JP2022047309A - 物品搬送設備 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022047309000001
【課題】比較的簡素な制御構成で、走行部の走行動作中に物品に伝わる鉛直方向の振動を低減できる技術を実現する。
【解決手段】制御部は、保持部の昇降方向の位置を目標位置に近づけるように昇降部を制御するフィードバック制御を、目標位置を変化させながら実行することで、保持部を昇降させる昇降動作を昇降部に行わせると共に、保持部が物品を保持した状態で走行経路に沿って走行する走行動作を走行部に行わせる間、目標位置を固定してフィードバック制御を実行する。制御部は、走行動作中のフィードバック制御のゲインである走行動作中ゲインを、昇降動作中のフィードバック制御のゲインである昇降動作中ゲインより低くする。
【選択図】図８

Description

本発明は、走行経路に沿って走行して物品を搬送する搬送車と、搬送車の動作を制御する制御部と、を備えた物品搬送設備に関する。
上記のような物品搬送設備の一例が、特開２０１７－１２４８８５号公報（特許文献１）に開示されている。以下、背景技術の説明において括弧内に示す符号は特許文献１のものである。特許文献１の物品搬送設備は、走行経路に沿って走行して物品（３）を搬送する物品搬送装置（２）と、物品搬送装置（２）の動作を制御する制御装置（８０）と、を備えている。特許文献１には、物品搬送装置（２）が備える走行部（１１）の走行に起因する物品（３）の振動を低減するための技術が記載されている。具体的には、走行部（１１）の走行動作中、当該文献の図６に示されるような制御系を用いて、物品（３）を支持する第一支持部（４）を昇降させる昇降用モータ（２１）の駆動を制御することで、物品（３）の鉛直方向（Ｚ）の振動を低減することが記載されている。
特開２０１７－１２４８８５号公報
ところで、特許文献１の図６に示される制御系は、位置偏差に基づき基本トルクを生成するフィードバック制御系に、当該基本トルクに加算する制振トルクを生成する制振トルク生成系が追加されたものである。そのため、このような制振トルク生成系が不要な場合に比べて、制御構成が複雑化しやすい。
そこで、比較的簡素な制御構成で、走行部の走行動作中に物品に伝わる鉛直方向の振動を低減できる技術の実現が望まれる。
本開示に係る物品搬送設備は、走行経路に沿って走行して物品を搬送する搬送車と、前記搬送車の動作を制御する制御部と、を備えた物品搬送設備であって、前記搬送車は、前記走行経路に沿って走行する走行部と、前記物品を保持する保持部と、前記保持部を前記走行部に対して昇降方向に昇降させる昇降部と、を備え、前記制御部は、前記保持部の前記昇降方向の位置を目標位置に近づけるように前記昇降部を制御するフィードバック制御を、前記目標位置を変化させながら実行することで、前記保持部を昇降させる昇降動作を前記昇降部に行わせると共に、前記保持部が前記物品を保持した状態で前記走行経路に沿って走行する走行動作を前記走行部に行わせる間、前記目標位置を固定して前記フィードバック制御を実行し、前記制御部は、前記走行動作中の前記フィードバック制御のゲインである走行動作中ゲインを、前記昇降動作中の前記フィードバック制御のゲインである昇降動作中ゲインより低くする。
保持部の位置決め時間の短縮等のために、昇降部による保持部の昇降動作中のフィードバック制御のゲイン（昇降動作中ゲイン）は、比較的高くすることが通常求められる。本構成によれば、昇降動作中ゲインを高くしつつ、走行部の走行動作中のフィードバック制御のゲイン（走行動作中ゲイン）を低くすることができる。このように走行動作中ゲインを低くすることで、走行動作中に保持部が目標位置から変位した場合に、保持部の昇降方向の位置を目標位置に戻すための修正力の大きさを適度に抑えて、保持部に保持された物品に伝わる振動を小さく抑えることができる。このように、本構成によれば、走行動作中ゲインを昇降動作中ゲインより低くするという比較的簡素な制御構成で、走行部の走行動作中に物品に伝わる鉛直方向の振動を低減することができる。
物品搬送設備の更なる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。
搬送車の斜視図 搬送車の側面図 走行経路の平面レイアウトの一例を示す図 分岐部において左側の走行経路に進入する搬送車を示す平面図 分岐部において右側の走行経路に進入する搬送車を示す平面図 制御ブロック図 フィードバック制御の制御系を示すブロック図 フィードバック制御のゲインのパターンの時間変化の一例を示す図
物品搬送設備の実施形態について、図面を参照して説明する。図１に示すように、物品搬送設備１００は、走行経路４０に沿って走行して物品２を搬送する搬送車１を備えている。ここで、走行経路４０の長手方向（走行経路４０が延びる方向）を経路長手方向Ｘとし、走行経路４０の幅方向を経路幅方向Ｙとする。経路幅方向Ｙは、経路長手方向Ｘ及び鉛直方向Ｚの双方に直交する方向である。
本実施形態では、物品搬送設備１００は、走行経路４０に沿って配置された走行レール４１（ここでは、経路幅方向Ｙに間隔を空けて配置された一対の走行レール４１）を備えており、搬送車１は、走行レール４１に沿って走行する。図２に示すように、本実施形態では、搬送車１は、天井３に沿って形成された走行経路４０に沿って走行する天井搬送車であり、走行レール４１は、天井３から吊り下げ支持されている。なお、搬送車１は、天井搬送車以外の搬送車であってもよい。天井搬送車以外の搬送車として、床に沿って形成された走行経路に沿って走行する搬送車を例示することができる。この場合の走行経路は、走行レールによって形成されるものであっても、仮想的に設定されるものであってもよい。
図１及び図２に示すように、搬送車１は、走行経路４０に沿って走行する走行部１０を備えている。走行部１０は、走行レール４１（ここでは、一対の走行レール４１）に沿って走行する。走行部１０は、走行レール４１の走行面を転動する車輪１１と、車輪１１を回転させる走行用駆動部Ｍ１（例えば、サーボモータ等の電動モータ）と、を備えている。走行レール４１の走行面は、鉛直方向Ｚの上側Ｚ１を向く面であり、車輪１１は、鉛直方向Ｚに直交する軸心周りに回転する。車輪１１が走行用駆動部Ｍ１により回転駆動されることで、走行部１０が走行レール４１に沿って走行する。詳細は省略するが、走行部１０は、走行レール４１の案内面を転動する補助輪を備えており、走行部１０は、補助輪が走行レール４１の案内面に接触案内された状態で、走行レール４１に沿って走行する。走行レール４１の案内面は、経路幅方向Ｙの内側（一対の走行レール４１の間の経路幅方向Ｙの中心位置に向かう側）を向く面であり、補助輪は、鉛直方向Ｚに沿う軸心周りに回転する（本例では、遊転する）。図１に示す例では、搬送車１は、走行部１０を、車体前後方向（搬送車１を基準として定義される方向であって、走行経路４０に配置された状態で経路長手方向Ｘに沿う方向）に並ぶように一対備えている。
図１に示すように、本実施形態では、走行部１０は、走行レール４１とは別の案内レール４２（図４、図５参照）の案内面を転動する案内輪１２を備えている。案内レール４２の案内面は、経路幅方向Ｙの一方側を向く面であり、案内輪１２は、鉛直方向Ｚに沿う軸心周りに回転する（本例では、遊転する）。案内レール４２は、走行経路４０に沿って配置されており、ここでは、走行経路４０における経路幅方向Ｙの中央部に配置されている。案内レール４２は、走行経路４０の一部（例えば、合流部４０ａ、分岐部４０ｂ、曲線区間）に設けられている。図３に示すように、合流部４０ａは、複数の走行経路４０が１つの走行経路４０に合流する箇所であり、分岐部４０ｂは、１つの走行経路４０が複数の走行経路４０に分岐する箇所である。図３では、搬送車１の走行方向を矢印で示している。また、曲線区間は、走行経路４０における平面視（鉛直方向Ｚに沿う方向視）で曲線状に形成される区間である。
本実施形態では、走行部１０は、一対の走行レール４１の一方の走行面を転動する車輪１１と、一対の走行レール４１の他方の走行面を転動する車輪１１との、一対の車輪１１を備えている。走行経路４０における案内レール４２が設けられた部分では、一対の車輪１１の一方のみが走行レール４１に接触し、且つ、案内輪１２が案内レール４２に接触する姿勢で（すなわち、走行部１０の荷重が、当該一方の車輪１１が接触する走行レール４１と、案内レール４２とで受け止められる姿勢で）、走行部１０を走行させることができる。
具体的には、図４に示すように、搬送車１が分岐部４０ｂにおいて左側（進行方向を向いて左側、以下同様）の走行経路４０に進入する場合には、右側（進行方向を向いて右側、以下同様）の走行レール４１が途切れるが、走行部１０は、左側の車輪１１が左側の走行レール４１に接触し、且つ、案内輪１２が案内レール４２に左側から接触する姿勢で、右側の走行レール４１が途切れる箇所を走行する。また、図５に示すように、搬送車１が分岐部４０ｂにおいて右側の走行経路４０に進入する場合には、左側の走行レール４１が途切れるが、走行部１０は、右側の車輪１１が右側の走行レール４１に接触し、且つ、案内輪１２が案内レール４２に右側から接触する姿勢で、左側の走行レール４１が途切れる箇所を走行する。図示は省略するが、合流部４０ａにも右側又は左側の走行レール４１が途切れる箇所があり、走行部１０は、合流部４０ａにおいて、分岐部４０ｂと同様に、一対の車輪１１の一方のみが走行レール４１に接触し、且つ、案内輪１２が案内レール４２に接触する姿勢で走行する。
図１及び図６に示すように、走行部１０は、案内輪１２を走行部１０の幅方向（上記一対の車輪１１の並び方向）に移動させる切替用駆動部Ｍ４（例えば、ソレノイドや電動モータ）を備えており、切替用駆動部Ｍ４の駆動により、案内輪１２の位置が、案内レール４２に対して右側に配置されて案内レール４２に右側から接触する右側案内位置（図５参照）と、案内レール４２に対して左側に配置されて案内レール４２に左側から接触する左側案内位置（図４参照）と、に切り替えられる。
図２に示すように、搬送車１は、物品２を保持する保持部２１を備えている。本実施形態では、保持部２１は、物品２を鉛直方向Ｚの上側Ｚ１から保持する。物品２の種類はこれに限定されないが、本実施形態では、物品２は、半導体ウェハを収容する容器（具体的には、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod））であり、保持部２１は、物品２の上部に形成されたフランジ部を把持することで、当該物品２を保持する。図６に示すように、保持部２１は、保持部２１の状態を切り替える保持用駆動部Ｍ３（例えば、ソレノイドや電動モータ）を備えており、保持用駆動部Ｍ３の駆動により、保持部２１の状態が、物品２を保持する保持状態と、物品２に対する保持が解除される保持解除状態とに切り替えられる。
図２に示すように、搬送車１は、保持部２１を走行部１０に対して鉛直方向Ｚに昇降させる昇降部２２を備えている。図６に示すように、昇降部２２は、保持部２１を昇降させる昇降用駆動部Ｍ２（例えば、サーボモータ等の電動モータ）を備えており、昇降用駆動部Ｍ２の駆動により、保持部２１が昇降される。本実施形態では、昇降部２２は、走行部１０に対して鉛直方向Ｚの下側Ｚ２に配置されている。昇降部２２は、走行レール４１に対しても下側Ｚ２に配置されている。具体的には、搬送車１は、走行部１０（ここでは、一対の走行部１０）に連結された本体部２０を備えており、本体部２０は、走行部１０に対して下側Ｚ２に配置された状態で、走行部１０に支持されている。そして、図２に示すように、昇降部２２は本体部２０に設けられている。本実施形態では、鉛直方向Ｚが「昇降方向」に相当する。
走行経路４０に沿って走行する走行動作を走行部１０が行う場合には、保持部２１は第１高さＨ１に昇降される。そして、走行部１０が走行動作を行っている間、保持部２１の高さ（鉛直方向Ｚの位置）は第１高さＨ１に維持される。図２に示すように、本実施形態では、第１高さＨ１は、保持部２１に保持された物品２が本体部２０に収容される高さである。第１高さＨ１に位置する保持部２１に保持された物品２は、経路長手方向Ｘの両側から本体部２０に覆われるように、本体部２０に収容される。また、保持部２１と移載対象箇所４との間での物品２の移載動作を搬送車１が行う場合には、保持部２１は、移載対象箇所４に対応する第２高さＨ２に昇降される。第２高さＨ２は、各移載対象箇所４の高さに応じて設定される。移載対象箇所４は、例えば、物品２を処理対象とする処理装置のロードポートや、物品２を保管する保管装置の保管棚とされる。図２には、移載対象箇所４の一例として、物品２を下側Ｚ２から支持する支持部を示している。本実施形態では、第２高さＨ２は、第１高さＨ１よりも低い高さとされる。
本実施形態では、昇降部２２は、保持部２１を吊り下げ支持した状態で、保持部２１を昇降させる。具体的には、保持部２１は、ベルトやワイヤ等の伝動部材２３の先端部に連結されている。そして、昇降部２２は、伝動部材２３が巻回された巻回体を昇降用駆動部Ｍ２の駆動により回転させて、伝動部材２３を巻き取り又は繰り出すことで、保持部２１を上昇又は下降させる。このように、本実施形態では、昇降部２２は、保持部２１を吊り下げて昇降させるため、物品２は、昇降部２２から吊り下げられるように保持部２１に保持される。
図６に示すように、物品搬送設備１００は、搬送車１の動作を制御する制御部３０を備えている。制御部３０は、ＣＰＵ等の演算処理装置を備えると共にメモリ等の周辺回路を備え、これらのハードウェアと、演算処理装置等のハードウェア上で実行されるプログラムとの協働により、制御部３０の各機能が実現される。制御部３０は、搬送車１に設けられても、搬送車１とは独立に設けられてもよい。また、制御部３０が互いに通信可能に分離された複数のハードウェアを備える場合、一部のハードウェアが搬送車１に設けられ、残りのハードウェアが搬送車１とは独立に設けられてもよい。
制御部３０は、走行用駆動部Ｍ１の駆動を制御することで、走行経路４０に沿って走行する走行動作を走行部１０に行わせる。制御部３０は、保持部２１が保持している物品２を移載対象箇所４に搬送する場合に、保持部２１が物品２を保持した状態で走行部１０に走行動作を行わせる。また、制御部３０は、昇降用駆動部Ｍ２の駆動を制御することで、保持部２１を昇降させる昇降動作を昇降部２２に行わせると共に、保持用駆動部Ｍ３の駆動を制御することで、保持状態と保持解除状態との間で保持部２１の状態を切り替える保持状態切替動作を、保持部２１に行わせる。制御部３０は、移載対象箇所４と保持部２１との間で物品２を移載する場合に、昇降動作を昇降部２２に行わせると共に保持状態切替動作を保持部２１に行わせる。また、制御部３０は、切替用駆動部Ｍ４の駆動を制御することで、右側案内位置と左側案内位置との間で案内輪１２の位置を切り替える案内位置切替動作を、走行部１０に行わせる。制御部３０は、走行経路４０における案内レール４２が設けられた部分に搬送車１が進入する前に、合流部４０ａへの進入方向や分岐部４０ｂからの退出方向等に応じた位置に、案内輪１２を移動させる。
詳細は省略するが、制御部３０は、搬送車１の現在の推定位置である推定現在位置を導出して、走行部１０の走行動作を制御する。例えば、搬送車１が、走行経路４０に沿った複数の位置に設けられた情報保持体のアドレス情報（当該情報保持体が設けられた位置を示す情報）を読み取る読取装置と、走行部１０の走行距離を計測する計測装置と、を備え、制御部３０が、読取装置により読み取られたアドレス情報と計測装置により計測された走行部１０の走行距離（具体的には、読取装置がアドレス情報を読み取ってからの走行距離）とに基づき、搬送車１の推定現在位置を導出する構成とすることができる。例えば、情報保持体として、１次元コード又は２次元コードを用い、読取装置として、１次元コードリーダ又は２次元コードリーダを用いることができる。また、例えば、計測装置として、ロータリエンコーダを用いることができる。
制御部３０は、走行動作を走行部１０に行わせることで、移載対象箇所４に対応する位置（ここでは、移載対象箇所４より上側Ｚ１であって、平面視で移載対象箇所４と重複する位置）まで搬送車１を走行させる。そして、制御部３０は、搬送車１を当該位置に停止させた状態で、保持部２１を第１高さＨ１から第２高さＨ２に昇降させる（ここでは、下降させる）昇降動作を昇降部２２に行わせた後、保持状態切替動作を保持部２１に行わせ、その後、保持部２１を第２高さＨ２から第１高さＨ１に昇降させる（ここでは、上昇させる）昇降動作を昇降部２２に行わせることで、移載対象箇所４と保持部２１との間で物品２を移載する。保持部２１から移載対象箇所４に物品２を移載する場合には、保持部２１の状態を保持状態から保持解除状態に切り替えることで、保持部２１に保持されていた物品２を移載対象箇所４に降ろす。また、移載対象箇所４から保持部２１に物品２を移載する場合には、保持部２１の状態を保持解除状態から保持状態に切り替えることで、移載対象箇所４に置かれていた物品２を移載対象箇所４から取り出す。
制御部３０は、保持部２１の鉛直方向Ｚの位置を目標位置に近づけるように昇降部２２を制御するフィードバック制御を、目標位置を変化させながら実行することで、保持部２１を昇降させる昇降動作を昇降部２２に行わせる。なお、目標位置は、高さ（鉛直方向Ｚの位置）であり、制御部３０は、目標位置を開始高さから終了高さまで変化させる。具体的には、制御部３０は、保持部２１を第１高さＨ１から第２高さＨ２に昇降させる場合には、目標位置を、開始高さである第１高さＨ１から終了高さである第２高さＨ２まで変化させ、保持部２１を第２高さＨ２から第１高さＨ１に昇降させる場合には、目標位置を、開始高さである第２高さＨ２から終了高さである第１高さＨ１まで変化させる。制御部３０は、例えば、保持部２１を開始高さから終了高さまで昇降させるための昇降速度パターンを生成し、生成した昇降速度パターンに応じた設定時間毎（演算周期毎）の目標位置を生成する。
また、制御部３０は、保持部２１が物品２を保持した状態で走行経路４０に沿って走行する走行動作を走行部１０に行わせる間、目標位置を固定してフィードバック制御を実行する。本実施形態では、制御部３０は、保持部２１が物品２を保持した状態で走行動作を走行部１０に行わせる間、目標位置を第１高さＨ１に固定してフィードバック制御を実行する。このように走行動作中の保持部２１の高さはフィードバック制御により保持されるため、保持部２１の高さを保持するためのブレーキ（例えば、機械式ブレーキ）を昇降部２２が備えない構成とすることもできる。
図７に一例を示すようなフィードバック制御系を昇降用駆動部Ｍ２は備えており、制御部３０は、目標位置に応じた位置指令を昇降用駆動部Ｍ２に出力することで、フィードバック制御を実行する。昇降用駆動部Ｍ２は、保持部２１を昇降させる駆動力を発生する駆動力源としてモータ５０（ここでは、サーボモータ等の電動モータ）を備えており、昇降用駆動部Ｍ２は、制御部３０から入力される位置指令に追従するように、フィードバック制御によりモータ５０を駆動する。本実施形態では、モータ５０は、伝動部材２３が巻回された巻回体を回転させるように構成されている。
制御部３０が実行するフィードバック制御は、少なくとも位置ループ制御を含む。本実施形態では、昇降用駆動部Ｍ２は、図７に示すフィードバック制御系を備えており、制御部３０が実行するフィードバック制御は、位置ループ制御と速度ループ制御とを含んでいる。図７に示すように、本実施形態では、昇降用駆動部Ｍ２は、モータ５０に加えて、第１差分器５１、第２差分器５２、位置制御部５３、速度制御部５４、トルク制御部５５、検出部５６、及び速度演算部５７を備えている。
位置ループ制御は、目標位置に応じた位置指令と当該位置指令に対応するフィードバック値との偏差（位置偏差）と、位置ループゲインとに基づき、速度指令を生成する制御である。本実施形態では、位置指令に対応するフィードバック値は、モータ５０の回転位置である。図７に示す例では、検出部５６（例えば、エンコーダ）によってモータ５０の回転位置が検出される。第１差分器５１は、制御部３０から入力される位置指令から、検出部５６によって検出されたモータ５０の回転位置を減算して、位置偏差を算出する。そして、位置制御部５３は、この位置偏差と位置ループゲインとに基づき、比例制御、積分制御、及び微分制御のうちの少なくとも比例制御を実行して、速度指令を生成する。図７に示す例では、このように位置ループ制御が実行される。
位置制御部５３は少なくとも比例制御を実行するため、位置ループゲインは少なくとも位置比例ゲインＫｐを含む。位置比例ゲインＫｐは、速度指令の生成に際して位置偏差に乗じられるゲインである。位置制御部５３が積分制御も実行する場合（例えば、比例積分制御を実行する場合）には、位置ループゲインは位置積分ゲインを含み、位置制御部５３が微分制御も実行する場合（例えば、比例積分微分制御を実行する場合）には、位置ループゲインは位置微分ゲインを含む。位置積分ゲインは、速度指令の生成に際して位置偏差の積分値に乗じられるゲインであり、位置微分ゲインは、速度指令の生成に際して位置偏差の微分値に乗じられるゲインである。なお、本明細書では、積分時定数（積分制御の時定数）の逆数に位置比例ゲインＫｐを乗じたものではなく、積分時定数の逆数を、位置積分ゲインとしている。
速度ループ制御は、速度指令と当該速度指令に対応するフィードバック値との偏差（速度偏差）と、速度ループゲインとに基づき、保持部２１の駆動指令を生成する制御である。本実施形態では、速度指令に対応するフィードバック値は、モータ５０の回転速度であり、保持部２１の駆動指令は、モータ５０のトルク指令である。図７に示す例では、モータ５０の回転速度は、検出部５６により検出されたモータ５０の回転位置を速度演算部５７が微分して算出される。第２差分器５２は、位置制御部５３が生成した速度指令から、速度演算部５７が算出したモータ５０の回転速度を減算して、速度偏差を算出する。そして、速度制御部５４は、この速度偏差と速度ループゲインとに基づき、比例制御、積分制御、及び微分制御のうちの少なくとも比例制御を実行して、トルク指令を生成する。図７に示す例では、このように速度ループ制御が実行される。
速度制御部５４は少なくとも比例制御を実行するため、速度ループゲインは少なくとも速度比例ゲインＫｖｐを含む。速度比例ゲインＫｖｐは、トルク指令の生成に際して速度偏差に乗じられるゲインである。速度制御部５４が積分制御も実行する場合（例えば、比例積分制御を実行する場合）には、速度ループゲインは速度積分ゲインＫｖｉを含み、速度制御部５４が微分制御も実行する場合（例えば、比例積分微分制御を実行する場合）には、速度ループゲインは速度微分ゲインを含む。速度積分ゲインＫｖｉは、トルク指令の生成に際して速度偏差の積分値に乗じられるゲインであり、速度微分ゲインは、トルク指令の生成に際して速度偏差の微分値に乗じられるゲインである。なお、本明細書では、積分時定数（積分制御の時定数）の逆数に速度比例ゲインＫｖｐを乗じたものではなく、積分時定数の逆数を、速度積分ゲインＫｖｉとしている。
保持部２１を昇降させる駆動力を発生する駆動力源（ここでは、モータ５０）は、速度ループ制御によって生成された保持部２１の駆動指令（ここでは、トルク指令）に基づき駆動される。図７に示す例では、トルク制御部５５が、速度制御部５４が生成したトルク指令に応じた電流指令を生成し、当該電流指令に応じた電流がモータ５０に供給されることで、トルク指令に応じたトルクを出力するようにモータ５０の駆動が制御される。
なお、昇降用駆動部Ｍ２が備えるフィードバック制御系が、フィードフォワード制御部を備えていてもよい。例えば、位置制御部５３が生成した速度指令に、フィードフォワード制御部により生成された速度フィードフォワード値が加算される構成や、速度制御部５４が生成したトルク指令に、フィードフォワード制御部により生成されたトルクフィードフォワード値が加算される構成とすることができる。
ところで、昇降部２２による保持部２１の昇降動作中のフィードバック制御のゲインは、保持部２１の位置（鉛直方向Ｚの位置、以下同様）の制御精度を適切に確保するために、比較的高くすることが通常求められる。一方で、走行部１０の走行動作中のフィードバック制御のゲインが高い場合には、走行部１０の振動等によって保持部２１が目標位置から鉛直方向Ｚに変位した場合に、保持部２１の位置を目標位置に戻すための修正力が大きくなり過ぎることで、保持部２１に保持された物品２に大きな振動（強い振動）が伝わるおそれがある。この点に鑑みて、制御部３０は、走行動作中のフィードバック制御のゲインである走行動作中ゲインを、昇降動作中のフィードバック制御のゲインである昇降動作中ゲインより低くするように構成されている。制御部３０は、少なくとも保持部２１が物品２を保持した状態で走行経路４０に沿って走行する走行動作中、走行動作中ゲインを昇降動作中ゲインより低くする。そのため、走行動作中に保持部２１が目標位置から鉛直方向Ｚに変位した場合に、上記修正力の大きさを適度に抑えることができ、この結果、保持部２１に保持された物品２に大きな振動が伝わらないように、保持部２１の鉛直方向Ｚの変位を吸収しつつ、保持部２１の位置を目標位置に収束させることができる。
ここで、フィードバック制御のゲインを低くするとは、フィードバック制御の少なくともいずれかのゲインを低くすることを意味する。本実施形態では、フィードバック制御のゲインは、位置ループゲインと速度ループゲインとを含み、位置ループゲインは位置比例ゲインＫｐを含み、速度ループゲインは速度比例ゲインＫｖｐを含む。本実施形態では、速度制御部５４は、比例制御、積分制御、及び微分制御のうちの少なくとも比例制御と積分制御とを実行して、トルク指令を生成する。そのため、速度ループゲインは速度積分ゲインＫｖｉも含む。すなわち、本実施形態では、速度ループゲインは、速度比例ゲインＫｖｐと速度積分ゲインＫｖｉとを含む。よって、本実施形態では、フィードバック制御のゲインは、位置比例ゲインＫｐと速度比例ゲインＫｖｐと速度積分ゲインＫｖｉとを含み、制御部３０は、位置比例ゲインＫｐ、速度比例ゲインＫｖｐ、及び速度積分ゲインＫｖｉの少なくともいずれかを低くすることで、フィードバック制御のゲインを低くする（具体的には、走行動作中ゲインを昇降動作中ゲインより低くする）。
本実施形態では、制御部３０は、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間でフィードバック制御のゲイン（少なくともいずれかのゲイン）を変更する場合に、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間のゲインとなる状態を経るように、フィードバック制御のゲインを段階的に変化させる。具体的には、制御部３０は、フィードバック制御の少なくともいずれかのゲインを複数段階に変化させることで、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間のゲインとなる状態を経るように、フィードバック制御のゲインを段階的に変化させる。ここで、複数段階に変化させるとは、変化開始時の値である開始値から変化終了時の値である終了値に１段階で変化させるのではなく、開始値から１つ以上の中間値（開始値と終了値との間の値）に変化させた後、終了値に変化させることを意味する。複数の中間値が設定される場合には、開始値から終了値に徐々に近づくように、開始値から複数の中間値に順に変化させた後、終了値に変化させる。例えば、２段階に変化させる場合には、開始値から１つの中間値に変化させた後、終了値に変化させ、３段階に変化させる場合には、開始値から第１の中間値と第２の中間値（第１の中間値と終了値との間の値）とに順に変化させた後、終了値に変化させる。複数段階に変化されるゲインが中間値となっている状態が、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間のゲインとなる状態である。
本実施形態では、フィードバック制御のゲインに、位置比例ゲインＫｐ、速度比例ゲインＫｖｐ、及び速度積分ゲインＫｖｉが含まれている。そして、本実施形態では、位置比例ゲインＫｐ、速度比例ゲインＫｖｐ、及び速度積分ゲインＫｖｉのそれぞれについて、走行動作中の値を昇降動作中の値より低くすることで、走行動作中ゲインを昇降動作中ゲインより低くする。すなわち、走行動作中には、位置比例ゲインＫｐ、速度比例ゲインＫｖｐ、及び速度積分ゲインＫｖｉの組み合わせのパターン（Ｋｐ，Ｋｖｐ，Ｋｖｉ）が、走行動作中に適したパターンである走行動作中パターン（Ｋｐ＿Ｒ，Ｋｖｐ＿Ｒ，Ｋｖｉ＿Ｒ）となり、昇降動作中には、これら３つのゲインの組み合わせのパターン（Ｋｐ，Ｋｖｐ，Ｋｖｉ）が、昇降動作中に適したパターンである昇降動作中パターン（Ｋｐ＿Ｅ，Ｋｖｐ＿Ｅ，Ｋｖｉ＿Ｅ）となる。ここで、Ｋｐ＿Ｒ＜Ｋｐ＿Ｅ，Ｋｖｐ＿Ｒ＜Ｋｖｐ＿Ｅ，Ｋｖｉ＿Ｒ＜Ｋｖｉ＿Ｅである。
上記のように位置比例ゲインＫｐ、速度比例ゲインＫｖｐ、及び速度積分ゲインＫｖｉのそれぞれを、走行動作中に適した値と昇降動作中に適した値との間で変化させる場合、本発明者の得た知見によると、速度比例ゲインＫｖｐをＫｖｐ＿ＲとＫｖｐ＿Ｅとの間で複数段階で変化させると、保持部２１に保持された物品２が鉛直方向Ｚに大きく変位（振動）するのを抑制しやすい。そのため、例えば、制御部３０が、少なくとも速度比例ゲインＫｖｐを複数段階に変化させることで、フィードバック制御のゲインを段階的に変化させる構成とすると好適である。
図８に示す例では、制御部３０が、速度比例ゲインＫｖｐを３段階に変化させることで、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間でフィードバック制御のゲインを段階的に変化させる場合を想定している。図８では、位置比例ゲインＫｐ、速度比例ゲインＫｖｐ、及び速度積分ゲインＫｖｉの組み合わせのパターン（Ｋｐ，Ｋｖｐ，Ｋｖｉ）の時間変化の一例を示しており、パターン１は、上述した昇降動作中パターン（Ｋｐ＿Ｅ，Ｋｖｐ＿Ｅ，Ｋｖｉ＿Ｅ）であり、パターン４は、上述した走行動作中パターン（Ｋｐ＿Ｒ，Ｋｖｐ＿Ｒ，Ｋｖｉ＿Ｒ）である。また、パターン２は、速度比例ゲインＫｖｐがＫｖｐ＿ＲとＫｖｐ＿Ｅとの間のＫｖｐ＿Ｈとなるパターンであり、パターン３は、速度比例ゲインＫｖｐがＫｖｐ＿ＲとＫｖｐ＿Ｈとの間のＫｖｐ＿Ｌとなるパターンである。制御部３０が、位置比例ゲインＫｐ及び速度積分ゲインＫｖｉを１段階に変化させる場合には、例えば、パターン２は（Ｋｐ＿Ｒ，Ｋｖｐ＿Ｈ，Ｋｖｉ＿Ｒ）とされ、パターン３は（Ｋｐ＿Ｒ，Ｋｖｐ＿Ｌ，Ｋｖｉ＿Ｒ）とされる。図８に示す例では、フィードバック制御のゲインのパターンがパターン２である状態と、フィードバック制御のゲインのパターンがパターン３である状態とが、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間のゲインとなる状態である。
図８に示す例では、制御部３０は、昇降動作を終了させて走行動作を開始する場合に、フィードバック制御のゲインのパターンを、パターン１からパターン２及びパターン３に順に変更した後、パターン４に変更する。これにより、フィードバック制御のゲインが段階的に変化されて、フィードバック制御のゲインが昇降動作中ゲインから走行動作中ゲインに変更される。また、制御部３０は、走行動作を終了させて昇降動作を開始する場合、フィードバック制御のゲインのパターンを、パターン４からパターン３及びパターン２に順に変更した後、パターン１に変更する。これにより、フィードバック制御のゲインが段階的に変化されて、フィードバック制御のゲインが走行動作中ゲインから昇降動作中ゲインに変更される。図８に示す例では、走行動作の開始に合わせて、フィードバック制御のゲインの昇降動作中ゲインから走行動作中ゲインへの変更が開始され、走行動作の終了に合わせて、フィードバック制御のゲインの走行動作中ゲインから昇降動作中ゲインへの変更が終了するように、フィードバック制御のゲインのパターンを変更している。制御部３０は、例えば、パターン毎に各ゲインの値を規定したゲインテーブルを参照して、パターンの変更に合わせてフィードバック制御のゲインを変更する。
ところで、本実施形態では、走行経路４０の一部（具体的には、合流部４０ａや分岐部４０ｂ等）において、走行部１０の走行状態が、左側及び右側の双方の車輪１１を走行レール４１に接触させて走行する状態と、左側及び右側の一方のみを走行レール４１に接触させ、且つ、案内輪１２を案内レール４２に接触させて走行する状態と、の間で変化する。そのため、走行経路４０における合流部４０ａや分岐部４０ｂ等が設けられた部分では、走行経路４０における他の部分に比べて、走行に伴う走行部１０の振動が大きくなりやすい。すなわち、図３に示すように、本実施形態では、走行経路４０には、第１区間Ａ１と、第１区間Ａ１に比べて走行に伴う走行部１０の振動が大きい第２区間Ａ２と、が含まれている。例えば、合流部４０ａ又は分岐部４０ｂが設けられた区間（ゾーン）、或いは、案内レール４２が設けられた区間を、第２区間Ａ２と定義し、第２区間Ａ２以外の区間を、第１区間Ａ１と定義することができる。なお、走行レール４１の継ぎ目に、規定値以上の大きさの不連続部位又は段差が形成されている場合に、当該継ぎ目を含む区間を第２区間Ａ２と定義してもよい。
このように走行経路４０に第１区間Ａ１と第２区間Ａ２とが含まれている場合、制御部３０が、走行部１０が第２区間Ａ２を走行している間の走行動作中ゲインを、走行部１０が第１区間Ａ１を走行している間の走行動作中ゲインより低くする構成としてもよい。例えば図８に示す例のようにフィードバック制御のゲインのパターンが４つ設定される場合に、制御部３０が、走行部１０が第１区間Ａ１を走行している間は、パターン３に基づきフィードバック制御のゲインを設定し、走行部１０が第２区間Ａ２を走行している間は、パターン４に基づきフィードバック制御のゲインを設定する構成とすることができる。なお、制御部３０は、例えば、搬送車１の推定現在位置に基づき、走行部１０が第１区間Ａ１及び第２区間Ａ２のいずれを走行しているかを判定する。
〔その他の実施形態〕
次に、物品搬送設備のその他の実施形態について説明する。
（１）上記の実施形態では、制御部３０が、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間でフィードバック制御のゲインを変更する場合に、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間のゲインとなる状態を経るように、フィードバック制御のゲインを段階的に変化させる構成を例として説明した。しかし、本開示はそのような構成に限定されず、制御部３０が、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間でフィードバック制御のゲインを変更する場合に、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間のゲインとなる状態を経るように、フィードバック制御のゲインを連続的に変化させる（すなわち、漸減又は漸増させる）構成とすることもできる。この場合、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間のゲインとなる状態は、フィードバック制御のゲインが一定ではなく連続的に変化する状態となる。
（２）上記の実施形態では、制御部３０が、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間でフィードバック制御のゲインを変更する場合に、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間のゲインとなる状態を経るように、フィードバック制御のゲインを変化させる構成を例として説明した。しかし、本開示はそのような構成に限定されず、制御部３０が、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間で、フィードバック制御のゲインをステップ的に変化させる構成とすることもできる。
（３）上記の実施形態では、昇降部２２が走行部１０に対して下側Ｚ２に配置される構成を例として説明した。しかし、本開示はそのような構成に限定されず、例えば、昇降部２２が走行部１０に対して上側Ｚ１に配置される構成（言い換えれば、本体部２０が走行部１０に対して上側Ｚ１に配置される構成）とすることもできる。また、上記の実施形態では、保持部２１が物品２を上側Ｚ１から保持する構成を例として説明した。しかし、本開示はそのような構成に限定されず、例えば、保持部２１が物品２を下側Ｚ２から保持する構成（例えば、物品２の下面を支持することで当該物品２を保持する構成）とすることもできる。
（４）なお、上述した各実施形態で開示された構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示された構成と組み合わせて適用すること（その他の実施形態として説明した実施形態同士の組み合わせを含む）も可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎない。従って、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。
〔上記実施形態の概要〕
以下、上記において説明した物品搬送設備の概要について説明する。
走行経路に沿って走行して物品を搬送する搬送車と、前記搬送車の動作を制御する制御部と、を備えた物品搬送設備であって、前記搬送車は、前記走行経路に沿って走行する走行部と、前記物品を保持する保持部と、前記保持部を前記走行部に対して昇降方向に昇降させる昇降部と、を備え、前記制御部は、前記保持部の前記昇降方向の位置を目標位置に近づけるように前記昇降部を制御するフィードバック制御を、前記目標位置を変化させながら実行することで、前記保持部を昇降させる昇降動作を前記昇降部に行わせると共に、前記保持部が前記物品を保持した状態で前記走行経路に沿って走行する走行動作を前記走行部に行わせる間、前記目標位置を固定して前記フィードバック制御を実行し、前記制御部は、前記走行動作中の前記フィードバック制御のゲインである走行動作中ゲインを、前記昇降動作中の前記フィードバック制御のゲインである昇降動作中ゲインより低くする。
保持部の位置決め時間の短縮等のために、昇降部による保持部の昇降動作中のフィードバック制御のゲイン（昇降動作中ゲイン）は、比較的高くすることが通常求められる。本構成によれば、昇降動作中ゲインを高くしつつ、走行部の走行動作中のフィードバック制御のゲイン（走行動作中ゲイン）を低くすることができる。このように走行動作中ゲインを低くすることで、走行動作中に保持部が目標位置から変位した場合に、保持部の昇降方向の位置を目標位置に戻すための修正力の大きさを適度に抑えて、保持部に保持された物品に伝わる振動を小さく抑えることができる。このように、本構成によれば、走行動作中ゲインを昇降動作中ゲインより低くするという比較的簡素な制御構成で、走行部の走行動作中に物品に伝わる鉛直方向の振動を低減することができる。
ここで、前記制御部は、前記走行動作中ゲインと前記昇降動作中ゲインとの間で前記フィードバック制御のゲインを変更する場合に、前記走行動作中ゲインと前記昇降動作中ゲインとの間のゲインとなる状態を経るように、前記フィードバック制御のゲインを段階的又は連続的に変化させると好適である。
本構成によれば、走行動作中ゲインと昇降動作中ゲインとの間でフィードバック制御のゲインをステップ的に変化させる場合に比べて、フィードバック制御の応答性が急激に変化することを抑制しつつ、フィードバック制御のゲインを変更することができる。よって、フィードバック制御により生成される保持部の駆動指令が急激に変化することによる物品の振動を抑制しつつ、フィードバック制御のゲインを変更することができる。
上記のように前記制御部が前記フィードバック制御のゲインを段階的又は連続的に変化させる構成において、前記フィードバック制御は、位置ループ制御と速度ループ制御とを含み、前記位置ループ制御は、前記目標位置に応じた位置指令と当該位置指令に対応するフィードバック値との偏差と、位置ループゲインとに基づき、速度指令を生成する制御であり、前記速度ループ制御は、前記速度指令と当該速度指令に対応するフィードバック値との偏差と、速度ループゲインとに基づき、前記保持部の駆動指令を生成する制御であり、前記位置ループゲインは、少なくとも位置比例ゲインを含み、前記速度ループゲインは、少なくとも速度比例ゲインと速度積分ゲインとを含み、前記制御部は、少なくとも前記速度比例ゲインを複数段階に変化させることで、前記フィードバック制御のゲインを段階的に変化させると好適である。
上記のように、フィードバック制御のゲインに、位置比例ゲイン、速度比例ゲイン、及び速度積分ゲインが含まれている場合、速度比例ゲインが、フィードバック制御の応答性に与える影響がこれら３つのゲインの中で最も大きくなりやすい。本構成によれば、フィードバック制御のゲインを段階的に変化させる場合に、少なくとも速度比例ゲインが複数段階に変更されるため、フィードバック制御のゲインを連続的ではなく段階的に変化させる場合であっても、フィードバック制御により生成される保持部の駆動指令の急激な変化を抑制しやすい。
上記の各構成の物品搬送設備において、前記走行経路には、第１区間と、前記第１区間に比べて走行に伴う前記走行部の振動が大きい第２区間と、が含まれ、前記制御部は、前記走行部が前記第２区間を走行している間の前記走行動作中ゲインを、前記走行部が前記第１区間を走行している間の前記走行動作中ゲインより低くすると好適である。
本構成によれば、走行部が振動しやすい第２区間を走行部が走行している間は、走行動作中ゲインを低くして物品に鉛直方向の振動が伝わり難くしつつ、第２区間に比べて走行部が振動しにくい第１区間を走行部が走行している間は、走行動作中ゲインを高めにして、保持部の位置を目標位置に精度よく合わせておくことができる。
本開示に係る物品搬送設備は、上述した各効果のうち、少なくとも１つを奏することができればよい。
１：搬送車
２：物品
１０：走行部
２１：保持部
２２：昇降部
３０：制御部
４０：走行経路
１００：物品搬送設備
Ａ１：第１区間
Ａ２：第２区間
Ｋｐ：位置比例ゲイン
Ｋｖｉ：速度積分ゲイン
Ｋｖｐ：速度比例ゲイン
Ｚ：鉛直方向（昇降方向）

Claims (4)

  1. 走行経路に沿って走行して物品を搬送する搬送車と、前記搬送車の動作を制御する制御部と、を備えた物品搬送設備であって、
    前記搬送車は、前記走行経路に沿って走行する走行部と、前記物品を保持する保持部と、前記保持部を前記走行部に対して昇降方向に昇降させる昇降部と、を備え、
    前記制御部は、前記保持部の前記昇降方向の位置を目標位置に近づけるように前記昇降部を制御するフィードバック制御を、前記目標位置を変化させながら実行することで、前記保持部を昇降させる昇降動作を前記昇降部に行わせると共に、前記保持部が前記物品を保持した状態で前記走行経路に沿って走行する走行動作を前記走行部に行わせる間、前記目標位置を固定して前記フィードバック制御を実行し、
    前記制御部は、前記走行動作中の前記フィードバック制御のゲインである走行動作中ゲインを、前記昇降動作中の前記フィードバック制御のゲインである昇降動作中ゲインより低くする、物品搬送設備。
  2. 前記制御部は、前記走行動作中ゲインと前記昇降動作中ゲインとの間で前記フィードバック制御のゲインを変更する場合に、前記走行動作中ゲインと前記昇降動作中ゲインとの間のゲインとなる状態を経るように、前記フィードバック制御のゲインを段階的又は連続的に変化させる、請求項１に記載の物品搬送設備。
  3. 前記フィードバック制御は、位置ループ制御と速度ループ制御とを含み、
    前記位置ループ制御は、前記目標位置に応じた位置指令と当該位置指令に対応するフィードバック値との偏差と、位置ループゲインとに基づき、速度指令を生成する制御であり、
    前記速度ループ制御は、前記速度指令と当該速度指令に対応するフィードバック値との偏差と、速度ループゲインとに基づき、前記保持部の駆動指令を生成する制御であり、
    前記位置ループゲインは、少なくとも位置比例ゲインを含み、
    前記速度ループゲインは、少なくとも速度比例ゲインと速度積分ゲインとを含み、
    前記制御部は、少なくとも前記速度比例ゲインを複数段階に変化させることで、前記フィードバック制御のゲインを段階的に変化させる、請求項２に記載の物品搬送設備。
  4. 前記走行経路には、第１区間と、前記第１区間に比べて走行に伴う前記走行部の振動が大きい第２区間と、が含まれ、
    前記制御部は、前記走行部が前記第２区間を走行している間の前記走行動作中ゲインを、前記走行部が前記第１区間を走行している間の前記走行動作中ゲインより低くする、請求項１から３のいずれか一項に記載の物品搬送設備。
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