JP6309046B2 - 荷役用クランプのためのインタラクティブなクランプ力制御システム - Google Patents

Description

本開示事項は、多種多様の異なる積荷の幾何学的形状の多種多様の異なるタイプの積荷が各積荷のそれぞれの積荷タイプと幾何学的形状の組み合わせに自動的に応じてそれぞれの最適な可変クランプ力設定で正確にクランプされる、可変クランプ力制御を伴う積荷クランプシステムの改良に関する。

米国特許第８０７８３１５号になった、２００９年１１月１２日に公開された米国特許出願公開第２００９／０２８１６５５Ａ１号に示された従来のクランプシステムは、それぞれの異なる積荷に対しての、個々の積荷タイプと積荷幾何学的形状の双方の情報を決定するセンサに応答した可変最大クランプ力自動制御を提供する。

しかしながら、この従来の高度に自動化されたシステムの重大な問題は、そのような設備に出くわした多種多様の積荷タイプと幾何学的形状に関してシステムが有効に作動することを可能にするのに必要な情報のカレントなデータベースを確立するときに荷役設備において出くわす実際上の困難さである。そのような荷役操作において従来のシステムが適正に機能するのに必要な、積荷タイプと幾何学的形状と最適なクランプ力の情報を正確に開発し、保存し、保持し、調和させ、通信することに関連したコストと複雑さは、困難な挑戦を生み出した。しかし、オペレータがクランプ力レベルを制御することを可能にする別のものは、積荷を過度にクランプし、たびたびそれによって積荷又はその包装若しくはその双方に損傷を与えるオペレータの通常の傾向に起因する、他の重大な問題を生みだしている。

図１は、それと共に本改良制御システムが使用されうる荷役用クランプの実施の形態の一例の斜視図である。 図２は、他の実施の形態の制御システムの一例を示す電気油圧システムの図である。 図２Ａは、他の実施の形態の制御システムの一例を示す電気油圧システムの図である。 図３は、オペレータが荷役クランプと係合しようとしている特定の積荷の積荷タイプと幾何学的形状をオペレータが選択し入力することを可能にすると共に、図２と２Ａのシステムが最適なクランプ力を決定して設定することを可能にする表示例と共にオペレータのターミナルの一例を示す。 図４は、オペレータが荷役クランプと係合しようとしている特定の積荷の積荷タイプと幾何学的形状をオペレータが選択し入力することを可能にすると共に、図２と２Ａのシステムが最適なクランプ力を決定して設定することを可能にする表示例と共にオペレータのターミナルの一例を示す。 図５は、オペレータが荷役クランプと係合しようとしている特定の積荷の積荷タイプと幾何学的形状をオペレータが選択し入力することを可能にすると共に、図２と２Ａのシステムが最適なクランプ力を決定して設定することを可能にする表示例と共にオペレータのターミナルの一例を示す。 図６は、オペレータが荷役クランプと係合しようとしている特定の積荷の積荷タイプと幾何学的形状をオペレータが選択し入力することを可能にすると共に、図２と２Ａのシステムが最適なクランプ力を決定して設定することを可能にする表示例と共にオペレータのターミナルの一例を示す。 図７は、特定のクランプ力設定が図３乃至図６の表示を用いて決定できないときに、そのような設定をオペレータが選択することを可能にする更なる表示の例を示している。 図８は、特定のクランプ力設定が図３乃至図６の表示を用いて決定できないときに、そのような設定をオペレータが選択することを可能にする更なる表示の例を示している。 図９は、特定のクランプ力設定が図３乃至図６の表示を用いて決定できないときに、そのような設定をオペレータが選択することを可能にする更なる表示の例を示している。

ここに示された制御システムの実施の形態の例によって制御可能な代表的な荷役用クランプは、図１において１０として一般的に示されている。クランプ１０の例は、好適には、図示しない従来の積荷リフトマストに沿って選択的に上下に往復動可能なリフトトラックキャリッジ上に取り付けるように調整されたフレーム１１を有する摺動自在のアームクランプである。図１において特に例示されたクランプ１０は、カートン又はパッケージ１２のような直線構成の積荷を、個々に又は色々な異なる積み方で及び／又は横並びの多数の積荷で若しくは色々な異なる形状の積荷で、クランプしリフトするためのものである。クランプアーム１４と１６は、選択的に互いに近づいたり遠ざかったりするように摺動可能であり、積荷に対して積荷係合面２０と２２を開閉する。油圧シリンダ２６と２８は、好適には、選択的に、それぞれクランプアーム１４と１６を延ばしたり、又は、引っ込めたりする。その代わりに、クランプアームは、油圧シリンダよりむしろ他のタイプの油圧又は電気駆動式のリニア又は回転式モータにより、延ばされたり、又は、引っ込められたりする。

更に別の例として、クランプ１０は、紙ロール又は他の非直線的構成の積荷の湾曲した側を握るための油圧又は電気作動式の湾曲した積荷係合面を有する摺動自在又はピボットアーム式のクランプであることもある。

図２は、図１の荷役用クランプが取り付け可能なリフトトラック又は他の車両の運転者によって利用可能なシステムの例を示している。好適には、しかし必ずしもそうする必要はないタッチスクリーン、音声、及び／又は目の動き／注視トラッキングタイプの運転者表示及び入力端末３０は、それによってクランプ１０が異なる積荷を係合する異なる最適な最大（及び／又は最小）クランプ力設定に関する情報を含んでいるメモリを有するマイクロプロセッサベースの制御器４０と接続されている。これらのクランプ力設定は、好適には参照テーブルを介して、クランプ運転者の特定の荷役操作において運転者が出くわすと予測される各種の積荷タイプと積荷の幾何学的形状に関連付けされている。各種の最適なクランプ力設定は、クランプ油圧のようなクランプ力を表す何らかの形によって表されうる。積荷タイプと積荷の幾何学的形状のそれぞれの異なる組み合わせに対する最適なクランプ力設定は、通常、特定の荷役作業における以前の経験及び／又はパッケージデザイン計算の様ないくつかの異なるソースのいずれかから得られ、そして、制御器のメモリに入れられ、意図する荷役作業のためにそれをカスタマイズする。制御器は、好適には、荷役施設の中央計算情報管理システムとは別個に、前記の情報のすべてとその更新を受け取って処理し、そして、出力する。

更に、図２に例示のシステムに関連して、油圧クランプシリンダ２６と２８は、好適には、全体的に７０として示されている油圧回路を通して制御される。油圧クランプシリンダ２６と２８は、リフトトラックのリザーバ７４からポンプ７８と給油路８２を介して加圧された作動油を受け取る。過度の圧力がシステム内で生じた場合には、安全逃し弁８６が開いて分路を作り流体をリザーバ７４に戻す。給油路８２内の流れは、クランプ制御バルブ９０を満たし、そして、好適には、上下動や傾動やサイドシフトなど（図示せず）を制御するバルブのような他のバルブも満たす。クランプ制御バルブ９０は、運転者によって選択的に手動で制御されてシリンダ２６と２８がクランプアーム１４と１６を開くか、又は、クランプアームを閉じて積荷１２に接触するようにしてもよい。それとは別に、バルブ９０はソレノイド操作され、制御器４０によって電気的に制御されることも可能である。

クランプアーム１４と１６を開くためには、略式に図示されたバルブ９０のスプールは図２の左側に移動され、ライン８２からの加圧流体がライン９４とフロー分離／結合器９８を介してシリンダ２６と２８のピストン側に導かれて、それにより、分離／結合器９８の均等なフロー放出動作に応じて実質的に均等な割合でシリンダを延出し、クランプアーム１４と１６を移動して互いに離間する。パイロット操作逆止バルブ１０２は、パイロットライン１０６を介して連通されたライン９４内のクランプ解放圧力によって開かれ、シリンダ２６と２８が延出したときにライン１１０とバルブ９０を介してシリンダ２６と２８のロッド側からリザーバ７４に流体が排出されることを可能にする。

それとは別に、クランプアームを閉じて積荷１２をクランプするためには、バルブ９０のスプールは図２の右側に移動され、ライン８２からの加圧流体がライン１１０を介してシリンダ２６と２８のロッド側に導かれて、それにより、シリンダを後退させ、クランプアーム１４と１６を互いに向かって移動する。流体はシリンダ２６と２８のピストン側から、分離／結合器９８を通って、そして、ライン９４とバルブ９０を通ってリザーバ７４に実質的に均等な割合で排出される。シリンダ２６と２８の後退によって、クランプアーム１４と１６の閉じ動作中、ライン１１０内の最適最大閉じ油圧が、好適には、一又はそれ以上の圧力制御バルブによって制御される。たとえば、そのような圧力制御バルブは、ライン１１０と平行なライン１１８内の比例リリーフバルブ１１４であってもよいが、それはリリーフバルブ１１４の比例ソレノイド１１４ａを可変制御する導電ライン１２２を介して制御器４０によって実質的に無限大に可変な方法で制御された異なる最適最大クランプ力設定を提供する。それとは別に、比例減圧バルブ１２６（図２Ａ）は、ライン１１０に直列に挿入され、ライン１１０内の最適最大閉じ油圧を同じ様に制御する。更にそれとは別のものとして、並列に接続された複数の非比例圧力リリーフ又は減圧バルブは、この目的のために可変的に選択可能である。必要ならば、制御器４０は、また、たとえば、逆止バルブ１０２の上流又は下流に配置された任意の圧力センサ１３０によって検出されたとき閉じ油圧からクランプ力のフィードバックを任意に受けることも可能であり、前記圧力制御バルブのいずれかの制御を援助する。このような任意のフィードバックは、その代わりに、油圧システム７０内の様々な箇所に配置されたクランプアーム搭載電歪トランデューサ（図示しない）又は他のセンサから提供されることも可能である。

荷役されるべき各積荷のタイプと幾何学的形状に由来する数多くの可能な変数は通常特定の積荷の最適なクランプ力設定の経験上の質的決定を必要とする。これらの可能な変数は、たとえば、積荷の重さ、サイズ、強度、壊れ安さ、変形可能性及び／又はその包装の強度、壊れ安さ、変形可能性を含んでいる。このような複雑な変数は、特定のクランプされた積荷のリフト時に必要とされる最適なクランプ力の基本的な予測不可能性を生み出す。本システムは、制御器内の参照テーブルにより、それらの適合する積荷タイプと幾何学的形状の情報と共に、そのような決定を提供するが、それは特定の荷役作業にカスタマイズされるようにしてもよいし、又は、その特定の必要性に応じてそれぞれ異なる荷役作業によって選択可能であるようにしてもよい。図３乃至図６は、複雑な積荷タイプと幾何学的な形状の変数をクランプ操作者にとって容易に認識可能であり視覚的に理解可能な表示に変換し、そして、好適ではあるがしかし必ずしも必要ではない、操作者が正に関与している特定の積荷と操作者によって視覚的に比較してそれらの変数を表す情報を制御器４０に入力して特定の積荷に対する最適なクランプ力設定の選択時にインタラクティブにそれに案内することを可能にする運転者表示及び入力端末のタイプの一例を示している。

図３の表示例は、台所及び洗濯室用の電気家庭用品を含む、荷役設備におけるクランプ操作者の仕事のためのものである。（他の異なる広範なタイプの積荷が同じ設備内で荷役されることが予測される場合にも、図３の画面が優先されて、それらの他の広範なタイプを掲示する図３と同様の画面であって、それから操作者が図３に対応するタイプを選択可能であるものを用いるかもしれない。）図３の画面例は、そのような６種類の異なる広範なタイプの家庭用品を表示して、操作者がそのようなタイプを視覚的に操作者が正に関与している特定の積荷と比較することができるようにする。操作者が、たとえば、冷凍設備で積荷を見ている場合、「参照」ボタンに触れると、例示画面は図４に示されるようなフォームに変わり、そこで操作者の以前の「参照」選択が頂部に表示され、それと共に、６個の可能なより狭いタイプの冷凍機器がその下に示される。そして、操作者が一又はそれ以上の「ＧＥ ＤＥＬＵＸＥ」タイプの冷凍庫の積荷を見ている場合には、操作者は「ＧＥ ＤＥＬＵＸＥ」タイプに触れて、それによって、再び画面を図５に示すようなフォーマットに変更する。

図５は、画面頂部に示された「ＧＥ ＤＥＬＵＸＥ」タイプに対する６個の異なる可能な積荷の幾何学的形状を提案する。意図された積荷の操作者の視覚的な観察が２個一組に一緒に積み上げられた４つのそのような「ＧＥ ＤＥＬＵＸＥ」アイテムが存在することを明らかにした場合、そのことは操作者をして図５の画面上の「４つのユニット」ボタンを押さしめる。なぜならば、このセクションはそのような並列積み上げ配置の視覚的な図表を表示しているからである。このセクションは、そして、「４つのユニット」選択を表示する図６に示されたフォーマットに画面変更するが、一方、頂部には「積荷用意」を示すと共に、特定の積荷タイプと幾何学的形状の両方の組み合わせに整合する参照テーブルから制御器４０が選択した予め決められた所望の最適最大クランプ力設定「１８７５ ＰＳＩ」を示す。

「積荷用意」表示は、図２のクランプシステムがクランプアームを閉じて積荷と係合することを用意していることを操作者に指示する。したがって、クランプアームが積荷と係合するのに十分広く開いた位置にあることを操作者がまず視覚的に見つけるか又は任意のクランプアーム位置センサ（図示せず）によって知らされた場合、操作者は手動でクランプ制御バルブ９０をそのクランク閉じ位置に移動することもできる。

クランプアームが積荷を係合すると、クランプ力は、図２の任意の圧力センサ１３０によって検知されたように、クランプ油圧が、最適なクランプ力設定に対応する、制御器４０によって予め決められた最適最大クランプ圧力に達した点にまで増加する。このことは、好適には、制御器４０が指示「安全であればリフトせよ」と共に、「１８７５ ＰＳＩ」表示の周りにバックグラウンドカラーを図６の画面上に表示することとなる。このことは、最適なクランプ力が得られていることと、従って、他のすべての状況が安全であれば、積荷が操作者によってリフトされうることを操作者に指示する。

積荷の後続の荷役の間、任意の圧力センサ１３０は、また、引き続き実際のクランプ油圧をモニタすることができ、感知された圧力が最適クランプ力に対応する設定からはずれた場合、制御器４０を介して操作者の端末３０に音響及び／又は視覚の警告信号を送る。警告信号は、「１８７５ ＰＳＩ」表示の周りにカラー表示されたバックグラウンドの変更又はその取り除き及び／又は意図する最適な圧力に並んで実際に感知された圧力を表示するような様々な方法のうちのいずれかによって送られる。このような場合、操作者はクランプ制御バルブ９０を作動して圧力不一致を訂正することができる。

制御器４０は、ある種の場合、たとえば、不適切な保存情報のために、前記図３乃至図６の表示を用いて、特定の積荷に対して最適なクランプ力圧設定を選択することができないことがあるかもしれない。そのような場合、操作者は任意の別の手段を用いることができる。たとえば、「Ｍ」ボタンを早めに２度押すことによって、操作者は図７に示されるような「手動」画面にアクセスすることができ、そして、「Ｍ」ボタンをもう一度押して自らの意志が「手動」モード操作に入ることを確認することで、図８の画面を得る。そして、操作者は、図８に示された３つ提案された所定の最大クランプ油圧のうちの一つを選択することができ、それは図８に示された「１６５０ ＰＳＩ」のような被選択圧力を生み出すことができる。「Ｍ」ボタンをもう一度押すことにより、被選択圧力に対応するそれぞれの特徴的なバックグラウンドカラーは、図９において被選択圧力の周囲に現れ、操作者がクランプバルブ９０を作動して上記のようにクランプを閉じることができることを示す。任意には、圧力センサ１３０によって感知されたときにクランプ油圧が意図する圧力になっている場合、用語「記録済」が図９に示すように画面上に現れるようにしてもよい。その後、任意の圧力センサ１３０によって感知されたときに意図する圧力からの更なる不一致は操作者の留意するところとなり、前記と同じ方法で訂正される。

好適には、制御器４０は、特定の操作者使用に関して、又は、たとえば、システムの最適なクランプ力の成功した選択の結果ではないもの、又は、「手動」モード操作を含むことができるもの、又は、最適クランプ力を達成又は維持することができなかったもののような制御システムの試みられた使用に関して、ドライバー特定、時間、日付け、操作者入力、意図したクランプ圧力及び／又は達成されたクランプ圧力に関する有効な情報を記録し報告するためのデータ記憶機能を含むことも可能である。

大規模な紙ロールは、本システムによってクランプされるべき全く異なるタイプの積荷の別の例としての役目をする。まず、たとえば、特定の荷役設備における異なるタイプの紙ロールは、クラフトペーパ、段ボール紙、新聞印刷用紙、ボンド紙、などのようなそれらの視覚的に認識できる異なる紙タイプに応じて分類され、そして、図３と同等の最初の画面に表示することができる。そして、３０インチ、４５インチ又は６０インチのような視覚的に異なって認識される直径のタイプのロールは、図４と同等の画面上に表示される。そして、クランプされるべき一又はそれ以上のロールの異なる可能な幾何学的形状は、上記の様な機能とは別のシステムと共に、図５と同等の画面上に表示される。

明細書において採用された前記用語及び表現は限定のためではなく説明するための用語として用いられたものであり、そのような用語及び表現においては、明示及び記載された特徴若しくはその部分の均等物を排除する意図は存在しないし、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によってのみ定義され及び限定されることは認識されるべきである。

Claims (11)

1. （ａ）第１と第２の積荷係合面の間でそれぞれ異種の積荷を選択的に把持するための第１と第２の積荷係合面であって、該積荷係合面のうちの少なくとも一つがクランプ作動器によって他の面に向かって選択的に移動可能である積荷係合面を有する荷役用クランプのための制御器からなり、
   （ｂ）該制御器は、積荷把持動作において前記クランプ作動器が前記積荷係合面のうちの少なくとも一つを他の積荷係合面に向かって移動させるクランプ力設定を可変調整可能であり、
   （ｃ）前記制御器は、前記荷役用クランプの操作者によって選択された、前記異種の積荷のうちの特定の一つに可変的に適用可能な各種の積荷タイプと積荷の幾何学的形状の双方を表す情報を受け取るように作動可能であり、更に、
   （ｄ）前記制御器は、前記操作者によって選択された前記各種の積荷タイプと積荷の幾何学的形状の組み合わせに自動的に依存して、前記異種の積荷のうちの前記特定の一つに適用可能な特定の予め決められた最適クランプ力設定を可変的に定めるように作動可能である制御システム。
2. 前記制御器が、前記操作者によって選択された各種の積荷タイプと積荷の幾何学的形状の異なる組み合わせに対応して、それぞれの異なる予め決められた最適クランプ力設定を保存することができるデータ保存ユニットを含んでいる前記請求項１に記載の制御システム。
3. 前記制御器がディスプレイ端末と操作可能に接続されており、該ディスプレイ端末を介して、前記制御器がそれぞれの積荷タイプとそれぞれの積荷の幾何学的形状を操作者により視覚的に認識可能な形式で表示し、操作者により前記異種の積荷のうちの前記特定の一つと視覚的に比較可能なようにする前記請求項１に記載の制御システム。
4. 前記制御器が、前記クランプ作動器を制御して、最適クランプ力に達するように作動可能である前記請求項１に記載の制御システム。
5. 前記制御器がいかなる最適クランプ力設定も決めることができない場合、前記制御器が前記クランプ作動器を制御して、別のクランプ力設定を達成するように作動可能である前記請求項１に記載の制御システム。
6. 前記制御器が情報入力端末と操作可能に接続されており、前記操作者が情報を手動で選択することが可能な前記請求項１に記載の制御システム。
7. 前記情報入力端末が、それぞれの積荷タイプとそれぞれの積荷の幾何学形状を表示するように作動可能であり、それらから前記操作者によって入れられた前記情報を前記操作者が選択可能である前記請求項６に記載の制御システム。
8. 前記情報入力端末が、前記特定の予め決められた最適クランプ力設定のうち前記制御器によって定められた最適クランプ力設定を表示するように作動可能である前記請求項６に記載の制御システム。
9. 前記情報入力端末が、前記制御器によって定められた最適クランプ力設定を最適クランプ油圧値として表示するように作動可能である前記請求項８に記載の制御システム。
10. 前記情報入力端末が、前記特定の予め決められた最適クランプ力設定が達成されたか否かの表示を表示するように作動可能である前記請求項６に記載の制御システム。
11. 前記制御器が、（ａ）前記操作者から入れられた前記情報と、（ｂ）最適クランプ力設定と、（ｃ）該最適クランプ力設定とは別のクランプ力設定と、（ｄ）達成されたクランプ力から選択された少なくとも一つのデータタイプを記録し報告するためのデータレコーダを含む前記請求項１に記載の制御システム。

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