JP2007200062A - 移動体の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正確且つ速やかに停止位置に停止できるようにする。
【解決手段】スタッカークレーンの残走行距離をエンコーダ１３で求めて減速制御し、リニアセンサ８で停止位置からの絶対距離を求めると、リニアセンサ８で減速制御し、マークセンサ２６でマーク３６を検出すると停止制御する。同様に、エンコーダ１９で求めた残昇降距離に応じて減速制御し、リニアセンサ９で停止位置からの絶対距離を求めると、リニアセンサ９で減速制御し、マークセンサ２６でマーク３６を検出すると停止制御する。
【選択図】図３

Description

この発明はスタッカークレーンやターンテーブル、ロボットのハンドなどの移動体の停止制御に関する。

スタッカークレーンやロボットのハンドなどの移動体では、多数の停止位置に対して正確に且つ迅速に停止する必要がある。特許文献１はこのため、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、各棚への停止データを記憶することを開示している。しかしながらスタッカークレーンの走行車輪の摩耗などの駆動系の経時変化や、棚の変形などがあると、記憶した停止データでは正確な位置に停止できない。そこで移動体側や停止位置側に経時変化が生じても、正確且つ迅速に停止位置に停止できるように制御する必要がある。
特開平３−２６７２０６号公報

この発明の課題は、移動体側や停止位置側の経時変化、及び温度等による調整誤差等に係わらず、移動体が停止位置に正確かつ速やかに停止できるようにすることにある。
請求項２の発明での追加の課題は、次回以降により迅速に停止できるようにすることにある。
請求項３の発明での追加の課題は、的確なタイミングでメンテナンスできるようにすることにある。

この発明は、センサにより停止位置に対する移動体の位置を求めて、移動体を停止位置に停止させる制御装置において、移動体の移動量を検出するエンコーダと、停止位置の手前から停止位置までの絶対距離にリニアな出力を出力するリニアセンサと、停止位置に設けられたマークを検出するマークセンサとを備え、停止位置へ接近することに伴って、エンコーダ、リニアセンサ、マークセンサの順に制御を切り換えて、移動体を停止位置に停止させることを特徴とする。

好ましくは、前記マークセンサのマークの検出結果に応じて、前記リニアセンサによる停止位置までの絶対距離の出力を補正するための補正手段を設ける。

また好ましくは、前記マークセンサのマークの検出結果に応じて、停止位置での前記リニアセンサの出力の誤差を求めるための手段と、求めた誤差を積算するための手段と、積算した誤差が所定の条件を充たす際に移動体もしくは停止位置側のメンテナンスを要求するための手段とを設ける。

この発明では、エンコーダで減速制御してリニアセンサで停止位置からの絶対距離を求めることができる位置まで移動し、次いでリニアセンサによる制御に切り換えて、マークセンサでマークを検出できる位置まで減速制御し、マークセンサでマークを検出すると停止制御する。この結果停止位置に正確且つ速やかに停止できる。
さらにこの発明は、移動体の運用開始前に停止制御用のデータをティーチングしておく必要が無い。また停止位置が２次元あるいは３次元状に多数あり、その全てにリニアセンサで検出するための被検出プレートを設けることができず、走行や昇降などの軸に沿ってのみ被検出プレートを設ける場合に、特に有効である。このような場合でも、マークを各停止位置に設けることは容易で、リニアセンサでマークが存在するはずの位置付近まで減速制御し、マークを検出すると停止すると正確且つ迅速に停止できる。

請求項２の発明では、リニアセンサの出力を補正するので、停止位置の手前での微動などを不要にして、より速やかに停止位置に停止できる。

請求項３の発明では、誤差を積算して所定の条件を充たすか否かを判別することにより、必要な時点で停止位置側や移動体側のメンテナンスを行える。

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し、図１〜図５にスタッカークレーン２の停止制御に関する実施例を示す。４は走行レールで、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り、走行レール４に沿ってラックの棚間口毎に間隔を置いて設けてある。なお被検出プレート６は図２のラック３０の底部に設けても良い。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。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絶対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は走行モータで、エンコーダ１３によりその駆動軸の回転量を検出し、１４は駆動輪、１５は従動輪で、エンコーダ１３を駆動輪１４や従動輪１５に設けても良い。エンコーダ１３は台車１０の走行距離を求めて、停止位置までの残走行距離により制御装置２８で走行モータ１０を制御する。１６はマストで、図２のラック３０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を検出する。

１８は昇降モータ、１９は昇降モータ１８の駆動軸の回転量を検出するエンコーダで、シーブ２１などの回転量を検出しても良い。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、昇降台２２の左右方向（図２のラック３０を向いた方向）両側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。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。

被検出プレート６，７は飛び飛びに設けられ、ABSリニアセンサ８，９は個々の被検出プレート６，７を基準とする絶対位置を検出する。スタッカークレーン２の制御装置２８は、走行モータ１２と昇降モータ１８を制御して走行と昇降を制御し、棚毎に停止データ（昇降台２２の高さ位置と台車１０の走行方向位置）を記憶している場合には、停止データにに従って停止することを目標にモータ１２，１８で減速制御し、棚毎の停止データを記憶していない場合は、棚に対応する被検出プレート６，７の位置で停止することを目標に減速制御する。

ラックの棚やステーションに対する停止位置は走行方向位置と昇降方向位置の組み合わせからなる２次元の位置であるが、棚毎に被検出プレートがあるのではなく、走行レール４とマスト１６に沿って被検出プレート６，７が有る。このため被検出プレート６，７を基準とする停止位置と、棚自体の位置には誤差が生じる。

図２に示すように、スライドフォーク２４は左右両出しで、昇降台２２の左右両端に一対のマークセンサ２６，２６を設け、走行レール４の左右にラック３０を設ける。ここでは走行レール４の右側にラック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、マークセンサ２６でマーク３６を検出する。

図３〜図５に実施例の制御装置２８とその動作を示す。なお図中のマーク３６や被検出プレート６，７，モータ１２，１８は制御装置２８の一部ではない。走行モータ１２や昇降モータ１８に対してエンコーダ１３，１９で移動距離を積算し、制御装置２８で停止位置（ラック３０の棚やステーション）までの残距離を求めて減速制御する。リニアセンサ８，９で被検出プレート６，７を検出すると、制御をリニアセンサ８，９のデータに切り換え、停止位置で停止できるように減速制御する。ここで停止位置毎にリニアセンサ８，９の出力に対する補正データ（停止位置毎の停止データ）を記憶している場合、補正値に従って減速制御し、それ以外の場合、リニアセンサ８，９の出力が例えば０となる位置を目標に減速制御する。そしてマークセンサ２６でマーク３６中の十字記号３８を検出すると停止信号を出力して、モータ１２，１８を停止させブレーキをかける。十字記号３８では走行方向と昇降方向について、停止位置であることを独立に検出でき、リニアセンサ８，９を用いるとマーク３６を検出できる位置で充分に減速されているので、モータ１２，１８を的確に停止制御できる。さらに停止前の微速走行区間を短くし、速やかに停止できる。なおマーク３６の形状やマークセンサ２６の種類及びマークセンサ２６の数は任意である。

モータ１２，１８を停止した際に、例えばリニアセンサ８，９の出力を読み出すと、停止位置の誤差データを求めることができる。これを誤差メモリ４０で積算し、解析部４２で積算値を解析して、所定の条件を充たす場合、メンテナンスを要求する。棚の１番地分の誤差データ４１を図４に示すと、その棚への停止回数と走行方向及び昇降方向の平均誤差、並びに誤差の分散などの統計量を記憶し、平均誤差あるいは分散が所定値以上でメンテナンスを要求する。これ以外に棚の上下の列毎の積算停止回数と誤差の平均並びに分散、棚の水平方向の段毎の積算停止回数と誤差の平均並びに分散、及びステーション毎の停止回数と誤差の平均並びに分散を記憶する。

メモリ４０の補正データは、リニアセンサ８，９による減速制御の精度を増し、正に停止位置で停止するように減速制御を行うことを可能にする。補正データを減速制御に用いない場合、被検出プレート６，７で定まる停止位置から誤差相当分手前を目標に減速制御し、以降は微速で移動して、マーク３６を検出すると停止する。従ってメモリ４０の補正データでリニアセンサ８，９の出力を補正すると、微速移動を不要にしてより速やかに停止できる。

メモリ４０のデータは、ラック３０やステーション、スタッカークレーン２のメンテナンスに利用できる。特定の棚のみが誤差が大きく、同じ列や同じ段の他の棚に異常がない場合、該当する棚が不良で、例えば棚受けが変形している、マーク３６が汚れあるいは取り付け不良があるなどがある。列や段の平均誤差やその分散が大きい場合、被検出プレート６，７の位置が不良で、これは設置位置が誤っているものと、ラックが変形したことによるものとが考えられる。棚位置を問わずに誤差が大きい場合、走行車輪やシーブの摩耗、エンコーダの不良などが考えられる。

実施例には以下の特徴がある。
1) スタッカークレーン２の運用開始時に、停止位置はリニアセンサ８，９と被検出プレート６，７で与えられ、停止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停止位置を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) エンコーダ１３，１９により残距離の概算値を求めて減速制御を開始し、リニアセンサ８，９で被検出プレート６，７を検出できる位置で、制御をリニアセンサ８，９に切り換え、充分減速した時点でマークセンサ２６で停止制御すると、正確且つ速やかに停止できる。特に棚自体に対して被検出プレート６，７を設けるのが難しい点を、マークセンサ２６でマーク３６を検出することで補える。
3) 棚やステーションなどに停止する毎に、停止位置のデータを補正すると、停止位置付近での微速移動を省略して、より速やかに停止できる。
4) ラックの変形、あるいは被検出プレート６，７やマーク３６取り付け位置不良、スタッカークレーンの車輪や駆動軸、シーブの摩耗などに対して、誤差メモリ４０のデータからメンテナンスを行える。

図６にターンテーブル６０の停止制御に関する変形例を示す。６２はターンテーブル本体、６４はその回動軸、６６は回動モータ、６８はその駆動軸である。エンコーダ７０は駆動軸６８の回転量を検出し、本体６２の外周に沿って検出用のコイルを複数並べたリニアロータリーセンサ７２は、本体６２の周囲に設けられた円弧状の磁性体からなる被検出プレート７６を基準とする停止位置までの絶対距離を求める。ここでリニアロータリーセンサ７２は、被検出プレート７６を基準とする絶対位置にリニアに出力する、回転に関するセンサである。またマークセンサ７４は停止位置のマーク７８を検出する。

この変形例では、モータ制御装置８０はエンコーダ７０の信号で停止位置までの残距離に従って回動モータ６６を減速制御し、リニアロータリーセンサ７２で被検出プレート７６を検出すると、リニアロータリーセンサ７２で回動モータ６６を減速制御し、マークセンサ７４でマーク７６を検出すると停止制御する。

実施例では２次元移動の例としてスタッカークレーン２を１次元移動の例としてターンテーブル６０を説明したが、天井走行車や有軌道台車、無人搬送車の走行、移載ロボットなどのハンドの移動、工作機械での工具や部品のセッティングなどにも利用できる。

実施例に用いたスタッカークレーンの要部側面図 実施例に用いたスタッカークレーンの昇降台と、停止位置であるラックの棚受けに設けたマークとを示す平面図 実施例のスタッカークレーンの制御装置を示すブロック図 実施例でのABSリニアセンサの誤差の積算を示す図 実施例でのスタッカークレーンの走行制御と昇降制御のアルゴリズムを示すフローチャート ターンテーブルの制御に関する変形例を示す平面図

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
１３，１９ エンコーダ
１４ 駆動輪
１５ 従動輪
１６ マスト
１８ 昇降モータ
２０ 吊持材
２１ シーブ
２２ 昇降台
２４ スライドフォーク
２６ マークセンサ
２８ 制御装置
３０ ラック
３２ 柱
３４ 棚受け
３６ マーク
３８ 十字記号
４０ 誤差メモリ
４１ １番地分の誤差データ
４２ 解析部
６０ ターンテーブル
６２ ターンテーブル本体
６４ 回動軸
６６ 回動モータ
６８ 駆動軸
７０ エンコーダ
７２ リニアロータリーセンサ
７４ マークセンサ
７６ 被検出プレート
７８ マーク
８０ モータ制御装置

Claims (3)

1. センサにより停止位置に対する移動体の位置を求めて、移動体を停止位置に停止させる制御装置において、
   移動体の移動量を検出するエンコーダと、停止位置の手前から停止位置までの絶対距離にリニアな出力を出力するリニアセンサと、停止位置に設けられたマークを検出するマークセンサとを備え、停止位置へ接近することに伴って、エンコーダ、リニアセンサ、マークセンサの順に制御を切り換えて、移動体を停止位置に停止させることを特徴とする移動体の制御装置。
2. 前記マークセンサのマークの検出結果に応じて、前記リニアセンサによる停止位置までの絶対距離の出力を補正するための補正手段を設けたことを特徴とする、請求項１の移動体の制御装置。
3. 前記マークセンサのマークの検出結果に応じて、停止位置での前記リニアセンサの出力の誤差を求めるための手段と、求めた誤差を積算するための手段と、積算した誤差が所定の条件を充たす際に移動体もしくは停止位置側のメンテナンスを要求するための手段とを設けたことを特徴とする、請求項１または２の移動体の制御装置。
   

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