JP7026247B2

JP7026247B2 - ４方向シャトル型運搬ロボット

Info

Publication number: JP7026247B2
Application number: JP2020544822A
Authority: JP
Inventors: ▲慶▼波 ▲許▼
Original assignee: SHANGHAI SURAY INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI SURAY INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2018-09-30
Filing date: 2018-09-30
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2038-09-30
Also published as: JP2021514912A; WO2020062208A1

Description

本発明は、保管管理および貨物運搬装置に関し、具体的には、4方向シャトル型運搬ロボットに関する。

近年、土地コストや人件費の上昇に伴い、密集保管という概念はますます、物流会社や電子商会社から注目されるになる。自動化立体倉庫は、高い空間利用率、強い入出庫能力を持っているので、企業の物流や生産管理の面に不可欠な保管技術となり、自動車、化学工業、電子、タバコなどの業界での応用が年々増加している。今後数年間、自動化立体保管システムの技術の発展傾向の1つは高速、高効率、高密度である。

しかし、現在、市場に出回っている立体保管用の運搬ロボットは非常に少なく、既存の幾つかの製品には、様々な問題があり、例えば、運搬ロボットの重量が大きすぎること、体積が大きすぎること、柔軟性が十分でないこと、運行能力が良くないこと、貨物の出し入れ効力が低下すること、積載能力が足りないこと、安定性が足りないことなどが挙げられる。

従来技術では、立体倉庫において、通常使用されている運搬ロボットは、有軌道スタッカーと親子カーシステムとを含む。有軌道スタッカーは、自動化立体庫内の巻き上げ・積み重ね用の設備である。また、有軌道スタッカーは主に、機体、積荷テーブル、水平走行機構、巻き上げ機構、および、フォーク機構を含み、3軸による協働で貨物の貯蔵を実現させることができる。別の部材として、汎用的な親子カーシステムは、縦方向に動くシャトルカーと横方向に動くシャトル親カーと垂直方向に動く昇降機とを含み、それらによって、シャトルカーをコアとした親子カーシステムを構成する。

上記2種類の運搬ロボットでは、様々な問題が存在するため、現在の密集保管システムの求めている柔軟性、高効率、および、大積載量を満足することができない。例を挙げると、有軌道スタッカーの場合、貨物用軌道の1つまたは2つずつに、1つのスタッカー軌道が必要である、保管の空間を無駄にしてしまう。また、スタッカーは、大重量の貨物を運搬しにくいものである。

親子カーシステムは、シャトル親カーとシャトル子カーとで構成されたので、カーが2つあることに相当する。そのため、親子カーシステムの高さが高くて、立体倉庫の建築からすると、建築可能な階数が相応に低減される。また、親子カーシステムでは、子カーと親カーがあるので、総重量が大きく、貨物棚に対する要求がさらに高くなり、貨物棚のコストが高くなる。そして、子カーと親カーが異なる階層に移動させたい場合、大重量のせいで非常に困難なこととなり、カー自体の重量に貨物の重量を足したものを異なる階層に運搬する場合に、さらに難しくなる。そこで、運行能力も低下する。

従来技術に存在した上記問題を解決、または、緩和するために、本開示は、走行ホイールおよび当該走行ホイールが付けられた軌道走行システムを提案している。

本発明の一方面によれば、ベースと、前記ベースに取り付けられた走行ホイールと、を含む4方向シャトル型運搬ロボットであって、走行用の運転駆動装置と、運転方向を変化させるための油圧方向変換システムと、貨物を出し入れるための作業システムと、制御システムと、を含み、前記走行ホイールは、第1の通路を走行するための第1のホイール群と、第2の通路を走行するための第2のホイール群とを含み、前記第1のホイール群と前記第2のホイール群が異なる高さに位置するとともに、異なる方向に走行するために用いられ、前記第1のホイール群と前記第2のホイール群のうちの少なくとも1つが方向変換用の上下移動可能な昇降可能なホイール群として配置されており、前記油圧方向変換システムは、方向変換駆動油圧シリンダ群と、方向変換駆動機構と、油圧ポンプステーションと、を含み、前記方向変換駆動機構が前記方向変換駆動油圧シリンダ群における方向変換油圧シリンダに接続され、前記油圧ポンプステーションが方向変換駆動油圧シリンダ群に対して動力を提供し、前記方向変換駆動機構が前記制御システムによる指令に従って、前記昇降可能なホイール群を垂直方向に移動するように駆動させる、4方向シャトル型運搬ロボットが提案される。

本発明に係る運搬ロボットの一実施の形態では、前記方向変換駆動機構は、前記昇降可能なホイール群における各走行ホイールを垂直方向に同期して移動するように駆動させるように配置されてもよい。

本発明に係る運搬ロボットの別の一実施の形態では、前記方向変換駆動機構は、前記昇降可能なホイール群における各走行ホイールを垂直方向に非同期して移動するように駆動させるように配置されてもよい。

方向変換駆動機構は、前記昇降可能なホイール群における各走行ホイールを垂直方向に同期して移動するように駆動させるように配置されている場合、前記方向変換駆動機構は、前記方向変換駆動油圧シリンダ群における油圧シリンダのシリンダロッドに連結された連結ブロックと、前記連結ブロックに連結され、前記昇降可能なホイール群を支持するためのホイール軸軸受けと、を含んでもよい。

本発明の別の一方面によれば、運搬ロボットの一実施の形態では、作業システムは、運搬ロボットの頂部に設けられ、貨物または貨物が載せられたトレーを操作するためのパレットを含み、前記作業システムは、前記パレットを、垂直方向に動くように駆動させるための操作駆動油圧シリンダ群をさらに含み、前記パレットは、前記操作駆動油圧シリンダ群における油圧シリンダのシリンダロッドに連結されるとともに、前記シリンダロッドの動きにつれて変位してもよい。好ましくは、操作駆動油圧シリンダ群における油圧シリンダは直列接続されており、各油圧シリンダが同一に配置されている。

好ましくは、本発明に係る運搬ロボットの一実施の形態では、操作駆動油圧シリンダは、方向変換駆動油圧シリンダ群と、1つの油圧動力装置を共有してもよい。

本発明の別の一方面によれば、運搬ロボットでは、前記第１の通路は主通路で、前記第１のホイール群は主通路ホイール群であり、前記第２の通路はサブ通路で、前記第2のホイール群はサブ通路ホイール群であり、前記主通路と前記サブ通路が相互垂直なものであり、前記走行駆動機構は、動力モータと、前記動力モータに接続された減速機とを含み、前記減速機が2つの出力軸を有し、前記2つの出力軸が2つの垂直方向に動力を出力し、1つの方向での出力動力が伝動機構によって主通路ホイール群における主通路ホイール軸を回動させ、もう1つの方向での出力動力が伝動機構によってサブ通路ホイール群におけるサブ通路ホイール軸を回動させてもよい。好ましくは、動力モータは、前記減速機を介して、その後、伝動装置によって、動力を主通路ホイール軸とサブ通路ホイール軸にそれぞれ、伝達し、前記主通路ホイール群における駆動ホイールが前記主通路ホイール軸に直接に固定され、サブ通路軸が動力を受けた後、スプロケットチェーン機構によってサブ通路ホイールの位置する短軸に伝動することにより、サブ通路ホイール群における駆動ホイールを回動させる。

更に好ましくは、主通路ホイール軸は、垂直方向における2つの位置の間に移動可能となるように配置されており、前記減速機における前記主通路ホイール軸を駆動させるための出力軸は、位置が一定であり、かつ、主通路ホイール軸の2つの位置の中点の水平位置よりも上方に位置してもよい。

本発明に係る運搬ロボットの1つの好適な実施の形態では、運転駆動機構は、動力モータを含み、動力モータが運搬ロボットの走行ホイールを走行するように駆動させ、前記動力モータには、モータが回動する角変位量を記録するためのエンコーダーが設けられ、当該エンコーダーが記録した角変位量を前記制御システムに送信し、制御システムは、角変位量の変換により、走行ホイールの走行した実変位量を計算するとともに、当該実変位量に基づき、前記運搬ロボットを位置決めして、前記運搬ロボットがある所定の位置に移動し、または、停止するように制御する。さらに好ましくは、運搬ロボットは、前記運搬ロボットに配置された質問機と、前記第1の通路と前記第2の通路に配置された応答機とを含む位置補正システムをさらに備え、前記制御システムは、前記位置補正システムからフィードバックされた位置情報に基づき、位置を調整してもよい。

本開示の4方向シャトル型運搬ロボットの使用により、少なくとも以下の有益な効果が得られる。すなわち、ロボットの重量、体積が減少され、構造が改良され、運行能力が向上される。また、積載能力が向上し、シャトルカーの柔軟さが高められるとともに、貨物の出し入れ効率が向上される。

理解すべきなのは、以上の概ねの記述も以下の詳細の記述も例示的な説明や解釈に過ぎず、本開示の保護を求める内容を制限するものではない。

添付の図面を参照して、本開示の更なる目的、機能、および、利点は、本開示の実施の形態に関する以下の記述によって明確に説明される。そのうち、
図1は、本開示の一実施の形態における4方向シャトル型運搬ロボットの、立体倉庫内の第1の通路と第2の通路における使用状態の概略図を示す。図2は、本開示の一実施の形態における4方向シャトル型運搬ロボットの倉庫内の別の使用状態の概略図を示す。図3は、本開示の一実施の形態における4方向シャトル型運搬ロボットの運転駆動装置の平面概略図を示す。図4は、図3に示した4方向シャトル型運搬ロボットにおける運転駆動装置の側面概略図を示す。図5は、図4に示した運搬ロボットにおけるサブ通路ホイールの概略図を示す。図6A及び図6Bは、運搬ロボットの主通路ホイールの概略図を示し、そのうち、図6Aが主通路ホイールが上昇位置にあった状態を示し、図6Bが主通路ホイールが下降位置にあった状態を示す。図6A及び図6Bは、運搬ロボットの主通路ホイールの概略図を示し、そのうち、図6Aが主通路ホイールが上昇位置にあった状態を示し、図6Bが主通路ホイールが下降位置にあった状態を示す。図7は、図4に示した運搬ロボットにおける方向変換駆動油圧シリンダ群の一配置方式の概略図を示す。図8は、図7に示した方向変換駆動油圧シリンダ群におけるバルブの一配置方式の実施例を示す。図9は、本開示の一実施の形態における4方向シャトル型運搬ロボットにおける油圧方向変換システムの概略図を示す。図10は、図4に示した運搬ロボットの一の実施の形態における方向変換機構の概略図を示す。図11は、図10に示した方向変換機構における局部構造の拡大概略図である。図12は、本開示の1つの好適な実施の形態における4方向シャトル型運搬ロボットの運転駆動装置における主通路ホイール軸の配置概略図を示す。

具体的な実施の形態
例示的な実施例を参照することにより、本開示の目的および機能やそれらの目的および機能を実現するための方法は明確に説明されるようになる。しかし、本開示は、以下に開示された例示的な実施例によって制限されることなく、異なる形式によって実現されてもよい。明細書は実質上、関連技術分野における技術者が本開示の具体的な詳細を総合的に理解するために寄与するものである。

以下は、添付の図面を参照しながら、本開示の実施例を記述する。添付の図面において、同一の添付図面の記号が同じまたは類似した部材を示すものであり、または、同じまたは類似したステップを示すものである。

立体倉庫に要求される空間の高利用率、貨物の高出し入れ効力、および、運搬貨物の高積載量という要求を満足するために、本開示は、4方向シャトル型運搬ロボットを提案している。

図1と図2は、本開示の一実施の形態における4方向シャトル型運搬ロボット（以下は、「運搬ロボット」と略称）100の倉庫内における2種類の使用状態の概略図を示す。運搬ロボットは、立体倉庫の貨物棚上を走行している。貨物棚上の通路は、主通路とサブ通路に分けられ、サブ通路が貨物を貯蔵するためのものであり、運搬ロボットが主通路によって異なるサブ通路に入ることができ、主通路とサブ通路が通常、相互垂直なものである。本開示の運搬ロボットによれば、立体倉庫の貨物棚上の通路での走行、主通路とサブ通路の間の方向変換や、貨物の出し入れなどを実現することができる。図2には、本開示の運搬ロボットによれば、昇降機200によって異なる高さでの貨物層に到達できることが示される。

本開示の運搬ロボットは、ベースと、前記ベースに取り付けられた走行ホイールと、を含む。当該運搬ロボットは、走行用の運転駆動装置と、運転方向を変化させるための油圧方向変換システムと、貨物を出し入れるための作業システムと、制御システムと、を備える。本開示の運搬ロボットでは、上記運転駆動装置、油圧方向変換システム、作業システム、および、制御システムは、発明者による複数回の改良がなされた後、立体倉庫における作業要求に応じて、従来技術とは異なる設計が行われたものである。

[油圧方向変換システム]
以下は、添付図面を組み合わせながら、本開示に係る4方向シャトル型運搬ロボットにおける油圧方向変換システムを詳しく記述する。

本開示に係る運搬ロボットでは、走行ホイールは、第1の通路を走行するための第1のホイール群と、第2の通路を走行するための第2のホイール群とを含む。第1の通路と第2の通路は、上述したように、通常、異なる高さで異なる方向に配置されているので、第1のホイール群と第2のホイール群が異なる高さに位置するとともに、異なる方向に走行するために用いられる。第1のホイール群と第2のホイール群のうちの少なくとも1つが方向変換用の上下移動可能な昇降可能なホイール群として配置されている。例えば、図3～図12に示した運搬ロボットの実施の形態では、第1のホイール群における走行ホイールは、主通路（第1の通路）を走行可能な主通路ホイール20であり、第2の通路がサブ通路であり、当該第2の通路を走行する走行ホイールは、サブ通路ホイール30である。

運搬ロボットにおける油圧方向変換システムは、方向変換駆動油圧シリンダ群と、方向変換駆動機構と、油圧ポンプステーションと、を含む。立体保管における第1の通路と第2の通路は、異なる方向に配置されている。

例えば、図3～図8に示した運搬ロボットの実施の形態では、第1のホイール群における走行ホイールは、主通路（第1の通路）を走行可能な主通路ホイール20であり、第2の通路がサブ通路であり、当該第2の通路を走行する走行ホイールは、サブ通路ホイール30である。

前記油圧方向変換システムは、方向変換駆動油圧シリンダ群と、方向変換駆動機構と、油圧ポンプステーションと、を含む。

方向変換駆動機構は、方向変換駆動油圧シリンダ群における方向変換油圧シリンダに接続されている。油圧ポンプステーションは、方向変換駆動油圧シリンダ群20に対して動力を提供し、方向変換駆動機構が制御システムによる指令に従って、昇降可能なホイール群を垂直方向に移動するように駆動させる。図3に示した運搬ロボットでは、主通路ホイール群20は、昇降可能なホイール群であり、油圧ポンプステーションは他の適宜な駆動装置であってもよい。

本開示に係る運搬ロボットでは、方向変換駆動機構は、昇降可能なホイール群における各走行ホイールを垂直方向に同期又は非同期に移動するように駆動させるように配置されている。

好ましくは、方向変換駆動機構は、昇降可能なホイール群における各走行ホイールを垂直方向に同期して移動するように駆動させるように配置されていることにより、運搬ロボットによる安定的な方向転換を実現することができる。また、運搬ロボットが一定の勾配を持つ軌道上に位置するとき、昇降可能なホイール群における各走行ホイールは、非同期して移動することができるように配置されていることにより、軌道の勾配による操作への不利な影響を消去することができる。

図10と図11に示すように、走行ホイールを垂直方向に移動するように駆動させるための方向変換駆動機構は、方向変換駆動油圧シリンダ群における油圧シリンダのシリンダロッドに連結された連結ブロック6‐1と、当該連結ブロックに連結され、昇降可能なホイール群を支持するためのホイール軸軸受け6‐2と、を含む。図11に示した構造では、6‐3は昇降可能なホイール群であり、6‐4はルースナットである。

好ましくは、方向変換駆動油圧シリンダ群における油圧シリンダは、各昇降可能なホイール群のホイール軸には、少なくとも1つの油圧シリンダがあるように配置されており、方向変換駆動油圧シリンダ群における各油圧シリンダは、同一に配置されるとともに、管路によって直列接続されている。

昇降可能なホイール群における走行ホイールの昇降を実現するために、方向変換駆動油圧シリンダ群における各油圧シリンダのシリンダブロックが固定され、各油圧シリンダの各キャビティ内には、液体が十分に予め充填されてもよい。

図9に示すように、運搬ロボットが走行通路の切換や走行方向の切換を必要とするときに、方向変換駆動油圧シリンダ群におけるバルブと管路は、シリンダロッドが上昇されると、油圧ポンプ吐出口からの作動油が1つ目の油圧シリンダの下部キャビティから入り、すると、1つ目の油圧シリンダの上部キャビティにおける作動油が管路を介して次の油圧シリンダの下部キャビティに入り、当該次の油圧シリンダの上部キャビティにおける作動油が管路を介してさらに次の油圧シリンダの下部キャビティに入り、これで、各油圧シリンダの下部キャビティに作動油が充填されるまで繰り返されたことにより、各シリンダロッドが同期して上昇しているようになる一方、シリンダロッドが下降されると、油圧ポンプ吐出口からの作動油が1つ目の油圧シリンダの上部キャビティから入り、すると、1つ目の油圧シリンダの下部キャビティにおける作動油が管路を介して次の油圧シリンダの上部キャビティに入り、当該次の油圧シリンダの下部キャビティにおける作動油が管路を介してさらに次の油圧シリンダの上部キャビティに入り、これで各油圧シリンダの上部キャビティに作動油が充填されるまで繰り返されたことにより、各シリンダロッドが同期して下降しているようになる、ように配置されている。

運搬ロボットが第1の通路も第2の通路もある位置にあり、かつ、運搬ロボットの制御システムから運転方向を変換させる指令が発せられると、油圧方向変換システムは、以下のように作動する。

即ち、前記運搬ロボットの前記昇降可能なホイール群が落下した状態にあって走行通路に接触したか否かを判断し、
昇降可能なホイール群が落下位置にあるとともに、現在走行中の走行通路に接触した場合、方向変換駆動機構は、昇降可能なホイール群における各走行ホイールを、上昇位置まで垂直方向に上向きに移動するように駆動させることにより、第1のホイール群と第2のホイール群のうち、昇降可能なホイール群とされていない他方のホイール群が新しい走行通路に接触するようになり、方向変換が完成する。

別の走行状態では、昇降可能なホイール群が上昇位置にあるとともに、現在走行中の走行通路に接触していない場合、方向変換駆動機構は、昇降可能なホイール群における各走行ホイールを、落下位置まで垂直方向に下向きに移動するように駆動させることにより、第1のホイール群と第2のホイール群のうち、昇降可能なホイール群とされていない他方のホイール群が現在走行中の走行通路との接触から解除されるようになり、方向変換が完成する。

好ましくは、第1のホイール群と第2のホイール群は、両者の走行方向が相互垂直となるように配置されている。勿論、運搬ロボットにおける各ホイール群の走行方向は、立体倉庫における軌道の実際な状況に応じて配置されてもよい。

好ましくは、立体倉庫における第1の通路と第2の通路は、異なる高さに配置されている。そのような配置により、運搬ロボットの方向変換時、運搬ロボットのベースが固定されたように保持され、昇降可能なホイール群の上昇過程にも下降過程にも、ベースを持ち上げる必要がなく、または、ベースの振動を引き起こすことがないので、貨物の安定性が補強される。

例えば、運搬ロボットがX方向からY方向へ変換して走行するための方向変換方式は以下の通りである（Y方向からX方向への変換が同様である）。X方向の走行ホイールは、機体まで伸縮されて、軌道から離れるようになる。そして、Y方向の走行ホイールは、地面に接触して、走行することになる。

本開示の運搬ロボットによれば、第1のホイール群が昇降可能なホイール群である場合、運搬ロボットが第1の通路を走行しているとき、第1のホイール群は、下降された後の、前記第1の軌道に接触した位置にあるが、運搬ロボットが第2の通路を走行しているとき、前記第1のホイール群は上昇状態にある。

好ましくは、本開示の、油圧方向変換システムを有する運搬ロボットの具体的な一実施の形態において、図3～図10に示した運搬ロボットでは、第1の通路は主通路で、第１のホイール群は主通路ホイール群20であり、第２の通路はサブ通路で、第2のホイール群はサブ通路ホイール群30であり、主通路とサブ通路が相互垂直なものである。運搬ロボットの走行駆動機構は、動力モータと、動力モータに接続された減速機とを含み、減速機が2つの出力軸を有し、前記2つの出力軸が2つの垂直方向に動力を出力し、1つの方向での出力動力が伝動機構によって主通路ホイール群20における主通路ホイール軸40を回動させ、もう1つの方向での出力動力が伝動機構によってサブ通路ホイール群30におけるサブ通路ホイール軸50を回動させる。

動力モータは、減速機を介して、その後、伝動装置によって、動力を主通路ホイール軸40とサブ通路ホイール軸50にそれぞれ、伝達し、主通路ホイール群における駆動ホイールが主通路ホイール軸に直接に固定され、サブ通路ホイール軸50が動力を受けた後、スプロケットチェーン機構によってサブ通路ホイール30が位置する短軸に伝動することにより、サブ通路ホイール群における駆動ホイールを回動させる。

好ましくは、図12に示すように、主通路ホイール軸40は、垂直方向における2つの位置の間に移動可能となるように配置されており、減速機における、主通路ホイール軸を駆動させるための出力軸は、位置（添付図面中の右側に示すように）が一定であり、かつ、主通路ホイール軸40の2つの位置の中点の水平位置よりも上方に位置する。

以下は、図3～図12に示した運搬ロボット100の実例により、上述した運搬ロボットを説明する。

図3～図10に示した実例では、2つの動力源が設けられており、そのうちの1つの動力源が運搬ロボットの走行を駆動させるためのものであり、すなわち、動力モータ70である。この動力源が直流48Vのサーボモータであってもよく、走行モータと略称される。もう1つの動力源が運搬ロボットの方向変換とトレーの持ち上げという2つの機能に用いられ、これにより、貨物の出し入れや、主通路とサブ通路との間の走行方向の切換を実現させる。この動力源が油圧システムの駆動に用いられ、直流48Vのサーボモータであってもよいし、油圧ポンプステーションであってもよいし、油圧モータと略称されてもよい。

図7には、油圧システムの動力源としての油圧ポンプ80、方向変換駆動用の方向変換駆動バルブブロック群81、および、持ち上げ用の作業システムの持ち上げ駆動スライダ群82、が示されている。

走行モータは、１つの減速機によって2つの垂直方向に出力し、そのうちの１つの方向での出力動力は、伝動機構によって主通路方向のホイールを回動させ、もう1つの方向での出力動力は伝動機構によってサブ通路方向のホイールを回動させる。方向変換により、サブ通路ホイールまたは主通路ホイールを貨物棚上の軌道に位置させるようになり、主通路ホイールが軌道上に位置すると、運搬ロボットは主通路に沿って走行するが、逆も同様である。

図4に示すように、走行モータから出力された2つの軸は、スプロケットチェーン機構によって、動力を主通路ホイール軸40とサブ通路ホイール軸50にそれぞれ、伝達し、また、主通路ホイール20が主通路軸に直接に固定されたので、主通路軸の回動時、主通路ホイールがそれに伴って回動するようになる。サブ通路軸が動力を受けた後、さらに、スプロケットチェーン機構によってサブ通路ホイールの位置する短軸に伝動することにより、サブ通路ホイール30を回動させてもよい。好ましくは、スプロケットホイール群におけるチェーンのたるみが大きすぎて、噛合い不良や振動現象が発生してしまうことを回避するために、スプロケットホイール群において、スプロケットホイールチェーンテンショナ装置が設けられたことで、チェーンとスプロケットが適切に噛み合われたことが確保される。例えば、図4に示すように、スプロケットホイール群には、7つのスプロケットホイールチェーンテンショナ装置が設けられたことで、チェーンとスプロケットが適切に噛み合われたことが確保される。

本実例における運搬ロボットでは、油圧方向変換システムは、油圧モータ、油圧ポンプ、8つの油圧シリンダ、油圧管路、および他の補助素子で構成されている。当該油圧システムの実行素子は、8つの油圧シリンダであって、4つの油圧シリンダ毎に2組に分けられ、また、方向変換が可能となっている。

図7は、図4に示した運搬ロボットにおける方向変換駆動油圧シリンダ群の一配置方式の概略図を示し、図8は、図7に示した方向変換駆動油圧シリンダ群におけるバルブの一配置方式の実施例を示す。

図9は、本開示の一実施の形態における4方向シャトル型運搬ロボットにおける油圧方向変換システムの概略図を示す。図9は、そのうちの1組の油圧シリンダの油圧原理図である。対応の電磁バルブ1.1、1.7、1.8、1.9、1.10および1.6、1.2、1.3、1.4、1.5をオンしたことで、油圧ポンプ出口での作動油が1つ目の油圧シリンダの下部キャビティから入り、すると、1つ目の油圧シリンダの上部キャビティにおける作動油が2番目の油圧シリンダの下部キャビティに入り、2番目の油圧シリンダの上部キャビティにおける作動油が3番目の油圧シリンダの下部キャビティに入り、3番目の油圧シリンダの上部キャビティにおける作動油が4番目の油圧シリンダの下部キャビティに入り、4番目の油圧シリンダの上部キャビティにおける作動油が油圧ポンプの入口に到達し、そうすると、油圧シリンダロッドがいずれも上昇過程にある。逆になると、油圧シリンダロッドが下降過程にある。1組の油圧シリンダにおいて、それぞれが同一の仕様のものなので、各キャビティの体積が同じであり、また、作動油の圧縮不可能性により、各油圧シリンダに入った作動油の体積が同一となり、そこで、同期性が維持される。

サブ通路と主通路との間の方向変換は、1組の4つの油圧シリンダの昇降によって実現されてもよい。方向変換の場合、4つの油圧シリンダが固定されて、シリンダロッドの下端がネジによって1つの連結ブロックに連結され、主通路軸が軸受けによって連結ブロックに係合される。シリンダロッドによって連結ブロックが連動されて上下に往復移動しているとき、主通路軸も上下に移動して、主通路ホイールとサブ通路ホイールが交互に軌道上に位置するようになり、方向変換が完成する。主通路とサブ通路における軌道の高さが異なり、即ち、高低軌道が用いられ、主通路の軌道がサブ通路の軌道よりも低いものである。主通路軸が上向きに移動すると、主通路軸に固定された主通路ホイールが軌道から離れ、サブ通路ホイールが軌道上に位置し、そのとき、運搬ロボットもサブ通路に位置する。主通路軸が下向きに移動すると、主通路ホイールが軌道上に戻り、サブ通路が軌道から離れるようになる。異なる方向のホイールが軌道上にあるときに、運搬ロボットが、該異なる方向に走行するようになる。

[作業システム]
本発明の別の一方面によれば、本開示の運搬ロボットでは、作業システムは、前記運搬ロボットの頂部に設けられ、貨物または貨物が載せられたトレーを操作するためのパレットと、前記パレットを、垂直方向に動くように駆動させるための操作駆動油圧シリンダ群とを含む。そのうち、パレットは、操作駆動油圧シリンダ群における油圧シリンダのシリンダロッドに連結されるとともに、シリンダロッドの動きにつれて変位する。

操作駆動油圧シリンダ群における油圧シリンダは直列接続されており、各油圧シリンダが同一となるように配置されている。

好ましくは、操作駆動油圧シリンダは、前記方向変換駆動油圧シリンダ群と、1つの油圧動力装置を共有する。

本実例における運搬ロボットでは、油圧方向変換システムは、油圧モータ、油圧ポンプ、8つの油圧シリンダ、油圧管路、および他の補助素子で構成されている。当該油圧システムの実行素子は、2組に分けられる8つの油圧シリンダであり、1組の4つの油圧シリンダが方向変換用のものであり、別の1組の油圧シリンダが作業システムに用いられる。

作業システムにおける油圧シリンダ群では、制御システムのプログラムによる制御で、対応した電磁バルブをオンすることで、1組の4つの油圧シリンダロッドを同時に昇降させる。2つの油圧シリンダロッドごとに1つのパレットが連結され、シリンダロッドの昇降に伴って昇降するとともに、貨物が保存されたトレーを持ち上げたり、下ろしたりすることしかできないように、パレットが2つ設けられたことにより、貨物の出し入れという目的を実現させてもよい。

図9に示したものを参照して、上述した油圧方向変換システムでの操作に類似したように、対応した電磁バルブをオンしたことで、油圧ポンプ出口での作動油が1つ目の油圧シリンダの下部キャビティから入り、すると、1つ目の油圧シリンダの上部キャビティにおける作動油が2番目の油圧シリンダの下部キャビティに入り、2番目の油圧シリンダの上部キャビティにおける作動油が3番目の油圧シリンダの下部キャビティに入り、3番目の油圧シリンダの上部キャビティにおける作動油が4番目の油圧シリンダの下部キャビティに入り、4番目の油圧シリンダの上部キャビティにおける作動油が油圧ポンプの入口に到達する。そうすると、油圧シリンダロッドがいずれも上昇過程にある。逆になると、油圧シリンダロッドがいずれも下降過程にある。1組の油圧シリンダにおいて、それぞれが同一の仕様のものなので、各キャビティの体積が同じである。作動油の圧縮不可能性により、各油圧シリンダに入った作動油の体積が同一となり、そこで、同期性が維持される。

[制御システム]
本開示の4方向シャトル型運搬ロボットでは、制御システムをさらに備え、前記制御システムは、上述した油圧方向変換システムと作業システムを制御するためのモジュールを含むほか、運搬カーの位置決めや位置補正を実現させることもできる。

上述したように、運搬ロボットにおける運転駆動機構は、動力モータを含み、動力モータが運搬ロボットの走行ホイールを走行するように駆動させる。

動力モータには、モータの回動の角変位量を記録するためのエンコーダーが設けられ、当該エンコーダーが記録された角変位量を前記制御システムに送信する。

制御システムは、角変位量の変換により、走行ホイールが走行した実変位量を計算するとともに、当該実変位量に基づき、運搬ロボットを位置決めして、前記運搬ロボットがある所定の位置に移動し、または、停止するように制御する。

本開示の別の一方面によれば、4方向シャトル型運搬ロボットに用いられた位置補正システムをさらに提案し、当該位置補正システムは、運搬ロボットに配置された質問機と、前記第1の通路と前記第2の通路に配置された応答機とを含んでもよい。運搬ロボットの制御システムは、位置補正システムからフィードバックされた位置情報に基づき、位置を調整する。

好ましくは、質問機は、信号を出力するとともに、返送された信号を読み取ることができるレーザセンサであってもよく、前記応答機は、位置情報が予め設定された位置決めカードであってもよい。

本開示の運搬ロボットでは、動力モータがモータであってもよく、または、制御指令に従って動力を出力できる他の任意の適宜なモータであってもよい。

本開示の4方向シャトル型運搬ロボットでは、油圧駆動の方式を採用して、作業操作や方向変換を実行する。それにより、より大きな負荷を受けることができ、方向変換の速度も加速させる。また、本開示の4方向シャトル型運搬ロボットは、1つの油圧システムにより、パレットの持ち上げ及び方向変換の機能を実現させることができ、他の複雑な機械的構造を配置する必要がないので、シャトルカー全体の体積、重量を大幅に減少させる。

ここに記載の本開示の説明や実践を組み合わせてみると、本開示の他の実施例は、当業者にとっては容易に想到でき、理解できるものである。説明文や実施例は、例示的なものとして見なされただけであり、本開示の真の範囲や趣旨がクレームによって限定されている。

Claims

ベースと、前記ベースに取り付けられた走行ホイールと、を含む4方向シャトル型運搬ロボットであって、
走行用の運転駆動装置と、運転方向を変化させるための油圧方向変換システムと、貨物を出し入れるための作業システムと、制御システムと、を含み、
前記走行ホイールは、第1の通路を走行するための第1のホイール群と、第2の通路を走行するための第2のホイール群とを含み、前記第1のホイール群と前記第2のホイール群が異なる高さに位置するとともに、異なる方向に走行するために用いられ、前記第1のホイール群と前記第2のホイール群のうちの少なくとも1つが方向変換用の上下移動可能な昇降可能なホイール群として配置されており、
前記油圧方向変換システムは、方向変換駆動油圧シリンダ群と、方向変換駆動機構と、油圧ポンプステーションと、を含み、前記方向変換駆動機構が前記方向変換駆動油圧シリンダ群における方向変換油圧シリンダに接続され、前記油圧ポンプステーションが方向変換駆動油圧シリンダ群に対して動力を提供し、前記方向変換駆動機構が前記制御システムによる指令に従って、前記昇降可能なホイール群を垂直方向に移動するように駆動させ、
前記方向変換駆動機構は、前記方向変換駆動油圧シリンダ群における油圧シリンダのシリンダロッドに連結された連結ブロックと、前記連結ブロックに連結され、前記昇降可能なホイール群を支持するためのホイール軸軸受けと、をさらに含み、
各前記昇降可能なホイール群のホイール軸には、少なくとも1つの油圧シリンダが配置されており、前記方向変換駆動油圧シリンダ群における各油圧シリンダのシリンダブロックが固定され、前記各油圧シリンダの各キャビティ内には、いずれも液体が予め充満されている
ことを特徴とする4方向シャトル型運搬ロボット。
前記方向変換駆動機構は、前記昇降可能なホイール群における各走行ホイールを垂直方向に同期して移動するように駆動させるように配置されている、ことを特徴とする請求項1に記載の運搬ロボット。
前記方向変換駆動油圧シリンダ群における油圧シリンダにおいて、前記方向変換駆動油圧シリンダ群における各油圧シリンダは、各キャビティの体積が同一になるように配置されるとともに、管路によって直列接続されている、ことを特徴とする請求項2に記載の運搬ロボット。
前記方向変換駆動油圧シリンダ群におけるバルブと管路は、
シリンダロッドが上昇されると、油圧ポンプ吐出口からの作動油が1つ目の油圧シリンダの下部キャビティから入り、すると、1つ目の油圧シリンダの上部キャビティにおける作動油が管路を介して次の油圧シリンダの下部キャビティに入り、当該次の油圧シリンダの上部キャビティにおける作動油が管路を介してさらに次の油圧シリンダの下部キャビティに入り、各油圧シリンダの下部キャビティにはいずれも作動油が充填されるまで、繰り返されたことにより、各シリンダロッドが同期して上昇しているようになる一方、
シリンダロッドが下降されると、油圧ポンプ吐出口からの作動油が1つ目の油圧シリンダの上部キャビティから入り、すると、1つ目の油圧シリンダの下部キャビティにおける作動油が管路を介して次の油圧シリンダの上部キャビティに入り、当該次の油圧シリンダの下部キャビティにおける作動油が管路を介してさらに次の油圧シリンダの上部キャビティに入り、各油圧シリンダの上部キャビティにはいずれも作動油が充填されるまで、繰り返されたことにより、各シリンダロッドが同期して下降しているようになる、
ように配置されている、
ことを特徴とする請求項3に記載の運搬ロボット。
前記運搬ロボットが第1の通路も第2の通路もある位置にあり、かつ、前記運搬ロボットの制御システムから運転方向を変換させる指令が発せられると、前記油圧方向変換システムは、以下のように作動し、
前記運搬ロボットの前記昇降可能なホイール群が落下した状態にあって走行通路に接触したか否かを判断し、
前記昇降可能なホイール群が落下位置にあるとともに、現在走行中の走行通路に接触した場合、前記方向変換駆動機構は、前記昇降可能なホイール群における各走行ホイールを、上昇位置まで垂直方向に上向きに移動するように駆動させることにより、前記第1のホイール群と前記第2のホイール群のうち、昇降可能なホイール群とされていない他方のホイール群が新しい走行通路に接触するようになり、方向変換が完成し、
前記昇降可能なホイール群が上昇位置にあるとともに、現在走行中の走行通路に接触していない場合、前記方向変換駆動機構は、前記昇降可能なホイール群における各走行ホイールを、落下位置まで垂直方向に下向きに移動して新しい走行通路に接触するように駆動させることにより、前記第1のホイール群と前記第2のホイール群のうち、昇降可能なホイール群とされていない他方のホイール群が現在走行中の走行通路との接触から解除されるようになり、方向変換が完成する、ことを特徴とする請求項1～4のいずれか1項に記載の運搬ロボット。
前記第1のホイール群と前記第2のホイール群は、両者の走行方向が相互垂直となるように配置されている、ことを特徴とする請求項5に記載の運搬ロボット。
前記作業システムは、前記運搬ロボットの頂部に設けられ、貨物またはトレーを操作するためのパレットを含み、
前記作業システムは、前記パレットを、垂直方向に動くように駆動させるための操作駆動油圧シリンダ群をさらに含み、
前記パレットは、前記操作駆動油圧シリンダ群における油圧シリンダのシリンダロッドに連結されるとともに、前記シリンダロッドの動きにつれて変位する、ことを特徴とする請求項1に記載の運搬ロボット。
前記操作駆動油圧シリンダ群における油圧シリンダは直列接続されており、且つ各油圧シリンダは、各キャビティの体積が同一になるように配置されている、ことを特徴とする請求項7に記載の運搬ロボット。
前記操作駆動油圧シリンダは、前記方向変換駆動油圧シリンダ群と、1つの油圧動力装置を共有する、ことを特徴とする請求項8に記載の運搬ロボット。
前記第１の通路は主通路で、前記第１のホイール群は主通路ホイール群であり、前記第２の通路はサブ通路で、前記第2のホイール群はサブ通路ホイール群であり、前記主通路と前記サブ通路が相互垂直なものであり、
前記走行駆動機構は、動力モータと、動力モータに接続された減速機とを含み、前記減速機が2つの出力軸を有し、前記2つの出力軸が2つの垂直方向に動力を出力し、1つの方向での出力動力が伝動機構によって主通路ホイール群における主通路ホイール軸を回動させ、
もう1つの方向での出力動力が伝動機構によってサブ通路ホイール群におけるサブ通路ホイール軸を回動させる、ことを特徴とする請求項1に記載の運搬ロボット。
前記主通路ホイール群における駆動ホイールが前記主通路ホイール軸に直接に固定され、サブ通路軸が動力を受けた後、スプロケットチェーン機構によってサブ通路ホイールの位置する短軸に伝動することにより、サブ通路ホイール群における駆動ホイールを回動させる、ことを特徴とする請求項10に記載の運搬ロボット。
前記主通路ホイール軸は、垂直方向における2つの位置の間に移動可能となるように配置されており、前記減速機における前記主通路ホイール軸を駆動させるための出力軸は、位置が一定であり、かつ、主通路ホイール軸の2つの位置の中点の水平位置よりも上方に位置する、ことを特徴とする請求項11に記載の運搬ロボット。
前記運転駆動機構は、動力モータを含み、前記動力モータが前記運搬ロボットの走行ホイールを走行するように駆動させ、
前記動力モータには、モータが回動する角変位量を記録するためのエンコーダーが設けられ、当該エンコーダーが記録した角変位量を前記制御システムに送信し、
制御システムは、角変位量の変換により、走行ホイールの走行した実変位量を計算するとともに、当該実変位量に基づき、前記運搬ロボットを位置決めして、前記運搬ロボットがある所定の位置に移動し、または、停止するように制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の運搬ロボット。
前記運搬ロボットに配置された質問機と、前記第1の通路と前記第2の通路に配置された応答機とを含む位置補正システムをさらに備え、
前記制御システムは、前記位置補正システムからフィードバックされた位置情報に基づき、位置を調整する、ことを特徴とする請求項13に記載の運搬ロボット。
前記質問機は、信号を出力するとともに、返送された信号を読み取ることができるレーザセンサであり、
前記応答機は、位置情報が予め設定された位置決めカードである、ことを特徴とする請求項14に記載の運搬ロボット。
前記動力モータが電動機である、ことを特徴とする請求項13～15のいずれか1項に記載の運搬ロボット。