JP2011057357A

JP2011057357A - 移載装置

Info

Publication number: JP2011057357A
Application number: JP2009207880A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kumazawa; 剛熊澤; Masaru Hattori; 優服部; Takeshi Murakami; 武村上
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-09-09
Also published as: US20110056901A1; TW201109140A; CN102020090A; JP4924680B2; KR20110027564A

Abstract

【課題】アームの先端部を水平に保ちながら物品を移載できるようにすると共に、物品をより正確な位置に荷下ろしできるようにする。
【解決手段】昇降台６にスカラアーム１８を設け、アーム１９、２０の先端部の傾斜を検出するためのセンサ２８と、アーム上の物品の位置を測定するためのセンサ３０とを設ける。検出した傾斜を打ち消すように基台をチルトさせると共に、測定したアーム上の物品の位置に応じてアームの伸張量を補正する。
【選択図】図１

Description

この発明は移載装置に関し、特に伸張時にアームが傾かず、かつ所定の位置に物品を荷下ろしできる移載装置に関する。

出願人は、スライドフォーク等のアームの先端に光学センサを取り付け、棚受け側のマークを読み取り、アームの傾斜を補正することを提案した（特許文献１：JP2006-219233A）。しかしながら棚受け側のマークを読み取ると、傾斜を検出できる範囲は荷すくい直前及び荷下ろし直前の狭い範囲に限られ、それ以外の位置では記憶したパターンに従いオープンループで傾斜を補正するしかない。すると例えば荷下ろし時にアームの傾斜を充分に補正できないため、物品が棚受け側のガイドと接触することにより、荷下ろし位置が予定の位置からシフトする可能性がある。またアームの奥行き方向に対する物品の位置を測定するセンサがないので、荷下ろし時にガイドと物品が接触する可能性が増し、物品の荷下ろし位置がさらにシフトする可能性がある。

JP2006-219233A

この発明の課題は、アームの先端部を水平に保ちながら物品を移載できるようにすると共に、物品をより正確な位置に荷下ろしできるようにすることにある。
この発明での追加の課題は、アームの昇降方向の位置によらず、かつ物品の受け渡し先にマーク等を必要とせずに、傾斜を測定できるようにすることにある。
この発明での他の追加の課題は、物品を正確な位置にかつ静かに荷下ろしするための具体的な手法を提供することにある。

この発明は、チルト自在な基台上に、昇降と伸縮とが自在なアームを設けた移載装置であって、
前記アームの先端部の傾斜を検出するためのセンサと、アーム上の物品の位置を測定するためのセンサと、検出した傾斜を打ち消すように基台をチルトさせると共に、測定したアーム上の物品の位置に応じてアームの伸張量を補正する制御部、とを設けたことを特徴とする。

このようにすると、基台をチルトさせることにより、アーム先端の傾斜を解消できるので、物品を荷下ろしする際に、アームが傾斜することによる荷下ろし先のガイド等との衝突を無くすことができる。またアーム先端の傾斜を解消することにより、荷すくい、荷下ろしに必要なアームの昇降距離を短くできる。さらにアーム上の物品の位置に応じて荷下ろし位置を補正できるので、この面でもガイド等の衝突を防止でき、併せて物品を正確な位置に荷下ろしできる。このため静かに正確な位置に移載できる。

好ましくは、前記傾斜を検出するセンサとして、前記アームの先端部に、重力による移動子の傾斜を検出する傾斜センサを設ける。このようにすると、アームの昇降方向の位置によらず広い範囲で、アーム先端部の傾斜を検出できる。また物品の受け渡し相手側に、マークなどを必要としない。

また好ましくは、前記制御部により、荷下ろし時に、前記アーム上の物品の位置に応じてアームを伸張させると共に、アームを伸張させる間、記憶済みのチルト角に従って基台をチルトさせ、かつアームの伸張後に、前記傾斜を検出するセンサからの信号により基台をチルトさせながら、アームを下降させる。このようにすると、アームの伸張からアームを上昇させて荷下ろしを実行するまでの間、絶えずアームの先端をほぼ水平に保ちながら、所定の位置に物品を荷下ろしできる。

実施例の移載装置の要部平面図実施例の移載装置の要部側面図実施例で用いた傾斜センサのブロック図実施例での制御部のブロック図実施例での荷下ろしアルゴリズムを示すフローチャート実施例での荷すくいアルゴリズムを示すフローチャート荷下ろし時の棚受けと物品とを模式的に示す側面図

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。

図１〜図７に、スタッカークレーン２を例に実施例を示す。この発明の移載装置は無人搬送車，天井走行車などにも搭載でき、また台車上ではなく、ステーションなどにチルト自在な基台を設けて、基台上に移載装置本体を取り付けることもできる。図において２はスタッカークレーンで、走行レール３上を走行し、４は台車、６は昇降台で、マスト７に沿って昇降する。８はフレームで、例えば昇降台６の前後に設ける。１０は被ガイド体で、後述の揺動中心軸３４とチルト軸３６とを介してフレーム８に接続され、マスト７にガイドされながらチェーン，ベルト，ロープなどの昇降部材１２により昇降する。１４はチルトモータで、水平面に対する昇降台６の傾斜角（チルト角）を制御するモータである。

昇降台６には例えばターンテーブル１６を設けて、例えば一対のスカラアーム１８，１８を搭載する。１９，２０はスカラアーム１８のアームで、２１〜２３は軸、２６はハンドで、一対のスカラアーム１８，１８の先端に取り付けてある。なおスカラアーム１８に代えてスライドフォーク等を用いても良く、またターンテーブル１６は設けなくても良い。ハンド２６は図１の鎖線よりも右側のエリアで物品を支持し、物品を支持するエリアを先端部という。２８は傾斜センサで、ハンド２６の先端部に設け、水平面からの傾斜を測定する。３０は物品位置センサで、ハンド２６上の物品の位置を測定し、例えばレーザ距離センサを用いる。３２はスタッカークレーン２の制御部である。

図２に、昇降台６のチルト機構を示す。フレーム８は、その上下一方で被ガイド体１０に対し揺動中心軸３４を中心に揺動自在に接続されている。被ガイド体１０の上下方向他方にはチルト軸３６が固定され、図２の左上に示すように、チルト軸３６はフレーム８に設けた長孔４２内を左右動自在である。そしてチルトモータ１４に取り付けたボールネジ３８に、ナット４０を介してチルト軸３６を接続する。このようにすると、チルトモータ１４により長孔４２に対しチルト軸３６が相対移動し、昇降台６は揺動中心軸３４を中心に揺動自在なので、昇降台６は図２の左右方向に傾斜（チルト）する。なおチルトの機構は図２のものに限らない。例えば昇降台６の４隅を吊持材で支持し、昇降台６の左右で吊持材の繰り出し量を変えると、昇降台はチルトする。なお実施例での移載装置の範囲は、昇降台６と昇降台６上のスカラアーム１８等、及びチルト機構と昇降台の昇降機構である。

図３に傾斜センサ２８の構造を示す。４３は電源、４４〜４６は抵抗で、このうち抵抗４６の電圧を出力とする。４８はコイル、４９は磁性体のヨーク、５０は磁性体の回転子で、コイル４８に通電すると、回転子５０はヨーク４９に対し向きを揃えようとする。回転子５０には鉛直方向下向きに遮蔽板５１を取り付け、傾斜センサ２８が傾くと、重力により遮蔽板５１を回転子５０と共に左右動させる。５２，５３はＬＥＤ、５４，５５はフォトトランジスタで、フォトダイオードなどでも良い。ここで傾斜センサ２８が傾斜すると、遮蔽板５１が傾動し、ＬＥＤ５２，５３の一方からの光を遮断する。光が遮断されると、フォトトランジスタ５４，５５の一方の抵抗が増し、コイル４８と抵抗４６とに電流が流れる。コイル４８に流れる電流は回転子５０及び遮蔽板５１の傾斜を解消するように作用し、遮蔽板５１の重力による傾斜に対しフィードバックを加える。これらの結果、抵抗４６を流れる電流は傾斜センサ２８の傾斜角にほぼ比例する。傾斜センサ２８は、重力による振り子（遮蔽板５１）の傾斜を検出するものに限らず、鉛直面内で円弧状のルートに沿って移動子を移動させると共に、位置を測定するものなどでも良い。ここで移動子の傾斜を打ち消すようにフィードバック、実施例ではコイル４８への通電とヨーク４９による吸引、とを加えることにより、移動子の不要な振動を除くことが好ましい。

図４に、スタッカークレーン４の制御部３２を示す。走行制御部５６は台車の走行を制御し、図示しないリニアスケール５７により測定した台車の走行方向の位置データを使用する。昇降制御部５８は、図示しないリニアスケール５９などにより測定した昇降台６の高さデータを用いて、昇降台を昇降させ、これによってアームを昇降させる。また昇降制御部５８は、移載時のアームの振動を抑制するため、振動によるアーム先端の位置変化を打ち消すように、昇降台を昇降させる。なお台車の走行方向及び高さ方向の位置を測定するセンサの種類は任意である。スカラアームの伸縮時に昇降制御部５８は、制振パターン記憶部６０のデータ等に従って昇降台６を昇降させることにより、ハンドの先端部の振動を抑制するように制振制御する。制振の対象は、チルトモータによるチルト制御、スカラアームの伸縮、物品の受け渡しによる荷重の変化などによる振動である。チルト制御部６２は、物品の受け渡しのため伸張したアームを昇降台の昇降により昇降させる際に、傾斜センサ２８からの信号により、ハンドの先端部を水平に保つようにチルト制御する。アームの伸縮時には、傾斜センサ２８に水平方向の加速度が働き、正確な傾斜角を得難いので、在荷と空荷の各々について記憶部６３に記憶した記憶パターンに従って、チルトを補正する。ターンテーブル制御部６４は、図示しないエンコーダ６５等の角度センサの信号に基づいて、ターンテーブルを制御する。アーム制御部６６は、物品位置センサ３０の信号に基づいて、荷下ろし時のアームの伸張量を決定するように、スカラアームを伸縮させる。

図５に荷すくい時の制御を示す。アームを伸張させる間は、水平方向の加速度が作用するため傾斜センサから正確なデータを得にくいので、記憶部で記憶したパターンに従って昇降台をチルト制御し、アーム先端部の傾斜を解消する。またチルトの制御並びにアームの伸張に伴い、アーム先端部に上下方向の振動が生じるので、アーム先端部の振動を防止するように昇降台を昇降させて、昇降方向に制振制御を施す。

アームの伸張が終了すると、昇降台の上昇によりアームを上昇させ、ここで図５の右側に示すように、アームの上昇は、上昇速度の大きな区間Ｌ１と、上昇速度を小さくし棚受けから荷すくいする区間Ｌ２、及びその後の上昇速度の大きな区間Ｌ３で構成されている。区間Ｌ１〜Ｌ３では水平方向の加速度が加わらないので、傾斜センサにより傾斜角を求めてチルト軸にフィードバック制御し、アーム先端部（ハンドの先端部）を水平に保つように傾斜を補正する。チルト軸の操作と、物品の受け渡しによる荷重の変化とにより、アームの先端に振動が生じるので、これを打ち消すように昇降台を昇降させる。

アームを後退させる際も、水平方向の加速度が働くので傾斜センサで傾斜角を正確に求めることは難しく、記憶部で記憶したパターンに従ってチルト軸を制御する。なおチルト制御の記憶パターンは在荷と空荷とで異ならせ、かつアームの伸張時と後退時とでも異ならせ、記憶パターンにはアームの伸張量毎のチルト角を記憶する。そしてチルト軸の制御とアームの後退とに伴うアーム先端部の振動を打ち消すように、昇降台を昇降させる。

実施例ではアーム昇降時の全域で、アーム先端部の傾斜角を測定できる。しかし棚受けのマークを光学センサで読み取る場合、狭い区間でのみチルト角を検出できる。すると他の区間では傾斜角を解消するようにフィードバック制御できないので、アームが物品と線状に接触したり、あるいは荷すくい後の物品が棚受けと接触したりすることがある。

図６に荷下ろしの制御を示し、アームで荷すくいする際に、あるいは荷下ろしの際に、物品位置センサで測定した物品までの距離に基づき、アームの伸張量を補正する。これによって図７の棚受け７０に対し、物品７２を奥行き方向で所定の位置に荷下ろしできる。アームの伸張に伴い先端部が傾斜するが、水平方向の加速度のため、傾斜センサで傾斜角を求めることが難しいため、記憶部の記憶パターンに従って傾斜角を補正する。そして昇降制御部では、アーム先端の振動を打ち消すように、昇降台を昇降させることにより、制振制御する。なお制振制御は省略しても良い。

昇降台の下降によりアームを下降させて荷下ろしする際に、図５と同様にＬ１,Ｌ２，Ｌ３の３つの区間で下降速度を変え、各区間とも傾斜センサにより求めた傾斜角により、チルト軸にフィードバック制御を施す。これによってアーム先端部を水平に保つ。チルト軸の操作による振動と、物品の受け渡しによるアーム先端部の振動とを打ち消すように、昇降制御部で制振制御する。そしてアームを後退させる際には、空荷でアームを後退させる場合の記憶パターンに従って傾斜を補正し、チルト軸を制御すると共に、アーム先端の振動を打ち消すように、制振制御を加える。

図７の７０は棚受けで、７１はガイドで、ボール状のローラなどからなり、物品７２を荷下ろしする際に、所定の位置から外れていると、ガイド７１でガイドする。また物品７２は液晶パネルあるいはプラズマパネルなどのフラットパネルのカセットなどであるが、物品の種類は任意である。ここで物品位置センサ３０により、ハンド２６上の物品７２までの距離を測定するので、棚受け７０に対し奥行き方向の所定の位置に荷下ろしできる。特に倉庫内で物品７２を繰り返し移動させると、ハンド２６に対する物品７２の位置ずれが蓄積され、大きな累積誤差となる可能性がある。しかし実施例では、荷下ろしの度に位置ずれが解消されるので、位置ずれが蓄積されない。さらに傾斜センサ２８により、ハンド２６の先端部の傾斜を測定し、チルト軸を操作して傾斜を解消するので、物品７２がガイド７１などと衝突することがなく、静かに所定の位置に荷下ろしできる。これらのため、物品に衝撃を加えず正確な位置に荷下ろしでき、また物品７２の荷下ろし位置を正確に保つことができる。

実施例では、物品位置センサ３０としてレーザ距離センサを用いたが、物品７２までの距離を測定できるものであればセンサの種類は任意で、その位置もハンド２６の後端には限らない。傾斜センサ２８はハンド２６の先端部（物品７２の荷重を支持する部分）に設けたが、例えば昇降台に設けたカメラなどで、昇降台を基準とする傾斜角を測定しても良い。実施例では、荷下ろし後に空荷でアームを後退させる際と、荷すくい前に空荷でアームを伸張させる際にも制振制御を加えた。しかし空荷のアームに対する制振制御を省略しても良く、また制振制御の全体を省略しても良い。

２スタッカークレーン
３走行レール
４台車
６昇降台
７マスト
８フレーム
１０被ガイド体
１２昇降部材
１４チルトモータ
１６ターンテーブル
１８スカラアーム
１９，２０アーム
２１〜２３軸
２６ハンド
２８傾斜センサ
３０物品位置センサ
３２制御部
３４揺動中心軸
３６チルト軸
３８ボールネジ
４０ナット
４２長孔
４３電源
４４〜４６抵抗
４８コイル
４９ヨーク
５０回転子
５１遮蔽板
５２，５３ＬＥＤ
５４，５５フォトトランジスタ
５６走行制御部
５７，５９リニアスケール
５８昇降制御部
６０制振パターン記憶部
６２チルト制御部
６３記憶部
６４ターンテーブル制御部
６５エンコーダ
６６アーム制御部
７０棚受け
７１ガイド
７２物品

Claims

チルト自在な基台上に、昇降と伸縮とが自在なアームを設けた移載装置であって、
前記アームの先端部の傾斜を検出するためのセンサと、アーム上の物品の位置を測定するためのセンサと、検出した傾斜を打ち消すように基台をチルトさせると共に、測定したアーム上の物品の位置に応じてアームの伸張量を補正する制御部、とを設けたことを特徴とする、移載装置。
前記傾斜を検出するセンサとして、前記アームの先端部に、重力による移動子の傾斜を検出する傾斜センサを設けたことを特徴とする、請求項１の移載装置。
前記制御部により、荷下ろし時に、前記アーム上の物品の位置に応じてアームを伸張させると共に、アームを伸張させる間、記憶済みのチルト角に従って基台をチルトさせ、かつアームの伸張後に、前記傾斜を検出するセンサからの信号により基台をチルトさせながら、アームを下降させるようにしたことを特徴とする、請求項１または２の移載装置。