JP3591638B2 - スタッカークレーン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の利用分野】
この発明は自動倉庫などで用いるスタッカークレーンの改良に関し、特に上下の台車にそれぞれ走行モータを設けたスタッカークレーンの改良に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来のスタッカークレーンでは、走行レールを上下に設けて、下部台車に設けた走行モータでスタッカークレーン全体を牽引するように走行させる。下部台車の駆動力でスタッカークレーン全体を走行させるため、マストが長くなったり、速度や加減速度が大きくなったりすると、マストと台車との接続部に加わる応力が大きくなる。このため、マストには相当な剛性が必要で、マストの重量が増すことになる。また走行モータは下部台車のみにしか設けられていないため、高速・高加減速化には限界があり、自動倉庫の高層化などにも限界が生じる。
【０００３】
【発明の課題】
この発明の課題は、高速・高加減速走行や走行モータの小型化が容易で、マストを長くすることが可能で、しかも台車とマストとの接続部に無理が加わらないスタッカークレーンを提供することにある（請求項１〜３）。
請求項２の発明での追加の課題は、マストを軽量化して、高速・高加減速走行や走行モータの小型化、あるいはマストを長くすることを、さらに容易にすることにある。
請求項３の発明での追加の課題は、上下の台車間の振動を減衰させることにある。
【０００４】
【発明の構成】
この発明は、上下の台車間にマストを接続したスタッカークレーンにおいて、前記上下の各台車に走行モータを設けて、上下の台車の位置が鉛直方向に沿って重なるように、かつ昇降台の高さ位置により変化する前記上下の走行モータへの負荷に関して、相対的に負荷の大きい側の走行モータの出力トルクが所定の制限を満たすように、前記上下の走行モータを同期制御すると共に、一方の台車に対して前記マストを走行方向に揺動自在に取り付け、他方の台車に対して前記マストを走行方向に揺動自在かつ鉛直方向にシフト自在に取り付けたことを特徴とする。
【０００５】
好ましくは、前記上下の台車に各々位置センサを設けて走行レール上の位置を独立して求め、かつ相対的に負荷の大きい側の走行モータの出力トルクが所定の制限を満たすと共に、上下の台車の位置と速度の差を解消しさらに上下の台車の位置や速度が走行速度パターンに合致するように、前記上下の走行モータを同期制御する。
【０００６】
また好ましくは、他方の台車とマストとの接続部にダンパを設け、特に好ましくはダンパとバネとを設ける。
【０００７】
【発明の作用と効果】
この発明では、上下の台車にそれぞれ走行モータを設けるので、高速走行や個々の走行モータの小型化等ができる。また下部台車から、上部台車を牽引するための駆動力を、マストへ伝えるのではないので、マストの剛性が低くても良く、スタッカークレーンを軽量化できる。上下の台車は鉛直方向の位置が重なるように同期制御し、台車とマスト間の力は、基本的にマストを加減速するための力のみとなる。そして上下の台車がそれぞれマストを加減速するので、必要な力は各台車がマストでの自己の担当分を加減速するための力となり、走行モータの出力が小さくても良い。
【０００８】
一般に、同期制御を完全に行う事は難しく、上下の台車が鉛直方向に重ならなくなると、台車とマストとの接続部に無理が加わる。台車とマスト間の力のモーメントは、マストの高さ（マスト長）と共に増すので、マストを高くする程、台車とマストとの接続部に無理が加わる。そこでこの発明では、上下の台車に対して、マストを走行方向に揺動自在に取り付けるので、上下の台車とマストとの接続部に働く力のモーメントを、マストの揺動で逃がすことができる。上下の台車の一方を一方の台車、他方を他方の台車と呼ぶと、台車にマストを走行方向に揺動自在に接続すると、マストの揺動によりマストの高さが変化する。この変化を、他方の台車に対してマストを鉛直方向にシフト自在に取り付けることで吸収する。
【０００９】
これらのためこの発明では、スタッカークレーンの軽量化や、高速・高加減速化、マストを長くできること、個々の走行モータを小型化すること、などの効果が得られる（請求項１）。ただしこれらの効果のいずれを重視するかは任意的な事項で、例えばスタッカークレーンの高速・高加減速化のみを目的として、マスト長の増加やスタッカークレーンの軽量化などを無視しても良く、あるいは高層の自動倉庫を可能にするために、軽量化を無視して、スタッカークレーンのマスト長さを大きくすることのみを目的としても良い。
【００１０】
この発明では、下部台車でスタッカークレーン全体を走行させる場合に比べ、走行時にマストと台車の接続部に加わる走行方向の力を軽減できる。そこでマストをトラス構造で構成し、マストをさらに軽量化すると、スタッカークレーンの高速化や走行モータの小型化などが容易になる。
【００１１】
請求項３の発明では、他方の台車とマストとの接続部にダンパを設ける。このダンパは上下の台車の相対的な位置の振動を吸収し、上下の台車の同期制御を容易にする。
【００１２】
【実施例】
図１〜図４に実施例を示す。これらの図において、２はスタッカークレーンで、自動倉庫での物品の入出庫等に用いる。４は下部台車、５は上部台車で、自動倉庫の床面等に敷設された下部レール６と、天井等に敷設された上部レール７とに沿って走行する。台車４，５にはそれぞれ走行モータ８，９が設けられ、上下の台車４，５に対する同期制御を容易にするため、サーボモータを走行モータ８，９に用いるが、パルスモータ等の他のモータでも良い。
【００１３】
１０はトラス構造のマストで、下部台車４と上部台車５とを接続している。１２，１３は柱で、柱１３は図１の奥行き方向に沿って合計２本設けてあり、合計３本の柱１２，１３を斜材１４，１５で接合して、マスト１０を構成する。１６は昇降モータで、１８は昇降台で、物品２０を載せて昇降し、図示しないスライドフォーク等により、ステーションやラックとの間で物品２０を移載する。実施例で柱１３を合計２本設けたのは、昇降台１８の昇降レールを柱１３に取り付けるためで、２本柱のマストや４本柱のマスト等を用いても良い。
【００１４】
マスト１０の下端は、ピン２２により下部台車４に取り付けられ、このためマスト１０は下部台車４に対して走行方向に揺動自在である。またマスト１０の揺動範囲は、下部台車４に設けたリミッタ２４，２５により制限されている。マスト１０の上部は、例えばマスト１０に設けた上下板２６に、例えば上部台車５に設けたバネ２８とダンパ２９との先端を、上下に摺動自在に当接させて取り付けてある。上下板２６はバネ２８とダンパ２９とに当接しているだけなので、上下板２６は上部台車５に対して走行方向に揺動自在である。バネ２８とダンパ２９とは、上部台車５と下部台車４とが走行方向に沿って位置ずれを生じた際に、位置ずれによる振動を減衰させる。バネ２８は設けなくても良く、ダンパ２９は例えば油圧ダンパとする。
【００１５】
実施例ではマスト１０を、下部台車４に対してピン２２で結合し、上部台車５に対して上下板２６を介して走行方向に揺動自在かつ下方向にシフト自在に取り付けたが、これらの取り付けを逆にし、上部台車５にピンで揺動自在に取り付け、下部台車に対して走行方向に揺動自在かつ上昇自在に取り付けてもよい。また実施例では、上下板２６をマスト１０に取り付け、バネ２８やダンパ２９を上部台車５に取り付けたが、これらの取り付けを逆にし、上下板２６を上部台車５に、バネ２８やダンパ２９をマスト１０に取り付けても良い。リミッタ２４，２５は、マスト１０の揺動範囲を規制する手段であれば、他の手段で置き換えることができ、例えば上部台車５のフレームの上に位置するように、マスト１０からローラを伸ばして配置し、所定の角度揺動するとローラが上部台車のフレームに当接して、それ以上揺動しないようにしても良い。
【００１６】
上下の台車４，５には、それぞれレーザー距離計３０，３１等の位置センサを設け、走行レール６，７上の位置を独立して求める。３２，３３は反射板で、レーザー距離計３０，３１は反射板３２との距離を求めることにより、台車４，５の現在位置を求める。レーザー距離計３０で求めた下部台車４の水平位置や水平方向速度と、レーザー距離計３１で求めた上部台車５の水平位置や水平方向速度を、現在位置算出部４０に入力する。
【００１７】
走行速度パターン生成部４２は、スタッカークレーン２の出発位置（Ｆｒｏｍ）から目的地（Ｔｏ）までの走行速度のパターンを生成し、現在位置算出部４０で求めた上下の台車４，５のそれぞれの速度や現在位置を、走行速度のパターンと比較する。走行速度パターン生成部４２は、上下の台車間の位置や速度の差を解消し、上下の台車の位置や速度が走行速度パターンに一致するように、制御する。走行速度パターン生成部４２は、上部モータ制御部４６や下部モータ制御部４８を制御し、これらの制御部４６，４８でＰＩＤ制御等により、走行モータ８，９を制御する。昇降速度パターン生成部４４は、出発位置（Ｆｒｏｍ）から目的地（Ｔｏ）までの昇降台１８の昇降速度のパターンを生成し、昇降台１８の現在位置や速度と、昇降速度パターンでの位置や速度とを比較して、昇降モータ制御部５０を介して、昇降モータ１６を制御する。
【００１８】
走行速度パターンは下部台車４も上部台車５も共通で、これは下部台車４と上部台車５とが鉛直線上で重なり、速度も位置も等しくなるように、走行モータ８，９を同期制御することを意味する。また走行速度パターンでは、台車４，５の加減速度は走行モータ８，９間の負荷の均衡を考慮して定め、相対的に負荷の大きい側の走行モータの出力トルクが、所定の制限を満たすようにする。例えば走行モータ８，９が同じ出力トルクのモータで、マスト１０の下半分の駆動を下部台車４が担当し、マスト１０の上半分の駆動を上部台車５が担当しているとする。ここで昇降台１８がマスト１０の中央よりも上側にあれば、上部台車５側の走行モータ９の負担が大きくなり、下側にあれば下部台車４側の走行モータ８の負担が大きくなる。そこで、これらの負担が大きい側の台車の走行モータを基準に、加減速度を決定する。例えば負担が大きい側の走行モータの出力が所定の条件を満たすように加減速度を決定する。なお上下の走行モータ８，９の定格出力トルクを同等とする必要はなく、定格出力トルクの比が１：１でない場合、定格出力トルクの大きい側の走行モータは、マストの加減速に必要なトルクを負担する割合が１／２よりも大きくなる。
【００１９】
相対的に負荷が大きい側の走行モータの出力トルクが、所定の条件を満たすように加減速度を決定するので、走行モータ８，９の能力の範囲で、最大の加減速度を得ることができる。次に上下の走行モータ８，９への負荷が均衡する付近の位置に昇降台１８があると、大きな走行の加減速度を得ることができる。これに対して昇降台１８が上下いずれかに偏ると、一方の走行モータの負荷が増加するので、それに合わせてスタッカークレーン２の走行加減速度を小さくせねばならない。これらのため、走行モータ８，９でスタッカークレーン２を加減速する間、上下の走行モータ８，９への負荷が均衡する位置の付近に、昇降台１８があることが好ましい。そこで昇降台１８が、上下の走行モータ８，９への負荷が均衡した位置から不均衡な位置へ移動する場合、昇降台１８の昇降時間の方が走行時間よりも短い場合、昇降台１８の昇降の開始を遅らせ、走行の加減速度を大きくする。
【００２０】
以上のように走行速度パターンや昇降速度パターンには、
１） 負荷の大きい走行モータを基準に加減速度を定めること、
２） 上下の走行モータへの負荷を均衡させるように、昇降台１８の昇降を開始する時間を調整すること、
の２つの要素が含まれている。走行速度パターンや昇降速度パターンは、スタッカークレーン２を走行させるつど、最適速度パターンを計算して求めても良い。
【００２１】
実施例では、走行速度パターンや昇降速度パターンを簡単に発生させるために、走行速度パターンメモリ５２と昇降速度パターンメモリ５４とを設け、走行速度パターンと昇降速度パターンを、出発地と目的地との組み合わせ毎に記憶する。これらのメモリ５２，５４は出発位置と目的地の２次元の見出しの参照表を記憶し、出発地と目的地とに応じて参照すると、走行速度パターンと昇降速度パターンとが読み出される。このようにすると、スタッカークレーン２の走行のつど、個別に走行速度パターンや昇降速度パターンを計算する必要がない。また走行速度パターンや昇降速度パターンを変更する場合、メモリ５２，５４のデータを修正すれば良く、速度パターンの修正が容易である。
【００２２】
図２〜図４により、下部台車４と上部台車５との走行方向に沿った位置が、鉛直から外れた場合の動作を示す。図２に示すように、マスト１０の底部には接続部材６０が設けられ、下部台車４側の接続部材６１に対して、前記のピン２２で揺動自在に接続してある。また図３に示すように、マスト１０の上部では、上下板２６にバネ２８の先端の当接板６２やダンパ２９の先端の当接板６３を当接させ、マスト１０が走行方向前後に揺動すると、それに伴って上下板２６が上部台車５に対して下方向にシフトし、当接板６２，６３が上下板２６に対して相対的に摺動するようにしてある。なお実施例では、上下板２６の一方にバネ２８を他方にダンパ２９を設けたが、バネ２８とダンパ２９のセットを上下板２６の前後両方に設けても良い。
【００２３】
何らかの理由により、上下の台車４，５の走行方向の位置が鉛直線上から相対的に外れた場合、マスト１０がピン２２を中心にして走行方向前後に揺動し、その揺動範囲はリミッタ２４，２５で制限される。マスト１０が揺動すると、上下板２６の上部台車５に対する高さが減少し、上下板２６に対して当接板６２，６３が下方向に摺動する。また上下の台車４，５の走行方向位置が狂うことに伴う振動は、バネ２８とダンパ２９とで吸収する。これらのため、上下の台車４，５が走行方向に沿って鉛直方向に重なる位置から外れた場合でも、台車４，５とマスト１０との接続部に大きな力が加わらず、接続部の損傷を防止できる。このためマスト１０の高さを大きくすることができる。
【００２４】
図１に戻り、上下の台車４，５の同期制御について説明する。上下の台車４，５の位置はレーザー距離計３０，３１で求められ、これらの距離が一致するように、走行モータ８，９に制御が加えられる。そして走行モータ８，９には、負荷が大きい側のモータを基準として加減速度を定めて駆動するので、モータ８，９の範囲で最大の加減速度で走行することができる。また昇降台１８が、上下の走行モータ８，９への負荷が均衡した位置から不均衡な位置へと移動する場合、昇降時間が走行時間より短い場合、昇降台１８の昇降開始を遅らせるので、大きな加減速度で走行できる時間が増加し、走行時間を短縮できる。
【００２５】
実施例では、上下の走行台車にそれぞれ走行モータを設けたので、スタッカークレーンが高速走行できる。また上下の台車は、マストのうち自己の担当分のみを加減速するように力を加えればよい。さらにマストはトラス構造のマストで軽量であり、下部台車からの牽引力を上部台車に伝えるものではないので、剛性が低くても良い。これらのためにマストを軽量化でき、走行モータも小型化できる。
【００２６】
上下の台車の走行方向に沿った位置がずれると、マストを台車に剛に結合した場合、結合部に大きな力が働く。しかし実施例では、下部台車にピンで接続し、上部台車には下方向にシフト自在にマストを接続したので、上下の台車が同期制御から外れた場合でも、マストと台車との接続部に無理が加わらない。スタッカークレーンの走行制御では、相対的に負荷の大きい側の走行モータを基準として加減速度を定めるので、走行モータの能力の範囲で、最大の加減速度で走行できる。また昇降台の昇降開始を、走行の加減速度を大きくできるように制御するので、より大きな加減速度で走行できる。これらのために、高速走行ができ、軽量で、マストの高さが大きいスタッカークレーンを得ることができる。
【００２７】
【実施例２】
図５に第２の実施例を示し、図１〜図４と同じ符号は同じものを表し、特に指摘した点以外は図１〜図４の実施例と同様にする。７０はスタッカークレーンで、７１，７２は２本のマストで、昇降台４，５の走行方向の前後に設け、図のようなパイプ状のマストでも、あるいはトラス状のマストでも良い。７４はマスト７１，７２間を昇降する昇降台で、７６〜７９はピンなどを用いた揺動自在な接続部で、接続部７６，７７で下部台車４に揺動自在に取り付け、接続部７８，７９で上部板８２に揺動自在に取り付ける。８０，８１はマスト７１，７２の揺動範囲を制限するためのリミッタで、上部板８２側に設けても良い。
【００２８】
８４は上部板８２に対して摺動自在に取り付けた摺動板で、バネ２８とダンパ２９とを取り付けてある。８６は上部台車５と摺動板８４間の接続部で、ピン８８を遊動孔８９で保持して、摺動板８４が上部台車５に対して下方にシフトできるようにしてある。なおバネ２８，ダンパ２９，及び摺動板８４を設けず、例えば上部板８２にピン８８を設けて、接続部８６の遊動孔８９に保持させることにより、接続部８６に取り付けても良い。
【００２９】
この実施例でも、上下の台車４，５間での鉛直方向の位置のずれを、接続部７６〜７９でマスト７１，７２を上下の台車４，５に対して揺動させることで吸収する。またマスト７１，７２が揺動し、上部板８２の高さが揺動に伴って低くなると、ピン８８が遊動孔８９内を下降することで吸収する。さらにマスト７１，７２等の振動を、バネ２８とダンパ２９とで減衰させる。これらのため、高速・高加減速走行、マスト７１，７２の軽量化あるい長大化、上下各々の台車の走行モータの小型化等ができ、しかもマスト７１，７２と台車４，５との接続部に無理が加わらない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のスタッカークレーンの構成を示す図
【図２】実施例のスタッカークレーンでの、下部台車へのマストの取り付けを示す図
【図３】実施例のスタッカークレーンでの、上部台車へのマストの取り付けを示す図
【図４】実施例のスタッカークレーンで、上下の台車の位置が不均衡な際の、マスト上端位置の変化を示す図
【図５】第２の実施例のスタッカークレーンの構成を示す図
【符号の説明】
２，７０ スタッカークレーン
４ 下部台車
５ 上部台車
６ 下部レール
７ 上部レール
８，９ 走行モータ
１０ マスト
１２，１３ 柱
１４，１５ 斜材
１６ 昇降モータ
１８ 昇降台
２０ 物品
２２ ピン
２４，２５ リミッタ
２６ 上下板
２８ バネ
２９ ダンパ
３０，３１ レーザー距離計
３２，３３ 反射板
４０ 現在位置算出部
４２ 走行速度パターン生成部
４４ 昇降速度パターン生成部
４６ 上部モータ制御部
４８ 下部モータ制御部
５０ 昇降モータ制御部
５２ 走行速度パターンメモリ
５４ 昇降速度パターンメモリ
６０，６１ 接続部材
６２，６３ 当接板
７１，７２ マスト
７４ 昇降台
７６〜７９ 接続部
８０，８１ リミッタ
８２ 上部板
８４ 摺動板
８６ 接続部
８８ ピン
８９ 遊動孔

Claims (3)

1. 上下の台車間にマストを接続したスタッカークレーンにおいて、 前記上下の各台車に走行モータを設けて、上下の台車の位置が鉛直方向に沿って重なるように、かつ昇降台の高さ位置により変化する前記上下の走行モータへの負荷に関して、相対的に負荷の大きい側の走行モータの出力トルクが所定の制限を満たすように、前記上下の走行モータを同期制御すると共に、
   一方の台車に対して前記マストを走行方向に揺動自在に取り付け、他方の台車に対して前記マストを走行方向に揺動自在かつ鉛直方向にシフト自在に取り付けたことを特徴とする、スタッカークレーン。
2. 前記上下の台車に各々位置センサを設けて走行レール上の位置を独立して求め、かつ相対的に負荷の大きい側の走行モータの出力トルクが所定の制限を満たすと共に、上下の台車の位置と速度の差を解消しさらに上下の台車の位置や速度が走行速度パターンに合致するように、前記上下の走行モータを同期制御することを特徴とする、請求項１のスタッカークレーン。
3. 前記他方の台車とマストとの接続部にダンパを設けたことを特徴とする、請求項１または２のスタッカークレーン。

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