スタッカクレーン
【課題】キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体で吊下げて昇降駆動するものにおいて、位置決め制御用のサーボモータを適用することができ、収納部又は搬入出口への移動の際に早く正確に所望の位置に位置決めでき、荷取り・荷降ろしの際に適切な位置に迅速にキャリッジを位置決めでき、サイクルタイムを飛躍的に向上できるスタッカクレーンを提供する。
【解決手段】キャリッジ８の昇降駆動に位置決めサーボ機構２５を採用した。また、レーザ距離計２３でキャリッジ８の位置を計測するようにした。制御装置１６は、キャリッジ８が目的の収納部又は搬入出口に移動するときは、位置決めサーボ機構２５による制御によってキャリッジ８を高速移動させる。キャリッジ８が荷取り又は荷降ろしを行なうときは、レーザ距離計２３の計測データを用いてキャリッジ８の停止信号を出力して停止制御を行う。
【解決手段】キャリッジ８の昇降駆動に位置決めサーボ機構２５を採用した。また、レーザ距離計２３でキャリッジ８の位置を計測するようにした。制御装置１６は、キャリッジ８が目的の収納部又は搬入出口に移動するときは、位置決めサーボ機構２５による制御によってキャリッジ８を高速移動させる。キャリッジ８が荷取り又は荷降ろしを行なうときは、レーザ距離計２３の計測データを用いてキャリッジ８の停止信号を出力して停止制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動倉庫において多数の収納部を有する収納棚と所定の搬入出口との間で物品を搬送するスタッカクレーンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５に示すように、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２９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ためのスタッカクレーン３０が装備されている。図５では、収納棚２９はスタッカクレーン３０の奥側に配置された収納棚２９のみを示しているが、スタッカクレーン３０の手前側にも同様の収納棚が配置され、２つの収納棚の間をスタッカクレーン３０が走行するようになっている。
【０００３】
従来のスタッカクレーン３０は、図６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。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には1対のマスト３６，３６が立設されており、マスト３６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がマスト３６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３９，３９が取り付けられ、各シーブ３９にはウインチ４１から延びたワイヤ４２が掛け渡され、そのワイヤ４２の先端部にキャリッジ３８が吊下状態で支持されている。台車３３にはウインチ４１を正逆回転駆動する昇降モータ４３が設置されており、昇降モータ４３の駆動により、キャリッジ３８がマスト３６に沿って昇降するようになっている。
【０００４】
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６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、フォークモータを制御する制御装置（ＰＬＣ）４６を備えている。
【０００５】
収納棚は、図７に示すような構造となっている。すなわち、スタッカクレーン３０の走行方向に沿う方向である連方向に間隔を置いて立設した多数の支柱４８，４８，・・・と、各支柱４８に上下方向に所定間隔を置いて突設した多数の載置板４９，４９，・・・とを有し、その各支柱４８及び各載置板４９により、物品１０を収納するための多数の収納部５０，５０，・・・が区画形成されている。
【０００６】
このように構成した自動倉庫では、スタッカクレーン３０を動作させて入庫作業と出庫作業が行なわれる。ここで、「入庫作業」とは、スタッカクレーン３０が搬入出口から物品１０を受け取る「荷取り」を行い、その物品１０を搬送し、目的の収納部５０において物品１０を渡す「荷降ろし」を行なうことをいう。「出庫作業」とは、スタッカクレーン３０が目的の収納部５０にて荷取りを行い、その物品１０を搬送し、搬入出口に荷降ろしを行なうことをいう。
【０００７】
図８は、収納部５０に対する荷取りを示す模式図である。
（ａ）まず、制御装置４６により、スタッカクレーン３０の台車３３を走行制御するとともにキャリッジ３８を昇降制御して、キャリッジ３８を目的の収納部５０の荷取り時の受渡し位置（荷取り基準位置）に位置決めする。
（ｂ）次にフォークモータを駆動してフォーク４４を目的の収納部側に伸長する。
（ｃ）続いて昇降モータ４１を駆動してキャリッジ３８を上昇させることによりフォーク４４を上方へ移動させる。この上方移動の過程で、収納部５０の物品１０がフォーク４４の上に載置される。
（ｄ）最後に、フォークモータを駆動してフォーク４４を縮退させる。
この一連の動作によって荷取りが行なわれる。なお、搬入出口に対する荷取り作業も同様の動作によって行なわれる。
【０００８】
図９は、収納部５０に対する荷降ろしを示す模式図である。
（ａ）まず、制御装置４６により、スタッカクレーン３０の台車３３を走行制御するとともに物品５０を載置したキャリッジ３８を昇降制御して、キャリッジ３８を目的の収納部５０の荷下ろし時の受渡し位置（荷降ろし基準位置）に位置決めする。
（ｂ）次にフォークモータを駆動してフォーク４４を目的の収納部５０側に伸長する。
（ｃ）続いて昇降モータ４１を駆動してキャリッジ３８を降下させることによりフォーク４４を下方へ移動させる。この下方移動の過程で、フォーク４４上から収納部５０へ物品１０が荷降ろしされる。
（ｄ）最後に、フォークモータを駆動してフォーク４４を縮退させる。
この一連の動作によって荷降ろし作業が行なわれる。なお、搬入出口に対する荷降ろし作業も同様の動作によって行なわれる。
【０００９】
スタッカクレーンの位置制御に関しては、下記特許文献１〜３に示されたものがある。
特許文献１には、スタッカクレーンの昇降モータとして誘導モータを使用し、これらをインバータ制御することにより、キャリッジの昇降を制御するものが開示されている。
特許文献２には、スタッカクレーンにおけるキャリッジの高さ位置決め装置が開示されている。この高さ位置決め装置は、マストに上下方向に所定間隔ごとに配置された複数のドグと、キャリッジに設けられて各ドグを検出するための近接スイッチとからなる。
特許文献３には、スタッカクレーンの走行モータとしてＡＣサーボモータを使用することにより、ブレーキを用いずにＡＣサーボモータを停止するまで減速制御してスタッカクレーンをスムーズに所定位置に停止できるようにしたものが開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２０２４４６号公報
【特許文献２】特開２００２−２７４６１２号公報
【特許文献３】特開平７−１８７３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、自動倉庫の運転のサイクルタイムの短縮が重要な課題となっており、そのためには台車の停止位置決め、キャリッジの停止位置決めを早く正確に行なうことが不可欠である。
上記の特許文献１などにも記載されているように、従来の一般的なスタッカクレーンでは、誘導モータをインバータ制御することによりキャリッジの昇降の位置決め制御を行っていた。そして、このようなインバータ制御を行う場合、昇降モータ自身では位置を把握できないため、特許文献２のように、複数のドグと近接スイッチからなる位置決め装置、あるいはその他のセンサを設ける必要があった。
一方、上記の特許文献３のような位置決め制御可能なサーボモータを、昇降モータにも適用すれば、キャリッジの昇降の位置決め制御を早く正確に行なうことができる。この場合、サーボモータには、回転量を検出するエンコーダが装備されており、自身で位置を把握できるため、上述した特許文献２のような位置決め装置は必要ない。
【００１２】
しかしながら、このようなサーボモータをキャリッジの位置決め制御に使用した場合、キャリッジの駆動機構として、ワイヤ、チェーン等の索体を用いたものは、次の理由により採用することが困難であった。
キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体で吊下げて昇降駆動する場合、キャリッジに作用する荷重の変化によって索体が伸縮する。このため、荷取りの際（図８（ｃ）のとき）には、キャリッジが上昇する過程で物品をフォーク上に載置するが、このときの荷重の変化によって索体が伸びるため、所定の上昇距離ではフォーク上に物品が完全に載置されず、逆に、荷降ろしの際（図９（ｃ）のとき）には、キャリッジが下降する過程で物品をフォークから降ろすが、このときの荷重の変化によって索体が縮むため、所定の下降距離ではフォークから物品が降ろされないという事態が生じていた。
また、このような事態に事後的に対処するために、再度位置決め制御をやり直す必要があり、サイクルタイムが向上しないという問題があった。キャリッジの駆動機構として、荷重による影響が無いボールネジを採用することも考えられるが、一般に、スタッカクレーンの高さは数ｍ〜数１０ｍあり、そのようなスタッカクレーンに適合する長いボールネジを製作することは困難であり、またコスト高となるという問題があった。
【００１３】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体で吊下げて昇降駆動するものにおいて、位置決め制御用のサーボモータを適用することができ、収納部又は搬入出口への移動の際に早く正確に所望の位置に位置決めでき、荷取り・荷降ろしの際に適切な位置に迅速にキャリッジを位置決めでき、サイクルタイムを飛躍的に向上できるスタッカクレーンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明にかかるスタッカクレーンは、以下の手段を採用する。
（１）すなわち、本発明は、物品を収納する複数の収納部を有する収納棚と所定の搬入出口との間で物品を搬送するスタッカクレーンであって、台車上に立設されたマストに沿って昇降可能なキャリッジを有し、該キャリッジが前記収納部又は前記搬入出口との間で物品の受渡しを行なうため前記収納部又は前記搬入出口の方向に伸縮可能なフォークを有し、前記キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体により吊下状態で支持し該キャリッジを昇降動作させるスタッカクレーンにおいて、前記キャリッジを昇降するように前記索体を駆動するサーボモータと、前記サーボモータの回転量を検出するエンコーダと、位置決め制御信号と前記エンコーダからの検出信号を受けて前記サーボモータを駆動制御するサーボドライバとからなる位置決めサーボ機構と、前記キャリッジの上下方向位置を計測するレーザ距離計と、前記サーボドライバに前記キャリッジの位置決め制御信号を出力する制御装置と、を備え、該制御装置は、（ａ）前記キャリッジ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するときは、前記キャリッジが所定の位置決め位置に移動するよう前記サーボドライバに制御信号を出力し、（ｂ）前記キャリッジが前記フォークを伸長した状態で昇降することにより物品の荷取り又は荷下ろしを行なうときは、前記レーザ距離計の計測データを用いて所定の停止位置に前記キャリッジを位置決めするように前記サーボドライバに制御信号を出力する、ことを特徴とする。
【００１５】
このように、キャリッジの昇降駆動に位置決めサーボ機構を採用しているので、キャリッジ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するときは、位置決めサーボ機構による制御によってキャリッジを高速移動させ、所望の位置に速く正確に位置決めすることができる。
また、キャリッジが荷取り又は荷降ろしを行なうときは、レーザ距離計の計測データを用いてキャリッジの停止信号を出力して停止制御を行うので、所定の停止位置に正確に位置決めできる。このため、再度の位置決めをやり直す必要がない。
したがって、キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体で吊下げて昇降駆動するものにおいて、位置決め制御用のサーボモータを適用することができ、収納部又は搬入出口への移動の際に早く正確に所望の位置に位置決めでき、荷取り・荷降ろしの際に適切な位置に迅速にキャリッジを位置決めでき、サイクルタイムを飛躍的に向上できる。
【００１６】
（２）また、上記のスタッカクレーンにおいて、前記制御装置は、前記（ｂ）において、物品を前記フォーク上に載置し又は該フォーク上から降ろすことが確実に可能な程度の距離を前記キャリッジが昇降するように前記サーボドライバに制御信号を出力するとともに、前記キャリッジの位置をレーザ距離計の計測データに基づいて取得しつつ当該キャリッジが所定の停止位置に到達したときに当該キャリッジの移動を停止するよう前記サーボドライバに制御信号を出力する、ことを特徴とする。
【００１７】
このように、物品をフォーク上に載置し又はフォーク上から降ろすことが確実に可能な程度の距離をキャリッジが昇降するようにサーボドライバに制御信号（停止位置信号）を出力するので、荷重の変化による索体の伸縮があっても、再度の位置決め制御を行うことなく、荷取りの際には確実にフォーク上に物品を載置でき、荷降ろしの際には確実にフォークから物品を降ろすことができる。
また、キャリッジの位置をレーザ距離計の計測データに基づいて取得しつつキャリッジが所定の停止位置に到達したときにキャリッジの移動を停止するようサーボドライバに制御信号（途中停止信号）を出力するので、所定の停止位置に正確にキャリッジを停止させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体で吊下げて昇降駆動するものにおいて、位置決め制御用のサーボモータを適用することができ、収納部又は搬入出口への移動の際に早く正確に所望の位置に位置決めでき、荷取り・荷降ろしの際に適切な位置に迅速にキャリッジを位置決めでき、サイクルタイムを飛躍的に向上できるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態にかかるスタッカクレーン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。
ここでは図示していないが、図７に示したのと同様の収納棚が、紙面の奥側と手前側に相当する位置に間隔を置いて配置され、そ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。
【００２１】
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。台車３には1対のマスト６，６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がマスト６に沿って昇降可能に取り付けられている。
【００２２】
上部フレーム７にはシーブ９，９が取り付けられ、各シーブ９にはウインチ１１から延びたワイヤ（索体）１２が掛け渡され、そのワイヤ１２の先端部にキャリッジ８が吊下状態で支持されている。台車３にはウインチ１１を正逆回転駆動するサーボモータ１３が設置されており、サーボモータ１３の駆動により、キャリッジ８がマスト６に沿って昇降するようになっている。
【００２３】
なお、本実施形態では、キャリッジを昇降駆動するための機構としてワイヤを用いたものを採用しているが、チェーンその他の索体によってキャリッジを吊下げて昇降駆動する機構（例えば、特開２００３−２４０８号公報に開示された機構）であってもよい。
【００２４】
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。
【００２５】
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、昇降モータ１３、フォークモータを制御する制御装置１６を備えている。
【００２６】
図２は、キャリッジの昇降制御を行う昇降制御系のブロック図である。図２に示すように、昇降制御系２０は、位置決めサーボ機構２５と、レーザ距離計と、制御装置とからなる。
位置決めサーボ機構２５は、制御装置からの指令を受けてキャリッジの位置決め制御を行うものであり、上述したサーボモータ１３と、サーボモータ１３の回転量を検出するエンコーダ２１と、位置決め制御信号とエンコーダ２１からの検出信号を受けてサーボモータ１３を駆動制御するサーボドライバ２２とからなる。
【００２７】
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２１は、サーボモータ１３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２２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２１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１３をフィードバック制御により駆動制御する。
【００２８】
レーザ距離計２３は、キャリッジ８の上下方向位置を計測するものである。本実施形態におけるレーザ距離計２３は、スタッカクレーン１において荷取り・荷降ろしの際に生じる荷重の変化の影響を受けない位置に設置され、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２３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の下面に取り付けた反射板２４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２３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２３は、上部フレーム７側に設置されてもよい。
【００２９】
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２３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。
【００３０】
制御装置１６は、キャリッジ８を所望の位置に位置決めするときに、サーボドライバ２２に位置決め制御信号を送信する。なお、サーボドライバ２２の電子ギヤの機能を使用し、レーザ距離計２３とサーボドライバ２２側の値を合わせることができる。
【００３１】
上記のように構成したスタッカクレーン１では、以下のように入庫作業と出庫作業を行なう。入庫作業では、スタッカクレーン１が所定の搬入出口において荷取りを行ない、その物品を搬送し、目的の収納部において荷降ろしを行なう。出庫作業では、スタッカクレーンが目的の収納部にて荷取りを行い、その物品を搬送し、搬入出口において荷降ろしを行なう。
【００３２】
図３は、収納部５０に対する荷取りを示す模式図である。次の（ａ）〜（ｄ）は、図３の（ａ）〜（ｄ）に対応している。図３において、収納棚の支柱４８、載置板４９、収納部５０については、図８と同様である。また、図４においても同様である。
（ａ）まず、制御装置１６は、スタッカクレーン１の台車３を走行制御する。これと並行して、制御装置１６は、位置決めサーボ機構２５に指令を出して、キャリッジ８を目的の収納部５０の荷取り時の受渡し位置（荷取り基準位置）に位置決めする。具体的には、制御装置１６はサーボドライバ２２にキャリッジ８の位置決め制御信号を送信する。サーボドライバ２２は、制御装置１６からの信号を受信するとともに、エンコーダ２１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１３をフィードバック制御により駆動制御する。
【００３３】
（ｂ）次にフォークモータを駆動してフォーク１４を目的の収納部５０側に伸長する。
【００３４】
（ｃ）続いてサーボモータ１３を駆動してキャリッジ８を上昇させることによりフォーク１４を上方へ移動させる。このとき制御装置１６は、レーザ距離計２３の計測データを用いて所定の停止位置にキャリッジ８を位置決めするようにサーボドライバ２２に制御信号を出力する。具体的には、制御装置１６は、物品１０をフォーク１４上に載置することが確実に可能な程度の距離をキャリッジ８が昇降するようにサーボドライバ２２に制御信号（停止位置信号）を出力するとともに、キャリッジ８の位置をレーザ距離計２３の計測データに基づいて取得しつつキャリッジ８が所定の停止位置に到達したときにキャリッジ８の移動を停止するようサーボドライバ２２に制御信号（途中停止信号）を出力する。
【００３５】
この荷取りの際に荷重の変化があるのでワイヤ（索体）１２が伸びるが、この伸び量はある程度予測できるので、予測される最大の伸び量を見越してキャリッジ８を上昇させる。例えば伸び量が５０ｍｍと予測される場合は、伸び量が考慮されてない場合の上昇距離に５０ｍｍかそれ以上をプラスする。こうして設定した上昇距離が、上記の「物品をフォーク上に載置することが確実に可能な程度の距離」である。
このような上方移動の過程で、収納部５０の物品がフォーク１４の上に載置される。
【００３６】
（ｄ）最後に、フォークモータを駆動してフォーク１４を縮退させる。
この一連の動作によって荷取りが行なわれる。なお、搬入出口に対する荷取り作業も同様の動作によって行なわれる。
【００３７】
図４は、収納部５０に対する荷降ろしを示す模式図である。次の（ａ）〜（ｄ）は、図４の（ａ）〜（ｄ）に対応している。
（ａ）まず、制御装置１６は、スタッカクレーン１の台車を走行制御する。これと並行して、制御装置１６は、位置決めサーボ機構２５に指令を出して、上述したのと同様のフィードバック制御により、キャリッジ８を目的の収納部５０の荷下ろし時の受渡し位置（荷降ろし基準位置）に位置決めする。
【００３８】
（ｂ）次にフォークモータを駆動してフォーク１４を目的の収納部５０側に伸長する。
【００３９】
（ｃ）続いてサーボモータ１３を駆動してキャリッジ８を下降させることによりフォーク１４を下方へ移動させる。このとき制御装置１６は、レーザ距離計２３の計測データを用いて所定の停止位置にキャリッジ８を位置決めするようにサーボドライバ２２に制御信号を出力する。具体的には、制御装置１６は、物品１０をフォーク１４上から降ろすことが確実に可能な程度の距離をキャリッジ８が下降するようにサーボドライバ２２に制御信号を出力するとともに、キャリッジ８の位置をレーザ距離計２３の計測データに基づいて取得しつつキャリッジ８が所定の停止位置に到達したときにキャリッジ８の移動を停止するようサーボドライバ２２に制御信号を出力する。
【００４０】
この荷降ろしの際に荷重の変化があるのでワイヤ（索体）１２が縮むが、この縮み量はある程度予測できるので、予測される最大の縮み量を見越して多めにキャリッジ８を下降させる。例えば縮み量が５０ｍｍと予測される場合は、縮み量が考慮されてない場合の下降距離に５０ｍｍかそれ以上をプラスする。こうして設定した下降距離が、上記の「物品をフォーク上から降ろすことが確実に可能な程度の距離」である。
このような下方移動の過程で、フォーク１４上から収納部５０へ物品が荷降ろしされる。
【００４１】
（ｄ）最後に、フォークモータを駆動してフォーク１４を縮退させる。
この一連の動作によって荷降ろし作業が行なわれる。なお、搬入出口に対する荷降ろし作業も同様の動作によって行なわれる。
【００４２】
上述した本発明のスタッカクレーン１によれば、キャリッジ８の昇降駆動に位置決めサーボ機構２５を採用しているので、キャリッジ８が物品１０の荷取り又は荷下ろしを行なうために目的の収納部５０又は搬入出口に移動するときは、位置決めサーボ機構２５による制御によってキャリッジ８を高速移動させ、所望の位置に速く正確に位置決めすることができる。この場合の移動においては、レーザ距離計２３による計測データを用いない。仮に、レーザ距離計２３の計測データを使用した場合、ワイヤ１２のバウンドによるキャリッジ８の上下動を計測してしまうため、ワイヤ１２のバウンドが収束するまで時間を置く必要があるが、レーザ距離計２３の計測データを用いずに、位置決めサーボ機構２５により位置決め制御を行うので、急加減速によるワイヤのバウンドも気にすることなく、目的の位置にダイレクトに位置決めを行なうことができる。
【００４３】
また、本発明のスタッカクレーン１によれば、荷取り・荷降ろしを行なうときに、物品１０をフォーク１４上に載置し又はフォーク１４上から降ろすことが確実に可能な程度の距離をキャリッジ８が昇降するようにサーボドライバ２２に制御信号（停止位置信号）を出力するので、荷重の変化による索体の伸縮があっても、再度の位置決め制御を行うことなく、荷取りの際には確実にフォーク１４上に物品を載置でき、荷降ろしの際には確実にフォーク１４から物品１０を降ろすことができる。このため、再度の位置決めをやり直す必要がない。
【００４４】
また、荷取り・荷降ろしを行なうときに、キャリッジ８の位置をレーザ距離計２３の計測データに基づいて取得しつつキャリッジ８が所定の停止位置に到達したときにキャリッジ８の移動を停止するようサーボドライバ２２に制御信号（途中停止信号）を出力するので、所定の停止位置に正確にキャリッジ８を停止させることができる。
【００４５】
したがって、本発明によれば、キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体で吊下げて昇降駆動するものにおいて、位置決め制御用のサーボモータを適用することができ、収納部又は搬入出口への移動の際に早く正確に所望の位置に位置決めでき、荷取り・荷降ろしの際に適切な位置に迅速にキャリッジを位置決めでき、サイクルタイムを飛躍的に向上できる。
【００４６】
なお、制御装置１６は、位置決めサーボ機構２５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５０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２３により取得し、レーザ距離計２３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２３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２２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２５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２３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２３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２３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。
【００４７】
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。
【００４８】
また、サーボドライバ２２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２３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。
【００４９】
上述した本実施形態ではエンコーダ２１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２１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２３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２１をプリセットしてもよい。このプリセットは、制御装置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２１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。
【００５０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】本発明の実施形態にかかるスタッカクレーンによる荷取り作業を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるスタッカクレーンによる荷降ろし作業を示す模式図である。
【図５】従来の自動倉庫を示す図である。
【図６】従来のスタッカクレーンを示す図である。
【図７】収納棚の構造を示す図である。
【図８】従来のスタッカクレーンによる荷取り作業を示す模式図である。
【図９】従来のスタッカクレーンによる荷下ろし作業を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
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
６ マスト
７ 上部フレーム
８ キャリッジ
９ シーブ
１０ 物品
１１ ウインチ
１２ ワイヤ
１３ サーボモータ（昇降モータ）
１４ フォーク
１５ ガイドレール
１６ 制御装置
２０ 昇降制御系
２１ エンコーダ
２２ サーボドライバ
２３ レーザ距離計
２４ 反射板
２５ 位置決めサーボ機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動倉庫において多数の収納部を有する収納棚と所定の搬入出口との間で物品を搬送するスタッカクレーンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５に示すように、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２９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ためのスタッカクレーン３０が装備されている。図５では、収納棚２９はスタッカクレーン３０の奥側に配置された収納棚２９のみを示しているが、スタッカクレーン３０の手前側にも同様の収納棚が配置され、２つの収納棚の間をスタッカクレーン３０が走行するようになっている。
【０００３】
従来のスタッカクレーン３０は、図６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。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には1対のマスト３６，３６が立設されており、マスト３６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がマスト３６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３９，３９が取り付けられ、各シーブ３９にはウインチ４１から延びたワイヤ４２が掛け渡され、そのワイヤ４２の先端部にキャリッジ３８が吊下状態で支持されている。台車３３にはウインチ４１を正逆回転駆動する昇降モータ４３が設置されており、昇降モータ４３の駆動により、キャリッジ３８がマスト３６に沿って昇降するようになっている。
【０００４】
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６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、フォークモータを制御する制御装置（ＰＬＣ）４６を備えている。
【０００５】
収納棚は、図７に示すような構造となっている。すなわち、スタッカクレーン３０の走行方向に沿う方向である連方向に間隔を置いて立設した多数の支柱４８，４８，・・・と、各支柱４８に上下方向に所定間隔を置いて突設した多数の載置板４９，４９，・・・とを有し、その各支柱４８及び各載置板４９により、物品１０を収納するための多数の収納部５０，５０，・・・が区画形成されている。
【０００６】
このように構成した自動倉庫では、スタッカクレーン３０を動作させて入庫作業と出庫作業が行なわれる。ここで、「入庫作業」とは、スタッカクレーン３０が搬入出口から物品１０を受け取る「荷取り」を行い、その物品１０を搬送し、目的の収納部５０において物品１０を渡す「荷降ろし」を行なうことをいう。「出庫作業」とは、スタッカクレーン３０が目的の収納部５０にて荷取りを行い、その物品１０を搬送し、搬入出口に荷降ろしを行なうことをいう。
【０００７】
図８は、収納部５０に対する荷取りを示す模式図である。
（ａ）まず、制御装置４６により、スタッカクレーン３０の台車３３を走行制御するとともにキャリッジ３８を昇降制御して、キャリッジ３８を目的の収納部５０の荷取り時の受渡し位置（荷取り基準位置）に位置決めする。
（ｂ）次にフォークモータを駆動してフォーク４４を目的の収納部側に伸長する。
（ｃ）続いて昇降モータ４１を駆動してキャリッジ３８を上昇させることによりフォーク４４を上方へ移動させる。この上方移動の過程で、収納部５０の物品１０がフォーク４４の上に載置される。
（ｄ）最後に、フォークモータを駆動してフォーク４４を縮退させる。
この一連の動作によって荷取りが行なわれる。なお、搬入出口に対する荷取り作業も同様の動作によって行なわれる。
【０００８】
図９は、収納部５０に対する荷降ろしを示す模式図である。
（ａ）まず、制御装置４６により、スタッカクレーン３０の台車３３を走行制御するとともに物品５０を載置したキャリッジ３８を昇降制御して、キャリッジ３８を目的の収納部５０の荷下ろし時の受渡し位置（荷降ろし基準位置）に位置決めする。
（ｂ）次にフォークモータを駆動してフォーク４４を目的の収納部５０側に伸長する。
（ｃ）続いて昇降モータ４１を駆動してキャリッジ３８を降下させることによりフォーク４４を下方へ移動させる。この下方移動の過程で、フォーク４４上から収納部５０へ物品１０が荷降ろしされる。
（ｄ）最後に、フォークモータを駆動してフォーク４４を縮退させる。
この一連の動作によって荷降ろし作業が行なわれる。なお、搬入出口に対する荷降ろし作業も同様の動作によって行なわれる。
【０００９】
スタッカクレーンの位置制御に関しては、下記特許文献１〜３に示されたものがある。
特許文献１には、スタッカクレーンの昇降モータとして誘導モータを使用し、これらをインバータ制御することにより、キャリッジの昇降を制御するものが開示されている。
特許文献２には、スタッカクレーンにおけるキャリッジの高さ位置決め装置が開示されている。この高さ位置決め装置は、マストに上下方向に所定間隔ごとに配置された複数のドグと、キャリッジに設けられて各ドグを検出するための近接スイッチとからなる。
特許文献３には、スタッカクレーンの走行モータとしてＡＣサーボモータを使用することにより、ブレーキを用いずにＡＣサーボモータを停止するまで減速制御してスタッカクレーンをスムーズに所定位置に停止できるようにしたものが開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２０２４４６号公報
【特許文献２】特開２００２−２７４６１２号公報
【特許文献３】特開平７−１８７３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、自動倉庫の運転のサイクルタイムの短縮が重要な課題となっており、そのためには台車の停止位置決め、キャリッジの停止位置決めを早く正確に行なうことが不可欠である。
上記の特許文献１などにも記載されているように、従来の一般的なスタッカクレーンでは、誘導モータをインバータ制御することによりキャリッジの昇降の位置決め制御を行っていた。そして、このようなインバータ制御を行う場合、昇降モータ自身では位置を把握できないため、特許文献２のように、複数のドグと近接スイッチからなる位置決め装置、あるいはその他のセンサを設ける必要があった。
一方、上記の特許文献３のような位置決め制御可能なサーボモータを、昇降モータにも適用すれば、キャリッジの昇降の位置決め制御を早く正確に行なうことができる。この場合、サーボモータには、回転量を検出するエンコーダが装備されており、自身で位置を把握できるため、上述した特許文献２のような位置決め装置は必要ない。
【００１２】
しかしながら、このようなサーボモータをキャリッジの位置決め制御に使用した場合、キャリッジの駆動機構として、ワイヤ、チェーン等の索体を用いたものは、次の理由により採用することが困難であった。
キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体で吊下げて昇降駆動する場合、キャリッジに作用する荷重の変化によって索体が伸縮する。このため、荷取りの際（図８（ｃ）のとき）には、キャリッジが上昇する過程で物品をフォーク上に載置するが、このときの荷重の変化によって索体が伸びるため、所定の上昇距離ではフォーク上に物品が完全に載置されず、逆に、荷降ろしの際（図９（ｃ）のとき）には、キャリッジが下降する過程で物品をフォークから降ろすが、このときの荷重の変化によって索体が縮むため、所定の下降距離ではフォークから物品が降ろされないという事態が生じていた。
また、このような事態に事後的に対処するために、再度位置決め制御をやり直す必要があり、サイクルタイムが向上しないという問題があった。キャリッジの駆動機構として、荷重による影響が無いボールネジを採用することも考えられるが、一般に、スタッカクレーンの高さは数ｍ〜数１０ｍあり、そのようなスタッカクレーンに適合する長いボールネジを製作することは困難であり、またコスト高となるという問題があった。
【００１３】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体で吊下げて昇降駆動するものにおいて、位置決め制御用のサーボモータを適用することができ、収納部又は搬入出口への移動の際に早く正確に所望の位置に位置決めでき、荷取り・荷降ろしの際に適切な位置に迅速にキャリッジを位置決めでき、サイクルタイムを飛躍的に向上できるスタッカクレーンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明にかかるスタッカクレーンは、以下の手段を採用する。
（１）すなわち、本発明は、物品を収納する複数の収納部を有する収納棚と所定の搬入出口との間で物品を搬送するスタッカクレーンであって、台車上に立設されたマストに沿って昇降可能なキャリッジを有し、該キャリッジが前記収納部又は前記搬入出口との間で物品の受渡しを行なうため前記収納部又は前記搬入出口の方向に伸縮可能なフォークを有し、前記キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体により吊下状態で支持し該キャリッジを昇降動作させるスタッカクレーンにおいて、前記キャリッジを昇降するように前記索体を駆動するサーボモータと、前記サーボモータの回転量を検出するエンコーダと、位置決め制御信号と前記エンコーダからの検出信号を受けて前記サーボモータを駆動制御するサーボドライバとからなる位置決めサーボ機構と、前記キャリッジの上下方向位置を計測するレーザ距離計と、前記サーボドライバに前記キャリッジの位置決め制御信号を出力する制御装置と、を備え、該制御装置は、（ａ）前記キャリッジ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するときは、前記キャリッジが所定の位置決め位置に移動するよう前記サーボドライバに制御信号を出力し、（ｂ）前記キャリッジが前記フォークを伸長した状態で昇降することにより物品の荷取り又は荷下ろしを行なうときは、前記レーザ距離計の計測データを用いて所定の停止位置に前記キャリッジを位置決めするように前記サーボドライバに制御信号を出力する、ことを特徴とする。
【００１５】
このように、キャリッジの昇降駆動に位置決めサーボ機構を採用しているので、キャリッジ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するときは、位置決めサーボ機構による制御によってキャリッジを高速移動させ、所望の位置に速く正確に位置決めすることができる。
また、キャリッジが荷取り又は荷降ろしを行なうときは、レーザ距離計の計測データを用いてキャリッジの停止信号を出力して停止制御を行うので、所定の停止位置に正確に位置決めできる。このため、再度の位置決めをやり直す必要がない。
したがって、キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体で吊下げて昇降駆動するものにおいて、位置決め制御用のサーボモータを適用することができ、収納部又は搬入出口への移動の際に早く正確に所望の位置に位置決めでき、荷取り・荷降ろしの際に適切な位置に迅速にキャリッジを位置決めでき、サイクルタイムを飛躍的に向上できる。
【００１６】
（２）また、上記のスタッカクレーンにおいて、前記制御装置は、前記（ｂ）において、物品を前記フォーク上に載置し又は該フォーク上から降ろすことが確実に可能な程度の距離を前記キャリッジが昇降するように前記サーボドライバに制御信号を出力するとともに、前記キャリッジの位置をレーザ距離計の計測データに基づいて取得しつつ当該キャリッジが所定の停止位置に到達したときに当該キャリッジの移動を停止するよう前記サーボドライバに制御信号を出力する、ことを特徴とする。
【００１７】
このように、物品をフォーク上に載置し又はフォーク上から降ろすことが確実に可能な程度の距離をキャリッジが昇降するようにサーボドライバに制御信号（停止位置信号）を出力するので、荷重の変化による索体の伸縮があっても、再度の位置決め制御を行うことなく、荷取りの際には確実にフォーク上に物品を載置でき、荷降ろしの際には確実にフォークから物品を降ろすことができる。
また、キャリッジの位置をレーザ距離計の計測データに基づいて取得しつつキャリッジが所定の停止位置に到達したときにキャリッジの移動を停止するようサーボドライバに制御信号（途中停止信号）を出力するので、所定の停止位置に正確にキャリッジを停止させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体で吊下げて昇降駆動するものにおいて、位置決め制御用のサーボモータを適用することができ、収納部又は搬入出口への移動の際に早く正確に所望の位置に位置決めでき、荷取り・荷降ろしの際に適切な位置に迅速にキャリッジを位置決めでき、サイクルタイムを飛躍的に向上できるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態にかかるスタッカクレーン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。
ここでは図示していないが、図７に示したのと同様の収納棚が、紙面の奥側と手前側に相当する位置に間隔を置いて配置され、そ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。
【００２１】
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。台車３には1対のマスト６，６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がマスト６に沿って昇降可能に取り付けられている。
【００２２】
上部フレーム７にはシーブ９，９が取り付けられ、各シーブ９にはウインチ１１から延びたワイヤ（索体）１２が掛け渡され、そのワイヤ１２の先端部にキャリッジ８が吊下状態で支持されている。台車３にはウインチ１１を正逆回転駆動するサーボモータ１３が設置されており、サーボモータ１３の駆動により、キャリッジ８がマスト６に沿って昇降するようになっている。
【００２３】
なお、本実施形態では、キャリッジを昇降駆動するための機構としてワイヤを用いたものを採用しているが、チェーンその他の索体によってキャリッジを吊下げて昇降駆動する機構（例えば、特開２００３−２４０８号公報に開示された機構）であってもよい。
【００２４】
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。
【００２５】
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、昇降モータ１３、フォークモータを制御する制御装置１６を備えている。
【００２６】
図２は、キャリッジの昇降制御を行う昇降制御系のブロック図である。図２に示すように、昇降制御系２０は、位置決めサーボ機構２５と、レーザ距離計と、制御装置とからなる。
位置決めサーボ機構２５は、制御装置からの指令を受けてキャリッジの位置決め制御を行うものであり、上述したサーボモータ１３と、サーボモータ１３の回転量を検出するエンコーダ２１と、位置決め制御信号とエンコーダ２１からの検出信号を受けてサーボモータ１３を駆動制御するサーボドライバ２２とからなる。
【００２７】
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２１は、サーボモータ１３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２２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２１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１３をフィードバック制御により駆動制御する。
【００２８】
レーザ距離計２３は、キャリッジ８の上下方向位置を計測するものである。本実施形態におけるレーザ距離計２３は、スタッカクレーン１において荷取り・荷降ろしの際に生じる荷重の変化の影響を受けない位置に設置され、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２３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の下面に取り付けた反射板２４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２３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２３は、上部フレーム７側に設置されてもよい。
【００２９】
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２３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。
【００３０】
制御装置１６は、キャリッジ８を所望の位置に位置決めするときに、サーボドライバ２２に位置決め制御信号を送信する。なお、サーボドライバ２２の電子ギヤの機能を使用し、レーザ距離計２３とサーボドライバ２２側の値を合わせることができる。
【００３１】
上記のように構成したスタッカクレーン１では、以下のように入庫作業と出庫作業を行なう。入庫作業では、スタッカクレーン１が所定の搬入出口において荷取りを行ない、その物品を搬送し、目的の収納部において荷降ろしを行なう。出庫作業では、スタッカクレーンが目的の収納部にて荷取りを行い、その物品を搬送し、搬入出口において荷降ろしを行なう。
【００３２】
図３は、収納部５０に対する荷取りを示す模式図である。次の（ａ）〜（ｄ）は、図３の（ａ）〜（ｄ）に対応している。図３において、収納棚の支柱４８、載置板４９、収納部５０については、図８と同様である。また、図４においても同様である。
（ａ）まず、制御装置１６は、スタッカクレーン１の台車３を走行制御する。これと並行して、制御装置１６は、位置決めサーボ機構２５に指令を出して、キャリッジ８を目的の収納部５０の荷取り時の受渡し位置（荷取り基準位置）に位置決めする。具体的には、制御装置１６はサーボドライバ２２にキャリッジ８の位置決め制御信号を送信する。サーボドライバ２２は、制御装置１６からの信号を受信するとともに、エンコーダ２１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１３をフィードバック制御により駆動制御する。
【００３３】
（ｂ）次にフォークモータを駆動してフォーク１４を目的の収納部５０側に伸長する。
【００３４】
（ｃ）続いてサーボモータ１３を駆動してキャリッジ８を上昇させることによりフォーク１４を上方へ移動させる。このとき制御装置１６は、レーザ距離計２３の計測データを用いて所定の停止位置にキャリッジ８を位置決めするようにサーボドライバ２２に制御信号を出力する。具体的には、制御装置１６は、物品１０をフォーク１４上に載置することが確実に可能な程度の距離をキャリッジ８が昇降するようにサーボドライバ２２に制御信号（停止位置信号）を出力するとともに、キャリッジ８の位置をレーザ距離計２３の計測データに基づいて取得しつつキャリッジ８が所定の停止位置に到達したときにキャリッジ８の移動を停止するようサーボドライバ２２に制御信号（途中停止信号）を出力する。
【００３５】
この荷取りの際に荷重の変化があるのでワイヤ（索体）１２が伸びるが、この伸び量はある程度予測できるので、予測される最大の伸び量を見越してキャリッジ８を上昇させる。例えば伸び量が５０ｍｍと予測される場合は、伸び量が考慮されてない場合の上昇距離に５０ｍｍかそれ以上をプラスする。こうして設定した上昇距離が、上記の「物品をフォーク上に載置することが確実に可能な程度の距離」である。
このような上方移動の過程で、収納部５０の物品がフォーク１４の上に載置される。
【００３６】
（ｄ）最後に、フォークモータを駆動してフォーク１４を縮退させる。
この一連の動作によって荷取りが行なわれる。なお、搬入出口に対する荷取り作業も同様の動作によって行なわれる。
【００３７】
図４は、収納部５０に対する荷降ろしを示す模式図である。次の（ａ）〜（ｄ）は、図４の（ａ）〜（ｄ）に対応している。
（ａ）まず、制御装置１６は、スタッカクレーン１の台車を走行制御する。これと並行して、制御装置１６は、位置決めサーボ機構２５に指令を出して、上述したのと同様のフィードバック制御により、キャリッジ８を目的の収納部５０の荷下ろし時の受渡し位置（荷降ろし基準位置）に位置決めする。
【００３８】
（ｂ）次にフォークモータを駆動してフォーク１４を目的の収納部５０側に伸長する。
【００３９】
（ｃ）続いてサーボモータ１３を駆動してキャリッジ８を下降させることによりフォーク１４を下方へ移動させる。このとき制御装置１６は、レーザ距離計２３の計測データを用いて所定の停止位置にキャリッジ８を位置決めするようにサーボドライバ２２に制御信号を出力する。具体的には、制御装置１６は、物品１０をフォーク１４上から降ろすことが確実に可能な程度の距離をキャリッジ８が下降するようにサーボドライバ２２に制御信号を出力するとともに、キャリッジ８の位置をレーザ距離計２３の計測データに基づいて取得しつつキャリッジ８が所定の停止位置に到達したときにキャリッジ８の移動を停止するようサーボドライバ２２に制御信号を出力する。
【００４０】
この荷降ろしの際に荷重の変化があるのでワイヤ（索体）１２が縮むが、この縮み量はある程度予測できるので、予測される最大の縮み量を見越して多めにキャリッジ８を下降させる。例えば縮み量が５０ｍｍと予測される場合は、縮み量が考慮されてない場合の下降距離に５０ｍｍかそれ以上をプラスする。こうして設定した下降距離が、上記の「物品をフォーク上から降ろすことが確実に可能な程度の距離」である。
このような下方移動の過程で、フォーク１４上から収納部５０へ物品が荷降ろしされる。
【００４１】
（ｄ）最後に、フォークモータを駆動してフォーク１４を縮退させる。
この一連の動作によって荷降ろし作業が行なわれる。なお、搬入出口に対する荷降ろし作業も同様の動作によって行なわれる。
【００４２】
上述した本発明のスタッカクレーン１によれば、キャリッジ８の昇降駆動に位置決めサーボ機構２５を採用しているので、キャリッジ８が物品１０の荷取り又は荷下ろしを行なうために目的の収納部５０又は搬入出口に移動するときは、位置決めサーボ機構２５による制御によってキャリッジ８を高速移動させ、所望の位置に速く正確に位置決めすることができる。この場合の移動においては、レーザ距離計２３による計測データを用いない。仮に、レーザ距離計２３の計測データを使用した場合、ワイヤ１２のバウンドによるキャリッジ８の上下動を計測してしまうため、ワイヤ１２のバウンドが収束するまで時間を置く必要があるが、レーザ距離計２３の計測データを用いずに、位置決めサーボ機構２５により位置決め制御を行うので、急加減速によるワイヤのバウンドも気にすることなく、目的の位置にダイレクトに位置決めを行なうことができる。
【００４３】
また、本発明のスタッカクレーン１によれば、荷取り・荷降ろしを行なうときに、物品１０をフォーク１４上に載置し又はフォーク１４上から降ろすことが確実に可能な程度の距離をキャリッジ８が昇降するようにサーボドライバ２２に制御信号（停止位置信号）を出力するので、荷重の変化による索体の伸縮があっても、再度の位置決め制御を行うことなく、荷取りの際には確実にフォーク１４上に物品を載置でき、荷降ろしの際には確実にフォーク１４から物品１０を降ろすことができる。このため、再度の位置決めをやり直す必要がない。
【００４４】
また、荷取り・荷降ろしを行なうときに、キャリッジ８の位置をレーザ距離計２３の計測データに基づいて取得しつつキャリッジ８が所定の停止位置に到達したときにキャリッジ８の移動を停止するようサーボドライバ２２に制御信号（途中停止信号）を出力するので、所定の停止位置に正確にキャリッジ８を停止させることができる。
【００４５】
したがって、本発明によれば、キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体で吊下げて昇降駆動するものにおいて、位置決め制御用のサーボモータを適用することができ、収納部又は搬入出口への移動の際に早く正確に所望の位置に位置決めでき、荷取り・荷降ろしの際に適切な位置に迅速にキャリッジを位置決めでき、サイクルタイムを飛躍的に向上できる。
【００４６】
なお、制御装置１６は、位置決めサーボ機構２５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５０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２３により取得し、レーザ距離計２３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２３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２２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２５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２３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２３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２３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。
【００４７】
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。
【００４８】
また、サーボドライバ２２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２３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。
【００４９】
上述した本実施形態ではエンコーダ２１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２１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２３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２１をプリセットしてもよい。このプリセットは、制御装置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２１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。
【００５０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】本発明の実施形態にかかるスタッカクレーンによる荷取り作業を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるスタッカクレーンによる荷降ろし作業を示す模式図である。
【図５】従来の自動倉庫を示す図である。
【図６】従来のスタッカクレーンを示す図である。
【図７】収納棚の構造を示す図である。
【図８】従来のスタッカクレーンによる荷取り作業を示す模式図である。
【図９】従来のスタッカクレーンによる荷下ろし作業を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
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
６ マスト
７ 上部フレーム
８ キャリッジ
９ シーブ
１０ 物品
１１ ウインチ
１２ ワイヤ
１３ サーボモータ（昇降モータ）
１４ フォーク
１５ ガイドレール
１６ 制御装置
２０ 昇降制御系
２１ エンコーダ
２２ サーボドライバ
２３ レーザ距離計
２４ 反射板
２５ 位置決めサーボ機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を収納する複数の収納部を有する収納棚と所定の搬入出口との間で物品を搬送するスタッカクレーンであって、台車上に立設されたマストに沿って昇降可能なキャリッジを有し、該キャリッジが前記収納部又は前記搬入出口との間で物品の受渡しを行なうため前記収納部又は前記搬入出口の方向に伸縮可能なフォークを有し、前記キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体により吊下状態で支持し該キャリッジを昇降動作させるスタッカクレーンにおいて、
前記キャリッジを昇降するように前記索体を駆動するサーボモータと、前記サーボモータの回転量を検出するエンコーダと、位置決め制御信号と前記エンコーダからの検出信号を受けて前記サーボモータを駆動制御するサーボドライバとからなる位置決めサーボ機構と、
前記キャリッジの上下方向位置を計測するレーザ距離計と、
前記サーボドライバに前記キャリッジの位置決め制御信号を出力する制御装置と、を備え、
該制御装置は、
（ａ）前記キャリッジ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するときは、前記キャリッジが所定の位置決め位置に移動するよう前記サーボドライバに制御信号を出力し、
（ｂ）前記キャリッジが前記フォークを伸長した状態で昇降することにより物品の荷取り又は荷下ろしを行なうときは、前記レーザ距離計の計測データを用いて所定の停止位置に前記キャリッジを位置決めするように前記サーボドライバに制御信号を出力する、ことを特徴とするスタッカクレーン。
【請求項２】
前記制御装置は、前記（ｂ）において、物品を前記フォーク上に載置し又は該フォーク上から降ろすことが確実に可能な程度の距離を前記キャリッジが昇降するように前記サーボドライバに制御信号を出力するとともに、前記キャリッジの位置をレーザ距離計の計測データに基づいて取得しつつ当該キャリッジが所定の停止位置に到達したときに当該キャリッジの移動を停止するよう前記サーボドライバに制御信号を出力する、ことを特徴とする請求項１に記載のスタッカクレーン。
【請求項１】
物品を収納する複数の収納部を有する収納棚と所定の搬入出口との間で物品を搬送するスタッカクレーンであって、台車上に立設されたマストに沿って昇降可能なキャリッジを有し、該キャリッジが前記収納部又は前記搬入出口との間で物品の受渡しを行なうため前記収納部又は前記搬入出口の方向に伸縮可能なフォークを有し、前記キャリッジをワイヤ、チェーン等の索体により吊下状態で支持し該キャリッジを昇降動作させるスタッカクレーンにおいて、
前記キャリッジを昇降するように前記索体を駆動するサーボモータと、前記サーボモータの回転量を検出するエンコーダと、位置決め制御信号と前記エンコーダからの検出信号を受けて前記サーボモータを駆動制御するサーボドライバとからなる位置決めサーボ機構と、
前記キャリッジの上下方向位置を計測するレーザ距離計と、
前記サーボドライバに前記キャリッジの位置決め制御信号を出力する制御装置と、を備え、
該制御装置は、
（ａ）前記キャリッジ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するときは、前記キャリッジが所定の位置決め位置に移動するよう前記サーボドライバに制御信号を出力し、
（ｂ）前記キャリッジが前記フォークを伸長した状態で昇降することにより物品の荷取り又は荷下ろしを行なうときは、前記レーザ距離計の計測データを用いて所定の停止位置に前記キャリッジを位置決めするように前記サーボドライバに制御信号を出力する、ことを特徴とするスタッカクレーン。
【請求項２】
前記制御装置は、前記（ｂ）において、物品を前記フォーク上に載置し又は該フォーク上から降ろすことが確実に可能な程度の距離を前記キャリッジが昇降するように前記サーボドライバに制御信号を出力するとともに、前記キャリッジの位置をレーザ距離計の計測データに基づいて取得しつつ当該キャリッジが所定の停止位置に到達したときに当該キャリッジの移動を停止するよう前記サーボドライバに制御信号を出力する、ことを特徴とする請求項１に記載のスタッカクレーン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−３２６６８８（Ｐ２００７−３２６６８８Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６００４８（Ｐ２００６−１６００４８）
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（０００１９８３６３）石川島運搬機械株式会社 (292)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（０００１９８３６３）石川島運搬機械株式会社 (292)
【Ｆターム（参考）】
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