JP2001278593A - 無人フォークリフト - Google Patents
無人フォークリフトInfo
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Abstract
荷物の積み降ろしに必要な車体の停止位置を自動的に調
整して、常に適正な状態で荷物の積み降ろし作業を行う
ことができる無人フォークリフトを提供する。 【解決手段】 荷物16の昇降速度Vを検出する速度検
出手段41と、この速度検出手段41で検出される荷物
16の昇降速度Vの大きさに基づいて荷物16の重さW
を算出する荷重算出手段42と、この荷重算出手段42
で算出された荷物16の重さWに応じて、これに対応し
たマスト10の傾斜量Δを求める傾斜量算出手段43
と、この傾斜量算出手段43で得られたマスト10の傾
斜量Δに応じて、車体2の走行停止位置とフォーク11
のリーチ位置の少なくとも一方を調整する積降位置調整
手段44とを備えている。
Description
的に昇降運搬する無人フォークリフトに係り、特には荷
物の重さに応じた適切な積み降ろし制御を行うための技
術に関する。
に使用する無人フォークリフトにおいては、省力化の要
請、小回り性の良さ等の利便性があることから、近年、
多々活用されるようになってきている。
リフトにおいては、図10に示すように、車体2にコン
トローラ3、磁気センサ5、走行エンコーダ6、昇降エ
ンコーダ7等が設けられるとともに、車体2の前方に立
設されたマスト10にはフォーク11が昇降可能に設け
られており、コントローラ3は、床面12上に敷設され
た磁性体14を磁気センサ5で検出するとともに、走行
エンコーダ6の検出出力に基づいて車体2が所定の軌道
に沿って自律走行するように制御し、また、昇降エンコ
ーダ14の検出出力に基づいてフォーク5の昇降動作を
制御するようになっている。
置されている荷物16を所定のラック18の棚19の上
まで運搬する場合には、まず、パレット15をフォーク
11で支持した状態で所定のラック18が設置されてい
る箇所まで走行し、次に、フォーク11を昇降させて棚
19に荷物16が置けるように所定の高さに保持しつつ
ラック18に接近する。
ダ6の検出出力に基づいてラック18から所定距離Lだ
け離れた基準位置に到着したならば前進走行を停止し、
次いで、フォーク11を緩やかに下降させてパレット1
5をラック18の棚19の上に降ろす。これにより荷物
16の運搬が終了するので、次の作業のために、車体2
を後退する。
無人フォークリフトにおいて、フォーク11に荷物16
を載置して荷取、運搬等の作業を行う場合、フォーク1
1を上下動可能に支持するマスト10は、フォーク11
に載置された荷物16の重さに応じて変形して垂直位置
よりも車体2の前方側に傾斜する。すなわち、通常、フ
ォーク11に荷物16が置かれていない無負荷時には、
マスト10が床面12に対する垂直位置よりも若干車体
2側に後傾するように設定しているが、荷物16の重さ
が大きい場合にはマスト10がフォーク11とともに垂
直位置よりも車体2の前方側に傾斜する。
に基づいて車体2を停止させた場合、荷物16の重さに
よってその傾斜量が異なるため、荷物16の積み降ろし
位置が区々となり、荷物16の積み降ろし作業を円滑に
行えないという不都合を生じる。
には、荷物16を棚19の所定位置よりも余分に奥側に
置いてしまったり、あるいは、マスト10の前傾量が少
ないときには、パレット15にフォーク11を差し込ん
で荷物16を取り出す場合に、フォーク11の差し込み
量が不足してパレット15を安定した状態で持ち上げら
れなくなる。
車体2の停止位置が常に適正になるようにするために、
フォーク11の下側基端部に一種の近接センサであるラ
ックビームセンサ20を設け、このラックビームセンサ
20で棚19の位置を検出した時に車体2の前進走行を
停止させるようにしたものも提供されている。
ンサ20を設けた場合には、センサ20が別途必要とな
ってコストアップを招来する。また、フォーク11を床
面12まで下げて荷取するような場合には、センサ20
が床面12上の他の異物に接触してセンサ20を損傷す
ることがある。さらに、ラック18が設けられていない
ような固定台の上に荷物16を載置するときには、ラッ
クビームセンサ20では固定台を検出できないことがあ
り、車体2をどの位置で停止すればよいかを判断するこ
とができなくなる。
なされたもので、フォークに載置される荷物の重さに応
じて、荷物の積み降ろしに必要な車体の停止位置あるい
はフォークのリーチ位置を自動的に調整して、常に適正
な状態で荷物の積み降ろし作業を行うことができる無人
フォークリフトを提供することを目的とする。
達成するために、次のようにしている。
フトは、荷物の昇降速度を検出する速度検出手段と、こ
の速度検出手段で検出される荷物の昇降速度の大きさに
基づいて荷物の重さを算出する荷重算出手段と、この荷
重算出手段で算出された荷物の重さに応じて、これに対
応したマストの傾斜量を求める傾斜量算出手段と、この
傾斜量算出手段で得られたマストの傾斜量に応じて、車
体の走行停止位置とフォークのリーチ位置の少なくとも
一方を調整する積降位置調整手段とを備えることを特徴
としている。
降する際、荷重が大きいときには上昇時の速度は遅くな
り、逆に、下降時には速度が速くなるので、荷重の大小
による昇降速度の違いから荷重の大きさを算出でき、そ
の算出結果に基づいてマストの傾斜量を求めることがで
きる。そして、その傾斜量の大小に応じて自動的に車体
の走行停止位置あるいはフォークのリーチ位置が調整さ
れるため、常に適正な状態で荷物の積み降ろし作業を行
うことができる。
は、マストが前後方向に沿って移動するリーチ型のもの
であって、荷物の昇降速度を検出する速度検出手段と、
この速度検出手段で検出される荷物の昇降速度の大きさ
に基づいて荷物の重さを算出する荷重算出手段と、この
荷重算出手段で算出された荷物の重さに応じて、これに
対応したマストの傾斜量を求める傾斜量算出手段と、こ
の傾斜量算出手段で得られたマストの傾斜量に応じて、
フォークのリーチ位置を調整する積降位置調整手段とを
備えることを特徴としている。
降する際、荷重が大きいときには上昇時の速度は遅くな
り、逆に、下降時には速度が速くなるので、荷重の大小
による昇降速度の違いから荷重の大きさを算出でき、そ
の算出結果に基づいてマストの傾斜量を求めることがで
きる。そして、その傾斜量の大小に応じて自動的にマス
トのリーチ位置が調整されるため、常に適正な状態で荷
物の積み降ろし作業を行うことができる。
たフォークの昇降高さを検出するために、フォークの昇
降距離に応じた個数のパルス列を発生する昇降エンコー
ダが設けられているので、請求項2記載のように、この
既存の昇降エンコーダを速度検出手段の一部として利用
すれば、特に、荷重検出用の圧力センサ等を別途設ける
必要がないため都合がよい。
無人フォークリフトで荷物の積み降ろしを行う場合の説
明図であり、図10に示した従来技術に対応する部分に
は同一の符号を付す。
全体を示し、2は車体、3はこの無人フォークリフト1
を自動運転制御するためのコントローラ、32は車体2
の前方側の左右に設けられた走行輪、33は車体2の後
方に設けられた単一の駆動操舵輪、8は駆動操舵輪33
を駆動する走行駆動装置、9は駆動操舵輪33を操舵す
るためのステアリング装置である。
マスト、11はマスト10に昇降可能に取り付けられた
フォーク、16はフォーク11上に載置された荷物であ
る。また、7はフォーク11の昇降高さを検出するため
の昇降エンコーダで、この昇降エンコーダ7とフォーク
11との間がワイヤ30で連結されるとともに、ワイヤ
30の中間部分がガイドローラ31で案内されるように
なっている。22はフォーク11を昇降駆動する昇降モ
ータである。
ばロータリ式エンコーダが適用され、昇降モータ22で
駆動されるフォーク11の上昇に伴ってワイヤ30が昇
降エンコーダ7から引き出され、また、フォーク11の
下降に伴ってワイヤ30が昇降エンコーダ7に巻き取ら
れることにより、各動作に応じて昇降エンコーダ7が回
転し、これに応じて、昇降エンコーダ7からはフォーク
11の昇降距離に応じた個数のパルス列が発生されるよ
うになっている。
ために車体2に設けられた磁気センサ、14は無人フォ
ークリフト1の自律走行のために床面12に埋め込まれ
た金属製の磁性体である。
運転制御を行う制御系統の概略を示すブロック図であ
る。
降エンコーダ、8は走行駆動装置、9はステアリング装
置、22は昇降モータである。
用の走行モータ23、この走行モータ23の回転駆動回
路である走行モータ駆動部24、および走行モータ23
の回転数から走行距離を検出するための走行エンコーダ
6を備えている。
などからなるもので、メモリ26とCPUなどで構成さ
れる演算制御部27とを含む。メモリ26は、ROM、
RAM、あるいは外部記憶装置などで構成され、このメ
モリ26には、予め、図3に示すような荷物16の重さ
Wとその各荷重下でのフォーク11の昇降速度Vとの関
係を示すデータ、ならびに、図4に示すような荷物16
の各々の重さWに応じたフォーク11の昇降高さHとマ
スト10の傾斜量Δとの関係を示すデータが共にテーブ
ル化されて記憶されている。ここで、傾斜量Δとは、図
5に示すように、マスト10が基準位置(たとえば垂直
位置)から傾いたときの水平移動距離である。
16を昇降する際、フォーク11に大きな荷重がかかる
とき、上昇時の速度は遅くなり、逆に、下降時の速度は
速くなるので、このような荷物16の上昇時と下降時の
状態に対応できるように、メモリ26には、図3に示し
たように、荷物16が上昇されるときの荷重Wと昇降速
度Vとの関係を示すデータ(同図中、実線で示す)と、
荷物16が下降されるときの荷重Wと昇降速度Vとの関
係を示すデータ(同図中、破線で示す)とがそれぞれ記
憶されている。また、マスト10の傾斜量Δは、フォー
ク11の昇降高さHだけでなく、荷物16の重さWにも
影響されるため、メモリ26には、図4に示したよう
に、荷物16のそれぞれの重さW(W0,W1,W2,
…)に応じたフォーク11の昇降高さHとマスト10の
傾斜量Δとの関係を示すデータ(同図中、破線、実線、
一点鎖線などで示す)が記憶されている。
9,22,…を制御するものであって、荷物16の昇降
速度Vを検出する速度検出手段41、この速度検出手段
41で検出される荷物16の昇降速度Vの大きさに基づ
いて荷物16の重さWを算出する荷重算出手段42、こ
の荷重算出手段42で算出された荷物16の重さWに応
じて、これに対応したマスト10の傾斜量Δを求める傾
斜量算出手段43、およびこの傾斜量算出手段43で得
られたマスト10の傾斜量Δに応じて、車体2の走行停
止位置を制御する運転制御手段44を含んで構成されて
いる。なお、上記の昇降エンコーダ7は速度検出手段4
1の一部に含まれる。
ト1において、荷物16の重さに応じて適切な荷物の積
み降ろし作業を行うための制御動作について、図6に示
すフローチャートを参照して説明する。
いる荷物16を所定のラック18の棚19の上まで運搬
する場合には、まず、パレット15をフォーク11で支
持した状態で所定のラック18が設置されている箇所ま
で走行する。この走行の際、コントローラ3は、床面1
2上に敷設された磁性体14を磁気センサ5で検出する
とともに、走行エンコーダ6の検出出力に基づいて車体
2が所定の軌道に沿って自律走行するように走行駆動装
置8およびステアリング装置9を制御する。
で、コントローラ3は、昇降モータ22を駆動してフォ
ーク11を上昇あるいは下降する(ステップ1)。この
フォーク11を昇降させる際、コントローラ3は、昇降
エンコーダ7の検出出力に基づいて運搬中の荷物16の
重さWを検出する。
って荷物16が載置されたフォーク11が上昇または下
降されると、これに伴って昇降エンコーダ7が回転し、
昇降エンコーダ7からは図7に示すように、フォーク1
1の昇降距離に応じた個数のパルス列が発生される。こ
の場合、たとえば、図7(a)に示すように、単位時間
T当たりのパルス数が多ければフォーク11の昇降速度
が速く、図7(b)パルス数が少ないとフォーク11の
昇降速度は遅くなっている。
取り込まれるので、演算制御部27の速度検出手段41
は、昇降エンコーダ7から出力される単位時間T当たり
のパルス数Nをカウントして(ステップ2)、次式に基
づいて荷物16の昇降速度Vを算出する(ステップ
3)。なお、この昇降速度Vは、距離または時間ととも
に変化するため、昇降開始から所定時間経過後の速度を
算出するものとしている。V=k・N/T (た
だし、kは1パルス当たりに対応するフォークの移動距
離)
段42は、上記式に基づいて得られた昇降速度Vの値
と、メモリ26に記憶されている図3のデータとに基づ
いて荷物16の重さWを算出する(ステップ4,5)。
すなわち、荷重算出手段42は、昇降モータ22で荷物
16を上昇させるときには、図3の実線で示すデータを
利用して式で得られた昇降速度Vに対応した荷重Wの
値を決定する。これとは逆に、昇降モータ22で荷物1
6を下降させるときには、図3の破線で示すデータを利
用して式で得られた昇降速度Vに対応した荷重Wの値
を決定する。
ーダ7から出力されるパルス数Nからフォーク11の昇
降距離(=k・N)を算出し、ラック18の所定の棚1
9の上に荷物16とパレット15とを載せることができ
る高さにフォーク11が保持された時点で、フォーク1
1の基準位置からの昇降高さHを求める(ステップ
6)。
11の現在の昇降高さH、およびフォーク11に載せら
れている荷物16の重さWの両値から、メモリ26に記
憶されている図4に示す各荷物16の重さWに応じたデ
ータを用いてマスト10の傾斜量Δを決定する(ステッ
プ7,8)。
エンコーダ6の検出出力に基づいて車体2の現在の位置
を常時認識しているので(ステップ9)、積降位置調整
手段44は、傾斜量算出手段43で得られた傾斜量Δの
データを参照して、車体2がラック18から所定の距離
Lだけ離れた基準位置からマスト10の傾斜量Δだけ手
前の位置に到達するように走行モータ23を再度駆動す
るとともに(ステップ10)、走行エンコーダ6の検出
出力を参照して(ステップ11)、基準位置からマスト
10の傾斜量Δだけ手前の位置に到達した時点で時点で
前進走行を停止する(ステップ12,13)。
2を駆動してフォーク11を緩やかに下降させて荷物1
6が載せられたパレット15をラック18の棚19の上
に降ろす。その場合、既に、マスト10の傾斜量Δを考
慮してラック18との距離が適切になるように調整され
た後であるから、マスト10の傾斜量Δが大きいときで
も荷物16は棚19の所定位置よりも余分に奥側に置い
てしまったりすることはなく、常に適切な位置に荷物1
6が降ろされる。こうして、荷物16の運搬が終了する
と、コントローラ3は、次の作業のために走行駆動装置
8を制御して車体2を後退する。
ラック18の棚19の上に載置する場合について説明し
たが、ラック18の棚19の上にある荷物16を取り出
して他の場所に運搬する場合についても基本的な動作は
同じである。ただし、この荷取作業を行う場合、フォー
ク11には未だ荷物16が置かれていないため、マスト
10は幾分後傾していて傾斜量は負の値(−Δ)とな
る。したがって、車体2がラック18から所定の距離L
だけ離れた基準位置からΔだけ余分にラック18に近付
いた位置に到達した時点で前進走行を停止することにな
る。
の傾斜量Δに応じて車体2の走行停止位置を調整するよ
うにしたが、マスト10の傾斜量Δに応じてフォーク1
1のリーチ位置を調整するようにしてもよい。
に示すように、リーチキャリッジ50の駆動によりマス
ト51がリーチレール52に沿って前後方向に移動する
リーチ型のものがある。このようなリーチ型の無人フォ
ークリフトについても本発明は適用可能である。
フトに本発明を適用する場合には、マスト51のリーチ
量を検出する必要があるため、たとえば、リーチキャリ
ッジ50の部分に磁気スケール55と磁気センサ56と
からなるリーチ量検出器54を設ける。そして、図2に
示した構成の制御系統に加えて、磁気センサ56の検出
出力をコントローラ3に取り込み、フォーク11のリー
チ位置を油圧モータによるリーチシリンダの駆動にて傾
斜量Δに応じて調整するようにする。具体的な制御動作
を図9のフローチャートに示す。
21〜ステップ28までは図6に示したフローチャート
に基づく動作と基本的に同じで、フォーク11の昇降速
度の大小に応じて荷物16の重さを算出し、その重さか
らマスト51の傾斜量Δを求めている。こうして、マス
ト51の傾斜量Δが決定されると、積降位置調整手段4
4によって適正なリーチ移動距離が算出される(ステッ
プ29)。そして、次に図示しない油圧用モータを駆動
しつつ(ステップ30)、リーチ量検出器54の磁気セ
ンサ56の検出出力を取り込んで(ステップ31)、現
在のマストのリーチ位置が先に求めた適正なリーチ移動
距離に到達すると(ステップ32)、油圧用モータを停
止する(ステップ33)。
クリフトにおいても、荷物16を適正な位置に積み降ろ
しすることができる。また、荷物16を段積みする場合
には垂直に積み上げていくことができるため、積み上げ
た荷物16の転倒等を防止できる。
によって単位時間T内のパルス数を検出することで荷物
16の昇降速度Vを検出するようにしているが、フォー
ク11が一定距離Lを移動する時間を計測することで、
昇降速度Vを検出することも可能である。このような場
合には、上記のような昇降エンコーダ7を使用する代わ
りに、マスト10に対して上下一対のリミットスイッチ
やフォトカプラなどを一定距離Lだけ離して取り付ける
ことで速度検出手段を構成することができる。
る昇降速度の違いから荷重の大きさを算出し、その算出
結果に基づいてマストの傾斜量を求め、その傾斜量の大
小に応じて自動的に車体の走行停止位置あるいはフォー
クのリーチ位置が調整されるため、常に適正な状態で荷
物の積み降ろし作業を行うことができる。しかも、従来
のようなラックビームセンサを特に設けなくても車体の
停止位置を確実に調整することができるため、コストダ
ウンを図ることができる。
フトにおいては、荷物を適正な位置に積み降ろしするこ
とができる。また、荷重の大小に応じてリーチストロー
クを調整できるため、荷取り時にリーチストロークが不
足するといった不都合も無くすことができる。さらに、
荷物を段積みする場合には垂直に積み上げていくことが
できるため、積み上げた荷物の転倒等を防止できて、安
全性も高まる。
ークの昇降高さを検出するために設けられている既存の
昇降エンコーダを速度検出手段の一部として利用すれ
ば、荷重を直接に検出する圧力センサ等を設ける必要が
なく、余分なコストアップになるのを回避することがで
きる。
で荷物の積み降ろしを行う場合の説明図である。
において、運転制御を行う制御系統の概略を示すブロッ
ク図である。
された荷物の重さと、そのときのフォークの昇降速度と
の関係を示す特性図である。
じたフォークの昇降高さとマストの傾斜量との関係を示
す特性図である。
とを示す説明図である。
じて適切な積み降ろし作業を行うための制御動作のフロ
ーチャートである。
から出力されるパルス列の一例を示す説明図である。
フォークリフトのリーチ機構部分を示す斜視図である。
じた適切なリーチ量によって積み降ろし作業を行うため
の制御動作のフローチャートである。
積み降ろしを行う場合の説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 荷物の昇降速度を検出する速度検出手段
と、 この速度検出手段で検出される荷物の昇降速度の大きさ
に基づいて荷物の重さを算出する荷重算出手段と、 この荷重算出手段で算出された荷物の重さに応じて、こ
れに対応したマストの傾斜量を求める傾斜量算出手段
と、 この傾斜量算出手段で得られたマストの傾斜量に応じ
て、車体の走行停止位置とフォークのリーチ位置の少な
くとも一方を調整する積降位置調整手段と、 を備えることを特徴とする無人フォークリフト。 - 【請求項2】 マストが前後方向に沿って移動するリー
チ型のものであって、荷物の昇降速度を検出する速度検
出手段と、 この速度検出手段で検出される荷物の昇降速度の大きさ
に基づいて荷物の重さを算出する荷重算出手段と、 この荷重算出手段で算出された荷物の重さに応じて、こ
れに対応したマストの傾斜量を求める傾斜量算出手段
と、 この傾斜量算出手段で得られたマストの傾斜量に応じ
て、フォークのリーチ位置を調整する積降位置調整手段
と、 を備えることを特徴とする無人フォークリフト。 - 【請求項3】 前記速度検出手段は、フォークの昇降距
離に応じた個数のパルス列を発生する昇降エンコーダを
含むことを特徴とする請求項1または2に記載の無人フ
ォークリフト。
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