JPH0422801B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、自動倉庫における荷役作業に用いら
れるスタツカークレーンの制御方法および装置に
関する。

〔発明の背景〕

自動倉庫の荷役作業を行なう荷役機械として、
スタツカークレーンはよく知られている。一般的
なスタツカークレーンは、レール上を走行し、昇
降体上に積載した荷物を目的棚段まで昇降させ、
この昇降体に設けられたフオーク装置によつてそ
の荷物を目的棚段に格納する作業を行なう（これ
を入庫または入庫作業という。）。また、これとは
逆に、目的の棚段に格納された荷物をフオーク装
置によつて昇降体上に移載し、スタツカークレー
ンを走行させて荷物の出庫口に運ぶ作業を行なう
（これを出庫または出庫作業という。）。スタツカ
ークレーンは、上述した入出庫作業のために、走
行輪とこの走行輪を駆動する走行用モータからな
る走行装置と、昇降体を昇降させる昇降装置と、
昇降体に設けられたフオーク装置とを有する。フ
オーク装置は、スライドフオークなどのフオーク
部と、このフオーク部を駆動するフオーク用モー
タなどで構成される。

スタツカークレーンによる入出庫作業において
は、所定位置への移動および停止（以下、移動停
止という。）は不可欠であり、このためスタツカ
ークレーンの停止時においてスタツカークレーン
が揺れ、同時に昇降体が揺れるという問題があ
る。なお、ここで揺れとは、揺れおよび振れを指
す。この停止時における揺れが大きい場合、昇降
体に設置されたフオーク装置を動作させること
は、荷物の落下事故や、荷物あるいはフオークが
棚構造物に衝突する衝突事故などの問題を起こす
可能性が大きい。したがつて、安全な荷役作業を
行なわせるには、その揺れが収まるのを待つてフ
オーク動作（フオーク装置の動作）を行なわせる
必要がある。しかし、停止後における揺れの自然
減衰を待つていたのでは、荷役効率が悪くなる。

このため、従来からスタツカークレーンの揺れ
（厳密にはスタツカークレーンの昇降体の揺れ）
を強制的に減衰させるための各種揺れ止め装置が
考えられている。すなわち、電磁石を用いるも
の、機械的なブレーキを用いるものなどがある。
このような技術の一例としては、実公昭49−
10624号公報に開示されたものが公知である。こ
の公報には、ガイドレールをばねの弾撥力により
挾持する一対のガイドローラーと、このガイドロ
ーラーに連なるブレーキ装置とを設け、走行装置
のブレーキ装置の作動と同時にガイドローラーの
ブレーキ装置を作動させる技術が開示されてい
る。

さて、従来におけるこの種装置は、スタツカー
クレーンのブレーキ作用（停止動作）と同時に、
制振装置（揺れ止め装置）を動作させるものであ
つた。しかし、制振装置の動作によりある程度揺
れ量は少なくなるものの、停止直後においてはま
だかなりの揺れがあり、停止時に直ちにフオーク
装置を動作させることはできない。したがつて、
停止後、一定時間を待つてフオーク装置を動作さ
せているのが実情である。このいわゆる待時間
は、通常はタイマー等により一定時間に設定され
ている。この設定は、揺れの減衰がほとんどなく
なるまでに要する時間をかなりセーフテイサイド
で経験則等から求め、この求められた時間を待時
間としてタイマーをセツトするというのが一般的
である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、スタツカークレーンの荷役効
率をより一層高めることのできるスタツカークレ
ーンの制御方法および装置を提供することであ
る。

〔発明の概要〕

本発明は、昇降体の揺れ量およびその減衰特性
がスタツカークレーンの速度パターン変動、荷を
含む昇降体の重量変動、昇降体の昇降高さ（昇降
位置）などによつて大幅に変わつてくることを実
験によつて確認し、このことを考慮してフオーク
装置の動作までの最小待時間を求め、これを利用
してフオーク動作を行なわせることをねらつたも
のである。

すなわち、本発明の一態様においては、スタツ
カークレーンの揺れに影響を与えるパラメータを
クレーンの停止時以前に検知し、この検知された
パラメータを用いて停止時以降における揺れ状態
を推定し、この揺れ状態が許容揺れ量以下になる
までの待時間を決定し、スタツカークレーンの停
止時から該待時間経過後直ちにフオーク装置を動
作させることを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

まず、第１図により、本発明の一実施例におけ
るスタツカークレーンの概略構成を説明する。こ
の図において、スタツカークレーン１は、走行レ
ール３上とガイドレール４との間に設置され、走
行レール３上をガイドレール４によつてガイドさ
れながら棚段に沿つて走行する。棚２は、スタツ
カークレーン１によつて入庫される荷１３を格納
するためのものである。スタツカークレーン１の
フレームは、下フレーム（サドル）５と、２本の
ポスト６と、上フレーム１８とで構成されてい
る。昇降体７は、このフレームにロープ１１によ
つて吊下げられ、ロープ１１の巻取りによつて昇
降動作が行なわれる。フオーク装置８は、この昇
降体７に設置されており、実際にはスライドフオ
ークと、このフオーク駆動用のモータとで構成さ
れる。サドル５に転動可能に取付けられた車輪９
ａ，９ｂは、走行用に設けられたものである。こ
の車輪９ａ，９ｂと、車輪９ｂを回転駆動する走
行用のモータ１０とで走行装置が構成される。昇
降装置１２は、昇降体７を昇降させるためのもの
である。この例における昇降装置１２は、一端を
昇降体７に取付けたロープまたはワイヤー１１を
巻取つたり巻戻しすることにより、昇降体７の昇
降動作を行なわせる。昇降装置１２は、具体的に
はドラムと、ドラム駆動用のモータとで構成され
る。検出器１４は、昇降体７に積載された荷１３
の重量を検出するものである。検出器１５は、昇
降体７の昇降高さ（昇降位置）を検出するための
ものであり、ポスト６に設けた被検出体１６を検
知することによつて昇降高さを検出する。この場
合の被検出体１６は、単なる被感知物であつても
良いし、それ自体がコード化されたコード板のよ
うなものであつても良い。ここで、感知物とは、
リミツトスイツチが機械的に感知可能なストライ
カ、近接スイツチが感応できる感応板や、光スイ
ツチが感応できる光感応物などである。なお、昇
降体７の昇降高さは、昇降装置１２のロープ巻取
量をパルスジエネレータとカウンタで計測するこ
とによつても得られるので、そのようなものであ
つても良い。１９は制御盤であり、後述する制御
装置が格納されている。走行、昇降、フオーク動
作などの制御は、制御装置によつて行なわれる。

この制御装置における本発明に関する部分の詳
細な構成例を第２図に示す。第２図において、２
０は制御用計算機（汎用のマイクロ・コンピユー
タが使用できる。）であり、入力されるパラメー
タを用いて、後述する方法により、スタツカーク
レーンの制御信号を演算し、出力する。入力制御
部２１は、上位計算機３０からの入出庫指令、取
扱う荷に関するデータを伝送手段等を介して入力
するための制御を行なう。また入力制御部２１
は、スタツカークレーンに取付けられた検出器か
らの検出値を入力するための制御およびデータ設
定部２４からのデータを入力するための制御も行
う。演算部２２は、通常の中央処理装置（CPU）
であり、メモリ２５に記憶されたプログラムに応
じて、データの入力、演算、出力の各処理を行
う。出力制御部２３は、演算部２２の演算結果で
ある制御信号を各操作端（例えば、フオーク駆動
用モータの電力供給部）に出力する制御を行う。
メモリ２５は、計算機２０の動作に必要なプログ
ラム、入力されてくる各種データ、演算結果等を
記憶する。データ設定部２４は、制御に必要なデ
ータをオペレータが設定するためのものである。

第２図における計算機２０の本発明の実施例に
関する部分の動作フローを第３図に示す。上位計
算機３０からの指令により、計算機２０はスタツ
カークレーン１を指令に対応する目的位置まで走
行させ停止させるための速度パターンを求め、こ
れを走行用モータ１０の速度調節部（図示せず）
に出力する。これによつて、スタツカークレーン
１は走行を開始する。第３図の動作は、この走行
開始によつて開始され、停止前に停止時の昇降体
７の昇降高さｌ、および荷１３の重量Ｗを入力す
る。これが第３図のF1のステツプである。ここ
で、昇降高さｌ、重量Ｗを入力している理由は、
スタツカークレーン１の揺れ状態（揺れ振動数、
揺れ幅）に大きな影響を与える変数パラメータで
あるためである。なお、ｌ，Ｗが既知の場合に
は、そのデータを入力することで対処でき、この
場合検出器の設置は不要となる。例えば、荷１３
の重量Ｗが判つている場合、この情報を上位計算
機３０やデータ設定部２４から計算機２０に与え
ることで良い。

スタツカークレーンの走行停止時における揺れ
に影響を与えるパラメータ（特に上述の変数パラ
メータ）が入力されると、こんどはこのパラメー
タを用いて待時間taを決定する。このステツプが
第３図のF2である。この実施例では、待時間ta
は、以下に述べる関係式から導びき出された数式
によつて演算される。スタツカークレーン１の走
行方向の等価曲げ剛性をEI〔Kgｆ・cm²〕、ポスト
６の質量をmp〔Kg〕、上フレーム１８の質量をmu
〔Kg〕、荷１３の重量Ｗから求まる荷の質量に昇降
体７の質量（フオーク装置も含む。）を加えた昇
降部１７の質量をｍ〔Kg〕、ポスト６の高さを
lmax〔cm〕、昇降体７の停止時の昇降高さをｌ
〔cm〕とすると、スタツカークレーン１の振動系
は第４図のように表わされる。このときの固有振
動数ω〔rad／ｓ〕は、次式で表わされる。

１／ω²＝１／3EI｛l³max（m_u＋１／４m_p）＋l³・ｍ
｝ ＝l³max・m₀／3EI（１＋αβ³） ……(1) ここで、m₀＝m_u＋１／４m_p ｍ＝α・m₀ ｌ＝β・lmax α；重量に関する係数 β；昇降高さに関する係数 (1)式において、固有振動数ωが最小値ω_nioとな
るのは、昇降高さｌがｌ＝l_nax（つまり、β＝１）
であり、質量ｍが最大値m_nax（荷１３が定格重量
に等しいとき）となる場合である。このときの係
数αをα_nax（＝m_nax／m₀）とすると、ω_nioは次式
のように表わされる。

１／ω² _nio＝1³ _nax・m₀／3EI（１＋α_nax） ……(2) (2)式で表わされるω_nioを用いて、固有振動数ω
を求めると、ωは次式で表わすことができる。

例えば、α_nax＝１の場合について、固有振動数
ωに対する昇降高さｌ、昇降部１７の質量ｍの影
響を求めると第５図のようになる。

また、スタツカークレーン１の制動時の慣性力
Ｐは、制動時の減速度をｇ、等価質量をmeとす
ると、次式で表わされる。

Ｐ＝me・ｇ ……(4) ここで、me＝（１＋αβ³）m₀ 制動時において、一定の減速度ｇが一定時間作
用した場合の最大初期変位Ａは、固有振動数ωが
最小値ω_nioとなるときの最大初期変位A_naxとの比
により、次式で表わされる。

Ａ＝１＋αβ³／１＋α_nax・A_nax ……(5) ここで、系の減衰比率をγとすると、制動力付
加後のポスト６の最上部の走行方向の変位ｘ、近
似的に次式で表わされる２曲線で囲まれる部分 ｘ＝±Ａ・e^-〓〓^t ……(6) で極大、極小値が周期的に変動する減衰振動とな
る。この様子は、第６図に示されている。変位ｘ
が予め設定されている許容値xa以下に減衰する
までに要する時間（待時間）taは、次式で表わさ
れる。

ta＝−ln（xa／Ａ）／γ・ω ……(7) この(7)式をA_nax，ω_nioを用いた式で書直すと、
待時間taは次式で表わされる。

減衰比率γ、最大初期変位A_naxは、実験的に
あるいは理論解析により求まる値である。α_naxも
予め求まる値である。これらの値は前もつてメモ
リ２５に記載されている。

したがつて、計算機２０は、入力されるパラメ
ータを用いて、(8)式の演算を行なえば、待時間ta
を計算することができる。

再び第３図に戻り、待時間taが求まると、スタ
ツカークレーン１の停止時を示す停止信号タイミ
ングを待つ。ステツプF3によりこのタイミング
が入力されると、ステツプF5，F6で示される如
き判断動作が実施される。これは、停止時からの
時間を計時するタイマーの出力ｔが待時間taに一
致するかどうかの判断であり、タイマーの出力ｔ
がｔ＝taになつたとき、次のステツプF7に進む。
ステツプF7においては、このタイミングでフオ
ーク装置８を動作させるための制御信号（フオー
ク起動信号）を出力する。このようにして、スタ
ツカークレーン１が走行停止する毎に、第３図に
示した如き制御が実施できる。

上述した実施例においては、待ち時間taをその
都度演算により求めたが、本発明はこのようなも
のに限定されない。すなわち、昇降体７の昇降さ
ｌおよび荷１３の重量Ｗをパラメータとする待時
間テーブルを予め作成して、メモリ２５に記憶さ
せておき、入力されるｌおよびＷからそのテーブ
ルを利用して該当する待時間taを抽出するもので
あつても良い。このような場合における計算機２
０の動作を示したのが第７図である。第７図にお
いて、ステツプF11，F12ではｌとＷを入力して
いる。ステツプF13では、この入力された値を用
いて予め作成されている待時間テーブルから該当
する待時間taを抽出（検索）する。ステツプF14
〜ステツプF18は、第３図におけるステツプF3〜
ステツプF7と同様の動作である。したがつて、
その説明は省略する。

以上説明した本発明の実施例によれば、揺れ状
態に大きな影響を及ぼすパラメータである昇降体
の昇降高さおよび荷を含む昇降体の重量を入力
し、これら変数を用いて実際の揺れ状態を推定
し、この揺れ状態が許容値以下になるまでの時間
を求め、この時間を待時間としてフオーク装置を
動作させるので、待ち時間は必要最小限となり、
荷役効率が向上する。

なお、上述した実施例においては、各検出器に
より各パラメータを検出したが、本発明はこれに
制限されない。パラメータをデータとして設定す
ることはもちろん、そのパラメータ自体でなくて
もそのパラメータの変動に対応して変動する物理
量を用いても良い。例えば、重量検出の場合であ
れば、昇降装置の駆動モータの電流から昇降部の
重量を推定するものであつても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、スタツカ
ークレーンの停止時におけるフオーク動作待時間
を短縮させることができ、その分だけ荷役効率を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるスタツカー
クレーン全体を示した図、第２図は本発明の一実
施例における制御装置部分を示した図、第３図は
第２図に示した制御装置の動作フローを示した
図、第４図、第５図、第６図は待時間を求める数
式を導出するための図、第７図は制御装置の動作
フローを示した図である。 １……スタツカークレーン、２……棚、３……
走行レール、４……ガイドレール、５……下フレ
ーム、６……ポスト、７……昇降体、８……フオ
ーク装置、９ａ，９ｂ……車輪、１０……モー
タ、１１……ロープまたはワイヤー、１２……昇
降装置、１３……荷、１４……検出器、１５……
検出器、１６……被検出体、１７……昇降部、１
８……上フレーム、１９……制御盤、２０……制
御用計算機、３０……上位計算機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 荷を格納する棚に沿つて走行する走行機能と
   該棚の高さ方向へ昇降体を移動する昇降機能とを
   有するスタツカークレーンの制御方法において、
   該スタツカークレーンの揺れに影響を与えるパラ
   メータを該停止時以前に検知し、該検知したパラ
   メータを用いて該停止時以降における該揺れ状態
   を推定し、該揺れ状態が許容揺れ量以下になるま
   での待時間を決定し、該停止時から該待時間経過
   後直ちに前記昇降体に設けられたフオーク装置を
   動作させることを特徴とするスタツカークレーン
   の制御方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の制御方法におい
   て、前記パラメータは、積載した荷を含む前記昇
   降体の重量あるいは重量に関する物理量と、該昇
   降体の昇降高さあるいは昇降高さに関する物理量
   とであることを特徴とするスタツカークレーンの
   制御方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の制御方法におい
   て、前記待時間の決定は、前記パラメータの各値
   に応じて予め記憶されている待時間のテーブルを
   利用し、前記パラメータの入力値に対応する待時
   間を該テーブルから求めることを特徴とするスタ
   ツカークレーンの制御方法。 ４ 棚に沿つて走行するための走行装置と、該棚
   の高さ方向へ昇降する昇降体と、該昇降体を昇降
   動作させる昇降装置とを備えたスタツカークレー
   ンを制御するスタツカークレーンの制御装置にお
   いて、該スタツカークレーンの揺れに影響を与え
   るパラメータを検知するための検知手段と、該検
   知手段からの出力値を該スタツカークレーンの停
   止時以前に入力し、該入力した値を用いて該スタ
   ツカークレーンの停止時以降における揺れ状態が
   許容揺れ量以下になるまでの待時間を演算し、該
   停止時から該待時間経過後に前記昇降体に設けら
   れたフオーク装置を動作させる動作信号を出力す
   る演算手段とを設けたことを特徴とするスタツカ
   ークレーンの制御装置。