JP2022054732A - リーチフォークリフト - Google Patents

Abstract

【課題】棚に正対していないときにも棚に追突することを防止することができる無人で荷役可能なリーチフォークリフトを提供する。【解決手段】リーチフォークリフトは、左右のリーチレグにそれぞれ設けられた右センサ４ｒおよび左センサ４ｌと、走行制御部８２と、停止部８４と、を備える。右センサ４ｒおよび左センサ４ｌは、棚とリーチレグ先端との距離が所定の第１距離内であるか否か、および棚とリーチレグ先端との距離が第１距離よりも短い所定の第２距離内であるか否かを検出する。走行制御部８２は、左右のリーチレグ先端と棚との距離がいずれも第１距離内になるようにリーチフォークリフトを前進させる。停止部８４は、右センサ４ｒまたは左センサ４ｌによって左右いずれかのリーチレグ先端と棚との距離が第２距離内であると検出されると、リーチフォークリフトの移動を停止させる。【選択図】図５

Description

本発明は、自律して走行および荷役可能なリーチフォークリフトに関する。

従来、左右一対のフォークを用いて荷の上げ下ろしを行うフォークリフトにおいて、自律して走行および荷の上げ下ろしを行う無人フォークリフトが知られている。例えば、特許文献１に記載のフォークリフトでは、車体上方に設けられたレーザースキャナが３６０度回転しながら周囲にレーザーを照射し、施設内に予め配置された複数の反射板をスキャンすることにより、自車位置を特定しながら走行する。

また、例えば、特許文献２に記載の無人フォークリフトは、左右一対のリーチレグ（リーチレグ）の先端に設けられた物体検知センサと、リーチレグの間に設けられ前方に延在するブラケットの先端に設けられた物体検知センサと、を有する。これら物体検知センサは、前方に存在する物体を検知するとオン状態になる。そして、このフォークリフトは、これら物体検知センサのオン/オフ状態配列パターンと所定のオン/オフ状態配列パターンとを比較して床面上に置かれた障害物およびパレットを判別することにより、安全に荷の搬送および移載を行う。

これら無人フォークリフトによって荷置きまたは荷取りされるところとして、移動棚がある。例えば、特許文献２に記載の移動棚は、荷を保管する棚本体と、移動棚の移動を制御する移動棚制御手段と、複数の駆動輪と、床面に敷設された指標路を検出する指標路検出手段と、を備えている。移動棚は、移動棚制御手段によって各駆動輪が制御されることにより、レールなしで所定のルートを往復する。

ところで、この種の無人フォークリフトは、通常、自律走行によって移動棚手前の所定の荷役位置まで移動すると、移動棚に正対するよう位置決めを行う。そして、無人フォークリフトは、フォークを棚に載置された荷を支持するパレットの差し込み孔の高さまで上昇させるとともに、左右のリーチレグ先端にそれぞれ設けられた接触センサがともに棚の下段フレームを検出する位置まで前進し、棚との距離を縮める。ところが、図８Ａに示すように、無人フォークリフトＦは、所定の荷役位置における位置決めが不正確なために、移動棚Ｒに正対しないことがあった。また、図８Ｂに示すように、無人フォークリフトＦの位置決めは正確であっても移動棚Ｒの位置決めが不正確なために、無人フォークリフトが移動棚Ｒに正対しないことがあった。または、移動棚およびフォークリフトの位置決めがともに不正確なこともあった。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、無人フォークリフトＦと移動棚Ｒとの位置関係が一定以上ずれた状態で、かつ左右の接触センサがともに棚Ｒを検出する位置まで無人フォークリフトＦが前進した場合、棚に近い方のリーチレグの先端が棚に追突するという問題があった。

特開２０２０－０３０６４２号公報 特開２００７－２６９４５２号公報 特開２０１６－１０２００３号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、無人で荷役可能なリーチフォークリフトであって、棚に正対していないときにも棚に追突することを防止することができるリーチ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、本発明に係るリーチフォークリフトは、
左右一対のリーチレグを有し、棚の近傍を含む所定の荷役位置まで自律走行し、自律して荷役を行うリーチフォークリフトであって、
左右一対のリーチレグに設けられるとともに、棚とリーチレグ先端との距離が予め定められた第１距離内であるか否かを検出する左右一対の第１センサと、
左右一対のリーチレグに設けられるとともに、棚とリーチレグ先端との距離が第１距離よりも短い予め定められた第２距離内であるか否かを検出する左右一対の第２センサと、
左右のリーチレグ先端と棚との距離がいずれも第１距離内になるようにリーチフォークリフトを前進させる走行制御部と、
第２センサによって左右いずれかのリーチレグ先端と棚との距離が第２距離内であると検出されると、リーチフォークリフトの移動を停止させる停止部と、を備えることを特徴とする。

上記リーチフォークリフトは、好ましくは、
停止部が、さらに、第２センサによって左右いずれかのリーチレグ先端と棚との距離が第２距離内であると検出されると、リーチフォークリフトの荷役を停止させる。

上記リーチフォークリフトは、好ましくは、
左右一対の第１センサおよび第２センサが、一体的に構成された光反射式の距離センサであって、距離センサは、第１距離および第２距離を設定されることにより、第１センサおよび第２センサとして機能する。

上記リーチフォークリフトは、例えば、
第１および第２センサが、リーチレグ前方の棚の最下段前板または台輪に光軸が当たるように調整されている。

上記リーチフォークリフトは、好ましくは、
第２センサが、フォークにパレットが載置された状態において、リーチレグ先端と棚との距離が第２距離内であるか否かを検出することができるところに配置されている。

上記リーチフォークリフトは、好ましくは、
レーザーを周囲に照射し施設内の所定位置に配置された複数の反射板によって反射されたレーザーを受け取ることにより認識した反射板とリーチフォークリフトとの位置関係に基づいて、リーチフォークリフトの位置を特定する自車位置特定部をさらに備える。

上記リーチフォークリフトは、例えば、
棚が、自律して移動する移動棚である。

上記リーチフォークリフトは、好ましくは、
自律して走行および荷役を行う無人モードと、オペレータの操作によって走行および荷役がなされる有人モードとを切替可能である。

本発明に係るリーチフォークリフトは、棚に正対していないときにも棚に追突することを防止することができる。

本発明の一実施形態に係るリーチフォークリフトと移動棚とを示す概略斜視図である。 図１で示されたフォークリフトを示す概略側面図である。 図１で示されたフォークリフトを示す概略平面図である。 図１で示された右センサおよび左センサの機能を示し、Ａは側面図であり、Ｂは平面図である。 図１で示された制御部の機能ブロック図である。 Ａ、ＢおよびＣは、図１で示されたフォークリフトの荷取動作を示す側面図である。 Ａ、ＢおよびＣは、図１で示されたフォークリフトの荷置動作を示す側面図である。 従来のフォークリフトと棚との位置関係を示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るリーチフォークリフト（以下、単に「フォークリフト」という）について説明する。添付図面における矢印Ｘは前後方向を示し、矢印Ｙは左右方向を示し、矢印Ｚは上下方向を示している。

まず、図１～図５を参照して、本実施形態に係るフォークリフトＦおよび棚Ｒの構成について説明する。図１は、フォークリフトＦと、荷役対象の荷Ｗが保管される棚Ｒを概略的に示す図である。

＜棚＞
３つの棚Ｒは、荷Ｗを載置する下段フレームＦ０と、中段フレームＦ１と、上段フレームＦ２とをそれぞれ備えている。棚Ｒは、荷役を管理する管理装置（図示略）と通信可能な通信部（図示略）を備えている。棚Ｒは、駆動輪Ｒａを備えた移動棚であって、管理装置によって送信された移動指令にしたがってＸ方向に移動するよう構成されている。

＜フォークリフト＞
図２および図３は、本実施形態に係るフォークリフトＦを概略的に示す。フォークリフトＦは、自律して走行および荷役することができる無人フォークリフトであって、車体１と、車体１から前方に延設され前後方向に延在する左右一対のリーチレグ２と、車体１の前方に設けられた荷役装置３と、を備えている。

荷役装置３は、左右一対のマスト３０と、左右一対のリフトシリンダ３１と、リフトブラケット３２と、バックレスト３３と、左右一対のフォーク３４と、左右一対のキャリッジ３５と、リーチシリンダ（図示略）と、を有する。左右一対のフォーク３４の先端には、図示しないが、パレットＰのフォーク差し込み孔を認識するためのフォークセンサが設けられている。

左右のマスト３０は、アウタマスト３０ａと、インナマスト３０ｂとをそれぞれ有する。バックレスト３３およびフォーク３４は、リフトブラケット３２に連結されており、リフトブラケット３２は、インナマスト３０ｂに連結されている。リフトシリンダ３１は、伸縮することによりインナマスト３０ｂを昇降させ、インナマスト３０ｂに連結されたバックレスト３３およびフォーク３４を昇降させる。左右のキャリッジ３５は、アウタマスト３０ａの外側下部にそれぞれ設けられている。

左右のリーチレグ２は、その内側に前後方向に延在するガイドがそれぞれ設けられており、キャリッジ３５をガイドに沿って前後方向に案内する。荷役装置３は、マスト３０と車体１との間に設けられたリーチシリンダ（図示略）をさらに有し、リーチシリンダは、伸縮することにより荷役装置３をリーチレグ２に沿って前後方向に移動させる。

フォークリフトＦは、左右のリーチレグ２の先端にそれぞれ右センサ４ｒおよび左センサ４ｌをさらに備えている。右センサ４ｒおよび左センサ４ｌは、ともに光学式の距離センサであって第１距離Ｄ１および第１距離Ｄ１よりも短い第２距離Ｄ２のしきい値が設定されている。

図４に示すように、右センサ４ｒおよび左センサ４ｌは、リーチレグ２の先端とリーチレグ２の前方の下段フレームＦ０との距離Ｄ０、またはリーチレグ２の先端とリーチレグ２の前方の棚の台輪との距離Ｄ０が第１距離Ｄ１内および第２距離Ｄ２内であるか否かを判定するよう構成されている。右センサ４ｒおよび左センサ４ｌは、本実施形態では光学式であるが単なる一例であって、第１距離Ｄ１および第２距離Ｄ２を検出できるのであれば、方式は特に限定されない。

第１距離Ｄ１は、荷役時におけるリーチレグ２の先端と下段フレームＦ０との距離Ｄ０（以下、単に「距離Ｄ０」ということがある）に基づいて設定されたものであって、左右のリーチレグ２の距離Ｄ０がともに第１距離Ｄ１以内であるとき、フォーク３４がフォーク差し込み孔に十分に差し込まれる距離に設定されている。第１距離Ｄ１は、例えば、１５０ｍｍ～２００ｍｍの間で設定されてもよい。

第２距離Ｄ２は、荷役位置Ｑにおいて、フォークリフトＦが棚Ｒに正対していない場合に、距離Ｄ０が第１距離Ｄ１以内になるようにフォークリフトＦが棚Ｒに向かって前進したとき、左右のリーチレグ２の距離Ｄ０がともに第２距離Ｄ２より遠ければ（すなわち、Ｄ０＞Ｄ２）、いずれのリーチレグ２の先端も下段フレームＦ０に追突しない距離に設定されている。言い換えると、フォークリフトＦは、一方のリーチレグ２の距離Ｄ０が第１距離Ｄ１より遠く、かつ他方のリーチレグ２の距離Ｄ０が第２距離Ｄ２より近いとき（すなわち、Ｄ０＞Ｄ１ ∩ Ｄ０＜Ｄ２）、下段フレームＦ０に近い方のリーチレグ２の先端が下段フレームＦ０に追突する可能性がある。第２距離Ｄ２は、例えば、５０ｍｍ～８０ｍｍの間で設定されてもよい。

フォークリフトＦは、車体１の下部に設けられ操舵されるとともに駆動させられる駆動輪５と、左右のリーチレグ２の前部にそれぞれ設けられた左右一対の従動輪６と、をさらに備えている。

図５に示すように、フォークリフトＦは、通信部７と、制御部８と、レーザースキャナ９と、をさらに備えている。

通信部７は、制御部８および管理部と通信可能に構成されており、管理部から荷役指令を受信するとともに、受信した荷役指令を制御部８に出力する。荷役指令には、フォークリフトＦが行う荷役の目的位置である棚Ｒの位置情報も含まれている。

制御部８は、記憶部８０と、自車位置特定部８１と、走行制御部８２と、荷役制御部８３と、停止部８４と、を有する。

記憶部８０には、施設内のレイアウト情報および施設内に複数配置された反射板１００の位置情報を含むマップが記憶されている。

レーザースキャナ９は、図１、図２および図３に示すように、車体１の上方に設けられている。図１に示すように、レーザースキャナ９は、水平に回転しながらレーザーを周囲に照射するとともに反射板１００によって反射されたレーザーを受け取ることにより、いずれの回転角度でレーザーが反射されたのかを認識する。レーザースキャナ９は、少なくとも３つの反射板１００から反射されたレーザーを受け取ることにより、反射板１００とフォークリフトＦとの位置関係を取得する。

自車位置特定部８１は、取得された反射板１００とフォークリフトＦとの位置関係と、記憶部８０に記憶されているマップとを参照し、フォークリフトＦの位置を特定する。

図１に示すように、走行制御部８２は、自車位置特定部８１によって特定されたフォークリフトＦの位置と、荷役指令に含まれる棚Ｒの位置とを参照し、駆動輪５を操舵するとともに駆動させ、フォークリフトＦを棚Ｒ近傍の所定の荷役位置Ｑに向かって走行させる。走行制御部８２は、フォークリフトＦを荷役位置Ｑにおいて棚Ｒに正対させるよう位置決めさせる。

荷役制御部８３は、フォークリフトＦが所定の荷役位置Ｑに到着すると、荷役装置３を制御して荷役を行わせる。走行制御部８２は、フォークリフトＦを棚Ｒに正対させるように位置決めした後、右センサ４ｒおよび左センサ４ｌによる判定結果を参照しつつ、荷役制御部８３と協働しながら駆動輪５を制御する。

停止部８４は、右センサ４ｒおよび左センサ４ｌによって左右いずれかのリーチレグ２の距離Ｄ０が第２距離Ｄ２以内であると判定されると（すなわち、Ｄ０≦Ｄ２）、荷役装置３および駆動輪５の動作を停止させる。これにより、リーチレグ２の先端が棚Ｒに追突することが防止される。

次に、図６および図７を参照して、フォークリフトＦが棚Ｒに対して正対するよう位置決めさせられた後の動作について説明するとともに、停止部８４の動作について詳細に説明する。

図６Ａに示すように、荷役制御部８３は、フォークリフトＦが荷取のために棚Ｒに対して正対するよう位置決めさせられると、リフトシリンダ３１を動作させフォーク３４をパレットＰのフォーク差し込み孔の高さまで上昇させる。このとき、荷役制御部８３は、フォークセンサが検出したフォーク差し込み孔の位置に基づいて、フォーク３４の高さを微調整する。

図６Ｂに示すように、走行制御部８２は、荷役制御部８３によってフォーク３４がフォーク差し込み孔の高さまで上昇させられると、右センサ４ｒおよび左センサ４ｌによって左右のリーチレグ２の距離Ｄ０がいずれも第１距離Ｄ１内（すなわち、ＲＤ≦Ｄ１）と判定されるまで駆動輪５を駆動させ、フォークリフトＦを前進させる。これにより、フォーク３４は、パレットＰのフォーク差し込み孔に差し込まれる。

このとき、停止部８４は、右センサ４ｒおよび左センサ４ｌによって左右のリーチレグ２のいずれかの距離Ｄ０が第２距離Ｄ２内（すなわち、Ｄ０≦Ｄ２）と判定されると、荷役装置３および駆動輪５の動作を停止させる。これにより、フォークリフトＦが棚Ｒに対して正対していないときにも、リーチレグ２の先端が棚Ｒに追突することを防止することができる。また、停止部８４は、荷役装置３の動作も停止させるので、フォークリフトＦが棚Ｒに対して正対してしないために荷役装置３によってフォーク３４先端寄りにパレットＰが持ち上げられることも防止することができる。なお、停止部８４は、例えば、図示しないブレーキによって駆動輪５の転動を停止させてもよい。

図６Ｃに示すように、荷役制御部８３は、右センサ４ｒおよび左センサ４ｌによって左右のリーチレグ２の距離Ｄ０がいずれも第１距離Ｄ１内（すなわち、Ｄ０≦Ｄ１）と判定されると、リーチシリンダを伸長させて荷役装置３をリーチレグ２に沿って前方に移動させ、フォーク３４をフォーク差し込み孔にさらに挿入する。次いで、荷役制御部８３は、フォーク３４を上昇させ、パレットＰを持ち上げ、リーチシリンダを縮ませて荷Ｗを棚Ｒから回収する。

図７Ａに示すように、荷役制御部８３は、フォークリフトＦが荷取のために棚Ｒに対して正対するよう位置決めさせられると、図７Ｂに示すように、リフトシリンダ３１を駆動し荷ＷおよびパレットＰの高さを棚Ｒのフレーム間の荷置空間に一致させる。

次いで、図７Ｂに示すように、走行制御部８２は、右センサ４ｒおよび左センサ４ｌによって左右のリーチレグ２の距離Ｄ０がいずれも第１距離Ｄ１内（すなわち、Ｄ０≦Ｄ１）と判定されるまで駆動輪５を駆動させ、フォークリフトＦを前進させる。これにより、荷ＷおよびパレットＰは、荷置空間に進入する。

このとき、停止部８４は、荷取動作のときと同様に、右センサ４ｒおよび左センサ４ｌによって左右のリーチレグ２のいずれかの距離Ｄ０が第２距離Ｄ２内（すなわち、Ｄ０≦Ｄ２）と判定されると、荷役装置３および駆動輪５の動作を停止させる。これにより、フォークリフトＦは、棚Ｒに対して正対していないときにも、リーチレグ２の先端が棚Ｒに追突することを防止することができるとともに、荷Ｗが棚Ｒの非正規位置に載置されることを防止することができる。

図７Ｃに示すように、荷役制御部８３は、右センサ４ｒおよび左センサ４ｌによって左右のリーチレグ２の距離Ｄ０がいずれも第１距離Ｄ１内（すなわち、ＲＤ≦Ｄ１）と判定されると、リーチシリンダを伸長させて荷役装置３をリーチレグ２に沿って前方に移動させ、荷ＷおよびパレットＰを荷置空間にさらに進入させる。次いで、荷役制御部８３は、フォーク３４を下降させ、荷ＷおよびパレットＰを棚Ｒに載置する。

以上、本発明のリーチフォークリフトに係る一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。本発明は、例えば、以下の変形例によって実施されてもよい。

・右センサ４ｒおよび左センサ４ｌは、例えば、第１距離Ｄ１のしきい値が設定された第１センサと第２距離Ｄ２のしきい値が設定された第２センサの２つのセンサによってそれぞれ構成されてもよい。

・フォークリフトＦは、自律して走行および荷役を行う無人モードと、オペレータが搭乗し、オペレータの操作によって走行および荷役がなされる有人モードとを切替可能なフォークリフトでもよい。この場合、オペレータの操作には、オペレータが搭乗せずに遠隔操作することが含まれてもよい。

・フォークリフトＦは、例えば、他の誘導方式によって自律走行するフォークリフトでもよい。他の誘導方式には、例えば、磁気誘導方式が含まれる。

・棚Ｒは、レールに沿って移動する移動棚または所定の位置に固定された固定棚でもよい。

Ｆ フォークリフト
Ｒ 移動棚
Ｑ 所定の荷役位置
Ｆ０ 下段フレーム
Ｆ１ 中段フレーム
Ｆ２ 上段フレーム
Ｐ パレット
１ 車体
２ リーチレグ
３ 荷役装置
３０ マスト
３０ａ アウタマスト
３０ｂ インナマスト
３１ リフトシリンダ
３２ リフトブラケット
３３ バックレスト
３４ フォーク
３５ キャリッジ
４ｒ 右センサ（第１および第２センサ）
４ｌ 左センサ（第１および第２センサ）
５ 駆動輪
６ 従動輪
７ 通信部
８ 制御部
８０ 記憶部
８１ 自車位置特定部
８２ 走行制御部
８３ 荷役制御部
８４ 停止部
９ レーザースキャナ
１００ 反射板

Claims (8)

1. 左右一対のリーチレグを有し、棚の近傍を含む所定の荷役位置まで自律走行し、自律して荷役を行うリーチフォークリフトであって、
   前記左右一対のリーチレグにそれぞれ設けられるとともに、前記棚と前記リーチレグ先端との距離が予め定められた第１距離内であるか否かを検出する左右一対の第１センサと、
   前記左右一対のリーチレグにそれぞれ設けられるとともに、前記棚と前記リーチレグ先端との距離が前記第１距離よりも短い予め定められた第２距離内であるか否かを検出する左右一対の第２センサと、
   左右の前記リーチレグ先端と前記棚との距離がいずれも前記第１距離内になるように前記リーチフォークリフトを前進させる走行制御部と、
   前記第２センサによって左右いずれかの前記リーチレグ先端と前記棚との距離が前記第２距離内であると検出されると、前記リーチフォークリフトの移動を停止させる停止部と、を備える
   ことを特徴とするリーチフォークリフト。
2. 前記停止部は、さらに、前記第２センサによって左右いずれかの前記リーチレグ先端と前記棚との距離が前記第２距離内であると検出されると、前記リーチフォークリフトの荷役を停止させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のリーチフォークリフト。
3. 前記左右一対の第１センサおよび第２センサは、一体的に構成された光反射式の距離センサであって、前記距離センサは、前記第１距離および前記第２距離を設定されることにより、前記第１センサおよび前記第２センサとして機能する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のリーチフォークリフト。
4. 前記第１および第２センサは、前記リーチレグ前方の前記棚の最下段フレームまたは台輪に光軸が当たるように調整されている
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のリーチフォークリフト。
5. 前記第２センサは、フォークにパレットが載置された状態において、前記リーチレグ先端と前記棚との距離が前記第２距離内であるか否かを検出することができるところに配置されている
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のリーチフォークリフト。
6. レーザーを周囲に照射し施設内の所定位置に配置された複数の反射板によって反射された前記レーザーを受け取ることにより認識した前記反射板と前記リーチフォークリフトとの位置関係に基づいて、前記リーチフォークリフトの位置を特定する自車位置特定部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のリーチフォークリフト。
7. 前記棚は、自律して移動する移動棚である
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のリーチフォークリフト。
8. 自律して走行および荷役を行う無人モードと、オペレータの操作によって走行および荷役がなされる有人モードとを切替可能である
   ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のリーチフォークリフト。

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