JP6638676B2 - ピッキングシステム及び自動倉庫システム - Google Patents
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Description
特許文献1に記載のピッキング装置3は、ピッキングロボット31を有している。ピッキングロボット31は、単載ライン29上にあるバケット(在庫容器)から混載ライン27上にあるバケット(集品容器)に荷物を移し替える。この結果、混載ライン27の各バケットに複数種類の荷物が移載される。
ピッキングロボットは、物品をピッキングする。
物品供給コンベヤは、ピッキングロボットに対して一方側に配置されている。
物品投入コンベヤは、ピッキングロボットに対して他方側に配置され、ピッキングロボットによって物品が置かれる。
物品転換コンベヤは、物品投入コンベヤに接続されている。
物品搬出コンベヤは、物品転換コンベヤを介して物品投入コンベヤから物品が搬入されるように配置され、物品供給コンベヤと平行に配置されている。
物品転換コンベヤは、複数の投入コンベヤに対応するように複数設けられていてもよい。
物品搬出コンベヤは、複数の転換コンベヤを介して複数の投入コンベヤから物品が搬入されるように配置されていてもよい。
ピッキングシステムは、物品搬入コンベヤをさらに備えていてもよい。
物品搬入コンベヤは、物品投入コンベヤに物品を搬入するように配置されていてもよい。
物品搬入コンベヤは、物品搬出コンベヤに対して平行に延び、物品搬出コンベヤとの間に物品供給コンベヤを挟むように配置されていてもよい。
このピッキングシステムでは、物品搬入コンベヤ、物品投入コンベヤ及び物品搬出コンベヤが「コ」の形状となっており、物品供給コンベヤを囲んでいる。このようにピッキングシステムをコンパクトとすることで、自動倉庫の背面に沿って複数ピッキングシステムを配置できる。その結果、自動倉庫システム全体として、ピッキング能力を向上できる。
供給コンベヤは、上下2段のコンベヤで端部に昇降テーブルを有していてもよい。
物品搬出入コンベヤは物品供給コンベヤの外側に配置されていてもよい。
このピッキングシステムでは、物品供給コンベヤを上下2段のコンベヤで端部に昇降テーブルを有したコンベヤとすることで、システム全体の幅方向長さを短くできる。
(1)全体構成
図1を用いて、本発明の第1実施形態として、在庫コンベヤ装置5が採用されたピッキングシステム1を説明する。図1は、第1実施形態のピッキングシステムの概略平面図である。なお、図1の左右方向を第1方向(矢印X)とし、図1の上下方向を第2方向(矢印Y)とする。
ピッキングシステム1は、在庫コンベヤ装置5を有している。在庫コンベヤ装置5は、在庫バケット7をピッキング位置に搬送する装置である。在庫バケット7には、単種類の物品Aがそれぞれ収納されている。
ピッキングシステム1は、ピッキングロボット15を有している。ピッキングロボット15は、在庫コンベヤ装置5上のピッキング位置にある在庫バケット7内の物品Aを、集品用コンベヤ装置9上の集品バケット11に投入するための装置である。ピッキングロボット15は、ロボットアーム及びそれを駆動するためのピッキング駆動部を有している。さらに、ピッキングロボット15は、先端に吸着保持部及びカメラを有しており、物品Aを吸着保持及び吸着解除が可能である。
なお、以下の説明では物品Aの搬送については、説明の便宜のために、「在庫バケット7を搬送する」、「集品バケット11を搬送する」といった表現を用いる。
在庫コンベヤ装置5は、第1在庫コンベヤ装置5Aと第2在庫コンベヤ装置5Bとを有している。第1在庫コンベヤ装置5Aと第2在庫コンベヤ装置5Bは、隣接して配置されており、第1方向に延びて平行に並んでいる。以下、第1在庫コンベヤ装置5Aを説明する。
第1在庫コンベヤ装置5Aは、上段において在庫バケット7を図左側(上流側)から図右側(下流側)に搬送して、図右端のピッキング位置に移動させる。そして、第1在庫コンベヤ装置5Aは、在庫バケット7を下段に移動させ、次に下段において在庫バケット7を図右側から図左側に搬送する。第1在庫コンベヤ装置5Aの構造は、後に詳細に説明される。
より具体的には、集品バケット搬入コンベヤ9A及び集品バケット搬出コンベヤ9Cは、在庫コンベヤ装置5の図上下両側に配置されている。さらに、ピッキング用コンベヤ9Bは、在庫コンベヤ装置5の第1方向片側(図右側)に配置されている。なお、集品バケット搬入コンベヤ9Aとピッキング用コンベヤ9Bと間には第1転換コンベヤ10Aが設けられており、ピッキング用コンベヤ9Bと集品バケット搬出コンベヤ9Cとの間には第2転換コンベヤ10Bが設けられている。
なお、ピッキング用コンベヤ9Bは2列からなり、第1転換コンベヤ10A及び第2転換コンベヤ10Bもそれぞれ2組である。つまり、第2転換コンベヤ10B(物品転換コンベヤの一例)は、複数のピッキング用コンベヤ9Bに対応するように複数設けられており、集品バケット搬出コンベヤ9C(物品搬出コンベヤの一例)は、複数の第2転換コンベヤ10Bを介して複数のピッキング用コンベヤ9Bから集品バケット11が搬入されるように配置されている。
上記レイアウトの第2の効果として、第1転換コンベヤ10A及び第2転換コンベヤ10Bを備えることで、仕分け前の物品Aを搬送するコンベヤと仕分け後の物品Aを搬送するコンベヤを平行に配置できる。この結果、在庫コンベヤ装置5は、同一の自動倉庫又は並べて配置した自動倉庫へ物品Aを入出庫できる。
集品バケット搬入コンベヤ9Aは、集品バケット11を第1方向において図左側から図右側に搬送する。ピッキング用コンベヤ9Bは集品バケット11を第2方向において図上側から図下側に搬送する。具体的には、ピッキング用コンベヤ9Bは、集品バケット11をピッキングロボット15の近傍のピッキング位置まで移動させ、ピッキング終了後には当該集品バケット11をピッキング位置から第2方向において図下側に移動させる。集品バケット搬出コンベヤ9Cは、集品バケット11を第1方向において図右側から図左側に搬送する。
ピッキングロボット15の動作の一例を説明する。ピッキングロボット15が第1在庫コンベヤ装置5Aにある在庫バケット7から物品をピッキング用コンベヤ9Bの手前側にある集品バケット11に移動している間に、第2在庫コンベヤ装置5Bでは在庫バケット7を入れ替えることで次のピッキングを準備できる。また、ピッキング用コンベヤ9Bの他方では、集品バケット11を入れ替えることができる。
図2を用いて、在庫コンベヤ装置5を説明する。図2は、コンベヤ装置の概略平面図である。なお、適宜、図5〜図14も説明に用いる。図5〜図11は、在庫バケットの搬送動作を示す模式的側面図である。図12〜図14は、在庫バケットの搬送動作を示す模式的平面図である。ただし、第1在庫コンベヤ装置5Aと第2在庫コンベヤ装置5Bの構造は同じであるので、以下構造の説明は第1在庫コンベヤ装置5Aについてのみ行う。
第1在庫コンベヤ装置5Aは、図5に示すように、上段と下段を有する二段構造であって、在庫バケット7をピッキング位置へ搬送するための装置である。
第1在庫コンベヤ装置5Aは、上段受け渡し部材23を有している。上段受け渡し部材23は、第1コンベヤ21から在庫バケット7を受け渡され、次に昇降テーブル25に在庫バケット7を受け渡すための装置である。上段受け渡し部材23は、第1コンベヤ21の下流側に平面視では第1コンベヤ21に重ならない位置に設けられた複数条の部材である。具体的には、上段受け渡し部材23は、第1方向に長く延び第1コンベヤ21の各条と交互に並んだ3条の部材である。上段受け渡し部材23は、図12及び図13に示す第1位置(収納位置)と、図2及び図14に示す第2位置(突出位置)との間で第1方向にスライド可能である。
第1コンベヤ21が、在庫バケット7を載せた状態で、図6に示すように、上段受け渡し部材23と側面視で重なる位置において、第1位置にある上段受け渡し部材23に対して下方に移動することで、上段受け渡し部材23に在庫バケット7を受け渡す。上段受け渡し部材23は、次に下流側へスライド移動して第2位置に移動することで、図2、図7及び図14に示すように、第1コンベヤ21から下流側に突出する。これにより、在庫バケット7はピッキング位置に配置される。
なお、ガイド61は在庫バケット7の第1方向の位置決めを行っているが、その代わりに又は追加で、在庫バケット7の第2方向の位置決めを行うガイドが設けられていてもよい。
昇降テーブル25は、図9に示すように、第2位置にある上段受け渡し部材23と側面視で重なる位置において相対的に上方へ移動することによって、上段受け渡し部材23から在庫バケット7を受け取る。昇降テーブル25は、次に図10に示すように上段受け渡し部材23が第1コンベヤ21側の位置へ移動した後に、図11に示すように下降することによって在庫バケット7を下段へ移動させる。
上記構成の第2の効果として、ピッキング動作を連続実行できる。具体的には、ピッキングが終了した在庫バケット7が昇降テーブル25によって降下させられているときに、第1コンベヤ21及び上段受け渡し部材23が動作することで、次の在庫バケット7をピッキング位置に搬送する準備ができる。つまり、各ピッキング動作の間の時間が短くなる。
第1在庫コンベヤ装置5Aは、上段のさらに上方に設けられたカメラ31を有している。具体的には、カメラ31は第1コンベヤ21の上方に設けられている。カメラ31は、図5、図6及び図14に示すカメラ撮影位置にある在庫バケット7の内容を、上方から撮影する。このようにカメラ31を上段のさらに上方に配置することで、余分なスペースを設けることなく全体を視野に含む画像を撮影できる。その結果、ピッキングロボット15によるピッキング動作がより確実になる。
図3を用いて、第1在庫コンベヤ装置5Aの制御構成を説明する。図3は、コンベヤシステムの制御構成を示すブロック図である。
第1在庫コンベヤ装置5Aは、コントローラ35を有している。
コントローラ35は、プロセッサ(例えば、CPU)と、記憶装置(例えば、ROM、RAM、HDD、SSDなど)と、各種インターフェース(例えば、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、通信インターフェースなど)を有するコンピュータシステムである。コントローラ35は、記憶部(記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応)に保存されたプログラムを実行することで、各種制御動作を行う。
コントローラ35の各要素の機能は、一部又は全てが、コントローラ35を構成するコンピュータシステムにて実行可能なプログラムとして実現されてもよい。その他、コントローラ35の各要素の機能の一部は、カスタムICにより構成されていてもよい。
コントローラ35には、第1コンベヤ昇降駆動部43が接続されている。第1コンベヤ昇降駆動部43は、第1コンベヤ21のベルトコンベヤ全体を昇降するための機構であり、モータ、駆動力伝達部材などを有している。
コントローラ35には、昇降テーブル昇降駆動部47が接続されている。昇降テーブル昇降駆動部47は、昇降テーブル25を昇降するための機構であり、モータ、駆動力伝達部材などを有している。
コントローラ35には、ピッキングロボット15が接続されている。コントローラ35は駆動指令をピッキングロボット15に送信する。
コントローラ35には、カメラ31が接続されている。コントローラ35は、カメラ31の動作を制御すると共に、撮像データを受け取って保存する。
コントローラ35には、図示しないが、対象物の大きさ、形状及び位置検出するセンサ、各装置の状態を検出するためのセンサ及びスイッチ、並びに情報入力装置が接続されている。
なお、図示していないが、コントローラ35は集品用コンベヤ装置9に駆動指令を送信可能である。
図4を用いて、第1在庫コンベヤ装置5Aの制御動作を説明する。なお、各装置の動作は、コントローラ35から各種駆動装置への指令の結果であり、これらはソフトウェア・アプリケーションの各ステップによって表現される。図4は、コンベヤシステムにおける個々の在庫バケットの搬送動作の順序を示すフローチャートである。
なお、以下に説明する制御フローチャートは例示であって、各ステップは必要に応じて省略及び入れ替え可能である。また、複数のステップが同時に実行されたり、一部又は全てが重なって実行されたりしてもよい。
さらに、制御フローチャートの各ブロックは、単一の制御動作とは限らず、複数のブロックで表現される複数の制御動作に置き換えることができる。
ステップS2では、図5及び図13に示すように、第1コンベヤ21が在庫バケット7をカメラ撮影位置に搬送する。具体的には、コントローラ35が、第1コンベヤ搬送駆動部41に駆動指令を送信して上記動作を実行させる。
ステップS4では、図6に示す状態において、カメラ31が在庫バケット7内を撮影する。具体的には、コントローラ35がカメラ31を駆動して撮影を行い、撮像データを取り込む。ステップS4はステップS3より先に行われてもよい。このようにピッキング位置の手前位置で在庫バケット7内の物品Aを撮像することにより、事前にロボット動作の計算ができる。その結果、在庫バケット7をピッキング位置に搬送してからピッキング動作を開始するまでの時間を短くできる。この結果、ピッキング動作を連続して行うことができる。
ステップS6では、図7及び図14に示すように、上段受け渡し部材23が第2位置に移動する。具体的には、コントローラ35が、上段受け渡し部材スライド駆動部45に駆動指令を送信して、上記動作を実行させる。
ステップS8では、図9に示すように、昇降テーブル25が上昇して、在庫バケット7が昇降テーブル25に載る。具体的には、コントローラ35が、昇降テーブル昇降駆動部47に駆動指令を送信して、上記動作を実行させる。
ステップS10では、図10に示すように、ピッキングロボット15がピッキング動作を行う。具体的には、コントローラ35が、ピッキングロボット15のピッキング駆動部に駆動指令を送信して、ロボットアーム、吸着保持部等によって上記動作を実行させる。このピッキング動作において、在庫バケット7は、図13のカメラ撮影位置で上段受け渡し部材23によって位置決めされ、その状態を維持したままで図14のピッキング位置まで搬送されている。したがって、ピッキング動作時の撮像を不要又は簡略化(例えば、在庫バケット7の枠サイズの撮像を省略)しても、正確なピッキング動作が可能である。なお、ステップS10はステップS8より先に実行されてもよい。
ステップS12では、第2コンベヤ27が在庫バケット7を搬送する。具体的には、コントローラ35が、第2コンベヤ搬送駆動部49に駆動指令を送信して上記動作を実行させる。
図16を用いて、自動倉庫システム101を説明する。図16は、自動倉庫システムを示す模式的平面図である。
自動倉庫システム101は、自動倉庫103と、前述のピッキングシステム1とを備えている。ピッキングシステム1は、自動倉庫103の背面に沿って複数配置されている。
軌道107は、ラック105の手前にラック105に沿って一直線状に延びている。軌道107の両端には、入庫ステーション及び出庫ステーションが配置されている。
スタッカクレーン109は、走行台車と、それに設けられたマストに昇降自在な昇降台と、それに設けられた荷物移載装置(例えば、前後方向に摺動自在に設けられたスライドフォーク)とを有している。スタッカクレーン109は、入庫ステーション、出庫ステーション、及びラック105の各棚との間で相互にバケットを移載可能である。
これにより、スタッカクレーン109がコンベヤ111に在庫バケット7を供給すれば、コンベヤ111が在庫バケット7をピッキングシステム1に供給する。また、スタッカクレーン109がコンベヤ111に集品バケット11を供給すれば、コンベヤ111が集品バケット11をピッキングシステム1に供給する。
以上に述べたように、自動倉庫システム101では、ピッキングシステム1をコンパクトとすることで自動倉庫103の背面に沿って複数配置ができる。その結果、自動倉庫システム101全体として、ピッキング能力を向上できる。
変形例として、各段にシャトル台車を配置した各段台車式自動倉庫の背面に沿ってピッキングシステム1を複数配置してもよい。この場合、複数のコンベヤ111に、各段へ荷物を搬送するための昇降装置を設けることが好ましい。
前記実施形態では上段受け渡し部材23にガイド61が設けられていたが、ガイドは省略されてもよい。また、代わり又は追加で、昇降テーブル25にガイドが設けられていてもよい。
昇降テーブル25にガイドが設けられた実施形態を、図17を用いて説明する。図17は、第3実施形態の昇降テーブルを示す模式的平面図である。この装置では、昇降テーブル25にガイド73が設けられ、ガイド73によって在庫バケット7が昇降テーブル25の上で正確に位置決めされる。このように機械的な構成で在庫バケット7を位置決めすることで、ピッキング時間を削減できる。
なお、ガイド73は、在庫バケット7を第1方向に移動不能にしている。
昇降テーブル25にガイドが設けられた実施形態を、図18を用いて説明する。図18は、第4実施形態の昇降テーブルを示す模式的平面図である。この実施形態では、上段受け渡し部材23が2条であって、昇降テーブル25Aが3条である。昇降テーブル25Aに第1ガイド75が設けられ、第1ガイド75によって在庫バケット7が昇降テーブル25Aの上で第1方向に正確に位置決めされる。さらに、昇降テーブル25Aに第2ガイド77が設けられ、第2ガイド77によって在庫バケット7が昇降テーブル25Aの上で第2方向に正確に位置決めされる。このように機械的な構成で在庫バケット7を位置決めすることで、ピッキング時間を削減できる。
ピッキングシステム1の各コンベヤのレイアウトを再度説明する。在庫コンベヤ装置5(物品供給コンベヤの一例)は、ピッキングロボット15に対して図1左側に配置されている。ピッキング用コンベヤ9B(物品投入コンベヤの一例)は、ピッキングロボット15に対して図1右側に配置されている。集品バケット搬入コンベヤ9Aは、第1転換コンベヤ10Aを介してピッキング用コンベヤ9Bに集品バケット11を受け渡すように配置されている。集品バケット搬出コンベヤ9C(物品搬出コンベヤの一例)は、第2転換コンベヤ10B(物品転換コンベヤ一例)を介してピッキング用コンベヤ9Bから集品バケット11を受け取るように配置されている。バケット搬出コンベヤ9C(物品搬出コンベヤの一例)は、第2転換コンベヤ10B(物品転換コンベヤ一例)を介してピッキング用コンベヤ9Bから集品バケット11を受け取るように配置されている。集品バケット搬出コンベヤ9Cは、在庫コンベヤ装置5と平行に配置されている。
上記のレイアウトによって、集品バケット搬出コンベヤ9Cを在庫コンベヤ装置5と平行に配置することで、システム全体がコンパクトになる。この結果、ピッキングシステム1を自動倉庫に適用することでピッキングした物品Aを自動倉庫へ戻す構成とした場合に、自動倉庫システム全体をコンパクトにできる。
上記のレイアウトによって、ピッキング用コンベヤ9Bを複数とすることで、ピッキングロボット15による物品Aの投入を途切れなく行わせることができる。また、ピッキング用コンベヤ9Bと在庫コンベヤ装置5を直交する方向とすることで、システム全体の奥行き方向長さを短くできる。さらに、複数のピッキング用コンベヤ9Bを共通の集品バケット搬出コンベヤ9Cに接続することによって、システム全体の幅方向長さを短くできる。
上記のレイアウトによって、在庫コンベヤ装置5を上下2段の第1在庫コンベヤ装置5A及び第2在庫コンベヤ装置5Bであって端部に昇降テーブル25を有したコンベヤとすることで、システム全体の幅方向長さを短くできる。
第1〜第4実施形態では、コンベヤ装置は上下2段の構造を有していたが、本発明はそのような実施形態に限定されない。
図19を用いて、1段構造のコンベヤ装置の実施形態を説明する。図19は、第5実施形態のピッキングシステムの概略平面図である。
ピッキングシステム1Aは、第2実施形態のように、自動倉庫に接続可能である。
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細
書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
前記実施形態では物品はバケットつまり容器に収容されたものであったが、容器を用いずにピッキング用コンベヤ9Bに直接物品を置いて物品単体のまま搬送されてもよい。
各コンベヤの種類、位置関係、及び数は特に限定されない。例えば、ピッキング用コンベヤを在庫コンベヤと同じ方向に複数列配列し、一旦後方へ離れた後で2か所の転換コンベヤにより搬出コンベヤにつながる構成でもよい。
前記実施形態ではカメラはピッキング位置の手前の位置の上方にのみ配置されていたが、それに加えてピッキング位置の上方にもカメラが設けられていてもよい。また、ピッキング位置の上方にのみカメラが設けられていてもよい。
3 :ピッキング装置
5 :在庫コンベヤ装置
5A :第1在庫コンベヤ装置
5B :第2在庫コンベヤ装置
7 :在庫バケット
9 :集品用コンベヤ装置
9A :集品バケット搬入コンベヤ
9B :ピッキング用コンベヤ
9C :集品バケット搬出コンベヤ
10A :第1転換コンベヤ
10B :第2転換コンベヤ
11 :集品バケット
15 :ピッキングロボット
21 :第1コンベヤ
23 :上段受け渡し部材
25 :昇降テーブル
27 :第2コンベヤ
35 :コントローラ
Claims (3)
- 要求された物品をピッキングするピッキングシステムであって、
前記物品をピッキングするピッキングロボットと、
前記ピッキングロボットに対して一方側に配置された物品供給コンベヤと、
前記ピッキングロボットに対して他方側に配置され、前記ピッキングロボットによって物品が置かれる物品投入コンベヤと、
前記物品投入コンベヤに接続された物品転換コンベヤと、
前記物品転換コンベヤを介して前記物品投入コンベヤから物品が搬入されるように配置され、前記物品供給コンベヤと平行に配置された物品搬出コンベヤと、
前記物品投入コンベヤに物品を搬入するように配置された物品搬入コンベヤと、
を備え、
前記物品搬入コンベヤは、前記物品搬出コンベヤに対して平行に延び、前記物品搬出コンベヤとの間に前記物品供給コンベヤを挟んでおり、
前記物品供給コンベヤは、一対の平行に隣接した供給コンベヤからなり、
前記供給コンベヤは、上下2段のコンベヤであって端部に昇降テーブルを有しており、
前記物品搬出コンベヤは前記物品供給コンベヤの外側に配置され、
前記ピッキングロボットは、前記物品供給コンベヤの前記一対の供給コンベヤ同士の間に配置されている、
ピッキングシステム。 - 前記物品投入コンベヤは、前記物品供給コンベヤの搬送方向と直交する方向へ搬送するように複数設けられており、
前記物品転換コンベヤは、前記複数の物品投入コンベヤに対応するように複数設けられており、
前記物品搬出コンベヤは、前記複数の転換コンベヤを介して前記複数の物品投入コンベヤから物品が搬入されるように配置されている、請求項1に記載のピッキングシステム。 - 自動倉庫と、
前記自動倉庫の背面に沿って複数配置された請求項1又は2に記載の前記ピッキングシステムと、
を備えた、自動倉庫システム。
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