JP5445411B2 - 搬送システム、および、台車割り付け方法 - Google Patents

Description

本願発明は、第一の地点で荷物を台車に搭載し、第二の地点まで荷物を搬送し、第二の地点で荷物を降ろす搬送システムに関し、特に、バッテリーを備えて自走する台車を備える搬送システムに関する。

無人で荷物を搬送するバッテリーを備えた自走式の台車を管理する場合、前記バッテリーの残量を詳細に管理する必要がある。これは例えば、バッテリーの残量が不足しているため、台車が充電ステーションまでたどり着けない状態となると、バッテリーを交換したり、台車を充電ステーションまで人が運ぶこととなるためである。

そこで、特許文献１に記載の発明は、バッテリーから出力される電流値が閾値以下となった場合や、前回の充電以降に走行した総時間に基づきコントローラがメンテナンス指令を発信し、当該指令を受けた台車は、充電ステーションまで走行して充電を行うものとなっている。

特開２００１−８４０３７号公報

ところが、自走式の台車に用いられるＮｉＣｄバッテリー、ＮｉＭＨバッテリー、ＬｉＭバッテリーなどは、高寿命を維持するために、満充電に対する充電上限を示すＳＯＣ（State of charge）とＳＯＣから許容される放電量を示すＤＯＤ(Depth Of Discharge)が設定されている。例えば、ＤＯＤよりもさらに放電するいわゆる深放電が発生するとバッテリーの寿命を大きく損なう可能性が高くなる。

一方、従来の台車のように、バッテリーから出力される電流値や電圧値の低下や、台車の走行時間だけで台車を管理した場合、電流値や電圧値、走行時間とバッテリーが放電する放電量との関係が曖昧であるため、充電ステーションに到達するまでに実際には深放電が発生してしまってバッテリーの寿命を大きく損なう可能性がある。

また、深放電が発生しないように、余裕のある閾値を用いて台車を管理すると、台車が必要以上に頻繁に充電ステーションに向かうこととなり、台車本来の役割である荷物を搬送する作業が滞ると共に、充電ステーションに向かうために消費するエネルギーが無駄となる。

本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、搬送作業が滞ることなく、かつ、台車のバッテリーの寿命を損なうことなく維持できる搬送システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明にかかる搬送システムは、バッテリーを搭載し荷物を搬送する自走式の台車と、前記台車を受け入れて前記バッテリーを充電する充電ステーションと、前記台車を管理するための管理手段とを備える搬送システムであって、前記台車が実施する仕事によって前記バッテリーが放電する量を示す情報である放電量情報を作成する放電量作成部と、前記台車の前記バッテリーに許容される放電量を示す情報である残量情報を前記放電量情報に基づき作成する残量作成部と、前記台車に要求される仕事に含まれる目的地の位置を示す情報である目的地情報と前記台車の位置を示す情報である現在地情報とに基づき、要求される仕事に必要な放電量を示す情報である必要量情報を作成する必要量作成部と、前記残量情報から前記必要量情報を減じて得られる差が第一閾値を上回る場合、要求される前記仕事を前記台車に割り付ける割付部とを備えることを特徴とする。

これにより、バッテリーが許容される放電量を超えて放電するいわゆる深放電を回避することができ、適正な仕事の割り付けと適正にバッテリーを管理することができるため、台車は残量情報に見合った仕事を適切に実行することができ搬送作業が滞ることなく、かつ、バッテリーの寿命を損なうことのない搬送システムとすることができる。

また、前記割付部は、前記残量情報から前記必要量情報を減じて得られる前記差から前記目的地から前記充電ステーションに至るために前記台車に必要な放電量を示す第二必要量情報を減じた差が第二閾値を上回る場合、要求される前記仕事を前記台車に割り付けるものでもよい。

これによれば、仕事を完了した台車が充電ステーションまでたどり着くまでに深放電が発生することを回避して、バッテリーの寿命が損なわれることを抑制することができる。

さらに、前記台車を含む複数の台車と、前記台車にそれぞれ対応する残量情報から前記必要量情報をそれぞれ減じて得られる差が第一閾値を下回る台車を不足台車として特定する不足台車特定部と、不足台車の数を計数し、計数結果である不足台車数が第三閾値を超える場合、不足台車として特定される台車の少なくとも一台に前記充電ステーションに向かわせる情報である充電指示を与える充電指示部とを備えてもよい。

これによれば、仕事を割り付けることのできない台車である不足台車の数を抑制することができ、仕事を割り付けることのできる台車を待機させることができるため、適切に要求される仕事を割り付けることが可能となり、また、バッテリーの寿命を損なうことなく維持することが可能となる。さらに、好適なタイミングで充電ステーションに台車を向かわせることができるため、充電のために移動する台車が消費するエネルギーを搬送システム全体として抑制することが可能となる。

また、上記目的を達成するために、本願発明にかかる台車割り付け方法は、バッテリーを搭載し荷物を搬送する自走式の台車と、前記台車を受け入れて前記バッテリーを充電する充電ステーションと、前記台車を管理するための管理手段とを備える搬送システムの台車割り付け方法であって、前記台車が実施する仕事によって前記バッテリーが放電する量を示す情報である放電量情報を作成し、前記台車の前記バッテリーに許容される放電量を示す情報である残量情報を前記放電量情報に基づき作成し、前記台車に要求される仕事に含まれる目的地の位置を示す情報である目的地情報と前記台車の位置を示す情報である現在地情報とに基づき、要求される仕事に必要な放電量を示す情報である必要量情報を作成し、前記残量情報から前記必要量情報を減じて得られる差が第一閾値を上回る場合、要求される前記仕事を前記台車に割り付けることを特徴とする。

これにより、バッテリーが許容される放電量を超えて放電するいわゆる深放電を回避することができ、適正な仕事の割り付けと適正にバッテリーを管理することができるため、台車は残量情報に見合った仕事を適切に実行することができ搬送作業が滞ることなく、かつ、バッテリーの寿命を損なうことのない搬送システムとすることができる。

本願発明によれば、搬送システムにおいて搬送効率を低下させることなく、また、台車に備えられるバッテリーの寿命を損なうことなく維持することが可能となる。

図１は、実施の形態の一つとしての搬送システムを模式的に示す図である。 図２は、搬送システムが備える台車の機能部を一部の機構部と共に示すブロック図である。 図３は、搬送システムが備える管理手段の機能部を示すブロック図である。 図４は、搬送システムが備える充電ステーションの機能部を示すブロック図である。

次に、本願発明に係る実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、実施の形態の一つとしての搬送システムを模式的に示す図である。

図１に示すように、搬送システム１００は、自動で荷物２００を搬送するシステムであって、台車１０１（１１１、１１２、１１３）と、充電ステーション１０２と、管理手段１０３と、入出庫ステーション１０４（１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６）とを備えるシステムである。搬送システム１００は、管理手段１０３からの指示により、台車１０１を動作させ、一の入出庫ステーション１０４から他の入出庫ステーション１０４に荷物２００を搬送することができるものである。具体的に例えば、搬送システム１００では、管理手段１０３からの指示に基づき、第一台車１１１は、第四入出庫ステーション１４４から荷物２００を受け取り、走行路２０１を走行し、第一入出庫ステーション１４１に荷物２００を受け渡す作業を自動で行う。また、搬送システム１００は、所定の条件を満たした場合、台車１０１を充電ステーション１０２に向かわせて、充電させることも行う。

以下、各構成について詳細に説明する。
図２は、台車の機能部を一部の機構部と共に示すブロック図である。

台車１０１は、一の入出庫ステーション１０４から受け取った荷物２００を他の入出庫ステーション１０４まで搬送し引き渡すことのできる自走式の車であり、同図に示すように、バッテリー１１５と、放電量作成部１１６と、残量作成部１１７と、駆動手段１１８と、送受信部１１９とを備えている。

バッテリー１１５は、放電により駆動手段１１８等に電力を供給することができる供給源であり、また、外部から電力が供給されることにより、充電することができるものである。バッテリー１１５としては、ＮｉＣｄバッテリー、ＮｉＭＨバッテリー、ＬｉＭバッテリーなどの種類があり、種類や用途などによってＳＯＣ（State of charge）とＤＯＤ(Depth Of Discharge)とが設定されている。例えばＤＯＤは、バッテリー１１５の定格容量の何割として定められるものであり、ＤＯＤを超えて放電した場合、バッテリーの寿命が損なわれる。

具体的には、バッテリー１１５の定格容量（満充電）が９０ＡＨであり、ＳＯＣを７０％、ＤＯＤを１０％とした場合、バッテリー１１５の蓄電量、すなわち残量情報が５４ＡＨとなるまでバッテリー１１５から放電を行っても、バッテリーの寿命が損なわれることはない。従って、残量情報が５３ＡＨ以下となると深放電と称される状態になる。

なお、バッテリー１１５は、充電しすぎても寿命が損なわれることがあり、充電方式にもよるが、ＳＯＣとして満充電の７０％程度が充電の上限とすることが好ましいとされている。従ってＳＯＣが７０％、ＤＯＤが１０％、つまり、満充電の７０％〜６０％の間で充放電を繰り返すことが好ましい。具体的には、残量情報が５４ＡＨとなれば６３ＡＨまで充電することを繰り返すことが好ましい場合がある。

上記数値は、一例を示したものであり、バッテリー１１５の種類によって数値は異なる。また、上記数値は本願発明を限定するものではないことを付言しておく。

ここで、バッテリー１１５の寿命とは、最初の充放電から充電しても所期の能力が得られなくなるまでの充放電回数であり、寿命が損なわれるとは、規格通りに使用したならば得られたであろう充放電回数よりも少ない充放電回数で能力が得られなくなってしまうことである。

駆動手段１１８は、台車１０１を駆動するための装置であり、例えば、台車１０１を走行させるための駆動源等である。なお、台車１０１が荷物２００を移載する移載装置を備えている場合、駆動手段１１８に前記移載装置を駆動するための装置が含まれるなど、駆動手段１１８はモータなどの複数の駆動源を備える場合がある。

放電量作成部１１６は、台車１０１が実施した仕事によってバッテリー１１５が放電した量を示す情報である放電量情報を作成する処理部である。本実施の形態の場合、放電量作成部１１６は、電流値取得部１６１と、計時部１６２とを備えており、バッテリー１１５から放電される電流値の時間積分を放電量情報としてリアルタイムで作成する処理部である。

残量作成部１１７は、放電量作成部１１６で作成された放電量情報を取得してバッテリー１１５に許容される放電量を示す情報である残量情報を作成する処理部である。本実施の形態の場合、残量作成部１１７は、充電ステーション１０２から充電量を示す充電量情報（後述）を取得し、充電量情報と放電量情報との差分とに基づいて残量情報を作成する。

送受信部１１９は、残量作成部１１７で作成された残量情報を管理手段１０３に送信する処理部である。本実施の形態の場合、送受信部１１９は、無線通信により残量情報と、個々の台車１０１を識別する識別情報と共に送信する。なお、残量情報の送信は、定期的に行ってもよく、また、管理手段１０３からの要求情報を送受信部１１９が受け取った場合に行ってもよい。

また、送受信部１１９は、台車１０１の現在地を示す現在地情報なども管理手段１０３に送信する。

図３は、搬送システムが備える管理手段の機能部を示すブロック図である。
管理手段１０３は、荷物２００を搬送する台車１０１の搬送状態などを管理する装置である。本実施の形態の場合、管理手段１０３は、上位のコンピュータ（図示せず）などから仕事を示す情報である仕事情報を取得し、当該仕事情報に基づいて仕事を実行する台車１０１を割り付け、仕事情報の送信などを行う装置であり、必要量作成部１３１と、割付部１３２とを備え、さらに、管理手段１０３は、不足台車特定部１３３と、充電指示部１３４と、送受信部１３５とを備えている。

必要量作成部１３１は、台車１０１に要求される仕事に含まれる目的地の位置を示す情報である目的地情報と台車１０１の位置を示す情報である現在地情報とに基づき、要求される仕事に必要な放電量を示す情報である必要量情報を作成する処理部である。本実施の形態の場合、必要量作成部１３１は、送受信部１３５を介して仕事情報を取得し、当該仕事情報から目的地情報と、台車１０１が荷物２００を受け取る搬入場所を示す情報である搬入地情報と抽出する。また、各台車１０１の現在地情報を送受信部１３５を介して取得しておく。以上から、必要量作成部１３１は、台車１０１が現在地から搬入場所で荷物２００を受け取り、目的地で荷物２００を搬出するまでの経路を算出し、当該経路の長さから必要量情報を台車１０１毎に作成する。

なお、必要量情報は、単に経路の長さばかりでなく、台車１０１が積んだ荷物２００の重さを加味したものでもかまわない。この場合、現在地から搬入場所までの単位経路長あたりに必要な放電量より、荷物２００を積んだ後の搬入場所から目的地までの単位経路長あたりに必要な放電量が多いとして必要量情報が作成される。このようにすることで、より正確に必要量情報を作成することができ、バッテリー１１５が深放電状態になることを回避できる。

さらに、荷物２００の移送などによりバッテリー１１５が放電する場合、当該放電量を必要量情報に加えるなどしてもかまわない。

割付部１３２は、前記残量情報から前記必要量情報を減じて得られる差が第一閾値を上回る場合、要求される前記仕事を台車１０１に割り付ける処理部である。本実施の形態の場合、割付部１３２は、各台車１０１が備える残量作成部１１７からそれぞれ残量情報を取得する。また、割付部１３２は、必要量作成部１３１で作成された必要量情報を取得する。そして割付部１３２は、各残量情報から必要量情報を減算し、その結果である差をそれぞれ算出する。続いて割付部１３２は、各差と第一閾値とを比較して、第一閾値を上回る差に対応する台車１０１に仕事を割り付ける。ここで、残量情報やここから得られる差は、台車１０１から送信される識別番号とひもづけられており、割付部１３２は、当該識別情報に基づき台車１０１に仕事を割り付ける。

第一閾値は、０以上の任意の値を採用することが好ましい。ただし、第一閾値を大きく設定すると、仕事を割り付けることのできる台車１０１が不足することにつながるため好ましくない。仕事を割り付けることができる台車１０１が不足すると、台車１０１を充電させた後に仕事を割り付けることが必要となったり、搬送効率が非常に悪い位置にある台車１０１に仕事を割り付けるなど搬送システム１００の効率を低下させることなる。

また、割付部１３２は、割り付け可能な台車１０１、すなわち、残量情報と必要量情報との差が第一閾値を上回る台車１０１が複数台存在する場合、該当する台車１０１の内、最も差が大きい、すなわち残量情報が大きい台車１０１に仕事を割り付けてもよい。また、割付部１３２は、台車１０１の現在地情報と、仕事情報に含まれる搬入地情報とを取得し、現在地情報と搬入地情報との走行路２０１上の距離を算出し、最も距離が短い台車１０１に仕事を割り付けてもよい。

さらに割付部１３２は、仕事情報に含まれる目的地情報と、充電ステーション１０２の位置を示す情報である充電場所情報とを取得し、目的地から充電ステーション１０２に至るために台車１０１に必要な放電量を示す第二必要量情報を算出し、前記残量情報から必要量情報、および、第二必要量情報を減算した結果である差と第二閾値とを比較してもよい。なお、第二閾値は、第一閾値と同じ場合がある。

これによれば、仕事を完了させた台車１０１が充電ステーション１０２にたどり着くまでに深放電が発生してしまうことを回避し、バッテリー１１５の寿命を確実に維持することが可能となる。

不足台車特定部１３３は、台車にそれぞれ対応する残量情報から必要量情報、または、必要量情報と第二必要量情報とをそれぞれ減じて得られる差が第二閾値を下回る台車１０１を不足台車として特定する処理部である。本実施の形態の場合、前記差と第二閾値との比較は割付部１３２で実行されているため、不足台車特定部１３３は、前記差が第二閾値を下回る台車１０１の識別情報を割付部１３２から取得し、当該識別情報に対応する台車１０１を不足台車として特定する。

なお、残量情報、必要量情報、第二必要量情報に基づき差を算出する機能を、不足台車特定部１３３が備えていてもかまわない。

充電指示部１３４は、不足台車特定部１３３から取得した不足台車の数を計数し、計数結果である不足台車数が第三閾値を超える場合、不足台車として特定される台車１０１の少なくとも一台に充電ステーション１０２に向かわせる情報である充電指示を与える処理部である。本実施の形態の場合、充電指示部１３４は、不足台車として特定された台車１０１の内、最も残量情報が小さい台車１０１に充電指示をあたえてもよい。

これによれば、仕事を割り付けることができるであろう台車１０１を一定数確保しておくことができ、搬送システム１００の効率を高い状態で維持することが可能となる。

図４は、搬送システムが備える充電ステーションの機能部を示すブロック図である。
充電ステーション１０２は、台車１０１を受け入れてバッテリー１１５を充電する設備である。本実施の形態の場合充電ステーション１０２は、供給源１２１と、充電量作成部１２２と、送受信部１２５と、充電制御部１２６とを備えている。

供給源１２１は、受け入れた台車１０１に搭載されているバッテリー１１５を充電するための電力を供給する装置である。

充電量作成部１２２は、台車１０１に搭載されるバッテリー１１５に充電した量を示す情報である充電量情報を作成する処理部である。本実施の形態の場合、充電量作成部１２２は、電流値取得部１２３と、計時部１２４とを備えており、バッテリー１１５へ充電を開始してから終了するまでの電流値の時間積分を充電量情報として作成する処理部である。

充電制御部１２６は、受け入れた台車１０１から送受信部１２５を介して残量情報を取得し、設定されるＤＯＤとしての上限に充電中のバッテリー１１５が達すると、供給源１２１を制御して充電を終了させる処理部である。

送受信部１２５は、受け入れた台車１０１から残量情報を取得し、充電量情報を台車に送信する処理部である。本実施の形態の場合、送受信部１２５は、台車１０１との間で無線通信により情報の送受信を行っているが、有線で送受信するものでもかまわない。

以上の構成の搬送システム１００を採用することにより、管理手段１０３は、取得した仕事に対し、深放電が発生する可能性がきわめて少ない台車１０１に特定し、好適な条件で台車１０１に仕事を割り付けることが可能となる。従って、仕事を実行した台車１０１に搭載されるバッテリー１１５が設定されたＤＯＤの下限を下回ってもなお放電する、いわゆる深放電を回避することができ、バッテリー１１５の寿命を損なうことなく適正な状態で維持することが可能となる。また、仕事を実行する前に充電ステーション１０２で充電を行う必要がないため、搬送作業が滞ることを回避できる。

さらに、仕事を割り付けることが可能な台車１０１を搬送作業に支障が出ない範囲で一定数以上待機させることができるため、効率的な搬送作業を行うことができ、搬送作業に必要なエネルギーを削減することが可能となる。

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、特許請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

例えば、台車１０１と充電ステーション１０２と管理手段１０３とは、通信でつながっているため、情報の授受は相互で自在に行うことができる。従って、本実施の形態で説明した各機能部は、台車１０１、充電ステーション１０２、管理手段１０３のいずれが備えていてもかまわない。

たとえば、台車１０１が、放電量作成部１１６と、残量作成部１１７と、必要量作成部１３１と、割付部１３２とを備えてもかまわない。この場合、管理手段１０３は、仕事情報を各台車１０１にブロードキャストし、各台車１０１の判断により仕事が割り付けられる台車１０１が複数台あった場合、その中から少なくとも１台の台車１０１を選定するものとなる。

これにより、全体的な通信量を抑制することができ、通信の遅延の発生などを抑制することが可能となる。

また、全ての情報を管理手段１０３が取得し、演算の結果のみを台車１０１に送信するものでもかまわない。具体的には、管理手段１０３が、残量作成部１１７と、必要量作成部１３１と、割付部１３２とを備え、各台車１０１から送信される放電量情報を刻々と受信して、仕事を割り付けた台車１０１に対し仕事情報を送信する。

これにより、各台車１０１は、割り付けのための判断をする必要が無いため、判断のための中央演算装置を新たに設ける必要が無く、台車１０１の軽量化、省エネルギー化を図って、バッテリーに対する負担を軽減することが可能となる。

本願発明は、自走式の台車で荷物を搬送し自動で出入庫する自動倉庫や半導体工場などに利用可能である。

１００ 搬送システム
１０１ 台車
１０２ 充電ステーション
１０３ 管理手段
１０４ 入出庫ステーション
１１１ 第一台車
１１５ バッテリー
１１６ 放電量作成部
１１７ 残量作成部
１１８ 駆動手段
１１９、１２５、１３５ 送受信部
１２１ 供給源
１２２ 充電量作成部
１２３、１６１ 電流値取得部
１２４、１６２ 計時部
１２６ 充電制御部
１３１ 必要量作成部
１３２ 割付部
１３３ 不足台車特定部
１３４ 充電指示部
２００ 荷物
２０１ 走行路

Claims (3)

1. バッテリーを搭載し荷物を搬送する自走式の複数の台車と、前記台車を受け入れて前記バッテリーを充電する充電ステーションと、前記台車を管理するための管理手段とを備える搬送システムであって、
   前記台車が実施した仕事によって前記バッテリーが放電した量を示す情報である放電量情報を作成する放電量作成部と、
   前記台車の前記バッテリーに許容される放電量を示す情報である残量情報を前記放電量情報に基づき作成する残量作成部と、
   前記台車に要求される仕事に含まれる目的地の位置を示す情報である目的地情報と前記台車の位置を示す情報である現在地情報とに基づき、要求される仕事に必要な放電量を示す情報である必要量情報を作成する必要量作成部と、
   前記残量情報から前記必要量情報を減じて得られる差が第一閾値を上回る場合、要求される前記仕事を前記台車に割り付ける割付部と、
   前記台車にそれぞれ対応する残量情報から前記必要量情報をそれぞれ減じて得られる差が第一閾値を下回る台車を不足台車として特定する不足台車特定部と、
   不足台車の数を計数し、計数結果である不足台車数が第三閾値を超える場合、不足台車として特定される台車の少なくとも一台に前記充電ステーションに向かわせる情報である充電指示を与える充電指示部と
   を備える搬送システム。
2. 前記割付部は、前記残量情報から前記必要量情報を減じて得られる前記差から前記目的地から前記充電ステーションに至るために前記台車に必要な放電量を示す第二必要量情報を減じた差が第二閾値を上回る場合、要求される前記仕事を前記台車に割り付ける
   請求項１に記載の搬送システム。
3. バッテリーを搭載し荷物を搬送する自走式の複数の台車と、前記台車を受け入れて前記バッテリーを充電する充電ステーションと、前記台車を管理するための管理手段とを備える搬送システムの台車割り付け方法であって、
   前記台車が実施した仕事によって前記バッテリーが放電した量を示す情報である放電量
   情報を作成し、
   前記台車の前記バッテリーに許容される放電量を示す情報である残量情報を前記放電量情報に基づき作成し、
   前記台車に要求される仕事に含まれる目的地の位置を示す情報である目的地情報と前記台車の位置を示す情報である現在地情報とに基づき、要求される仕事に必要な放電量を示す情報である必要量情報を作成し、
   前記残量情報から前記必要量情報を減じて得られる差が第一閾値を上回る場合、要求される前記仕事を前記台車に割り付け、
   前記台車にそれぞれ対応する残量情報から前記必要量情報をそれぞれ減じて得られる差が第一閾値を下回る台車を不足台車として特定し、
   不足台車の数を計数し、計数結果である不足台車数が第三閾値を超える場合、不足台車として特定される台車の少なくとも一台に前記充電ステーションに向かわせる情報である充電指示を与える
   台車割り付け方法。

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