JP4893679B2 - 走行車システム - Google Patents

Description

本発明は、走行車システムに関し、特に第１走行車および第２走行車が同一の経路を走行する走行車システムに関する。

従来、第１走行車および第２走行車が同一の経路を走行する走行車システムが実用化されている。

そのような走行車システムの一例として、自動倉庫における、１つの通路に２台のクレーンを運転する搬送システムが周知となっている（例えば、特許文献１を参照）。この搬送システムでは、２台のクレーンが互いに干渉を避けながら同一の通路を走行し、それぞれ荷物を搬送することで、高い処理能力を実現している。

図５は、特許文献１に開示される搬送システムの制御系の要部を抜粋して示すブロック図である。この搬送システムにおいて、上位のＣＰＵ（コントロールプロセッシングユニット）９０は、搬送指令部９２から通信部９１を介してクレーン８０およびクレーン８５のそれぞれに、走行の目的地を示す搬送指令（いわゆるＦｒｏｍ−Ｔｏ命令）を与える。

走行制御部８１および走行制御部８６は、与えられた搬送指令によって示される目的地へ走行するための速度パターンをそれぞれ生成する。そして、干渉予測部８４および干渉予測部８９は、通信部８２および通信部８７を介して互いの走行状況（例えば、目的地、現在位置、速度、加速度など）を知らせあって干渉の有無を予測し、クレーン８０およびクレーン８５のそれぞれの走行（速度、位置など）を規制することで、干渉を回避する。
特開２００５−３０６５７０号公報

しかしながら、従来の技術に係る搬送システムでは、クレーン８０およびクレーン８５が、互いに走行状況を知らせあうことで個々に干渉の有無を予測し、予測に基づいて回避行動を取るタイムラグがあるため、比較的大きな安全余裕が必要であり、期待するほど高い搬送能力が得られないことがある。

また、クレーン８０およびクレーン８５のそれぞれが個々に走行制御を行うので、例えばクレーン８０およびクレーン８５の間隔を高い精度で一定に保って走行させるような高度な同期制御を行うことは困難である。

この問題を克服するために、１つの走行制御装置（例えば、上位のＣＰＵでもよい）によって、通信を介してクレーン８０およびクレーン８５の両方を制御することが考えられる。制御内容の一例としては、速度パターンを目標としたクレーンの速度のサーボ制御が想定される。

この場合、クレーンの現在位置、クレーンに対するトルク指令値などの情報が、走行制御装置とそれぞれのクレーンとの間で毎秒数万回交換される。これにより、毎秒数メガビットの通信が、走行制御装置とそれぞれのクレーンとの間に発生する。

この通信量は、Ｆｒｏｍ−Ｔｏ命令の伝送と比べると圧倒的に多く、そのような大量の情報を高速伝送できる通信装置は高価である。走行制御装置とそれぞれのクレーンとの間に、そのような高価な通信装置を２組設けることは、搬送システムのコストアップにつながるため、好ましくない。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で、かつ高精度な同期制御が可能な、第１走行車および第２走行車が同一の経路を走行する走行車システムの提供を目的とする。さらには、走行車故障時の縮退運用が可能な走行車システムの提供を目的とする。

上記問題を解決するため、本発明の走行車システムは、第１走行車および第２走行車が同一の経路を走行する走行車システムであって、前記第１走行車および前記第２走行車のそれぞれに、走行装置が設けられ、前記第１走行車および前記第２走行車のそれぞれに、互いに直接に通信可能な通信装置が設けられ、前記第１走行車に、前記第１走行車の走行装置および前記第２走行車の走行装置を制御することにより、前記第１走行車の位置および速度のうちの少なくとも一方、ならびに前記第２走行車の位置および速度のうちの少なくとも一方をサーボ制御し、かつ前記第１走行車から取り外し可能な制御装置が設けられ、前記第２走行車に、前記制御装置を取り付けるためのスペースが設けられ、前記制御装置および前記第２走行車の走行装置のそれぞれに、互いに接続可能な端子が設けられている。

この構成によれば、第１走行車に設けられる制御装置にて、第１走行車の走行装置と第２走行車の走行装置を両方制御するので、第１走行車の走行装置の制御に係るデータは、第１走行車の中で信号ケーブルを介して伝送することができ、その結果、必要な通信装置は、第１走行車と第２走行車との間で第２走行車の走行装置の制御に係るデータを伝送するための１組だけとなる。

この構成は、制御装置を地上に設け、制御装置と、第１走行車および第２走行車のそれぞれとの間で２組の通信装置を設ける場合と比べて、通信装置のコストを抑えることができる点で有利である。

また、前記制御装置は、第１走行車の位置および速度、ならびに第２走行車の位置および速度を一元的にサーボ制御できるため、第１走行車と第２走行車のそれぞれで個々に走行制御を行う場合と比べて、第１走行車および第２走行車を高い精度で同期制御することが可能になる。

また、前記第１走行車および前記第２走行車のそれぞれに、互いに直接に通信可能な通信装置が設けられているので、制御のため情報を中継伝送する地上側の設備を必要とせずに、制御装置は、通信装置を介して、直接第２走行車の走行装置を制御することができる。

また、前記制御装置は前記第１走行車から取り外し可能で、かつ前記第２走行車に、前記制御装置を取り付けるためのスペースが設けられており、さらに、前記制御装置および前記第２走行車の走行装置のそれぞれに、互いに接続可能な端子が設けられている。

そのため、第１走行車の走行装置が異常となっても、制御装置を第２走行車に移載して端子を接続することにより、制御装置は、接続された端子を介して、第２走行車の走行装置を制御することができるので、搬送能力を第２走行車のみに縮退して、前記搬送車システムの運用を続けことができる。
より具体的には、前記制御装置が前記第２走行車に移載された後、前記制御装置の前記端子と前記第２走行車の前記端子とが接続され、前記制御装置は、接続された前記端子を介して、前記第１走行車の走行装置及び前記第２走行車の走行装置のうちの前記第２走行車の前記走行装置のみを制御してもよい。

前記説明したように、本発明の走行車システムによれば、第１走行車に設けられる制御装置にて、第１走行車の走行装置と第２走行車の走行装置を両方制御するので、第１走行車の走行装置の制御に係るデータは、第１走行車の中で信号ケーブルを介して伝送することができ、その結果、必要な通信装置は、第１走行車と第２走行車との間で第２走行車の走行装置の制御に係るデータを伝送するための１組だけとなる。

この構成は、制御装置を地上に設け、制御装置と、第１走行車および第２走行車のそれぞれとの間で２組の通信装置を設ける場合と比べて、通信装置のコストを抑えることができる点で有利である。

また、制御装置は、第１走行車の位置および速度、ならびに第２走行車の位置および速度を一元的にサーボ制御できるため、第１走行車と第２走行車のそれぞれで個々に走行制御を行う場合と比べて、第１走行車および第２走行車を高い精度で同期制御することが可能になる。
さらにまた、前記制御装置は前記第１走行車から取り外し可能で、かつ前記第２走行車に、前記制御装置を取り付けるためのスペースが設けられており、さらに、前記制御装置および前記第２走行車の走行装置のそれぞれに、互いに接続可能な端子が設けられているので、第１走行車の走行装置が異常となっても、制御装置を第２走行車に移載して端子を接続することにより、制御装置は、接続された端子を介して、第２走行車の走行装置を制御することができる。このようにして、搬送能力を第２走行車のみに縮退して、前記搬送車システムの運用を続けことができる。

本発明の実施の形態における走行車システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態における走行車システムを含む自動倉庫の一例を示す模式図である。

図１には、自動倉庫の主要部として、スタッカクレーン（以降、単にクレーン）１０、クレーン２０、ＣＰＵ（コントロールプロセッシングユニット）４０、ラック５０、ステーション５１、ステーション５２、レール５５が示される。

レール５５は、自動倉庫の床面に敷設されている。ラック５０、ステーション５１、およびステーション５２は、レール５５に沿って設けられ、ラック５０には、物品を収納する複数の収納部が縦横に設けられている。ステーション５１およびステーション５２は、入庫および出庫される物品が一時的に置かれる場所である。

クレーン１０は、下部台車と上部台車とをマストで連結して構成され、マストには、移載装置（図示せず）を備えた昇降台１２が、ウィンチモータ（図示せず）などの駆動により昇降可能に設けられている。下部台車には、レール５５を走行するための走行装置１１が設けられている。

また、クレーン１０には、制御装置３０が取り付けられている。

制御装置３０は、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）、メモリ、通信部などからなるコンピュータシステムであり、メモリに記憶されている所定のプログラムをＭＰＵが実行することによって、走行装置１１や昇降台１２の動作を制御する。この制御は、ＣＰＵ４０から取得される搬送指令に従って行われる。

制御装置３０の制御下で、クレーン１０は、走行装置１１によりレール５５上を走行し、昇降台１２を昇降させ、移載装置を用いて、ラック５０の所望の収納部およびステーション５１間で物品を移載する。

クレーン２０には、走行装置２１および昇降台２２が、クレーン１０と同様に設けられている。

クレーン１０およびクレーン２０には、通信装置１３および通信装置２３が取り付けられている。制御装置３０は、通信装置１３および通信装置２３を介して、クレーン２０の走行装置２１や昇降台２２の動作を制御する。

制御装置３０が、通信装置１３および通信装置２３を介して行う制御下で、クレーン２０は、走行装置２１によりレール５５上を走行し、昇降台２２を昇降させ、移載装置を用いて、ラック５０の所望の収納部およびステーション５２間で物品を移載する。

ここで、クレーン１０およびクレーン２０からなるクレーンシステムが、本発明の走行車システムの一例である。

次に、クレーン１０およびクレーン２０からなるクレーンシステムについて、詳細に説明する。

図２は、このクレーンシステムの機能的な構成の一例を示すブロック図である。図１と同一の構成要素には同一の符号を付して示す。

制御装置３０は、通信部３１、走行制御部３２、端子３３、および端子３４を有している。

通信部３１は、ＣＰＵ４０から与えられる搬送指令を受信する。この搬送指令には、クレーン１０の目的地を示す第１目的地情報、クレーン２０の目的地を示す第２目的地情報が含まれる。通信部３１は、例えば１９６Ｋｂｐｓといった低速のデータ伝送を行う通信装置であり、小電力無線通信装置が利用可能である。

走行制御部３２は、搬送指令に含まれる第１目的地情報および第２目的地情報に従って、クレーン１０の走行中の地点ごとの目標速度を表す第１速度パターン、およびクレーン２０の走行中の地点ごとの目標速度を表す第２速度パターンを生成する。

走行装置１１は、クレーン１０の走行力および制動力を発生する走行モータ、およびクレーン１０の現在位置を検出するセンサを含む。また、制御装置３０と接続するための端子１５が設けられている。

走行装置１１に含まれる走行モータおよびセンサは、本発明の特徴ではないため、周知の構成を用いるものとして詳細な説明を省略する。一例を挙げれば、センサは、車軸の回転エンコーダ、床面に設けたパターンのセンサ、および基準点に固定されたミラーとの距離を測る光波距離計であってもよい。

制御装置３０の端子３３と走行装置１１の端子１５とは、信号ケーブルで接続されている。

走行制御部３２は、クレーン１０が第１走行パターンで表される目標速度で走行するように、信号ケーブルを介して、走行装置１１をサーボ制御する。

通信装置１３には、制御装置３０と接続するための端子１４が設けられている。

制御装置３０の端子３４と通信装置１３の端子１４とは、信号ケーブルで接続されている。

通信装置１３および通信装置２３は、例えば１００Ｍｂｐｓといった高速のデータ伝送を、直接にポイントトゥポイントで行う通信装置であり、レーザ光通信装置が利用可能である。

走行装置２１は、走行装置１１と同様に構成され、クレーン２０の走行力および制動力を発生する走行モータ、および、クレーン２０の現在位置を検出するセンサを含む。

走行装置２１に設けられる端子２５と、通信装置２３に設けられる端子２４とは、信号ケーブルで接続されている。

走行制御部３２は、クレーン２０が第２走行パターンで表される目標速度で走行するように、通信装置１３および通信装置２３を介して、走行装置２１をサーボ制御する。

図２において一点鎖線で示される構成については、後述する。

次に、上記のように構成されたクレーンシステムの動作について、フローチャートを参照して説明する。

図３は、クレーンシステムの制御動作の一例を説明するフローチャートである。

この制御動作は、ＣＰＵ４１から搬送指令が発行されたときに開始される。ＣＰＵ４１は、例えば、オペレータによる物品の入庫指示および出庫指示があったとき、指示された搬送の起点と終点（目的地）とを表す搬送指令を、例えば入庫指示であればステーションから空いている収納部へといったように、制御装置３０に発行する。

制御装置３０は、通信部３１にて受信された搬送指令から、クレーン１０の目的地を示す第１目的地情報、クレーン２０の目的地を示す第２目的地情報を取得する（Ｓ１０）。

そして、クレーン１０が現在位置から第１目的地情報で示される目的地まで走行するときの地点ごとの目標速度を表す第１速度パターン、およびクレーン２０が現在位置から第２目的地情報で示される目的地まで走行するときの地点ごとの目標速度を表す第２速度パターンを生成する（Ｓ１１）。

なお、ここで従来の技術に開示される方法に従って、クレーン１０およびクレーン２０の干渉の有無を予測し（Ｓ１２）、干渉すると予測された場合、第１速度パターンおよび第２速度パターンのうちの少なくともいずれか一方を修正してもよい（Ｓ１２でＹＥＳ、Ｓ１１）。

制御装置３０は、得られた第１速度パターンおよび第２速度パターンに従って、クレーン１０の速度、およびクレーン２０の速度をそれぞれサーボ制御する（Ｓ１３〜Ｓ１９のループ）。Ｓ１３〜Ｓ１９のループ処理は、クレーン１０およびクレーン２０の移動が完了するまで、例えば毎秒数万回の頻度で行われる。

制御装置３０は、クレーン１０の現在位置を表す第１現在位置情報を端子３３から取得し、クレーン２０の現在位置を表す第２現在位置情報を、通信装置２３および通信装置１３を介して端子３４から取得する（Ｓ１４）。

制御装置３０は、例えば、取得された第１現在位置情報で表される現在位置と、直前の現在位置の差分を取るなどして、第１現在速度を算出する。同様にして、第２現在速度が算出される（Ｓ１５）。第１現在速度および第２現在速度が、それぞれ走行装置１１および走行装置２１から直接取得できるとしてもよい。

制御装置３０は、算出された第１現在速度と第１速度パターンで表される目標速度との差を減らすために走行装置１１のモータが発生すべき第１トルク値を算出する（Ｓ１６）。この算出には、例えばサーボ制御において慣用のＰＩＤ制御が用いられる。

同様にして、算出された第２現在速度と第２速度パターンで表される目標速度との差を減らすために走行装置２１のモータが発生すべき第２トルク値が算出される（Ｓ１７）。

制御装置３０は、算出された第１トルク値を表す第１トルク指令情報を、端子３３から走行装置１１へ出力し、算出された第２トルク値を表す第２トルク指令情報を、端子３４から通信装置１３および通信装置２３を介して走行装置２１へ出力する（Ｓ１８）。

走行装置１１および走行装置２１は、与えられた第１トルク指令情報および第２トルク指令情報に従って、それぞれのモータのトルク（電流値）を調整する。

このような制御が、クレーン１０およびクレーン２０の移動が完了するまで繰り返される（Ｓ１９）。

以上、クレーンシステムの制御動作の一典型例として、クレーン１０およびクレーン２０の速度をサーボ制御する例を説明したが、制御の対象は速度に限らない。例えば、加速度や位置をサーボ制御してもよい。

また、課題の項で、クレーン１０およびクレーン２０で個々に走行制御を行った場合、クレーン１０およびクレーン２０の間隔を高い精度で一定に保って走行させるような同期制御は難しいことを指摘した。

これに対し、制御装置３０によってクレーン１０およびクレーン２０を制御する場合、クレーン１０およびクレーン２０の間隔（つまり、位置の差）を一定に保つようにサーボ制御することで、同期制御が高い精度で実現できる。これにより、例えば、長尺の物品を、クレーン１０およびクレーン２０で担持して搬送するといった応用が可能となる。

次に、図２において一点鎖線で示される構成について説明する。

この構成は、走行装置１１の故障などによりクレーン１０を運用から外し、クレーン２０のみを運用する場合を想定している。

ここで、制御装置３０は、クレーン２０に移載可能であり、制御装置３０の端子３４と、走行装置２１の端子２５とは、信号ケーブルにて接続可能であるとする。なお、制御装置３０がクレーン２０に移載可能であるとは、制御装置３０がクレーン１０から取り外し可能で、かつ、制御装置３０を取り付けるためのスペースがクレーン２０に設けられていることを言う。

クレーン１０を運用から外す場合、例えばクレーン１０をステーション５１の移載位置へ退避させ、制御装置３０をクレーン２０へ移載する。そして、制御装置３０の端子３４と、走行装置２１の端子２５とを、信号ケーブルで接続する。

そのために、例えば、端子２４と端子３４とが形状および信号の規格において同一であることが望ましい。そうすれば、信号ケーブルの通信装置２３の端子２４に接続されていた一端を、制御装置３０の端子３４につなぎかえるだけで、制御装置３０と走行装置２１とが接続される。

これにより、制御装置３０は、クレーン２０が第２走行パターンで表される目標速度で走行するように、信号ケーブルを介して、走行装置２１をサーボ制御できるようになる。

その結果、クレーンシステムは、制御装置３０を持つクレーン１０の走行装置１１が故障した場合でも機能を完全に失うことを免れ、搬送能力をクレーン２０のみに縮退して運用を続けることができる。

ここまで、走行車システムの一例として、自動倉庫における２台のクレーンからなるクレーンシステムについて説明したが、本発明の走行車システムは、クレーンシステムに限定されない。

走行車システムの他の一例として、２台の無人搬送車からなる搬送車システムを考えることができる。

図４は、この搬送車システムの機能的な構成の一例を示すブロック図である。図２と同様の構成要素には同一の符号を付して示す。

この搬送車システムは、搬送車６０、搬送車７０からなり、例えば製造工場などで物品を工程間で搬送するために用いられる。

搬送車６０および搬送車７０の走行経路は、周知のマーカーを用いて示される。例えば、床に塗布された光学マーカー、床に埋設された磁気マーカーなどは、走行経路を示すマーカーの一例である。

搬送車６０は、荷台６２に物品を載置し、走行装置６１にて光学マーカーまたは磁気マーカーで示された走行経路を辿りながら走行して、物品を搬送する。走行装置６１は、搬送車６０の走行力および制動力を発生する走行モータ、搬送車６０の現在位置を検出するセンサ、および走行経路を示すマーカーを検出して舵を切る舵取機構を含む。搬送車７０も、同様に構成され、荷台７２に物品を載置し、走行装置７１にて同じ走行経路を走行する。

搬送車６０に取り付けられた制御装置３０は、ＣＰＵ４１から与えられる搬送指令に従って、搬送車６０の速度や位置、および搬送車７０の速度や位置をサーボ制御する。この構成は、前述したクレーンシステムの構成と全く同様の考え方に基づいている。

なお、搬送車システムでは、制御装置３０は、走行装置６１および走行装置７１に対し、モータのトルクを指令する他に、走行経路を辿るための操舵角を指令してもよい。

また、搬送車システムでは、レーザ光通信装置を用いたのでは、光軸を通信可能に合わせておくことが極めて困難であるため、通信装置１３および通信装置２３には、電波を用いた無線通信装置を用いることが望ましい。

このように、本発明の走行車システムは、クレーンシステムのみならず、搬送車システムにも適用できる。２台以上の複数台からなる搬送システム内での同期制御を行う２台の走行車への適用も考えられる。この他にも、例えば、天井走行車などへの適用が考えられる。

以上、本発明の走行車システムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものも本発明の範囲内に含まれる。

例えば、実施の形態では、制御装置３０がクレーン１０からクレーン２０へ移載されたとき、制御装置３０の端子３４と走行装置２１の端子２５を信号ケーブルで接続すると説明したが、端子３４と端子２５とは、制御装置３０をクレーン２０に取り付けた状態で、直接に結合してもよい。同様に、信号ケーブルで接続するとした他の端子も、全て直接に結合してもよい。

本発明は、スタッカクレーン、天井走行車、無人搬送車など、自動倉庫や生産工場などに備えられ、人荷を搬送する走行車システムに広く利用できる。

本発明に係る自動倉庫の一例を示す模式図 本発明に係るクレーンシステムの機能的な構成の一例を示すブロック図 本発明に係るクレーンシステムの制御動作の一例を説明するフローチャート 本発明に係る無人搬送車システムの機能的な構成の一例を示すブロック図 従来の搬送システムの概要を説明する図

符号の説明

１０、２０ クレーン
１１、２１ 走行装置
１２、２２ 昇降台
１３、２３ 通信装置
１４、１５、２４、２５ 端子
３０ 制御装置
３１ 通信部
３２ 走行制御部
３３、３４ 端子
４０、４１ ＣＰＵ
５０ ラック
５１、５２ ステーション
５５ レール
６０、７０ 搬送車
６１、７１ 走行装置
６２、７２ 荷台
８０、８５ クレーン
８１、８６ 走行制御部
８２、８７ 通信部
８４、８９ 干渉予測部
９０ ＣＰＵ
９１ 通信部
９２ 搬送指令部

Claims (2)

1. 第１走行車および第２走行車が同一の経路を走行する走行車システムであって、
   前記第１走行車および前記第２走行車のそれぞれに、走行装置が設けられ、
   前記第１走行車および前記第２走行車のそれぞれに、互いに直接に通信可能な通信装置が設けられ、
   前記第１走行車に、前記第１走行車の走行装置および前記第２走行車の走行装置を制御することにより、前記第１走行車の位置および速度のうちの少なくとも一方、ならびに前記第２走行車の位置および速度のうちの少なくとも一方をサーボ制御し、かつ前記第１走行車から取り外し可能な制御装置が設けられ、
   前記第２走行車に、前記制御装置を取り付けるためのスペースが設けられ、
   前記制御装置および前記第２走行車の走行装置のそれぞれに、互いに接続可能な端子が設けられている
   ことを特徴とする走行車システム。
2. 前記制御装置が前記第２走行車に移載された後、前記制御装置の前記端子と前記第２走行車の前記端子とが接続され、前記制御装置は、接続された前記端子を介して、前記第１走行車の走行装置及び前記第２走行車の走行装置のうちの前記第２走行車の前記走行装置のみを制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の走行車システム。

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