JP2013166620A - スタッカクレーン - Google Patents
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Abstract
【課題】スタッカクレーンにおける上下の走行車をリアルタイムで制御し、マストを垂直に維持する。
【解決手段】スタッカクレーン100の上部に設けられる上加速度検知手段114と、下部に設けられる下加速度検知手段124と、上原点として予め設定した位置に上走行車112が存在するか否かを検知する上原点検知手段115と、下原点として予め設定した位置に下走行車122が存在するか否かを検知する下原点検知手段125と、上原点に上走行車112が存在する時点からの上加速度検知手段114の検知結果と、下原点に下走行車122が存在する時点からの下加速度検知手段124の検知結果とに基づき、マスト106が垂直方向に延びるように上駆動装置113、および、下駆動装置123の少なくとも何れか一方を制御する制御手段108とを備える。
【選択図】図2
【解決手段】スタッカクレーン100の上部に設けられる上加速度検知手段114と、下部に設けられる下加速度検知手段124と、上原点として予め設定した位置に上走行車112が存在するか否かを検知する上原点検知手段115と、下原点として予め設定した位置に下走行車122が存在するか否かを検知する下原点検知手段125と、上原点に上走行車112が存在する時点からの上加速度検知手段114の検知結果と、下原点に下走行車122が存在する時点からの下加速度検知手段124の検知結果とに基づき、マスト106が垂直方向に延びるように上駆動装置113、および、下駆動装置123の少なくとも何れか一方を制御する制御手段108とを備える。
【選択図】図2
Description
本願発明は、荷物を垂直方向、および、水平方向に自在に搬送することができるスタッカクレーンに関し、特に、上走行車と下走行車とを独立して制御できるスタッカクレーンに関する。
上部に配置される上部レール、および、下部に配置される下部レールと、前記上部レールと係合し、前記上部レールに案内されて走行する上走行車と、前記上走行車に駆動力を付与する上駆動装置と、前記下部レールと係合し、前記下部レールに案内されて走行する下走行車と、前記下走行車に駆動力を付与する下駆動装置と、前記上走行車と前記下走行車とを接続するマストと、荷物を保持可能で前記マストに沿って昇降する昇降台とを備えるスタッカクレーンにおいては、例えばマストが数十メートルにも及ぶ場合があり、当該マストを傾けることなく水平方向に走行させるかが課題となっている。
例えば、特許文献1に記載されるスタッカクレーンは、上走行車と下走行車とのそれぞれにレーザー測距計とロータリーエンコーダとを備え、これらセンサの測定結果に基づき上走行車の走行距離と下走行車の走行距離とが合致するように上下の駆動装置を制御して、マストの傾きを抑止しつつ水平方向に走行するものである。
このスタッカクレーンが二つのセンサを備えているのは、レーザー測距計の測定値を取得することのできる間隔が長いため、ロータリーエンコーダでレーザー測距計の測定間隔を補間するためである。
ところが、ロータリーエンコーダが取り付けられるローラは、レールなどとの間でスリップが発生し、正確な距離を測定することが困難な場合がある。また、レーザー測距計は、通信周期に限界があるため走行車の実際の位置とレーザー測距計から取得したデータとの間にずれが発生する可能性もある。従って、マストを垂直方向に延在させる制御を行うことが困難となる場合もある。
さらに、ロータリーエンコーダが取り付けられるローラの経時的な劣化により前記スリップが頻発することとなるため、高所におけるメンテナンスを定期的に行う必要がある。また、レーザー測距計は、所定の位置に配置される反射板との距離を測定することによって上下それぞれの走行車の走行距離を検出するものである。従って、反射板との距離が離れた状態でスタッカクレーンが傾くと、レーザーが反射板から外れることとなるため、反射板をスタッカクレーンの総延長に応じて大型化しなければならず、また、レーザーが通過する空間を広く確保する必要がある。また、レーザー測距計は、スタッカクレーンが直線で走行する場合のみしか適用できない。
本願発明は上記課題に鑑みなされたものであり、レーザー測距計を用いることなくリアルタイム(制御周期毎に)に駆動装置を制御してマストの傾きを抑制することができるスタッカクレーンの提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本願発明にかかるスタッカクレーンは、上部に配置される上部レール、および、下部に配置される下部レールと、前記上部レールと係合し、前記上部レールに案内されて走行する上走行車と、前記上走行車に駆動力を付与する上駆動装置と、前記下部レールと係合し、前記下部レールに案内されて走行する下走行車と、前記下走行車に駆動力を付与する下駆動装置と、前記上走行車と前記下走行車とを接続するマストと、荷物を保持可能で前記マストに沿って昇降する昇降台とを備えるスタッカクレーンであって、前記スタッカクレーンの上部に設けられ、前記上走行車の走行方向における加速度を検知する上加速度検知手段と、前記スタッカクレーンの下部に設けられ、前記下走行車の走行方向における加速度を検知する下加速度検知手段と、上原点として予め設定した位置に前記上走行車が存在するか否かを検知する上原点検知手段と、下原点として予め設定した位置に前記下走行車が存在するか否かを検知する下原点検知手段と、前記上原点に前記上走行車が存在する時点からの前記上加速度検知手段の検知結果と、前記下原点に前記下走行車が存在する時点からの前記下加速度検知手段の検知結果とに基づき、前記マストが垂直方向に延びるように前記上駆動装置、および、前記下駆動装置の少なくとも何れか一方を制御する制御手段とを備えることを特徴としている。
前記制御手段は、前記上原点に前記上走行車が存在する時点から前記上加速度検知手段の検知結果を累積した上累積値と、前記下原点に前記下走行車が存在する時点から前記下加速度検知手段の検知結果を累積した下累積値との差分が第一設定値となるように、前記上駆動装置、および、前記下駆動装置の少なくとも何れか一方を制御してもよい。
また、前記制御手段は、前記上加速度検知手段の検知結果と、前記上加速度検知手段の検知と同期して得られる前記下加速度検知手段の検知結果との差分を、前記上原点に前記上走行車が存在する時点から、または、前記下原点に前記下走行車が存在する時点から前記差分を累積した累積差分が第二設定値となるように、前記上駆動装置、および、前記下駆動装置の少なくとも何れか一方を制御してもよい。
これにより、上下の走行車にそれぞれ設けられた加速度検知手段の検知結果に基づいて駆動手段をリアルタイム(制御周期毎に)に制御することができ、マストを正確に垂直方向に延ばした状態でスタッカクレーンを走行させることが可能となる。
また、レーザー測距計のようにレーザーを通過させる空間や、レーザーを反射させる反射板を設ける必要が無く、スタッカクレーンを設置する際の自由度を向上させることが可能となる。
また、前記上原点検知手段が前記上部レールに沿って複数箇所に配置され、前記下原点検知手段が前記下部レールに沿って複数箇所に配置されるものでもよい。
これによれば、スタッカクレーンの総延長が長い場合でも駆動手段を適正に制御することができ、マストを垂直方向に延ばした状態でスタッカクレーンを走行させることが可能となる。
本願発明によれば、リアルタイム(制御周期毎に)に上下の走行車の駆動装置を制御してマストの傾きを抑制することができる。
次に、本願発明に係るスタッカクレーンの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係るスタッカクレーンの一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。
図1は、スタッカクレーンが設けられる自動倉庫の一部を示す斜視図である。
同図に示すように、自動倉庫300は、スタッカクレーン100により、荷物200が自動で棚302に搬入載置され、また、自動で搬出される倉庫であり、スタッカクレーン100、スタッカクレーン100の通路に沿って設けられた棚302、入出庫の際に荷物が置かれるステーション303を備えている。
図2は、スタッカクレーンを模式的に示す側面図である。
図3は、スタッカクレーンの機能構成を示すブロック図である。
これらの図に示すように、スタッカクレーン100は、荷物200を上下方向に自在に搬送することができ、かつ、水平方向にも自在に搬送することができる装置であって、上部レール111と、下部レール121と、上走行車112と、上駆動装置113と、下走行車122と、下駆動装置123と、マスト106と、昇降台107と、上加速度検知手段114と、下加速度検知手段124と、上原点検知手段115と、下原点検知手段125と、制御手段108とを備えている。
上部レール111は、スタッカクレーン100の上部であって、例えば建屋の天井などに取り付けられるレールである。本実施の形態の場合、上部レール111は、1本で構成されており、図中のX軸方向に延びて配置されている。
下部レール121は、スタッカクレーン100の下部であって、例えば建屋の床面などに取り付けられるレールである。本実施の形態の場合、下部レール121は、1本で構成されており、図中のX軸方向に延びて配置されている。
また、上部レール111と下部レール121とは、平行に配置され、上部レール111と下部レール121とを含む面(図中XZ平面)は、垂直軸(Z軸)を含んでいる。
上走行車112は、上部レール111と係合し、上部レール111に案内されて走行する走行車であり、マスト106の上端部と接続されている。本実施の形態の場合、上走行車112は、上部レール111を幅方向(Y軸方向)に挟持し、マスト106のY軸方向への傾動を規制している。また、上走行車112は、上部レール111に沿ってマスト106の上端部と共にX軸方向に走行できるものとなっている。
下走行車122は、下部レール121と係合し、下部レール121に案内されて走行する走行車であり、マスト106の下端部と接続されている。本実施の形態の場合、下走行車122は、下部レール121の上端面に載置されて転動する車輪(図示せず)を備えており、マスト106や昇降台107や荷物200の重量を支持しつつ、下部レール121に沿ってマスト106の下端部と共にX軸方向に走行できるものとなっている。
上駆動装置113は、上走行車112に上部レール111に沿ってX軸方向に走行するための駆動力を付与する装置である。本実施の形態の場合、上駆動装置113は、上走行車112に取り付けられるサーボモータなどの駆動源(図示せず)と、前記駆動源に連結される車輪(図示せず)を備え、当該車輪を上部レール111に接触させつつ回転させることで、上走行車112を上部レール111に沿って走行させるものである。
下駆動装置123は、下走行車122に下部レール121に沿ってX軸方向に走行するための駆動力を付与する装置である。本実施の形態の場合、下駆動装置123は、下走行車122に取り付けられるサーボモータなどの駆動源(図示せず)と、前記駆動源に連結される車輪(図示せず)を備え、当該車輪を下部レール121に接触させつつ回転させることで、下走行車122を下部レール121に沿って走行させるものである。なお、前記駆動源に連結される車輪は、下走行車122が備える車輪であってもかまわない。
マスト106は、上走行車112と下走行車122とを接続する構造材であり、昇降台107を上下方向(Z軸方向)に案内するものである。
昇降台107は、マスト106に沿って昇降するものであり、マスト106の上端部に取り付けられる滑車(図示せず)を介して昇降モータ(図示せず)とワイヤー(図示せず)で接続され、前記昇降モータを回転させることにより、昇降するものとなっている。
本実施の形態の場合、昇降台107には、移載装置171が取り付けられており、昇降台107が保持する荷物200を棚302に移載し、また、棚302に保管される荷物200を昇降台107に移載することができるものとなっている。
なお、昇降台107は、荷物200を載置状態で保持するものばかりでなく、荷物200を吊り下げた状態で保持するものや、荷物200をクランプした状態で保持するものなど任意の保持態様を採用しうる。
上加速度検知手段114は、スタッカクレーン100の上部(本実施の形態の場合上走行車112)に取り付けられ、上走行車112の走行方向(X軸方向)における加速度を検知するいわゆる加速度センサを備える装置である。加速度センサとしては、特に限定されるものでは無く、機械式や光学式、半導体方式などが例示できる。本実施の形態の場合、上加速度検知手段114は、加速度センサからの信号を増幅し、デジタル情報に変換し、通信により制御手段108に送信することができるものとなっている。
下加速度検知手段124は、スタッカクレーン100の下部(本実施の形態の場合下走行車122)に取り付けられ、下走行車122の走行方向(X軸方向)における加速度を検知するいわゆる加速度センサを備える装置である。本実施の形態の場合、下加速度検知手段124は、上加速度検知手段114が備える加速度センサと同種類のセンサを備えている。これにより、上走行車112の走行状態と下走行車122の走行状態とを正確に比較することができ、マスト106の傾きを適正に抑制することが可能となる。また、下加速度検知手段124は、加速度センサからの信号を増幅し、デジタル情報に変換し、通信により制御手段108に送信することができるものとなっている。
上原点検知手段115は、上原点として予め設定した位置に上走行車112が存在するか否かを検知する装置である。本実施の形態の場合、上原点検知手段115は、上部レール111の近傍に取り付けられるリミットスイッチを備えており、上走行車112に設けられた上被検出部116が前記リミットスイッチを動作させた際に上走行車112が所定の位置に存在する情報である上原点情報を制御手段108に送信することができるものとなっている。
なお、上原点検知手段115は、機械式のセンサであるリミットスイッチを備えるばかりでなく、光学式のセンサを備えて、所定位置における上走行車112に設けられた上被検出部116の有無を検出してもよく、他の方式のセンサを備えてもかまわない。
下原点検知手段125は、下原点として予め設定した位置に下走行車122が存在するか否かを検知する装置である。本実施の形態の場合、下原点検知手段125は、上原点検知手段115が備えるものと同種類のリミットスイッチを下部レール121の近傍に備えており、下走行車122に設けられた下被検出部126が前記リミットスイッチを動作させた際に下走行車122が所定の位置に存在する情報である下原点情報を制御手段108に送信することができるものとなっている。
また、下原点検知手段125のリミットスイッチは、上原点検知手段115のリミットスイッチの垂直方向の下方に配置され、また、上被検出部116と下被検出部126とはマスト106が延びる軸上(または、当該軸と平行な軸上)に配置されている。つまり、マスト106が垂直方向に延びて配置されている状態においては、上被検出部116が上原点検知手段115のリミットスイッチを動作させると同時に下被検出部126が下原点検知手段125のリミットスイッチを動作させるものとなっている。
制御手段108は、上原点に上走行車112が存在する時点からの上加速度検知手段114の検知結果と、下原点に下走行車122が存在する時点からの下加速度検知手段124の検知結果とに基づき、マスト106が垂直方向(Z軸方向)に延びるように上駆動装置113、および、下駆動装置123の少なくとも何れか一方を制御するコンピュータである。
本実施の形態の場合、制御手段108は、上原点に上走行車112が存在する時点から上加速度検知手段114の検知結果を累積する上累積部181と、下原点に下走行車122が存在する時点から下加速度検知手段124の検知結果を累積する下累積部182と、上累積部181が累積した上累積値と下累積部182が累積した下累積値との差分を算出する差分算出部183とを備えている。
上累積部181は、上原点検知手段115から上原点情報を受け取った時点から上加速度検知手段114から取得した値を時間で2重積分して距離の情報に変換して累積し、上走行車112の上原点からの走行距離である上走行距離を導出する処理部である。
下累積部182は、下原点検知手段125から下原点情報を受け取った時点から下加速度検知手段124から取得した情報を時間で2重積分して距離の情報に変換して累積し、下走行車122の下原点からの走行距離である下走行距離を導出する処理部である。
差分算出部183は、上走行距離と下走行距離との差分を差分値として算出する処理部である。
そして、制御手段108は、以上のようにして算出された差分値が第一設定値となるように、上駆動装置113、および、下駆動装置123の少なくとも何れか一方をフィードバック制御する。
本実施の形態の場合、下走行車122をマスター、上走行車112をスレーブとして扱っており、差分算出部183は、下走行距離から上走行距離を減算した差を差分値として算出する。また、上原点検知手段115のリミットスイッチと、下原点検知手段125のリミットスイッチとが同一垂直軸(Z軸)上に配置されているため、第一設定値は0に設定されている。
以上の条件に基づき、制御手段108は、差分値が0となるように上駆動装置113を制御している。具体的には、差分値が正の場合、差分値の絶対値に応じて上走行車112が現状より早く走行するように上駆動装置113を制御する。また、差分値が負の場合、差分値の絶対値に応じて上走行車112が現状より遅く走行するように上駆動装置113を制御する。
以上によって、マスト106が垂直方向に延びた状態を維持しつつ水平方向に上走行車112と下走行車122とを走行させることが可能となる。
さらに、上駆動装置113のみに対して制御手段108がフィードバック制御を行うことによって、制御手段108の演算処理に必要な負担を軽減することができる。また、上走行車112は、下走行車122に対して軽量である(慣性が低い)ため、制御手段108の制御に迅速に反応しマスト106を垂直に延びるように容易に制御することができる。
次に、本願発明に係るスタッカクレーンの他の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、前記実施の形態と同様の機能を備える部材などは同じ符合を付し、その説明を省略する場合がある。
図4は、他の実施の形態にかかるスタッカクレーンの機能構成を示すブロック図である。
制御手段108は、上加速度検知手段114の検知結果と、上加速度検知手段114の検知と同期して得られる下加速度検知手段124の検知結果との差分を算出する逐次差分算出部184と、上原点に上走行車112が存在する時点から、または、下原点に下走行車122が存在する時点から前記差分を累積する差分累積部185とを備えている。
本実施の形態の場合、逐次差分算出部184は、上加速度検知手段114から取得した値と、同期して得られる下加速度検知手段124から取得した値との差分を逐次算出する処理部である。
差分累積部185は、下原点検知手段125からの下原点情報を受け取った時点から逐次差分算出部184から取得する差分値を時間で2重積分して距離の情報に変換して累積する処理部である。
そして、制御手段108は、以上のようにして累積して得られた累積差分が第二設定値となるように、上駆動装置113、および、下駆動装置123の少なくとも何れか一方をフィードバック制御する。
本実施の形態の場合、下走行車122をマスター、上走行車112をスレーブとして扱っており、逐次差分算出部184は、下加速度検知手段124から得られる値から上加速度検知手段114から得られた値を減算した差を差分値として算出する。また、上原点検知手段115のリミットスイッチと、下原点検知手段125のリミットスイッチとが同一垂直軸(Z軸)上に配置されているため、第二設定値は0に設定されている。
以上の条件に基づき、制御手段108は、累積差分が0となるように上駆動装置113を制御している。具体的には、累積差分が正の場合、累積差分の絶対値に応じて上走行車112が現状より早く走行するように上駆動装置113を制御する。また、累積差分が負の場合、累積差分の絶対値に応じて上走行車112が現状より遅く走行するように上駆動装置113を制御する。
以上によって、マスト106が垂直方向に延びた状態を維持しつつ水平方向に上走行車112と下走行車122とを走行させることが可能となる。
以上のように、上走行車112、および、下走行車122のそれぞれに加速度センサを取り付け、加速度センサからの信号に基づき上駆動装置113や下駆動装置123を制御することで、リアルタイム(制御周期毎)にマスト106を垂直に維持することが可能となる。従って、マスト106の揺動や振動などを可及的に抑制することができ、また、昇降台107の高さ位置により上駆動装置113や下駆動装置123に負荷変動が発生する場合でも、マスト106を垂直に維持しつつスタッカクレーンを水平方向に稼働させることが可能となる。
さらに、レーザー測距計などのように、光軸を合わせるなどの高所での調整作業やエンコーダーのメンテナンスなどの作業を廃止することもできる。
なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。
例えば、前記実施の形態においては、上原点検知手段115、および、下原点検知手段125の一組についてのみ説明したが、スタッカクレーン100の可動距離が長距離となり、上加速度検知手段114や下加速度検知手段124の出力に誤差が増大するような場合は、図2にも示すように、上原点検知手段115、および、下原点検知手段125を複数組備え、上原点検知手段115、および、下原点検知手段125を通過する毎に誤差をキャンセルしてもかまわない。
また、上加速度検知手段114や下加速度検知手段124の出力を2重積分し距離として演算し、その結果に基づき制御を行っているが、1回の積分を行って速度として演算し、その結果に基づき制御を行ってもかまわない。さらには、積分などを行うことなく、出力そのものを演算し、その結果に基づき制御を行ってもかまわない。
本願発明は、自動倉庫に備えられるスタッカクレーンに適用できる。
100 スタッカクレーン
106 マスト
107 昇降台
108 制御手段
111 上部レール
112 上走行車
113 上駆動装置
114 上加速度検知手段
115 上原点検知手段
121 下部レール
122 下走行車
123 下駆動装置
124 下加速度検知手段
125 下原点検知手段
171 移載装置
181 上累積部
182 下累積部
183 差分算出部
184 逐次差分算出部
185 差分累積部
200 荷物
300 自動倉庫
302 棚
303 ステーション
106 マスト
107 昇降台
108 制御手段
111 上部レール
112 上走行車
113 上駆動装置
114 上加速度検知手段
115 上原点検知手段
121 下部レール
122 下走行車
123 下駆動装置
124 下加速度検知手段
125 下原点検知手段
171 移載装置
181 上累積部
182 下累積部
183 差分算出部
184 逐次差分算出部
185 差分累積部
200 荷物
300 自動倉庫
302 棚
303 ステーション
Claims (4)
- 上部に配置される上部レール、および、下部に配置される下部レールと、前記上部レールと係合し、前記上部レールに案内されて走行する上走行車と、前記上走行車に駆動力を付与する上駆動装置と、前記下部レールと係合し、前記下部レールに案内されて走行する下走行車と、前記下走行車に駆動力を付与する下駆動装置と、前記上走行車と前記下走行車とを接続するマストと、荷物を保持可能で前記マストに沿って昇降する昇降台とを備えるスタッカクレーンであって、
前記スタッカクレーンの上部に設けられ、前記上走行車の走行方向における加速度を検知する上加速度検知手段と、
前記スタッカクレーンの下部に設けられ、前記下走行車の走行方向における加速度を検知する下加速度検知手段と、
上原点として予め設定した位置に前記上走行車が存在するか否かを検知する上原点検知手段と、
下原点として予め設定した位置に前記下走行車が存在するか否かを検知する下原点検知手段と、
前記上原点に前記上走行車が存在する時点からの前記上加速度検知手段の検知結果と、前記下原点に前記下走行車が存在する時点からの前記下加速度検知手段の検知結果とに基づき、前記マストが垂直方向に延びるように前記上駆動装置、および、前記下駆動装置の少なくとも何れか一方を制御する制御手段と
を備えるスタッカクレーン。 - 前記制御手段は、
前記上原点に前記上走行車が存在する時点から前記上加速度検知手段の検知結果を累積した上累積値と、前記下原点に前記下走行車が存在する時点から前記下加速度検知手段の検知結果を累積した下累積値との差分が第一設定値となるように、前記上駆動装置、および、前記下駆動装置の少なくとも何れか一方を制御する
請求項1に記載のスタッカクレーン。 - 前記制御手段は、
前記上加速度検知手段の検知結果と、前記上加速度検知手段の検知と同期して得られる前記下加速度検知手段の検知結果との差分を、前記上原点に前記上走行車が存在する時点から、または、前記下原点に前記下走行車が存在する時点から前記差分を累積した累積差分が第二設定値となるように、前記上駆動装置、および、前記下駆動装置の少なくとも何れか一方を制御する
請求項1に記載のスタッカクレーン。 - 前記上原点検知手段が前記上部レールに沿って複数箇所に配置され、前記下原点検知手段が前記下部レールに沿って複数箇所に配置される
請求項1に記載のスタッカクレーン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012030607A JP2013166620A (ja) | 2012-02-15 | 2012-02-15 | スタッカクレーン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012030607A JP2013166620A (ja) | 2012-02-15 | 2012-02-15 | スタッカクレーン |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013166620A true JP2013166620A (ja) | 2013-08-29 |
Family
ID=49177377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2012030607A Pending JP2013166620A (ja) | 2012-02-15 | 2012-02-15 | スタッカクレーン |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2013166620A (ja) |
-
2012
- 2012-02-15 JP JP2012030607A patent/JP2013166620A/ja active Pending
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