JP2015043238A

JP2015043238A - 搬送システム

Info

Publication number: JP2015043238A
Application number: JP2014238921A
Authority: JP
Inventors: 素直新妻; Sunao Niitsuma
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2015-03-05
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: JP5828356B2

Abstract

【課題】搬送車両の充電作業が搬送作業に与える影響を従来よりも低減すると共にバッテリの大型化を抑制する。
【解決手段】蓄電池によって駆動され、電力を外部から受電及び外部に給電する複数の搬送車両と、搬送車両が走行する複数の走行軌道と、ある走行軌道と他の走行軌道とが隣接するエリアであって、ある走行軌道を走行する搬送車両と他の走行軌道を走行する搬送車両とが給電／受電する受給電エリアとを具備し、ある走行軌道を走行する搬送車両の隣に他の走行軌道を走行する搬送車両が存在する場合、ある走行軌道を走行する搬送車両は、他の走行軌道を走行する搬送車両から他電池残量を取得し、自らの電池残量が他電池残量よりも小さい場合に他の走行軌道を走行する搬送車両から電力を受電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、搬送システムに関する。

下記特許文献１には、無人走行車の運行制御技術が開示されている。この技術は、複数のステーションが配列された誘導路を走行し、外部の通信手段により指定されたステーションに順次停止して運搬作業を行うバッテリ駆動式の無人走行車の運行の制御において、無人走行車が走行開始位置及び走行終了位置である基準ステーションに到着したときに無人走行車のバッテリ電圧を測定し、バッテリ電圧が一定基準値以下のときには無人走行車をバッテリ充電ステーションに移動させることにより、無人走行車の充電作業が搬送作業に悪影響を与えることを抑制するものである。

特開平８−１０１７１３号公報

ところで、例えば誘導路が広いエリアに設定されている場合には、無人走行車にはバッテリ充電ステーションに比較的近いエリアで走行して搬送作業を行う無人走行車Ａと、バッテリ充電ステーションから比較的遠いエリアで走行して搬送作業を行う無人走行車Ｂとが存在し得る。このような場合において、無人走行車Ｂは、無人走行車Ａよりも長い距離を走行して搬送すべき物品の有無にかかわりなくバッテリ充電ステーションに移動するので、無人走行車の充電作業が搬送作業に与える影響が大きい。
また、例えばバッテリ充電ステーションから最も遠い場所で運搬作業を行う無人走行車に合わせてバッテリ容量を決定する必要があるので、バッテリが大型化するという問題もある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、搬送車両の充電作業が搬送作業に与える影響を従来よりも低減すると共にバッテリ（蓄電池）の大型化を抑制することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、蓄電池によって駆動され、電力を外部から受電及び外部に給電する複数の搬送車両と、搬送車両が走行する複数の走行軌道と、ある走行軌道と他の走行軌道とが隣接するエリアであって、ある走行軌道を走行する搬送車両と他の走行軌道を走行する搬送車両とが給電／受電する受給電エリアとを具備し、ある走行軌道を走行する搬送車両の隣に他の走行軌道を走行する搬送車両が存在する場合、ある走行軌道を走行する搬送車両は、他の走行軌道を走行する搬送車両から電池残量（他電池残量）を取得し、自らの電池残量が他電池残量よりも小さい場合に他の走行軌道を走行する搬送車両から電力を受電する、という手段を採用する。

また、本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、ある走行軌道を走行する搬送車両は、他の走行軌道を走行する搬送車両から受電した電力を蓄電池に充電する、という手段を採用する。

また、本発明では、第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、
搬送車両は、受給電エリアにおいて走行しつつ給電／受電する、という手段を採用する。

また、本発明では、第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、搬送車両は、非接触で電力を受電する受電コイルと非接触で電力を給電する給電コイルとを複数個所に備える、という手段を採用する。

本発明によれば、受給電エリアにおいて、ある走行軌道を走行する搬送車両と他の走行軌道を走行する搬送車両とが給電／受電するので、搬送車両は充電ステーションに走行することなく受電することが可能であり、よって搬送車両の充電作業が搬送作業に与える影響を従来よりも低減することが可能であると共に搬送車両のバッテリの大型化を抑制することが可能である。

本発明の一実施形態に係る無人搬送システムＡの全体構成を示すシステム構成図である。本発明の一実施形態における充電ステーション２の詳細構成を示す模式図である。本発明の一実施形態における無人搬送車３の機能構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態における非接触給電エリアＫａ，Ｋｂの状態を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る無人搬送システムの特徴的動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る無人搬送システムＡは、図１に示すように、自動倉庫と第１製造設備との間及び自動倉庫と第２製造設備で部品や完成品等の物品の搬送作業を行うものであり、第１走行軌道１Ａ、第２走行軌道１Ｂ、充電ステーション２、複数の無人搬送車３（搬送車両）及び地上制御局４から構成されている。

上記自動倉庫及び第１、第２製造設備には、無人搬送車３との間で物品の受け渡しを行うための入庫ステーション及び出庫ステーションが設けられている。第１走行軌道１Ａは、図示するように自動倉庫の入庫ステーション及び出庫ステーションと第１製造設備の入庫ステーション及び出庫ステーションとに跨ってループ状（無端状）に設けられており、無人搬送車３の走行を案内するためのものである。一方、第２走行軌道１Ｂは、自動倉庫の入庫ステーション及び出庫ステーションと第２製造設備の入庫ステーション及び出庫ステーションとに跨ってループ状（無端状）に設けられており、上記第１走行軌道１Ａと同様に無人搬送車３の走行を案内するためのものである。

このような第１、第２走行軌道１Ａ，１Ｂには、無人搬送車３が隣接した状態で走行あるいは停車することができるように略平行状態となる第１、第２非接触給電エリアＫａ，Ｋｂが設けられている。詳細については後述するが、第１、第２非接触給電エリアＫａ，Ｋｂは、無人搬送車３同士が受電／給電を行う場所（受給電エリア）である。本実施形態では、第１、第２走行軌道１Ａ，１Ｂの形状（レイアウト）の関係で、第１非接触給電エリアＫａと第２非接触給電エリアＫｂが離間した２箇所に設けられている。

充電ステーション２は、上記第１、第２非接触給電エリアＫａ，Ｋｂとは異なり、固定設置された地上充電設備から無人搬送車３が非接触給電を受けるための場所（給電場所）であり、第１走行軌道１Ａの一部から分岐した分岐軌道１ａ上に設けられている。この充電ステーション２には、図２に示すように、分岐軌道１ａ上で前後する位置関係に停車エリア１と停車エリア２とが設定されている。また、停車エリア１には地上給電コイル２ａが隣接状態に設けられ、停車エリア２には地上給電コイル２ｂが隣接状態に設けられている。

複数の無人搬送車３は、上記自動倉庫と第１、第２製造設備との間における物品搬送作業を行うバッテリ駆動の無人走行車両である。各無人搬送車３は、地上制御局４から無線通信を介して受信した搬送作業に関する指示情報に基づいて第１、第２走行軌道１Ａ，１Ｂ上を矢印で示す時計回り方向に走行することにより、自動倉庫の出庫ステーションから第１、第２製造設備の入庫ステーションに部品等の物品を搬送すると共に、第１、第２製造設備の出庫ステーションから自動倉庫の入庫ステーションに完成品等の物品を搬送する。

詳細については後述するが、各無人搬送車３は、第１、第２走行軌道１Ａ，１Ｂを走行して搬送作業を行うに際して、第１、第２非接触給電エリアＫａ，Ｋｂで非接触の受給電を行うと共に、充電ステーション２において給電を受ける。

図３は、このような各無人搬送車３の要部、つまり受給電系の機能構成を示している。各無人搬送車３は、この図３に示すように、受給電系の機能構成要素として、２つの受電コイル３ａ，３ｇ、２つの受電回路３ｂ，３ｈ、充放電回路３ｃ、蓄電池３ｄ、２つの給電回路３ｅ，３ｉ、２つの給電コイル３ｆ，３ｊ、無線通信機３ｋ及び制御装置３ｍを備えている。

受電コイル３ａは、上述した地上給電コイル２ａ，２ｂや他の無人搬送車３の給電コイル３ｆから非接触給電を受ける誘導コイルであり、無人搬送車３の一方の側面において後方側かつ地上給電コイル２ａ，２ｂや他の無人搬送車３の給電コイル３ｆと正対する高さ（位置）に設けられている。このような受電コイル３ａは、上記地上給電コイル２ａ，２ｂや他の無人搬送車３の給電コイル３ｆが発生する交流磁界に基づく電磁誘導によって交流電力を非接触で受電して受電回路３ｂに出力する。受電回路３ｂは、受電コイル３ａから入力される交流電力を直流電力に変換する電力変換回路であり、上記直流電力を充放電回路３ｃ及び給電回路３ｅに出力する。

受電コイル３ｇは、図４に示すように、他の無人搬送車３の給電コイル３ｊから非接触給電を受ける誘導コイルであり、無人搬送車３の他方の側面の前方側に設けられている。このような受電コイル３ｇは、他の無人搬送車３の給電コイル３ｊが発生する交流磁界に基づく電磁誘導によって交流電力を非接触で受電して受電回路３ｈに出力する。受電回路３ｈは、受電コイル３ｇから入力される交流電力を直流電力に変換する電力変換回路であり、上記直流電力を充放電回路３ｃ及び給電回路３ｉに出力する。

充放電回路３ｃは、上記受電回路３ｂあるいは受電回路３ｈから蓄電池３ｄへの電力供給（充電）及び当該蓄電池３ｄから給電回路３ｅあるいは給電回路３ｉへの電力供給（放電）を規制する電力調整回路である。この充放電回路３ｃは、例えば受電回路３ｂあるいは受電回路３ｈから供給された直流電力を一定電流に調整しつつ充電電力として蓄電池３ｄに出力すると共に、蓄電池３ｄから供給された直流電力（放電電力）の上限値を規制しつつ給電回路３ｅあるいは給電回路３ｉに出力する。蓄電池３ｄは、リチウムイオン電池、あるいは鉛蓄電池等の二次電池である。この蓄電池３ｄは、上記充放電回路３ｃから供給された直流電力を充電する一方、蓄電電力（直流電力）を放電して充放電回路３ｃに供給する。

なお、図３には示していないが、無人搬送車３は、複数の駆動輪、従動輪及び駆動輪を駆動する走行モータ等の走行系の機能構成要素、入庫ステーションや出庫ステーションと物品の受け渡しをする荷役系、またこれら走行系及び荷役系を統括的に制御する主制御系の機能構成要素を備えている。走行系、荷役系及び主制御系は、上述した蓄電池３ｄの電力を動力源として機能する。

給電回路３ｅは、上記充放電回路３ｃから供給された放電電力（直流電力）を交流電力に変換する電力変換回路であり、交流電力を給電コイル３ｆに出力する。給電コイル３ｆは、上記給電回路３ｅから供給された交流電力に基づいて誘導磁界を発生し、当該誘導磁界を介して外部に交流電力を給電する。また、この給電コイル３ｆは、図示するように、受電コイル３ａとは反対側に位置する無人搬送車３の他方の側面において後方側に設けられている。

無線通信機３ｋは、地上制御局４や他の無人搬送車３の無線通信機３ｋとの間で無線通信することにより、搬送作業や電力の受給電に関する情報を交換するためのものである。制御装置３ｍは、所定の制御プログラムに基づいて上記２つの受電回路３ｂ，３ｈ、充放電回路３ｃ、２つの給電回路３ｅ，３ｉ及び無線通信機３ｇを統括的に制御するものであり、当該制御によって搬送作業や他の無人搬送車３との間の電力の受給電を実現するものである。

地上制御局４は、本無人搬送システムＡを統括的に制御する制御装置である。この地上制御局４は、上述した無人搬送車３の無線通信機３ｋと無線通信を行うことにより無人搬送車３の動作を制御すると共に、充電ステーション２における地上給電コイル２ａ，２ｂへの給電を制御する。

次に、このように構成された無人搬送システムＡの動作、特に本実施形態の特徴点である無人搬送車３の受給電動作について、図５をも参照して詳しく説明する。なお、以下の説明において、左側、右側というのは、無人搬送車の進行方向に対して左側、右側という意味である。

本無人搬送システムＡでは、地上制御局４が無人搬送車３の搬送作業を統括的に制御する。すなわち、無人搬送車３は、無線通信機３ｋで受信した搬送作業の指示情報に基づいて第１、第２走行軌道１Ａ，１Ｂ上を時計回り方向に走行することにより、自動倉庫の出庫ステーションから荷受けした物品を第１製造設備あるいは第２製造設備の入庫ステーションに搬送し、また第１製造設備あるいは第２製造設備の出庫ステーションから荷受けした物品を自動倉庫の入庫ステーションに搬送する。

無人搬送車３は搬送作業の指示情報を地上制御局４から順次受信することにより、搬送作業を順次繰り返すが、無人搬送車３の制御装置３ｍは、第１、第２走行軌道１Ａ，１Ｂを走行する際に、図５に示す受給電処理を一定のタイムインターバルで実行する。すなわち、制御装置３ｍは、第１、第２走行軌道１Ａ，１Ｂを走行するに際して、例えば各入庫ステーションや出庫ステーションからの走行距離に基づいて、受給電エリアである第１非接触給電エリアＫａや第２非接触給電エリアＫｂにいるか否かを判断する（ステップＳ1）。

そして、無人搬送車３の制御装置３ｍは、ステップＳ1の判断が「Ｙｅｓ」の場合、つまり第１非接触給電エリアＫａもしくは第２非接触給電エリアＫｂに存在する場合、左側の第１走行軌道１Ａ上に他の無人搬送車３が並走する状態で存在するか否かを判断する（ステップＳ2）。すなわち、もし第１非接触給電エリアＫａに存在する場合には、制御装置３ｍは、無線通信機３ｋを用いて第１走行軌道１Ａ上を走行して第１非接触給電エリアＫａに進入した他の無人搬送車３あるいは地上制御局４と無線通信を行うことにより、ステップＳ2の判断処理を行い、また、もし第２非接触給電エリアＫｂに存在する場合には、制御装置３ｍは、無線通信機３ｋを用いて第１走行軌道１Ａ上を走行して第２非接触給電エリアＫｂに進入した他の無人搬送車３あるいは地上制御局４と無線通信を行うことにより、ステップＳ2の判断処理を行う。なお、ステップＳ1の判断が「Ｎｏ」の場合、つまり第１非接触給電エリアＫａにも第２非接触給電エリアＫｂに存在していない場合には、制御装置３ｍはステップＳ1の判断処理を繰り返す。

そして、無人搬送車３の制御装置３ｍは、ステップＳ2の判断が「Ｙｅｓ」の場合、つまり、自車が図４に示すように第２走行軌道１Ｂ上を走行する無人搬送車３で、かつ自車の左側に第１走行軌道１Ａ上を走行する他の無人搬送車３が存在する場合、例えば該左側に存在する他の無人搬送車３と無線通信を行うことにより、当該他の無人搬送車３の電池残量（他電池残量）を取得する（ステップＳ3）。

そして、制御装置３ｍは、この他電池残量と充放電回路３ｃから取得した蓄電池３ｄの電池残量（自電池残量）とを比較し（ステップＳ4）、自電池残量が他電池残量よりも大きい場合は、充放電回路３ｃを放電モードに設定して蓄電池３ｄの蓄電電力を給電回路３ｅに供給させることにより、給電コイル３ｆを介して他の無人搬送車３に給電する（ステップＳ5）。

一方、無人搬送車３の制御装置３ｍは、ステップＳ4において自電池残量が他電池残量よりも小さいと判断した場合には、充放電回路３ｃを充電モードに設定すると共に受電回路３ｈを機能させることにより、受電コイル３ｇを介して左側に隣接する他の無人搬送車３から充電して蓄電池３ｄに充電させる（ステップＳ6）。なお、制御装置３ｍは、ステップＳ4において自電池残量が他電池残量と同一であると判断した場合には、ステップＳ5のような給電処理やステップＳ6のような充電処理を何ら行うことなくステップＳ1の処理を繰り返す。

そして、無人搬送車３の制御装置３ｍは、ステップＳ2の判断が「Ｎｏ」の場合には、もし第１非接触給電エリアＫａに存在する場合には、無線通信機３ｋを用いて第２走行軌道１Ｂ上を走行して第１非接触給電エリアＫａに進入した他の無人搬送車３あるいは地上制御局４と無線通信を行うことにより、また、もし第２非接触給電エリアＫｂに存在する場合には、無線通信機３ｋを用いて第２走行軌道１Ｂ上を走行して第２非接触給電エリアＫｂに進入した他の無人搬送車３あるいは地上制御局４と無線通信を行うことにより、右側の第２走行軌道１Ｂ上に他の無人搬送車３が並走する状態で存在するか否かを判断する（ステップＳ7）。

すなわち、制御装置３ｍは、ステップＳ7の判断が「Ｙｅｓ」の場合、つまり、自車が図４に示すように第１走行軌道１Ａ上を走行する無人搬送車３で、かつ自車の右側に第２走行軌道１Ｂ上を走行する他の無人搬送車３が存在する場合、例えば該右側に存在する他の無人搬送車３と無線通信を行うことにより、当該他の無人搬送車３の電池残量（他電池残量）を取得する（ステップＳ8）。

そして、制御装置３ｍは、この他電池残量と充放電回路３ｃから取得した蓄電池３ｄの電池残量（自電池残量）とを比較し（ステップＳ9）、自電池残量が他電池残量よりも大きい場合は、充放電回路３ｃを放電モードに設定して蓄電池３ｄの蓄電電力を給電回路３ｉに供給させることにより、給電コイル３ｊを介して他の無人搬送車３に給電する（ステップＳ10）。

一方、無人搬送車３の制御装置３ｍは、ステップＳ9において自電池残量が他電池残量よりも小さいと判断した場合には、充放電回路３ｃを充電モードに設定すると共に受電回路３ｂを機能させることにより、受電コイル３ａを介して右側に隣接する他の無人搬送車３から受電して蓄電池３ｄに充電させる（ステップＳ11）。なお、制御装置３ｍは、ステップＳ9において自電池残量が他電池残量と同一であると判断した場合には、ステップＳ10のような給電処理やステップＳ11のような充電処理を何ら行うことなくステップＳ1の処理を繰り返す。

このような無人搬送車３における受給電処理によれば、第１、第２走行軌道１Ａ，１Ｂの途中に第１、第２非接触給電エリアＫａ，Ｋｂが設けられているので、また無人搬送車３が受電機能に加えて給電機能を備えているので、通常の搬送作業の中で電池残量の大きな無人搬送車３から電池残量の小さな無人搬送車３に電力が受け渡される。したがって、本実施形態によれば、搬送作業を中断して充電ステーション２に走行して充電する機会を従来よりも大幅に削減することが可能なので、無人搬送車３の充電作業が搬送作業に与える影響を従来よりも低減することが可能であると共に、無人搬送車３の蓄電池３ｄの大型化を抑制することが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態の各ステップＳ5，Ｓ6，Ｓ10，Ｓ11における給電処理あるいは充電（受電）処理では、第１走行軌道１Ａを走行する無人搬送車３と第２走行軌道１Ｂを走行する無人搬送車３とが何れも走行しつつ給電処理あるいは充電（受電）処理を行うが、本発明はこれに限定されない。各無人搬送車３が、例えば第１、第２非接触給電エリアＫａ，Ｋｂに進入したことを検知し、かつ他の無人搬送車３が左側あるいは右側に存在することを検知すると一時停止あるいは減速して給電処理あるいは充電（受電）処理を行ってもよい。

（２）また、第１、第２非接触給電エリアＫａ，Ｋｂにおいて安定な給電あるいは充電（受電）を実現するためには、２台の無人搬送車３が同一距離を保つこと、つまり一方の無人搬送車３の受電コイル３ａと他方の無人搬送車３の給電コイル３ｆとの距離や他方の無人搬送車３の受電コイル３ｇと一方の無人搬送車３の給電コイル３ｊとの距離が一定の近接状態を維持することが重要である。このような安定な給電あるいは充電（受電）を考慮すると、第１、第２非接触給電エリアＫａ，Ｋｂにおける２台の無人搬送車３の走行速度が等しいことが好ましいので、例えば２台の無人搬送車３間の無線通信によって２台の無人搬送車３の走行速度が等しくなるように速度調節することが好ましい。

（３）上記実施形態では、各無人搬送車３が互いに非接触で給電あるいは受電する電力伝送形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、給電ブラシ等を用いた接触式の電力伝送形態にも適用可能である。

（４）上記実施形態では、２つの走行軌道つまり第１、第２走行軌道１Ａ，１Ｂを走行する無人搬送車３間で給電処理あるいは充電（受電）処理を行うが、走行軌道の個数やレイアウトはこれに限定されない。例えば３つの走行軌道１〜３がある場合には、互いに隣り合う走行軌道１と走行軌道２とに非接触給電エリアを設定し、また互いに隣り合う走行軌道２と走行軌道３とに非接触給電エリアを設定することにより、３つの走行軌道１〜３間に亘る給電処理あるいは充電（受電）処理を実現することができる。

（５）上記実施形態では、非接触給電システムを無人搬送システムＡに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、無人搬送システムＡ以外の種々の適用が可能である。すなわち、本発明に係る車両は、無人搬送車３に限定されず、充電を必要とする種々の自動車、例えば運転手が運転する自動車にも適用可能である。

１Ａ…第１走行軌道、１Ｂ…第２走行軌道、１ａ…分岐軌道、２…充電ステーション、２ａ，２ｂ…地上給電コイル、３…無人搬送車（搬送車両）、３ａ、３ｇ…受電コイル、３ｂ，３ｈ…受電回路、３ｃ…充放電回路、３ｄ…蓄電池、３ｅ，３ｉ…給電回路、３ｆ，３ｊ…給電コイル、３ｋ…無線通信機、３ｍ…制御装置、４…地上制御局、Ｋａ…第１非接触給電エリア、Ｋｂ…第２非接触給電エリア

Claims

蓄電池によって駆動され、電力を外部から受電及び外部に給電する複数の搬送車両と、
搬送車両が走行する複数の走行軌道と、
ある走行軌道と他の走行軌道とが隣接するエリアであって、ある走行軌道を走行する搬送車両と他の走行軌道を走行する搬送車両とが給電／受電する受給電エリアとを具備し、
ある走行軌道を走行する搬送車両の隣に他の走行軌道を走行する搬送車両が存在する場合、ある走行軌道を走行する搬送車両は、他の走行軌道を走行する搬送車両から電池残量（他電池残量）を取得し、自らの電池残量が他電池残量よりも小さい場合に他の走行軌道を走行する搬送車両から電力を受電することを特徴とする搬送システム。
ある走行軌道を走行する搬送車両は、他の走行軌道を走行する搬送車両から受電した電力を蓄電池に充電することを特徴とする請求項１記載の搬送システム。
搬送車両は、受給電エリアにおいて走行しつつ給電／受電することを特徴とする請求項１または２記載の搬送システム。
搬送車両は、非接触で電力を受電する受電コイルと非接触で電力を給電する給電コイルとを複数個所に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の搬送システム。