JP2010143757A - スタッカクレーン及び自動倉庫 - Google Patents

Abstract

【課題】荷物を搬送するためのサイクルタイムが短縮化されたスタッカクレーン及び当該スタッカクレーンを有する自動倉庫を提供する。
【解決手段】キャリア６を格納する複数の棚７の前面に沿って移動し、複数の棚７へのキャリア６の移載を行うスタッカクレーン２であって、水平方向及び上下方向と直交する方向へ進出することにより対面する棚とキャリア６の移載を行うクレーンアーム３と、クレーンアーム３の水平方向への移動を可能にする走行台車４と、クレーンアーム３の上下方向への昇降を可能にする昇降マスト５と、クレーンアーム３を移載相手の棚と対面する位置へ移動させる場合に、走行動作及び昇降動作のうち昇降動作を先に終了させ、当該昇降動作の終了後に走行動作とクレーンアーム３による進出動作とを同時に実行させるコントローラ８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、スタッカクレーン及びスタッカクレーンを有する自動倉庫に関する。

従来、自動走行するスタッカクレーンと、荷物を格納する複数の棚とを有する自動倉庫が広く実用化されている。スタッカクレーンは、ステーションから入庫する荷物を引き取り、それを棚へ搬送し、また出庫する荷物を棚から取り出し、それをステーションへ搬送するという機能を有している。

図１０は、従来の自動倉庫の模式的な正面図である。自動倉庫１００は、スタッカクレーン及び格子状に配列された複数の棚を有する。スタッカクレーンの有するクレーンアーム１０１は、複数の棚のそれぞれに対し、クレーンアーム１０１の先端に配置されたテーブルを移載相手の棚へ出退させることにより、荷物であるキャリア１０２を移載する機能を有する。ここで移載とは、クレーンアーム１０１が棚へ荷下ろしまたは棚から荷積みを行うことである。

スタッカクレーンは、所定の棚に対しキャリアの移載動作を行う場合、クレーンアーム１０１を移載相手の棚に対面する位置へと移動させる。スタッカクレーンは、複数の棚の前面に平行で水平方向に移動する走行機構と、クレーンアーム１０１を当該前面に平行で上下方向に移動させる昇降機構と、クレーンアーム１０１を上記水平方向と上記昇降方向に垂直な方向に進退させる移載機構とを有している。スタッカクレーンの有するコントローラが上記機構を制御することにより、クレーンアーム１０１に移載相手の棚との移載動作を行わせることが可能となる。

例えば、図１０に示されるように、スタッカクレーンが、棚Ｅに対面する位置から棚Ｆに対面する位置へ移動して棚Ｆに保管されているキャリア１０２を荷積みする指示を受けた場合のスタッカクレーンの動作を説明する。

まず、スタッカクレーンのコントローラは、上述した走行機構及び昇降機構により、スタッカクレーンの走行動作及びクレーンアーム１０１の昇降動作を同時に実行させる。これにより、クレーンアーム１０１は、棚Ｅと対面する位置から棚Ｆと対面する位置まで最短時間で到着することができる。つまり、クレーンアーム１０１は、図１０に記載された矢印のような直線ルートを通過して移動する。

次に、スタッカクレーンのコントローラは、上述した移載機構により、クレーンアーム１０１を棚Ｆの方向へ進出させ、荷積み動作を完了させる。

以上のように、スタッカクレーンは、荷物を無人で、かつ効率的に搬送し、荷物の適切な保管及び取り出しを実現させている。

なお、特許文献１では、上述した移載動作の指示を受けた場合に対する高速化の対策として、スタッカクレーンの走行動作及びクレーンアーム１０１の昇降動作が完了する前に、クレーンアーム１０１のテーブルの先端が棚の内側に進入しない範囲で移載動作を開始することが記載されている。
特開２００１−２２５９０８号公報

しかしながら、例えば、工程数が多く、各工程間の時間管理が必要な半導体製造工程において、ウェハなどの工程仕掛かり品をキャリアに収納して一時的に自動倉庫に保管する場合、当該キャリアの保管及び取り出しに対してサイクルタイムの短縮化が要求される。

このため、上記サイクルタイムの短縮化の対策として、スタッカクレーンの走行動作、昇降動作及び移載動作の高速化が挙げられるが、各動作を実現するための走行機構、昇降機構及び移載機構のハード的な改善には限界がある。

また、前述した特許文献１に記載された高速化の対策では、スタッカクレーンの走行動作及びクレーンアームの昇降動作と、移載動作とを一部並列動作させることにより高速化を図っている。しかし、本対策は、クレーンアーム１０１のテーブルの先端が棚の内側に進入しない範囲での、いわゆる走行動作及び昇降動作の終了直前での上記並列動作であり、上記サイクルタイムの短縮化に対する貢献度は小さい。

上記課題に鑑み、本発明は、荷物を搬送するためのサイクルタイムが短縮化されたスタッカクレーン及び当該スタッカクレーンを有する自動倉庫を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るスタッカクレーンは、荷物を格納する複数の棚の前面に沿って移動し、前記複数の棚への前記荷物の移載を行うスタッカクレーンであって、前記棚側へ進出することにより、前記棚との間で前記荷物の移載を行う移載手段と、前記移載手段を水平方向へ移動させる走行手段と、前記移載手段を上下方向へ移動させる昇降手段と、前記移載手段、前記昇降手段及び前記走行手段の動作を制御することにより、前記移載手段を移載相手の棚と対面する位置へ移動させる場合に、前記移載手段の水平動作及び前記移載手段の昇降動作のうち前記昇降動作を先に終了させ、当該昇降動作の終了後に前記水平動作と前記移載手段による進出動作とを同時に実行させる制御手段とを備えることを特徴とする。

上記構成及び動作により、スタッカクレーンの有する制御手段は、例えば、まず、移載手段に水平動作及び昇降動作をさせ移載手段を移載相手の棚の存在する棚行に最短時間で到達させる。その後、棚の構成物と衝突しない範囲で移載手段を棚方向に進出させながら、移載手段に対し当該棚行の内部を水平動作させることができる。よって、荷物を搬送するための１サイクルタイムに対して、水平動作と移載動作との並列動作時間の割合が大きくなり、結果的にサイクルタイムの短縮化を達成することが可能となる。また、水平動作、昇降動作及び移載動作を同時にせず、並列動作は、水平動作及び昇降動作、または、水平動作及び移載動作に限られるので、移載手段の位置決めが安定するとともに各動作の制御が容易となる。

また、本発明に係る自動倉庫は、前記スタッカクレーンと、背面側から前記前面の方向へ突出した棚受けで構成された前記複数の棚とを備え、前記制御手段は、前記スタッカクレーンの荷積み時に、前記移載手段に進出動作させた状態で複数の前記棚にわたって走行させることを特徴とする。

これにより、移載手段に進出動作をさせた状態でのスタッカクレーンの走行距離を長く確保することが可能となる。よって、移載手段が移載相手の棚と対面する位置に到着した時には、移載手段を伸びきった状態とすることが可能となる。

また、前記スタッカクレーンと、背面側から前記前面の方向へ突出した棚受けで構成された前記複数の棚とを備え、前記制御手段は、移載相手の棚の左右方向に隣接する棚に荷物がないことを検出する検出手段を備え、前記検出手段により検出された棚情報により前記移載手段に進出動作させた状態で前記移載手段を複数の前記棚にわたって走行させてもよい。

これにより、移載手段が荷物を載置している状態でも、荷物が保管されていない左右の棚の内部を進出状態で通過することが可能となる。よって、移載手段の出退動作とスタッカクレーンの走行動作との並行動作が可能となり、更なるサイクルタイムの短縮化を達成することが可能となる。

また、前記スタッカクレーンと、背面側から前記前面の方向へ突出した棚受けで構成された前記複数の棚とを備え、前記制御手段は、移載相手の棚の上下方向に隣接する棚に荷物がないことを検出する検出手段を備え、前記検出手段により検出された棚情報により前記移載手段に進出動作させた状態で前記移載手段を複数の前記棚にわたって昇降させてもよい。

これにより、移載手段が荷物を載置していない状態において、荷物が保管されていない上下の棚の内部を進出状態で通過することが可能となる。よって、移載手段の出退動作と昇降動作との並行動作が可能となり、更なるサイクルタイムの短縮化を達成することが可能となる。

また、前記制御手段は、棚に荷物がないことを検出する検出手段を備え、前記移載手段を次の荷積み相手の棚と対面する位置へ移動させる場合に、前記検出手段により検出された棚情報により、荷下ろし完了時から前記移載手段を進出した状態で荷物のない棚を通過して前記次の荷積み相手の棚に到達させるのに要する所要時間と、荷下ろし完了時から前記移載手段を収納した状態で前記水平動作と前記昇降動作とを実行させ前記次の荷積み相手に対して前記移載手段を進出させるまでの所要時間とを算出する算出手段と、前記算出手段にて算出された２つの所要時間を比較して最短の所要時間が得られる移動形態を決定する決定手段とを備え、前記制御手段は、前記決定手段により決定された前記移動形態により、前記移載手段を前記次の荷積み相手の棚と対面する位置へ移動させてもよい。

これにより、上述したような水平動作と移載動作との並列動作を含むルートによるサイクルタイムの短縮化だけでなく、移載手段を進出状態のままで棚の内部を通過して次の移載相手の棚と対面する位置まで移動するルートを検討することが可能となる。よって、上述した複数のルートからサイクルタイムを最短にするルートを選択して当該ルートにより移載手段を移動させることが可能となる。

本発明により、荷物を搬送するためのスタッカクレーン及び当該スタッカクレーンを有する自動倉庫において、移載手段の水平動作と出退動作との並行動作、更には、移載手段の昇降動作と出退動作との並行動作を実行することが可能となる。よって、スタッカクレーンが移載動作するときのサイクルタイムの短縮化を達成することが可能となる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における自動倉庫の構成の一例を示す斜視図である。図１の自動倉庫は、スタッカクレーン２と、スタッカクレーン２の通路に沿って設けられた複数の棚７と、走行レール９及び１０とを備える。本実施の形態では、自動倉庫１は、例えば、半導体製造工程において使用されることを想定している。棚７に保管される荷物は、例えば、各工程間の時間管理が必要なウェハなどが収納されたキャリア６である。

スタッカクレーン２は、入庫するキャリア６を、図示していないステーションから引き取り棚７へ搬送し、また出庫するキャリア６を棚７から取り出し、それを上記ステーションへ搬送するという機能を有する。また、複数の棚７は、スタッカクレーン２の通路を挟んで両側に設けられてもよい。

ここで、スタッカクレーン２の構造を説明する。
スタッカクレーン２は、クレーンアーム３と、走行台車４と、昇降マスト５と、コントローラ８とを備える。

クレーンアーム３は、棚７に対して、キャリア６の移載動作をする機能を有する移載手段である。ここで移載動作とは、キャリア６を棚７へ荷下ろしする、または、棚７からキャリア６を荷積みする動作であって、クレーンアーム３がキャリア６の上方を掴むものでも、下方を掬い取るものであってもよい。クレーンアーム３が移載相手の棚７と対面する位置に配置されると、ワークテーブル３１は、例えば、ワークテーブル３１、第１アーム３２及び第２アーム３３を駆動させる移載駆動モータにより、移載相手の棚７の方向へ進出または当該棚７から退出するようになっている。

走行台車４は、走行車輪、走行駆動モータ及び走行駆動ベルトを備え、敷設された走行レール９上を水平方向に移動する機能を有する走行手段である。

なお、走行台車４は、さらに、走行レール１０側にも配置されていてもよい。
昇降マスト５は、走行台車４の上に設置され、昇降駆動モータ、昇降駆動プーリ及び昇降駆動ベルトを備え、昇降マスト５に接続されたクレーンアーム３を昇降させる機能を有する昇降手段である。

なお、昇降マスト５は、クレーンアーム３を昇降させる昇降駆動モータを有するとしたが、クレーンアーム３の昇降部３４に昇降駆動モータを有していてもよい。

コントローラ８は、上記移載駆動モータ、走行駆動モータ及び昇降駆動モータに電気信号を与えることにより、クレーンアーム３、走行台車４及び昇降マスト５の動作を制御する制御手段である。

コントローラ８は、クレーンアーム３を移載相手の棚７と対面する位置へ移動させる場合に、走行台車４による走行動作及び昇降マスト５による昇降動作のうち昇降動作を先に終了させ、当該昇降動作の終了後に走行動作とクレーンアーム３による進出動作とを同時に実行させる。

上記構成及び動作により、コントローラ８は、例えば、まず、クレーンアーム３に水平動作及び昇降動作を並列動作させ、クレーンアーム３を移載相手の棚７の存在する棚行に最短時間で到達させる。その後、上記棚行の構成物と衝突しない範囲でクレーンアーム３を棚方向に進出させながら、クレーンアーム３に対し当該棚行の内部を水平動作させることができる。よって、キャリア６を搬送するための１サイクルタイムに対して、水平動作と移載動作との並列動作時間の割合が大きくなり、結果的にサイクルタイムの短縮化を達成することが可能となる。また、水平動作、昇降動作及び移載動作を同時にせず、並列動作は、水平動作及び昇降動作、または、水平動作及び移載動作に限られるので、クレーンアーム３の有するワークテーブル３１の位置決めが安定するとともに各動作の制御が容易となる。

上述したコントローラ８の制御による各動作及び当該動作により奏される効果については後述する。

次に、本発明の実施の形態１における棚７の構造について説明をする。
図２は、本発明の実施の形態１に係る自動倉庫の有する棚の構成の一例を示す斜視図である。同図に記載された棚７は、背面に配置された棚枠７１と、棚枠７１に固定され棚枠７１から前面へ突出した棚受け７２とを備える。

また、図３は、本発明の実施の形態１に係る自動倉庫の有する棚の側面図である。同図は、上下隣接する棚７にキャリア６が保管されている状態を示している。ここで、キャリア６が保管された状態での上下隣接する棚７の間の距離ｄは、クレーンアーム３の有するワークテーブル３１が水平方向（図面に垂直な方向）に通過できる距離以上であることが好ましい。

これにより、上述した、昇降動作の終了後に水平動作とクレーンアーム３による進出動作とを同時に実行させる場合、通過しようとする棚７にキャリア６が保管されていても、ワークテーブル３１が距離ｄを有するスペースを通過することが可能となる。

次に、コントローラ８の制御による各動作について説明する。
図４は、本発明の実施の形態１に係る自動倉庫の模式的な正面図である。同図には、５行×５列の棚７、クレーンアーム３及び棚７に保管されているキャリア６が図示されている。この場合、例えば、一つの棚７の幅及び高さをともに０．５ｍとする。また、位置Ａにあるクレーンアーム３が、位置Ｂまたは位置Ｃに移動してそれぞれに対面する棚７に保管されているキャリア６を荷積みするためのルートも図示されている。

まず、クレーンアーム３が位置Ａから位置Ｂへ移動する場合の動作について、従来のスタッカクレーンの動作と本発明の実施の形態１に係るスタッカクレーン２の動作とを比較して説明する。

なお、スタッカクレーンの走行動作及びクレーンアームの昇降動作については、移動開始時及び移動終了時に加速度が発生する。しかし、スタッカクレーンの水平移動時間及びクレーンアームの昇降移動時間の算出については、上記加速度については考慮せず、終始等速運動をしているものとみなす。また、スタッカクレーンの最大走行速度を２．０ｍ／ｓｅｃとし、クレーンアームの最大上昇速度を３．０ｍ／ｓｅｃとする。また、クレーンアームが移載相手の棚７と対面する位置に到達し、当該棚７の方向へ進出動作を開始してからキャリア６を荷積みし、退出完了するまでの時間は、２．０ｓｅｃであると仮定する。

従来の自動倉庫では、クレーンアームが位置Ａから位置Ｂへ移動するルートは、図４に記載されたルートＲ_B0である。ここで、ルートＲ_B0におけるスタッカクレーンの動作を、タイミングチャートを用いて説明する。

図５（ａ）は、従来の自動倉庫におけるスタッカクレーンがルートＲ_B0を移動する場合の動作を表すタイミングチャートである。同図において、縦軸は、上から順に、スタッカクレーンの水平動作、クレーンアームの昇降動作及びクレーンアームの進出動作をそれぞれ速度表示したものである。また、横軸は経過時間を表す。

まず、時刻ｔ０において、従来のスタッカクレーンは位置Ａから位置Ｂに向かって移動を開始する。つまり、従来のスタッカクレーンは、位置Ａから水平方向に２．０ｍ及び上下方向に１．５ｍ離れた位置Ｂへ向かって直線移動する。ここで、従来のクレーンアームが最短時間で位置Ｂへ到達するには、スタッカクレーンの走行速度を最大速度２．０ｍ／ｓｅｃとし、上昇速度は１．５ｍ／ｓｅｃとすればよい。つまり、従来のクレーンアームが位置Ａから位置Ｂへ移動する時間は、１．０ｓｅｃとなる。

次に、時刻ｔ２において、従来のスタッカクレーンの有するクレーンアームは、走行動作及び上昇動作を停止し、対面する棚７に保管されているキャリア６を荷積みするため、移載動作を開始する。ここで、前述したように、移載動作に要する時間は２．０ｓｅｃである。

次に、時刻ｔ４において、従来のスタッカクレーンの有するクレーンアームは、移載動作を終了する。

以上より、従来のクレーンアームがルートＲ_B0を移動する場合のサイクルタイムは、合計３．０ｓｅｃとなる。

これに対し、本発明の実施の形態１に係る自動倉庫１では、クレーンアーム３が位置Ａから位置Ｂへ移動するルートは、例えば、図４に記載されたルートＲ_Bである。

図５（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る自動倉庫におけるスタッカクレーンがルートＲ_Bを移動する場合の動作を表すタイミングチャートである。同図において、縦軸は、上から順に、スタッカクレーン２の水平動作、クレーンアーム３の昇降動作及びクレーンアーム３の進出動作をそれぞれ速度表示したものである。また、横軸は経過時間を表す。

まず、時刻ｔ０において、本発明の実施の形態１に係る自動倉庫の有するコントローラ８は、クレーンアーム３を位置Ａから位置Ｂ’に向かって最短時間で移動させる。つまり、スタッカクレーン２は、位置Ａから水平方向に１．０ｍ及び上下方向に１．５ｍ離れた位置Ｂ’へ向かって直線移動する。ここで、コントローラ８は、例えば、スタッカクレーン２の走行速度を２．０ｍ／ｓｅｃとし、クレーンアーム３の上昇速度を３．０ｍ／ｓｅｃとすると、クレーンアーム３が位置Ａから位置Ｂ’へ移動する時間は、０．５ｓｅｃとなる。

次に、時刻ｔ１において、コントローラ８は、クレーンアーム３に対し、対面する棚７の方向に進出動作を開始させる。ここで、コントローラ８は、クレーンアーム３のワークテーブル３１が、図３で説明した上下隣接する棚間のスペースに進出するよう位置Ｂ’が調整されている。なお、前述したように、クレーンアーム３が進出動作を開始してから、棚に保管されているキャリア６を荷積みし、退出完了するまでの時間は２．０ｓｅｃである。

時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間では、スタッカクレーン２が水平動作を継続している。よって、クレーンアーム３は、棚７の方向へ進出動作をしながら位置Ｂ’から位置Ｂを水平移動している。この期間の水平移動距離は１．０ｍでスタッカクレーン２の走行速度は２．０ｍ／ｓｅｃであるので、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の期間は０．５ｓｅｃである。

次に、時刻ｔ２において、コントローラ８は、スタッカクレーン２の走行動作を停止させる。このとき、クレーンアーム３が位置Ｂに到達する。クレーンアーム３が位置Ａから位置Ｂへ移動する時間、つまり時刻ｔ０〜時刻ｔ２の期間は、１．０ｓｅｃとなる。

時刻ｔ２〜時刻ｔ３の期間では、クレーンアーム３が位置Ｂに停止した状態で、移載動作を継続している。

次に、時刻ｔ３において、コントローラ８は、クレーンアーム３の移載動作を停止させる。

以上より、クレーンアーム３がルートＲ_Bを移動する場合のサイクルタイムは、合計２．５ｓｅｃとなる。

以上の結果より、位置Ａから位置Ｂへの移動を伴う移載動作において、本発明の実施の形態１に係る自動倉庫が、従来の自動倉庫よりもサイクルタイムを短縮化できることが解る。

次に、クレーンアーム３が位置Ａから位置Ｃへ移動する場合の動作について説明する。

従来の自動倉庫では、クレーンアームが位置Ａから位置Ｃへ移動するルートは図４に記載されたＲ_C0である。ここで、ルートＲ_C0におけるスタッカクレーンの動作を、タイミングチャートを用いて説明する。

図６（ａ）は、従来の自動倉庫におけるスタッカクレーンがルートＲ_C0を移動する場合の動作を表すタイミングチャートである。同図において、縦軸は、上から順に、スタッカクレーンの水平動作、クレーンアームの昇降動作及びクレーンアームの進出動作をそれぞれ速度表示したものである。また、横軸は経過時間を表す。

まず、時刻ｔ１０において、従来のスタッカクレーンは位置Ａから位置Ｃに向かって移動する。つまり、従来のスタッカクレーンは、位置Ａから水平方向に１．５ｍ及び上下方向に２．０ｍ離れた位置Ｃに向かって直線移動する。ここで、従来のクレーンアームが最短時間で位置Ｃへ到達するには、スタッカクレーンの走行速度を最大速度２．０ｍ／ｓｅｃとし、上昇速度は２．６７ｍ／ｓｅｃとすればよい。つまり、従来のクレーンアームが位置Ａから位置Ｃへ移動する時間は、０．７５ｓｅｃとなる。

次に、時刻ｔ１２において、従来のスタッカクレーンの有するクレーンアームは、走行動作及び上昇動作を停止し、対面する棚７に保管されているキャリア６を荷積みするため、移載動作を開始する。ここで、移載動作に要する時間は２．０ｓｅｃである。

次に、時刻ｔ１５において、従来のスタッカクレーンの有するクレーンアームは、移載動作を終了する。

以上より、従来のクレーンアームがルートＲ_C0を移動する場合のサイクルタイムは、合計２．７５ｓｅｃとなる。

これに対し、本発明の実施の形態１に係る自動倉庫１では、クレーンアーム３が位置Ａから位置Ｃへ移動するルートは、例えば、図４に記載されたルートＲ_Cである。

図６（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る自動倉庫におけるスタッカクレーンがルートＲ_Cを移動する場合の動作を表すタイミングチャートである。同図において、縦軸は、上から順に、スタッカクレーン２の水平動作、クレーンアーム３の昇降動作及びクレーンアーム３の進出動作をそれぞれ速度表示したものである。また、横軸は経過時間を表す。

まず、時刻ｔ１０において、本発明の実施の形態１に係る自動倉庫１の有するコントローラ８は、クレーンアーム３を位置Ａから位置Ｃ’に向かって最短時間で移動させる。つまり、クレーンアーム３は、位置Ａから水平方向に１．０ｍ及び上下方向に２．０ｍ離れた位置Ｃ’に向かって直線移動する。ここで、コントローラ８は、例えば、スタッカクレーン２の走行速度を１．５ｍ／ｓｅｃとし、クレーンアーム３の上昇速度を３．０ｍ／ｓｅｃ及びとすると、クレーンアーム３が位置Ａから位置Ｃ’へ移動する時間は、０．６７ｓｅｃとなる。

次に、時刻ｔ１１において、コントローラ８は、クレーンアーム３に対し、昇降動作を停止させ、対面する棚７の方向に進出動作を開始させる。ここで、コントローラ８は、クレーンアーム３のワークテーブル３１が、図３で説明した上下隣接する棚間のスペースに進出するよう位置Ｃ’が調整されている。なお、前述したように、クレーンアーム３が進出動作を開始してから、棚に保管されているキャリア６を荷積みし、退出完了までの時間は２．０ｓｅｃである。

時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３の期間では、スタッカクレーン２が水平動作を継続している。よって、クレーンアーム３は、棚７の方向へ進出動作をしながら位置Ｃ’から位置Ｃを水平移動している。この期間の水平移動距離は０．５ｍでスタッカクレーン２の走行速度は１．５ｍ／ｓｅｃであるので、時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３の期間は０．３３ｓｅｃである。

次に、時刻ｔ１３において、コントローラ８は、スタッカクレーン２の走行動作を停止させる。このとき、クレーンアーム３が位置Ｃに到達する。クレーンアーム３が位置Ａから位置Ｃへ移動する時間、つまり時刻ｔ１０〜時刻ｔ１３の期間は、１．０ｓｅｃとなる。

時刻ｔ１３〜時刻ｔ１４の期間では、クレーンアーム３が位置Ｃに停止した状態で、移載動作を継続している。

次に、時刻ｔ１４において、コントローラ８は、クレーンアーム３の移載動作を停止させる。

以上より、クレーンアーム３がルートＲ_Cを移動する場合のサイクルタイムは、合計２．６７ｓｅｃとなる。

以上の結果より、位置Ａから位置Ｃへの移動を伴う移載動作においても、本発明の実施の形態１に係る自動倉庫１が、従来の自動倉庫よりもサイクルタイムを短縮化できることが解る。

なお、上述した実施の形態では、クレーンアーム３が位置Ａから位置Ｂ’へ移動する場合及びクレーンアーム３が位置Ａから位置Ｃ’へ移動する場合に、クレーンアーム３を最大速度である３．０ｍ／ｓｅｃとしたが、これに限られない。つまり、クレーンアーム３が伸びきった時にクレーンアーム３が目的地に到着するよう、上昇動作を終了させ水平動作と進出動作を同時に実行させればよい。

ここで、クレーンアーム３が位置Ｃにおいてキャリア６を荷積みした後、当該キャリア６を、図４に図示されていないステーションまたは他の棚へ荷下ろしする場合の動作について説明する。スタッカクレーン２は、クレーンアーム３が位置Ｃにおいて荷積みした棚の左右に隣接する棚にキャリア６が保管されていないことを検出するセンサを備えていることが好ましい。上記センサにより、荷積みした棚の左右に隣接する棚のうち次の移動経路の方向に位置する棚にキャリアが保管されていないことが検出された場合には、コントローラ８は、キャリア６が載置されたワークテーブル３１を進出させたまま、荷積みした棚からキャリアのないことが検出された棚へとクレーンアームを移動させることが可能となる。

これにより、ワークテーブル３１がキャリア６を載置している状態でも、荷物が保管されていない左右の棚の内部を進出状態で通過することが可能となる。よって、クレーンアーム３の出退動作とスタッカクレーン２の走行動作との並行動作が可能となり、更なるサイクルタイムの短縮化を達成することが可能となる。

また、クレーンアーム３が位置Ｂにおいてキャリア６を荷下ろしした後、クレーンアーム３が図４に図示されていないステーションまたは他の棚にて荷積みする場合の動作について説明する。スタッカクレーン２は、クレーンアーム３が位置Ｂにおいて荷下ろしした棚の上下に隣接する棚にキャリア６が保管されていないことを検出するセンサを備えていることが好ましい。上記センサにより、荷下ろしした棚の上下に隣接する棚のうち次の移動経路の方向に位置する棚にキャリアが保管されていないことが検出された場合には、コントローラ８は、ワークテーブル３１を進出させたまま、荷下ろしした棚からキャリアのないことが検出された棚へとクレーンアームを移動させることが可能となる。例えば、クレーンアーム３がワークテーブル３１によりキャリア６の底面を掬い取るような場合には、荷下ろしした棚の下に隣接する棚にキャリアが保管されていないことが検出された場合には、コントローラ８は、ワークテーブル３１を進出させたまま、荷下ろしした棚からキャリアのないことが検出された棚へとクレーンアームを下降させることが可能となる。また、例えば、クレーンアーム３がキャリア６の上方を掴むような場合には、荷下ろしした棚の上に隣接する棚にキャリアが保管されていないことが検出された場合には、コントローラ８は、ワークテーブル３１を進出させたまま、荷下ろしした棚からキャリアのないことが検出された棚へとクレーンアームを上昇させることが可能となる。

これにより、ワークテーブル３１がキャリア６を載置していない状態において、荷物が保管されていない上下の棚の内部を進出状態で通過することが可能となる。よって、クレーンアーム３の出退動作と昇降動作との並行動作が可能となり、更なるサイクルタイムの短縮化を達成することが可能となる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る自動倉庫の有するスタッカクレーンの機能構成図である。同図に記載されたスタッカクレーン２０は、クレーンアーム３と、走行台車４と、昇降マスト５と、コントローラ８０とを備える。本発明の実施の形態２に係るスタッカクレーン２０は、実施の形態１に係るスタッカクレーン２と比較して、コントローラ８０の構成及び機能が異なる。以下、実施の形態１と同じ点は説明を省略し、異なる点のみ詳細に説明する。

コントローラ８０は、検出部８１と、算出部８２と、決定部８３とを備える。
検出部８１は、自動倉庫の各棚にキャリア６が存在するか否かを検出する検出手段である。検出部８１は、例えば、クレーンアームに設置され、各棚のキャリアの有無を検出するセンサであってもよいし、また、各棚に設置され、キャリアの有無を検出するセンサであってもよい。

算出部８２は、次の移載動作をクレーンアーム３に実行させるにあたり、検出部８１から取得した各棚のキャリアの有無についての情報により、想定される移動ルートの所要時間を算出する算出手段である。

決定部８３は、算出部８２にて算出された各移動ルートの所要時間を比較して、最短の所要時間が得られる移動形態を決定する決定手段である。

以下、コントローラ８０の機能について、具体例を挙げて説明する。
図８は、本発明の実施の形態２に係る自動倉庫の模式的な正面図である。同図には、５行×５列の棚７、クレーンアーム３及び棚７に保管されているキャリア６が図示されている。この場合、例えば、一つの棚７の幅及び高さをともに０．５ｍとする。また、位置Ａにて荷下ろしを完了したクレーンアーム３が、位置Ｃに移動し当該位置に対面する棚に保管されているキャリア６を荷積みするためのルートも図示されている。

なお、図８に挙げられた移動ルートは、位置Ａにて荷下ろしを完了し進出状態であるクレーンアーム３が、位置Ｃに対面する棚に保管されているキャリアを荷積みして退出完了するまでの動作を想定して挙げられたものである。

なお、スタッカクレーンの水平動作及びクレーンアームの昇降動作については、移動開始時及び移動終了時に加速度が発生する。しかし、スタッカクレーンの水平移動時間及びクレーンアームの昇降移動時間の算出については、上記加速度については考慮せず、終始等速運動をしているものとみなす。また、スタッカクレーンの最大走行速度を２．０ｍ／ｓｅｃとし、クレーンアームの最大上昇速度を３．０ｍ／ｓｅｃとする。また、クレーンアームが移載相手の棚７と対面する位置に到達し、当該棚７の方向へ進出動作を開始してからキャリア６を荷積みし、退出完了するまでの時間は、２．０ｓｅｃであると仮定する。

図９は、本発明の実施の形態２に係るスタッカクレーンの有するコントローラの動作フローチャートである。

まず、クレーンアーム３に、位置Ｃに対面する棚に保管されているキャリアを荷積みさせる指示を受けたコントローラ８は、検出部８１によりキャリアの保管されていない棚を検出する（Ｓ１０）。

次に、算出部８２は、ステップＳ１０にて検出された棚情報を検出部８１から取得し、当該棚情報によりクレーンアーム３を進出させたまま位置Ａから位置Ｃまで移動できるルートの所要時間を算出する（Ｓ１１）。クレーンアームを進出させたまま移動させるルートとしては、ルートＲ_CSが最短ルートである。ここで、ルートＲ_CSによる所要時間ｔ_RCSを実際に算出する。ルートＲ_CSは、クレーンアーム３を進出させたままで、クレーンアーム３が水平方向に１．５ｍ及び上昇方向に２．０ｍを、並行動作せずに移動する。ここで、走行速度及び上昇速度を、それぞれ、最大速度である２．０ｍ／ｓｅｃ及び３．０ｍ／ｓｅｃであるとする。そうすると、クレーンアーム３が位置Ａから位置Ｃまで移動する時間は、１．４２ｓｅｃとなる。その後、クレーンアーム３は荷積み動作及び退出動作を実行する。ここで、前述したように、クレーンアーム３が進出動作を開始してからキャリア６を荷積みし、退出完了するまでの時間を、２．０ｓｅｃであると仮定している。よって、クレーンアームが進出した状態から退出完了するまでの時間を１．０ｓｅｃであると仮定すると、ルートＲ_CSによる所要時間ｔ_RCSは、２．４２ｓｅｃとなる。

また、算出部８２は、クレーンアーム３を位置Ａにて退出させてから位置Ｃへ移動するルートの所要時間を算出する（Ｓ１１）。クレーンアームを一度退出させてから移動させるルートとしては、実施の形態１で説明したルートＲ_Cが最短ルートである。ここで、ルートＲ_Cによる所要時間ｔ_RCを実際に算出する。まず、位置Ａにおいてクレーンアーム３の進出状態を退出状態にするための時間として、１．０ｓｅｃを要する。その後、クレーンアーム３は、実施の形態１で説明したルートＲ_Cの所要時間である２．６７ｓｅｃを要して位置Ｃでの荷積み動作を完了する。従って、ルートＲ_Cによる所要時間ｔ_RCは、３．６７ｓｅｃとなる。

次に、決定部８３は、算出部８２にて算出された各々の所要時間を比較する。そして、最短の所要時間が得られる移動形態がルートＲ_CSであることを決定する（Ｓ１２）。

最後に、コントローラ８０は、クレーンアーム３、走行台車４及び昇降マスト５に対し、ルートＲ_CSによる移動及び移載動作を実行させる（Ｓ１３）。

本実施の形態により、実施の形態１で説明したような水平動作と移載動作との並列動作を含むルートによるサイクルタイムの短縮化だけでなく、クレーンアームを進出状態のままで棚の内部を通過して次の移載相手の棚と対面する位置まで移動するルートを検討することが可能となる。よって、上述した複数のルートからサイクルタイムを最短にするルートを選択して当該ルートによりクレーンアームを移動させることが可能となる。

以上、本発明に係る自動倉庫について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。実施の形態１及び２における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、実施の形態１及び２に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係るスタッカクレーン又は自動倉庫を内蔵した各種装置も本発明に含まれる。

なお、本発明は、特許文献１に記載された従来技術のような昇降動作と進出動作との並行動作を行う制御とを組み合わせることよっても実現される。

本発明は、例えば、半導体デバイス等の製造ラインにおけるスタッカクレーン及び自動倉庫として利用することができる。

本発明の実施の形態１における自動倉庫の構成の一例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る自動倉庫の有する棚の構成の一例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る自動倉庫の有する棚の側面図である。 本発明の実施の形態１に係る自動倉庫の模式的な正面図である。 （ａ）は、従来の自動倉庫におけるスタッカクレーンがルートＲ_B0を移動する場合の動作を表すタイミングチャートである。（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る自動倉庫におけるスタッカクレーンがルートＲ_Bを移動する場合の動作を表すタイミングチャートである。 （ａ）は、従来の自動倉庫におけるスタッカクレーンがルートＲ_C0を移動する場合の動作を表すタイミングチャートである。（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る自動倉庫におけるスタッカクレーンがルートＲ_Cを移動する場合の動作を表すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２に係る自動倉庫の有するスタッカクレーンの機能構成図である。 本発明の実施の形態２に係る自動倉庫の模式的な正面図である。 本発明の実施の形態２に係るスタッカクレーンの有するコントローラの動作フローチャートである。 従来の自動倉庫の模式的な正面図である。

符号の説明

１、１００ 自動倉庫
２、２０ スタッカクレーン
３、１０１ クレーンアーム
４ 走行台車
５ 昇降マスト
６、１０２ キャリア
７ 棚
８、８０ コントローラ
９、１０ 走行レール
３１ ワークテーブル
３２ 第１アーム
３３ 第２アーム
３４ 昇降部
７１ 棚枠
７２ 棚受け
８１ 検出部
８２ 算出部
８３ 決定部

Claims (5)

1. 荷物を格納する複数の棚の前面に沿って移動し、前記複数の棚への前記荷物の移載を行うスタッカクレーンであって、
   前記棚側へ進出することにより、前記棚との間で前記荷物の移載を行う移載手段と、
   前記移載手段を水平方向へ移動させる走行手段と、
   前記移載手段を上下方向へ移動させる昇降手段と、
   前記移載手段、前記昇降手段及び前記走行手段の動作を制御することにより、前記移載手段を移載相手の棚と対面する位置へ移動させる場合に、前記移載手段の水平動作及び前記移載手段の昇降動作のうち前記昇降動作を先に終了させ、当該昇降動作の終了後に前記水平動作と前記移載手段による進出動作とを同時に実行させる制御手段とを備える
   スタッカクレーン。
2. 請求項１記載のスタッカクレーンと、
   背面側から前記前面の方向へ突出した棚受けで構成された前記複数の棚とを備え、
   前記制御手段は、前記スタッカクレーンの荷積み時に、前記移載手段に進出動作させた状態で複数の前記棚にわたって走行させる
   自動倉庫。
3. 請求項１記載のスタッカクレーンと、
   背面側から前記前面の方向へ突出した棚受けで構成された前記複数の棚とを備え、
   前記制御手段は、移載相手の棚の左右方向に隣接する棚に荷物がないことを検出する検出手段を備え、前記検出手段により検出された棚情報により前記移載手段に進出動作させた状態で前記移載手段を複数の前記棚にわたって走行させる
   自動倉庫。
4. 請求項１記載のスタッカクレーンと、
   背面側から前記前面の方向へ突出した棚受けで構成された前記複数の棚とを備え、
   前記制御手段は、移載相手の棚の上下方向に隣接する棚に荷物がないことを検出する検出手段を備え、前記検出手段により検出された棚情報により前記移載手段に進出動作させた状態で前記移載手段を複数の前記棚にわたって昇降させる
   自動倉庫。
5. 前記制御手段は、棚に荷物がないことを検出する検出手段を備え、前記移載手段を次の荷積み相手の棚と対面する位置へ移動させる場合に、前記検出手段により検出された棚情報により、荷下ろし完了時から前記移載手段を進出した状態で荷物のない棚を通過して前記次の荷積み相手の棚に到達させるのに要する所要時間と、荷下ろし完了時から前記移載手段を収納した状態で前記水平動作と前記昇降動作とを実行させ前記次の荷積み相手に対して前記移載手段を進出させるまでの所要時間とを算出する算出手段と、
   前記算出手段にて算出された２つの所要時間を比較して最短の所要時間が得られる移動形態を決定する決定手段とを備え、
   前記制御手段は、前記決定手段により決定された前記移動形態により、前記移載手段を前記次の荷積み相手の棚と対面する位置へ移動させる
   請求項２記載の自動倉庫。

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