クロスベルトソーター

クロスベルトソーターは、様々な業界で使用されている、コンベアをベースとした高度な自動仕分けシステムです。荷物、衣料品、小包、梱包材、郵便物などの品物の取り扱いと搬送に使用されています。このシステムは、メイントラックに沿って横断するように設置された、独立して作動する複数の短いコンベアベルト（ ^{[ 1 ]}クロスベルトと呼ばれるループ状に配置されたもの）を使用して、品物を迅速かつ正確に目的地へと仕分けます。クロスベルトソーターは、その高い効率、処理能力、そして精度の高さから、物流、電子商取引、郵便サービスで広く利用されています。

ソーター

クロスベルトソーターの種類

クロスベルトソーターには様々な種類があり、業界やクロスベルトソーターメーカーによって製品形態は異なります。しかしながら、標準的な2つのタイプは水平クロスベルトソーターと垂直クロスベルトソーターです。どちらのタイプも、現行モデルではリニア誘導モーター技術を採用しており、操作とメンテナンスが容易で、経年劣化による機械摩耗も少なくなっています。^{[ 2 ]}

コンポーネントと操作

クロスベルトソーターの主なコンポーネントは次のとおりです。

1. 導入エリア：ここで物品が仕分け機に投入されます。物品は主にベルトコンベアやその他の供給装置から自動的に供給されますが、例外として、オペレーターが低速で手動で供給するものもあります。
2. トラック: トラックは、事前に定義された経路に沿って列車を誘導します。トラック (またはレール) の構成には、主に水平と垂直の 2 種類があります。水平ループと呼ばれていますが、このトラックには異なる高さに到達するために傾斜セクションと下降セクションを含めることができますが、トラックのカーブは通常水平面にあり、閉ループには多くのターンを含めることができます。このソーター構成では、再循環も可能になります。再循環とは、排出する必要なくソーター ループ上にアイテムを残しておくことができることを指す用語です。これは、排出ポイントが利用できない場合に便利です。垂直ループには水平のトラック カーブがなく、アイテムは 1 つの導入エリアから一方向および水平面にのみ輸送されます。この構成では、水平ソーターと比較してスループットが制限されますが、より狭い領域内でのクロス ベルト ソーティングが提供されます。クロス ベルトが導入エリアに戻る前にすべてのアイテムを排出する必要があるため、ソーター上での再循環は不可能です。
3. トレイン：複数のキャリアをまとめてトレインと呼びます。冗長性を確保するため、通常は複数のトレインを端から端まで連結し、1つの連続したループを形成します。そのため、1つのトレインが通信を失っても、ソーターの可用性は維持されます。
4. キャリア: これらの車輪付きユニットが互いに連結されて列車を形成します。
5. セル：キャリアの上に設置された個々のコンベアベルトです。各クロスベルトセルには専用のモーターまたはアクチュエータが搭載されており、搬送方向に対して垂直な方向（左または右）にアイテムを移動させることができます。これにより、アイテムを特定のスライド、シュート、またはコンベアに正確に導くことができます。キャリアは1つまたは複数のセルを搭載できます。
6. 制御システム：多くの場合、センサーやソフトウェアと統合された高度な制御システムが仕分けプロセスを管理します。各アイテムを識別し、その行き先を決定し、適切なタイミングで適切なクロスベルトを起動します。
7. 排出ポイント：選別機から品物が排出される場所です。通常は特定の目的地に向けられます。ビン、シュート、ベルトコンベア、または輸送コンテナに直接投入される場合もあります。

仕組み

クロスベルトソーターはいくつかの段階で動作します。

1. 誘導：物品は通常30度または45度の角度で、一連のコンベアを介して移動式仕分け機に投入され、仕分け機の速度まで加速されます。その後、クロスベルトが作動し、物品は相対速度ゼロで仕分けセルに誘導されます。誘導された物品は、サイズ、重量、および搬送装置の構成に応じて、1つまたは複数のセルに収容されます。
2. スキャン：通常、誘導後、仕分け機の正しい排出位置を特定するために、アイテムの識別が必要です。これには、OCR、バーコードリーダー、RFIDスキャナー、またはその他の識別技術が使用される場合があります。用途によっては、誘導前または誘導中に実行することもできます。
3. 仕分け：アイテムがトラックに沿って移動すると、制御システムはスキャン情報に基づいて各アイテムを排出ポイントに割り当てます。アイテムが指定された排出ポイントに到達すると、クロスベルトセルが作動し、適切なシュートまたはコンベアにアイテムを移動します。
4. 排出：仕分けされた品物は、それぞれのビン、シュート、またはコンベアに排出されます。その後、さらに加工したり、出荷準備を行ったりすることができます。

テクノロジー

クロスベルトトレインを動作させるには、通常3つの主要な接続が必要です。ハイエンドのクロスベルトソーターは、メンテナンスを最小限に抑えるために非接触技術を採用しています。これにより、摩耗がほとんど発生しないか全く発生しないため、信頼性の高いシステムとなり、ライフサイクルコストを削減できますが、他の技術に比べて 資本コストが若干高くなります。

キャリアを推進する手段

リニア同期モーター（LSM）は、メンテナンスがほとんど不要で非接触であり、正確な加速、減速、速度維持が可能なため、ハイエンドの仕分け機に使用されています。最大速度は3 m/sと報告されていますが、小包搬送用途では、軽量品の飛び出し（加速時または搬送中に空中に浮遊する品物）を防ぐため、通常は最大2.5 m/sの仕分け速度が使用されます。通常、冗長性を確保するために、トラックには追加のLSMが追加されます。そのため、1つのLSMが停止した場合でも、残りのLSMによって十分な推進力が提供されるため、性能の低下は発生しません。

代替の接触ソリューションでは、摩擦によって選別機の下の平らなプレートを動かす電動ホイールを採用しています。

細胞を活性化する手段

誘導電力伝送（IPT）は、磁場を利用して非接触で電気エネルギーを伝送します。あるいは、キャリア上にモーターを搭載したホイールがセルに電力を供給します。バスバーシステムとブラシを使用するソリューションは、より安価ですが、メンテナンスコストが高くなります。

接触型のアクティベーションでは、機械式アクチュエータを使用してセルをアクティブ化しますが、通常、排出ポイントは固定位置である必要があるため、動的な排出が少なくなり、速度とスループットが低くなります。

制御システムとの通信手段

産業用Wi-Fiは、汚れやゴミの影響を受けない非接触通信を実現するため、一般的に使用されています。代替技術としては、赤外線などがあります。

利点

クロスベルトソーターにはいくつかの利点があります。

• 優しい取り扱い：この仕分け機は、傾斜トレイのように重力に頼ってアイテムを排出しません。そのため、排出がより正確に制御され、信頼性が高まります。
• シュート密度:迂回ポイントを近づけることができるため、シュート密度が高まり、スペースの利用率が向上します。
• 低い運用コスト:使用するテクノロジーに応じて、低いメンテナンスと高いエネルギー効率の組み合わせにより、低い運用コストを実現できます。
• 高い処理能力：1時間あたり数千個の荷物を仕分けできるクロスベルトソーターは、処理能力と効率を大幅に向上させます。さらに、水平ソーターでは、仮想誘導エリアを追加することで、ソーターを背中合わせに並べたような構造で処理能力を倍増させることができます。例えば、3つの誘導エリアがあり、それぞれ1時間あたり12,000個の荷物を処理できる場合、1時間あたり36,000個の荷物を仕分けできることになります（すべての荷物が次の誘導エリアに到達する前にソーターから出荷されると仮定）。${\displaystyle スループット={ソーター速度(メートル/時)\times キャリアあたりのセル数\times 効率係数} \over キャリアピッチ(メートル)}$
• 精度：精密な制御と高度なスキャン技術により、これらのシステムは高精度な仕分けを実現します。一部のクロスベルトは、シュートへの充填率向上やサイズ・重量特性に応じて排出位置を動的に調整することも可能です。
• 柔軟性: さまざまなサイズ、形状、重量のアイテムや、ポリ袋などの扱いにくいアイテムの取り扱いに適しており、さまざまな業界で汎用的に使用できます。
• スケーラビリティ: モジュール設計により、拡大する運用ニーズに合わせて簡単に拡張およびカスタマイズできます。

アプリケーション

クロスベルトソーターは、以下を含むさまざまな分野で採用されています。

• Eコマース: 大量の注文と返品を処理し、タイムリーな配送と効率的な処理を保証します。
• 郵便サービス: 郵便物や小包を迅速かつ正確に仕分けして配達時間を短縮します。
• 小売流通: 流通センターで製品を仕分けし、店舗または顧客に直接出荷します。
• 空港手荷物処理: 手荷物を効率的に仕分けし、適切なフライトまたはターミナルに誘導します。

参考文献

1. Patrick M McGuire,コンベア：応用、選択、統合、 6.3. ソーター
2. クロスベルトソーターガイド。 SRSI