JP7077349B2 - 保管・出庫システム - Google Patents
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Description
本願は、2015年6月2日に出願された同時係属中の米国特許仮出願第62/169,615号について本願とこの米国特許仮出願の両方に共通の全ての主題に関する優先権及び権益主張出願である。この米国特許仮出願を参照により引用し、その開示内容全体を本明細書の一部とする。
(1)一般に床から天井まで全ての利用可能な立方容積部を用いることによって空間利用度を最大にするよう構成されていてピッキング在庫品を保持するマルチレベルラック構造体、
(2)制御指令を受け取って、ラック構造体内の保管場所とワークステーションの間での製品(ピッキング在庫品)の容器の運動の取り扱いを含む実施形態に応じて種々の移送及び搬送機能を実行することができる自律又は半自律型ビークルであるモバイルビークル又はロボット、
(3)履行実施形態では、例えば、人間又はロボットであるピッカーが実施形態に応じてケース又はイーチを何らかの形態の注文品容器内に直接移送するか又は注文品容器に移送する中間ロボットに移送するかのいずれかを行うワークステーション、
(4)システム全体の動作を管理するコンピュータ、ソフトウェア、及び通信コンポーネントを含む中央又は集中制御システム。作動システムは、製品をシステム中に受け入れさせてピッキング在庫品を補充し、完了した注文をシステムから出して最終的に顧客に配送する1つ又は2つ以上の入力/出力インターフェースを更に含むのが良く、ただし、このインターフェースの詳細は、互いに異なる用途について様々である傾向がある。
(1)注文を履行するために用いられるイーチのピッキング在庫品を収容する製品トート(以下、「P‐Tote」という)、
(2)注文を履行するためにピッキングされるイーチを収容した注文品トート(以下、「O‐Tote」という)、
(3)自己推進式かつ自己かじ取り式であってペイロード、通常トート(しかしながら全てそうであるとは限らない)を移送するとともに搬送することができるロボットビークル(移動ロボット)(以下、「T‐Bot」(又は総称して「ボット」)という)、
(4)トート保管構造体(以下、“TSS”という)、このTSSは、保管したトート(P‐ToteとO‐Toteの両方)の構造的支持体となるとともにTSS内で動作するボットの構造的支持体となる、
(5)人間又はロボットであるピッカーがイーチをP‐Toteから取り出してこれらイーチを実施形態に応じてO‐Toteか別のT‐Botかのいずれかに入れるピッキングワークステーション、
(6)システム内のリソース(種々のロボットの全てを含む)の大部分を管理し、注文履行プロセス全体及び全ての関連プロセスを組織化し、そして状態及び制御インターフェースをシステムの人間であるオペレータ及び外部システムに提供する中央制御システム(以下、“CCS”という)、このCCSは、ソフトウェア、コンピュータ、及びネットワーク機器から成り、
(7)T‐Botがシステムから出たトートを排出したりシステムに入ったトートを受け入れたりする入力/出力(“I/O”)インターフェースである。
(8)ピッキングワークステーションのところでピッキングされたイーチを受け入れるとともに保持し、次にこれらイーチをターゲットO‐Tote(例えば、ボット、以下、「イーチボット(Each-Bot)」又は単に「E‐Bot」という)中に移送するイーチ移送組立体を備えたT‐Bot、及び
(9)注文品ローディング構造体(以下、“OLS”という)、このOLSは、ローディング中のO‐Tote及びOLS内で動作するO‐Bot及びE‐Botの構造的支持体となる。
ダイレクト‐プットシステムにおいて、イーチは、製品トートから直接、注文品トートへ移送される。このプロセスは、各移送の数を最小限にすることができるため、所定の用途に必要な設備投資を最小限にすることができる。以下で説明するインダイレクト‐プット実施形態と比較すると、プロセスには、いくつかの違いがある。第1の違いは、ワークステーションの特異性であり、すなわち、いったん所定の顧客注文からのオーダーラインを受け取るように指定された注文品トートが所定のワークステーションに割り当てられると、それらのオーダーラインを遂行するためのイーチの取出しは、その特定のワークステーションでのみ実行することができ、そのことは、それらの割り当てられた宛先に到達しようとしている間に互いに干渉するロボットによる遅延につながる可能性がある。第2の違いは、第1のこと及び多数の注文品トートが同時に処理されるマルチオーダーワークステーションの利用に関連し、そのことは、ピッキングワークステーションが、他のすべての同時に実行可能な注文品トートと各ピッキングリソースを共用しているため、所定の注文品トートの場合の注文完了待ち時間、すなわち、トートがピッキングワークステーションで費やす時間を延ばす。
製品トートは、ピッキングワークステーションへ流れ、それにより、T‐Botは、注文済み製品を収容している製品トートを、TSS内の保管場所から取出し、特定のターゲットの注文品トートの保管場所に基づいて、製品トートを指定されたピッキングワークステーションへ運び、その後、製品トートをTSS内の保管場所へ戻す。典型的には、製品トートは、最後に残っているイーチが取り出されて、そのトートが空である場合でも、TSS内の保管場所へ戻される。
製品トート及び注文品トート
製品トートと注文品トートは、どのT‐Botも、いずれかの一定幅のトート移送機構によって取り扱うことができ、そのため、P‐Bot及びO‐Botの両方の役割を実行することができるように、寸法が同一になっているのが好ましい。例えば、どちらのトートも、600mmの長さと、400mmの幅と、300mmの高さの、幅広く使用されている標準サイズを有することができ、高さは、特定の製品の品揃え及び典型的な注文サイズのための最も有効な容積に基づく用途依存である。製品トートは、それぞれが異なるSKUを収容することができる複数の区画に細分化することができ、この場合、そのトートは、「マルチSKU」製品トートと呼ばれる(「SKU」は、最小在庫管理単位(stock-keeping unit)の頭字語であり、独自の製品を意味する)。同様に、注文品トートは、複数の区画に細分化することができ、又は、複数の独立した輸送用コンテナを収容することができ、この場合、そのトートは、「マルチオーダー」注文品トートと呼ばれる。
トート保管構造は、トートを保持する保管システムであり、通路で隔てられた複数のスチールラックモジュールを備えている。ラックモジュールは、フレームアセンブリを、トートを保管場所に保持する水平ビームをそれに取り付ける垂直柱として用いる。通路に面するビームの形状は、「ボットビーム」と呼ばれる、ボットの車輪のための走行面を形成するビームの底面からの水平方向延長部を含む。棚のデザインは、ボットがトートを移送するのに用いる方法に依存し、i)ボットがトートを持ち上げる場合、2つのビームは、必要な支持体にすぎず、また、トートは、縦一列だけ保管され(隣接する通路間に2つのトート)、ii)ボットが棚を横切ってトートをスライドさせる場合は、ビーム間のトート支持、例えば、金網が必要であり、ボットは、昇降移送と比較してコストがそれほどかからないが、保管ラックは、より多くのコストがかかる。しかし、スライド移送は、縦二列(又は、それ以上)のトート保管を可能にし(隣接する通路間に4つ以上のトート)、そのことは、保管密度を向上させ、及び単列保管と比較して建築費が低下する。
ボット‐トランシット構造体は、車道として機能する平坦な構造であるトランシットデッキを有してもよく、それにより、ボットは、TSS通路と、ピッキングワークステーションとの間の水平方向の二次元で移動することができる。デッキは、典型的には、スチール支持フレーム上の合板パネルで構成することができる。トランシットデッキは、複数の高度で垂直方向に、具体的には、作業レベルごとに設けられている。
垂直方向トラック(又は、単に「垂直部」)は、それによって、ボットが、上下の垂直方向に移動して、通路内のどの保管レベルにも、又は、どの作業レベルにも移動することができる構造的サブアセンブリである。有利には、通路の一端又は両端にトランシットデッキがあるか否かにより、各通路の一端又は両端に2つの垂直部がある。一方の垂直部は、上がる移動のためのものであり、他方は、下がる移動のためのものである。通路の一端又は両端の垂直部は、通路とトランシットデッキとの間に配置され、上方垂直部はトランシットデッキに取り付けられ、下方垂直部は、通路に取り付けられている。図43A及び図43Bは、車両の等角図を垂直ランプ1170とともに示す。ここで、ロボット1172は、垂直部1174を昇ることができる。ここで、カウンターベアリングレールは、カウンターベアリングが入ることのできる垂直方向の切れ目を有している。ここでは、ロボット1172が、左側から水平方向に入っている上ランプ用の受動スイッチ1176が図示されている。図43Bでは、ロボット1172は、垂直部1174を昇っており、スイッチ1176は、昇るボットのための方向から押し出されている。下方ランプの場合、スイッチは、通常、開いており、ボットが外側の水平方向ラックに出られるように、押して閉じることができる。各垂直部は、U字状溝に溶接された標準的なローラチェーンで構成されている4つの垂直方向チェーン軌道を含み、すなわち、ロボットの4つのスプロケット歯車1178が、それらのチェーン軌道に係合している。歯車軸の端部においてベアリング1182に係合して、ボットのスプロケットがチェーン軌道に適切に係合したままでいることを確実にするカウンターベアリングレール1180が、各チェーン軌道に結合されている。ボットが垂直部に入っていたり、又は垂直部から出ている場合に、ベアリングがカウンターレール溝に出入りすることを可能にするが、ボットが出ることなく、当該レベルを通る場合には、ベアリングが溝から離れるのを防ぐヒンジ式ゲートスイッチ1176が、各入口/出口レベルにある。また、各垂直部は、ボットがランプに入るか、又は、ランプから出ることのできる各高度における、対向するチェーン軌道間に配置された一組の水平ボット軌道1184も含み、前記トラックは、各保管レベルのボットビーム及び各トランシットデッキに接続している。トラックピッチ(トラック間の距離)は、通路のボットビームへの接続の箇所においては、通路の幅と同じであるが、チェーン軌道の近傍においては、上昇又は下降するボットが、チェーン軌道間を通過することを可能にするために、ボットの幅よりもわずかに大きく広がっている。4つのチェーン軌道のそれぞれの間近に隣接するボット軌道にはギャップが存在し、それにより、垂直部を上昇又は下降するボットのスプロケット車軸が、トラックを通過することを可能にする。上方垂直部には、上昇中に、ボットが、そのスーパーキャパシタを再充電できるように、充電レールを備えても良い。図41A及び図41Bも参照すると、それぞれ、垂直ランプ1110を有する車両の側面図及び等角図が図示されている。ここで、車両1140は、ロボットの垂直上昇構成で垂直部1114を昇る。この実施形態における違いは、ギヤ1142が、移動方向に対して直角であることである。ここで、ギヤ1142は、「外側水平方向トラック」内のギャップから延出して昇る。ロボット車両には、サーボモータが、ロボット車両のレベル変動を維持し、及びラッキング(racking )をなくすように調節できるように、ピッチ及び回転変動を検出するための電子レベルを設けても良い。図42A及び図42Bも参照すると、図42Aでは延出し、及び図42Bでは引っ込んでいるギヤ1142を示す、車両1140の等角図が図示されている。当業者は、この実施形態に記載されているチェーンを備えたスプロケットギヤを正しく認識するであろうし、また、他の実施形態は、本発明を限定するものではなく、及びラックアンドピニオンなどの他の等価構造体を利用しても良い。
アイルランプ(受動型トラックの実施形態)は、所定の保管ゾーン(一つの通路の一つの段区間)内の保管レベルと、その段のトランシットデッキとを相互接続する構造的サブアセンブリ(モジュール)である。図37A~図37Cは、実施例の車両及びランプ990の側面図及び平面図を示し、図37Dは、実施例の車両及びランプモジュール990′の側面図を示す。各アイルランプモジュールは、トランシットデッキと、相互接続された保管レベルのいずれかとの間をボットが移動するための経路を形成している。移動は、システムトポロジーにより、双方向又は一方向のいずれか、すなわち、それぞれ、シングルエンド形又はダブルエンド形にすることができる。各ランプモジュールは、一つ一つが、各ボット994の4つの車輪のそれぞれのためのものである4つの直交ランプトラック992を含み、それらの直交ランプトラックは、U字状の溝に溶接された受動型ローラチェーンで構成されている。各トラック上のローラチェーンは、ロボットの4つのスプロケットホイールのうちの一つによって係合されている。4つのトラックは、ロボットが、直交ランプを上昇又は降下していくときに、水平状態を維持することを可能にする。また、各ランプモジュールは、ボットがランプに入ることができ、又は、ランプから出ることができる各高度におけるランプトラック間に配置された一組の水平方向ボット軌道996も含む。ボット軌道は、一方の側において、ランプの上部でトランシットデッキに、及び他方の側においては、この保管ゾーン内の各保管レベルに接続している。ランプを降下するボットは、ランプの上部においてのみ、トランシットデッキからランプに入ることができ、及び図37Dを見て分かるように、ゾーン内のどの保管レベルでもランプから出ることができる(どちらの方向においても、逆の操作は必要ない)。ランプを上昇するボットは、保管レベルのうちの一つだけからランプに入ることができ、及びトランシットデッキへのランプの上部でのみランプから出ることができる(どちらの方向においても、逆の操作は必要ない)。トラックピッチ(トラック間の距離)は、ピッチが増加する、ランプトラック近傍の「ランプゾーン」を除いて、通路幅と同じである。4つのランプトラックのそれぞれの間近に隣接するボット軌道内にはギャップが存在し、それにより、ランプを上昇又は下降するボットのスプロケットホイール軸がトラックを通過することが可能になる。
能動型ランプは、ボットのスプロケットホイールによって係合される4つのローラチェーンランプトラックも利用する。図38A~図38Dは、車両の側面図、端面図及び平面図をランプ1020とともに示す。ここで、車両1022は、ランプ1024を昇るか、又は下りている。図は、受動型ランプ構成に関する変形例を示している。この場合、ランプは、ロボットによって作動させることができる、又は、ランプ上に配置されたモータで作動することができるスイッチ1026を含む。モータは、ロボットによって局所的に、又は、中央資材管理システム(Material Control System:MCS)によって命令される。ここで、ランプトラックは、受動型ではなく能動型であり、すなわち、各ランプ進入及び退出箇所には、スプロケットホイールがそれらのセグメントに係合したときに車両がとる経路を制御するために、多数のセグメントのうちのいずれかを適所に切り換えることができる機構がある。このランプ構造は、受動型トラック構造と比較して単純化されて、ロボットのコストを低減するが、複雑性及びランプに関するコストが増大し、典型的な適用は、受動型トラックの実施形態を好むであろうが、保管場所をあまり必要としないが、高スループットを必要とする適用は、能動型トラックの方を好む可能性がある。
T‐Botは、ほぼ長方形のシャーシ及びボディパネルを有する車両ロボットである。例として、図25A、図25B及び図25Cは、それぞれ、実施例の車両又はトートボット「T‐Bot」660の側面図、平面図及び端面図を示す。T‐Botは、CCSとの通信用の無線LAN(802.11x)インターフェースを含む、オンボード制御のコンピュータシステムを有していても良い。T‐Botは、配置、ナビゲーション、ペイロード移動などに必要なセンサを有していても良い。図33は、車両駆動部又はトート移動機構900の部分側面図を示す。T‐Botは、ボットが製品トート又は注文品トートを、そのペイロードベイと、TSS、ワークステーション、I/Oインターフェースにおけるトート配置位置との間で移動させる、トート移動機構900を有していても良い。トートの滑動に関する変形例として、ロボット車両には、トートを持ち上げることができるようにするアセンブリを備えていても良い。ここで、図33は、一つの駆動モータを用いる、伸縮式のトート伸長及びリフト/ローワーの側面図を示す。スライドステージは、前に出ているステージに固定されたループベルト又はケーブルを用いて伸長される。第1の可動ステージは、ステージが、左又は右に十分に伸びた状態での持ち上げ及び下ろしを実行できるように、側面が楕円形の平行ベアリングを備えたチェーンドライブに追従する。また、図34A及び34Bを参照すると、トート移動機構900が伸長された状態での実施例の車両930等角図が図示されている。図34Aは、持ち上げていてもよく、又は、持ち上げていなくても良い、直線スライド伸長レールを備えたP‐Bot又はO‐Botとして機能するロボット車両を示す。同様に、図34Bは、P‐Bot又はO‐Botとして作動するロボット車両の底面図を示す。ロボット車両の底部の後部にあるキャスターホイールは、例えば、ラックシステム内又はランプ上にないときの床上での操縦を可能にする。ここで、ロボットは、移動機構をロボットのいずれかの側(両利き)まで伸ばすことによってトートを車上に積載し、目的のトートを係合し、その後、引っ込めることによって、車上のトートを引き寄せる。さらに、ボットは、(すでにトートと係合されている)機構をいずれかの側まで伸ばして、トートを目的の位置に配置し、トートを解放することによってトートを降ろし、その後、機構を引っ込める。ボットは、支持面の全域でトートをスライドさせることができ、又は、引っ込め/伸長の前にトートを持ち上げることができ、そのことは、トートの下の面を支持する必要性をなくすであろう。また、図31A及び図31Bを参照すると、それぞれ、車両840の側面図及び端面図が図示されている。また、図31C及び図31Dを参照すると、車両840の等角図が図示されている。図31Aは、車輪842、スプロケット844及びトート846を示すロボット車両840の側面図を示す。上部左には、電子機器及びエネルギー蓄積用のウルトラキャパシタ848が見える。トート846は、図示されているフラップ850とともに駆動ベルト848を用いて、保管場所に押し込まれ/引き寄せされる。
次に、図20A及び図20Bを参照すると、それぞれ、実施例のワークステーション480の立面図及び平面図が図示されている。ダイレクト‐プットワークステーション480は、ピッカー・トゥ・トートのマルチオーダーワークステーション構造であり、この場合、同時に詰め込まれている多数の注文品トート482は、保持ラック486上で静止したままの状態であり、また、ピッカー484は、各プット上の目的のトートまで移動する。この実施形態は、以下で説明するワークステーションの実施形態Bよりもシンプルにすることができるが、ピッカーの部分に関して、より多くの動作を必要とし、それにより、スループットが低下する可能性がある。
次に、図21A及び図21Bを参照すると、それぞれ、実施例のトート‐トゥ‐ピッカー型マルチオーダーワークステーション510の平面図及び立面図を示す。トート‐トゥ‐ピッカー型マルチオーダーワークステーション510が図示され、そこでは、ピッカー512は静止したままの状態で、プット位置に常に目的の注文品トートが一つだけあるように、注文品トート514が、到着する製品トート516の順番に一致する順番でピッカーに差し出される。この構造は、実施形態Aと比較して、注文品トートを移動させるが、ピッカーの部分に関して必要な動きが著しく少なく、及びより高いピッカースループットを可能にする機構を有している。
I/Oインターフェースは、システムに入って来るトート(詰め込まれた製品トート及び空の注文品トート)のための進入ポイント、及び出て行くトート(空の製品トート及び詰め込まれた注文品トート)のための退出ポイントである。T‐Botは、I/Oインターフェースと、システム内でのトートの起点位置又は宛先位置との間で、すべてのトートを運ぶ。一観点では、これは、複数の双方向ベルトコンベヤスパーを有するサブシステムでもある。各スパーは、システムを、それがその中で作動する設備の残りの部分に接続する単一の一方向入力/出力コンベヤラインに接続し、入って来るトートは、このコンベヤライン上で流入し、また、出て行くトートは、同じコンベヤ上を同じ流れの方向に流出する。各コンベヤスパーはさらに、ベルトコンベヤの2つの物理的セグメントを備えている。入力/出力コンベヤラインから最も遠くに(及びI/Oインターフェースのトランシットデッキに最も接近して)配設された、入って来るトートを保持するインバウンドセグメントと、出て行くトートをI/Oコンベヤライン上へ移動させる前に、それらのトートをほんのしばらく保持するアウトバウンドセグメントである。トート交換トランザクションを実行するときに、T‐Botが占有する複数のボットスパーが図示されている。各ボットスパーは、ランプモジュールに用いられるものと同様の一組のボット軌道を用いて構成されている。ボットスパーの数は、コンベヤスパーの数よりも少ない数であり、また、ボットスパーは、隣接するコンベヤスパー間に配置されているため、各ボットスパーの両側でT‐Botにアクセス可能なコンベヤスパーがあり、さらに、外側の2つを除く各コンベヤスパーは、2つのボットスパーからアクセスすることができる。
インダイレクト‐プットシステムにより、イーチは、製品トートから、注文品トートではなく、各ボット(Each-Bot:E‐Bot)と呼ばれるロボットへ移送され、すなわち、E‐Botは、その後、T‐Botによって注文品ローディング構造体(Order Loading Structure:OLS)へ移送され、そこで、それらは、取り出したイーチを目的の注文品トート内に移動させる。この方法による、ピックとプットを切り離すことの基本的な恩恵は、履行のためのワークステーションの特異性をなくすことであり、すなわち、任意のオーダーラインを任意のワークステーションで取り出すことができる。一つの結果は、ボットが、例えば、最も近いワークステーションへ及び/又はピッキング待機内に最小数のP‐Botがあるワークステーションへ行くことにより、より楽な経路を取ることができるため、ダイレクト‐プットシステムと比較して、ワークステーションへのアクセスのためのP‐Botによる競合がかなり少ないということである。しかしながら、さらにいっそう重要な利点は、所定の注文品トートに割り当てられた多数のオーダーラインを、多数のワークステーションにおける並行履行のために多数のT‐Botに割り当てることにより、注文完了待ち時間を劇的に減らすことができるということである。その結果、システムは、ほんの数分ほどで大きな注文に応じることが可能になるであろう。ダイレクト‐プットと比較したこの実施形態の主なデメリットは、より多くの設備投資を必要とし、及びパッケージング密度がそれほど高くはなく、そのことは、注文品をトラックで顧客まで配送しなければならない場合に、運送コストを増大させる可能性があるということである。
製品トート、注文品トート及びTSSは、上述したダイレクト‐プットシステムと同じであっても良い。
注文品ローディング構造体は、E‐Botによる履行のために注文品トートを保持し、及びE‐Botによるイーチのそれらの注文品トート内への移送を容易にするために設計されたラック構造であり、好適な実施形態において、OLSは、TSSの特別な区画である。そのすべてがCCSによって直接又は間接的に制御される作動プロセスは、次のとおりである。ピッキングワークステーションへの製品トートの流れは、上記のダイレクト‐プットシステムに関して説明したのと同じであっても良い。OLSへの、及びOLSからの注文品トートの流れ、及び顧客への発送は、以下のとおりである。OLSは、注文品トートを積載する場合にのみ用いられ、それらの中間保管には用いられないため、トートを交換する際に用いるために、トートの位置が意図的に空いたままになっていることを除いて、空であり、詰め込まれるのを待っている、又は、詰め込まれている最中の注文品トートは絶え間なく詰め込まれ続ける。詰め込まれた注文品トートは一般に、いったんすべての計画されたすべてのイーチを収容すると、すぐに移動される。CSSは、O‐Botに、その計画した最大容量まで注文品トートを詰め込ませることによってOLSを初期化して、いずれかの目的の詰め込み済みの注文品トートにかなり近い、空いているトート位置が常にあるように、十分な数の空いているトート位置を残し、そこで、O‐Botは、前記詰め込み済みの注文品トートを移動させる際に、同じ移動時に空の注文品トートを置くことができる。注文品トートは、イーチを注文品トート内へ移送する際に占有するために、E‐Botのための空のスペースが各トートの真上にあるように、一つ置きのレベルにだけラック上に置かれる。任意の指定されたセットのオーダーラインを受け取るために、OLS内の任意の空の注文品トートを割り当てることができ、そのため、CCSは通常、新たな注文品トートを作動させる必要があるときはいつでも、最も混雑していないローディングレーン上の注文品トートを常に選択することにより、作業負荷を均等に分散しようとする。いったん、能動型な注文品トートの詰め込みが完了すると、注文品トートをOLSから移動させて、それを、顧客への即時の引き渡しのためにI/Oインターフェースへ、又は、中間保管のためにTSS内へ運ぶために、O‐Botが割り当てられる。目的の注文品トートの位置へ移動する直前に、O‐Botは、典型的には、空の注文品トートをI/Oインターフェース又はTSSのいずれかから手に入れて、それをOLS内に置いて、作動を待つために、詰め込み済みの注文品トートを、空の注文品トートと効率的に置き換える。移動させた注文品トートがTSSの保管場所に行く場合、後の、注文品トートの顧客への発送は、上述したダイレクト‐プットシステムの場合と同様である。移動された注文品トートが、システムからの即時の放出及び顧客への引き渡しのためにI/Oインターフェースへ行く場合、出力のために用いられるボットスパーは、同じT‐Botによって取り扱われる次の入って来るトートに基づいている。ワークステーションでのピックのために、P‐Botは、1つ又は2つ以上のイーチを各製品トートから取り出して、指定されたE‐Bot内に置く(以下で、より詳細に説明する)人又はロボットピッカーに製品トートを提示する。OLSでプットのために、T‐Botは、イーチを含むE‐Botをワークステーションで手に入れて、E‐Botがイーチを1つ又は2つ以上の注文品トート内に移送できるようにOLSまで移動する。このような各移送の場合、a.ET‐Botは、(トートのいずれかの端部にある可能性のある)目的の注文品トートに隣接する通路、及び注文品トートのレベルの上の一つのローディングレベルに入ることができる。ET‐Botは、目的の注文品トートのすぐ上の場所まで移動し、E‐Botの中心を、下の目的の注文品トートの中心に位置合わせする。b.T‐Botは、移送すべきイーチを収容しているイーチハンドラが、目的の注文品トートの真上にあるように、E‐Botをラック上に伸ばす。c.そして、E‐Botは、イーチハンドラに、収容されたイーチを目的の注文品トートまで移送させる。イーチハンドラの実施形態により、これは、イーチの管理されていない降下、又は、穏やかな管理された降下であっても良い。d.移送が完了した後、ET‐Botは、E‐Botを車上に戻して引っ込め、次の目的の注文品トートに進むか、又は、より多くのイーチを受け取るためにワークステーションへ戻る。ピッキング在庫品の補充及び製品トートの再利用は、上述したダイレクト‐プットシステムの場合と同様に行われる。
次に、図26A、図26B及び図26Cを参照すると、それぞれ、実施例の各ボット「E‐Bot」モジュール690の端面図、側面図及び平面図が図示されている。また、図27A、図27B及び図27Cを参照すると、それぞれ、E‐Botモジュール690を備えた実施例の車両720の側面図、平面図及び端面図が図示されている。E‐Botは、注文品トートと同一の物理的寸法を有する自律移送機構とすることができ、それはイーチを受け取り、運搬中にT‐Botによってそれらを保持し、その後、イーチを目的の注文品トート内に移送する。E‐Botは、注文品トートの同じ幅及び長さと、ボットの全高が、所定のシステム内で作動できる最大値になるような高さと、を有する構造フレームを有していても良い。ロボットの動作を制御する制御マイクロコンピュータは、CCSと情報をやり取りする無線ネットワークインターフェースを備えても良い。ロボットの稼働に電力を供給する再充電可能なバッテリを設けても良い。E‐Botが使用されていない場合、バッテリを再充電するための電力を供給するOLS内の区画に保管しても良い。その所要の機能を実行するのに必要なセンサ群から成るアレイを設けても良い。それぞれが、イーチを受け取って保持する複数のイーチハンドラ693は、ロボットの制御マイクロコンピュータの制御下で、イーチを注文品トートへ移送する。所定のイーチハンドラ内に置かれたすべてのイーチは、同じ製品から成っていてもよく、及び単一のオーダーラインに関連していても良いが、多数のイーチハンドラを、必要に応じて、単一のマルチユニットオーダーラインに用いることができる。
次に、図35A、図35B、図36A及び図36Bを参照すると、固定幅イーチハンドラ963を備えた実施例のロボット車両960の等角図が図示されている。図35Aは、各ボットとして機能するロボット車両の平面図が図示されている。ロボット車両は、それを各ボットに変形させることを可能にするために、引き出されたイーチモジュール962を有している。このイーチモジュール962は、「イーチ」を注文品トート964に載せることを可能にする作動底部ホッパードアを備えた3つのコンパートメントを有している。図35Bは、各ボットの側面図を、下の注文品トート964とともに示す。ホッパードアは、製品をイーチモジュール962から注文品トート964に載せることができるように開いた状態で図示されている。図36Aは、注文品トート964の上のイーチモジュール962の別の図を示す。図36Bは、上から見た、ホッパードアを備えたイーチモジュール962を示す。ホッパードアとは対照的に、以下で説明するように、引っ込め可能な構造資材を、製品を注文品トートまで下ろすのに用いても良い。固定幅イーチハンドラは、その幅を、中に置かれたイーチに合うように変えることができない多数のコンパートメントから成る。各コンパートメントの床は、収容されたイーチを底部から落下させて、目的の注文品トート内に入れるために、例えば、航空機の爆弾倉ドアのようなアクチュエータによって開くことができる。この実施形態は、機構的にシンプルであり、及びすべてのイーチを、イーチハンドラの固定幅に合わせることができるように、物品の寸法範囲が十分に制限されている用途、及び注文品トートの高さよりも高い最大高さから落下するイーチが、それが注文品トート内部でぶつかる落下済みのイーチを損傷させないように、取り扱われる製品が壊れやすくない用途に適している。
次に、図26~図28を参照すると、可調幅イーチハンドラは、それぞれが、一組のマニプレータとともに、イーチの寸法の広範な変動に適応することができ、及び落下をわずかに伴うか、又は全く伴わないイーチの穏やかな移送を実行することができる複数の可撓性ロードキャリヤ692から成る。ロードキャリヤ692は、吊り下げ式のファイルフォルダに形が似ている。それは、柔軟な材料から成る矩形のフォルダシートから構成され、その幅は、注文品トートの幅よりも小さく、シートは、各端部において、堅い吊り下げバーに取り付けられている。各吊り下げバーは、実際には、2つの独立したセグメント、すなわち、E‐Botの全幅であり、及びロードキャリヤの吊り下げ手段を形成しているハンガーセグメント694と、ハンガーセグメントに付着し、及びハンガーセグメントから取り外すハンドルセグメント696とから成っている。ハンドルセグメントは、フォルダシートに永続的に取り付けられ、及びフォルダシートと同じ幅である。ロードキャリヤの受取り及び搬送機能は、2つの吊り下げバーを一緒に、及びE‐Botフレームの両側に置かれた端部を持って行くことによって実現される。そして、引き出し内の吊り下げファイル内に資材を入れることができる方法と同じ方法で、可撓性フォルダシートが、イーチを中に置くことができるポーチを形成するように折れ曲がる。
各マニプレータ698は、マニプレータを、それによって吊り下げロードキャリヤの上で、E‐Botの長さに沿って前後に動かすことができる直線動作のための装置を含む。吊り下げバーのハンドルセグメントを把持し及び取り扱う装置が図示されている。電動ローラなどの、ケーブルによってハンドリング装置に取り付けられた回転運動用装置を用いて、マニプレータは、ロードキャリヤを下降及び上昇させることができる。制御マイクロコンピュータの制御下で協働して作動する2つのマニプレータは、図28A~図28Fを見て分かるように、以下のステップを実行することによって、各ロードキャリヤの開口の幅を調節する。すなわち、a)各マニプレータは、それ自体を、ロードキャリヤの吊り下げバーの一つの上に配置して、それを吊り下げセグメントから取り外すことなく、ハンドルセグメントを把持する。b)一方又は両方のマニプレータは、E‐Botの長さに沿って直線状に移動し、それによって、一方又は両方の吊り下げバーを移動させて、互いに向かって動かすことにより、ロードキャリヤの開口のサイズを小さくし、及び互いに離して動かすことにより、開口を大きくする。制御マイクロコンピュータの制御下で協働して作動する2つのマニプレータは、以下のステップを実行することにより、イーチをロードキャリヤから注文品トートへ移送する。すなわち、a)各マニプレータは、それ自体を、ロードキャリヤの吊り下げバーの一つの上に配置し、ハンドルセグメントを把持し、それを吊り下げセグメントから取り外す。b)両マニプレータは、ハンガーセグメントからの離間距離を十分に形成するように、互いに向かって移動する。c)両マニプレータは、回転運動手段を作動させて、底部が、トート内の下の最も高い物体のすぐ上になるまで、ロードキャリヤをトート内へ下げる。d)一方のマニプレータは、回転の方向を逆にし、他方のマニプレータは、同じ方向の回転を続け、両マニプレータは、互いに向かってゆっくり移動する。このことは、フォルダシートの一端を上方へ引っ込めさせ、及び他端を下方へ移動させ続け、フォルダ内に収容されたイーチは、フォルダシートの素材に沿ってスライドし、及び定位置で転がっても良い。e)最終的に、マニプレータは協働し、フォルダシートは、十分に垂直になり、ある箇所で、収容されたイーチは、ロードキャリヤから注文品トート内へ落下する。f)その時点で、ロードキャリヤの下端を操作し、そして、今や空のロードキャリヤは、マニプレータまで戻して引っ込められる。
次に、図22A及び図22Bを参照すると、それぞれ、実施例のワークステーション540の立面図及び平面図が図示されている。どちらのワークステーションの実施形態も、例えば、ダイレクト‐プットワークステーションA又はBに用いることができるが、トート‐トゥ‐ピッカーバージョンBは、ピッカースループットがより高くなる可能性があり、及び「任意のワークステーションでの任意のオーダーライン」という性能によって可能
となる、より高いP‐Botスループットを活かしても良い。どの実施形態に関するワークステーションの基本的な動作は、本質的には、上述したダイレクト‐プットの実施形態と同じであるが、特定のオーダーラインを遂行するために、イーチがロードキャリヤに置かれるまで、E‐Botは、どの特定の顧客の注文品にもつながれていないということに関連する以下の違いを伴う。オーダーラインのE‐Bot及びロードキャリヤへの割り当ては、本質的に任意であってもよく、そのため、取り出したイーチは、典型的には、順番にロードキャリヤに入れられ、すなわち、E‐Bot542は、E‐Botが各P‐Botの到着から、すべてのロードキャリヤが詰め込まれ、及び546取出し及びT‐Bot
によるOLSへの運搬の準備ができるまで、そのロードキャリヤ544のイーチを次々に詰め込む。各P‐Botのワークステーションへの到着に先立って、目的のE‐Botは、このロードキャリヤに入れられるイーチの寸法に基づいて、各ロードキャリヤの開口を特定の幅に設定するように、CSSによって命令される。ワークステーションの実施形態Bの垂直リシーケンサは、インダイレクト‐プットモデルの下でのピッキング動作中には、本質的に作動しなくても良い。空のE‐Botは、ワークステーションへの到着時に、プットコンベヤラインの入力セグメントに配置されて、プットセグメントにおいて、すべてのロードキャリヤが詰め込まれるまで、このラインを通って単純に進み、その時点では、それはリターンコンベヤラインまで移送されて、リシーケンスセグメントを直接通って、それがT‐Botによる取出しを待っている出力セグメントまで移動する。
主にピークスループット要件により、所定のシステムに用いることのできるシステムトポロジーのいくつかのバリエーションがある。最もシンプルなものから最も複雑なものまであり、それらは以下を含む。
ワークステーション及びボット‐トランシット構造体は、TSSの一方の端部のみに配設されている。T‐Botは、一方の端部でのみ通路を出入りするため、通路内での移動は、当然のことながら双方向である。ワークステーションレベルでの出入りの箇所は混雑するため、通路の数と、ワークステーションレベルの数は、システムのスループット能力を決める際の要因である。すなわち、通路及びワークステーションレベルが多ければ多いほど、システム内では、このシステムのスループット能力は、より大きくなる。このトポロジーは、低位から中位のスループット要件を伴う用途に適している。
ワークステーション及びボット‐トランシット構造体は、通路内での双方向移動を伴って、TSSの両端部に配設されている。通路の出入り箇所の数と、ワークステーションレベルの数(これらは、各サイドで等しいと仮定する)を2倍にすることにより、このトポロジーは、高スループットを伴う用途に適している。また、それは多くの場合、目的のSKUの場所に最も近接して配置されたボットへの割り当てに関する優先度を与えることによって、移動回数を最適化することができるため、ボットの生産性を向上させる可能性も有している。この構成は、取扱量が時間とともに増加する用途の拡大の自然経路を提供する。
極度に高いスループットを要する用途では、このトポロジーは、すべてのボットを同じ方向に移動させることにより、ボットトラフィックのフローを最適化する。ボットは常に、TSSの一方の端部で通路に入り、通路の全長を走行し、及び通路の他方の端部から出て、極度に高いスループットレートを支援する循環フローを形成している。さらに、通路の出口端部において、トランシットデッキへのT‐Botの動きは、ボット群がトランシットデッキに同時に移動して、TSSの側に配設されたワークステーションへ流れるボットのストリームを形成するまで、それらのボットが通路出口にほんの一瞬の間立ち寄るように同期させることができる。すべての移動は、通路の長さの少なくとも2倍の距離を有しているため、それらのボットは、先のトポロジーの場合よりも長い距離を移動しなければならないが、このフローパターンは、極度に高いスループットボリュームでの双方向移動を伴って起きる可能性のある、ひどい混雑や行き詰まり状態を回避する。
Claims (18)
- 自動保管・出庫システムであって、
アイルによって互いに隔てられた複数のラックを有するマルチレベル保管構造体を含み、各ラックは、物品を各アイル内の複数の保管レベルのところで保持する複数のコンテナを保管するよう構成された1組の水平コンテナ支持体と、前記保管レベルの各々と関連した1組の水平軌道と、前記マルチレベル保管構造体のレベル相互間に設けられるとともに該レベルを互いに連結する少なくとも1組の傾斜又は垂直軌道と、を有し、
前記自動保管・出庫システムは、さらに、ワークステーションを含み、このワークステーションは、ピッカーが1つ又は2つ以上の物品について、前記ワークステーションの前記コンテナの個々のコンテナに対して移送することができるように、且つ/又は、前記ワークステーションの前記コンテナの個々のコンテナから移送することができるように構成されており、
前記自動保管・出庫システムは、さらに、移動ロボットを含み、この移動ロボットは、前記複数のコンテナのうちから選択された1つについて、前記マルチレベル保管構造体から前記ワークステーションに移送するように構成されており、
前記移動ロボットは、第1のホイール及び第2のホイールを備えており、これらの第1のホイール及び第2のホイールは、前記移動ロボットを水平面回りに操縦可能であり、それによって、前記移動ロボットが前記マルチレベル保管構造体の少なくとも2つのアイルのいずれかに出入り可能に構成されており、
前記移動ロボットは、さらに、第1のスプロケット又はピニオン、並びに、第2のスプロケット又はピニオンを備えており、前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンのそれぞれは、引っ込め位置及び伸長位置を備えており、前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンは、前記第1のホイール及び前記第2のホイールと同軸であり、
前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンは、前記伸長位置にある間、前記マルチレベル保管構造体の傾斜又は垂直軌道と選択的に係合可能に構成され、かつ、前記移動ロボットを少なくとも1つの垂直方向に前記マルチレベル保管構造体の傾斜又は垂直軌道に沿って推進させるように構成されており、
前記ワークステーションは、前記移動ロボットがその第1のホイール及び第2のホイールを用いて操縦することができる前記水平面に対して隣接して持ち上げられ、前記移動ロボットの第1のホイール及び第2のホイールは、前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンを使用せずに、前記移動ロボットを前記水平面の位置から、この水平面に対して持ち上げられた前記ワークステーションの位置に移動させること、又はその逆方向に移動させることを可能にする、自動保管・出庫システム。 - 前記少なくとも1つの組をなす傾斜又は垂直軌道は、非係合位置から係合位置に動かされることによって前記移動ロボットの前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンに選択的に係合する可動セグメントを更に有する、請求項1記載の自動保管・出庫システム。
- 前記少なくとも1つの組をなす傾斜又は垂直軌道は、受動型であり、前記移動ロボットは、前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンを非係合位置から係合位置に動かすことによって前記少なくとも1つの組をなす傾斜又は垂直軌道に選択的に係合し、前記非係合位置は、前記引っ込め位置であり、前記係合位置は、前記伸長位置である、請求項1記載の自動保管・出庫システム。
- 前記少なくとも1組をなす傾斜又は垂直軌道は、1組をなす垂直軌道に隣接して位置決めされ、
前記移動ロボットは、前記組をなす水平軌道上を走行しているとき、前記第1のホイール及び前記第2のホイールを伸長させると共に、前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンを引っ込める一方、
前記少なくとも1つの組をなす傾斜又は垂直軌道上を走行しているとき、前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンを伸長させると共に、前記第1のホイール及び前記第2のホイールを引っ込める、請求項3記載の自動保管・出庫システム。 - 前記ワークステーションは、前記移動ロボットを前記ピッカーに対して角度を付けて傾斜させて、前記ピッカーが1つ又は2つ以上の物品について、前記ワークステーションの前記コンテナの個々のコンテナに対して移送しやすくすることができるように、且つ/又は、前記ワークステーションの前記コンテナの個々のコンテナから移送しやすくすることができるように構成されている、請求項1記載の自動保管・出庫システム。
- 前記自動保管・出庫システムは、さらに、少なくとも2つのアイルに連続して並んで位置する少なくとも1つの水平トランシットデッキを含み、前記少なくとも1つの水平トランシットデッキにより、前記移動ロボットは、前記少なくとも1つの水平トランシットデッキから前記少なくとも2つのアイルに入ったり前記少なくとも2つのアイルを出て前記少なくとも1つの水平トランシットデッキに移ることができ、そして前記少なくとも1つのトランシットデッキに隣接する他の場所へ水平に移動する、請求項1記載の自動保管・出庫システム。
- 前記少なくとも1つの組をなす傾斜又は垂直軌道は、非係合位置から係合位置に動かされることにより前記移動ロボットの前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンに選択的に係合する可動セグメントを更に有する、請求項6記載の自動保管・出庫システム。
- 前記少なくとも1つの組をなす傾斜又は垂直軌道は、受動型であり、前記少なくとも1つの移動ロボットは、前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンを非係合位置から係合位置に動かすことによって前記少なくとも1つの組をなす傾斜又は垂直軌道に選択的に係合し、前記非係合位置は、前記引っ込め位置であり、前記係合位置は、前記伸長位置である、請求項6記載の自動保管・出庫システム。
- 前記少なくとも1つの組をなす傾斜又は垂直軌道は、前記組をなす水平軌道に隣接して位置決めされ、
前記移動ロボットは、前記組をなす水平軌道上を走行しているとき、前記第1のホイール及び前記第2のホイールを伸長させると共に、前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンを引っ込める一方、
前記少なくとも1つの組をなす傾斜又は垂直軌道上を走行しているとき、前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンを伸長させると共に、前記第1のホイール及び前記第2のホイールを引っ込める、請求項8記載の自動保管・出庫システム。 - 自動保管・出庫システムであって、
アイルによって互いに隔てられた複数のラックを有するマルチレベル保管構造体を含み、各ラックは、物品を各アイル内の複数の保管レベルのところで保持する複数のコンテナを保管するよう構成された1組の水平コンテナ支持体と、前記保管レベルの各々と関連した1組の水平軌道と、前記マルチレベル保管構造体のレベル相互間に設けられるとともに該レベルを互いに連結する少なくとも1組の傾斜又は垂直軌道と、を有し、
前記自動保管・出庫システムは、さらに、移動ロボットを含み、この移動ロボットは、前記複数のコンテナのうちから選択された1つについて、前記マルチレベル保管構造体からワークステーションに移送するように構成されており、
前記移動ロボットは、第1のホイール及び第2のホイールを備えており、これらの第1のホイール及び第2のホイールは、前記移動ロボットを水平面回りに操縦可能であり、それによって、前記移動ロボットが前記マルチレベル保管構造体のアイルに出入り可能に構成されており、
前記移動ロボットは、さらに、第1のスプロケット又はピニオン、並びに、第2のスプロケット又はピニオンを備えており、前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンのそれぞれは、引っ込め位置及び伸長位置を備えており、前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンは、前記第1のホイール及び前記第2のホイールと同軸であり、
前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンは、前記移動ロボットが前記アイル内を水平方向に移動するときに、前記引っ込め位置にあるように構成され、
前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンは、前記伸長位置にある間、前記マルチレベル保管構造体の傾斜又は垂直軌道と選択的に係合可能に構成され、かつ、前記移動ロボットを少なくとも1つの垂直方向に前記マルチレベル保管構造体の傾斜又は垂直軌道に沿って推進させるように構成されている、自動保管・出庫システム。 - 前記自動保管・出庫システムは、さらに、第1のベアリングホイール及び第2のベアリングホイールを含み、これら第1のベアリングホイール及び第2のベアリングホイールは、前記マルチレベル保管構造体の傾斜又は垂直軌道の一部を支持し、この傾斜又は垂直軌道に対する前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンの係合を維持するように構成されている、請求項10記載の自動保管・出庫システム。
- 前記自動保管・出庫システムは、さらに、第1のチェーン及び第2のチェーンを含み、これら第1のチェーン及び第2のチェーンは、前記マルチレベル保管構造体の傾斜又は垂直軌道の一部に取り付けられ、前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンは、垂直方向に移動している間、トラクションのため、前記第1のチェーン及び前記第2のチェーンに係合するように構成されている、請求項10記載の自動保管・出庫システム。
- 前記自動保管・出庫システムは、さらに、前記第1のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第2のスプロケット又はピニオンをその引っ込め位置と伸長位置との間で駆動するための第1のモータ及び第2のモータを含む、請求項10記載の自動保管・出庫システム。
- 前記第1のモータ及び前記第2のモータは、前記移動ロボットが垂直方向に移動するときに、前記移動ロボットを水平方向に維持するように、互いに独立に制御される、請求項13記載の自動保管・出庫システム。
- 前記自動保管・出庫システムは、さらに、前記第1のモータ及び前記第2のモータの動作に関するフィードバックを提供する第1のエンコーダ及び第2のエンコーダを含む、請求項13記載の自動保管・出庫システム。
- 前記自動保管・出庫システムは、さらに、第3のスプロケット又はピニオン、並びに、第4のスプロケット又はピニオンを備えており、前記第3のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第4のスプロケット又はピニオンのそれぞれは、引っ込め位置及び伸長位置を備えており、
前記第3のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第4のスプロケット又はピニオンは、前記移動ロボットが前記アイル内を水平方向に移動するときに、前記引っ込め位置にあるように構成され、
前記第3のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第4のスプロケット又はピニオンは、前記伸長位置にある間、前記マルチレベル保管構造体の傾斜又は垂直軌道と選択的に係合可能に構成され、かつ、前記移動ロボットを少なくとも1つの垂直方向に前記マルチレベル保管構造体の傾斜又は垂直軌道に沿って推進させるように構成されている、請求項10記載の自動保管・出庫システム。 - 前記自動保管・出庫システムは、さらに、第3のベアリングホイール及び第4のベアリングホイールを含み、これら第3のベアリングホイール及び第4のベアリングホイールは、前記マルチレベル保管構造体の傾斜又は垂直軌道の一部を支持し、この傾斜又は垂直軌道に対する前記第3のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第4のスプロケット又はピニオンの係合を維持するように構成されている、請求項16記載の自動保管・出庫システム。
- 前記自動保管・出庫システムは、さらに、第3のチェーン及び第4のチェーンを含み、これら第3のチェーン及び第4のチェーンは、前記マルチレベル保管構造体の傾斜又は垂直軌道の一部に取り付けられ、前記第3のスプロケット又はピニオン、並びに、前記第4のスプロケット又はピニオンは、垂直方向に移動している間、トラクションのため、前記第3のチェーン及び前記第4のチェーンに係合するように構成されている、請求項16記載の自動保管・出庫システム。
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