KR20010007319A

KR20010007319A - 스태커 크레인

Info

Publication number: KR20010007319A
Application number: KR1020000031655A
Authority: KR
Inventors: 나카지마쇼죠; 카토아키라; 마츠모토토모하루
Original assignee: 무라타 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2001-01-26
Also published as: US6467582B1; US20020017433A1; US6443264B2; EP1061035A2

Abstract

하부 대차(2)와 상부 대차(12)에 주행모터(4, 14)를 설치하고, 양 대차가 연직선상에서 겹쳐지도록 제어한다. 마스트(18)를 격자구조로 형성하고, 승강대(20)에는 래크의 선반받침대로 하중을 지지하는 슬라이드포크를 설치한다. 경량이고 또한 고속의 스태커 크레인이 얻어진다.

Description

스태커 크레인{STACKER CRANE}

본 발명은 스태커 크레인의 개량에 관한 것이다.

자동창고에서는 반송장치로서 스태커 크레인이 이용되고 있고, 하부 대차에 원주상의 마스트를 설치하고, 승강대를 마스트를 따라 승강시킨다. 이 마스트는 강성이고, 높이는 예를 들면 30m에 달하고, 이 때문에 매우 중량이 크다. 그리고 이 때문에 스태커 크레인도 중량이 크고, 또한 저속으로 된다.

본 발명은 경량이고 또한 고속의 스태커 크레인을 제공하는 것을 과제로 한다.(제1항 내지 제3항)

제2항의 발명은 마스트를 경량화하고, 스태커 크레인의 고속화를 용이하게 하는 것을 추가의 과제로 한다.

제3항의 발명은 마스트에의 편하중을 작게 하고, 경량화를 더욱 진행하는 것을 추가의 과제로 한다.

제4항의 발명은 스태커 크레인을 고속으로 구동해도 무리가 발생하지 않도록 해서, 스태커 크레인의 반송능력을 향상하는 것을 추가의 과제로 한다.

제5항의 발명은 마스트에의 추력의 전달의 구체적인 기구를 제공하는 것을 추가의 과제로 한다.

제5항의 발명은 마스트의 진동을 흡수하는 것을 추가의 과제로 한다.

제6항의 발명은 마스트의 진동을 흡수하는 것을 추가의 과제로 한다.

본 발명의 스태커 크레인은 마스트상부에 상부 대차를 설치하고, 하부 대차와 상부 대차의 각각에 주행모터와 주행바퀴를 설치하고, 상하 대차가 연직선상에서 겹쳐지도록 상기 주행모터의 적어도 한 쪽을 제어하기 위한 제어수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 상하 대차의 각각에 레이저 거리계 등의 위치인식수단을 설치하는 동시에, 앞서고 있는 측의 대차의 주행모터를 뒤쳐져 있는 측의 대차의 주행모터에 맞춰 제어함으로써, 상하 대차가 연직선상에서 겹쳐지도록 상기 제어수단을 구성한다.

또 바람직하게는, 스태커 크레인의 마스트를 복수의 기둥부재를 이용한 트러스구조로 구성한다.

또 바람직하게는, 상기 상하 대차의 적어도 한 쪽 대차에 대해서 마스트를 슬라이드가능하게 접속한다.

또, 바람직하게는, 상기 마스트를 상기 한 쪽 대차에 탄성적으로 접속한다.

또, 바람직하게는, 상기 마스트를 상기 한 쪽 대차에 댐퍼를 개재시켜 접속한다.

도 1은 실시예의 스태커 크레인의 측면도이다.

도 2는 실시예에서의 마스트에의 승강대의 부착을 나타낸 도이다.

도 3은 실시예의 스태커 크레인에서의 승강대를 나타낸 도이다.

도 4는 실시예의 스태커 크레인에서의 상하 대차의 제어를 나타낸 블록도이다.

도 5는 상하 대차의 제어의 변형예를 나타낸 블록도이다.

도 6은 다른 실시예의 스태커 크레인의 측면도이다.

도 7은 다른 실시예에서의 스태커 크레인의 상부 대차를 나타낸 측면도이다.

도 8은 다른 실시예에서의 댐퍼와 주행유닛과의 접속을 나타낸 도이다.

도 9는 다른 실시예에서의 마스트에의 승강대의 부착을 나타낸 도이다.

도 10은 다른 실시예에서의 스태커 크레인의 주행패턴과 상부 대차에 대한 마스트의 변위를 나타낸 특성도이다.

(부호의 설명)

2…하부 대차 4, 14…주행모터

6, 16…레이저 거리계 8…전원

10…승강구동부 12…상부 대차

18…마스트 19…기둥부재

21…승강대 22, 23…레일

24…슬라이드 포크 25, 26, 27…플레이트

30…리프터 40…제어부

41, 42, 44…차분기 43…증폭부

도 1 내지 도 4에 실시예의 스태커 크레인을 나타내고, 도 5에 상하 주행모터의 제어수단의 변형예를 나타낸다. 도 1에 스태커 크레인의 전체상을 나타내면, 2는 하부 대차이고, 3, 3은 주행바퀴이고, 4는 하부 주행모터, 6은 자동창고의 원점위치로부터의 거리 등을 구하기 위한 레이저 거리계이다. 또 8은 스태커 크레인전체로의 공통 전원이고, 10은 승강구동부이다. 스태커 크레인의 상부에는 상부 대차(12)가 있고, 13, 13은 그 주행바퀴, 14는 상부 주행모터이고, 16은 레이저 거리계(6)와 마찬가지의 레이저 거리계이다. 상하 대차(2, 12)사이에는 격자구조의 마스트(mast)(18)가 설치되어 있고, 여기에서는 3개의 기둥부재(19, 19, 19)를 브레스(20)로 접속한 것으로 한다. 실시예에서는 3개의 기둥부재(19, 19, 19)를 이용했지만, 4개 등으로 해도 된다. 또 21은 승강대이고, 상기 승강구동부(10)에 의해 마스트(18)를 따라 승강한다. 22는 하부 레일, 23은 상부 레일이고, 스태커 크레인은 예를 들면 자동창고에서의 물품의 반송에 이용하는 것으로 한다.

도 2, 도 3에 마스트(18)에의 승강대(21)의 부착과, 승강대(21)에 설치한 슬라이드 포크(24)를 나타낸다. 마스트(18)는 기둥부재(19-1∼19-3)로 구성되고, 이 중, 기둥부재(19-2, 19-3)는 안내레일과 겸용으로 하고, 승강대(21)의 차바퀴(21-2)가 기둥부재(19-2, 19-3)를 외측에서 끼워지면서 안내된다. 승강대(21)에 탑재된 슬라이드 포크(24)는 3장의 플레이트(25, 26, 27)를 체인으로 좌우로 슬라이드시키도록 구성하고, 28, 28은 선단 플레이트(27)에 설치한 주행용 롤러이고, 차바퀴나 볼 등이어도 좋고, 30은 선단 플레이트(27)에 설치한 리프터이다. 리프터(30)를 설치했기 때문에, 플레이트(27)를 상하이동해서 물품(34)을 바꿔 실을 필요가 없다.

슬라이드 포크(24)는 롤러(28, 28)로 래크의 선받받침위를 주행하고, 물품(34)을 리프터(30)의 승강으로 래크의 선반과의 사이에서 바꿔 싣는다. 이 때문에 슬라이드포크(24)에 가해지는 하중은 래크로 지지되고, 승강대(21)에는 가해지지 않는다. 따라서 마스트(18)에 가해지는 편하중을 방지할 수 있고, 마스트(18)를 경량화할 수 있다. 또 래크의 선반과의 사이의 물품의 바꿔 싣기에서는, 슬라이드 포크(24)의 선단 리프터(30)를 이용하므로, 승강대(21)를 상하로 미동시켜 물품을 바꿔 실을 필요가 없다. 이 때문에 물품의 이송 및 적재를 고속화할 수 있다.

실시예에서는 마스트(18)를 트러스구조로 구성해서 경량화한다. 또 상하 한 상의 대차(2, 12)를 이용함으로써, 스태커 크레인을 고속화한다. 그리고 상하 대차(2, 12)가 연직선상에서 겹쳐지도록, 바꿔 말하면, 마스트(18)에 공기저항이나 관성력 등이 가해지지 않는 것으로 했을 때에, 마스트(18)가 연직으로 되도록 한다. 이 결과, 마스트(18)에 가해지는 수평방향의 힘은 최소가 되어 마스트(18)를 더욱 경량화할 수 있다. 그리고 이것에 수반해서, 대차(2, 12)에 대한 동기제어를 행하는 제어수단이 필요하게 된다.

도 4에 모터(4, 14)에의 제어계를 나타낸다. 40은 제어부이고, 그 출력을 V0로 하고, 41, 42, 44는 차분기이고, 43은 차분기(44)의 출력(Δx)(상부 대차(12)의 위치-하부 대차(2)의 위치)에 대한 제어게인을 부여하기 위한 증폭부이다. 6, 16은 상기 레이저 거리계이고, 상하 대차(2, 12)의 자동창고의 원점위치로부터의 거리를 구하고, SW는 상하 대차(2, 12)사이의 위치의 불균형(Δx가 0이 아닌 것)을 해소하기 위한 제어를 상부 모터(14)에 가하는지, 하부 모터(4)에 가하는지를 선택하기 위한 스위치이다. 그리고 실시예에서는 앞서고 있는 측의 모터를 감속시키고, 뒤쳐져 있는 측에 맞추도록 제어한다. 이렇게 하면, 어떤 경우에서도, 한 쪽의 모터의 능력부족 등을 위해, 상하 대차(2, 12)를 연직선상에 맞출 수 없다라는 사태를 방지할 수 있다.

도 4의 경우, 미리 기억하고 있는 주행 댐퍼로부터 정해지는 속도의 목표값을 Vref로 하고, 제어부(40)에서 예를 들면 하부 레이저 거리계(6)로 구한 실제 위치로부터 정해지는 속도와의 차를 제어값V0으로 한다. 다음에, 차분기(44)로 상부 대차(12)와 하부 대차(2)모두가 진행하고 있는 지를 조사하고, 상부 대차가 앞서고 있고 Δx가 양일 경우, 스위치(SW)를 차분기(42)측에 접속하고, 식(1)에 의한 제어를 행한다.

Vup=V0-Kp·Δx-KiΔx(Δx＞0)(1)

즉, 하부 모터(4)에는, 상부 모터(14)와의 상대관계를 무시해서, 제어목표값V0에 의한 제어를 가하고, 상부 모터(14)에는 위치어긋남Δx을 해소하도록 식(1)에 의한 비례·적분 제어를 가한 제어량 Vup을 가한다. 또, Kp나 Ki는 제어의 정수이다. 이 결과, 상부 대차(12)가 감속해서 상하 대차(2, 12)가 연직선상에 겹쳐지고, 마스트(18)가 정확하게 연직축을 향한다.

반대로 하부 대차(2)가 앞서고 있는 경우, Δx는 음이 되고, 스위치(SW)를 차분기(41)측에 접속해서, 상부 모터(14)에는 제어량V0을 가하고, 하부 모터(4)에는 식(2)에 나타내듯이, 제어량V0에 대해서 오차Δx를 해소하기 위한 비례·적분제어를 가한 것을 제어량 Vdown으로 해서 가한다.

Vdown=V0+Kp·Δx+KiΔx(Δx＜0) (2)

또 도 4의 제어대신에 도 5와 같이, 상하 대차(2, 12)사이의 위치오차Δx를 상부 대차(12)측에서 해소하도록 제어를 가해도 좋다. 이 경우의 제어는 식(3)으로 나타내며, 하부 모터(4)에 대해서, 레이저 거리계(6)로 구한 위치로부터 정해지는 속도와 목표속도Vref와의 차에 의해 제어를 가한다. 상부 모터(14)에는 이것에 상하 대차(2, 12)사이의 위치오차Δx를 해소하기 위한 비례·적분제어를 가한 것을 제어량Vup로서 가한다. 이 방법에서도 상하 대차(2, 12)를 연직선상에 겹쳐지도록 제어할 수 있다. 단, 상부 대차(12)로 제어가능한 범위보다 Δx가 증가한 경우, 예를 들면 상부 주행모터(14)를 전력으로 회전시켜도, 하부 대차(2)에 의한 상부 대차(12)가 따라 붙지 않을 경우, 주행하면서 Δx를 해소할 수 없고, 스태커 크레인을 정지시킬 필요가 발생한다.

Vup=V0-Kp·Δx-KiΔx (3)

도 6∼도 9에 다른 실시예의 스태커 크레인을 나타내며, 도 10에 스태커 크레인의 주행 패턴을 나타낸다. 도 6에 스태커 크레인의 전체상을 나타내면, 104는 하부 대차, 106은 상부 대차이고, 주행유닛(108)과 이것에 탄성적으로 연결된 접속 유닛(110)으로 구성되어 있다. 112는 마스트이고, 예를 들면 3개의 기둥부재(114, 114, 114)를 브레스(115)로 결합해서 트러스구조로 한 것으로, 높이는 예를 들면 30m이고, 하부 대차(104)와 접속 유닛(110)에 고정되어 있다. 116은 마스트(112)를 따라 승강하는 승강대이고, 118은 승강구동부이다. 119는 레이저 거리계이고, 대차(104, 106)의 절대위치를 검출한다. 120은 상부 레일, 121은 하부 레일이고, 스태커 크레인은 예를 들면 자동창고의 물품의 반송용이다.

도 7에 주행유닛(108)과 접속유닛(110)의 탄성적 접속을 나타낸다. 접속유닛(110)에는 마스트(112)의 상단이 고정부착되고, 주행유닛(108)은 상부 레일(120)을 따라 주행하고, 이들 유닛을 탄성적으로 접속함으로써, 접속부에 가해지는 무리를 해소한다. 주행 유닛(108)에는 안내롤러(122, 123, 124)를 설치하고, 상부 레일(120)에 의해 안내시키고, 주행모터(125)로 주행차바퀴(126)를 구동해서 주행시킨다. 주행유닛(108)에 설치한 암(128)에 접속유닛에 설치한 예를 들면 한 쌍의 댐퍼(130, 130)를 접속시켜 마스트(112)의 진동을 방지한다. 댐퍼(130)로는 전자댐퍼나 오일댐퍼 등을 이용하고, 도 8에 나타내듯이, 암(128)에 고정한 판상부재에 대해서, 댐퍼(130)의 선단의 막대형상부재(131)를 상하좌우이동가능하게 접촉시킨다. 이것은 마스트(112)에 휘어짐 등의 변형이 있어도, 막대형상부재(131)와 판상부재(129)의 접촉위치가 움직이는 것만으로, 무리가 가해지지 않도록 하기 위해서이다.

주행유닛(108)에는 암(132)을 설치하고, 접속유닛(110)의 스프링코일이나 적층판 스프링, 바퀴스프링 등의 스프링(134, 134)을 양측에서 암(132)에 접속한다. 이 때문에 주행유닛(108)에서 접속유닛(110)에 가해지는 레일(120)방향의 힘(주행방향으로의 추력)은 스프링(134)의 변위에 따라 가해지게 된다. 이 추력은 반드시 변위에 비례할 필요는 없다. 또 스프링(134, 134)이 제진성이 높거나, 또는 변위에 대한 마찰이 큰 경우에는, 스프링(134, 134)이 댐퍼가 되고, 댐퍼(130, 130)는 불필요하다. 반대로 댐퍼(130, 130)가 예를 들면 스트로크의 양끝에서 스프링성을 갖도록 하면, 스프링(134)은 없어도 된다. 136은 주행유닛(108)의 검출암, 138, 138은 검출암(136)의 위치를 검출하기 위한 리미트 스위치이고, 상하 유닛(108, 110)사이의 변위가 소정 값이상인 것을 검출할 수 있는 것이면 좋다. 140은 승강대의 감아올림 와이어(142)의 시브이다.

도 9에 마스트(112)에의 승강대(116)의 부착을 나타낸다. 마스트(112)는 예를 들면 3개의 기둥부재(114)로 구성되고, 이 중 2개를 안내레일로 겸용하고, 승강대(116)의 안내롤러(144)가 기둥부재(114)를 양측에서 끼워지도록 해서 승강한다. 그리고, 승강대(116)의 짐받이(146)에는 슬라이드 포크(148) 등의 이송적재수단을 탑재한다.

실시예에서는 마스트(112)를 트러스구조로 구성해서 경량화한다. 또 상하 한 쌍의 대차(104, 106)를 이용함으로써, 스태커 크레인을 고속화한다. 이것에 따라, 접속유닛(110)과 주행유닛(108)사이에는 상당한 힘이 작용하지만, 이들은 스프링(134, 134)으로 흡수되고, 마스트(112)의 진동은 댐퍼(130, 130)로 흡수된다. 반대로, 주행유닛(108)은 스프링(134, 134)을 통해 접속유닛(110)에 추력을 전달하고, 이 힘은 마스트(112)의 상부에 작용하는 관성력이나 공기저항 등과 조화된다.

도 10에 스태커 크레인의 속도패턴과, 스프링(134, 134)의 변위를 나타낸다. 스태커 크레인은 경량이고 또한 고추력이므로, 종래의 예를 들면 5배정도의 가속도로 가속하고(영역(P1)), 종래의 2배정도의 속도로 주행하고(영역(P2)), 종래의 5배정도의 감속도로 감속해서(영역(P3)), 약간 구간을 저속주행(영역(P4))한 후에 정지한다. 이러한 것에 따라, 가령 접속유닛(110)을 주행유닛(108)에 변위불가능하게 고정부착한 경우, 양자사이에 큰 힘이 가해진다. 이것에 대해서, 접속유닛(110)을 주행유닛(108)에 탄성적으로 결합하므로, 양자사이의 무리를 방지하고, 댐퍼(130)에 의해 고속주행이나 고가속, 고감속에 따른 마스트(112)의 진동을 방지한다.

영역(P1)에서는 마스트(112)의 가속에 필요한 힘과 공기저항의 추력을 스프링(134)을 통해 가하고, 영역(P2)에서는 공기저항만큼의 추력을 스프링(134)을 통해 가하고, 영역(P3)에서는 감속에 따른 관성력과 공기저항과의 차의 제동력을 가하고, 영역(P4)에서 감속제어의 오차를 해소하고, 마스트(112)의 진동을 정지시켜서 목표의 선반에서 정지한다. 이렇게 때문에, 상부 대차(106)에 가해지는 무리를 해소하고, 또한 스태커 크레인의 주행시간을 단축시켜 반송능력을 향상시킨다.

제1항의 발명에서는, 마스트의 하부에 하부 대차, 상부에 상부 대차를 설치하고, 각각 주행모터와 주행바퀴를 설치해서 주행시킨다. 또 상하 대차가 연직선상에서 겹쳐지도록 주행모터를 제어한다. 상하 대차가 연직선상에서 겹쳐지면, 마스트에는 수평방향의 힘이 작용하지 않고, 마스트를 경량화할 수 있다. 그리고 경량화한 마스트에 대해서 상하 대차로 구동하므로, 스태커 크레인을 고속화할 수 있다.

제2항의 발명에서는, 앞서고 있는 측의 대차의 주행모터를 뒤쳐져 있는 측의 대차의 주행모터에 맞춤으로써, 상하 대차가 연직선상에서 겹쳐지도록 한다. 이 결과, 항상 상하 대차를 연직선상에 겹칠 수 있다.

제3항의 발명에서는, 마스트를 트러스구조로 구성하므로, 마스트를 경량화할 수 있고, 그것에 따라 스태커 크레인을 더욱 고속화할 수 있다.

제4항의 발명에서는, 적어도 한 쪽 대차에 대해서 마스트를 슬라이드가능하게 접속하므로, 상하 대차의 제어오차는 마스트의 슬라이드로 흡수되고, 대차와 마스트와의 접속부에 무리가 가해지지 않는다. 마스트를 슬라이드가능하게 접속한 측의 대차는, 슬라이드량에 따라 추력을 마스트에 가하고, 예를 들면 슬라이드량이 제로이면 힘은 거의 가해지지 않고, 다른 쪽 대차로부터의 추력으로 주행한다. 이때문에, 스태커 크레인을 고속으로 주행시킬 수 있고, 게다가 마스트와 대차와의 접속부에 무리가 가해지지 않는다.

제5항의 발명에서는, 마스트를 탄성적으로 접속하므로, 슬라이드량에 따른 탄성력을 추력으로서 마스트에 가할 수 있다.

제6항의 발명에서는 댐퍼를 설치하므로 마스트의 진동을 방지하고, 특히 정지시에 마스트의 진동을 신속하게 수속시켜 옮겨 실을 때까지의 시간을 단축할 수 있다.

Claims

승강대를 설치한 마스트를 하부 대차에 부착한 스태커 크레인에 있어서,

상기 마스트의 상부에 상부 대차를 설치하고, 하부 대차와 상부 대차의 각각에 주행모터와 주행바퀴를 설치해서, 상하 대차가 연직선상에서 겹쳐지도록 상기 주행모터의 적어도 한 쪽을 제어하기 위한 제어수단을 설치한 것을 특징으로 하는 스태커 크레인.
제1항에 있어서, 상기 상하 대차의 각각에 위치인식수단을 설치하는 동시에, 앞서고 있는 측의 대차의 주행모터를 뒤쳐져 있는 측의 대차의 주행모터에 맞추어 제어함으로써, 상하 대차가 연직선상에서 겹쳐지도록 상기 제어수단을 구성한 것을 특징으로 하는 스태커 크레인.
제1항 또는 제2항에 있어서, 스태커 크레인의 마스트를 트러스구조로 구성한 것을 특징으로 하는 스태커 크레인.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상하 대차의 적어도 한 쪽 대차에 대해서 마스트를 슬라이드가능하게 접속한 것을 특징으로 하는 스태커 크레인.
제4항에 있어서, 상기 마스트를 상기 한 쪽 대차에 탄성적으로 접속한 것을 특징으로 하는 스태커 크레인.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 마스트를 상기 한 쪽 대차에 댐퍼를 개재시켜 접속한 것을 특징으로 하는 스태커 크레인.