JPS6331905A - 物品収容装置の位置付け制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段（第１図）作用 実施例 （ａ）一実施例の構成の説明（第２図、第３図）（ｂ）
サーボ処理の説明（第４図、第５図）（ｃ）全体動作の
説明（第６図、第７図）（ｄ）他の実施例の説明 発明の効果 〔１既要〕 物品を収容棚に対し出し入れするハンド機構を移動機構
によって位置付けする物品収容装置の位置付は制御方式
において、移動機構によるハンド機構の位置付は中はサ
ーボ剛性小で、位置付は完了後はサーボ剛性大で移動機
構を制御する制御部を設けることによって、ハンド機構
の位置付は時の振動防止とハンド機構動作時の剛性保持
を図るものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、多数の収容棚に対しハンド機構を位置付けし
てハンド機構による収容棚に対する物品の取出し、収納
を行う物品収容装置の位置付は制御方式に関し、ハンド
機構を位置付ける際と、位置付は完了後のサーボ剛性を
変えるようにした物品収容装置の位置付は制御方式に関
する。

自動倉庫形式の物品収容装置は、種々の分野で利用され
ており、例えばコンピュータの外部記憶装置として用い
られる大容量記憶装置としても用いられている。

このような物品収容装置においては、安定な動作が求め
られている。

〔従来の技術〕

例えば、大容量記憶装置においては、記憶媒体として汎
用のビデオテープカセントから成る磁気テープカートリ
ッジを用い、第８図に示す如く多数の収容棚１の各収容
棚１ａにこの磁気テープカートリッジ（以下カートリッ
ジと称す）ＣＴを収容しておく。

このカートリッジＣＴを収容棚１から取り出し又は収容
棚１へ収納するため、ハンド機構２が設けられており、
更にハンド機構２を収容棚の所望の収容棚へｘ−ｙの２
次元方向に位置付けるための移動機構３が設けられてい
る。

ハンド機構２は、カートリッジＣＴを把持、解放するハ
ンド２２と、ハンド２２の把持、解放動作を行わせるハ
ンド駆動部２１と、これらを図のα方向に（収容棚方向
）に移動するためのハンド移動部２０とを有している。

一方、移動機構３は、ベース３０の側面に４つのガイド
ローラ３１と、Ｘ軸方向の駆動のためのＸ軸モータ３２
と、ハンド機構２をＹ軸方向に移動するためのＹ軸モー
タ３３とを有しており、更にベース３０には支柱３４が
設けられ、支柱３４の上端には４つのガイドローラ３５
が設けられている。

移動機構３は、収容棚１に沿った方向くＸ軸方向）に設
けられた上レールＲＵ及び下レールＲＬにガイドローラ
３５及びガイドローラ３１をはさみ込み、Ｘ軸モータ３
２の先端のピニオンギアが下レールＲＬ裏面のラックに
係合して、Ｘ軸モータ３２の回転によるＸ方向の移動を
行う。

又、ハンド機構２は、支柱３の図示しないガイドに沿っ
てＹ方向（図の上下方向）に移動可能に支持され且つＹ
軸モータ３３とワイヤ等で連結され、Ｙ軸モーク３３の
回転によってＹ方向に移動される。

このような大容量記憶装置では、ハンド機構２を支持す
る移動機構３が、ハンド機構２を指定された収容棚の前
方に位置付けるため、Ｘ軸モータ３２及びＹ軸モータ３
３を回転制御し、ハンド機構２を指定された収容棚の前
方に位置付け、位置付は完了後、ハンド機構２を動作し
て収容棚へのカートリッジＣＴの収納又は収容棚からの
カートリッジＣＴの取出しを行い、取出したカートリッ
ジを図示しないリード／ライトステーションに運搬し、
カートリッジＣＴのリード／ライトを行い、リード／ラ
イト後元の収容棚に戻す。

このような移動機構３のＸ軸モータ３２及びＹ軸モータ
３３は、移動パスに沿って設ｈｊられるタイミングトラ
ックの検出又はロータリエンコーダ等による状Ｂ（位置
）検出装置を用いてサーボ制御が行われ、精度の高い位
置付は及び停止位置保持を可能としている。

このようなサーボ制御においては、一般にサーボゲイン
によってサーボ剛性が決定され、従来はサーボ系の安定
性を保つような一種類のサーボゲイン、即ち１つのサー
ボ剛性をもってサーボ制御していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このサーボ剛性は、一般にサーボ剛性を大とすると、共
振点が低くなり、サーボ系が発振し、不安定になり易く
、一方サーボ剛性を小とすると外乱による振動の影響が
大となってしまうことが知られている。

このため、従来の如く１種類のサーボ剛性をもつサーボ
制御系では、サーボ剛性を大に設定すると、移動機構３
の目標位置近傍での位置付は動作中に、自系（例えばＸ
軸）の不安定要因や他系（Ｙ軸）の動きによる外乱によ
って自系が不安定となり易く、逆にサーボ剛性を小とす
ると、位置付は中の上述の不安定は生じにくくなるが、
位置付は完了後に行われるハンド動作による振動や地震
等による少しの振動に対しても移動機構３が振動してし
まい、位置保持が困難となり、ハンド機構２が収容棚の
壁面に衝突したり、ハンド機構２の把持するカートリッ
ジＣＴが収容棚と接触してしまうという問題があった。

本発明は、ハンド動作中の非接触動作を確保しつつ移動
機構の安定位置付けを行うことのできる物品収容装置の
位置付は制御方式を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。

図中、第８図で示したものと同一のものは同一の記号で
示してあり、４は制御部であり、サーボ剛性率とサーボ
剛性大とを選択して移動機構３をサーボ制御するもので
あり、位置付は中はサーボ剛性率で移動機構３をサーボ
制御し、位置付は完了後のハンド動作中はサーボ剛性大
で移動機構３をサーボ制御するものである。

〔作用〕

本発明では、移動機構３の目標位置の許容範囲内での系
が不安定となり易い位置付は中には、サーボ剛性を小と
して、他系からの外乱等による不安定動作を防止し、位
置付は完了後は、系は安定であるので、サーボ剛性を大
として、外乱によっても確実に停止位置保持を行ってハ
ンド動作の非接触性を確保するものである。

〔実施例） （ａ）一実施例の構成の説明 第２図は本発明の一実施例構成図である。

図中、第１図及び第８図で示したものと同一のものは同
一の記号で示してあり、３２ａはロータリエンコーダで
あり、Ｘ軸モータ３２に直結され、Ｘ軸モータ３２の所
定角回転毎に位置パルスを発生するもの、３３ａはロー
タリエンコーダであり、Ｙ軸モータ３３に直結され、Ｙ
軸モータ３３の所定角回転毎に位置パルスを発生するも
の、３６．３７は各々フォトセンサであり、第８図では
図示していないが、Ｘ軸及びＹ軸に沿って設けられた各
々タイミングトランクに各収納棚の中心に対応して印さ
れたミツドパターンを検出するもの、３８．３９は各々
パワーアンプであり、電流増幅して各々Ｘ軸モータ３２
、Ｙ軸モータ３３を駆動するものである。

ＰＣはプロセッサであり、移動機構３及びノ＼ンド（ピ
ッカーと称す）機構２の制御を行うもの、４０はそのマ
イクロプロセッサ（以下ＭＰＵと称す）であり、後述す
るプログラムの実行により前述の制御を行うもの、４１
はそのメモリであり、Ｘ軸周の制御プログラム４１Ｘ、
Ｙ軸用の制御プログラム４１Ｙ、ピッカー制御プログラ
ム４１Ｐを格納し、Ｘ軸周制御プログラム４１Ｘには、
第６図にて後述するＸ軸動作制御プログラムと、第４図
にて後述するサーボ処理ルーチンの他にタイマと、サー
ボ剛性小用のローゲインＬＧと、サーボ剛性大用のハイ
ゲインＨＧをパラメータとして有しており、Ｙ軸周制御
プログラム４１Ｙには第６図にて後述するＹ軸動作制御
プログラムと、第４図にて後述するサーボ処理ルーチン
の他にタイマと、サーボ剛性小用のローゲインＬＧと、
サーボ剛性大用のハイゲンＨＧとを有しているものであ
る。

４２Ｘ、４２Ｙは各々入力レジスタであり、各々ＭＰＵ
４０から与えられるＸ軸制御電流値ｌｘ、Ｙ軸制御電流
値＋ｙがセントされるもの、４３Ｘ、４３Ｙは各々ロー
ドレジスタであり、各々ＭＰＵ４０から与えられるＸ軸
変位量（移動量）Ｐｘ、Ｙ軸変位量（移動量）Ｐｙがロ
ードされるもの、４４Ｘ、４４Ｙは各々デジタル／アナ
ログコンバータ（以下ＤＡＣと称す）であり、各々入力
レジスタ４２Ｘ、４２ＹにセットされたデジタルのＸ軸
制御電流値１ｘ、Ｙ軸制御電流値ｒｙをアナログ量に変
換してパワーアンプ３８．３９に供給するもの、４５Ｘ
、４５Ｙは各々タコカウンタであり、アップダウンカウ
ンタで構成され、各々ロードレジスタ４３Ｘ、４３Ｙに
ロードされたＸ軸変位１１Ｐｘ、Ｙ軸変位Ｈ１Ｐｙがロ
ードされ、Ｘ軸、Ｙ軸モータ３２．３３の回転に応じて
ロークリエンコーダ３２ａ、３３ａの位置パルスによっ
てロード値が減算され、位置誤差△Ｐｘ、ΔｐｙをＭＰ
Ｕ４０に通知するもの、４６Ｘ、４６Ｙは各々センサデ
コーダであり、各々フォトセンサ３６．３７の検出出力
をデコードし、ミツドパターン検出信号Ｘｍ、ＹｍをＭ
ＰＵ４０に通知するものである。

この実施例では、ＭＰＵ４０がＸ軸とＹ軸の２軸のサー
ボ制御を行い且つピッカー制御を行うものであり、サー
ボ系の状態としてタコカウンタ４５ｘ、４５Ｙより位置
誤差△Ｐｘ、△ｐｙ及びミツドパターン検出信号Ｘｍ、
Ｙｍを受け、演算によってＸ軸、Ｙ軸の制御電流ｌｘ、
ｒｙを発生するデジタルサーボ制御系で構成されている
。

第３図はプロセッサの動作タイミング説明図である。

前述の如く、ＭＰＵ４０は、Ｘ軸、Ｙ軸のサーボ制御を
行うため、Ｘ軸動作制御（プログラム）とＹ軸動作制御
（プログラム）を時分割的に交互に行い、且つ第４図に
示すＸ軸サーボ処理及びＹ軸サーボ処理を各々一定周期
（例えば１０ｍ５）毎に割込みによって実行する。

即ち、ＭＰＵ４０は第３図に示す如く、Ｘ軸サーボ処理
をｌＱｍｓ毎に、Ｙ軸サーボ処理もこれと位相をずらし
て１０μｓ毎に優先的に実行し、この空き時間を用いて
Ｘ軸とＹ軸の動作制御（第６図）を交互に行うようにし
ている。又、位置付は完了後はＸ軸サーボ処理及びＹ軸
サーボ処理は継続され、その空き時間にピッカー制御を
行う。

（ｂ）サーボ処理の説明 第４図は第２図におけるサーボ処理ルーチンのフロー図
であり、第５図はそのサーボ処理の説明図である。

この例では、目標位置近傍までは速度（スピード）制御
し、その後位置づけ制御するものである。

ａ　先づ、ＭＰＵ４０はタコカウンタ４５Ｘの値を読み
とる。タコカウンタ４５Ｘの値は、位置誤差△Ｐｘであ
り、１周期前の読取値との差分によって実速度Ｖｒを計
算し、更に実位置誤差を計算する。

ｂ　次に、ＭＰＵ４０は第６図にて後述する目標位置近
傍かの検出によって位置付は制御か否かを判断し、スピ
ード制御なら、前述の読取値に対する基準速度Ｖｃを算
出する。

第５図（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、目標位置までは台形
速度カーブを用いて制御し、第５図（Ａ）の位置誤差く
即ちタコカウンタ４５Ｘの値）△Ｐｘに対応し第５図（
Ｂ）の係る台形速度カーブにおける基準速度Ｖｃを算出
する。

■　ＭＰＵ４０は基準速度Ｖｃを算出すると、前述の実
速度Ｖｒとの差分を演算し、これをＸ軸制御電流ｌｘと
して入力レジスタ４２Ｘにセットし、ＤＡＣ４４Ｘを介
しパワーアンプ３８によってＸ軸モータ３２を電流駆動
する。

■　一方、ステ・７プ■で位置付は制御と判定すると、
ＭＰＵ４０は、ステップ■で求めた実位置誤差を積分し
て積分値を計算する。

■　次に、積分値、実位置誤差、実速度Ｖｒよりｘｍ制
御電流ｌｘを算出する。

これは、第５図（Ｃ）に示す如くいわゆるＰＩＤ？ν制
御を用いており、実位置誤差の積分値に積分量のゲイン
に１を、実位置誤差に位置のゲインに２を、実速度Ｖｒ
に速度のゲインに３を乗じたものを加算して制御電流Ｉ
を作成する。

このゲインに１、Ｋ２、Ｋ３は、第２図のメモリ４１に
格納されており、後述する第６図によって位置付は中は
ローゲインＬＧの各ゲインＫｌ、Ｋ２、Ｋ３が、位置付
は完了後はハイゲインＨＧの各ゲインＫｌ′、Ｋ２’、
Ｋ３’　　（Ｋｌ’＞Ｋ１、Ｋ２’＞Ｋ２、Ｋ３′＞Ｋ
３）が選択される。

そして、制御電流■は入力レジスタ４２Ｘにセントされ
ＤＡＣ４４Ｘを介しパワーアンプ３日によってＸ軸モー
タ３２を電流駆動する。

上述の説明では、Ｘ軸側について説明したが、Ｙ軸側も
同一であり、説明は省略する。

このようにして、サーボ処理ルーチンはＸＳＹ軸で各々
１０Ｂ毎に実行され、スピード制御又は位置付は制御の
いずれかが行われ、モータ３２．３３を電流駆動する６ （ｃ）全体動作の説明 第６図は第２図の全体動作制御フロー図であり、Ｘ軸も
Ｙ軸も同一のものである。第７図は全体動作説明図であ
る。

尚、以下の説明では、Ｘ軸側の動作について説明するが
、Ｙ軸側も全く同一である。

■　ＭＰＵ４０は、目標位置までの変位量Ｐｘをロード
レジスタ４３Ｘに与え、タコカウンタ４５Ｘにこれをロ
ードする。

■　次にＭＰＵ４０は、タコカウンタ４５Ｘの値を読み
とり、タコカウンタ４５Ｘの位置誤差値が値Ａ（目標位
置近傍を示す）以下かを調べる。

値Ａ以上なら、ＭＰＵ４０はスピード制御を指示する。

従って、第４図及び第５図（Ａ）、（Ｂ）にて説明した
如くＸ軸モータ３２は台形速度カーブに従って１０鮎毎
に速度制御され、これとともにロークリエンコーダ３２
ａの位置パルスによってタコカウンタ４５Ｘ値が減算さ
れていく。

■　このようにして、Ｘ軸モータ３２がスピード制御さ
れ、目標位置に近付くにつれ、タコカウンタ４５Ｘの値
は減少し、ＭＰＵ４０がタコカウンタ４５Ｘの値が前述
のＡ以下になったと判定すると、位置付は制御を指定す
るとともに、ローゲインＬＧを設定する。

これによって第４図及び第５図（Ｃ）にて説明した如（
Ｘ軸モータ３２はローゲインＬＧによって１０１１ＩＳ
毎に位置付は制御される。

■　次に、ＭＰＵ４０は、メモリ４１のＸ軸タイマをリ
セットした後スタートさせ時間計時を始める。

■　次に、ＭＰＵ４０は、タコカウンタ４５Ｘの位置誤
差△Ｐｘを読み出し、許容範囲内の値Ｂ以下刃１を８周
べる。

Ｂ以上ならステップ■に戻り、Ｘ軸タイマをリセットし
、スタートする。

一方、位置誤差△ＰｘがＢ以下であることを検出すると
、ＭＰＵ４０はセンサデコード４６Ｘのミツド（Ｍ　Ｉ
　Ｄ）パターン検出信号Ｘｍを調べる。

ミツドパターンは前述のごとくタイミングトラックの各
収容棚の中心に対応する位置に設けられているので、ミ
ツドパターンの検出はハンド機構２がＸ軸モータ３２に
よって目標とする収容棚のＸ方向の中心に位置したこと
を示す。

ミツドパターン検出信号Ｘｍによってミツドパターンの
検出なしと判定すると前述の如（ステップ■に戻る。

ＭＰＵ４０はミツドパターン検出信号Ｘｍによってミツ
ドパターンの検出を知ると、前述のＸ軸タイマの値がＴ
ｏ　　（＝３００ｍｓ）を越えたかを調べる。即ち、位
置誤差が許容範囲内で且っミツドパターンが検出され、
Ｔ、という整定時間が過ぎたかを調べ、タイマの値がＴ
０以下ならステップ■の先頭に戻る。

■　このようにして、整定時間Ｔ０を経過すると、ＭＰ
Ｕ４０はＸ軸の位置付は完了として自系（Ｘ軸）の移動
完了（ＭＯＶＥ　ＣＯＭＰ）のフラグをオンとする。次
にＭＰＵ４０は、他系（Ｙ軸）のＭＯＶＥ　ＣＯＭＰの
フラグがオンかを調べ、オンでなければ、オンになるま
で待つ。

他系のＭＯＶＥ　ＣＯＭＰのフラグがオンであれば、Ｍ
ＰＵ４０は位置付は制御をハイゲインＨＧで行うように
指示してＸ軸動作制御プログラムを終了する。

Ｙ軸についても、ＭＰＵ４０は第３図で示した時分割制
御によって全く同一の処理を行っており、自系のＭＯＶ
Ｅ　ＣＯＭＰオンと他系のＮ０ＶＩＥ　ＣＯＭＰオンで
Ｙ軸動作プログラムを終了する。

このようにして、ＭＰＵ４０は、ピッカー２を収容棚へ
移動するのに、モータ３２．３３を先づスピード制御し
、目標位置近傍では位置付は制御に変更し、且つ位置付
は完了までは、ローゲインのサーボ剛性小で制御し、位
置付は完了後はハイゲインのサーボ剛性大で制御する。

この位置付は完了後は、ピッカー制御プログラムによっ
てピンカー２が制御されるが、この間も１０ｍ５毎にＸ
軸、Ｙ軸のサーボ処理ルーチンが実行され、ハイゲイン
のサーボ剛性大でモータ３２．３３が制御される。従っ
て外乱に対し停止位置を強固に保持することができ、ピ
ンカー２の非接触動作を確保する。

特に、ピッカー２のカートリッジＣＴの収納に際しては
、カートリッジＣＴを把持したハンド２２（第８図）を
収容棚に前進させ、カートリッジＣＴを収容棚の底面に
押し付け、ハンド２２がカートリッジＣＴを解放し、後
退するので、係る底面への押し付は時の衝撃による振動
が生じ、これによって移動機構３に振動が伝達する。

この場合、移動機構３がピッカー２の停止位置保持がで
きないと、移動機構３がＸ、Ｙ方向に移動し、ピッカー
２の保持するカートリッジＣＴが収容棚の壁面に接触又
は衝突し、これらを損傷し、最悪の場合ハンド２２自体
も収容棚の壁面に衝突してしまう。

同様にピンカー２のカートリッジＣＴの取り出しについ
ても、ハンド２２がカートリッジＣＴを収容棚の底面に
押し付けながら把持し、把持位置を一定にするから、同
様の振動が発生する。

更に、ピンカー動作を高速化しようとすると、どうして
も、動作の立上り時に振動が発生し、これによって移動
機構３が移動すると、ピッカー２が振動する。

従って、このようなピッカー動作に対し、高剛性で停止
位置保持をすることにより、安定な非接触ピッカー動作
を確保するようにしている。

（ｄ）他の実施例の説明 上述の実施例では、物品としてビデオテープカートリッ
ジを用いた大容量記憶装置を例に説明したが、他の物品
を収容する物品収容装置であってもよく、移動機構も、
実施例のＸ−Ｙ直交型の構成に限らず、例えば、ハンド
機構がＹ軸を中心に回転するＺ軸を持つものであっても
よい。

又、Ｘ、Ｙ軸用に１ケのＭＰＵで制御しているが、各々
別個のＭＰＵを用いてもよい。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、 ハンド機構と移動ａ横とを有する物品収容装置において
、位置付は制御における位置付けの際のサーボ剛性を小
とし、位置付は完了後のサーボ剛性を大としてサーボ剛
性を変更しているので、位置付けの際の系が不安定にな
り易い状態での外乱による不安定動作を防止できるとい
う効果と位置付は完了後の系の安定なときのハンド動作
等による外乱に対し安定な停止位置保持を確保できると
いう効果を同時に達成できる。従って、所望の収容棚に
対する物品の取出し、収納を安定に行うことができる。

又、サーボ剛性の変更という比較的簡単な手段で係る効
果を実現できるという効果も奏し、実現も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例構成図、 第３図は第２図におけるプロセッサの動作タイミング説
明図、 第４図は第２図におけるサーボ処理ルーチンのフロー図
、 第５図は第４図のサーボ処理の説明図、第６図は第２図
における全体動作制御フロー図、第７図は第６図の全体
動作説明図、 第８図は物品収容装置の説明図である。 図中、１−・−・−−一−−収容棚、 ２−−−−−−−−−ハンド機構、 ３−−−−−−一移動機構、 ４−−−・・−制御部、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 各々物品を収容するため複数の収容棚（１）と、該収容
   棚（１）に対する該物品の取出し及び収納動作を行うハ
   ンド機構（２）と、 該ハンド機構（２）を該複数の収容棚（１）の所望の収
   容棚（１ａ）に位置付けるための移動機構（３）と、 該移動機構（３）を小のサーボ剛性と大のサーボ剛性と
   を選択してサーボ制御する制御部（４）とを有し、 該制御部（４）は該ハンド機構（２）を該所望の収容棚
   （１ａ）に位置付ける際は、該移動機構（３）を該小の
   サーボ剛性をもってサーボ制御し、該位置付け完了後は
   、該移動機構（３）を該大のサーボ剛性をもってサーボ
   制御することを特徴とする物品収容装置の位置付け制御
   方式。