KR20190024592A

KR20190024592A - 스태커 크레인

Info

Publication number: KR20190024592A
Application number: KR1020180042501A
Authority: KR
Inventors: 덕구 전; 히로시 사카타; 히데츠구 차타니
Original assignee: 가부시키가이샤 다이후쿠
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2018-04-12
Publication date: 2019-03-08
Also published as: TW201912538A; CN109422059A; JP2019043685A; CN109422059B; TWI742270B; JP6834852B2; KR102498474B1

Abstract

(과제) 스태커 크레인의 동작에 필요한 소비전력을 저감한다.
(해결수단) 주행용 모터가 소비하는 전력의 최대 피크 기간과 승강용 모터가 소비하는 전력의 최대 피크 기간이 표준 제어 규칙에 있어서 겹칠 경우에는, 주행용 모터 및 승강용 모터의 상한 속도가 표준 제어 규칙에 있어서의 상한 속도보다 낮게 설정된 전력 절약 제어 규칙에 따라서 주행용 모터 및 승강용 모터의 구동 패턴을 결정한다.

Description

스태커 크레인{STACKER CRANE}

본 발명은 자동창고설비 등에 있어서 물품을 반송하기 위해서 사용되는 스태커 크레인에 관한 것이다.

자동창고설비 등, 다수의 물품을 관리하는 설비에 있어서는 설비 내에서 물품을 이동시키거나, 설비 밖과 설비 안 사이에서 물품을 반입 또는 반출시키거나 하기 위한 물품반송장치로서 스태커 크레인이 사용될 경우가 있다.

특허문헌 1에는, 물품을 수납하기 위한 물품 수납 선반에 대하여 물품을 자동적으로 입고 및 출고하는 물류기기로서의 스태커 크레인이 나타내어져 있다. 이 스태커 크레인에는 설비의 바닥면을 주행하는 주행대차와, 승강 가능한 승강대가 설치되어 있고, 주행대차의 주행 작동과 승강대의 승강 작동에 의해 물품 수납 선반 내의 상하 방향 및 좌우 방향의 각각에 복수 설치된 수납부와 승강대 사이에서 물품의 이송이 행하여진다.

특허문헌 1에는, 주행 작동이 승강 작동보다 먼저 완료하는 것이 예상될 경우에 주행속도를 정격으로부터 저하시키는 것이 나타내어져 있다. 이러한 제어를 행함으로써, 특허문헌 1의 스태커 크레인에서는 승강대의 승강 작동이 완료할 때까지 주행대차가 정지 상태에서 대기하는 사태를 방지해서 스태커 크레인의 전력 절약이 도모되고 있다.

일본 특허공개 2012-076858호 공보

그러나 상기와 같은 종래의 스태커 크레인에서는, 주행 작동과 승강 작동이 개시되고나서 완료할 때까지의 전체 기간에 걸치는 소비전력량의 총계를 저감할 수 있다고 해도, 그 전체 기간 중의 일부, 특정의 기간에 있어서는 주행 작동의 소비전력과 승강 작동의 소비전력의 합계가 일시적으로 정격을 초과하여 버릴 경우가 있다.

주행 작동을 위한 전력과, 승강 작동을 위한 전력이 양쪽 모두 공통하여 스태커 크레인의 주전원으로부터 공급되고 있을 경우에는, 주전원은 주행 작동의 소비전력과 승강 작동의 소비전력의 합계가 되는 총 소비전력을 출력해야만 한다. 한편, 주행 작동과 승강 작동의 각각에는 개시부터 완료까지의 동안에 가장 소비전력이 높아지는 기간, 즉 소비하는 전력의 최대 피크 기간이 있다. 여기에서, 주행 작동과 승강 작동이 동시에 행하여져서 이것들의 최대 피크 기간이 겹칠 가능성을 고려하면, 주행 작동과 승강 작동의 양쪽의 최대 소비전력의 합계값에 상당하는 전력을 공급할 수 있을 만큼 정격이 큰(출력 가능한 최대 전력이 높은) 주전원이 요구된다.

이 문제에 대하여, 주전원을 보조하는 보조전원으로서 스태커 크레인에 축전지를 탑재하고, 이 축전지에 주전원으로부터 미리 축적된 전력을 병용함으로써 최대 피크 기간에 있어서의 전력공급을 보조한다고 하는 방법이 생각된다. 이 방법이면 주전원의 정격은 그다지 크지 않아도 된다. 단 축전지로부터 출력 가능한 전력에도 상한이 있고, 출력 가능한 상한 전력을 매회(몇번이나) 축전지로부터 실제로 출력시켜 버리면 축전지의 수명을 단축시켜 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 총 소비전력은 주행 작동과 승강 작동의 개시부터 완료까지의 전체 기간에 걸쳐서 항상 축전지로부터 출력 가능한 상한 전력보다 낮게 되어 있는 것이 바람직하다. 마찬가지로 주전원도, 출력 가능한 최대 전력을 실제로 출력해 버리면 과도하게 부하를 받기 때문에, 총 소비전력은 피크에 있어서도 가능한 한 낮게 되어 있는 것이 바람직하다.

그래서 본 발명은, 스태커 크레인의 동작에 필요한 소비전력을 저감해서 전력 절약을 도모함과 아울러, 주행을 위한 소비전력 피크와 승강을 위한 소비전력 피크가 겹치는 경우에도 총 소비전력이 과도하게 높아지지 않도록 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 실시형태의 일례로서의 스태커 크레인은 물품을 반송하기 위해서 사용되는 스태커 크레인으로서, 주행용 모터의 구동에 의해 주행함으로써 주행경로를 따른 수평 방향으로 이동하는 주행대차와, 승강용 모터의 구동에 의해 승강함으로써 상기 주행대차에 세워서 설치된 승강 마스트를 따른 연직 방향으로 이동하는 승강대와, 외부로부터의 반송지시에 따라서 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터를 제어함으로써 반송지시에 의해 지시된 목표 위치로 상기 승강대를 이동시키는 이동제어장치를 갖는 스태커 크레인에 있어서, 상기 이동제어장치는 상기 승강대를 현재 위치로부터 상기 목표 위치로 이동시키기 위해서 필요한 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터의 구동 패턴을, 미리 정해진 표준 제어 규칙에 따라서 결정하고, 상기 표준 제어 규칙에 따라서 결정되는 상기 구동 패턴에 있어서 상기 주행용 모터가 소비하는 전력의 최대 피크 기간과, 상기 승강용 모터가 소비하는 전력의 최대 피크 기간이 상기 표준 제어 규칙에 따라서 결정되는 상기 구동 패턴에서는 겹칠 경우에는, 상기 이동제어장치는 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터의 상한 속도가 상기 표준 제어 규칙에 있어서의 상한 속도보다 낮게 설정된 전력 절약 제어 규칙에 따라서 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터의 구동 패턴을 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 추가의 실시형태에서는, 상기 스태커 크레인에 있어서 주전원으로부터 공급되는 전력을 축적하는 축전장치가 설치되어 있고, 상기 축전장치는 상기 주전원과 공동으로 전력을 출력하거나, 또는 상기 축전장치만으로부터의 전력을 출력함으로써 상기 주전원만으로부터 전력이 출력될 경우보다 높은 전력을 출력하는 것이 가능하고, 상기 축전장치로부터 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터에 구동용의 전력이 공급되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 추가의 실시형태에서는, 상기 스태커 크레인에 있어서 상기 표준 제어 규칙에는 상기 주행대차의 주행속도의 상한으로서의 표준 상한 주행속도와, 상기 승강대의 승강속도의 상한으로서의 표준 상한 승강속도가 미리 설정되어 있고, 상기 이동제어장치가 상기 표준 제어 규칙에 따라서 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터의 구동 패턴을 결정할 경우에, 상기 이동제어장치는 상기 주행대차가 상기 표준 상한 주행속도로 상기 목표 위치의 수평좌표까지 주행하는데 요하는 최단 주행시간과, 상기 승강대가 상기 표준 상한 승강속도로 상기 목표 위치의 연직좌표까지 승강하는데 요하는 최단 승강시간을 비교하고, 상기 최단 주행시간이 상기 최단 승강시간보다 길 경우에는 상기 승강대가 상기 목표 위치의 연직좌표까지 승강하는데 상기 최단 주행시간과 같은 시간을 요하도록 상기 승강대의 승강속도를 설정하고, 상기 최단 승강시간이 상기 최단 주행시간보다 길 경우에는 상기 주행대차가 상기 목표 위치의 수평좌표까지 주행하는데 상기 최단 승강시간과 같은 시간을 요하도록 상기 주행대차의 주행속도를 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 추가의 실시형태에서는, 상기와 같이 주행대차의 주행속도를 설정하는 것에 추가해서, 상기 승강대가 승강 가능한 최대 거리를 가능한 한 고속으로 승강하는데 요하는 최대 전력 및 시간을 각각 최대 승강전력 및 최대 거리 승강시간으로 하고, 상기 최대 거리 승강시간과 같은 기간만큼 상기 주행대차가 상기 표준 상한 주행속도로 주행하는데 요하는 최대 전력을 최대 주행전력으로 하고, 상기 최대 승강전력과 상기 최대 주행전력의 합 이상의 값이 전력 절약 역치로서 설정되어 있고, 상기 표준 제어 규칙에 따라서 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터의 구동 패턴이 결정되면 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터가 소비하는 합계 전력의 피크가 상기 전력 절약 역치보다 커질 경우에, 상기 이동제어장치는 전력 절약 제어 규칙에 따라서 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터의 구동 패턴을 결정하는 것이 바람직하다.

(발명의 효과)

본 발명에 따른 실시형태의 일례로서의 스태커 크레인에 의하면, 표준 제어 규칙에서는 주행을 위한 소비전력 피크와 승강을 위한 소비전력 피크가 겹칠 경우에는 승강용 모터의 상한 속도가 낮게 설정된 전력 절약 제어 규칙을 사용하기 때문에 승강용 모터에서 소비되는 전력의 상한이 낮게 제한되게 되어, 주행을 위한 소비전력 피크와 승강을 위한 소비전력 피크가 겹쳐 있어도 주행을 위한 소비전력과 승강을 위한 소비전력의 합계가 되는 총 소비전력이 과도하게 높아지는 일은 없다. 또한 전력 절약 제어 규칙을 사용함으로써 주행과 승강 각각의 소비전력 피크의 기간이 어긋나는 경우도 있고, 이 경우에는 결과적으로 이들 피크가 겹치지 않고, 이로써 총 소비전력이 낮게 억제된다.

또한 추가의 실시형태에 있어서 스태커 크레인에 축전지 등의 축전장치가 설치되어 있고, 이 축전장치가 주전원을 충분하게 보조할 수 있는 높은 전력을 출력하는 것이 가능하면, 정격이 작은(출력 가능한 최대 전력이 낮은) 주전원을 사용할 필요가 있을 경우, 예를 들면 설비에 비치된 주전원을 변경할 수 없을 경우라도 문제 없이 소비전력이 높은 스태커 크레인을 동작시킬 수 있다. 그리고 이 경우에도, 상술한 바와 같이 총 소비전력이 과도하게 높아지는 일은 없으므로 축전장치가 출력 가능한 상한에까지 이를만큼 높은 전력을 실제로 출력해 버리는 것은 피할 수 있어, 축전장치의 수명을 단축해 버릴 일은 없다. 보다 상세하게는, 축전장치만으로부터 출력되는 전력, 또는 축전장치와 주전원의 공동으로 출력되는 전력이 주전원만으로부터 출력되는 전력보다 크게 되어 있는 것이 바람직하다.

또한 추가의 실시형태에 있어서의 스태커 크레인에 의하면, 최단 주행시간과 최단 승강시간의 비교에 따라서 주행속도 또는 승강속도를 설정함으로써 승강대의 승강과 주행대차의 주행이 동시에 완료하게 되어, 승강대와 주행대차의 어느 한쪽이 다른쪽의 동작의 완료를 다른쪽이 정지 상태에서 대기하는 사태를 방지할 수 있다.

또한 추가의 실시형태에 있어서의 스태커 크레인에 의하면, 전력 절약 역치로서 최대 승강전력과 최대 주행전력의 합 이상의 값이 설정됨으로써, 총 소비전력의 피크가 표준 제어 규칙에 있어서 허용 가능한 최대 전력을 초과한다고 예상될 경우에 전력 절약 제어 규칙으로 바뀌는 것이 간이하게 실현된다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 일례로서의 스태커 크레인을 갖는 자동창고설비의 사시도.
도 2는 도 1의 자동창고설비의 블록도.
도 3은 도 1의 자동창고설비에 있어서 행하여지는 처리의 플로우차트.
도 4는 구동 패턴 결정 처리의 플로우차트.
도 5는 표준 제어 규칙에 따르는 구동 패턴에 있어서의 주행대차 및 승강대의 속도 추이와, 각 모터의 소비전력 추이를 나타내는 그래프.
도 6은 전력 절약 제어 규칙에 따르는 구동 패턴에 있어서의 주행대차 및 승강대의 속도 추이와, 각 모터의 소비전력 추이를 나타내는 그래프.

이하, 본 발명에 따른 실시형태의 일례로서의 스태커 크레인에 대하여 설명한다. 도 1에는 스태커 크레인(20)을 구비하는 자동창고설비(10)의 일례가 나타내어져 있다. 이 자동창고설비(10)에는 물품 수납 선반(50)이 설치되어 있고, 스태커 크레인(20)은 자동창고설비(10) 내를 주행하면서 물품 수납 선반(50)에 대하여 물품(14)을 반입 및 반출한다. 또한, 자동창고설비(10)에는 이 설비 내에서 행하여지는 작업을 관리하는 자동창고 컨트롤러(60)가 설치되어 있다. 이 자동창고 컨트롤러(60)는, 예를 들면 각 물품(14)의 정보를 관리하거나, 스태커 크레인(20)에 반송지시를 출력하거나 한다. 자동창고 컨트롤러(60)는 미리 결정된 루틴에 따라 자동적으로 동작할 수도 있지만, 자동창고설비(10)의 관리자(물류업자 등)로부터 입력장치(62)를 통해서 동작지시를 수신하거나 하여, 관리자의 지시에 따라서 동작할 수도 있다. 도 1에는 입력장치(62)의 예로서 자동창고 컨트롤러(60)의 본체에 비치된 터치패널 디스플레이를 나타내고 있다.

물품 수납 선반(50)에는 복수의 지주와 한쌍의 완목(54)에 의해 개별적으로 구획된 복수의 수납부(52)가 설치되어 있다. 이들 수납부(52)는 도 1에 나타내는 바와 같이 물품 수납 선반(50) 내의 상하 방향(연직 방향) 및 좌우 방향(수평 방향)의 각각에 복수 설치되어 있고, 각각이 물품(14)을 수납할 수 있다.

물품 수납 선반(50)은 자동창고설비(10) 내에 복수 설치된다. 도 1에는 물품 수납 선반(50)이 2개 도시되어 있지만, 스태커 크레인(20)을 보기 쉽게 하기 위해서 앞쪽의 물품 수납 선반(50)은 끝의 부분 이외가 생략되어 있다. 자동창고 컨트롤러(60)는 물품 수납 선반(50)의 각 수납부(52)에 대해서 어느 물품 수납 선반(50)에 속하는 수납부(52)인 것인지, 수평 방향의 어느 위치인 것인지, 연직 방향의 어느 위치인 것인지,라고 하는 정보에 의거하여 수납부(52)의 각각을 개별적으로 식별해서 관리한다.

복수의 물품 수납 선반(50)끼리는 수납부(52)에 대한 물품(14)의 출납 방향이 서로 대향하도록 간격을 두고서 배치되어 있고, 각 물품 수납 선반(50)의 사이를 스태커 크레인(20)이 주행한다.

스태커 크레인(20)은 주행대차(22)와 승강대(23)를 구비하고 있다. 주행대차(22)는 각 물품 수납 선반(50)의 길이 방향(수평 방향)을 따라서 바닥면측에 설치된 주행 레일(28) 및 천장측에 주행 레일(28)과 평행하게 설치된 가이드 레일(29)에 안내되어서, 주행 레일(28)에 의해 규정되는 주행경로를 따른 수평 방향으로 이동한다. 또한, 도 1에는 도시하지 않은 주행용 모터(22M)(도 2)가 주행대차(22)에 설치되어 있고, 이 주행용 모터(22M)의 구동에 의해 차륜이 회전되거나 해서 주행대차(22)가 주행한다.

승강대(23)는 주행대차(22)에 세워 설치된 전후 한쌍의 승강 마스트(27)에 지지·안내되어 있다. 도 1에는 도시하지 않은 승강용 모터(23M)(도 2)의 구동에 의해, 예를 들면 승강 마스트(27)에 설치된 스프로킷에 권회되어 있어서 승강대(23)를 매다는 체인이 권취·조출되거나 해서, 승강대(23)는 승강 마스트(27)를 따른 연직 방향으로 이동한다. 주행대차(22)의 주행과 승강대(23)의 승강에 의해, 승강대(23)는 물품 수납 선반(50) 중 임의의 수납부(52)에 임하는 위치로 이동할 수 있다. 또한, 주행대차(22)를 주행시키면서 승강대(23)를 승강시키는 것이 가능하고, 승강대(23)는 그 수평 위치와 연직 위치를 동시에 변화시킬 수 있다.

또한 승강대(23)에는 스태커 크레인(20)으로부터 수납부(52)를 향하는 방향(물품(14)의 출납 방향)으로 승강대(23)를 출퇴시키는 것이 가능한 포크장치(24)(이송장치)가 설치되어 있고, 이 포크장치(24)의 작동에 의해 승강대(23)와 물품 수납 선반(50) 사이에서 물품의 이송을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면 도 1에는 도시하지 않은 이송용 모터(24M)(도 2)의 구동에 의해 절첩식의 암이 출입 방향으로 신축하는 것 등에 의해 이송 동작이 행하여진다. 또한, 실제로 이송을 행함에 있어서는 이송용 모터(24M)의 구동 뿐만 아니라 승강대(23)의 승강이 수반된다. 즉, 암이 신장되면 승강대(23)가 물품 수납 선반(50) 내에 위치하게 되지만, 그 상태에서 승강대(23)가 물품(14)을 수납하고 있는 수납부(52)의 하방으로부터(한쌍의 완목(54)의 사이를 통과하여) 상승하면, 수납부(52)에 수납되어 있는 물품(14)이 포크장치(24)에 의해 반출된다. 한편, 물품(14)을 적재한 승강대(23)가 빈 수납부(52)의 상방으로부터 하강하면, 승강대(23)에 적재된 물품(14)이 수납부(52)에 반입된다.

한쌍의 승강 마스트(27) 중 한쪽의 근원측에 스태커 크레인(20)의 동작을 제어하는 크레인 컨트롤러(25)가 설치되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 크레인 컨트롤러(25)에는 자동창고 컨트롤러(60)와의 통신(적외선 통신이나 전파 통신과 같은 무선통신이어도, 유선통신이어도 좋다)을 행하는 통신기(38)나, 주행대차(22)와 승강대(23)의 이동을 제어하는 이동제어장치(30) 등이 포함된다.

도 2는 자동창고설비(10)에 설치된 각종 기기끼리의 사이의 관계를 나타내는 블록도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 크레인 컨트롤러(25)에 포함되는 이동제어장치(30)는 주행용 모터(22M)를 제어하는 주행 제어부(32)와, 승강용 모터(23M)를 제어하는 승강 제어부(33)와, 이송용 모터(24M)를 제어하는 이송 제어부(34)를 갖는다.

또한, 주행 제어부(32)와 승강 제어부(33)는 각각, 주행대차(22)의 현재 위치(수평 방향의 위치)를 측정하는 수평 측정장치(32a)와, 승강대(23)의 현재 위치(연직 방향의 위치)를 측정하는 연직 측정장치(33a)로부터, 측정된 현재 위치의 정보를 수신한다. 수평 측정장치(32a)의 구체예로서는, 주행대차(22)로부터 주행 레일(28)과 평행하게 레이저광을 투사하고, 주행 레일(28)의 단부에 설치된 도시하지 않은 반사경으로부터의 반사광을 조사한다고 하는 레이저 측정 방식의 측정기가 이용 가능하다. 마찬가지로 연직 측정장치(33a)에 대해서도, 주행대차(22)의 토대부로부터 상방으로 레이저광을 투사하고, 승강대(23)의 저면측에 붙여진 반사경으로부터의 반사광을 조사하는 레이저 측정 방식의 측정기가 이용 가능하다. 이것들에 의해, 이동제어장치(30)는 주행대차(22)의 수평 방향 위치 및 승강대(23)의 연직 방향 위치를 인식하는 것이 가능하고, 통신기(38)를 통해서 그 위치를 자동창고 컨트롤러(60)에 통지할 수도 있다.

또한 도 2에 나타내는 바와 같이, 자동창고설비(10)에는 주전원(70)과 축전장치(72)가 설치되어 있다. 주전원(70)으로서는 예를 들면 상용전원을 사용할 수 있고, 자동창고 컨트롤러(60)나 크레인 컨트롤러(25) 등의 각종 기기의 동작 전력이 주전원(70)으로부터 공급된다. 단 안전면·비용면의 관점으로부터, 주전원(70)이 순간적으로 출력 가능한 전력에는 제한이 결려 있는 경우가 많고, 모터와 같이 소비전력이 큰 장치에 대해서는 피크시의 전력을 안정되게 공급할 수 없는 경우가 있다. 그래서 도 2에 나타내는 블록도에 있어서는 주전원(70)으로부터 공급되는 전력을 축적하는 축전장치(72)(커패시터나 축전지)가 설치되어 있고, 주행용 모터(22M), 승강용 모터(23M), 이송용 모터(24M)에 대해서는 이 축전장치(72)로부터 전력이 공급되게 되어 있다. 축전장치(72)는 미리 전력을 축적(충전)해 둠으로써 순간적으로는 주전원(70)보다 큰 전력을 출력하는 것이 가능하게 구축되는 것이 바람직하다. 주전원(70)도 크레인 컨트롤러(25)를 통해서 각 모터에 접속하고 있어 주전원(70)으로부터 각 모터에 전력을 공급하는 것도 가능하지만, 요구되는 전력이 순간적으로 커질 때에는 축전장치(72)가 전력공급을 보조함으로써 주전원(70)에 출력 제한이 있어도 안정되게 각 모터에 전력을 공급할 수 있다.

이동제어장치(30)는 승강대(23)를 특정의 목표 위치(어느 하나의 수납부(52)에 임하는 위치)로 이동시키도록 자동창고 컨트롤러(60)로부터 지시(외부로부터의 반송지시)를 받았을 경우, 주행대차(22) 및 승강대(23)의 현재 위치에 의거하여 주행대차(22)의 주행 및 승강대(23)의 승강이 적절한 속도 추이로 행하여지도록 제어를 실행한다.

도 3에 나타내는 플로우차트를 참조하여 자동창고설비(10)에 있어서 행하여지는 처리에 대하여 설명한다. 우선, 입력장치(62)나 외부의 상위장치로부터, 물품(14)을 새롭게 물품 수납 선반(50)에 수납하는 요구(반입 요구), 또는 수납완료의 물품(14)을 물품 수납 선반(50)으로부터 인출하는 요구(반출 요구)가 자동창고 컨트롤러(60)에 입력된다. 또는 각 물품(14)을 어떻게 관리해야 할지에 대해서 미리 정해진 루틴에 따라, 자동창고 컨트롤러(60)가 자동적으로 반입 요구 또는 반출 요구를 생성한다. 그리고, 반입 요구가 생긴 경우에는, 자동창고 컨트롤러(60)는 관리하고 있는 각 수납부(52)의 정보를 기초로 그 물품(14)을 수납 가능한 수납부(52)(빈 수납부(52))를 탐색하고, 어느 하나의 빈 수납부(52)를 물품(14)의 수납처로서 결정한다. 한편, 반출 요구가 생긴 경우에는, 목적의 물품(14)이 수납되어 있는 수납부(52)를 물품(14)의 인출원으로서 결정한다. 수납처 또는 인출원의 수납부(52)가 결정되면, 그 수납부(52)가 어느 물품 수납 선반(50)에 속하고 있고, 수평 방향의 어느 위치인 것인지, 연직 방향의 어느 위치인 것인지의 정보에 의거하여, 승강대(23)가 최종적으로 이동해야 할 목표 위치의 정보를 포함하는 반송지시를 통신기(38)를 통해서 크레인 컨트롤러(25)에 발신한다(스텝 S01).

크레인 컨트롤러(25)의 이동제어장치(30)는 반송지시에 포함되는 목표 위치와, 수평 측정장치(32a) 및 연직 측정장치(33a)에 의해 측정된 승강대(23)의 현재 위치를 기초로, 승강대(23)가 목표 위치로 이동하기 위해서는 주행대차(22) 및 승강대(23)가 어떤 속도 추이로 이동하면 좋을지(가속 운동·등속 운동·감속 운동을 각각 어느 정도의 기간, 어느 정도의 가속도 또는 속도로 행하면 좋을지)에 대해서, 미리 정해진 표준 제어 규칙에 따라 주행용 모터(22M) 및 승강용 모터(23M)의 구동 패턴을 결정한다(스텝 S02).

이동제어장치(30)는 결정한 구동 패턴을 다시 검사하고, 주행용 모터(22M)가 소비하는 전력의 최대 피크 기간과, 승강용 모터(23M)가 소비하는 전력의 최대 피크 기간이 겹치고 있지 않은지의 여부를 확인한다(스텝 S03). 양자의 최대 피크 기간이 겹치고 있지 않으면 표준 제어 규칙에 따라서 결정한 구동 패턴 대로 주행용 모터(22M) 및 승강용 모터(23M)를 구동한다(스텝 S04). 한편, 양자의 최대 피크 기간이 겹치고 있었을 경우에는, 표준 제어 규칙에 따라서 결정한 구동 패턴을 파기하고, 미리 정해진 전력 절약 제어 규칙에 따라서 구동 패턴을 고쳐서 결정한다(스텝 S05). 이 전력 절약 제어 규칙에 있어서는, 승강용 모터(23M)의 상한 속도가 표준 제어 규칙에서의 상한 속도보다 낮게 설정되어 있다. 그 후에 전력 절약 제어 규칙에 따라서 결정한 구동 패턴 대로 주행용 모터(22M) 및 승강용 모터(23M)를 구동한다(스텝 S06). 스텝 S04 또는 스텝 S06의 완료 후에는 승강대(23)가 목표 위치에 도달한다. 그 후에 이동제어장치(30)는 수납부(52)에 대한 이송 동작을 실행한다(스텝 S07). 즉, 이송용 모터(24M)(및 승강용 모터(23M))가 구동되어서 수납부(52)에 물품(14)이 반입되거나, 또는 수납부(52)로부터 물품(14)이 반출된다.

크레인 컨트롤러(25)의 이동제어장치(30)는 반입 요구 또는 반출 요구에 의거하는 반송지시가 발신될 때마다 상술의 처리를 행하고, 물품 수납 선반(50)에 대한 물품(14)의 출납을 실행한다.

상술의 스텝 S02에 있어서 구동 패턴이 결정될 때의 처리에 대해서, 도 4의 플로우차트를 참조해서 설명한다. 또한, 표준 제어 규칙에 있어서는 기기의 성능한계나 동작의 안정성을 고려하여 주행대차(22)의 주행속도(va)의 상한으로서의 표준 상한 주행속도(vam)와, 승강대(23)의 승강속도(vb)의 상한으로서의 표준 상한 승강속도(vbm)가 미리 설정되어 있다.

구동 패턴의 결정에 있어서는 우선, 반송지시에 포함되는 목표 위치의 수평좌표와 승강대(23)의 현재 위치의 수평좌표로부터 주행대차(22)가 주행해야 할 수평거리(La)가 산출해 내어지고, 그 수평거리(La)를 표준 상한 주행속도(vam)로 주행하는데 요하는 최단 주행시간(ta0)이 산정된다(스텝 S21). 또한, 이 산정에 있어서는 주행대차(22)가 일정한 표준 상한 주행속도(vam)로 주행하는 것은 아니고, 정지 상태로부터 표준 상한 주행속도(vam)까지 가속하는데 요하는 시간과 거리, 표준 상한 주행속도(vam)로부터 정지 상태까지 감속하는데 요하는 시간과 거리도 고려된다.

이어서, 반송지시에 포함되는 목표 위치의 연직좌표와 승강대(23)의 현재 위치의 연직좌표로부터 승강대(23)가 승강해야 할 연직거리(Lb)가 산출해 내어지고, 그 연직거리(Lb)를 표준 상한 승강속도(vbm)로 승강하는데 요하는 최단 승강시간(tb0)이 산정된다(스텝 S22). 이 산정에 있어서도 승강대(23)가 정지 상태로부터 표준 상한 승강속도(vbm)까지 가속하는데 요하는 시간과 거리, 및 표준 상한 승강속도(vbm)로부터 정지 상태까지 감속하는데 요하는 시간과 거리가 고려된다.

그리고 산정된 최단 주행시간(ta0)과 최단 승강시간(tb0)이 비교된다(스텝 S23). 비교의 결과, 최단 주행시간(ta0)이 최단 승강시간(tb0)보다 길 경우(ta0>tb0)에는, 이동이 빨리 완료된다고 예상되는 쪽, 즉 승강대(23)의 속도가 제한된다. 즉 승강속도(vb)는 표준 상한 승강속도(vbm)보다 낮게(vb<vbm) 설정되고, 연직거리(Lb)를 이동하기 위해서 요하는 시간(tb)이 최단 주행시간(ta0)과 같게(tb=ta0) 되도록 조절된다(스텝 S24).

한편, 최단 승강시간(tb0)이 최단 주행시간(ta0)보다 길 경우(ta0<tb0)에는, 주행대차(22)의 속도가 제한된다. 즉 주행속도(va)는 표준 상한 주행속도(vam) 이하의 값(va≤vam)으로 설정되어서, 수평거리(La)를 이동하기 위해서 요하는 시간(ta)이 최단 승강시간(tb0)과 같게(ta=tb0) 되도록 조절된다(스텝 S25).

또한, 최단 주행시간(ta0)과 최단 승강시간(tb0)이 같을 경우(ta0=tb0)에는, 주행대차(22)와 승강대(23)를 각각 표준 상한 주행속도(vam) 및 표준 상한 승강속도(vbm)로 이동시키면 좋지만, 도 4에 있어서는 도시의 편의상, ta0=tb0의 경우에는 스텝 S25와 같은 처리가 행하여지는 것으로 하고 있다(그 처리의 결과, va=vam으로 설정된다).

이상과 같이 주행속도(va) 및 승강속도(vb)가 설정됨으로써 승강대(23)의 이동에 걸리는 시간을 최소한으로 억제하면서 주행 동작과 승강 동작이 동시에 완료하도록 조절된다.

상술한 바와 같은 표준 제어 규칙에 따르는 구동 패턴으로 주행용 모터(22M) 및 승강용 모터(23M)가 구동되었을 경우의 주행대차(22) 및 승강대(23)의 속도 추이, 그리고 각 모터의 소비전력 추이의 일례를 도 5에 나타낸다.

속도의 피크 기간과 소비전력의 피크 기간은 반드시 일치하는 것은 아니다. 단, 최종적으로 도달해야 할 속도가 클수록 가속 및 감속의 기간을 길게 하거나, 가속력 및 감속력을 크게 할 필요가 있기 때문에, 최종적으로 도달해야 할 속도(설정된 주행속도(va)나 승강속도(vb))가 클수록, 소비전력의 피크 기간이 길어지거나, 피크값이 커지거나 하는 경향이 있다.

도 4에 나타내는 처리가 행하여진 결과, 주행 동작과 승강 동작은 같은 시간에 완료하도록 조절되어 있다. 그러나 주행속도(va)와 승강속도(vb)는 다른 값이며, 이동해야 할 수평거리(La)와 연직거리(Lb)도 다른 값이기 때문에, 도 5에 나타내는 바와 같이 속도(회전수)의 피크 기간의 길이는 주행용 모터(22M)와 승강용 모터(23M)에서 다르다. 그러나 양쪽 모터의 소비전력의 피크 기간에 대해서는, 도 5에 나타내는 구동 패턴에서는 이것들의 피크 기간이 일부 겹치고 있다.

도 5에서는 예로서 주행용 모터(22M)의 소비전력 피크값이 160kW, 승강용 모터(23M)의 소비전력 피크값이 70kW로 하고 있다. 도 2에 나타내는 축전장치(72)가 수명을 축소시키지 않고 주전원(70)과 함께 공급할 수 있는 전력의 상한(추장 상한)이 200kW라고 했을 경우, 주행용 모터(22M)가 단체로 동작하면 문제 없이 동작되지만, 도 5에 나타낸 바와 같이 주행용 모터(22M)와 승강용 모터(23M)의 소비전력의 피크 기간이 겹쳐 버리면, 순간적으로는 230kW의 소비전력이 필요하기 때문에 주전원(70) 및 축전장치(72)의 추장 상한을 넘어 버린다. 필요 소비전력이 추장 상한을 넘는 경우에도, 주전원(70) 및 축전장치(72)는 실제로는 추장 상한을 초과하는 전력을 공급 가능하기 때문에 스태커 크레인(20)의 동작이 정지해 버릴 일은 없지만, 추장 상한을 초과한 전력을 공급해 버리면 축전장치(72)의 수명이 축소되어 버린다.

이 경우에는 전력 절약 제어 규칙에 따른 구동 패턴을 작성하고, 전체로서의 소비전력이 최대라도 200kW 이하로 수습되도록 하는 것이 바람직하다. 도 6에 나타내는 그래프는 전력 절약 제어 규칙에 따른 구동 패턴이다.

전력 절약 제어 규칙에 있어서의 구동 패턴의 결정 순서에 대해서는, 승강용 모터(23M)의 상한 속도가 표준 제어 규칙에서의 상한 속도(표준 상한 승강속도(vbm))보다 낮게 설정되어 있는 것을 제외하면, 기본적으로 도 4와 같은 순서를 사용할 수 있다. 즉, 전력 절약 제어 규칙에 있어서의 승강용 모터(23M)의 상한 속도를 전력 절약 상한 승강속도(vbz)(vbz<vbm)로 해서, 도 4에 있어서의 표준 상한 승강속도(vbm) 대신에 전력 절약 상한 승강속도(vbz)를 이용하여 구동 패턴을 결정하면 좋다.

전력 절약 상한 승강속도(vbz)가 표준 상한 승강속도(vbm)보다 낮기 때문에, 정지 상태로부터 전력 절약 상한 승강속도(vbz)까지 가속할 때의 피크 기간, 피크값은 표준 상한 승강속도(vbm)를 사용했을 경우보다 작아진다. 그 때문에 도 6에 나타낸 바와 같이 주행용 모터(22M)와 승강용 모터(23M)의 피크 기간이 겹치는 부분은 작아지고, 겹져 있는 부분에서도 양쪽 모터의 총 소비전력은 낮게 억제된다. 구체예로서, 전력 절약 제어 규칙에 있어서 상한 승강속도(vbz)를 낮게 설정한 결과, 승강용 모터(23M)의 소비전력 피크값이 40kW로 되었다고 하면, 주행용 모터(22M)(피크 160kW)와 승강용 모터(23M)의 소비전력의 피크 기간이 겹쳐 버려도 순간적인 소비전력은 최대라도 200kW 이하로 수습되게 되기 때문에, 주전원(70) 및 축전장치(72)의 추장 상한을 초과할 일이 없다. 따라서, 축전장치(72)의 수명이 축소되지 않고 완료된다.

이와 같이, 본 실시형태의 스태커 크레인(20)에 있어서는 주행대차(22)와 승강대(23)를 가능한 한 짧은 시간에 목표 위치에 도달하도록 적절하게 동작시키면서, 축전장치(72)의 수명을 단축하지 않도록 제어가 행해지기 때문에, 높은 반송 효율과, 긴 메인터넌스 프리 기간이 실현된다.

또한 표준 제어 규칙에 있어서 주행용 모터(22M)와 승강용 모터(23M)의 소비전력의 피크 기간이 겹치고 있는 것을 계산 상에서 어떻게 해서 판정할지에 대해서는, 도 5에 나타내는 바와 같은 그래프를 실제로 작성해서 피크 기간의 겹침의 정도를 조사해도 좋지만, 주행용 모터(22M)와 승강용 모터(23M)가 소비하는 합계 전력(순간적인 총 소비전력)의 추이를 계산하고, 그 피크가 소정의 역치를 상회하는지의 여부로 간이적인 판정을 행해도 된다.

즉, 「총 소비전력이 순간적으로라도 이 값을 초과하면 전력 절약 제어 규칙을 적용한다」라고 하는 기준값으로서 전력 절약 역치를 설정해 두고, 예상되는 총 소비전력의 최대값과 전력 절약 역치를 비교하면 좋다. 여기에서 전력 절약 역치의 값으로서는 상술의 추장 상한(자동창고설비(10)에 고유의, 미리 정해진 값)을 그대로 사용해도 좋다. 또한 스태커 크레인(20)의 실제의 동작으로 소비되는 전력을 기초로 해서 전력 절약 역치가 계산으로 결정되어도 좋다.

전력 절약 역치를 계산으로 결정하는 방법의 예로서는 이하와 같은 순서가 생각된다. 우선 승강대(23)가 승강 가능한 최대 거리를 확인한다. 승강 가능한 최대 거리라고 하는 것은 즉, 마스트(27)를 따라 승강대(23)가 연직 방향으로 이동 가능한 범위의 크기이다. 이 거리는 많은 경우, 물품 수납 선반(50) 중 최상단의 수납부(52)와 최하단의 수납부(52) 사이의 거리에 상당하다. 이 승강 가능한 최대 거리를 가능한 한 고속(예를 들면 표준 상한 승강속도(vbm))으로 승강하는데 어느 만큼의 시간(최대 거리 승강시간)이 필요한지, 또한 그 동안에 소비전력이 최대로 어느 만큼의 값(최대 승강전력)이 될지를 산출한다. 그리고 산출된 최대 거리 승강시간에 대해서, 그것과 같은 기간만큼 주행대차(22)가 표준 상한 주행속도(vam)로 주행할 경우에 소비전력이 최대로 어느 만큼의 값(최대 주행전력)으로 될지를 산출한다. 이와 같이 해서 산출된 최대 승강전력과 최대 주행전력의 합을 전력 절약 역치로서 설정한다. 여기에서, 표준 제어 규칙이 적용되는 케이스를 많게 하는 것이 요망된다면, 최대 승강전력과 최대 주행전력의 합보다 어느 정도 큰 값을 전력 절약 역치로 해도 된다.

상술의 전력 절약 역치의 계산에 대해서 상세하게 설명하면, 주전원(70) 및 축전장치(72)가 공급 가능한 전력은 기본적으로는 주행대차(22)나 승강대(23)가 상정되어 있는 최대의 거리를 각각 단체로 이동함에 있어서의 소비전력보다 높게 설정되므로, 전력 절약 역치는 그 이상의 값으로 설정하면 좋다. 한편, 짧은 거리에서의 이동을 최단으로 행하려고 하면 가속·감속을 단시간에 끝낼 필요가 있고, 가속·감속에 따르는 부하가 과도하게 높아질 경우가 있다. 그 때문에 승강대(23)의 승강 거리가 최대 거리보다 짧아도 소비전력의 피크가 과도하게 높아질 가능성이 있다. 마찬가지로, 주행대차(22)가 짧은 거리를 주행하는 경우에도 소비전력 피크가 과도하게 높아질 가능성이 있다. 그래서, 주행대차(22) 및 승강대(23)가 생각할 수 있는 한 최대의 거리를 이동함에 있어서의 소비전력의 최대값을 산출해 두고, 그 값까지는 주전원(70) 및 축전장치(72)가 전력을 공급 가능하다고 간주하고, 그 이상의 값을 전력 절약 역치로서 설정하면 좋다.

또한, 상술의 실시형태에 있어서는 표준 제어 규칙의 구동 패턴을 작성하고나서 양 모터의 소비전력의 피크 기간이 겹지는지의 여부를 판정하고 있지만, 이동해야 할 수평거리(La), 연직거리(Lb)의 조합에 의거하여 표준 제어 규칙과 전력 절약 제어 규칙의 어느쪽을 사용할지를 결정하도록 하여도 좋다. 상세하게 설명하면, 구동 패턴은 정해진 순서로 결정되기 때문에, 이동해야 할 수평거리(La), 연직거리(Lb)에 따라서 일의로 정해진다. 그 때문에, 어떤 수평거리(La), 연직거리(Lb)의 조합이면 표준 제어 규칙의 구동 패턴에서 양 모터의 소비전력의 피크 기간이 겹쳐버리는 것일지에 대해서 계산으로 미리 조사해 둘 수 있다. 따라서, 자동창고설비(10)의 관리자가 수평거리(La)·연직거리(Lb)의 조합과, 표준 제어 규칙·전력 절약 제어 규칙의 어느쪽을 사용해야 할지의 대응 관계를 나타내는 테이블(표)을 작성해 두고, 이동제어장치(30)는 그 테이블을 참조해서 표준 제어 규칙·전력 절약 제어 규칙의 어느쪽을 사용하는지 결정하도록 하여도 좋다. 이와 같이 하면, 전력 절약 제어 규칙을 사용해야 할 경우에 표준 제어 규칙의 구동 패턴을 일단 작성하고나서 그것을 파기한다고 하는 순서가 필요 없어지기 때문에, 적절한 구동 패턴의 결정을 신속하게 행할 수 있다.

또한, 상술의 실시형태에 있어서는 주행대차(22)와 승강대(23)의 어느 한쪽이 다른쪽의 동작의 완료를 다른쪽이 정지 상태에서 대기하는 사태를 방지하기 때문에, 주행대차(22)의 주행시간과 승강대(23)의 승강시간이 일치하도록 주행속도(va) 및 승강속도(vb)가 조절되지만, 이 조절은 반드시 행하지 않아도 좋다. 즉, 주행대차(22) 또는 승강대(23)가 정지 상태에서 대기하는 사태를 허용하면, 주행대차(22)와 승강대(23)를 각각 가능한 한 고속으로(예를 들면 표준 상한 주행속도(vam) 및 표준 상한 승강속도(vbm)로) 이동시켜도 좋다. 특히, 작업 지연이 생기고 있거나 해서 축전장치(72)의 수명을 단축해서라도 고속으로 물품(14)의 반송을 행하는 것이 요구될 경우에는, 전력 절약을 고려하지 않고 고속으로 주행대차(22)와 승강대(23)를 이동시켜도 좋다.

또한, 상술의 실시형태에 있어서는 스태커 크레인(20)과 물품 수납 선반(50) 사이에서 물품(14)의 이송을 행하는 포크장치(24)가 스태커 크레인(20)에 설치되어 있지만, 이러한 이송을 행하는 장치는 반드시 스태커 크레인(20)에 설치되지 않아도 좋다. 즉, 스태커 크레인(20)과 물품 수납 선반(50) 사이에서의 물품(14)의 이송을 행하는 이송장치가, 물품 수납 선반(50)의 측에 설치되어 있어도 된다.

또한, 상술의 실시형태에 있어서는 자동창고 컨트롤러(60)의 입력장치(62)로서 자동창고 컨트롤러(60) 자체에 비치되어 있는 터치패널 디스플레이를 나타내고 있지만, 입력장치(62)는 자동창고 컨트롤러(60)와 별체여도 좋고, 예를 들면 무선통신으로 자동창고 컨트롤러(60)에 동작지시를 발신하는 리모트 컨트롤러이거나, 전자 네트워크를 통해서 자동창고설비(10)의 외부로부터 동작지시를 발신하는 네트워크 기기이거나 해도 좋다.

10 : 자동창고설비
14 : 물품
20 : 스태커 크레인
22 : 주행대차
23 : 승강대
22M : 주행용 모터
23M : 승강용 모터
30 : 이동제어장치
50 : 물품 수납 선반
52 : 수납부
60 : 자동창고 컨트롤러
70 : 주전원
72 : 축전장치

Claims

물품을 반송하기 위해서 사용되는 스태커 크레인으로서,
주행용 모터의 구동에 의해 주행함으로써 주행경로를 따른 수평 방향으로 이동하는 주행대차와,
승강용 모터의 구동에 의해 승강함으로써 상기 주행대차에 세워서 설치된 승강 마스트를 따른 연직 방향으로 이동하는 승강대와,
외부로부터의 반송지시에 따라서 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터를 제어함으로써 반송지시에 의해 지시된 목표 위치로 상기 승강대를 이동시키는 이동제어장치를 갖는 스태커 크레인에 있어서,
상기 이동제어장치는 상기 승강대를 현재 위치로부터 상기 목표 위치로 이동시키기 위해서 필요한 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터의 구동 패턴을, 미리 정해진 표준 제어 규칙에 따라서 결정하고,
상기 주행용 모터가 소비하는 전력의 최대 피크 기간과 상기 승강용 모터가 소비하는 전력의 최대 피크 기간이 상기 표준 제어 규칙에 따라서 결정되는 상기 구동 패턴에서는 겹칠 경우에는, 상기 이동제어장치는 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터의 상한 속도가 상기 표준 제어 규칙에 있어서의 상한 속도보다 낮게 설정된 전력 절약 제어 규칙에 따라서 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터의 구동 패턴을 결정하는 것을 특징으로 하는 스태커 크레인.
제 1 항에 있어서,
주전원으로부터 공급되는 전력을 축적하는 축전장치가 설치되어 있고,
상기 축전장치는 상기 주전원과 공동으로 전력을 출력하거나 또는 상기 축전장치만으로부터의 전력을 출력함으로써, 상기 주전원만으로부터 전력이 출력될 경우보다 높은 전력을 출력하는 것이 가능하고,
상기 축전장치로부터 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터에 구동용의 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 스태커 크레인.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 표준 제어 규칙에는 상기 주행대차의 주행속도의 상한으로서의 표준 상한 주행속도와, 상기 승강대의 승강속도의 상한으로서의 표준 상한 승강속도가 미리 설정되어 있고,
상기 이동제어장치가 상기 표준 제어 규칙에 따라서 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터의 구동 패턴을 결정할 경우에,
상기 이동제어장치는,
상기 주행대차가 상기 표준 상한 주행속도로 상기 목표 위치의 수평좌표까지 주행하는데 요하는 최단 주행시간과, 상기 승강대가 상기 표준 상한 승강속도로 상기 목표 위치의 연직좌표까지 승강하는데 요하는 최단 승강시간을 비교하고,
상기 최단 주행시간이 상기 최단 승강시간보다 길 경우에는, 상기 승강대가 상기 목표 위치의 연직좌표까지 승강하는데 상기 최단 주행시간과 같은 시간을 요하도록 상기 승강대의 승강속도를 설정하고,
상기 최단 승강시간이 상기 최단 주행시간보다 길 경우에는, 상기 주행대차가 상기 목표 위치의 수평좌표까지 주행하는데 상기 최단 승강시간과 같은 시간을 요하도록 상기 주행대차의 주행속도를 설정하는 것을 특징으로 하는 스태커 크레인.
제 3 항에 있어서,
상기 승강대가 승강 가능한 최대 거리를 가능한 한 고속으로 승강하는데 요하는 최대 전력 및 시간을 각각 최대 승강전력 및 최대 거리 승강시간으로 하고,
상기 최대 거리 승강시간과 같은 기간만큼 상기 주행대차가 상기 표준 상한 주행속도로 주행하는데 요하는 최대 전력을 최대 주행전력으로 하고,
상기 최대 승강전력과 상기 최대 주행전력의 합 이상의 값이 전력 절약 역치로서 설정되어 있고,
상기 표준 제어 규칙에 따라서 결정되는 상기 구동 패턴에서는 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터가 소비하는 합계 전력의 피크가 상기 전력 절약 역치보다 커질 경우에, 상기 이동제어장치는 전력 절약 제어 규칙에 따라서 상기 주행용 모터 및 상기 승강용 모터의 구동 패턴을 결정하는 것을 특징으로 하는 스태커 크레인.