JP4292584B2 - 移載システム - Google Patents

Description

この発明は、スタッカークレーンや天井走行車、有軌道台車、無人搬送車などの、移載装置と、棚などの物品台を組み合わせたシステムに関する。この発明は特に、移載装置の傾きを補正するようにしたシステムに関する。

スライドフォークなどで物品を移載する際に、スライドフォークが自重や物品からの荷重でたわむことが知られている。そこで特許文献１はスライドフォークを搭載した昇降台を傾けて、スライドフォークのたわみを補正することを提案している。補正を正確に行うには、スライドフォークのたわみを正確に検出する必要がある。しかし歪みゲージなどのセンサでは、スライドフォークの出退や振動による加速度が誤差となり、たわみを正確に検出するのは難しい。
実開平７−９８１１

この発明の課題は、高速で省スペースでかつ低衝撃に物品を移載できるようにすることにある。
またこの発明での追加の課題は、移載装置が出退を完了するのを待たずに、傾斜を検出できるようにすることにある。
請求項３の発明での追加の課題は、より正確に移載装置の傾斜を検出できるようにするとと共に、アームの昇降過程での傾斜を補正できるようにすることにある。

この発明は、出退自在なアームを備えた移載装置と、該移載装置により物品を受け渡しされる物品台、とを備えた移載システムにおいて、
前記物品台に、物品台の物品載置面に平行で、かつ前記移載装置の出退方向に沿った連続線からなるマークを設け、
前記移載装置のアームに前記マークの高さを検出するセンサを設けると共に、該センサで検出した高さを記憶するための記憶手段を設け、
さらに前記センサで検出したマークの高さと記憶手段で記憶したマークの高さの差から、前記移載装置の傾斜を測定する傾き検出部を設けると共に、
移載装置の傾斜を解消するように、アームの出退中に、移載装置をアームの出退方向に沿ってチルト（傾斜）させるためのチルト手段を設けたことを特徴とする。

好ましくは、前記マークは上下平行な２本の連続線からなり、前記センサは該２本の連続線の平均高さをマークの高さとして求める。
また好ましくは、前記検出手段がアームの出退方向に沿って間隔を開けて配置した少なくとも一対の光学センサからなり、
前記記憶手段は、アームの出退方向前方の光学センサで検出したマークの高さを記憶すると共に、アームの出退動作中は、アームの出退方向前方の光学センサで検出したマークの高さと前記記憶した高さとの差を解消するように、前記チルト手段で移載装置をアームの出退方向に沿ってチルトさせ、
移載装置によるアームの昇降中は、前記一対の光学センサで検出したマークの高さの差に応じて、前記チルト手段で移載装置をアームの出退方向に沿ってチルトさせる。

この発明では、アームを物品台側へ前進させて、物品載置面に平行な連続線からなるマークを検出し、センサで検出したマークの高さを記憶すると共に、記憶したマークの高さと該センサで検出したマークの高さとを解消するにように、チルト手段で移載装置をチルトさせる。このためアームを物品載置面に平行に移載できる。アームを物品載置面に平行にすると、物品台とアームとの間で物品を受け渡しする際の衝撃が小さくなる。またアームを微速で昇降させるストロークを短くできるので、移載時間を短縮でき、物品台側のスペースを節減できる。これらによって、低衝撃、高速、かつ省スペースに移載できる。

この発明では、マークを少なくとも１箇所で検出するとその高さを記憶し、以降はマークの高さ変化を検出して、アームの傾斜を検出できる。従ってアームが定位置まで進出しなくても、傾斜を検出できる。
請求項３の発明では、アームの昇降中の傾斜を補正するため、一対の光学センサでマークの高さの差に応じて、前記チルト手段で移載装置をアームの出退方向に沿ってチルトさせる。
マークの高さの差による傾斜の検出では、マークを検出する位置の間隔が広い程、検出精度が向上する。そこでアームの出退方向に沿って間隔を開けて検出手段を配置すると、さらに正確にアームの傾斜を検出できる。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図８に、スタッカークレーンを例に実施例の移載システムを示す。各図において、２は昇降台で、例えば一対のマスト４，４に沿って昇降し、その下部にはスタッカークレーンの図示しない台車があり、図示しない走行レール上を走行する。また台車には走行モータと、昇降台２の昇降モータとが設けられている。昇降台２は例えば左右のガイドユニット６，６とリニアモーションガイド（ＬＭガイド）７とにより、マスト４に沿って昇降し、８は昇降台２の上部フレームで、ガイドユニット６に対し、ピン１０，１２により、ピン１０を揺動中心としてチルト（傾斜）自在に取り付けられている。

図２にチルト機構１４を示すと、ピン１２はガイドユニット６に取り付けられており、上部フレーム８やチルト機構１４に設けた長孔１８を貫通し、ナット２０とリニアモーションガイド２４とに固定され、ナット２０はチルトモータ２２によりボールネジ２１に沿って左右動する。なお２６は、リニアモーションガイド２４をガイドするためのガイドユニットである。チルトモータ２２を動作させると、上部フレーム８とチルト機構１４はピン１２に対して左右動し、ピン１０に対して上部フレーム８は左右動できないので、昇降台２がピン１０を支点として左右動する。この結果、昇降台２は、スライドフォーク１６の出退方向に沿って傾斜する。

図３，図４の３０は棚受けで、スタッカークレーンが走行する自動倉庫の棚に沿って設けられ、棚受け３０の支柱等は図示を省略する。棚受け３０の長手方向に平行に、言い換えると棚受け３０の物品載置面に平行に、上下に２本の線状のマーク３１，３２が設けてある。マーク３１，３２は例えばカラーテープなどの光学的マークである。スライドフォーク１６はそのベースユニットが昇降台２に固定され、ミドルユニット３４とトップユニット３５とを備え、先端のトップユニット３５の左右両端付近にイメージセンサ３６，３７を備えている。イメージセンサ３６，３７は例えば視野方向が上下方向１次元の光学センサであるが、面状の視野を持ったＣＣＤカメラなどでも良い。

図４に、棚受け３０に対するトップユニットの傾き検出を示すと、４０，４１は図３のイメージセンサ３６，３７の視野を表し、例えば上下２本のマーク３１，３２を認識できる場合、その平均高さに対する視野中心との距離ｄ1，ｄ2を求める。なおマーク３１，３２の一方のみを検出できる場合、検出したマークと視野中心との高さ距離を求めても良い。トップユニットが水平な場合、視野中心とマーク３１，３２との高さの差ｄ1，ｄ2は共通である。ｄ1，ｄ2の間の差はトップユニットの傾斜を示し、図２のチルト機構１４により昇降台２を傾斜させて、スライドフォークのトップユニットの傾きを０に補正する。

図５に、昇降台制御部５０とその周辺とを示す。５１は昇降モータで、昇降台を昇降させ、５２はスライドフォーク駆動モータで、スライドフォークを駆動させる。２２は前記のチルトモータである。イメージセンサ３６，３７の検出信号は傾き検出部５４に入力され、図４のｄ1，ｄ2の差から、スライドフォークのトップユニットの傾きを検出する。また距離ｄ1，ｄ2から、棚受けとの間で物品の受け渡しを行うまでの残昇降距離を求めることができる。イメージセンサ３６，３７を用いた傾き検出では、少なくとも一方のイメージセンサがマーク３１，３２を検出できるようになるまで傾きを検出できない。そこでトップユニットが昇降台上から出退を開始し、あるいは昇降台上へ復帰する際の、傾き補正パターンを補正パターン記憶部５６に記憶する。補正パターン記憶部５６のデータは、スライドフォークの出退位置と、実荷または空荷の区別による昇降台の目標チルト角である。イメージセンサがマーク３１，３２を検出しない領域では、補正パターン記憶部５６のデータで昇降台をチルトさせる。

図６に、実施例での移載アルゴリズムを示す。イメージセンサ３６，３７は棚受け３０内へ前進するまでは、スライドフォークの傾斜を検出できない。空荷の場合と実荷の場合とで、スライドフォーク１６の出退量に対する傾斜を予め測定しておき、補正パターンを記憶する。スライドフォーク１６の前進開始時には、補正パターン記憶部５６のデータに従い昇降台２を傾斜させ、スライドフォークのトップユニット上面を水平に保ちながら前進させる。一対のイメージセンサ３６，３７のうち少なくとも一方のセンサが、マーク３１もしくは３２を検出すると、マークの高さを記憶する。トップユニットの上面が水平な場合、スライドフォークを前進させてもこの高さは変化しないはずである。そこで記憶値からの高さの変化を解消するように昇降台をチルトさせて、スライドフォーク上面を水平に保つ。左右のイメージセンサ３６，３７が共にマーク３１，３２を検出すると、トップユニット上面の傾斜を正確に測定でき、傾斜を解消するように昇降台をチルトさせる。

スライドフォークの前進が終了すると、イメージセンサ３６，３７によりスライドフォークの傾斜を検出し、チルトモータにより昇降台２をチルトさせて傾きを補正しながら、昇降台を低速昇降から微速昇降へ切り換え、この間に棚受け３０との間で物品を受け渡しし、次いで再度昇降台を低速昇降させ、移載を完了する。この間に、スライドフォークに加わる荷重が物品の重量分だけ変化するため、スライドフォークの傾きも変化し、これを補正するように昇降台をチルトさせる。物品の受け渡しが完了すると、スライドフォークの傾きを補正しながら後退させる。

図７に、実施例と従来例での昇降台の速度パターンを示し、ここでは昇降台を上昇させるものとするが、下降させる場合も同様である。昇降台が微速上昇している間に物品の受け渡しが行われる。従来例ではスライドフォークがたわんでいること等により、スライドフォークの高さを正確には定義できない。そこでたわみ等によるスライドフォーク先端の高さの曖昧さを見込んで、微速上昇区間を大きくする必要がある。これによって移載時間が延び、かつ移載時のスライドフォークの昇降ストロークが増して、棚側での物品の収容効率が低下する。実施例ではスライドフォーク先端は水平に保たれ、物品の底面とスライドフォークの上面とが最初から面接触するので衝撃が小さく、受け渡し後のスライドフォークの振動を小さくできる。

図８は、スライドフォーク１６を上昇させて、物品１７を載置するまでの過程を模式的に示す。実施例では昇降台２をチルトさせるが、ここでは昇降台２に対して独立に高さを調整できる２本の支持部を用い、スライドフォーク１６全体を傾斜させているかのように示す。昇降台側でたわみ補正を行い、スライドフォークを水平に保って物品１７と接触させるので、スライドフォークは物品と面接触する。またスライドフォークから棚受けに荷下ろしする場合、物品は最初から棚受けと面接触する。このため物品の受け渡しに伴う衝撃を小さくできる。物品を受け渡しするとスライドフォークに加わる荷重が変化し、たわみが生じるが、このたわみを解消するように昇降台をチルトさせるので、たわみによる振動を小さくできる。これらによって小さな衝撃で物品の受け渡しを行え、微速昇降時間を短縮して短時間で物品を移載でき、かつスライドフォークのトップユニットを水平に保ったまま出退させるので、棚側の収容効率が向上する。

実施例では移載装置としてスタッカークレーンを示したが、天井走行車や有軌道台車あるいは無人搬送車などの場合も同様である。また昇降台とスライドフォークなどを組み合わせた地上固定の移載システムの場合も、同様にスライドフォークなどの移載装置のチルト機構を設けて実施例を適用できる。実施例では移載装置としてスライドフォークを用いたが、スカラアームなどでも良い。さらに左右一対のイメージセンサに代えて、水平方向視野の広い１台のＣＣＤカメラでも良いが、傾斜の検出精度が低下する。

実施例のスタッカークレーンの昇降台を示す図 実施例の昇降台のチルト機構を示す図 実施例で棚受けに設けた上下のマークと、スライドフォークのトップユニットに設けたイメージセンサとを示す図 実施例でのスライドフォークの傾き検出方法を示す図 実施例での昇降台制御部と周辺の昇降モータ、スライドフォーク駆動モータ、チルトモータ、並びに傾き検出部と傾き補正パターンの記憶部とを示すブロック図 実施例の移載方法を示すフローチャート 実施例（上段）と従来例（下段）との、昇降台の速度パターンを示す図 実施例での、スライドフォークと物品との接触から、棚受けからの物品のリフトアップまでを模式的に示す図

符号の説明

２ 昇降台
４ マスト
６ ガイドユニット
７ リニアモーションガイド（ＬＭガイド）
８ 上部フレーム
１０，１２ ピン
１４ チルト機構
１６ スライドフォーク
１７ 物品
１８ 長孔
２０ ナット
２１ ボールネジ
２２ チルトモータ
２４ リニアモーションガイド
２６ ガイドユニット
３０ 棚受け
３１，３２ マーク
３４ ミドルユニット
３５ トップユニット
３６，３７ イメージセンサ
４０，４１ 視野
５０ 昇降台制御部
５１ 昇降モータ
５２ スライドフォーク駆動モータ
５４ 傾き検出部
５６ 補正パターン記憶部

Claims (3)

1. 出退自在なアームを備えた移載装置と、該移載装置により物品を受け渡しされる物品台、とを備えた移載システムにおいて、
   前記物品台に、物品台の物品載置面に平行で、かつ前記移載装置の出退方向に沿った連続線からなるマークを設け、
   前記移載装置のアームに前記マークの高さを検出するセンサを設けると共に、該センサで検出した高さを記憶するための記憶手段を設け、
   さらに前記センサで検出したマークの高さと記憶手段で記憶したマークの高さの差から、前記移載装置の傾斜を測定する傾き検出部を設けると共に、
   移載装置の傾斜を解消するように、アームの出退中に、移載装置をアームの出退方向に沿ってチルトさせるためのチルト手段を設けたことを特徴とする、移載システム。
2. 前記マークは上下平行な２本の連続線からなり、前記センサは該２本の連続線の平均高さをマークの高さとして求めることを特徴とする、請求項１の移載システム。
3. 前記センサはアームの出退方向に沿って間隔を開けて配置した少なくとも一対の光学センサからなり、
   前記記憶手段は、アームの出退方向前方の光学センサで検出したマークの高さを記憶すると共に、アームの出退動作中は、アームの出退方向前方の光学センサで検出したマークの高さと前記記憶した高さとの差を解消するように、前記チルト手段で移載装置をアームの出退方向に沿ってチルトさせ、
   移載装置によるアームの昇降中は、前記一対の光学センサで検出したマークの高さの差に応じて、前記チルト手段で移載装置をアームの出退方向に沿ってチルトさせるようにしうたことを特徴とする、請求項１または２の移載システム。

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