JP2010055183A

JP2010055183A - 自動搬送システム

Info

Publication number: JP2010055183A
Application number: JP2008216806A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Baba; 正馬場
Original assignee: Nippon Yusoki Co Ltd
Current assignee: Nippon Yusoki Co Ltd
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-03-11

Abstract

【課題】各自動搬送車の残り稼動時間を正確に把握することにより、荷役作業を効率的に行うことができる自動搬送システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る自動搬送システム１００は、管理機１０からの指令に基づいて複数の自動搬送車ＡＧＶ_1〜3が所定の搬送経路に沿って走行しながら荷役作業を行うものであって、自動搬送車ＡＧＶ_1〜3はそれぞれ充電可能な電源としてのキャパシタを備え、自動搬送車ＡＧＶ_1〜3のそれぞれから管理機１０に対して、キャパシタの出力電圧または当該出力電圧から算出されるキャパシタの残容量に関する情報と、当該自動搬送車の位置に関する情報とが送信され、管理機１０が受信した情報に基づいて荷役作業を行うのに適当な一の自動搬送車（例えば、ＡＧＶ₂）が決定され、管理機からその自動搬送車ＡＧＶ₂に対して荷役作業を行う旨の指令が送信される。
【選択図】図４

Description

本発明は、管理機からの指令に基づいて荷役作業を行う複数の自動搬送車を備えた自動搬送システムに関する。

従来から、２４時間稼動の工場等では、ある工程から別の工程への荷物の運搬（荷役作業）を自動搬送車によって行っている。自動搬送車は、電源と、当該電源によって電力供給される電動機と、当該電動機によって駆動される駆動輪とを有し、工程間を結ぶ搬送経路に沿って走行しつつ荷役作業を行う。また、荷役作業は、各自動搬送車と無線で情報を送受することができる管理機によって管理されている。管理機は、新たな荷役作業が発生した場合に、適当な自動搬送車にその荷役作業を割り当てる。

自動搬送車は、荷役作業を継続するのに必要な電力が不足していると判断すると、搬送経路の近傍に備えられた充電器に向かって走行し、自らの充電を行う。管理機側で各自動搬送車の充電状況を集中的に管理し、管理機からの指令により各自動搬送車が充電を行う場合もある。充電を行った後の自動搬送車は、自動的に、または管理機からの指令にしたがい、荷役作業に復帰する。

以上のような、自動搬送車を中心とした荷役作業のためのシステムを、以下「自動搬送システム」と称することとする。公知の自動搬送システムとしては、例えば、特許文献１、２に記載のものがある。
特開平６−２９２３０３号公報特開平１１−３１３４０２号公報

ところで、従来の自動搬送システムで使用される自動搬送車には、電源として、充電可能な二次電池が備えられている。この中でも、Ｌｉイオン電池は比較的大容量かつ高出力という特徴を有している。

しかしながら、二次電池を電源とした自動搬送車では、以下に示す事情により、二次電池の残容量（自動搬送車の「残り稼動時間」に相当する）を正確に把握するのが困難であった。
すなわち、二次電池の残容量を把握する方法としては、（１）二次電池の出力電圧を測定する方法や、（２）二次電池からの出力電流を測定し、その時間積分を行う方法が知られているが、このうち（１）の方法では、電動機の運転状況に応じて二次電池の出力電圧が上下に振れることにより、残容量を実際よりも多く／少なく見積もってしまうことがあった。また、（２）の方法を利用するためには、電流脈動に対応した高性能電流検出器や、得られた電流データを非常に短い周期でサンプリング等する演算処理システムが必要となり、高コスト化を招いていた。

また、図８に示すように、一般に二次電池の出力電圧は、ある程度残容量が減少するまではほとんど低下しないという特性を有している。例えば、残容量が８０％から４０％に半減しても、出力電圧はΔＶしか変動しない。一方、二次電池の出力電圧は、残容量が２０％程度（一例）を下回ると急激に低下し、電動機を正常に動作させるのに必要な電圧Ｖ_THを下回る。したがって、Ｌｉイオン電池等の二次電池で上記（１）の方法を用いる場合は、使用可能範囲の残容量を把握するために微小な電圧変化（ΔＶ）を測定することが必要となり、残容量の把握に誤差が生じやすかった。

以上のように、従来の自動搬送システムでは、二次電池の残容量を正確に把握するのが困難だったので、荷役作業が非効率なものとなっていた。例えば、管理機によって把握されている残容量（例えば、２０％）が実際（５０％）よりも少ない場合は、実際には残容量が十分であるにもかかわらず繰り返し不必要な充電が行われていた。
反対に、管理機によって把握されている残容量（例えば、５０％）が実際（２０％）よりも多い場合は、必要な充電が行われないまま荷役作業が続けられ、作業中に自動搬送車が停止してしまうことがあった。この場合は、自走できなくなった自動搬送車を別の場所に退避させて充電を行う必要があり、手間がかかるとともに、他の自動搬送車による荷役作業も一時的に中断せざるを得なかった。
また、従来の自動搬送システムでは、上記自動搬送車の停止を予防するために、二次電池を図８に示す使用可能範囲よりもかなり狭い範囲（例えば、１００％〜６０％）で使用しており、大容量であることが活かせていなかった。

そこで、本発明は、各自動搬送車の残り稼動時間を正確に把握し、この時間に基づいて各自動搬送車に的確な指令を与えることにより、荷役作業を効率的に行うことができる自動搬送システムを提供することを課題とする。

本願発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、自動搬送車の電源として電気二重層キャパシタ（以下、単に「キャパシタ」という）を使用すれば、各自動搬送車の残り稼動時間を正確に把握し、各自動搬送車に的確な指令が与えられることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る自動搬送システムは、管理機からの指令に基づいて、複数の自動搬送車が所定の搬送経路に沿って走行しながら荷役作業を行う自動搬送システムであって、前記複数の自動搬送車はそれぞれ充電可能な電源としてのキャパシタを備え、前記複数の自動搬送車のそれぞれから前記管理機に対して、前記キャパシタの出力電圧または当該出力電圧から算出される前記キャパシタの残容量に関する情報と、当該自動搬送車の位置に関する情報とが送信され、前記管理機が受信した前記情報に基づいて荷役作業を行うのに適当な一の自動搬送車が決定され、前記管理機から当該一の自動搬送車に対して荷役作業を行う旨の指令が送信されることを特徴とする。

この構成によれば、管理機において、各自動搬送車の残り稼動時間（キャパシタの出力電圧、及び残容量に依存する）と、位置とを正確に把握することができるので、荷役作業を、当該作業を最も効率良く行うことができる自動搬送車に割り当てることができる。

また、上記自動搬送システムは、前記一の自動搬送車による荷役作業を行わせつつ、前記出力電圧または残容量が低下している他の自動搬送車に充電を行う旨の指令を送信するよう構成するのが好ましい。
これにより、当該荷役作業だけでなく、次に荷役作業も効率的に行うことができる。

また、上記自動搬送システムにおいて、管理機が常に最新の情報を参照できるようにするためには、前記複数の自動搬送車から前記管理機への前記情報の送信を一定時間毎に行われるよう構成するか、または、前記キャパシタの出力電圧が所定量変化した際、及び／または前記位置が所定量変化した際に行われるよう構成することが好ましい。

本発明によれば、各自動搬送車の残り稼動時間を正確に把握し、この時間に基づいて各自動搬送車に的確な指令を与えることにより、荷役作業を効率的に行うことができる自動搬送システムを提供することができる。
なお、本発明で自動搬送車の電源として使用するキャパシタは、従来使用されていたＬｉイオン電池等の二次電池に比べて容量が少ない。しかしながら、キャパシタは急速充電が可能で、かつ充電回数は事実上無制限なので、充電の頻度を上げることによって容量の少なさをカバーすることができる。また、工場等の限られた領域内に設けられた所定の搬送経路上を周回・往復する自動搬送車には、１回の充電で大量のエネルギーを貯蔵する必要もない。

また、一般にキャパシタは、従来から使用されている二次電池よりも安全で、長寿命で、かつ環境負荷が低いといった特徴を有している。したがって、本発明に係る自動搬送システムによれば、ランニングコストを低減することもできる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る自動搬送システムの好ましい実施形態について説明する。

図１に、本発明に係る自動搬送システムで使用される自動搬送車のブロック図を示す。
この自動搬送車ＡＧＶにおいて、通信部１は後述する管理機との間で各種情報の送受を行う。位置検出部２は、主にＩＤタグリーダーからなり、搬送経路の床面に適当な間隔をおいて配置されたＩＤタグの識別情報を読み取る。そして、読み取った識別情報に基づいて、当該自動搬送車ＡＧＶの位置を特定する。位置検出部２としては、光学センサ、磁気センサ等を用いて位置を特定するものも適用可能である。制御部３は、通信部１を介して受信した管理機からの指令情報等に基づいて各部を制御するとともに、通信部１を介して自動搬送車ＡＧＶに関する情報を管理機に送信する。

自動搬送車ＡＧＶは、電源としてのキャパシタ５を備えている。キャパシタ５の出力電圧は電圧検出部６によって検出され、制御部３に伝達される。そして、出力電圧は、後述する図３の関係に基づいて残容量に変換される。また、キャパシタ５は受電部７を介して充電可能となっている。具体的には、受電部７は（＋）極と（−）極の２つの端子を有しており、各端子と充電器の対応する端子とを接触させることにより、キャパシタ５の充電が行われる。

インバータ４は、キャパシタ５から出力される直流の出力電圧を制御部３の制御下でスイッチングして交流電圧（駆動信号）に変換し、電動機８に向かって出力する。そして、電動機８は、当該駆動信号に応じた速度・トルクで駆動輪９を駆動する。図１に示すように、電動機８には、２以上の駆動輪９が接続される場合もある。また、インバータ４と電動機８の組は、２以上備えられていてもよい。

図３は、キャパシタ５の出力電圧と残容量の関係を示すグラフである。
この図に示すように、キャパシタ５では、二次電池（図８参照）とは異なり、残容量の低下に伴って出力電圧が直線的に低下するので、残容量が低下した際の出力電圧の変動が大きい。また、キャパシタ５では、電動機８の運転状況に応じて出力電圧が上下に振れることもない。したがって、電源をキャパシタ５としてその出力電圧を測定すれば、自動搬送車ＡＧＶの残り稼動時間を正確に把握することができる。

なお、前記の通り、キャパシタ５は二次電池に比べて容量が少ないので、キャパシタ５を備えた自動搬送車と従来の二次電池を備えた自動搬送車とが同じ荷役作業を行うと、キャパシタ５の方が、残容量が大きく低下する。また、図３と図８から明らかなように、キャパシタ５は従来の二次電池に比べて使用可能範囲が狭い。しかしながら、キャパシタ５は急速充電が可能で、かつ充電回数は事実上無制限なので、充電の頻度を上げることによってこれらの弱点をカバーすることができる。また、工場等の限られた領域内に設けられた所定の搬送経路上を周回・往復する自動搬送車には、１回の充電で大量のエネルギーを貯蔵する必要もない。それでも、なお大量のエネルギーを貯蔵したい場合には、複数のキャパシタを並列に接続することにより、容易に所望の容量を実現することができる。

図２は、上記キャパシタ５を備えたｍ台の自動搬送車ＡＧＶ_1〜m、管理機１０、入庫台２０、及び出庫台２１の関係を示すブロック図である。自動搬送車ＡＧＶ_1〜mは、管理機１０の指令に基づいて、入庫台２０の荷物を出庫台２１まで搬送する。本発明では、入庫台２０及び出庫台２１の種類は特に限定されず、棚状のものでも、ベルトコンベアーのようなものであってもよい。

管理機１０は、アンテナを備えた通信部１１と、運行管理部１２と、記憶部１３とから構成される。通信部１１は、運行管理部１２の制御下で、特定の自動搬送車（例えば、ＡＧＶ₁）に運行指令情報を無線で送信するとともに、各自動搬送車ＡＧＶ_1〜mから無線で送信されてくる搬送車情報を受信し、運行管理部１２に伝達する。また、通信部１１は、入庫台２０からの入庫台情報、及び出庫台２１からの出庫台情報も受信する。図２に示すように、管理機１０と入庫台２０及び出庫台２１との間の情報の送受は有線で行われるが、適宜無線に変更してもよい。

記憶部１３は、主に半導体メモリや磁気ディスク装置から構成され、通信部１１が受信した各種情報等を保持する。そして、運行管理部１２は、記憶部１３に保持されている情報等に基づいて運行指令情報を生成し、通信部１１に伝達する。

各自動搬送車ＡＧＶ_1〜mから送信される搬送車情報には、キャパシタ５の残容量（または、出力電圧）、位置、及びエラー情報が含まれる。エラー情報としては、例えば、“電動機に異常発生”がある。運行指令情報には、荷役作業指令、充電指令、走行指令、及び待機指令が含まれる。待機指令以外の各指令には、当該指令の動作を行う際に通る経路に関する情報が付加されることもある。

入庫台２０からの入庫台情報には、荷役作業対象となるべき荷物の有無（数量）が含まれる。また、出庫台２１からの出庫台情報には、搬送されてきた荷物の有無（数量）が含まれる。

図４は、本発明に係る自動搬送システムの具体的構成の一例を示す模式図である。
自動搬送システム１００は、第１〜第３の自動搬送車ＡＧＶ_1〜3と、管理機１０と、入庫台２０と、出庫台２１とを備える。入庫台２０と出庫台２１の間には、矩形状の外周部分Ａと、その長辺の中央同士を繋ぐバイパス部分Ｂとからなる搬送経路が形成されている。また、外周部分Ａの近傍には、充電器２２が備えられている。

搬送経路の床面には、適当な間隔をおいてＩＤタグＩＤ_1〜32が配置されている。各自動搬送車ＡＧＶ_1〜3は、これらのＩＤタグＩＤ_1〜32との相対的な位置関係を検出することにより、搬送経路を逸脱することなく走行することができる。また、各自動搬送車ＡＧＶ_1〜3は、ＩＤタグＩＤ_1〜32に格納された識別情報を読み取ることにより、搬送経路上のどの位置にいるのかを特定することができる。特定された位置情報は、搬送車情報として管理機１０に送信される。

図４に示す一例では、第１の自動搬送車ＡＧＶ₁がＩＤタグＩＤ₆（位置６）付近で停止している。また、第２の自動搬送車ＡＧＶ₂、第３の自動搬送車ＡＧＶ₃は、それぞれＩＤタグＩＤ₃₁（位置３１）、ＩＤタグＩＤ₁₉（位置１９）付近で停止している。このとき、管理機１０の記憶部１３には、図５に示すような運行管理テーブルが保持される。すなわち、記憶部１３には、各自動搬送車ＡＧＶ_1〜3の位置、残容量（または、出力電圧）、及び状態が関連付けられて保持されている。ここで、「状態」には、待機の他に走行中、搬送中、充電中等がある。

運行管理テーブルは、各自動搬送車ＡＧＶ_1〜3から管理機１０に送信される搬送車情報と、管理機１０から各自動搬送車ＡＧＶ_1〜3に送信される運行指令情報とに基づいて生成される。例えば、位置１９で停止している第３の自動搬送車ＡＧＶ₃に対して、“位置２５に移動せよ”との指令がなされると、搬送車Ｎｏ．３の「状態」が待機から走行中に変更される。位置２５に向かって走行している第３の自動搬送車ＡＧＶ₃からは、所定時間毎に搬送車情報が送信され、運行管理テーブル中の「位置」及び「残容量」は最新のものに逐次変更される。搬送車情報の送信は、キャパシタの残容量（出力電圧）及び／または位置が所定量変化する度に行われるようにしてもよい。

以上のように、本発明に係る自動搬送システムでは、自動搬送車の電源としてキャパシタを使用することにより、各自動搬送車の残容量を正確に把握することができる。また、各自動搬送車の残容量（または、出力電圧）、位置、及び状態は、関連付けられて記憶部に保持され、逐次最新のものに更新される。これにより、管理機の運行管理部は、各自動搬送車の最新の残り稼動時間、及び入庫台や出庫台との最新の位置関係に基づいて、各自動搬送車に的確な指令を与えることができる。

続いて、図６を参照して、本発明に係る自動搬送システムで行われる荷役作業の具体例について説明する。この図において、（Ａ）〜（Ｇ）はそれぞれ荷役作業開始から荷役作業終了までの各状態を時系列順に並べたものである。本具体例では、搬送経路の形状、入庫台２０の配置等を図４に示す自動搬送システム１００と同様とした。本具体例において、各自動搬送車は基本的に搬送経路上を反時計回りに走行するが、必要に応じて時計回りに走行することも可能である。

図６において、各自動搬送車の脇に記載されたカッコ内の数値は、当該自動搬送車から管理機１０に送信されたキャパシタの残容量である。なお、説明の便宜のため、図６では、キャパシタの使用可能範囲（出力電圧Ｖ_MAX〜Ｖ_TH）を１００％〜０％とした残容量を記載している（図７参照）。すなわち、図６の“残容量＝０％”は、“実際の残容量＝約７０％（出力電圧＝Ｖ_TH）”に相当する。また、図６の“残容量＝１００％”は、“実際の残容量＝１００％（出力電圧＝Ｖ_MAX）”に相当する。

まず、図６（Ａ）において、入庫台２０に搬送すべき荷物が置かれると、入庫台２０から管理機１０にその旨の入庫台情報が送信される。これに伴い、管理機１０の運行管理部１２は、どの自動搬送車に当該荷役作業を行わせるかを決定する。

具体的には、入庫台２０に最も近い位置にいるのは第１の自動搬送車ＡＧＶ₁であるが、第１の自動搬送車ＡＧＶ₁はキャパシタの残容量が少ないので、荷物を受け取った後に充電台２２まで走行することができない。そこで運行管理部１２は、入庫台２０から同程度離れた位置にいる第２の自動搬送車ＡＧＶ₂と第３の自動搬送車ＡＧＶ₃のうち、残容量が大きい第２の自動搬送車ＡＧＶ₂に当該荷役作業を割り当てる。そして、第２の自動搬送車ＡＧＶ₂にその旨の運行指令情報を送信するとともに、次の荷役作業に備えて、第１の自動搬送車ＡＧＶ₁に充電を行う旨の運行指令情報を送信する。

運行指令情報にしたがい、第２の自動搬送車ＡＧＶ₂は入庫台２０に向かって走行を開始する。また、第１の自動搬送車ＡＧＶ₁のキャパシタは充電器２２によって充電され、残容量が１００％となる（図６（Ｂ）参照）。各動作に伴って変化する第１及び第２の自動搬送車ＡＧＶ₁、ＡＧＶ₂の最新の位置及び残容量は、各自動搬送車から管理機１０に逐次送信される。

図６（Ｃ）では、入庫台２０に到着した第２の自動搬送車ＡＧＶ₂が搬送すべき荷物を受け取る。また、次の荷役作業に備えて、第３の自動搬送車ＡＧＶ₃に充電を行う旨の運行指令情報が送信される。充電が完了した第１の自動搬送車ＡＧＶ₁は、充電器２２前から退避する。

図６（Ｄ）は、荷物を受け取った第２の自動搬送車ＡＧＶ₂が出庫台２１に向かって走行するとともに、第３の自動搬送車ＡＧＶ₃のキャパシタが充電器２２によって充電されている状態を示す。その後、第２の自動搬送車ＡＧＶ₂は出庫台２１に到着し、荷物を出庫台２１に受け渡す（図６（Ｆ）参照）。なお、第２の自動搬送車ＡＧＶ₂は、図６（Ｅ）において充電器２２前を通過する際に充電を行わない。先に出庫台２１に荷物を受け渡し、その後充電器２２前まで戻ってきて充電を行える程度に、キャパシタの容量が残っていると判断されたからである。また、その方が、当該荷役作業を早期に終了することができるからである。

荷物が出庫台２１に受け渡され、当該荷役作業を終了すると、次の荷役作業に備えて、第２の自動搬送車ＡＧＶ₂に充電を行う旨の運行指令情報が送信される。第２の自動搬送車ＡＧＶ₂は、この運行指令情報にしたがって充電器２２前に戻る（図６（Ｇ）参照）。そして、第２の自動搬送車ＡＧＶ₂に備えられたキャパシタの充電が行われ、残容量が１００％となる。

以上のように、本発明に係る自動搬送システムでは、各自動搬送車の最新の残容量（または、出力電圧）と位置を正確に把握することができるので、荷役作業を効率的に行うことができる。具体的には、本発明に係る自動搬送システムによれば、荷役作業を行うのに最適な一の自動搬送車（上記実施例では、第２の自動搬送車ＡＧＶ₂）を決定することができる。そして、その自動搬送車による荷役作業を妨げることなく他の自動搬送車（第１及び第３の自動搬送車ＡＧＶ₁、ＡＧＶ₃）の充電を行うことにより、当該荷役作業だけでなく、次の荷役作業もスムーズに行うことができる。

なお、本発明に係る自動搬送システムは上記構成に限定されず、種々の変形例が考えられる。例えば、本発明は、入庫台の荷物を出庫台に搬送するだけの単純な自動搬送システムだけでなく、他のあらゆる自動搬送システムに適用することができる。具体的には、搬送経路の形状、入庫台等の配置及び数量、自動搬送車の台数、及びＩＤタグの配置等は任意に変更することができる。なお、自動搬送車の位置検出部の種類に応じて、ＩＤタグが適宜他の部材に変更されることは言うまでもない。

また、実施例では、各自動搬送車から管理機にキャパシタの残容量に関する情報が送信されることとしたが、残容量の替わりにキャパシタの出力電圧に関する情報が送信されるようにしてもよい。この場合は、運行管理部において出力電圧が残容量に変換される。そして、変換によって得られた残容量に基づいて、各自動搬送車の運行制御が行われる。

本発明に係る自動搬送システムで使用される自動搬送車のブロック図である。管理機、自動搬送車、入庫台、出庫台の関係を示すブロック図である。キャパシタの出力電圧と残容量の関係を示すグラフである。本発明に係る自動搬送システムの具体的構成の一例を示す模式図である。管理機に格納されている運行管理テーブルの一例を示す図である。本発明に係る自動搬送システムで行われる荷役作業の一例を示す模式図であって、（Ａ）〜（Ｇ）はそれぞれ作業開始から作業終了までの各状態を時系列順に並べた模式図である。キャパシタの出力電圧と残容量の関係を示すグラフである。二次電池の出力電圧と残容量の関係を示すグラフである。

符号の説明

ＡＧＶ自動搬送車
１（自動搬送車の）通信部
２位置検出部
３制御部
４インバータ
５キャパシタ
６電圧検出部
７受電部
８電動機
９駆動輪
１０管理機
１１（管理機の）通信部
１２運行管理部
１３記憶部
２０入庫台
２１出庫台
２２充電器
１００自動搬送システム

Claims

管理機からの指令に基づいて、複数の自動搬送車が所定の搬送経路に沿って走行しながら荷役作業を行う自動搬送システムであって、
前記複数の自動搬送車はそれぞれ充電可能な電源としてのキャパシタを備え、
前記複数の自動搬送車のそれぞれから前記管理機に対して、前記キャパシタの出力電圧または当該出力電圧から算出される前記キャパシタの残容量に関する情報と、当該自動搬送車の位置に関する情報とが送信され、
前記管理機が受信した前記情報に基づいて荷役作業を行うのに適当な一の自動搬送車が決定され、前記管理機から当該一の自動搬送車に対して荷役作業を行う旨の指令が送信される、
ことを特徴とする自動搬送システム。
前記一の自動搬送車に荷役作業を行わせつつ、前記出力電圧または残容量が低下している他の自動搬送車に対して、充電を行う旨の指令を送信することを特徴とする請求項１に記載の自動搬送システム。
前記複数の自動搬送車から前記管理機への前記情報の送信が、一定時間毎に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の自動搬送システム。
前記複数の自動搬送車から前記管理機への前記情報の送信が、前記キャパシタの出力電圧が所定量変化した際、及び／または前記位置が所定量変化した際に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の自動搬送システム。