JP2008254898A - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】速度検出手段とモータを制御する制御手段を備えた搬送装置をマニュアルで動作させる際の加減速に伴う衝撃を小さくする。
【解決手段】フィルタ１０を誤差検出手段８と電流制御１２との間に設けて、目標速度と現在速度との差に０と１との間の所定の係数Ｋをフィルタ１０で乗算し、フィルタ１０の出力をモータ１４を制御する電流制御１２へ入力する。フィルタでは、初期値をＫ0（Ｋ0＞０）、最大値をＫmax、(Ｋmax＜１）、加減速信号の持続時間をｎ、時間当たりの増加率をΔとして、Ｋ＝Ｋ0＋ｎΔ （Ｋ≦Ｋmax）により係数Ｋを求める。
【選択図】図１

Description

この発明は、スタッカークレーンや搬送台車、昇降台、コンベヤなどの搬送装置に関する。

スタッカークレーンなどの搬送装置では、自動運転の他にマニュアル運転が可能になっているものが多い（特許文献１：特開２０００−１５３９０５）。そしてマニュアル運転では、起動，加速，減速，停止の４つのスイッチを設け、加速スイッチや減速スイッチにより加減速し、停止スイッチによりブレーキをかけて停止する。マニュアル運転では最終の目標速度は搬送装置にとって予測できないので、加速スイッチや減速スイッチに応じて、直線的に加減速する。すると加減速により搬送装置や搬送物品に大きな衝撃が加わる。例えばスタッカークレーンの場合、加減速によりマストが撓んで振動し、搬送中の物品にも影響を与えることがある。また搬送車などの場合も同様に、加減速時の衝撃により搬送物品に影響が生じることがある。
特開２０００−１５３９０５

この発明の課題は、搬送装置をマニュアルで動作させる際の、加減速に伴う衝撃を小さくすることにある。
請求項２の発明での追加の課題は、衝撃をさらに小さくすることにある。
請求項３の発明での追加の課題は、衝撃を小さくするための制御を簡単にすることにある。

この発明は、マニュアルスイッチからの加減速信号により目標速度を生成するための手段と、該目標速度と搬送装置の現在速度との差を求めるための誤差検出手段と、求めた速度の差を解消するようにモータを制御する制御手段、とを備えた搬送装置であって、
前記速度の差に０と１との間の所定の係数を乗算した値を求めるためのフィルタを、誤差検出手段と制御手段との間に設けて、該フィルタの出力により前記制御手段を駆動するようにしたことを特徴とする。

好ましくは、前記所定の係数を、正の値である最小値を初期値として、マニュアルスイッチからの加減速信号の持続時間と共に増加させるための、係数発生手段を設ける。
特に好ましくは、前記係数発生手段を、初期値をＫ0（Ｋ0＞０）、最大値をＫmax
（Ｋmax＜１）、加減速信号の持続時間をｎ、時間当たりの係数Ｋの増加率をΔとして、 Ｋ＝Ｋ0＋ｎΔ （Ｋ≦Ｋmax）となるように、持続時間ｎをカウントするカウンタで構成する。

この発明では、目標速度と現在速度との差に０と１との間の所定の係数をフィルタで乗算し、フィルタの出力をモータを制御する制御手段へ入力する。この結果、加速開始時や減速開始時に、目標速度に対する現在速度の応答が遅れ、搬送装置や物品に加わる衝撃が小さくなる。

ここで所定の係数を、Ｋ0を初期値（Ｋ0＞０）として、加減速信号の持続時間と共に増加させると、加速や減速の開始時に、目標速度に対する応答性を特に小さくできるので、加減速度の変化を小さくして衝撃を小さくできる。そして加速や減速が続くと係数は増加し、目標速度に対する応答性が増加する。
このような係数はテーブルや関数などで発生させても良いが、好ましくはカウンタで加減速信号の持続時間ｎをカウントし、時間当たりの係数の増加率をΔとして、
Ｋ＝Ｋ0＋ｎΔ により発生させると、カウンタで簡単に係数を発生させることができる。このようなフィルタをソフトウェアで実装する場合、加減速信号の持続時間をカウントし、これに応じて係数を増加させ、求めた係数を速度誤差に乗算すればよい。従って極めて簡単にフィルタを実装できる。

なお比較例として、マニュアルによる加減速に対する速度パターンを、加減速による衝撃が小さくなるように定めて、例えば図１の速度パターン発生部等に記憶させることが考えられる。しかしこのようにすると記憶するデータ量が増し、記憶した速度パターンでは最終目標速度を予め定めておく必要があるので、マニュアルによる加減速で例えば速度パターンで想定しているよりも低い速度で加速を終了すると、衝撃が加わる。同様に減速時に、目標速度を０，即ち停止として減速パターンを記憶している場合に、マニュアルで速度を低下させた後に、減速を打ち切ると衝撃が働く。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図４に、実施例の搬送装置を示す。搬送装置の種類はここではスタッカークレーンとし、スタッカークレーンの走行や昇降あるいはスライドフォークの前後進に対して、実施例を適用する。スタッカークレーン以外にも、有軌道や無軌道の搬送車の走行、天井走行車の走行、昇降台の昇降や、天井クレーンの走行、コンベヤの動作、移載装置での移載などに実施例を適用できる。

各図において、２は速度パターン発生部で、自動運転の場合、目標位置を入力されると、現在位置から目標位置までの走行距離などに応じて速度パターンを発生させる。なお自動運転に固有な信号の流れを図１の鎖線で表し、マニュアル運転での信号の流れや、自動運転とマニュアル運転に共通する信号の流れを実線で表す。４はマニュアルスイッチで、マニュアル運転の起動スイッチ、加速スイッチ、減速スイッチ、停止スイッチの、例えば４つのスイッチを備え、スイッチの実装方法は任意である。カウンタ６はマニュアルスイッチ４での加速スイッチのオン時間や減速スイッチのオン時間を求め、加速の場合、加速スイッチのオン時間に比例した目標速度（速度指令）を発生させる。カウンタ６は目標速度の最大値を記憶し、減速スイッチがオンされると、減速スイッチのオン時間に比例して最大速度から減速した目標速度を、速度指令として発生する。

８は誤差増幅器で、速度指令と微分器１６からの現在速度との速度誤差を増幅し、微分器１６はモータ１４の回転数などをエンコーダで監視して微分することにより、現在速度を発生する。エンコーダに代えてリニアセンサやレーザ距離計などで現在位置を求め、これらの信号を微分して現在速度としても良い。フィルタ１０はマニュアルスイッチで動作している場合にのみ使用し、誤差増幅器８からの信号を処理して、電流制御部１２へのトルク指令を発生させる。電流制御部１２は入力されたトルク指令に応じてモータ１４を制御し、モータ１４の駆動電流ｉをフィードバックされる。実施例は、誤差増幅器８と電流制御部１２との間にフィルタ１０を設けた他は、従来の搬送装置と同様である。

図２に、フィルタ１０の構成を示す。２０は乗算器で、誤差増幅器８からの速度誤差に係数Ｋiを乗算してトルク指令とする。カウンタ２１は係数Ｋiを出力し、２２は反転回路、２３は遅延回路である。そしてマニュアルスイッチからの加速信号や減速信号によりカウンタ２１を加算し、加速信号や減速信号がオフされると、遅延回路２３で所定時間待機して、カウンタ２１をリセットする。リセットによりカウンタ２１の出力は初期値Ｋ0に変化する。ここで記号を説明すると、ｎは加速信号や減速信号の持続時間、Δは時間当たりの係数の変化率である。初期値Ｋ0は正の値で、係数Ｋの最小値であり、係数Ｋには最大値 Ｋmax (０＜Ｋ0＜Ｋmax＜１) が存在する。そしてＫ0やＫmax、Δは適宜に設定できる。遅延回路２３での遅延時間は、搬送装置の加減速が終了した後、実際の速度が最終の速度指令に追随するまでの遅れ時間程度とし、遅延回路２３は設けなくても良い。さらに図２では、フィルタ１０をハードウェアで示したが、ソフトウェアで実装しても良い。

図３にマニュアル走行時の動作を示し、図の右側の処理は係数Ｋの生成に関する処理である。マニュアルスイッチにより加減速信号がオンすると、オン時間をカウントして係数Ｋを発生させる。また加減速のオン時間に比例あるいは直線的な速度指令を生成し、速度指令と現在速度との差に係数Ｋを乗算して、トルク指令を生成し、このトルク指令でモータを駆動する。マニュアルスイッチでの加減速信号がオフすると、所定の遅延時間をおいて、係数Ｋを初期値Ｋ0へリセットする。次に加減速が再度行われると同様の制御を行い、停止スイッチがオンされるとブレーキを動作させる。実施例では加速の場合も減速の場合も、係数Ｋの初期値Ｋ0は一定で、最大値Ｋmaxも一定、時間当たりの変化率Δも一定であるが、これらを加速と減速とで異ならせても良い。

図４に実施例の動作パターンを示す。実線の速度指令はマニュアルスイッチによる速度指令で、破線は係数Ｋを一定とした際の搬送装置の実際の速度を、鎖線は係数Ｋを
Ｋ＝Ｋ0＋ｎΔ により求めた際の速度を示す。図の中段は係数Ｋの変化を示し、下段はマニュアルスイッチの動作を示す。

マニュアル運転を開始し、加速スイッチをオンすると、速度指令は直線的に増加する。これに対して実施例では係数Ｋを用い、速度指令と搬送装置の現在速度との差に係数Ｋを乗算したものを、トルク指令として出力する。搬送装置の制御系が所定の時間間隔でトルク指令を発生するものとすると、現在速度は微分器１６で求めた最新速度、あるいは１サイクル前の速度である。速度指令と現在速度が一致する場合、トルク指令が０となるので、フィルタ１０は搬送装置の次の目標速度Ｖobjectを、速度指令Ｖinstから、現在もしくは前回の速度Ｖmを引き算したものに係数Ｋを乗算したものを、現在速度もしくは前回の速度Ｖmに加算して定めると言うことができる。即ち、 Ｖobject＝(Ｖinst−Ｖm)Ｋ＋Ｖm である。

実施例では、係数Ｋを一定とする場合も、初期値から徐々に増加させる場合も、速度指令に対する応答が遅れる。そして係数Ｋを初期値Ｋ0から徐々に増加させると、加速の開始時や減速の開始時に係数の値が小さくなるので、加速開始時や減速開始時の加減速度の変化を小さくして、搬送装置や物品に働く衝撃を小さくできる。係数Ｋを時間的に増加させると、徐々に係数が大きくなるので、全体としての応答性は係数Ｋを一定とする場合と基本的に変わらない。そして加速が終了すると、この時点での速度誤差を解消するようにトルク指令を発生させ続けて、目標速度で定速走行に移行する。

減速開始時にもフィルタを用いることにより、速度指令に対する応答を遅らせる。特に減速時にも、係数Ｋを時間と共に増加させると、減速開始時の加減速度の変化を小さくできる。そして速度指令がほぼ０になった後、所定時間遅れて実際の速度が追随し、ブレーキの動作により停止する。図４では、速度指令がほぼ０まで減速した際に、搬送装置の応答が遅れ速度が微速でないので、オペレータは減速スイッチをオンしている。しかしブレーキを作用させて再起動するまで、負の速度は無効なので、速度指令はほぼ０よりも低下しない。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) 搬送装置の加速時や減速時の衝撃を小さくし、搬送装置自体や搬送物品に及ぼす影響を小さくできる。
(2) 用いる係数を比較的小さな初期値から始めて徐々に増加させると、加速の開始時や減速の開始時の衝撃を特に小さくできる。
(3) 係数Ｋは、加速信号や減速信号のオン時間をカウントし、これに応じて係数を変化させるだけで、簡単に求めることができる。そして求めた係数を、速度指令と現在速度との誤差に乗算すれば良く、極めて簡単にフィルタを実装できる。

実施例の搬送装置のブロック図 実施例でのフィルタのブロック図 実施例でのマニュアル走行アルゴリズムを示すフローチャート 実施例の特性図で、速度指令に対する速度応答と係数の変化とを示す。

符号の説明

２ 速度パターン発生部
４ マニュアルスイッチ
６ カウンタ
８ 誤差増幅器
１０ フィルタ
１２ 電流制御部
１４ モータ
１６ 微分器
２０ 乗算器
２１ カウンタ
２２ 反転回路
２３ 遅延回路

Claims (3)

1. マニュアルスイッチからの加減速信号により目標速度を生成するための手段と、該目標速度と搬送装置の現在速度との差を求めるための誤差検出手段と、求めた速度の差を解消するようにモータを制御する制御手段、とを備えた搬送装置であって、
   前記速度の差に０と1との間の所定の係数を乗算した値を求めるためのフィルタを、誤差検出手段と制御手段との間に設けて、該フィルタの出力により前記制御手段を駆動するようにしたことを特徴とする、搬送装置。
2. 前記所定の係数を、正の値である最小値を初期値として、マニュアルスイッチからの加減速信号の持続時間と共に増加させるための、係数発生手段を設けたことを特徴とする、請求項１の搬送装置。
3. 前記係数発生手段を、初期値をＫ0（Ｋ0＞０）、最大値をＫmax
   （Ｋmax＜１）、加減速信号の持続時間をｎ、時間当たりの係数Ｋの増加率をΔとして、 Ｋ＝Ｋ0＋ｎΔ （Ｋ≦Ｋmax）となるように、持続時間ｎをカウントするカウンタで構成したことを特徴とする、請求項２の搬送装置。
   

Images