JP2003276807A - スタッカークレーンの速度・位置制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スタッカークレーンの縦フレームに与える振
動を抑えつつスタッカークレーンの走行距離を検出する
走行距離検出の累積誤差を補正し、スタッカ−クレーン
を目標停止位置に速やかに且つ精度よく停止させること
ができるスタッカークレーンの速度・位置制御方法を提
供すること。 【解決手段】 所定の制御周期でクレーン制御用計算機
１から所定の走行パターンに従って速度指令を発し、走
行距離検出信号をクレーン制御用計算機１にフィードバ
ックして速度及び位置を制御するスタッカークレーンの
速度・位置制御方法であって、クレーン制御用計算機１
は、スタッカークレーンが減速領域に入り所定の減速度
以下となり、ドグ板検出器８がドグ板を検出したら、デ
ータ保持手段が保持するドグ位置データと走行距離Ｘと
の差を求め、目標停止位置までの制御回数と１制御当た
りの補正値を求め、パルスカウンタ６の走行距離を該補
正値と補正回数に基づいて補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動倉庫等に用いる
スタッカークレーンの速度・位置制御方法に関し、特に
スタッカークレーンを目標位置に縦フレームの振動が少
なく、短時間に走行させることができるスタッカークレ
ーンの速度・位置制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のスタッカークレーンの速度・位
置制御を行うには、スタッカークレーンの走行距離を検
出する必要がある。このスタッカークレーンの走行距離
を検出する方法として、走行レールにバネで押しつけた
計測輪の回転数をエンコーダで計測する方法がある。こ
の走行距離計測方法は、装置構成が簡易で、低コストで
実現できる利点があるが、計測輪の滑りにより計測した
走行距離値に累積誤差が生じるという問題がある。この
累積誤差により、スタッカークレーンが目標停止位置に
停止できずオーバランしたり、目標停止位置前のクリー
プ距離が長くなる。

【０００３】この対策として、停止位置間に走行レール
に沿って各連毎に配置したドグ板（ストライカー）を検
出して、その都度エンコーダの走行距離データを補正す
る方法があるが、高速では検出精度が悪く、補正できな
いという問題がある。そこで、この累積誤差の補正をス
タッカークレーンが減速領域に入ってから停止位置間に
あるドグ板の位置情報で行っている。

【０００４】一方、負荷変動等に影響されることなく、
スタッカークレーンを正確に目標パターンに追従させる
ために、短い周期で速度・位置をフィードバックしてい
る制御系（サーボ系）においては、ドグ板の検出時に走
行距離検出装置の計測走行距離の累積誤差を一度に補正
すると、急激な速度変化が発生する。これは制御系がそ
の補正量を位置ズレと見做し、そのズレを無くそうと作
用するためである。このような急激な速度変化は、縦フ
レームに振動を発生させるので、スタッカークレーンは
停止後、即座にフォーク動作に移行できないという問題
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、スタッカークレーンの縦フレーム
に与える振動を抑えつつスタッカークレーンの走行距離
を検出する走行距離検出の累積誤差を補正し、スタッカ
ークレーンを目標停止位置に速やかに且つ精度よく停止
させることができるスタッカークレーンの速度・位置制
御方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、スタッカークレーンの走行距
離を検出する走行距離検出器及び制御用計算機を具備
し、該制御用計算機から所定の走行パターンに従って速
度指令をインバータに送出し、該インバータは該速度指
令に従った電圧・周波数を走行用電動機に供給し、走行
距離検出器の走行距離検出信号を制御用計算機にフィー
ドバックして所定の制御周期でスタッカークレーンの速
度及び位置を制御するスタッカークレーンの速度・位置
制御方法であって、スタッカークレーンの走行路に沿っ
て所定間隔でドグ板を設け、該スタッカークレーンに該
ドグ板を検出するドグ板検出器を設けると共に、予め該
各ドグ板の位置を示すドグ位置データを保持するデータ
保持手段を設け、制御用計算機は、スタッカークレーン
が減速領域に入り所定の減速度以下となり、ドグ板検出
器がドグ板を検出したら、データ保持手段が保持する該
ドグ板のドグ位置データと走行距離検出器で検出した走
行距離との差を求めると共に、目標停止位置までの制御
回数と１制御当りの補正値を求め、該走行距離検出器で
検出した走行距離を該補正値と補正回数に基づいて補正
することを特徴とする。

【０００７】上記のようにスタッカークレーンが減速領
域に入り所定の減速度以下となり、ドグ板検出器がドグ
板を検出したら、ドグ位置データと検出した走行距離と
の差を求めると共に、目標停止位置までの制御回数と１
制御当りの補正値を求め、該検出した走行距離を該補正
値と補正回数に基づいて補正するので、スタッカークレ
ーンの急激な速度変動は抑制しつつ、走行距離検出器で
検出した走行距離を補正することができる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のスタッカークレーンの速度・位置制御方法において、
走行距離を補正する制御回数と補正値はドグ板検出器が
ドグ板を検出する毎に求めることを特徴とする。

【０００９】上記のようにドグ板を検出する毎に走行距
離を補正する制御回数と補正値を求めるので、常に最新
の走行距離の誤差に対応でき、スタッカークレーンをそ
の縦フレームに発生する振動を抑えつつ、速やかに且つ
精度良く目標停止位置に停止させることができる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載のスタッカークレーンの速度・位置制御方法にお
いて、制御用計算機は、スタッカークレーンの走行開始
からカム曲線に従う速度パターンで所定の制御周期毎の
該スタッカークレーンの位置Ｘｃを算出すると共に、走
行距離検出器で検出した走行距離値と該制御周期毎の該
走行距離値の変化量から該スタッカークレーンの走行距
離Ｘと検出速度Ｖ（ｄＸ／ｄｔ）を算出し、算出した位
置Ｘｃと該走行距離Ｘとから位置偏差値Ｘｅを求め、該
位置偏差値Ｘｅに比例制御より速度制御量値Ｖｍを求め
る位置制御ループ機能と、該速度制御量値Ｖｍと前記検
出速度Ｖの差Ｖｅを求め、該差Ｖｅに対するＰＩＤ（比
例・積分・微分）制御により速度増減指令値Ｖｄを求
め、該速度増減指令値Ｖｄに前記検出速度Ｖの値を加算
して速度指令値を求め、該速度指令値に基づいてインバ
ータに速度指令を出力する機能を具備し、スタッカーク
レーンが減速領域に入り所定の減速度以下となったら、
走行距離値として前記補正した走行距離値を用い、該ス
タッカークレーンの走行距離Ｘと検出速度Ｖ（ｄＸ／ｄ
ｔ）を算出することを特徴とする。

【００１１】制御用計算機は上記のような機能を具備
し、スタッカークレーンが減速領域に入り所定の減速度
以下となったら、補正した走行距離値からスタッカーク
レーンの走行距離Ｘと検出速度Ｖ（ｄＸ／ｄｔ）を算出
するので、請求項１に記載の上記作用に加え、スタッカ
ークレーンの加速度の微分値が連続する速度パターンに
従って走行することになり、走行中のスタッカークレー
ンの縦フレームの振動を更に低減できると共に、停止直
前のクリープ速度をなくすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図１は本発明に係る速度・位置
制御方法を実施する制御装置の構成例を示す図である。
本制御装置は図示するように、クレーン制御用計算機１
を具備し、該クレーン制御用計算機１からの速度制御量
をＤ／Ａ変換器２でアナログ信号に変換し、該変換した
速度制御量をインバータ３に出力し、該インバータ３は
該速度制御量に従う電圧、周波数を走行用の誘導電動機
（インダクションモータ）４に供給する。これによりス
タッカークレーンはクレーン制御用計算機１からの速度
制御量に従って走行する。

【００１３】スタッカークレーンの走行は走行検出器
（例えば、走行レールにバネで押しつけた計測輪の回転
数をエンコーダで計測する構成のもの）５で検出され、
その検出出力は、パルスカウンタ６に出力され、該パル
スカウンタ６でカウントされる。この計測輪の一回転当
りの距離は既知であるから、パルスカウンタ６のカウン
ト値で走行距離がわかる（即ち、走行検出器５とパルス
カウンタ６とでスタッカークレーンの走行距離を検出す
る走行距離検出器を構成する）。パルスカウンタ６のカ
ウント値がスタッカークレーンの走行距離Ｘとしてクレ
ーン制御用計算機１にフィードバックされる。クレーン
制御用計算機１は従来のフィードフォワード制御機能を
有するものでもよく、また、このフィードフォワード制
御機能に加え、速度・位置フィードバック制御の機能を
有するものでもよい。図１において、７はスタッカーク
レーンに制動をかける電磁ブレーキである。

【００１４】上記構成の制御装置において、走行検出器
５に例えば走行レールにバネで押しつけた計測輪の回転
数をエンコーダで計測する構成のものを用いると、計測
輪の滑りにより、パルスカウンタ６のカウント値は正確
な検出走行距離に対応せず累積誤差が生じる。ここでは
スタッカークレーンが減速領域に入り所定減速度以下に
なったら、自動倉庫の走行レールに沿って各連毎に設置
したドグ板の検知とその位置情報を利用して累積誤差の
補正を行う。即ち、スタッカークレーンに該ドグ板を検
出するドグ板検出器８を設け、更にクレーン制御用計算
機１にはデータ保持手段（メモリ）に予め各ドグ板に対
応した位置情報をドグ位置データとして保持させてお
き、スタッカークレーンが目標停止位置の手前所定範囲
の減速領域に入り所定減速度以下になったら、前記ドグ
板検出器８が検出したドグ板のドグ位置データで上記累
積誤差を補正する。

【００１５】上記のように走行距離の累積誤差をドグ位
置データにより一度に補正する方法では、前述のように
制御系がその補正量を位置ズレと見做し、そのズレを無
くそうと作用する。このような急激な速度変化は、縦フ
レームに振動を発生させる。図２は累積誤差を一度に補
正する場合のスタッカークレーンの走行時間と走行速度
の関係を示す図である。図２において、曲線Ａは目標速
度、曲線Ｂはクレーン制御用計算機１からの速度指令、
曲線Ｃはスタッカークレーンの速度を示す。図示するよ
うに、減速範囲の所定の位置で累積誤差を一度に補正す
ると矢印Ｄ、Ｅの部分で速度が急激に変化し、衝撃が加
わり、縦フレームが大きく振動する。

【００１６】そこでここでは、スタッカークレーンが減
速領域に入り所定の減速度（例えば１８０ｍ／ｍｉｎ）
以下となって、ドグ板検出器８がドグ板を検出したら、
該ドグ板に対応するドグ位置データとパルスカウンタ６
でカウントされた走行距離との差（累積誤差）Ｅを求
め、その差Ｅをドグ板検出位置から目標停止位置までの
制御回数に分散して補正する。これにより、スタッカー
クレーンが目標停止位置までに走行する間に行う制御回
数に分散して補正するので、１制御当りの補正量は少な
くなるから、スタッカークレーンの速度変化は大きくな
らず、縦フレームの振動も大きくならない。

【００１７】図３はクレーン制御用計算機１が従来のフ
ィードフォワード制御機能に加え速度・位置フィードバ
ック制御機能を有する場合の制御機能構成を示す図であ
る。クレーン制御用計算機１の制御は、位置情報をフィ
ードバックして制御を行う位置制御ループ１０と、その
内部に速度のフィードバック制御を行う速度制御ループ
２０の二重の制御で構成されている。クレーン制御用計
算機１の速度指令はカム曲線等に従う速度パターンで行
われ、該速度パターンに基づき、走行開始からの単位時
間毎のスタッカークレーンの位置Ｘｃを算出する。そし
てパルスカウンタ６のカウント値である走行距離Ｘとそ
の単位時間当りの変化量ｄＸ／ｄｔを速度算出部２４で
算出しスタッカークレーンの検出速度Ｖを求め、速度制
御ループ２０へフィードバックする。クレーン制御用計
算機１はこのような処理を短時間（例えば５０ｍｓｅ
ｃ）の制御周期毎に行う。

【００１８】走行が開始すると、上記算出した位置Ｘｃ
とフィードバックされた走行距離Ｘから位置偏差値Ｘｅ
を偏差値算出部１１で算出し、この位置偏差値Ｘｅに比
例した速度制御量ＶｍがＰ（比例）制御部１２によって
求められる。

【００１９】速度制御ループ２０では、速度制御量Ｖｍ
と前記スタッカークレーンの検出速度Ｖから偏差値算出
部２１で速度偏差値Ｖｅを求め、該速度偏差値Ｖｅに対
する比例補償、積分補償、微分補償からなるＰＩＤ制御
部２２で速度増減指令値Ｖｄを求め、加算部２３で該速
度増減指令値Ｖｄに検出速度Ｖを加えてインバータ３に
出力する速度制御量を得る。インバータ３は該速度制御
量に従う電圧、周波数を走行用の誘導電動機４に供給
し、該誘導電動機４を駆動する。

【００２０】スタッカークレーンが目標停止位置から所
定量手前の減速領域に入り、減速され減速度が所定（例
えば１８０ｍ／ｍｉｎ）以下になると、補正部３０はパ
ルスカウンタ６のカウント値の累積誤差の修正、即ちス
タッカークレーンの走行距離Ｘの累積誤差Ｅを求め、累
積誤差を目標停止位置までの制御回数で分割し、この分
割した誤差を制御毎に補正する。以下この補正方法につ
いて説明する。

【００２１】上記補正は減速度が所定以下中、ドグ板検
出器８がドグ板を検出する毎に行う。ドグ板（図示せ
ず）は、スタッカークレーンの走行路に沿って所定間隔
で設けられ、スタッカークレーンに該ドグ板を検出する
光電スイッチ等のドグ板検出器８を設けている。また、
ドグ板はスタッカークレーンにて荷を格納する棚の走行
定位置を検出する被検出体も兼ねている。ドグ板の位置
情報は上述のようにドグ位置データとしてクレーン制御
用計算機１のデータ保持手段（メモリ）に保持されてお
り、スタッカークレーンの減速走行中にドグ板検出器８
がドグ板を検出すると、該ドグ板に対応するドグ位置デ
ータとパルスカウンタ６のカウント値である走行距離Ｘ
とを比較し、累積した走行距離の累積誤差Ｅを求める。

【００２２】次に、上記検出されたドグ板の位置から目
標停止位置までのクレーン制御用計算機１の制御回数Ｎ
を下式より求める。 Ｎ＝（Ｖ_R／Ｄ_V）／Ｔ＝Ｔ_O／Ｔ 但しＶ_R：現在のスタッカークレーンの速度、Ｄ_V：最大
減速度、Ｔ：制御周期、Ｔ_O：目標停止位置までの最短
到達時間 １制御周期当りの補正量Ｃは、 Ｃ＝Ｅ／Ｎ となる。

【００２３】この補正量Ｃを１制御で補正する。即ち、
補正部３０は、パルスカウンタ６の出力、即ち走行距離
Ｘからこの補正量Ｃを減算して補正走行距離Ｘ’＝Ｘ−
Ｃを偏差値算出部１１及び速度算出部２４に出力する。
補正部３０は減速度が所定以下になったら、ドグ板を検
出する毎にこの走行距離の累積誤差Ｅ及び補正量Ｃの算
出を行ない、補正走行距離Ｘ’を得、偏差値算出部１１
及び速度算出部２４に出力する。これにより、常に最新
の走行距離の累積誤差Ｅに対応することができる。

【００２４】図４は上記スタッカークレーンが減速領域
に入り所定の減速度以下になった場合の走行距離の補正
処理のフローを示す図である。補正処理は所定の減速度
（１８０ｍ／ｍｉｎ）以下でドグ板検出毎に行う。所定
の減速度以下でドグ板検出器８がドグ板を検出したら該
ドグ板に対応するドグ位置データとパルスカウンタ６の
カウント値である走行距離Ｘとを比較し、累積誤差Ｅを
算出する（ステップＳＴ１）。次に上記制御回数Ｎを算
出し、補正量Ｃを算出し、補正回数ｉ＝０にリセットす
る（ステップＳＴ２）。続いて走行距離Ｘを補正量Ｃだ
け補正し、補正走行距離Ｘ’を算出する（ステップＳＴ
３）。補正量Ｃが累積誤差Ｅより大きいか（Ｃ＞Ｅ）否
かを判断し（ステップＳＴ４）、大きくなかったら大き
くなるまで前記ステップＳＴ３の走行距離Ｘの補正を行
う。この補正は制御周期（例えば５０ｍｓｅｃ）毎に繰
返す。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように各請求項に記載の発
明によれば、下記のような優れた効果が得られる。

【００２６】請求項１に記載の発明によれば、スタッカ
ークレーンが減速領域に入り所定の減速度以下となり、
ドグ板検出器がドグ板を検出したら、ドグ位置データと
検出した走行距離との差を求めると共に、目標停止位置
までの制御回数と１制御当りの補正値を求め、該検出し
た走行距離を該補正値と補正回数に基づいて補正するの
で、スタッカークレーンの急激な速度変動は抑制しつ
つ、走行距離検出器で検出した走行距離を補正すること
ができる。

【００２７】請求項２に記載の発明によれば、ドグ板を
検出する毎に走行距離を補正する制御回数と補正値を求
めるので、常に最新の走行距離の誤差に対応でき、スタ
ッカークレーンをその縦フレームに発生する振動を抑え
つつ、速やかに且つ精度良く目標停止位置に停止させる
ことができる。

【００２８】請求項３に記載の発明によれば、制御用計
算機は算出した位置Ｘｃと該走行距離Ｘとから位置偏差
値Ｘｅを求め、該位置偏差値Ｘｅに比例制御より速度制
御量値Ｖｍを求める位置制御ループ機能と、該速度制御
量値Ｖｍと検出速度Ｖの差Ｖｅを求め、該差Ｖｅに対す
るＰＩＤ（比例・積分・微分）制御により速度増減指令
値Ｖｄを求め、該速度増減指令値Ｖｄに検出速度Ｖの値
を加算して速度指令値を求め、該速度指令値に基づいて
インバータに速度指令を出力する機能を具備し、スタッ
カークレーンが減速領域に入り所定の減速度以下となっ
たら、補正した走行距離値からスタッカークレーンの走
行距離Ｘと検出速度Ｖ（ｄＸ／ｄｔ）を算出するので、
請求項１又は２に記載の発明の上記効果に加え、スタッ
カークレーンの加速度の微分値が連続する速度パターン
に従って走行することになり、走行中のスタッカークレ
ーンの縦フレームの振動を更に低減できると共に、停止
直前のクリープ速度をなくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る速度・位置制御方法を実施する制
御装置の構成例を示す図である。

【図２】従来の速度・位置制御方法におけるスタッカー
クレーンの速度特性例を示す図である。

【図３】本発明に係る速度・位置制御方法を実施するク
レーン制御用計算機の制御機能構成を示す図である。

【図４】本発明に係る速度・位置制御方法における走行
距離補正処理フローを示す図である。

【符号の説明】

１ クレーン制御用計算機 ２ Ｄ／Ａ変換器 ３ インバータ ４ 誘導電動機（インダクションモータ） ５ 走行検出器 ６ パルスカウンタ ７ 電磁ブレーキ ８ ドグ板検出器 １０ 位置制御ループ １１ 偏差値算出部 １２ Ｐ（比例）制御部 ２０ 速度制御ループ ２１ 偏差値算出部 ２２ ＰＩＤ制御部 ２３ 加算部 ２４ 速度算出部 ３０ 補正部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F022 JJ07 NN02 NN13 NN26 PP06 QQ03 QQ11 3F333 AA04 AB08 FA20 FA26 FA28 FD04 FE04 FE09 5H303 AA09 AA11 BB06 CC01 DD30 GG29 JJ01 KK27 LL03 LL09 QQ01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スタッカークレーンの走行距離を検出す
   る走行距離検出器及び制御用計算機を具備し、該制御用
   計算機から所定の走行パターンに従って速度指令をイン
   バータに送出し、該インバータは該速度指令に従った電
   圧・周波数を走行用電動機に供給し、前記走行距離検出
   器の走行距離検出信号を前記制御用計算機にフィードバ
   ックして所定の制御周期でスタッカークレーンの速度及
   び位置を制御するスタッカークレーンの速度・位置制御
   方法であって、 前記スタッカークレーンの走行路に沿って所定間隔でド
   グ板を設け、該スタッカークレーンに該ドグ板を検出す
   るドグ板検出器を設けると共に、予め該各ドグ板の位置
   を示すドグ位置データを保持するデータ保持手段を設
   け、 前記制御用計算機は、前記スタッカークレーンが減速領
   域に入り所定の減速度以下となり、前記ドグ板検出器が
   前記ドグ板を検出したら、前記データ保持手段が保持す
   る該ドグ板のドグ位置データと前記走行距離検出器で検
   出した走行距離との差を求めると共に、目標停止位置ま
   での制御回数と１制御当りの補正値を求め、該走行距離
   検出器で検出した走行距離を該補正値と補正回数に基づ
   いて補正することを特徴とするスタッカークレーンの速
   度・位置制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のスタッカークレーンの
   速度・位置制御方法において、 前記走行距離を補正する制御回数と補正値は前記ドグ板
   検出器が前記ドグ板を検出する毎に求めることを特徴と
   するスタッカークレーンの速度・位置制御方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のスタッカークレ
   ーンの速度・位置制御方法において、 前記制御用計算機は、前記スタッカークレーンの走行開
   始からカム曲線に従う速度パターンで所定の制御周期毎
   の該スタッカークレーンの位置Ｘｃを算出すると共に、
   前記走行距離検出器で検出した走行距離値と該制御周期
   毎の該走行距離値の変化量から該スタッカークレーンの
   走行距離Ｘと検出速度Ｖ（ｄＸ／ｄｔ）を算出し、前記
   算出した位置Ｘｃと該走行距離Ｘとから位置偏差値Ｘｅ
   を求め、該位置偏差値Ｘｅに比例制御より速度制御量値
   Ｖｍを求める位置制御ループ機能と、該速度制御量値Ｖ
   ｍと前記検出速度Ｖの差Ｖｅを求め、該差Ｖｅに対する
   ＰＩＤ（比例・積分・微分）制御により速度増減指令値
   Ｖｄを求め、該速度増減指令値Ｖｄに前記検出速度Ｖの
   値を加算して速度指令値を求め、該速度指令値に基づい
   て前記インバータに速度指令を出力する機能を具備し、
   前記スタッカークレーンが減速領域に入り所定の減速度
   以下となったら、前記走行距離値として前記補正した走
   行距離値を用い、該スタッカークレーンの走行距離Ｘと
   検出速度Ｖ（ｄＸ／ｄｔ）を算出することを特徴とする
   スタッカークレーンの速度・位置制御方法。