JP2023147789A - 荷役車両、荷積み制御方法及び荷積み制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成で好適に荷積みを行う。【解決手段】フォークリフト１は、走行可能な車体１０と、車体１０に昇降可能に設けられ、荷Ｌを保持可能なフォーク１２と、制御部２７とを備えている。制御部２７は、フォーク１２で保持した荷Ｌを荷台４１に積み込む場合に、想定される荷台４１の高さのうちの最大高さを超える高さまでフォーク１２を上昇させ、荷台４１上にフォーク１２上の荷Ｌが位置するまでフォーク１２を荷台４１に接近させ、荷台４１上に荷Ｌが載置されるまでフォーク１２を降下させる。【選択図】図３

Description

本発明は、荷役車両、荷積み制御方法及び荷積み制御プログラムに関する。

近年、荷役作業を行う荷役車両として、無人フォークリフト等の無人（自動）運転可能なものが普及してきている。
このような荷役車両でトラックの荷台等に荷を積み込む場合、管理システムから荷台の高さを含むトラックの情報を予め取得したり、マーカ認識やレーザーセンサ等によってトラックの荷台の高さを予め検出したりする手法が採られる（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０２１－１６５８９７号公報 特開２０２０－１８９７１９号公報

しかしながら、上記従来の手法では、トラックの情報を有する管理システムとの連携が必要であったり、荷台の高さを検出するためのセンサ等が必要であったりして、構成が煩雑になるため、導入コストの高騰等を招来してしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、簡便な構成で好適に荷積みを行うことを目的とする。

本発明に係る荷役車両は、
走行可能な車体と、
前記車体に昇降可能に設けられ、荷を保持可能なフォークと、
制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記フォークで保持した荷を載置台に積み込む場合に、想定される前記載置台の高さのうちの最大高さを超える高さまで前記フォークを上昇させる第１手段と、
前記載置台上に前記フォーク上の前記荷が位置するまで前記フォークを前記載置台に接近させる第２手段と、
前記載置台上に前記荷が載置されるまで前記フォークを降下させる第３手段と、
を含む。

本発明は、
走行可能な車体と、前記車体に昇降可能に設けられ、荷を保持可能なフォークと、を備える荷役車両の荷積み制御方法であって、
制御手段が、
前記フォークで保持した荷を載置台に積み込む場合に、想定される前記載置台の高さのうちの最大高さまで前記フォークを上昇させる第１工程と、
前記載置台上に前記フォーク上の前記荷が位置するまで前記フォークを前記載置台に接近させる第２工程と、
前記載置台上に前記荷が載置されるまで前記フォークを降下させる第３工程と、
を実行する。

本発明は、
走行可能な車体と、前記車体に昇降可能に設けられ、荷を保持可能なフォークと、を備える荷役車両の荷積み制御プログラムであって、
コンピュータを、
前記フォークで保持した荷を載置台に積み込む場合に、想定される前記載置台の高さのうちの最大高さまで前記フォークを上昇させる第１手段、
前記載置台上に前記フォーク上の前記荷が位置するまで前記フォークを前記載置台に接近させる第２手段、
前記載置台上に前記荷が載置されるまで前記フォークを降下させる第３手段、
として機能させる。

本発明によれば、簡便な構成で好適に荷積みを行うことができる。

実施形態に係るフォークリフトの側面図である。 実施形態に係るフォークリフトの概略の制御構成を示すブロック図である。 実施形態に係る荷積み処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態に係る荷積み処理を説明するための図である。 実施形態に係る荷積み処理を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［フォークリフトの構成］
図１は、本実施形態に係るフォークリフト１の側面図である。
本実施形態に係るフォークリフト１は、本発明に係る荷役車両の一例であり、トラック４０の荷台４１（図４参照）への荷Ｌの積み込みを含む荷役作業を行う。また、フォークリフト１は、特に限定はされないが、無人（自動）で動作可能な無人搬送フォークリフト（ＡＧＦ：Automated Guided Forklift）である。

具体的に、フォークリフト１の車体１０は、車両本体１１、フォーク１２、昇降体（リフト）１３、マスト１４、車輪１５を備える。マスト１４は車両本体１１の前方に設けられ、図示しない駆動源によって駆動されて車両本体１１の前後に傾斜する。昇降体１３は、図示しない駆動源によって駆動され、マスト１４に沿って昇降する。昇降体１３には、荷Ｌやパレット３０などを保持する左右一対のフォーク１２が取り付けられている。一対のフォーク１２は、マスト１４及び昇降体１３の駆動等により、車両本体１１に対する傾斜及び昇降と前進及び後退とが可能となっている。
パレット３０は、荷Ｌが載置された荷受台である。このパレット３０は、短矩形板状に形成され、一対のフォーク１２が挿入される２つの孔部（フォークポケット）３２を有する。

図２は、フォークリフト１の概略の制御構成を示すブロック図である。
この図に示すように、フォークリフト１は、上記構成に加え、走行駆動部２１、荷役駆動部２２、荷重センサ２３、操作部２４、表示部２８、通信部２９、位置計測装置２５、記憶部２６、制御部２７を備える。

走行駆動部２１は、フォークリフト１の走行用の駆動源である走行モータ及び操舵モータ（いずれも図示省略）を含む。走行モータは、車輪１５のうちの駆動輪を駆動する。操舵モータは、車輪１５のうちの操舵輪を回転（操舵動作）させる。
荷役駆動部２２は、フォークリフト１の荷役動作用の駆動源である荷役アクチュエータ（図示省略）を含む。荷役アクチュエータは、昇降体１３の昇降やマスト１４の傾倒等の各動作を行わせる駆動源である。

荷重センサ２３は、荷役駆動部２２（荷役アクチュエータ）の荷重（負荷）を検出するセンサである。荷重センサ２３は、例えば、昇降体１３を昇降させる油圧アクチュエータの油圧を検出する油圧センサを含む。

操作部２４は、例えば有人（手動）運転時に運転者が各種操作を行う操作手段である。操作部２４は、例えばハンドルやペダル、レバー、各種ボタン等を含み、これらの操作内容に応じた操作信号を制御部２７に出力する。
表示部２８は、例えば液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイその他のディスプレイであり、制御部２７から入力される表示信号に基づいて各種情報を表示する。なお、表示部２８は、操作部２４の一部を兼ねるタッチパネルであってもよい。また、表示部２８は、音声出力可能な音声出力部を含んでもよい。
通信部２９は、管理サーバ等との間で各種情報を送受信可能な通信デバイスである。

位置計測装置２５は、フォークリフト１自身の位置を計測するものである。位置計測装置２５の具体構成は特に限定されず、例えば、ＧＮＳＳ（衛星測位システム）を利用するものでもよい。あるいは、走行方向を計測するセンサ（慣性計測装置等）と走行距離センサとを用い、微少時間に走行した方向と距離とを逐次積算して位置を計測するものでもよいし、作業エリアの各所に配置されたリフレクタ（マーカ）を光学センサで検出して、予め設定されているリフレクタの配置情報と照合することでフォークリフト１の位置を計測するもの等でもよい。

記憶部２６は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等により構成されるメモリであり、各種のプログラム及びデータを記憶するとともに、制御部２７の作業領域としても機能する。本実施形態の記憶部２６は、後述の荷積み処理（図３参照）を実行するための荷積みプログラム２６０を予め記憶している。
制御部２７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成され、フォークリフト１各部の動作を制御する。具体的に、制御部２７は、記憶部２６に予め記憶されているプログラムを展開し、展開されたプログラムと協働して各種処理を実行したりする。

［荷積み処理］
続いて、荷役作業中のフォークリフト１が荷積み処理を実行するときの動作について説明する。
図３は、荷積み処理の流れを示すフローチャートであり、図４及び図５は、荷積み処理を説明するための図である。

荷積み処理は、フォークリフト１がトラック４０の荷台４１上に荷Ｌを積み込むときに実行される処理である。この荷積み処理は、フォークリフト１の制御部２７が記憶部２６から荷積みプログラム２６０を読み出して展開することで実行される。
なお、以下では、フォークリフト１から見た前後方向（奥行き方向）のうち、フォークリフト１に近い側を「手前（側）」、遠い側を「奥（側）」と記載する場合がある。

図３に示すように、荷積み処理が実行されると、まず制御部２７は、例えば倉庫内等からパレット３０上の荷Ｌをフォーク１２でピックアップする（ステップＳ１）。なお、荷積み処理は、荷取りや搬送を含む荷役作業のうちの荷積み時のみに実行されることとしてもよい。

次に、制御部２７は、所定の移動経路に沿ってフォークリフト１を走行（移動）させ、トラック４０の荷台４１の側方に車体１０を正対させた状態でフォークリフト１を停止させる（ステップＳ２；図４（ａ））。「荷台４１の側方に車体１０を正対」させるとは、トラック４０の側方において、車体１０前方を荷台４１に向けることをいう（ただし、所定の角度範囲で荷台４１を向いていればよい）。
トラック４０は、荷台４１手前側のアオリ（側アオリ）４２を開放させた状態で荷台４１を露出させている。フォークリフト１は、荷Ｌ（パレット３０）の搬送時には、フォーク１２を比較的に低い高さ（例えば地面から300mm）に位置させた状態で移動する。なお、フォークリフト１と荷台４１は、いずれも略水平にあるものとする。

次に、制御部２７は、想定される荷台４１の高さのうちの最大高さを超える高さまで、昇降体１３（フォーク１２）を上昇させる（ステップＳ３；図４（ｂ））。
例えば、荷積み対象となり得るトラック４０が複数種類（４０Ａ～４０Ｃ）あり、その荷台４１（４１Ａ～４１Ｃ）の高さが異なっていた場合、そのうち最も高い荷台４１Ｃを超える高さまでフォーク１２を上昇させる。本実施形態では、最も高い荷台４１Ｃの上面４１ａよりも所定の高さｈ１だけ高い位置までフォーク１２を上昇させる。
想定される荷台４１の最大高さと所定の高さｈ１（またはこれらの合計値）は、予め設定（入力）されて記憶部２６に記憶されている。高さｈ１は、特に限定はされないが、例えば、想定される誤差要因を考慮した場合でも荷台４１とパレット３０との接触が確実に回避できる最小の高さである。

次に、制御部２７は、荷Ｌを所定の積込み位置（奥行き位置）に位置させるまでフォーク１２を荷台４１に接近させる（ステップＳ４；図５（ａ））。所定の積込み位置とは、荷台４１上にフォーク１２上の荷Ｌが位置する奥行き位置であり、例えば予め位置（座標）が設定されている。この場合のフォーク１２の接近態様は、車体１０及びフォーク１２の少なくとも一方の前進を含む。

次に、制御部２７は、昇降体１３（フォーク１２）を降下させ、荷台４１上に荷Ｌを下ろす（ステップＳ５；図５（ｂ））。

次に、制御部２７は、荷重センサ２３の検出結果に基づいて、荷台４１上に荷Ｌが適切に載置されたか否かを判定する（ステップＳ６）。
具体的に、このステップでは、制御部２７は、荷役駆動部２２のうち昇降体１３を昇降させる油圧アクチュエータの油圧を荷重センサ２３で検出することにより、フォーク１２を昇降させる昇降体１３の荷重（負荷）が十分に（例えば所定の閾値以下まで）下がったか否かを判定する。そして、昇降体１３の負荷が十分に下がった場合に、制御部２７は、荷台４１上に荷Ｌが適切に載置された（荷Ｌの重量がフォーク１２でなく荷台４１に支持された）と判定する。
なお、このステップＳ６では、フォーク１２を次第に降下させていき、例えば荷台４１の上面４１ａがあるはずの高さまでフォーク１２を下げても昇降体１３の負荷が抜けない場合に、荷台４１上に荷Ｌが適切に載置されないと判定してもよい。
また、昇降体１３の負荷が十分に下がったことを正確に計測するために、定期的（例えば作業当日の作業開始前）に、空荷の状態で荷重センサ２３のキャリブレーションを実施するのが好ましい。

ステップＳ６において、荷台４１上に荷Ｌが適切に載置されない（未だフォーク１２が荷Ｌの重量を支えている）と判定した場合（ステップＳ６；Ｎｏ）、制御部２７は、車体１０を停止させ、異常が発生したことを例えば管理サーバや周囲の作業員等に報知した後（ステップＳ７）、後述のステップＳ９へ処理を移行する。
この場合の報知態様は特に限定されず、管理サーバに報知信号を送信してもよいし、表示部２８に警告表示を表示させたり警告音声を出力させたりしてもよい。

一方、ステップＳ６において、荷台４１上に荷Ｌが適切に載置されたと判定した場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、制御部２７は、フォークリフト１を後退させて、パレット３０の孔部３２からフォーク１２を抜く（ステップＳ８）。
これにより、荷台４１上への当該荷Ｌ（パレット３０）の積み込みが完了する。

次に、制御部２７は、荷積み処理を終了させるか否かを判定し（ステップＳ９）、終了させないと判定した場合には（ステップＳ９；Ｎｏ）、上述のステップＳ１へ処理を移行し、荷役作業を続ける。
そして、例えば荷役作業の終了等により、荷積み処理を終了させると判定した場合には（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、制御部２７は、荷積み処理を終了させる。

［本実施形態の技術的効果］
以上のように、本実施形態によれば、フォーク１２で保持した荷Ｌを荷台４１に積み込む場合に、想定される荷台４１の高さのうちの最大高さを超える高さまでフォーク１２が上昇され、荷台４１上にフォーク１２上の荷Ｌが位置するまでフォーク１２が荷台４１に接近され、荷台４１上に荷Ｌが載置されるまでフォーク１２が降下される。
これにより、従来と異なり、トラックの情報を有する管理システムとの連携も、荷台高さを検出するセンサ等の搭載も必要とすることなく、好適に荷台４１に荷Ｌを積み込むことができる。
したがって、従来に比べ、簡便な構成で好適に荷積みを行うことができる。ひいては、荷台４１の高さが異なる複数種類のトラック４０が何度も来る場合等に、特に効果的に荷積みを行うことができる。

また、本実施形態によれば、昇降体１３の負荷を検出する荷重センサ２３の検出結果に基づいて、荷台４１上に荷Ｌが載置されたか否かが判定される。荷役駆動部の荷重を計測する荷重センサは一般的なフォークリフトであれば標準的に搭載されているので、その意味において追加のセンサを搭載する必要なく、好適かつ簡便に荷Ｌの載置状態を判定することができる。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態（変形例含む）に限られない。
例えば、上記実施形態では、荷積み処理のステップＳ３において、荷台４１に正対した状態でフォーク１２を上昇させることとしたが、ステップＳ２で荷台４１に正対するよりも前にフォーク１２を上昇させていてもよい。ただし、この場合には、走行中の車体１０バランスの悪化によって速度が制限されたり、荷Ｌの上昇に伴って運搬中に荷Ｌを低い天井や梁と接触させたりするおそれがある。
また、フォークリフト１は、車体１０が荷台４１（トラック４０）に接触しないようにフォーク１２を上昇させておければ、ステップＳ２，Ｓ３で停止しなくともよい。例えば荷台４１に向かって前進しつつフォーク１２を上昇させてもよい。

また、上記実施形態では、荷積み処理のステップＳ６において、昇降体１３を駆動するアクチュエータの負荷を検出する荷重センサ２３の検出結果に基づいて、荷Ｌが荷台上に適切に載置されたか否かを判定することとした。しかし、この判定手法は特に限定されず、例えば、油圧（圧力）計測以外の手法でアクチュエータの荷重を計測してもよいし、あるいは、荷台４１上を撮影するカメラで取得した画像情報に基づいて判定したりしてもよい。

また、上記実施形態では、トラック４０の荷台４１上に荷Ｌを積み込む場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明に係る載置台は、地面（床）よりも高い部分であって荷が載置される台状部であれば、トラックの荷台に限定されず、例えば棚（板）等であってもよい。

また、上記実施形態では、フォークリフト１が単独で動作することとしたが、上位の管理システム（管理サーバ）と連携させ、当該管理システムが位置誘導を含むフォークリフト１の動作制御を行うこととしてもよい。この場合であっても、管理システムは、荷台の高さを取得することを目的としては、いずれのトラックが荷積みに来たかを検知する必要はない。

また、上記実施形態では、フォークリフト１が無人搬送フォークリフトであることとした。しかし、本発明に係る荷役車両は、有人運転（遠隔操作含む）が可能なものや、有人運転と無人運転を切り替え可能なものを含む。また、本発明は有人運転のアシスト機能としても利用可能である。
また、本発明に係る荷役車両は、フォーク（又はそれに類するもの）で荷を保持して走行できるものであればフォークリフトに限定されず、例えば無人で走行する無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）等を含む。
その他、上記実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ フォークリフト（荷役車両）
１０ 車体
１２ フォーク
１３ 昇降体
２２ 荷役駆動部（駆動手段）
２３ 荷重センサ（検出手段）
２７ 制御部（制御手段）
２８ 表示部（報知手段）
３０ パレット
４０ トラック
４１ 荷台（載置台）
４１ａ 上面
２６０ 荷積みプログラム（荷積み制御プログラム）
Ｌ 荷

Claims (6)

1. 走行可能な車体と、
   前記車体に昇降可能に設けられ、荷を保持可能なフォークと、
   制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記フォークで保持した荷を載置台に積み込む場合に、想定される前記載置台の高さのうちの最大高さを超える高さまで前記フォークを上昇させる第１手段と、
   前記載置台上に前記フォーク上の前記荷が位置するまで前記フォークを前記載置台に接近させる第２手段と、
   前記載置台上に前記荷が載置されるまで前記フォークを降下させる第３手段と、
   を含む、
   荷役車両。
2. 前記フォークを昇降させる駆動手段と、
   前記駆動手段の負荷を検出する検出手段を備え、
   前記第３手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記載置台上に前記荷が載置されたか否かを判定する、
   請求項１に記載の荷役車両。
3. 前記載置台上に前記荷が載置されないと前記第３手段が判定した場合に当該判定結果を報知する報知手段を備える、
   請求項２に記載の荷役車両。
4. 当該荷役車両は無人で動作する無人車両である、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の荷役車両。
5. 走行可能な車体と、前記車体に昇降可能に設けられ、荷を保持可能なフォークと、を備える荷役車両の荷積み制御方法であって、
   制御手段が、
   前記フォークで保持した荷を載置台に積み込む場合に、想定される前記載置台の高さのうちの最大高さまで前記フォークを上昇させる第１工程と、
   前記載置台上に前記フォーク上の前記荷が位置するまで前記フォークを前記載置台に接近させる第２工程と、
   前記載置台上に前記荷が載置されるまで前記フォークを降下させる第３工程と、
   を実行する荷積み制御方法。
6. 走行可能な車体と、前記車体に昇降可能に設けられ、荷を保持可能なフォークと、を備える荷役車両の荷積み制御プログラムであって、
   コンピュータを、
   前記フォークで保持した荷を載置台に積み込む場合に、想定される前記載置台の高さのうちの最大高さまで前記フォークを上昇させる第１手段、
   前記載置台上に前記フォーク上の前記荷が位置するまで前記フォークを前記載置台に接近させる第２手段、
   前記載置台上に前記荷が載置されるまで前記フォークを降下させる第３手段、
   として機能させる荷積み制御プログラム。

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