JP4893679B2 - 走行車システム - Google Patents

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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
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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