JP2012218934A - 移動体及びその移動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
移動体の消費電力のピーク値を小さくする。
【構成】
移動体は、水平移動用の水平移動モータと昇降用の昇降モータとを備えている。From位置からTo位置への１回の移動で、移動の開始時に水平移動モータを加速動作させると共に昇降モータを下降動作させて回生電力を発生させ、移動の終了時に水平移動モータを減速動作させて回生電力を発生させると共に昇降モータを上昇動作させる。
【選択図】 図３

Description

この発明は移動体に関し、特に移動体の消費電力のピーク値を小さくすることに関する。

スタッカークレーン等の移動体を、非接触給電線から給電して、走行させることが行われている。移動体は非接触給電線からの受電装置の他に、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を備えている。非接触給電では、給電用に大容量の電源が必要なので、非接触給電線からスタッカークレーンが受電する電力のピーク値を小さくすることが要求される。

特許文献１（JP4244060B）は、スタッカークレーンの消費電力のピーク時に、非接触給電線からの電力とキャパシタからの電力の双方を使用することにより、受電する電力のピーク値を小さくすることを提案している。しかしながらこのようにしても、大容量の非接触給電線か大容量のキャパシタかが必要なことに変わりはない。

JP4244060B

この発明の課題は、移動体の消費電力のピーク値を小さくすることにある。

この発明は、水平移動用の水平移動モータと昇降用の昇降モータとを備えた移動体であって、
From位置からTo位置への１回の移動で、移動の開始時に水平移動モータを加速動作させると共に昇降モータを下降動作させて回生電力を発生させ、移動の終了時に水平移動モータを減速動作させて回生電力を発生させると共に昇降モータを上昇動作させる、モータ制御部を備えていることを特徴とする。

この発明はまた、水平移動用の水平移動モータと昇降用の昇降モータとを備えた移動体が移動する方法であって、
From位置からTo位置への１回の移動で、移動の開始時に水平移動モータを加速動作させると共に、昇降モータを下降動作させて回生電力を発生させるステップと、
移動の終了時に水平移動モータを減速動作させて回生電力を発生させると共に、昇降モータを上昇動作させるステップ、とをモータ制御部により移動体に実行させることを特徴とする。

好ましくは、前記移動体はスタッカークレーンで、非接触給電線から受電する受電装置を備えている。
また好ましくは、スタッカークレーン等の移動体は複数台有り、移動体間の通信により、水平移動モータの加速時期を互いに異ならせる。

移動体は例えば非接触給電線から給電を受けるスタッカークレーンであるが、地上を無軌道あるいは有軌道で走行する無人搬送車、昇降軸と水平移動軸とを備えた搬送装置、昇降軸と水平移動軸とを備えた工作機械へのローダー等でも良い。移動体は好ましくは電気二重層キャパシタ、リチウムイオン電池等の蓄電装置を備えている。特許請求の範囲で規定する動作は、移動体の移動の都度行う必要はなく、特許請求の範囲で規定する動作を行うことがあればよい。例えば水平移動を伴わない昇降のみの場合、特許請求の範囲に規定する動作は行わない。To位置が移動可能な範囲の下限にある場合も、移動の途中で昇降モータを上昇動作させる必要はない。この明細書で、移動体に関する記載はそのまま移動体の移動方法にも適用できる。

この発明では、From位置からTo位置への１回の移動で、移動の開始時に水平移動モータを加速動作させると共に、昇降モータを下降動作させて回生電力を発生させる。従って、水平方向の加速に必要な電力の一部あるいは全部を、昇降モータからの回生電力でまかなうことができる。そして移動の終了時に水平移動モータを減速動作させて回生電力を発生させると共に、昇降モータを上昇動作させる。このようにして、水平モータの加速のために下降した昇降台、あるいはワーク等を、水平移動モータからの回生電力で上昇させる。全体として、昇降台等の位置エネルギーを利用して、消費電力のピーク値を低下させることができる。従って非接触給電線の給電能力を小さくする、キャパシタ等の蓄電装置の容量を小さくする、等のことができる。

実施例のスタッカークレーンを備えた自動倉庫の側面図 実施例でのスタッカークレーンと給電装置とのブロック図 実施例でFrom位置からTo位置へ水平移動する際の、昇降台の軌跡と、水平モータ及び昇降モータの電力を示す図 実施例でFrom位置からTo位置へ下降する際の、昇降台の軌跡と水平モータ及び昇降モータの電力を示す図 実施例でFrom位置からTo位置へ上昇する際の、昇降台の軌跡と水平モータ及び昇降モータの電力を示す図

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５に、自動倉庫１のスタッカークレーン１０を例に実施例を示す。図１は自動倉庫１のレイアウトを示し、２は棚で、例えば左右一対設けられ、棚２に面して例えば２台のスタッカークレーン１０，１０が走行する。スタッカークレーン１０に限らず、水平移動軸と昇降軸の少なくとも２軸を備えた移動体であればよい。また水平移動は走行に限らず、ボールネジに沿って往復動するもの、あるいはスカラアームなどのように水平方向に伸縮するものでもよい。このような移動体には、無人搬送車、あるいは工作機械でのワークもしくは工具のローダー、昇降軸と水平移動軸とを備えたその他の搬送装置などがあり、その場合は自動倉庫１は設けなくても良い。なおスタッカークレーン１０は３台以上でも良く、あるいは１台でも良い。

棚２には、１箇所あるいは複数箇所にステーション３が設けられ、ステーション３は好ましくは棚２での最下位レベルよりも高い位置に設ける。高い位置にステーション３を設けることにより、移動の開始時に位置エネルギーを取り出すことができる。棚２は間口４を水平方向と高さ方向とにそれぞれ複数備え、スタッカークレーン１０は、ステーション３と間口４との間等で、物品１６を搬送する。スタッカークレーン１０は、図示しないレールに沿って走行する台車１２と、台車１２により支持されるマスト１３、及びマスト１３に沿って昇降する昇降台１４とを備えている。昇降台１４にはスライドフォークもしくはスカラアームなどの移載装置１５が設けられ、物品１６を棚２のステーション３及び間口４との間で移載する。

図２に、スタッカークレーン１０での、モータＭ１〜Ｍ３とその制御系とを示す。自動倉庫１にはスタッカークレーン１０の走行レールに沿って非接触給電線８が設置され、電源７から高周波電流を流し、スタッカークレーン１０のコイル１７で受電する。非接触給電の問題は、接触給電に比べ給電効率が低く、電源７に大きな容量が必要とされる点にある。６は地上側コントローラで、自動倉庫１の全体を管理すると共に、スタッカークレーン１０の機上コントローラ２０，２０と通信し、搬送指令等を割り当てる。

スタッカークレーン１０は、前記のコイル１７により非接触給電線８から受電し、受電装置１８により直流に変換し、キャパシタ１９を充電する。スタッカークレーン１では、コントローラ２０の制御下で、サーボドライバＤ１〜Ｄ３により走行モータＭ１，昇降モータＭ２，移載モータＭ３の各サーボモータを駆動する。なおサーボモータ以外のモータを設ける場合も、モータの制御部をスタッカークレーン１０に設けることにより、水平方向での加速時に昇降台を下降させて昇降モータＭ２により電力を回生し、水平方向での減速時に走行モータM1からの回生電力で昇降台を上昇させる。

コントローラ２０は、スタッカークレーン１０の出発位置（From位置）と目的位置（To位置）との間での、昇降と水平移動の速度パターンを発生すると共に、移載モータＭ３を制御して、棚２との間で物品の移載を行う。またスタッカークレーン１０のコントローラ２０は互いに通信して、消費電力のピークを時間的に異ならせると共に、互いの干渉を防止する。

図３〜図５に実施例の動作を示し、From位置からTo位置への実線と鎖線は昇降台の軌跡である。図３はFrom位置とTo位置とが同じ高さにある例を示し、実施例のコンセプトを最も単純に表している。From位置からTo位置へ最も単純に移動するためには、昇降動作を行わず図３の１点鎖線のように水平移動のみを行えばよい。これに対して実施例では、From位置から走行モータを加速する間、昇降モータにより昇降台の下降動作を行わせ、電力を回生する。回生した電力を走行モータで消費し、全体として非接触給電線から受電する電力のピーク値を小さくする。

水平方向の加速が終了した後、水平方向の減速を開始すると、走行モータの減速により生じる回生電力により、昇降モータにより上昇動作を行わせる。このようにして水平方向からの回生電力により、昇降台をTo位置へ上昇させる。走行モータの減速による回生エネルギーだけでは、To位置まで昇降台を上昇できない場合、水平方向に等速移動している区間でも昇降台を上昇させるか、あるいは走行モータからの回生エネルギー以上の電力で昇降モータを駆動する。From位置から昇降台を一旦下降させる間に解放される位置エネルギーを利用して、水平方向の加速に必要な電力をまかない、水平方向の減速により生じる回生エネルギーを利用して昇降台を元の位置に復帰させる。これが実施例での基本的なコンセプトである。From位置とTo位置との高さが異なる場合も、水平方向での加速時に昇降台を下降させ、水平方向での減速時に昇降台を上昇させ、昇降台の下降に伴う回生電力と、水平方向での減速に伴う回生電力とを利用する。

図４はTo位置が棚の最下段である例外的な場合を示し、To'位置は目的地が出発位置（From位置）よりも低い場所にある場合を一般的に示している。図４の下部に示すように、走行モータの加速時に昇降台を下降させて、回生エネルギーを走行モータによる加速動作に用いる。To位置への移動の場合、走行モータからの回生エネルギーの消費先が無いので、キャパシタに蓄電する。To'位置への移動の場合、走行モータからの回生エネルギーで昇降台を上昇させ、余剰のエネルギーが発生するとキャパシタを充電する。

図５は、From位置が棚の最下段で、To位置が棚の最上段である例外的な場合を示し、From’位置は棚の最下段よりも高い出発位置を示し、この場合もより高い位置にあるTo位置へ移動する。From位置からTo位置へ移動する場合、昇降台を下降させることができないので、走行モータの加速時には昇降台を上昇させないようにして、走行モータの加速中は、昇降モータでの昇降台の上昇速度を小さくする。なお、昇降台の上昇を開始した後に、走行モータでの加速を開始しても良い。走行モータから回生エネルギーが得られる減速区間で、昇降モータの消費電力を最大にし、この結果、昇降台の上昇速度は、走行モータの加速中は低速、定速移動中はやや中速、走行モータの減速中は高速となる。これに対してFrom'位置からスタートする場合、図５の下部のように、走行モータの加速中は昇降台を下降させてピーク電力を小さくすることができる。

実施例では、移動体が消費する電力のピーク値を小さくできる。この結果、電源７及び非接触給電線８などの装置を小規模なものにするか、キャパシタ１９を小さくすることができる。なお機上コントローラ２０から地上側コントローラ６へ、消費電力のスケジュールを送信し、電源７は消費電力に応じた電流を非接触給電線８に送電すると、効率的である。またキャパシタ１９は設けなくても良い。ワークのリフターを備えている地上走行のＡＧＶ等の場合、走行方向の加速時にワークを下降させ、減速時にワークを上昇させると良い。

１ 自動倉庫
２ 棚
３ ステーション
４ 間口
６ 地上側コントローラ
７ 電源
８ 非接触給電線
１０ スタッカークレーン
１２ 台車
１３ マスト
１４ 昇降台
１５ 移載装置
１６ 物品
１７ コイル
１８ 受電装置
１９ キャパシタ
２０ 機上コントローラ
Ｍ１ 走行モータ
Ｍ２ 昇降モータ
Ｍ３ 移載モータ
Ｄ１〜Ｄ３ サーボドライバ

Claims (3)

1. 水平移動用の水平移動モータと昇降用の昇降モータとを備えた移動体であって、
   From位置からTo位置への１回の移動で、移動の開始時に水平移動モータを加速動作させると共に昇降モータを下降動作させて回生電力を発生させ、移動の終了時に水平移動モータを減速動作させて回生電力を発生させると共に昇降モータを上昇動作させる、モータ制御部を備えていることを特徴とする移動体。
2. 前記移動体はスタッカークレーンで、非接触給電線から受電する受電装置を備えていることを特徴とする、請求項１の移動体。
3. 水平移動用の水平移動モータと昇降用の昇降モータとを備えた移動体が移動する方法であって、
   From位置からTo位置への１回の移動で、移動の開始時に水平移動モータを加速動作させると共に、昇降モータを下降動作させて回生電力を発生させるステップと、
   移動の終了時に水平移動モータを減速動作させて回生電力を発生させると共に、昇降モータを上昇動作させるステップ、とをモータ制御部により移動体に実行させることを特徴とする移動体の移動方法。

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