JP2008037595A - スタッカクレーン - Google Patents

Abstract

【課題】キャリッジの昇降駆動機構を小型化でき、前後の重量バランスを改善でき、キャリッジの傾きを容易に補正できるスタッカクレーンを提供する。
【解決手段】サーボモータ１３ａ、１３ｂを搭載した昇降駆動機構１０ａ、１０ｂによりキャリッジ８を昇降駆動する。制御装置１６により、サーボモータ１３ａ、１３ｂを同期制御することにより、キャリッジ８を昇降させる。また、一対のレーザ距離計２３ａ、２３ｂを設け、その計測データに基づいてキャリッジ８の傾きを監視し、傾きがある場合には、サーボモータ１３ａ、１３ｂを駆動制御してその傾きを補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動倉庫において物品を搬送するスタッカクレーンに関する。

従来、自動倉庫には、物品を収納する収納部を多数備えた収納棚と所定の搬入出口（入出庫ステーション）との間で物品を搬送するためのスタッカクレーンが装備されている。
従来のスタッカクレーン３０は、図３に示すように、走行ローラ３２を有する台車３３を有し、自動倉庫内に敷設された走行レール３４上に移動可能に載置されている。収納棚は図示していないが、紙面の手前側と奥側に相当する位置に間隔をおいて対向配置されており、このような収納棚の間をスタッカクレーン３０が走行する。

走行ローラ３２は、台車３３上に設置された走行モータ３５により駆動され、これにより台車３３が走行レール３４上を図の矢印Ｘ方向に移動するようになっている。台車３３の前後位置には一対のマスト３６ａ，３６ｂが立設されており、マスト３６ａ、３６ｂの上部には上部フレーム３７が取り付けられている。物品を載置するためのキャリッジ３８が一対のマスト３６ａ、３６ｂに沿って昇降可能に取り付けられている。

上部フレーム３７にはシーブ３９ａ，３９ｂが取り付けられ、各シーブ３９ａ、３９ｂにはウインチ４１から延びたワイヤ４２ａ、４２ｂが掛け渡されている。キャリッジ３８は、一方のマスト３６ａ側において一方のワイヤ４２ａによって吊下支持されており、他方のマスト３６ｂ側において他方のワイヤ４２ｂによって吊下支持されている。一方のマスト３６ａには、ワイヤ４２ａ、４２ｂを駆動する昇降駆動機構４０が設けられている。昇降駆動機構４０は、ワイヤ４２ａ、４２ｂが巻回されたウインチ４１と、このウインチ４１を正逆回転駆動する昇降モータ４３とからなる。昇降モータ４３によりウインチ４１が回転駆動され、ワイヤ４２ａ、４２ｂが巻取り・巻戻しされることにより、キャリッジ３８がマスト３６ａ、３９ｂに沿って昇降するようになっている。

キャリッジ３８には、目的の収納部又は搬入出口に対して物品の荷取り・荷降ろしを行なうためのフォーク４４が装備されている。フォーク４４は、スタッカクレーン３０の両側に配置された収納棚のいずれの側にも水平方向（図３の紙面垂直方向）に伸縮可能なように構成されており、目的の収納部又は搬入出口に対してキャリッジ３８を対向配置させた状態でフォーク４４を伸縮動作させることにより、収納部又は搬入出口との間で物品の荷取り・荷降ろしが行なわれるようになっている。なお、フォーク４４は図示しないフォークモータにより駆動される。

スタッカクレーン３０の上方には、ガイドレール４５が配設されており、スタッカクレーン３０が走行するときに、ガイドレール４５に沿って上部フレーム３７が案内されるようになっている。
また、スタッカクレーン３０は、走行モータ３５、昇降モータ４３及びフォークモータを制御する制御装置（ＰＬＣ）４６を備えている。

なお、下記特許文献１，２には、上記の同様のスタッカクレーンが開示されている。

特開２００４−１１５１５７号公報 特開２００３−２４０８号公報

上述した従来のスタッカクレーンでは、１つの昇降モータ４３によりキャリッジ３８を昇降させていたため、昇降モータ４３とウインチ４１からなる昇降駆動機構４０が大型化しやすく、一方のマスト３６ａ側に大きな設置スペースが必要となるという問題があった。また、比較的重量の大きい昇降駆動機構４０が一方のマスト３６ａの側に集中するため、スタッカクレーン３０の前後の重量バランスが悪いという問題があった。

また、昇降駆動機構４０から近い側でキャリッジ３８を吊下支持するワイヤ４２ａと、昇降駆動機構４０から遠い側でキャリッジ３８を吊下支持するワイヤ４２ｂとは、長さが相互に異なる。このため、使用期間の経過にともなってワイヤ４２ａ、４２ｂに伸びが生じたときに、互いの伸び量が異なり、キャリッジ３８が前後に傾くという問題があった。また、その傾きの補正は、作業員の手作業によるものであったため、煩雑で時間が掛かるという問題があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、キャリッジの昇降駆動機構を小型化でき、前後の重量バランスを改善できるスタッカクレーンを提供することを目的とする。また、キャリッジの傾きを容易に補正できるスタッカクレーンを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のスタッカクレーンは、以下の手段を採用する。
（１）本発明は、自動倉庫において物品を搬送するスタッカクレーンであって、台車と、該台車上に立設された一対のマストと、搬送対象の物品を載置可能であり前記一対のマストに沿って昇降可能なキャリッジと、前記一対のマストのそれぞれの側に設けられ前記キャリッジを吊下支持する一対の索体と、前記キャリッジが昇降するように前記一対の索体をそれぞれ駆動する一対の昇降駆動機構と、該昇降駆動機構を制御する制御装置とを備え、前記一対の昇降駆動機構の各々は駆動源であるサーボモータを搭載し、前記制御装置は、前記キャリッジが昇降するように前記各サーボモータを同期制御する、ことを特徴とする。

このように、キャリッジを２つの昇降駆動機構により昇降駆動するので、昇降駆動機構を機械的に連結することなく２つに分割できる。したがって、個々の昇降駆動機構を従来よりも小型化でき、省スペース化が可能となる。

（２）また、上記のスタッカクレーンにおいて、前記一対の昇降駆動機構は、前記一対のマストの一方と他方のそれぞれの側に設置されている。

このように、一方のマストと他方のマストのそれぞれの側に昇降駆動機構が設置されるので、スタッカクレーンの前後の重量バランスが改善される。

（３）また、上記のスタッカクレーンにおいて、前記一対の索体が同一長さに設定されている。

このように、一対の索体が同一長さに設定されるので、使用期間の経過に伴う一対の索体の伸び量に差が生じにくくなる。したがって、キャリッジの傾きが生じにくくなる。

（４）また、上記のスタッカクレーンにおいて、前記キャリッジにおける一方のマスト寄りの部位と他方のマスト寄りの部位のそれぞれの上下方向位置を計測する一対のレーザ距離計を備え、前記制御装置は、前記一対のレーザ距離計の計測データに基づいて前記キャリッジの傾きの有無を監視し、前記キャリッジが傾いている場合には、その傾きを補正するように前記一対の昇降駆動機構のサーボモータの一方又は双方を制御する。

このように、一対のレーザ距離計を設け、その計測データに基づいてキャリッジの傾きを監視し、傾きがある場合には、サーボモータを駆動してその傾きを補正するようにしたので、キャリッジの傾き補正を自動制御により容易に実現することができる。また、キャリッジの位置計測にレーザ距離計を用い、キャリッジの昇降にサーボモータを用いるので、キャリッジの傾きの監視とその補正を精密に行うことができる。

本発明のスタッカクレーンによれば、キャリッジの昇降駆動機構を小型化でき、前後の重量バランスを改善でき、キャリッジの傾きを容易に補正できるという優れた効果が得られる。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態のスタッカクレーン１の構成を示す図である。
このスタッカクレーン１は、走行ローラ２を有する台車３を有し、自動倉庫内に敷設された走行レール４上に移動可能に載置され、物品を収納する複数の収納部を有する収納棚と図示しない所定の搬入出口（入出庫ステーション）との間で物品を搬送するものである。
図示しない収納棚が、紙面の奥側と手前側に相当する位置に間隔を置いて対向配置されている。そして、そのような収納棚の間をスタッカクレーン１が走行するようになっている。

走行ローラ２は、台車３上に設置された走行モータ５により駆動され、これにより台車３が走行レール４上を図の矢印Ｘ方向に移動するようになっている。以下、スタッカクレーン１又は台車３について、前後方向とは、上述したＸ方向を指すものとする。
台車３の前寄り及び後寄りの位置には一対のマスト６ａ，６ｂが立設されており、マスト６の上部には上部フレーム７が取り付けられている。物品を載置するためのキャリッジ８が一対のマスト６ａ、６ｂに沿って昇降可能に取り付けられている。

上部フレーム７にはシーブ９ａ，９ｂが取り付けられ、各シーブ９ａ、９ｂにはウインチ１１から延びた一対のワイヤ（索体）１２ａ、１２ｂが掛け渡されている。
キャリッジ８は、一方のマスト６ａ側において一方のワイヤ１２ａで吊下支持されており、他方のマスト６ｂ側において他方のワイヤ１２ｂで吊下支持されている。一対のマスト６ａ、６ｂには、それぞれ、キャリッジ８が昇降するように一対のワイヤ１２ａ、１２ｂを駆動する一対の昇降駆動機構１０ａ、１０ｂが設置されている。

昇降駆動機構１０ａ、１０ｂは、ワイヤ１２ａ、１２ｂが巻回されたウインチ１１ａ、１１ｂと、このウインチ１１ａ、１１ｂをそれぞれ正逆回転駆動するサーボモータ１３ａ、１３ｂとからなる。サーボモータ１３ａ、１３ｂが同期制御されて、ウインチ１１ａ、１１ｂが回転駆動され、ワイヤ１２ａ、１２ｂが巻取り・巻戻しされることにより、キャリッジ８がマスト６ａ、９ｂに沿って昇降するようになっている。

このように、キャリッジ８が２つの昇降駆動機構１０ａ、１０ｂにより昇降駆動されるので、昇降駆動機構１０ａ、１０ｂを機械的に連結することなく２つに分割できる。したがって、個々の昇降駆動機構１０ａ、１０ｂを従来よりも小型化でき、省スペース化が可能となる。また、一方のマスト６ａと他方のマスト６ｂのそれぞれの側に昇降駆動機構１０ａ、１０ｂが設置されているので、スタッカクレーン１の前後の重量バランスが改善される。

また、一対のマスト６ａ、６ｂが、前後で共通の構成のものが製作できるため、製作コストを削減できるという利点がある。さらに、一対のマスト６ａ、６ｂに、それぞれ昇降駆動機構１０ａ、１０ｂを組み込んだ状態で現地に発送できるため、現地での組立て工数を削減できるという利点もある。

上述した一対のワイヤ１２ａ、１２ｂは、同一長さに設定されるのが好ましい。このように、一対のワイヤ（索体）１２ａ、１２ｂを同一長さに設定すれば、使用期間の経過に伴う一対のワイヤ１２ａ、１２ｂの伸び量に差が生じにくくなるので、キャリッジ８の傾きが生じにくくなる。

なお、本実施形態では、ワイヤ１２ａ、１２ｂによってキャリッジ８を吊下支持しているが、チェーンその他の索体によってキャリッジ８を吊下支持する構成（例えば、特開２００３−２４０８号公報に開示されたような構成）であってもよい。

キャリッジ８には、目的の収納部又は搬入出口に対して物品の荷取り・荷降ろしを行なうためのフォーク１４が装備されている。フォーク１４は、スタッカクレーン１の両側に配置された収納棚のいずれの側にも水平方向（図１の紙面垂直方向）に伸縮可能なように構成されており、目的の収納部又は搬入出口に対してキャリッジ８を対向配置させた状態でフォーク１４を伸縮動作させることにより、収納部又は搬入出口との間で物品の荷取り・荷降ろしを行なうようになっている。なお、フォーク１４は図示しないフォークモータにより駆動される。

スタッカクレーン１の上方には、ガイドレール１５が配設されており、スタッカクレーン１が走行するときに、ガイドレール１５に沿って上部フレーム７が案内されるようになっている。
また、スタッカクレーン１は、走行モータ５、サーボモータ１３ａ、１３ｂ及びフォークモータを制御する制御装置１６を備えている。
さらに、本発明のスタッカクレーン１は、キャリッジ８における一方のマスト６ａ寄りの部位と他方のマスト６ｂ寄りの部位のそれぞれの上下方向位置を計測する一対のレーザ距離計２３ａ、２３ｂを備えている。

図２は、キャリッジ８の昇降制御を行う昇降制御系２０のブロック図である。この昇降制御系２０は、位置決めサーボ機構２５ａ、２５ｂと、上述した一対のレーザ距離計２３ａ、２３ｂと、制御装置１６とからなる。
位置決めサーボ機構２５ａ、２５ｂは、制御装置１６からの指令を受けてキャリッジ８の位置決め制御を行うものであり、それぞれ、上述したサーボモータ１３ａ、１３ｂと、サーボモータ１３ａ、１３ｂの回転量を検出するエンコーダ２１ａ、２１ｂと、位置決め制御信号とエンコーダ２１ａ、２１ｂからの検出信号を受けてサーボモータ１３ａ、１３ｂを駆動制御するサーボドライバ２２ａ、２２ｂとからなる。

サーボモータ１３は、同期形ＡＣサーボモータ１３などが好適である。エンコーダ２１ａ、２１ｂは、サーボモータ１３ａ、１３ｂの回転軸に連結されその回転量に応じたパルス信号を出力する。
エンコーダ２１ａ、２１ｂは、アブソリュート型、インクリメント型のいずれでもよいが、本実施形態ではインクリメント型を採用している。
サーボドライバ２２ａ、２２ｂは、制御装置１６からの位置決め制御信号を受信するとともに、エンコーダ２１ａ、２１ｂからのフィードバックパルス信号を受信し、必要な演算を実行してサーボモータ１３ａ、１３ｂをフィードバック制御により駆動制御する。

レーザ距離計２３ａ、２３ｂは、その設置位置からレーザビームを出射してキャリッジ８までの距離を非接触かつリアルタイムで計測することにより、キャリッジ８の上下方向位置を正確に計測できるようになっている。本実施形態ではレーザ距離計２３ａ、２３ｂはスタッカクレーン１の台車３にレーザ照射方向が真上を向くように設置されており、キャリッジ８における一方のマスト６ａ寄りの部位と他方のマスト６ｂ寄りの部位において、その下面に取り付けた反射板２４ａ、２４ｂからの反射光を受光部で受けるようになっている。レーザ距離計２３ａ、２３ｂの計測データは、制御装置１６に送信される。

なお、レーザ距離計２３ａ、２３ｂは、キャリッジ８における一方のマスト６ａ寄りの部位と他方のマスト６ｂ寄りの部位のそれぞれの上下方向位置を計測できる範囲で、台車３以外の部位（例えば、上部フレーム７）に設置されてもよい。

制御装置１６は、例えばＰＬＣであり、キャリッジ８の位置決めデータを記憶していてサーボドライバ２２に位置決め制御信号を出力する。この位置決めデータの制御装置１６へのティーチングは、自動倉庫におけるスタッカクレーン１の設置後、記憶させるべき各停止位置に、キャリッジ８を順次移動して停止させ、各位置においてレーザ距離計２３ａ、２３ｂによりキャリッジ８の位置を計測し、その計測値を制御装置１６に記憶させることにより行なうことができる。

制御装置１６は、サーボドライバ２２ａ、２２ｂを介して、キャリッジ８が水平姿勢で昇降するように、サーボモータ１３ａ、１３ｂを直線補間によって同期制御する。具体的には、制御装置１６は、サーボドライバ２２ａ、２２ｂに位置決め制御信号を送信することにより、キャリッジ８を昇降制御して所望の位置に位置決めする。
なお、サーボドライバ２２ａ、２２ｂの電子ギヤの機能を使用し、レーザ距離計２３ａ２３ｂとサーボドライバ２２ａ、２２ｂ側の値を合わせることができる。

また、制御装置１６は、一対のレーザ距離計２３ａ、２３ｂの計測データに基づいてキャリッジ８の傾きの有無を監視する。本実施形態の場合、レーザ距離計２３ａと反射板２４ａ間の距離と、レーザ距離計２３ｂと反射板２４ｂ間の距離とは、同じであるので、制御装置１６は、レーザ距離計２３ａとレーザ距離計２３ｂの計測値が異なるときは、キャリッジ８が傾いていると判断する。そして、このようにキャリッジ８が傾いていると判断した場合には、サーボドライバ２２ａ、２２ｂを介して、その傾きを補正するようにサーボモータ１３ａ、１３ｂの一方又は双方を制御する。ここで、「傾きを補正する」とは、キャリッジ８を水平姿勢に修正することをいう。

制御装置１６によるキャリッジ８の傾き補正は、一方のサーボモータ１３ａ（又は１３ｂ）を静止させた状態で、他方のサーボモータ１３ｂ（又は１３ａ）のみを駆動することにより行なってもよいし、両方のサーボモータ１３ａ、１３ｂを駆動することにより行なってもよい。

このように、一対のレーザ距離計２３ａ、２３ｂを設け、その計測データに基づいてキャリッジ８の傾きを監視し、傾きがある場合には、サーボモータ１３ａ、１３ｂを駆動してその傾きを補正するようにしたので、キャリッジ８の傾き補正を自動制御により容易に実現することができる。また、キャリッジ８の位置計測にレーザ距離計２３ａ、２３ｂを用い、キャリッジ８の昇降にサーボモータ１３ａ、１３ｂを用いるので、キャリッジ８の傾きの監視とその補正を精密に行うことができる。
さらに、このように自動でキャリッジ８の傾きを補正し、水平姿勢を維持できるようにしたので、ワイヤ１２ａ、１２ｂの交換以外はワイヤ１２ａ、１２ｂに関してのメンテナンスを不要にできる。

上述した実施形態において、制御装置１６は、位置決めサーボ機構２５ａ、２５ｂの駆動制御によって、キャリッジ８が物品の荷取り又は荷下ろしを行なうために目的の収納部又は搬入出口に移動したときに、キャリッジ８の停止位置をレーザ距離計２３ａ、２３ｂにより取得し、レーザ距離計２３ａ、２３ｂの計測データに基づく停止位置が目標停止位置と一致しない場合は、レーザ距離計２３ａ、２３ｂからの計測データに基づいてキャリッジ８が目標停止位置に移動するようにサーボドライバ２２ａ、２２ｂに制御信号を出力するようにしてもよい。

このようにすると、位置決めサーボ機構２５ａ、２５ｂのフィードバック制御による停止位置の監視に加え、レーザ距離計２３ａ、２３ｂにおいても停止位置の監視を行なうので、２重の停止位置監視が可能である。そして、レーザ距離計２３ａ、２３ｂの計測データに基づく停止位置が目標停止位置と一致しない場合は、レーザ距離計２３ａ、２３ｂの計測データに基づいてキャリッジ８の位置を修正するので、精度の高い位置決めを行なうことができるという利点がある。

また、制御装置１６は、上記のようにキャリッジ８の停止位置が目標停止位置と一致しない場合に、そのずれ量に基づいて位置決めデータを補正するようにしてもよい。
このように位置決めデータを補正すれば、次回の同じ位置への位置決めの際には、再度の位置修正を行なうことなく迅速かつ正確に目標停止位置にキャリッジ８を位置決めできるという利点がある。

また、サーボドライバ２２ａ、２２ｂの側において何らかの原因により制御不能な状態に陥った場合でも、レーザ距離計２３ａ、２３ｂによりキャリッジ８を監視することにより、キャリッジ８を安全に停止させるようにしてもよい。

上述した本実施形態ではエンコーダ２１ａ、２１ｂはインクリメンタル型であるので、電源投入後、キャリッジ８の位置決め制御動作に先立ってエンコーダ２１ａ、２１ｂをプリセットする必要がある。このプリセットは、上記のスタッカクレーン１に原点センサを設置して原点復帰動作させることにより行ってもよいが、次の方法によりプリセットしてもよい。すなわち、電源投入後、キャリッジ８の位置決め制御動作に先立ってレーザ距離計２３ａ、２３ｂによりキャリッジ８の位置を計測し、この計測データを用いてエンコーダ２１ａ、２１ｂをプリセットしてもよい。このプリセットは、制御装置１６の制御によって実現することができる。このようにすると、原点復帰動作が不要であるので、電源投入後、エンコーダ２１ａ、２１ｂのプリセットを短時間に行なうことができ、原点センサを設置する必要が無いという利点がある。

上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の実施形態にかかるスタッカクレーンの構成を示す図である。 本発明の実施形態にかかるスタッカクレーンにおける昇降制御系のブロック図である。 従来のスタッカクレーンを示す図である。

符号の説明

１ スタッカクレーン
２ 走行ローラ
３ 台車
４ 走行レール
５ 走行モータ
６ａ、６ｂ マスト
７ 上部フレーム
８ キャリッジ
９ａ、９ｂ シーブ
１０ａ、１０ｂ 昇降駆動機構
１１ａ、１１ｂ ウインチ
１２ａ、１２ｂ ワイヤ
１３ａ、１３ｂ サーボモータ
１４ フォーク
１５ ガイドレール
１６ 制御装置
２０ 昇降制御系
２１ａ、２１ｂ エンコーダ
２２ａ、２２ｂ サーボドライバ
２３ａ、２３ｂ レーザ距離計
２４ａ、２４ｂ 反射板
２５ａ、２５ｂ 位置決めサーボ機構

Claims (4)

1. 自動倉庫において物品を搬送するスタッカクレーンであって、
   台車と、該台車上に立設された一対のマストと、搬送対象の物品を載置可能であり前記一対のマストに沿って昇降可能なキャリッジと、前記一対のマストのそれぞれの側に設けられ前記キャリッジを吊下支持する一対の索体と、前記キャリッジが昇降するように前記一対の索体をそれぞれ駆動する一対の昇降駆動機構と、該昇降駆動機構を制御する制御装置とを備え、
   前記一対の昇降駆動機構の各々は駆動源であるサーボモータを搭載し、
   前記制御装置は、前記キャリッジが昇降するように前記各サーボモータを同期制御する、ことを特徴とするスタッカクレーン。
2. 前記一対の昇降駆動機構は、前記一対のマストの一方と他方のそれぞれの側に設置されている請求項１記載のスタッカクレーン。
3. 前記一対の索体が同一長さに設定されている請求項１又は２記載のスタッカクレーン。
4. 前記キャリッジにおける一方のマスト寄りの部位と他方のマスト寄りの部位のそれぞれの上下方向位置を計測する一対のレーザ距離計を備え、
   前記制御装置は、前記一対のレーザ距離計の計測データに基づいて前記キャリッジの傾きの有無を監視し、前記キャリッジが傾いている場合には、その傾きを補正するように前記一対の昇降駆動機構のサーボモータの一方又は双方を制御する請求項１〜３のいずれかに記載のスタッカクレーン。

Images