JP2013166620A - スタッカクレーン - Google Patents

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

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。

特開２０００−３５１４１４号公報

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。

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。 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。 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。

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

Claims (4)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。

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