JP2007126254A - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

【構成】 目標停止位置へ向けてエンコーダにより走行と昇降を制御し、目標停止位置に対しABSリニアセンサで停止制御する。停止後に移載手段を作動させ、移載手段の先端に設けたセンサで、目標停止位置側に固定のマークを認識して誤差を評価し、次回の目標停止位置のデータを補正する。
【効果】 初期的なティーチングなしに、かつラックやスタッカークレーンの経年変化を補正するように、絶えず目標停止位置を正しい値に近づくように補正できる。
【選択図】 図４

Description

この発明はスタッカークレーンや天井走行車などの搬送装置に関し、特に目標停止位置のデータの誤差を検出して目標停止位置のデータを補正することに関する。

スタッカークレーンや天井走行車、有軌道台車、無人搬送車等の搬送装置では、停止位置が多数有るため、装置の設置時などに、予め各停止位置に対する停止データをティーチングする必要がある。このようなティーチングを初期ティーチングといい、初期ティーチングは多数の停止位置の各々に対して行う必要があるため大変である。特許文献１は初期ティーチングの手法として、自動倉庫の各棚にマークを設けてスタッカークレーンのセンサで認識し、停止位置の誤差を求めることによって、初期ティーチングすることを開示している。
特開平３−２６７２０６号公報

この発明の課題は、停止位置側の変化や搬送装置の車輪の摩耗などの影響を受けずに、かつ物品を搬送している際に自動的に目標停止位置のデータを補正することにある。
請求項２の発明での追加の課題は、目標停止位置のデータに正確に従って停止できるようにすると共に、目標停止位置のデータの誤差を検出する際の信頼性を増すことにある。
請求項３の発明での追加の課題は、目標停止位置のデータの誤差をより正確に求めることにある。

この発明は、停止位置に対して予め記憶している目標停止位置のデータに従って停止し、物品を受け渡しする搬送装置において、実際に物品を搬送する際に、かつ搬送中に停止位置に対して停止した際に、例えば停止位置に停止した毎に、停止位置側に設けたマークを検出する検出手段と、検出手段のデータにより目標停止位置のデータの誤差を求めるための手段と、求めた誤差に応じて次回からの目標停止位置のデータを補正するための補正手段とを設けたことを特徴とする。

好ましくは、停止位置を基準とする絶対位置を検出するために、出力がリニアで、櫛歯センサのように出力が飛び飛びでないリニアセンサを設けて、リニアセンサによるフルクローズドな停止制御により停止位置に停止する。

また好ましくは、停止位置との間で出退して物品の受け渡しを行う移載手段を設けて、該移載手段に前記検出手段を設置して、移載手段を停止位置側へ進出させた状態で、前記マークを検出する。

さらに好ましくは、求めた誤差を積算する積算手段と、積算誤差が所定値以上になるとメンテナンスを要求するメンテナンス要求手段とを設ける。

この発明では、停止位置側の変化や搬送装置の走行車輪の摩耗などの影響を受けずに、目標停止位置のデータを補正でき、しかも実際に物品を搬送する過程で目標停止位置のデータを補正できる。さらに目標停止位置のデータを繰り返し補正できるので、正しいデータに向かって確実に収束させることができる。このため停止位置側や搬送装置側の変化により目標停止位置のデータが実際から離れると、物品の搬送中にこれを補正し、絶えず正しい目標停止位置のデータを得ることができる。

請求項２の発明では、リニアセンサを用いてフルクローズド制御により目標停止位置のデータに従って停止するので、より正確に停止すると共に、目標停止位置のデータ誤差の信頼性も増す。

請求項３の発明では、移載手段を進出させてマークとの間隔を短くした状態でマークを検出するので、より正確に目標停止位置のデータの誤差を検出でき、あるいはより安価なセンサでマークを検出できる。

請求項４の発明では、点検、修理を的確なタイミングで実施することができ、故障によって装置が停止状態となってしまうのを予防することができる。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図６に、実施例とその変形を示す。図１〜図４において、２はスタッカークレーンで、４は走行レールである。６は地上側に固定の被検出プレートで、例えば磁性体のプレートである。図では被検出プレート６を走行レール４の付近に示すが、図示しないラックの底部に設けても良く、被検出プレート６は走行方向の目標位置毎に間隔を置いて配置されている。８はABSリニアセンサで、図示しない複数のコイルを備え、磁性体の被検出プレート６との磁気的結合の変化により、被検出プレート６を基準とするスタッカークレーン２の水平方向の絶対位置を検出する。ABSリニアセンサ８は被検出プレート６を基準とする絶対位置を検出できるが、被検出プレート６は飛び飛びに複数個設けられているので、プレート６の無い位置では位置を検出できない。またABSリニアセンサ８に変えて、目標停止位置を基準とする位置を検出する任意のセンサを用いることができる。

１０は台車で、１２は走行モータ、１４は走行車輪で、図示しないエンコーダなどにより走行モータ１２や走行車輪１４の回転数を監視し、走行距離を算出する。１６はマストで、図示しないラックの高さ方向に沿って複数配置した棚の高さ位置に応じて、被検出プレート７を複数配置する。昇降台２２に設けたABSリニアセンサ９で被検出プレート７を検出し、棚毎に記憶した目標高さ位置で昇降台を停止させる。被検出プレート７は飛び飛びに設けられ、ABSリニアセンサ９は個々の被検出プレート７を基準とする絶対位置を検出する。１８は昇降モータ、２０はベルトやワイヤ、ロープなどの吊持材、２２は前記の昇降台で、移載手段の例としてのスライドフォーク２４が設けられ、その先端にイメージセンサなどを用いたマークセンサ２６を設けてある。なお、走行モータ１２や昇降モータ１８は、回転形モータには限定されず、リニアモータなどでも良く、サーボシリンダなどのアクチュエータでも良い。

図２に示すように、スライドフォーク２４は左右両出しで、その左右両端に一対のマークセンサ２６，２７を設け、走行レール４の左右にラックを設ける。ここでは走行レール４の右側のラック３０を部分的に示し、３２はその柱、３４は棚受けで、棚受け３４の走行レール４寄りの先端にマーク３６を設ける。そしてスライドフォーク２４をラック３０側へ前進させてマーク３６との距離を縮めて、マークセンサ２６，２７でマーク３６を検出する。

図３に移り、マーク３６の中心に目標エリア４０のマークを設け、その周囲に例えば２つの同心円４１，４２を設ける。４３はマークセンサ２６の視野中心で、マークセンサ２６では視野中心４３がマーク３６のどの位置にあるかから、停止位置の誤差を評価する。即ち視野中心４３が目標エリア４０内にあれば正しい停止位置に停止し、同心円４１と目標エリア４０の間にあれば誤差は第１レベル、同心円４１，４２の間にあれば誤差は第２レベルである。同心円４２の外側にあれば誤差はリトライレベルで、スライドフォーク２４を復帰させて、スタッカークレーンを既知の位置へ移動させて、同じ棚へ向けて再走行してリトライする。

誤差レベルが判明した場合、誤差の方向は視野中心４３に対して目標エリア４０がどの方向に見えるかから判明する。４４，４５はマーク３６を４つの象限に分割する境界線である。停止位置で視野中心４３が同心円４１と目標エリア４０の間にある場合、視野中心４３がどの象限にあるかに応じて、走行目標位置もしくは昇降目標位置のデータを１単位補正する。同心円４１と同心円４２の間では、同様にどの象限にあるかに応じて走行目標位置もしくは昇降目標位置のデータを２単位補正する。なお、マークの形状やマークセンサは、走行方向及び昇降方向の停止位置の誤差を検出でき、必要とされる位置決め精度に対応する分解能を有するものであればどのようなものでも良い。また、補正の方法も、走行目標位置や昇降目標位置に検出された誤差をそのまま加減するようにしても良い。

エンコーダ４６は走行モータ１２の回転数あるいは走行車輪の回転数を監視し、走行目標位置記憶部４８へ走行距離を入力する。走行目標位置記憶部４８は棚やステーションなどの目標となる停止位置毎にその位置を記憶し、停止位置毎にその位置を補正する。ABSリニアセンサ８は被検出プレート６を基準とする絶対位置を検出して、走行目標位置記憶部４８へ入力する。このようにして走行駆動部５２を構成する。昇降駆動部５４ではエンコーダ４７により昇降モータ１８の回転数もしくはマスト１６に沿った昇降距離を検出し、昇降目標位置記憶部５０へ入力する。またABSリニアセンサ９は被検出プレート７を基準とする絶対位置を検出して昇降目標位置記憶部５０へ入力する。昇降目標位置記憶部５０は同様に、棚やステーションなどの目標となる停止位置毎にその位置を記憶し、停止位置毎にその位置を補正する。

５６は機上コントローラで、駆動部５２，５４等を制御し、マークセンサ２６で求めた誤差レベルに応じて、目標位置記憶部４８，５０の目標位置を補正する。またマークセンサで求めた誤差レベルを積算部５８で積算し、積算では停止位置が目標エリア４０に対して右ないし上にシフトしていた場合加算し、停止位置が目標エリア４０に対して左ないし下にシフトしていた場合減算する。従って、停止時の視野中心４３が目標エリア４０の付近でランダムに分布している場合、積算値の絶対値は小さな値となる。積算値の絶対値が所定値以上になると、機上コントローラ（メンテナンス要求手段）５６からアラームして、スタッカークレーンやラックのメンテナンスを求める。例えば停止位置での視野中心４３がマーク３６の同心円４２の外側のリトライレベルの場合、誤差の方向に応じて積算部５８に５などの大きな数を加算または減算する。積算部５８の積算値の絶対値が例えば１０以上になると、メンテナンスを要求する。これは２回以上続けて許容範囲内に停止できなかったので、制御系のメンテナンスが必要であるか、誤差が同じ方向に累積しているのでメンテナンスが必要な場合である。なおスタッカークレーン２の運用開始から所定期間内は、目標停止位置のデータが不安定なので、積算部５８での積算を行わない。

なおスタッカークレーンではなく天井走行車などに実施例を応用する際の、図３の鎖線で示す横送り部６０を設ける。６２は横送りモータ、６４はエンコーダで、横送りモータでの横送り距離を求める。さらにABSリニアセンサ６６で、天井走行車に設けた被検出プレート６８を基準とする横送り距離を求めて、横送り目標位置記憶部７０へ入力する。横送りのストロークが短く、横送りの全ストロークをABSリニアセンサ６６で監視できる場合、エンコーダ６４は不要である。

実施例の動作を図４に示す。ラックの棚や入出庫ステーションなどの走行目標位置が与えられると、エンコーダにより残走行距離や残昇降距離を求め、これらに応じて走行指令の目標関数を作成してフィードバック制御を行いながら、スタッカークレーンを走行及び昇降させる。ABSリニアセンサで停止制御を行える区間に入ると、ABSリニアセンサにより被検出プレートを基準とする残距離を求めてフルクローズドなフィードバック制御を行い、停止する。次にスライドフォークあるいはスカラアームなどの移載手段を作動させ、例えば移載手段の先端に設けたマークセンサを用いてマークを認識し、誤差を評価する。マークセンサでマークを認識した時点で既にスタッカークレーンは停止しており、移載手段が作動中なので、リトライレベル以外は再度スタッカークレーンを走行あるいは昇降させずに、目標位置との誤差を評価して補正を行い、次回からの制御に利用する。また積算部で誤差を積算し、積算誤差が所定値α以上となるとメンテナンスを要求して、制御系やラックなどを検査する。また誤差がリトライレベルの場合、既知の位置にスタッカークレーンを復帰させて、同じ目標位置への停止をリトライする。

実施例には以下の特徴がある。
1) 目標位置の概算値を初期的に与えれば良く、最初に正確な目標位置をティーチングする必要がない。これによって自動倉庫などの立ち上げが容易になる。例えば数百もの棚に対して、スタッカークレーンの走行目標位置と昇降目標位置とをそれぞれ正確にティーチングすることは大変な労力が必要であるが、これを不要にできる。
2) 次に棚や入出庫ステーションなどに停止する毎に、目標位置の誤差を補正できる。ここでは停止する毎に目標位置の誤差を補正しているが、例えば２回に１回の割合などで補正しても良い。
3) ラックが徐々に変形してきた、あるいはスタッカークレーンを長期間運用したため車輪が摩耗したなどのことにより、停止制御に対する誤差が生じると、マークセンサで目標位置を絶えず補正することにより補正できる。
4) さらに同じ目標位置に対して繰り返し多数回補正できるので、１回当たりの補正量が小さくても、正しい目標位置へ収束するように補正できる。また経年変化を補正するために搬送を中止してティーチングする必要が無く、実運用の中で補正できる。
5) 誤差とこれを補正するための補正量とは、必ずしも１：１には対応しないことがある。例えば多軸制御の場合、特に各軸の運動方向が直交しない場合、誤差と補正量との関係は複雑である。しかし実施例で、誤差が許容範囲内となるように、かつ過補正が起こらないように誤差よりも小さな補正を行うと、どのような場合にも許容範囲内で停止できるように制御できる。

実施例はスタッカークレーン２への応用を示したが、搬送装置の種類は任意で、例えば天井走行車や地上走行の有軌道台車、あるいは地上を無軌道で走行する無人搬送車などでも良い。またマークセンサは、マークを基準とする停止位置の誤差を、複数の段階に区分して検出できるものであれば良く、イメージセンサには限らない。また実施例ではエンコーダによる制御とABSリニアセンサによる制御の双方を行ったが、エンコーダによる停止制御のみでも良い。

天井走行車７２への応用例を図５，図６に示し、その走行制御はスタッカークレーン２の場合と同様で、図３の走行駆動部５２の制御を用いる。昇降制御に関しては、昇降台に加わる荷重を測定し、この荷重が急変した時点で昇降台の下降を停止し、昇降台の巻き上げが完了すると上昇を終了させる。このため昇降制御自体は簡単で、昇降に対してABSリニアセンサによる位置検出や誤差の補正は行わない。これに対して天井走行車７２の直下以外の部分に対しても物品の受け渡しができるように横送り部６０を設けて、横送り方向の制御と誤差の補正とを行う。

図５において、７２は天井走行車で、クリーンルームの天井などに設けた走行レール７４に沿って走行し、走行レール７４の内部に天井走行車７２の図示しない走行駆動部がある。７６はABSリニアセンサ、７７は磁性体などの被検出プレートで、好ましくは停止位置毎に設け、７８は横送り部中の移動体で、走行レール７４に対して水平面内でほぼ直交する方向に移動し、図示しないABSリニアセンサもしくはエンコーダにより横送り距離を検出する。８０は回動部で、昇降駆動部８２を水平面内で回動させる。なお回動部８０は設けなくてもよい。８４は昇降台で、吊持材８６により昇降駆動部８２に対して昇降し、チャック８８でカセット９０の物品をチャックする。９２は受け渡し対象のバッファで、ロードポートなどでも良く、その所定の位置にマーク３６を設けて、昇降台２２を下降させながら、昇降台２２から水平面内で突き出したマークセンサ２６により検出する。９４はバッファの支柱である。図６に、バッファ９２のマーク３６に対する昇降台８４のマークセンサ２６の配置例を示す。

図５，図６の場合も、昇降台８４を下降させることによりマークセンサ２６でマーク３６を容易に認識でき、この時に評価した誤差レベルに応じて、走行目標位置と横送り目標位置とを補正する。他の点ではスタッカークレーン２の場合と同様である。

実施例のスタッカークレーンの要部側面図 実施例のスタッカークレーンの昇降台とラックの棚受けに設けたマークとを示す平面図 実施例の搬送装置の制御系を示すブロック図 実施例の搬送装置での、移動制御アルゴリズムを示すフローチャート 変形例での、天井走行車がバッファ上のマークを検出している姿を模式的に示す図 図５での、天井走行車の昇降台とバッファ上のマークとの関係を示す平面図

符号の説明

２ スタッカークレーン
４ 走行レール
６，７ 被検出プレート
８，９ ABSリニアセンサ
１０ 台車
１２ 走行モータ
１４ 走行車輪
１６ マスト
１８ 昇降モータ
２０ 吊持材
２２ 昇降台
２４ スライドフォーク
２６，２７ マークセンサ
３０ ラック
３２ 柱
３４ 棚受け
３６ マーク
４０ 目標エリア
４１，４２ 同心円
４３ マークセンサの視野中心
４４，４５ 境界線
４６，４７ エンコーダ
４８，５０ 記憶部
５２ 走行駆動部
５４ 昇降駆動部
５６ 機上コントローラ
５８ 積算部
６０ 横送り部
６２ 横送りモータ
６４ エンコーダ
６６，７６ ABSリニアセンサ
６８，７７ 被検出プレート
７０ 記憶部
７２ 天井走行車
７４ 走行レール
７８ 移動体
８０ 回動部
８２ 昇降駆動部
８４ 昇降台
８６ 吊持材
８８ チャック
９０ カセット
９２ バッファ
９４ 支柱

Claims (4)

1. 停止位置に対して予め記憶している目標停止位置のデータに従って停止し、物品を受け渡しする搬送装置において、
   実際に物品を搬送する際に、かつ搬送中に停止位置に対して停止した際に、停止位置側に設けたマークを検出する検出手段と、検出手段のデータにより目標停止位置のデータの誤差を求めるための手段と、
   求めた誤差に応じて次回からの目標停止位置のデータを補正するための補正手段とを設けたことを特徴とする、搬送装置。
2. 停止位置を基準とする絶対位置を検出するためのリニアセンサを設けて、リニアセンサによるフルクローズドな停止制御により停止位置に停止するようにしたことを特徴とする、請求項１の搬送装置。
3. 停止位置との間で出退して物品の受け渡しを行う移載手段を設けて、該移載手段に前記検出手段を設置して、移載手段を停止位置側へ進出させた状態で、前記マークを検出するようにしたことを特徴とする、請求項１または２の搬送装置。
4. 求めた誤差を積算する積算手段と、積算誤差が所定値以上になるとメンテナンスを要求するメンテナンス要求手段とを設けたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの搬送装置。
   

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