整列することが可能に構成された、
請求項３に記載の仕分けシステム。

【請求項5】

前記可動棚ユニットが、
前記整列機能を有しない第１可動棚ユニットを含み、
前記第２移載手段が、
前記第１可動棚ユニットから未整列の複数の前記物品を、位置関係を維持しながら、一度に前記第２可動棚ユニットに移載し、
前記第２可動棚ユニットから整列後の前記複数の物品を、位置関係を維持しながら、一度に積付位置に移載して積み付ける、
請求項２に記載の仕分けシステム。

【請求項6】

前記第１可動棚ユニットの棚板が、
前記第１移載手段から前記物品を受け入れる受入位置と、
前記物品の出し入れが行われない待機時に前記棚板が配置される待機位置と、
前記第２移載手段が前記物品を取り出す取出位置と、
の間で移動可能である、
請求項５に記載の仕分けシステム。

【請求項7】

前記複数の可動棚ユニットが鉛直方向に配列され、
前記第２移載手段が、前記複数の物品を鉛直方向に搬送する昇降装置であり、
前記昇降装置が、
可動部と、
前記可動部を駆動する第２駆動部と、を備え、
前記可動部が、水平に配列された前記複数の物品を一度に吸着保持可能な一つ以上の吸着ユニットを備えた、
請求項１に記載の仕分けシステム。

【請求項8】

前記可動部が、前記吸着ユニットが下面に取り付けられた可動フレームを備え、
前記第２駆動部が、
第２電動機と、
前記第２電動機の出力軸を結合した駆動シャフトと、
前記駆動シャフトと結合した４つの駆動スプロケットと、
前記駆動シャフトと平行に回転可能に支持された従動シャフトと、
前記従動シャフトと結合した２つの従動スプロケットと、
駆動スプロケットのみに巻き掛けられた一対の第１チェーンと、
駆動スプロケットと従動スプロケットに巻き掛けられた一対の第２チェーンと、
前記可動部と略同じ質量に調整されたカウンタウェイトと、
を備え、
前記第１チェーン及び前記第２チェーンの一端が前記カウンタウェイトに固定され、
各一対の前記第１チェーン及び前記第２チェーンの他端が前記可動フレームの四隅に固定された、
請求項７に記載の仕分けシステム。

【請求項9】

前記昇降装置が、水平方向において前記可動部の位置決めをする位置決め機構を備え、
前記位置決め機構が、
前記自動ラックのフレームに取り付けられたガイドユニットと、
前記可動フレームに取り付けられた、前記ガイドユニットと嵌合するフォロアと、を備え、
前記フォロアが、
平面である第１接触面と、
前記第１接触面と垂直な一対の平面である第２接触面と、を有し、
ガイドユニットが、
前記第１接触面と接触する第１ローラーと、
前記第２接触面と接触する第２ローラーと、を備えた、
請求項８に記載の仕分けシステム。

【請求項10】

一対の前記位置決め機構を備え、
前記一対の位置決め機構が、前記可動フレームを水平方向両側から挟み込む位置に設けられた、
請求項９に記載の仕分けシステム。

【請求項11】

前記第１移載手段が、垂直多関節ロボットである、
請求項１に記載の仕分けシステム。

【請求項12】

前記第１移載手段へ前記物品を順次搬送する搬入コンベヤーを備えた、
請求項１に記載の仕分けシステム。

【請求項13】

前記段積物品を搬出する搬出コンベヤーを備え、
前記物品が前記搬出コンベヤー上に積み付けられる、
請求項１に記載の仕分けシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、仕分けシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

複数の物品を効率的に輸送又は保管するために、パレット上に物品を複数段に積み付けるパレタイジングが行われる。特許文献１には、パレタイジングを自動的に行うことが可能な積付装置の例が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－１１４３７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

物品を輸送する際には、物品の仕向け先毎にパレタイジングを行う必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の積付装置は、物品を仕分ける機能を有しない。そのため、積付装置によるパレタイジングの前に、仕向け先毎に物品を仕分ける作業が必要になる。

【0005】

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、物品の仕分け工程と積み付け工程を統合的に行うことにより、物品の仕分け工程と積み付け工程を効率化することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態によれば、複数種類の物品を仕向け先別に仕分け、積付位置に積み付けて段積物品を形成する仕分けシステムにおいて、複数の可動棚ユニットを備えた自動ラックと、物品を仕向け先に応じて定められた可動棚ユニットの棚板上に移載する第１移載手段と、可動棚ユニットの棚板上に並べられた複数の物品を、位置関係を維持しながら、一度に移載して積み付ける第２移載手段と、を備えたものが提供される。

【0007】

上記の仕分けシステムにおいて、可動棚ユニットの少なくとも一つが、棚板上に並ぶ複数の物品の隙間を詰めて整列させる整列機能を有する第２可動棚ユニットである構成としてもよい。

【0008】

上記の仕分けシステムにおいて、第２可動棚ユニットの棚板が、物品の出し入れが行われない待機時に棚板が配置される待機位置と、第２移載手段が物品を取り出す取出位置と、の間で移動可能である構成としてもよい。

【0009】

上記の仕分けシステムにおいて、第２可動棚ユニットが、待機位置と取出位置の境界部に配置され、棚板上の物品の移動を許容する退避位置と、棚板上の物品の移動を阻止する作用位置と、の間で移動可能な可動ストッパーと、棚板上に固定された固定ストッパーと、を備え、可動ストッパーを作用位置に配置した状態で、棚板を取出位置から待機位置へ向かって移動させることにより、棚板上に並べられた複数の物品を可動ストッパーと固定ストッパーとで挟んで整列することが可能な構成としてもよい。

【0010】

上記の仕分けシステムにおいて、可動棚ユニットが、整列機能を有しない第１可動棚ユニットを含み、第２移載手段が、第１可動棚ユニットから未整列の複数の物品を、位置関係を維持しながら、一度に第２可動棚ユニットに移載し、第２可動棚ユニットから整列後の複数の物品を、位置関係を維持しながら、一度に積付位置に移載して積み付ける構成としてもよい。

【0011】

上記の仕分けシステムにおいて、第１可動棚ユニットの棚板が、第１移載手段から物品を受け入れる受入位置と、物品の出し入れが行われない待機時に棚板が配置される待機位置と、第２移載手段が物品を取り出す取出位置と、の間で移動可能である構成としてもよい。

【0012】

上記の仕分けシステムにおいて、複数の可動棚ユニットが鉛直方向に配列され、第２移載手段が、複数の物品を鉛直方向に搬送する昇降装置であり、昇降装置が、可動部と、可動部を駆動する第２駆動部と、を備え、可動部が、水平に配列された複数の物品を一度に吸着保持可能な一つ以上の吸着ユニットを備えた構成としてもよい。

【0013】

上記の仕分けシステムにおいて、可動部が、吸着ユニットが下面に取り付けられた可動フレームを備え、第２駆動部が、第２電動機と、第２電動機の出力軸を結合した駆動シャフトと、駆動シャフトと結合した４つの駆動スプロケットと、駆動シャフトと平行に回転可能に支持された従動シャフトと、従動シャフトと結合した２つの従動スプロケットと、駆動スプロケットのみに巻き掛けられた一対の第１チェーンと、駆動スプロケットと従動スプロケットに巻き掛けられた一対の第２チェーンと、可動部と略同じ質量に調整されたカウンタウェイトと、を備え、第１チェーン及び第２チェーンの一端がカウンタウェイトに固定され、各一対の第１チェーン及び第２チェーンの他端が可動フレームの四隅に固定された構成としてもよい。

【0014】

上記の仕分けシステムにおいて、昇降装置が、水平方向において可動部の位置決めをする位置決め機構を備え、位置決め機構が、自動ラックのフレームに取り付けられたガイドユニットと、可動フレームに取り付けられた、ガイドユニットと嵌合するフォロアと、を備え、フォロアが、平面である第１接触面と、第１接触面と垂直な一対の平面である第２接触面と、を有し、ガイドユニットが、第１接触面と接触する第１ローラーと、第２接触面と接触する第２ローラーと、を備えた構成としてもよい。

【0015】

上記の仕分けシステムにおいて、一対の位置決め機構を備え、一対の位置決め機構が、可動フレームを水平方向両側から挟み込む位置に設けられた構成としてもよい。

【0016】

上記の仕分けシステムにおいて、第１移載手段が、垂直多関節ロボットである構成としてもよい。

【0017】

上記の仕分けシステムにおいて、第１移載手段へ物品を順次搬送する搬入コンベヤーを備えた構成としてもよい。

【0018】

上記の仕分けシステムにおいて、段積物品を搬出する搬出コンベヤーを備え、物品が搬出コンベヤー上に積み付けられる構成としてもよい。

【発明の効果】

【0019】

本発明の一実施形態の構成によれば、物品の仕分け工程と積み付け工程を統合的に行うことにより、物品の仕分け工程と積み付け工程を効率化することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態に係る仕分けラックシステムの正面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る仕分けラックシステムの制御システムの概略構成を表すブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る仕分けラックシステムの右側面である。

【図4】本発明の一実施形態に係る自動ラックの平面図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る可動棚ユニットの平面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る可動棚ユニットの正面図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る昇降装置の上部及びその付近の拡大図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る昇降装置の正面図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る昇降装置の右側面図である。

【図10】位置決め機構の側面図である。

【図11】位置決め機構の平面図である。

【図12】仕分けラックシステムによる物品の仕分け・積み付け処理を行う手順を表すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して、重複する説明を省略する。また、各図において、符号が共通する事項が複数表示される場合は、必ずしもそれらの複数の表示の全てに符号を付さず、それらの複数の表示の一部について符号の付与を適宜省略する。

【0022】

図１は、本発明の一実施形態に係る仕分けラックシステム１（仕分けシステム）の正面図である。また、図２は、仕分けラックシステム１の制御システム１ａの概略構成を表すブロック図である。本実施形態の仕分けラックシステム１は、プレカット加工された木材であるプレカット建材（以下「物品Ｇ」という。）を仕向け先別に仕分けて、段積みして、出荷場所等（例えば、フォークリフトの受取場所）へ搬出する機械システムである。

【0023】

なお、以下の説明において、図１における左から右に向かう方向をＸ方向（第１方向）、紙面に垂直に表側から裏側へ向かう方向をＹ方向（第２方向）、下から上へ向かう方向をＺ方向（第３方向）と定義する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに直交する３方向である。Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

【0024】

仕分けラックシステム１は、搬入コンベヤー２、パレタイジングロボット３、自動ラック４、搬出コンベヤー５及び制御装置１ｃ（図２）を備える。制御装置１ｃは、搬入コンベヤー２、パレタイジングロボット３、自動ラック４及び搬出コンベヤー５と通信可能に接続され、これらを連係して動作するように制御する。また、制御装置１ｃは、生産管理システムＰＭに接続され、仕分けするプレカット建材の設計情報（形状、寸法等）、数量及び仕向け先情報等を生産管理システムＰＭから入手する。

【0025】

搬入コンベヤー２は、物品Ｇを例えば製造ライン、検査ライン又は物品Ｇが一次保管される倉庫からパレタイジングロボット３の前まで搬送するベルトコンベヤーである。なお、搬入コンベヤー２は、ベルトコンベヤーに限らず、チェーンコンベヤー、ローラーコンベヤー又は物品Ｇを吊り下げて搬送する吊り下げ式コンベヤーであってもよい。また、例えば段積みした物品Ｇを、例えば手動又は自動台車によってパレタイジングロボット３の前まで搬入してもよい。

【0026】

パレタイジングロボット３は、先端部にロボットハンド３１を備えたロボットアーム（例えば垂直多関節ロボット）であり、物品Ｇを搬入コンベヤー２から自動ラック４に移し替える。なお、本実施形態のロボットハンド３１は、物品Ｇを吸着により保持する吸着ハンドであるが、物品Ｇを把持により保持する把持ハンドであってもよい。

【0027】

図３及び図４は、それぞれ本発明の一実施形態に係る自動ラック４（及び搬出コンベヤー５）の右側面図及び平面図である。

【0028】

自動ラック４は、鉛直方向に配列された複数（例えば、１０段）の可動棚ユニット２０（第１可動棚ユニット）、最上段に配置された可動棚ユニット３０（第２可動棚ユニット）及び昇降装置５０を備える。複数の可動棚ユニット２０、可動棚ユニット３０及び昇降装置５０は、自動ラック４のフレーム１０に固定され、支持されている。

【0029】

フレーム１０は、鉛直に延びる複数（例えば、６本）の柱１１と、Ｘ方向に隣り合う柱１１を連結する複数の梁１２と、Ｙ方向に隣り合う柱１１又は梁１２を連結する複数の梁１３を有する。

【0030】

図５及び図６は、それぞれ可動棚ユニット２０の平面図及び正面図である。

【0031】

可動棚ユニット２０は、Ｘ方向に延びるフレームである平行に配置された一対のアーム２１と、物品Ｇが載置される棚板２２と、棚板２２をＸ方向に移動可能に支持するガイド部２４と、棚板２２をＸ方向に駆動する駆動部２３（第１駆動部）を備える。一対のアーム２１は、棚板２２を間に挟んで平行に配置され、フレーム１０に固定されている。

【0032】

ガイド部２４は、一対のアーム２１の向かい合う側面にそれぞれ取り付けられたＸ方向に延びる一対のレール２４１と、棚板２２のＹ方向における両端面に２つずつ取り付けられた、レール２４１上を走行可能なランナー２４２を備える。ランナー２４２は、Ｙ方向と平行な回転軸を有し、レール２４１の上面（Ｚ方向に垂直な面）を転動するローラー２４３（縦ローラー）と、Ｚ方向と平行な回転軸を有し、棚板２２と向かい合うレール２４１の側面（Ｙ方向に垂直な面）を転動するローラー２４４（横ローラー）を備える（図７）。

【0033】

駆動部２３は、サーボモーター２３１（第１電動機）、シャフト２３２並びに各一対のスプロケット２３３（駆動スプロケット）、チェーン２３４及びスプロケット２３５（従動スプロケット）を備える。

【0034】

サーボモーター２３１は、ギアボックス２３１ａを備えた歯車付き電動機であり、一方のアーム２１の一端部に取り付けられる。なお、本実施形態のギアボックス２３１ａは、例えば傘歯車等の交差軸歯車を備えたものであるが、平行軸歯車を備えたものでもよい。また、サーボモーター２３１は、ギアレスモーターであってもよい。

【0035】

シャフト２３２は、各アーム２１の一端部に取り付けられた軸受２３２ａによって回転可能に支持される。シャフト２３２は、一端がギアボックス２３１ａの出力軸に接続され、サーボモーター２３１によって回転駆動される。

【0036】

シャフト２３２の両端部には、それぞれスプロケット２３３（駆動スプロケット）が取り付けられる。また、各アーム２１の他端部には、それぞれスプロケット２３５（従動スプロケット）が回転可能に取り付けられる。

【0037】

一方のチェーン２３４の一端は、棚板２２のＹ方向における一端面に取り付けられた２つのランナー２４２の一方に、一方のチェーン２３４の他端は、この２つのランナー２４２の他方に、それぞれ取り付けられる。また、他方のチェーン２３４の一端は、棚板２２のＹ方向における他端面に取り付けられた２つのランナー２４２の一方に、他方のチェーン２３４の他端は、この２つのランナー２４２の他方に、それぞれ取り付けられる。従って、各チェーン２３４は、それぞれ棚板２２及び２つのランナー２４２を介して、環状に連結して、ループを形成する。

【0038】

一方のチェーン２３４は、シャフト２３２の一端部に取り付けられたスプロケット２３３と、一方のアーム２１に取り付けられたスプロケット２３５に張り渡される。また、他方のチェーン２３４は、シャフト２３２の他端部に取り付けられたスプロケット２３３と、他方のアーム２１に取り付けられたスプロケット２３５に張り渡される。

【0039】

サーボモーター２３１が出力する動力は、シャフト２３２、スプロケット２３３及びチェーン２３４を介して棚板２２に伝達され、サーボモーター２３１の回転角度に応じた距離だけ棚板２２がＸ方向に移動する。棚板２２は、パレタイジングロボット３から物品Ｇを受け入れる受入位置Ａと、物品Ｇの出し入れが行われない待機時に棚板２２が配置される待機位置Ｂ（ホームポジション）と、後述する昇降装置５０が物品Ｇを取り出す取出位置Ｃとの間を移動する。なお、取出位置Ｃは、昇降装置５０の直下に位置する。

【0040】

図７は、自動ラック４の上部（具体的には、可動棚ユニット３０及び昇降装置５０の上部）の正面図である。自動ラック４の最上段に配置される可動棚ユニット３０は、アーム２１、レール２４１及びチェーン２３４の長さが可動棚ユニット２０よりも短く、棚板２２の可動範囲が待機位置Ｂと取出位置Ｃとの間に限定されている。また、可動棚ユニット３０は、後述する固定ストッパー３６１、可動ストッパー３６２及びエアシリンダ３６３を備える。これらの点を除いては、可動棚ユニット３０の機械的構成は、可動棚ユニット２０と共通するため、重複する説明は省略する。

【0041】

可動棚ユニット３０は、棚板２２上に並べられた物品Ｇの整列処理Ｓ１０（図１２）を行うことが可能な（すなわち、整列機能を有する）整列手段である。整列処理とは、可動棚ユニット３０の棚板２２上に並べられた複数の物品Ｇ間のＸ方向における隙間を詰めて密着させる処理である。

【0042】

可動棚ユニット３０は、固定ストッパー３６１、可動ストッパー３６２及び可動ストッパー３６２を駆動するエアシリンダ３６３（駆動手段）を備える。固定ストッパー３６１は、例えばＬ型アングルであり、可動棚ユニット３０の棚板２２のＸ方向における一端部（図７における右端部）の上面に取り付けられる。エアシリンダ３６３は、待機位置Ｂと取出位置Ｃとの境界部、より詳細には、待機位置ＢのＸ方向における一端部（図７における右端部。待機位置Ｂに配置された棚板２２上の固定ストッパー３６１よりも更に右側の位置。）の上部に配置され、ロッド３６３ａを鉛直方向に向けて、フレーム１０に取り付けられている。可動ストッパー３６２は、ロッド３６３ａの下端部に取り付けられ、ロッド３６３ａと共に昇降する。可動ストッパー３６２には、物品Ｇから受ける力を検出する力センサ（不図示）が設けられている。

【0043】

可動ストッパー３６２は、エアシリンダ３６３の作動により、棚板２２上の物品Ｇの移動を許容する退避位置と、棚板２２上の物品Ｇの移動を阻止する作用位置との間で移動する。例えば、退避位置は可動ストッパー３６２の可動範囲の上端であり、作用位置は可動ストッパー３６２の可動範囲の下端である。可動ストッパー３６２が退避位置にあるときは、可動棚ユニット３０の棚板２２上の物品Ｇ及び固定ストッパー３６１は、棚板２２と共に可動ストッパー３６２の下を通過することができる。また、可動ストッパー３６２が作用位置にあるときは、可動棚ユニット３０の棚板２２上の物品Ｇ及び固定ストッパー３６１が可動ストッパー３６２と干渉するため、物品Ｇ及び固定ストッパー３６１は、取出位置Ｃから待機位置Ｂに移動することができない。

【0044】

整列処理Ｓ１０（図１２）においては、まずエアシリンダ３６３を作動させて、可動ストッパー３６２を作用位置へ降下させる。次に、可動棚ユニット３０のサーボモーター２３１を作動させて、物品Ｇが載置された可動棚ユニット３０の棚板２２を取出位置Ｃから待機位置Ｂに向かって徐々に移動させる。可動ストッパー３６２を作用位置に降ろした状態で、物品Ｇが載置された棚板２２を待機位置Ｂに向かって移動させると、最も待機位置Ｂに近い１番目の物品Ｇが可動ストッパー３６２に当たり、１番目の物品Ｇの待機位置Ｂへの移動が阻止される。そのため、１番目の物品Ｇは、移動する棚板２２の上を滑り、やがて棚板２２上の隣の物品Ｇ（すなわち、次に待機位置Ｂに近い２番目の物品Ｇ）に当たって、隣の物品Ｇの待機位置Ｂへの移動を阻止する。

【0045】

このように、可動棚ユニット３０の棚板２２上にＸ方向に並ぶ１番目から最後のＮ番目の物品Ｇの移動が順次阻止される。最終的には、最後のＮ番目の物品Ｇに棚板２２に固定された固定ストッパー３６１が当たり、棚板２２上の全ての物品Ｇが可動ストッパー３６２と固定ストッパー３６１との間で挟まれて、密着した状態（すなわち、整列状態）となる。制御装置１ｃは、力センサによって検出される可動ストッパー３６２に加わる力の大きさが所定値を超えると、整列状態に到達したと判定し、可動棚ユニット３０のサーボモーター２３１を逆方向に駆動させて、棚板２２を取出位置Ｃに移動させる。このようにして可動棚ユニット３０による整列処理Ｓ１０が行われる。

【0046】

図８及び図９は、それぞれ本発明の一実施形態に係る昇降装置５０の正面図及び右側面図である。

【0047】

昇降装置５０は、可動部５２、駆動部５３（第２駆動部）、カウンタウェイト５４及び一対の位置決め機構６０（図９）を備える。

【0048】

可動部５２は、可動フレーム５２１と、物品Ｇを真空吸着により保持する１つ以上（例えば、３つ）の吸着ユニット５２２を備える。可動フレーム５２１は、後述する駆動部５３の４本のチェーン５３６ａ、５３６ｂ、５３６ｃ、５３６ｄにより水平に吊り下げられる。吸着ユニット５２２は、可動フレーム５２１の下面から複数（例えば、４本）のロッドで水平に吊り下げられる。可動部５２は、その下面に設けられた１つ以上の吸着ユニット５２２により、可動棚ユニット２０又は可動棚ユニット３０上に配列された複数の物品Ｇを、位置関係を維持しながら、一度に吸着保持することが可能に構成されている。

【0049】

駆動部５３は、制御装置１ｃの制御に従い、可動部５２を駆動して、所定の高さに移動させる。駆動部５３は、サーボモーター５３１（第２電動機）と、サーボモーター５３１の出力軸と結合したシャフト５３２（駆動シャフト）と、シャフト５３２を回転可能に支持する複数（例えば、二対）の軸受５３４と、シャフト５３２と結合した４つのスプロケット５３５〔５３５ａ～ｄ〕（駆動スプロケット）と、対応するスプロケット５３５と噛み合う４本のチェーン５３６〔５３６ａ～ｄ〕と、シャフト５３２と同じ高さで平行に配置されたシャフト５３７（従動シャフト）と、シャフト５３７を回転可能に支持する複数（例えば、二対）の軸受５３８と、シャフト５３７と結合した２つのスプロケット５３９〔５３９ｂ、９ｃ〕（従動スプロケット）を備える。

【0050】

サーボモーター５３１及び複数の軸受５３４、５３８は、フレーム１０に取り付けられる。サーボモーター５３１は、ギアボックス５３１ａを備えた歯車付き電動機である。なお、本実施形態のギアボックス５３１ａは、例えば傘歯車等の交差軸歯車を備えたものであるが、平行軸歯車を備えたものでもよい。また、サーボモーター５３１は、ギアレスモーターであってもよい。

【0051】

４本のチェーン５３６ａ～ｄの一端は、カウンタウェイト５４に固定される。チェーン５３６ａ、５３６ｄは、それぞれスプロケット５３５ａ、５３５ｄに掛けられ、他端が可動フレーム５２１に固定される。チェーン５３６ｂ、５３６ｃは、それぞれスプロケット５３５ｂ、５３５ｃ及びスプロケット５３９ｂ、５３９ｃに掛けられ、他端が可動フレーム５２１に固定される。

【0052】

シャフト５３２は、可動フレーム５２１のＹ方向における一端部（図９における左端部）の略真上に配置され、シャフト５３７は、可動フレーム５２１のＹ方向における他端部（図９における右端部）の略真上に配置される。また、スプロケット５３５ａ、５３５ｂは、シャフト５３２の一端部（図８における左端部）に取り付けられ、スプロケット５３５ｃ、５３５ｄは、シャフト５３２の他端部（図８における右端部）に取り付けられる。また、スプロケット５３９ｂはシャフト５３７の一端部（図８における左端部）に取り付けられ、スプロケット５３９ｃは、シャフト５３７の他端部（図８における右端部）に取り付けられる。すなわち、スプロケット５３５ａ、５３９ｂ、５３９ｃ、５３５ｄは、可動フレーム５２１の四隅の略真上に配置される。チェーン５３６ａ、５３６ｂ、５３６ｃ、５３６ｄの他端は、スプロケット５３５ａ、５３９ｂ、５３９ｃ、５３５ｄから垂下し、可動フレーム５２１の四隅に固定される。

【0053】

カウンタウェイト５４は、可動部５２と略同じ質量に調整された釣合錘である。カウンタウェイト５４を使用することにより、昇降装置５０の停止時に、サーボモーター５３１の駆動力を使用せずに、可動部５２を所定の高さに保持することが可能になる。

【0054】

図１０及び図１１は、それぞれ本発明の一実施形態に係る位置決め機構６０の右側面図及び平面図である。位置決め機構６０は、フレーム１０に取り付けられたガイドユニット６１と、可動部５２に取り付けられたフォロア６２から構成される。

【0055】

フォロア６２は、可動フレーム５２１の正面及び背面の中央に取り付けられる。また、ガイドユニット６１は、可動部５２をホームポジションＨ（待機位置）に配置したときにフォロア６２と嵌合する位置に配置され、フレーム１０に取り付けられる。従って、可動部５２がホームポジションＨに移動すると、一対の位置決め機構６０のガイドユニット６１とフォロア６２が嵌合し、可動部５２がＸ方向及びＹ方向における基準位置に位置決めされる。なお、本実施形態のホームポジションＨは、可動部５２の可動範囲の上端部に設定されているが、それよりも低い位置に設定されてもよい。また、最上段に配置された可動棚ユニット３０に対して物品Ｇの出し入れを行う位置がホームポジションＨに設定されている。そのため、物品Ｇを搬出コンベヤー５上へ降下して積み付けを行う直前に必ず位置決め機構６０による可動部５２の位置決めが行われるため、高い精度で段積物品ＳＧを形成することが可能になっている。

【0056】

フォロア６２は、例えばステンレス鋼板等の金属板から形成された部材であり、Ｙ方向と垂直に配置された矩形板状の本体部６２１と、本体部６２１に対して斜めに折り曲げられたテーパー部６２２を有する。本体部６２１は、Ｙ方向に垂直な表面６２１ａ（第１接触面）と、Ｘ方向に垂直な２つの端面６２１ｂ（第２接触面）を有する。

【0057】

ガイドユニット６１は、Ｘ方向と平行な回転軸を有する、フォロア６２の本体部６２１の表面６２１ａと接触するローラー６１１（第１ローラー）と、本体部６２１の各端面６２１ｂと接触する一対のローラー６１２（第２ローラー）を備える。

【0058】

テーパー部６２２の表面６２２ａは、上側ほどローラー６１１から離れるように傾斜したテーパー面となっている。テーパー部６２２のＸ方向における両端面６２２ｂは、上側ほど対向するローラー６１２から離れるように傾斜したテーパー面となっている。テーパー部６２２の表面６２２ａ及び端面６２２ｂをテーパー面とすることにより、フォロア６２が下方からガイドユニット６１に接近したときに、ローラー６１１、６１２にフォロア６２の角が衝突することがなく、フォロア６２の表面６２２ａ及び端面６２２ｂがローラー６１１及び６１２に徐々に接近し、接触するため、ローラー６１１及び６１２にフォロア６２の表面６２２ａ及び端面６２２ｂがそれぞれ接触したときに生じ得る衝撃の発生や位置決め機構６０の破損が防止される。

【0059】

位置決め機構６０は、一対のローラー６１２によってフォロア６２をＸ方向両側から挟み込むことにより、Ｘ方向における位置決めを行う。また、一対の位置決め機構６０のローラー６１１によって一対のフォロア６２を介して可動フレーム５２１をＹ方向両側から挟み込むことにより、Ｙ方向における位置決めを行う。そのため、一対の位置決め機構６０のガイドユニット６１は、同じ高さで、可動フレーム５２１を介して対向する位置（言い換えれば、可動フレーム５２１を水平方向両側から挟み込む位置）に設けられることが望ましい。

【0060】

なお、本実施形態においては、一対の位置決め機構６０が、可動フレーム５２１の正面及び背面に取り付けられているが、左側面及び右側面に取り付けられても良い。

【0061】

搬出コンベヤー５の搬送方向における一端部（図１における左端部）が、昇降装置５０の直下に配置される。昇降装置５０は、物品Ｇの収容が完了した可動棚ユニット２０から可動棚ユニット３０へ物品Ｇを移載し、整列された物品Ｇを可動棚ユニット３０から搬出コンベヤー５の一端部上に移動し、順次積み重ねて、段積みを行う。すなわち、搬出コンベヤー５の一端部の上が積付位置となる。

【0062】

次に、仕分けラックシステム１により物品Ｇの仕分け及び積み付け処理を行う手順について説明する。図１２は、仕分けラックシステム１による物品Ｇの仕分け・積み付け処理を行う手順を表すフローチャートである。

【0063】

まず、制御装置１ｃは、物品Ｇの仕分け及び積み付けに必要な情報（以下「仕分情報」という。）を生産管理システムＰＭから取得する（Ｓ１）。仕分情報は、例えば、出荷情報であり、出荷する物品Ｇの設計情報（形状、寸法等）、数量及び仕向け先情報を含む。出荷情報が無ければ（Ｓ２：ＹＥＳ）、仕分け及び積み付け処理は終了する。

【0064】

制御装置１ｃは、出荷情報を取得すると（Ｓ２：ＹＥＳ）、出荷情報に基づいて、向け先別に荷姿（段積物品ＳＧの段積み構造）を設計する（Ｓ３）。このとき、作製する各段積物品ＳＧについて、段済み構造の何段目のいずれの位置にいずれの物品Ｇを配置するのかが決定される。段積み構造は、例えば、段積物品ＳＧの輸送に使用するトラックやコンテナの大きさ等の情報に基づいて、輸送コストが最小化するように設計される。

【0065】

また、本実施形態の仕分けラックシステム１では、段積み工程の前に、段積物品ＳＧの各段（１段分）の物品Ｇの配列を可動棚ユニット２０上で形成する。すなわち、各可動棚ユニット２０に対して、いずれの段積物品ＳＧの何段目の物品Ｇを収容するのかが割り当てられる（Ｓ４）。

【0066】

次に、制御装置１ｃは、搬入コンベヤー２を作動させて、物品Ｇをパレタイジングロボット３の前に搬入する（Ｓ５）。制御装置１ｃは、出荷情報に基づいて物品Ｇを特定し（Ｓ６）、物品Ｇを載置すべき可動棚ユニット２０及び棚板２２上の位置をパレタイジングロボット３に指示する。また、物品Ｇを載置すべき可動棚ユニット２０のサーボモーター２３１を作動し、棚板２２を受入位置Ａに移動する。パレタイジングロボット３は、制御装置１ｃから指示された可動棚ユニット２０及び棚板２２上の位置に物品Ｇを配置する（Ｓ７）。可動棚ユニット２０に物品Ｇが載置されたら、棚板２２を待機位置Ｂへ移動させる。可動棚ユニット２０への全ての物品Ｇの収容が完了するまで、処理Ｓ５～Ｓ７が繰り返される（Ｓ８）。

【0067】

いずれかの可動棚ユニット２０への物品Ｇの収容が完了すると、その可動棚ユニット２０上の物品Ｇを昇降装置５０により最上段の可動棚ユニット３０へ移載する（Ｓ９）。具体的には、まず完載した可動棚ユニット２０の棚板２２を取出位置Ｃへ移動させる。次に、昇降装置５０の可動部５２を降下させ、取出位置Ｃに置かれた棚板２２上に載置された複数の物品Ｇを、位置関係を維持しながら、吸着ユニット５２２により一括して吸着保持し、可動部５２をホームポジションＨ（可動部５２の可動範囲の上端部）へ移動させる。

【0068】

昇降装置５０によって可動棚ユニット２０から物品Ｇが取り出されたら、可動棚ユニット２０の棚板２２を取出位置Ｃから待機位置Ｂへ移動させる。また、昇降装置５０の可動部５２がホームポジションＨに到達したら、可動棚ユニット３０の棚板２２を待機位置Ｂから取出位置Ｃに移動させた後、昇降装置５０の吸着ユニット５２２による物品Ｇの吸着保持を解除して、可動棚ユニット３０の棚板２２上に配列された物品Ｇを載置する。

【0069】

次に、可動棚ユニット３０において上述した整列処理Ｓ１０が行われる。整列処理Ｓ１０が完了すると、昇降装置５０により可動棚ユニット３０上の物品Ｇが、整列状態を維持したまま、搬出コンベヤー５（又は、搬出コンベヤー５上に積載された物品Ｇ）上に移載される（Ｓ１１）。

【0070】

昇降装置５０により可動棚ユニット３０から物品Ｇが取り出されると、エアシリンダ３６３が作動して、可動ストッパー３６２が退避位置へ上昇する。そして、可動棚ユニット３０のサーボモーター２３１が作動して、可動棚ユニット３０の空の棚板２２が待機位置Ｂに移動する。

【0071】

本実施形態では、段積物品ＳＧを構成する各段がそれぞれ異なる可動棚ユニット２０の上で同時並行に形成され、それらが搬出コンベヤー５上で積載されて、段積物品ＳＧが形成される。段積物品ＳＧが完成するまで、処理Ｓ５～Ｓ１１が繰り返される（Ｓ１２）。

【0072】

段積物品ＳＧが完成すると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、搬出コンベヤー５が作動し、段積物品ＳＧが出荷場所又は倉庫へ搬送される（Ｓ１３）。

【0073】

出荷情報に記録された物品Ｇの仕分け及び積み付け処理が完了するまで、処理Ｓ５～Ｓ１３が繰り返される（Ｓ１４）。出荷情報に記録された物品Ｇの仕分け及び積み付け処理が完了すると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、処理Ｓ１に戻り、最新の出荷情報を取得する。

【0074】

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本発明の実施形態に含まれる。

【0075】

上記の実施形態では、搬出コンベヤー５上に段積物品ＳＧが積み付けられるが、床上又は搬出コンベヤー５上に載置されたパレット上に段積物品ＳＧを積み付ける構成としてもよい。

【0076】

上記の実施形態では、自動ラック４の可動棚ユニット（可動棚ユニット２０、３０）が縦に並べられているが、可動棚ユニットが横又は縦と横の二方向に並べられていてもよい。

【0077】

上記の実施形態では、自動ラック４が整列機能を有する可動棚ユニット３０（第２可動棚ユニット）を備えているが、自動ラック４に可動棚ユニット３０を設けずに（すなわち、整列工程を省いて）、可動棚ユニット２０から搬出コンベヤー５上に１段分の物品Ｇを直接移載して段積みしてもよい。

【0078】

また、可動棚ユニット３０を省くと共に、例えば、可動棚ユニット２０に固定ストッパー３６１、可動ストッパー３６２及びエアシリンダ３６３を設けて、可動棚ユニット２０に整列機能を与えてもよい。このような構成とすることにより、可動棚ユニット２０から可動棚ユニット３０に物品Ｇを移載する工程Ｓ９を省くことが可能になり、更に、各可動棚ユニット２０において同時並行で整列処理Ｓ１０を行うことが可能になるため、物品Ｇの仕分け・積み付け処理に要する時間を短縮することが可能になる。

【0079】

上記の実施形態では、整列機能を有する可動棚ユニット３０が自動ラック４に１段のみ設けられているが、２段以上の複数段の可動棚ユニット３０を自動ラック４に設けてもよい。このような構成とすることにより、整列工程の待機時間を削減することができる。

【0080】

上記の実施形態では、物品Ｇの設計情報（例えば、形状やサイズ）に基づいて棚板２２上の配置が物品Ｇ毎に定められるが、設計情報に依らずに、例えば搬入された順に棚板２２上に並べる構成としてもよい。

【0081】

上記の実施形態では、パレタイジングロボット３が搬入コンベヤー２上から可動棚ユニット２０の棚板２２上に物品Ｇを移載する構成が採用されているが、本発明は、この構成に限定されるものではなく、例えば、パレット上に積み付けられた仕分け前の段積物品ＳＧから可動棚ユニット２０の棚板２２上に物品Ｇを移載する構成（すなわち、デパレタイジングとパレタイジングを同時に行う構成）としてもよい。また、ラックに収容された仕分け前の物品Ｇを、ラックから可動棚ユニット２０の棚板２２上に移載する構成としてもよい。

【0082】

上記の実施形態は、プレカット建材の取り扱いに本発明を適用したものであるが、プレカット建材に限らず、他の様々な種類の物品（例えば、セメントや穀物等の粉粒体を収容した袋、又は、一つ以上の物品を収容した段ボール箱、プラスチックコンテナ若しくは木箱等のコンテナを含む。）の取り扱いにも本発明を適用することができる。

【0083】

また、上記の実施形態は、工場における出荷工程に本発明を適用したものであるが、倉庫や各種の物流センター（例えば、配送センター、プロセス・ディストリビューション・センター又はフルフィルメントセンター等）における物品の取り扱いにも本発明を適用することができる。

【符号の説明】

【0084】

１ 仕分けラックシステム
１ａ 制御システム
２ 搬入コンベヤー
３ パレタイジングロボット
４ 自動ラック
５ 搬出コンベヤー
２０ 可動棚
３０ 可動棚
５０ 昇降装置
６０ 位置決め機構
Ｇ 物品
ＳＧ 段積物品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】