JP2021143039A

JP2021143039A - 無人フォークリフト

Info

Publication number: JP2021143039A
Application number: JP2020042158A
Authority: JP
Inventors: 明彦坂田; Akihiko Sakata
Original assignee: Mitsubishi Logisnext Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Logisnext Co Ltd
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2021-09-24
Anticipated expiration: 2040-03-11
Also published as: JP6884247B1

Abstract

【課題】比較的狭い通路幅でも走行可能な無人フォークリフト１を提供する。【解決手段】マスト３が設けられた車体２と、マスト３に沿って昇降するフォーク４と、フォーク４を車体２の幅方向にシフトさせるサイドシフト装置１０と、フォーク４上の荷物およびフォーク４前方の障害物を検出する検出装置２０とを備え、検出装置２０は、車体２の前後方向および高さ方向を含む平面を検出領域とするセンサ部と、センサ部を幅方向にシフトさせて検出領域を幅方向にシフトさせるセンサシフト部とを備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、無人フォークリフトに関する。

倉庫内では、管理装置の管理下で、複数の無人フォークリフト（例えば、レーザー誘導方式の無人フォークリフト）が走行および荷役作業を行う。管理装置は、各無人フォークリフトの走行ルートを決定し、決定した走行ルートを無人フォークリフトに通知する。通知を受けた無人フォークリフトは、自己位置を認識しながら、通知された走行ルートに従って走行する。

レーザー誘導方式の無人フォークリフトは、レーザースキャナを備える（例えば、特許文献１参照）。レーザースキャナは、レーザー光源を回転させながら周囲にレーザーを投光するとともに、倉庫内に配置された複数の反射板からの反射光を検出する。レーザー誘導方式の無人フォークリフトは、反射板の位置をマップ上で記憶しており、三角測量の原理に基づいて自己位置を算出する。これにより、レーザー誘導方式の無人フォークリフトは、自己位置を認識しながら、通知された走行ルートを走行することができる。

特開平８−１６１０３９号公報

ところで、有人フォークリフトが走行および荷役作業を行う倉庫において無人化を進める場合、安全上、倉庫内に配置された棚同士の間隔を大きくしたり、走行ルートを挟んで置かれている荷物同士の間隔を大きくしたりする必要がある。

しかしながら、このようなレイアウト変更はコストおよび時間を要するため、有人フォークリフトが走行および荷役作業を行う環境下で無人フォークリフトを稼動させることが望まれている。例えば、有人フォークリフトが走行する通路幅（走行ルート幅）のまま、無人フォークリフトを走行させることが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、比較的狭い通路幅でも走行可能な無人フォークリフトを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る無人フォークリフトは、
マストが設けられた車体と、
前記マストに沿って昇降するフォークと、
前記フォークを前記車体の幅方向にシフトさせるサイドシフト装置と、
前記フォーク上の荷物および前記フォーク前方の障害物を検出する検出装置と、
を備え、
前記検出装置は、
前記車体の前後方向および高さ方向を含む平面を検出領域とするセンサ部と、
前記センサ部を前記幅方向にシフトさせて前記検出領域を前記幅方向にシフトさせるセンサシフト部と、
を備えることを特徴とする。

この構成によれば、検出装置が障害物を検出した場合に、サイドシフト装置がフォークをシフトさせてフォーク上の荷物が障害物に当たらないようにすることができる。したがって、この構成によれば、比較的狭い通路幅（例えば、有人フォークリフトであれば走行可能な通路幅）でも走行することができる。

上記無人フォークリフトにおいて、
前記センサシフト部は、
前記荷物が検出されない第１非検出位置まで前記センサ部をシフトさせる第１動作と、
前記第１非検出位置において前記センサ部が前記障害物を検出した場合、前記障害物が検出されない第２非検出位置まで前記センサ部を前記幅方向の内側にシフトさせる第２動作と、を行い、
前記サイドシフト装置は、
前記センサ部が前記第２非検出位置よりも前記幅方向の外側において前記荷物を検出しないように、前記フォークをシフトさせることが好ましい。

上記無人フォークリフトにおいて、
前記センサ部は、
前記幅方向の一方側において前記検出領域を有する第１センサと、
前記幅方向の他方側において前記検出領域を有する第２センサと、
を備えるよう構成できる。

上記無人フォークリフトにおいて、
前記サイドシフト装置は、
前記マストに沿って昇降するリフトブラケットと、
前記リフトブラケットに設けられ、前記フォークが取り付けられたバックレストと、
前記バックレストおよび前記フォークの双方をシフトさせるか、または前記フォークのみをシフトさせるシフト機構と、を備え、
前記検出装置は、
前記リフトブラケットまたは前記バックレストに設けられているよう構成できる。

上記無人フォークリフトにおいて、
前記サイドシフト装置は、
前記フォークの荷すくい動作後、前記荷物の中心線と前記車体の中心線または任意の位置とが一致するように前記フォークをシフトさせるよう構成できる。

本発明によれば、比較的狭い通路幅でも走行可能な無人フォークリフトを提供することができる。

本発明に係る無人フォークリフトの側面図である。本発明に係るサイドシフト装置および検出装置の正面図である。本発明に係る無人フォークリフトの斜視図である。本発明に係る無人フォークリフトが取り扱う荷物を示す斜視図である。本発明に係る検出装置の検出領域を示す図であって、（Ａ）は走行時の検出領域を示す図、（Ｂ）荷下ろし動作時の検出領域を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る無人フォークリフトの実施形態について説明する。

［無人フォークリフトの構成］
図１に、本発明の一実施形態に係る無人フォークリフト１を示す。無人フォークリフト１は、車体２と、車体２の前部に設けられ、車体２の前後方向に水平移動可能に設けられたマスト３と、マスト３に沿って昇降するフォーク４と、車体２の上部に設けられたレーザースキャナ装置５とを備える。

レーザースキャナ装置５は、レーザー光源を回転させながら周囲にレーザーを投光し、倉庫内に配置された複数の反射板からの反射光を検出する。レーザースキャナ装置５の演算部は、反射板の位置を所定のマップ上で記憶しており、三角測量の原理に基づいて車体２の現在地を算出する。このようにして、無人フォークリフト１は、車体２の現在地に関する現在地情報を取得しながら、管理装置によって通知された走行ルートに従って走行する。

無人フォークリフト１は、フォーク４を車体２の幅方向（左右方向）にシフトさせるサイドシフト装置１０と、フォーク４上の荷物およびフォーク４前方の障害物を検出するための検出装置２０と、制御装置３０とを備える。

サイドシフト装置１０は、マスト３に沿って昇降するリフトブラケット１１と、リフトブラケット１１に設けられ、フォーク４が取り付けられたバックレスト１２と、フォーク４を車体２の幅方向にシフトさせるシフト機構１３とを備える。

シフト機構１３は、制御装置３０の制御下で車体２の幅方向に伸縮するシリンダ（例えば、油圧式のシリンダおよび油圧回路）で構成される。シフト機構１３は、バックレスト１２およびフォーク４の双方をシフトさせるように構成されているが、バックレスト１２をシフトさせることなくフォーク４をシフトさせるように構成されていてもよい。

検出装置２０は、図２に示すよう、第１センサ２１と、第２センサ２２と、第１センサ２１を車体２の幅方向にシフトさせる第１センサシフト機構２３と、第２センサ２２を車体２の幅方向にシフトさせる第２センサシフト機構２４とを備える。

検出装置２０は、フォーク４とともに昇降するのであれば、任意の位置に設けることができる。検出装置２０は、本実施形態では、バックレスト１２の後方のスペースを利用してリフトブラケット１１の上部に設けられている。シフト機構１３がフォーク４のみをシフトさせる場合、検出装置２０は、バックレスト１２に設けられていてもよい。すなわち、検出装置２０は、サイドシフト装置１０のシフト動作によってシフトしない位置に設けることが好ましい。

第１センサ２１は、図３に示すように、車体２の幅方向の一方側において、車体２の前後方向および高さ方向を含む平面を検出領域Ａ１、Ａ１’とするよう構成される。第１センサ２１は、検出領域Ａ１、Ａ１’において、フォーク４上の荷物およびフォーク４前方の障害物を検出することができる。また、第１センサ２１は、荷物および障害物までの距離情報を取得して制御装置３０に送ることができる。第１センサ２１としては、レーザースキャナを用いることができ、例えば、北陽電機株式会社製の測域センサを用いることができる。

第２センサ２２は、車体２の幅方向の他方側において、車体２の前後方向および高さ方向を含む平面を検出領域Ａ２、Ａ２’とするよう構成される。第２センサ２２は、検出領域Ａ２、Ａ２’において、フォーク４上の荷物およびフォーク４前方の障害物を検出することができる。また、第２センサ２２は、荷物および障害物までの距離情報を取得して制御装置３０に送ることができる。第２センサ２２は、第１センサ２１と同じセンサを用いることができる。

第１センサシフト機構２３は、第１センサ２１を車体２の幅方向にシフトさせて、検出領域Ａ１、Ａ１’を車体２の幅方向にシフトさせる。第１センサシフト機構２３は、例えば、制御装置３０の制御下で車体２の幅方向に伸縮するリニアアクチュエータで構成される。

第２センサシフト機構２４は、第２センサ２２を車体２の幅方向にシフトさせて、検出領域Ａ２、Ａ２’を車体２の幅方向にシフトさせる。第２センサシフト機構２４は、例えば、制御装置３０の制御下で車体２の幅方向に伸縮するリニアアクチュエータで構成される。

制御装置３０は、例えば、マイコンで構成され、車体２の内部に設けられる。制御装置３０は、走行制御および荷役動作制御に加えて、サイドシフト装置１０および検出装置２０の制御を行う。これらの制御については後述する。

図４に、無人フォークリフト１が取り扱う荷物を示す。本発明における荷物は、荷物ＭとパレットＰとを含む。パレットＰは、上壁Ｐｃおよび下壁Ｐｄを有し、上下壁Ｐｃ、Ｐｄは、両側に設けられた左右壁Ｐｅと中央に設けられた中壁Ｐｂとにより支持される。これにより、パレットＰは、左右壁Ｐｅと中壁Ｐｂとの間に、一対の差込孔Ｐａが形成される。無人フォークリフト１は、フォーク４を一対の差込孔Ｐａに差し込んで荷役動作を行う。

パレットＰの幅は、例えば１１００［ｍｍ］であり、無人フォークリフト１の車幅は、例えば１０８０［ｍｍ］であり、第１センサ２１−第２センサ２２間の幅は、例えば最大で１２００［ｍｍ］である。

［無人フォークリフトのサイドシフト制御］
次に、無人フォークリフト１のサイドシフト制御について説明する。

（荷すくい動作時のサイドシフト制御）
無人フォークリフト１は、フォーク４をパレットＰの差込孔Ｐａに差し込んで荷すくい動作を行う。制御装置３０は、第１センサシフト機構２３を制御して第１センサ２１を車体２の幅方向にシフトさせ、第１センサ２１に荷物の一方側の端を検出させる。例えば、第１センサ２１を幅方向の外側（車体２から離れる方向の側）にシフトさせる場合、制御装置３０は、第１センサ２１が荷物を検出しなくなったら、第１センサ２１を直前の荷物を検出した位置に戻し、その位置を荷物の一方側の端の位置として記憶する。

同様に、制御装置３０は、第２センサシフト機構２４を制御して第２センサ２２を車体２の幅方向にシフトさせ、第２センサ２２に荷物の他方側の端を検出させる。例えば、第２センサ２２を幅方向の外側にシフトさせる場合、制御装置３０は、第２センサ２２が荷物を検出しなくなったら、第２センサ２２を直前の荷物を検出した位置に戻し、その位置を荷物の他方側の端の位置として記憶する。

制御装置３０は、記憶した荷物の端の位置から、荷物の幅方向の寸法を算出し、荷物の幅方向における中心位置を特定する。制御装置３０は、車体２の幅方向における中心位置を予め記憶している。制御装置３０は、荷物の中心位置と車体２の中心位置とに基づいて、荷物の幅方向における中心線と車体２の幅方向における中心線とが一致するように、フォーク４のシフト量を算出する。

サイドシフト装置１０のシフト機構１３は、制御装置３０の制御下で上記シフト量だけフォーク４をシフトさせる。これにより、荷物の中心線と車体２の中心線とを一致させることができる。

（走行時のサイドシフト制御）
制御装置３０は、第１センサ２１および第２センサ２２を、荷物の端および車体２の端よりも外側の第１非検出位置にシフトさせる第１動作を行う。以下では、荷物の端が車体２の端よりも外側にあるものとする。

図５（Ａ）に示すように、走行時における第１センサ２１は、検出領域Ａ１として減速領域Ａ１１および停止領域Ａ１２を有し、検出領域Ａ１’として減速領域Ａ１１’および停止領域Ａ１２’を有する。同様に、第２センサ２２は、検出領域Ａ２、Ａ２’としてそれぞれ減速領域および停止領域を有する。

制御装置３０は、前進時に第１センサ２１が減速領域Ａ１１において障害物を検出した場合、および後進時に第１センサ２１が減速領域Ａ１１’において障害物を検出した場合、車体２の走行速度を減速させる。同様に、制御装置３０は、前後進時に第２センサ２２が減速領域において障害物を検出した場合、車体２の走行速度を減速させる。

制御装置３０は、前進時に第１センサ２１が停止領域Ａ１２において障害物を検出した場合、および後進時に第１センサ２１が停止領域Ａ１２’において障害物を検出した場合、車体２の走行を停止させる。同様に、制御装置３０は、前後進時に第２センサ２２が停止領域において障害物を検出した場合、車体２の走行を停止させる。

走行時における障害物は、例えば、倉庫内に配置された棚から通路側にはみ出した荷物、または倉庫内の所定の荷物置場から通路側にはみ出した荷物である。

制御装置３０は、車体２の走行を減速または停止させた状態で、障害物が検出されない第２非検出位置まで、第１センサ２１または第２センサ２２を車体２の幅方向内側にシフトさせる第２動作を行うと同時に、第１センサ２１または第２センサ２２が第２非検出位置よりも幅方向外側においてフォーク４上の荷物を検出しないように、フォーク４をシフトさせる。なお、第２動作後にフォーク４をシフトさせてもよい。

例えば、第１センサ２１が停止領域Ａ１２において障害物を検出した場合、制御装置３０は、第１センサシフト機構２３を制御し、障害物が検出されない第２非検出位置まで第１センサ２１を車体２の幅方向内側にシフトさせると同時に、サイドシフト装置１０のシフト機構１３を制御し、第１センサ２１が第２非検出位置よりも幅方向外側においてフォーク４上の荷物を検出しないように、フォーク４をシフトさせる。これにより、無人フォークリフト１は障害物を避けることができるので、制御装置３０は、再び車体２を前進させる。

（荷下ろし動作時のサイドシフト制御）
所定の荷下ろし位置（例えば、棚の正面）に停止した無人フォークリフト１は、荷下ろし動作を行うためにフォーク４を上昇させる。制御装置３０は、第１センサ２１および第２センサ２２を、フォーク４上の荷物の端よりも外側の第１非検出位置にシフトさせる。

図５（Ｂ）に示すように、荷下ろし動作時における第１センサ２１は、検出領域Ａ１として障害物検出領域Ａ１３および棚検出領域Ａ１４を有する。同様に、第２センサ２２は、検出領域Ａ２として障害物検出領域および棚検出領域を有する。なお、荷下ろし動作時においては、第１センサ２１はフォーク４後方の検出領域Ａ１’を有さず、第２センサ２２はフォーク４後方の検出領域Ａ２’を有さないように設定されている。

荷下ろし動作時における障害物は、例えば、棚の柱、または荷下ろし場所（荷物の収納スペース内）にはみ出した横の荷物である。

第１センサ２１が、障害物検出領域Ａ１３において障害物を検出せず、かつ棚検出領域Ａ１４において棚の桁材Ｒを検出しないとともに、第２センサ２２が、障害物検出領域において障害物を検出せず、かつ棚検出領域において棚の桁材Ｒを検出しない場合、無人フォークリフト１は、制御装置３０の制御下で荷下ろし動作を行う。

第１センサ２１の障害物検出領域Ａ１３および第２センサ２２の障害物検出領域の少なくとも一方において障害物が検出された場合、制御装置３０は、障害物を検出した第１センサ２１または第２センサ２２を障害物が検出されなくなる第２非検出位置まで幅方向内側にシフトさせるとともに、荷物が棚の収納スペース内に収まるように、フォーク４をシフトさせる。これにより、無人フォークリフト１はフォーク４上の荷物が幅方向の障害物に当たるのを回避できる。

また、第１センサ２１の棚検出領域Ａ１４および第２センサ２２の棚検出領域の双方で棚の桁材Ｒを検出しない高さまでフォーク４を上昇させることで、フォーク４上の荷物（特に、パレットＰ）が桁材Ｒに当たることを回避できる。

結局、無人フォークリフト１では、障害物が検出されない第２非検出位置を特定し、第２非検出位置よりも幅方向外側においてフォーク４上の荷物を検出しないようにフォーク４をシフトさせる。したがって、本実施形態に係る無人フォークリフト１によれば、比較的狭い通路幅（例えば、有人フォークリフトであれば走行可能な通路幅）でも走行することができ、かつ障害物を回避して荷下ろし動作を行うことができる。

以上、本発明に係る無人フォークリフトの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

［変形例］
本発明に係る無人フォークリフトは、マストが設けられた車体と、マストに沿って昇降するフォークと、フォークを車体の幅方向にシフトさせるサイドシフト装置と、フォーク上の荷物およびフォーク前方の障害物を検出する検出装置とを備え、検出装置は、車体の前後方向および高さ方向を含む平面を検出領域とするセンサ部と、センサ部を幅方向にシフトさせて検出領域を幅方向にシフトさせるセンサシフト部とを備えるのであれば、適宜構成を変更できる。

本発明に係る無人フォークリフトは、レーザー誘導方式の無人フォークリフトに限定されるものではなく、別の方式の無人フォークリフトでもよい。

１無人フォークリフト
２車体
３マスト
４フォーク
５レーザースキャナ装置
１０サイドシフト装置
１１リフトブラケット
１２バックレスト
１３シフト機構
２０検出装置
２１第１センサ
２２第２センサ
２３第１センサシフト機構
２４第２センサシフト機構
３０制御装置

Claims

マストが設けられた車体と、
前記マストに沿って昇降するフォークと、
前記フォークを前記車体の幅方向にシフトさせるサイドシフト装置と、
前記フォーク上の荷物および前記フォーク前方の障害物を検出する検出装置と、
を備え、
前記検出装置は、
前記車体の前後方向および高さ方向を含む平面を検出領域とするセンサ部と、
前記センサ部を前記幅方向にシフトさせて前記検出領域を前記幅方向にシフトさせるセンサシフト部と、
を備えることを特徴とする無人フォークリフト。
前記センサシフト部は、
前記荷物が検出されない第１非検出位置まで前記センサ部をシフトさせる第１動作と、
前記第１非検出位置において前記センサ部が前記障害物を検出した場合、前記障害物が検出されない第２非検出位置まで前記センサ部を前記幅方向の内側にシフトさせる第２動作と、を行い、
前記サイドシフト装置は、
前記センサ部が前記第２非検出位置よりも前記幅方向の外側において前記荷物を検出しないように、前記フォークをシフトさせることを特徴とする請求項１に記載の無人フォークリフト。
前記センサ部は、
前記幅方向の一方側において前記検出領域を有する第１センサと、
前記幅方向の他方側において前記検出領域を有する第２センサと、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の無人フォークリフト。
前記サイドシフト装置は、
前記マストに沿って昇降するリフトブラケットと、
前記リフトブラケットに設けられ、前記フォークが取り付けられたバックレストと、
前記バックレストおよび前記フォークの双方をシフトさせるか、または前記フォークのみをシフトさせるシフト機構と、を備え、
前記検出装置は、
前記リフトブラケットまたは前記バックレストに設けられてい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無人フォークリフト。
前記サイドシフト装置は、
前記フォークの荷すくい動作後、前記荷物の中心線と前記車体の中心線とが一致するように前記フォークをシフトさせることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の無人フォークリフト。