JP5487218B2 - 自動倉庫 - Google Patents
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Description
本発明に係る自動倉庫は、ラックと2台のスタッカクレーンとを備えている。ラックは、複数の物品載置部を有する。2台のスタッカクレーンは、ラックの近傍を平行して走行するとともに物品をラックとの間で移載可能である。スタッカクレーンは、走行部と、移載部と、移載部を走行部に対して昇降させる昇降部と、走行部、移載部および昇降部を制御するための制御部とを有している。2台のスタッカクレーンは、移載部同士が上下にずれることですれ違い走行が可能である。2台のスタッカクレーンの一方の制御部は、スタッカクレーンの一方の移載部の移動開始前に、2つの最短時間経路を算出し、次に一方を選択する。2つの最短時間経路は、出発位置と目標位置とを対角として上下左右の線を有する領域の境界ラインを構成している。
この自動倉庫では、制御部は2つの最短時間経路から回避経路を選択する。したがって、回避経路探索処理にかかる演算量が少なくなる。その結果、制御部は短期間で回避経路を決定できる。
この自動倉庫では、移載部が経由する経由点を出発位置と目標位置とを結ぶ線上の一点における法線上の点としているので、制御部における経路探索に関する演算処理の負荷が少なくなる。したがって、経路探索にかかる時間が短縮される。
なお、ここでの「法線」とは、出発位置と目標位置とを結ぶ線に直交する線をいう。
図1〜図3を用いて、本発明に係る一実施形態としての自動倉庫1を説明する。図1は、本発明の一実施形態が採用された自動倉庫の概略平面図である。図2は、図1のII矢視図であり、ラックとスタッカクレーンを説明するための図である。図3は、自動倉庫の一部省略側面図であり、ラックとスタッカクレーンを説明するための図である。この実施形態において、図1および図2の左右方向が自動倉庫1の前後方向Xであり、図1の上下方向および図3の左右方向が自動倉庫1の左右方向Yである。
第1ラック2A、第2ラック2Bは、自動倉庫1の左右方向Yに延びるスタッカクレーン通路5を挟むように配置されている。第1ラック2A、第2ラック2Bは、所定間隔で左右方向Yに沿って並ぶ多数の前側支柱7と、前側支柱7の後方にそれとの間に所定間隔をあけて並ぶ後側支柱9と、前側支柱7および後側支柱9に設けられた多数の物品支承部材11とを有している。左右一対の物品支承部材11によって、物品収納棚13が構成されており、それらの間は後述のスライドフォーク31の上下方向の移動を許容するフォーク通過間隙15となっている。各物品収納棚13には、図から明らかなように、左右上下に多数配置されており、それぞれに物品Wを載置可能である。各物品Wは、パレットP(図2を参照。)上に載置され、パレットPと共に移動させられる。
なお、第2ラック2Bの片側に入庫ステーション17が配置され、第1ラック2Aの片側に出庫ステーション19が配置されている。
次に、図1〜図3を用いて、第1スタッカクレーン3A、第2スタッカクレーン3Bについて説明する。なお、図1および図2では、第1スタッカクレーン3A、第2スタッカクレーン3Bの構造は簡略化されている。
次に、図4および図5を用いて、自動倉庫1の制御構成を説明する。図4は、第1実施例としての自動倉庫制御構成を示す機能ブロック図である。図5は、第2実施例としての自動倉庫制御構成を示す機能ブロック図である。
なお、第1クレーンコントローラ47Aと第2クレーンコントローラ47Bが互いに送受信するデータには、正常・異常を知らせる状態データ、実行中の搬送データ、現在位置が含まれている。
図7を用いて第1スタッカクレーン3Aおよび第2スタッカクレーン3Bの状態遷移について説明する。図7は、スタッカクレーンの状態遷移図である。
移載を計画している場合は、findWaitTimeforTransfer()を実行してtransferへ移行する。物品Wの移載が完了すれば、tranferからidleに移行する。idleは、findTrajectory()またはfindWaitTimeforTransfer()を実行してwaitに移行する。スタッカクレーンの状態がwaitの場合は、周期的にまたは他機により、idleへ移行する。
図8を用いて、idleにおいて、findTrajectory()が実行されたときの動作を説明する。図8は、クレーンコントローラによる軌道決定・移動処理を示すフローチャートである。
なお、以下の説明では、第1スタッカクレーン3Aの移載部32を移動対象として説明する。
ステップS1では、第1クレーンコントローラ47Aは、移動開始前に、自機の移載部32が軌道の選択で他の移載部32と干渉を回避可能か否かを判断する。軌道の選択で干渉を回避可能であると判断されれば、プロセスはステップS2に移行する。ステップS2では、第1クレーンコントローラ47Aは軌道を選択して(後述)、その後プロセスはステップS3に移行する。ステップS3では、第1クレーンコントローラ47Aは、選択された軌道に沿って移載部32を走行させる。つまり、第1スタッカクレーン3Aの状態がidleからmoveに移行する。
なお、ステップS4では、干渉がない回避軌道を1つでも見付けた時点で、ステップS4の判断が終了したとしてもよい。また、また、ステップS4では、ステップS5と同じ手順で演算を行い判断した上で、その情報をステップS5でも使用することにしてもよい。
図9〜図11を用いて、図8のステップS2の軌道選択動作について詳細に説明する。図9は、クレーンコントローラの軌道選択処理を示すフローチャートである。図10は、出発位置と目標位置との間にある複数の軌道を示す模式図である。図11は、出発位置と目標位置との間にある2つの軌道を示す模式図である。
前述の2つの最短時間経路は、言い換えると、出発位置から目標位置までの走行時間と昇降時間を比較して長い方の時間に対する短い方の開始時間を最も早くした場合の第1の軌道と、最も遅くした場合の第2の軌道である。
なお、軌道の数は通常は2つであるが、例えば水平方向または垂直方向に移動する場合は、軌道は1つになる。
図12〜図14を用いて、ステップS5の軌道条件の変更による回避手法の選択を説明する。図12は、移載部同士が干渉する可能性がある場合に一方の移載部の走行開始タイミングを遅らせる手法を説明するための模式図である。図13は、移載部同士が干渉する可能性がある場合に一方の移載部が迂回経路を走行する手法を説明するための模式図である。図14は、軌道条件の変更による回避手法の選択処理を示すフローチャートである。
次に、図15を用いて、二分法を説明する。図15は、二分法による最適値を決定する処理を示すフローチャートである。二分法は、出発開始遅れ時間の設定および迂回経路の経由点設定の両方に適用可能である。
ステップS31では、第1クレーンコントローラ47Aは、最大値を設定する。
ステップS32では、第1クレーンコントローラ47Aは、中間点を探索する。
ステップS34またはステップS36の終了後、プロセスはステップS33に戻る。
次に、図16を用いて、出発開始遅れ時間の設定に二分法を用いた場合を説明する。図16は、干渉ありの0から干渉なしのtmaxまでの時間軸である。
以上に述べたように、第1クレーンコントローラ47Aは移動開始を遅らす時間を決定するのに二分法を用いるので、経路探索にかける時間が短縮される。
次に、図17を用いて、迂回経路の経由点の設定に二分法を用いた場合を説明する。図17は、走行予定軌道から離れた経由点を決定するプロセスを示す模式図である。
以上に述べたように、経由点を求めるための法線を引く点が出発位置と目標位置とを結ぶ直線の中間点であるので、経路探索にかける時間が短縮される。
なお、経由点の方向を決定するときには、選択した点から法線方向両側にそれぞれ経由点を求めて、距離が短い方を採用してもよい。
以上に述べたように、経由点を求めるための法線を引く点が衝突地点であるので、経路探索にかける時間が短縮される。
図19を用いて、デッドロック状態の退避路形成について説明する。図19は、デッドロック状態で移載部が退避する動作を示す模式図である。
なお、待避経路は、法線方向に固定値で設定されてもよいし、さらには走行予定方向に沿っていずれかの側に固定値で設定されてもよい。
図20を用いて、図8のステップS9での待機状態への移行について説明する。図20は、2つの移載部が同一または干渉が生じる物品収納棚にアクセスしようとした場合の待機動作を示す模式図である。
図21を用いて、idleにおいて、findWaitTimeforTransfer()が実行されたときの動作を説明する。図21は、クレーンコントローラの移載動作前の干渉回避処理を示すフローチャートである。以下、第1スタッカクレーン3Aの動作を説明する。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
前記実施形態では、軌道選択動作、迂回路形成動作、走行開始時間遅延動作、待避動作、待機動作を一定の組み合わせで実現しているが、これら動作は個々別々に実現されてもよいし、他の組み合わせで実現されてもよい。
2 ラック
2A 第1ラック
2B 第2ラック
3 スタッカクレーン
3A 第1スタッカクレーン
3B 第2スタッカクレーン
5 スタッカクレーン通路
7 前側支柱
9 後側支柱
11 物品支承部材
13 物品収納棚(物品載置部)
15 フォーク通過間隙
17 入庫ステーション
19 出庫ステーション
21A 第1走行レール
21B 第2走行レール
22 走行台車(走行部)
23 マスト(昇降部)
23A 左側マスト(昇降部)
23B 右側マスト(昇降部)
25 上側フレーム
26 レール
27 走行車輪
29 昇降台(移載部)
31 スライドフォーク(移載部)
32 移載部
33 制御盤
34 昇降ガイドローラ
35 走行モータ
37 昇降モータ
41 ドラム
43 ワイヤ
44 ローラ
45 システムコントローラ
47A 第1クレーンコントローラ(制御部)
47B 第2クレーンコントローラ(制御部)
53 メインコントローラ
55 走行制御部
57 昇降制御部
59 移載制御部
63 ロータリエンコーダ
65 ロータリエンコーダ
67 移載モータ
69 ロータリエンコーダ
71 時間軸
73 出発位置
75 目標位置
76 ベクトル
77 中間点
78 法線
81 第1軌道
82 第2軌道
83 第3軌道
84 第4軌道
91 出発位置
93 目標位置
95 衝突位置
97 衝突位置
99 経由点
100 迂回経路
101 第1移載部
102 第2移載部
103 第3移載部
104 第4移載部
105 第5移載部
106 第6移載部
107 第7移載部
108 第8移載部
109 第9移載部
110 第10移載部
111 第11移載部
112 第12移載部
120 経由点
121 迂回経路
122 衝突位置
123 法線
P パレット
W 物品
Claims (6)
- 複数の物品載置部を有するラックと、
前記ラックの近傍を平行して走行するとともに物品を前記ラックとの間で移載可能な2台のスタッカクレーンとを備え、
前記スタッカクレーンは、走行部と、移載部と、前記移載部を前記走行部に対して昇降させる昇降部と、前記走行部、前記移載部および前記昇降部を制御するための制御部とを有しており、
前記2台のスタッカクレーンは、前記移載部同士が上下にずれることですれ違い走行が可能であり、
前記2台のスタッカクレーンの一方の前記制御部は、当該スタッカクレーンの前記移載部の移動開始前に、選択によって前記移載部同士の干渉を回避できると判断すれば2つの最短時間経路から一方を選択し、
前記2つの最短時間経路は、出発位置と目標位置とを対角として前記出発位置から前記目標位置までの軌道の集合が構成する四角形の領域の境界ラインの最も外側の軌道を通り、
前記制御部は、選択だけでは前記移載部同士の干渉を回避できないと判断すれば、いずれか一方の最短時間経路を選択し、さらに、前記走行部の走行条件と前記移載部の昇降条件を干渉防止のために修正し、
前記制御部は、前記走行部の走行条件と前記移載部の昇降条件を干渉防止のために修正する方法として、前記選択した軌道から外れた位置に前記移載部同士の衝突を避けることができる経由点を設定しさらに前記経由点を通る軌道を作成する軌道作成方法、及び前記選択した軌道を変更せずに前記移載部同士の衝突が避けることができるように前記走行部及び前記移載部の動作開始を遅らす動作開始時間変更方法の少なくとも一方を実行する、自動倉庫。 - 前記制御部は、前記軌道作成方法において、前記出発位置と前記目標位置とを結ぶ直線上における中間点及び前記移載部同士を結ぶ直線上における他の移載部との干渉が予測される地点のいずれか一方における法線上の点を前記経由点として決定し、さらに前記出発位置から前記経由点までの軌道として前記出発位置と前記経由点とを対角としてまでの軌道の集合が構成する四角形の領域の境界ラインの最も外側の2本の最短時間経路から一方を選択し、さらに前記経由点から前記目標位置までの軌道の集合が構成する四角形の領域の境界ラインの最も外側の2本の最短時間経路から一方を選択することで迂回経路を生成する、請求項1に記載の自動倉庫。
- 前記制御部は、前記経由点の設定には二分法を用い、
前記二分法は、
前記直線上の前記中間点及び前記地点の一方から法線方向に最初の設定ポイントを設定するポイント設定ステップと、
前記最初の設定ポイントまでの距離を二分割することで中間点を探索する探索ステップと、
前記探索した中間点の位置に前記移載部を走行させた場合に前記移載部同士の干渉があるか否かを判断する干渉判断ステップと、
干渉がない場合は直前の分割による分割後長さが所定値以下であるか否かを判断する所定値判断ステップと、
干渉がある場合は直前に探索した中間点から見て値が大きい側の領域の中間点を探索して、その後に干渉判断ステップに移行するステップと、
直前の分割による分割後長さが前記所定値を超える場合は直前に探索した中間点から見て値が小さい側の領域の中間点を探索して、その後に干渉判断ステップに移行するステップと、
直前の分割による分割後長さが前記所定値以下の場合は、最後の中間点を前記経由点に設定する経由点設定ステップと、
を有する、
請求項2に記載の自動倉庫。 - 前記二分法において、前記最初の設定ポイントは、前記中間点及び前記地点の一方から所定のレイアウト上可能な最も離れた位置に設定される、請求項3に記載の自動倉庫。
- 前記最初の設定ポイントは、前記出発位置と前記目標位置とを結ぶ線によって二分される領域のうち前記他の移載部の位置と反対側の領域に設定される、請求項3に記載の自動倉庫。
- 前記制御部は、前記移動開始時間変更方法において、前記走行部及び前記移載部の動作開始を遅らす時間を二分法に基づいて決定し、
前記二分法は、
最初の動作開始時間を設定する開始時間設定ステップと、
前記最初の動作開始時間の時間軸を二分割することで中間点を探索する探索ステップと、
前記探索した中間点の時間だけ動作を遅らせた場合に前記移載部同士の干渉があるか否かを判断する干渉判断ステップと、
干渉がない場合は直前の分割による分割後長さが所定値以下であるか否かを判断する分割後長さ判断ステップと、
干渉がある場合は直前に探索した中間点から見て値が大きい側の領域の中間点を探索して、その後に干渉判断ステップに移行するステップと、
直前の分割による分割後長さ前記所定値を超える場合は直前に探索した中間点から見て値が小さい側の領域の中間点を探索して、その後に干渉判断ステップに移行するステップと、
直前の分割による分割後長さが前記所定値以下の場合は、最後の中間点を動作開始遅れ時間に設定する動作開始遅れ時間設定ステップと、
を有する、請求項1に記載の自動倉庫。
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