JP5436747B2

JP5436747B2 - 物品移載装置

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Publication number: JP5436747B2
Application number: JP2006201982A
Authority: JP
Inventors: 達弥三井
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2026-07-25
Also published as: JP2008024493A

Description

本発明は、例えば自動倉庫内で物品を搬送し、物品を格納するラックとの間で物品の入出庫を行なう物品移載装置に関する。

従来、コンピュータ制御により無人化して物品の入出庫を行なう自動倉庫には、例えば鉄骨からなり物品を格納するための複数のラックが水平方向と上下方向に並設された格納庫と、物品を搬送して各ラックに対し物品の入出庫を行なうスタッカクレーン（物品移載装置）とを備えたものがある。この種の自動倉庫に具備するスタッカクレーンは、一般に、格納庫に沿って床や天井に延設したレール上を走行するための走行台車と、走行台車に接続して垂直に立設したマストと、このマストに沿って昇降する昇降台と、昇降台を昇降させる昇降装置とを備えて構成されている。また、昇降台には、互いの離間距離を大小変化させるように水平移動可能とされ、且つラックとの対向方向に伸縮自在とされた一対のフォークが具備されている。このスタッカクレーンにおいては、格納庫に沿って走行しながら昇降台が昇降し、所定のラックとの対向位置に昇降台が定置した段階で、一対のフォークが伸縮し、一対のフォークで把持した物品を昇降台からラック側に移送する入庫や、ラック内の物品を把持してラックから昇降台側に移送する出庫が行なわれる。

また、この種のスタッカクレーンが具備する一対のフォークには、それぞれ、水平移動可能に昇降台に支持された固定フォークと、固定フォークに支持されるとともにスライド移動可能に係合した複数の可動フォークとを備えて構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。そして、一対のフォークが第１電動機を駆動することで水平移動し、一対のフォークの間に載置された物品を把持したり、把持状態を解除することができ、また、第２電動機を駆動することで可動フォークがスライド移動して一対のフォークが伸縮し、把持した物品をラックと昇降台との間で搬送することができる。また、第１電動機にトルクリミッタを具備することにより、一対のフォークが水平移動して物品を把持する際に物品に必要以上の把持力が作用することを防止し、物品が傷むことを防止している。

一方、このようなスタッカクレーンには、昇降台に位置検出手段が具備されている。この位置検出手段は、昇降台の昇降時にラックの底板面（物品が載置される載置面）を検知し、物品の入庫時には、物品の底面（昇降台の荷受面）がラックの載置面よりも少しだけ上方に位置した状態で昇降台を停止させるようにする。これにより、一対のフォークで把持した物品をラックに入庫させる際に、物品の下端側がラックの底板に接触して損傷することを防止している。また、ラックに格納した物品を出庫させる際には、レーザ式検出センサによって入庫時と同位置で昇降台を停止させ、一対のフォークが水平移動及び伸縮してラック内の物品を把持した段階で、昇降台を少しだけ上昇させることにより、ラックの載置面から物品の底面を離すようにしている。
特開２００３−２０６００４号公報

しかしながら、第１電動機にトルクリミッタを具備した上記の物品移載装置（スタッカクレーン）においては、物品を把持する把持動作毎に機械的なトルクリミッタの作動により第１電動機の駆動を制御するため、例えば１日に数万回も繰り返し把持動作を実行するような場合には、トルクリミッタが早期に寿命に達してしまったり、把持動作を繰り返すに従いその精度に狂いが生じて、物品が過大な把持力で把持されたり、逆に物品に十分な把持力が作用していない状態でトルクリミッタが作動してしまうおそれがあった。

また、上記の物品移載装置においては、物品の出庫時に、一対のフォークがラック内の物品を把持した段階で昇降台を少しだけ上昇させるため、物品の入庫時と比較して出庫時の動作が煩雑となって搬送効率の低下を招くという問題もあった。

本発明は、上記事情を鑑み、把持する物品に過大な把持力が作用することを防止して、長期にわたり精度よく物品を把持可能な物品移載装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の物品移載装置は、略水平方向に移動可能に立設されたマストと、該マストに沿って昇降可能に支持された昇降台と、該昇降台を昇降させる昇降装置と、前記昇降台に設けられ、並設する格納庫のラックとの対向方向に伸縮自在で、且つ前記対向方向に直交する水平方向に移動して物品を把持する一対のフォークとを備える物品移載装置において、前記一対のフォークを水平移動させるための第１電動機の電流値を制御して、前記物品を把持する把持力を制御する制御手段が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の物品移載装置において、前記一対のフォークには、少なくとも一方のフォークの前記物品を把持する内側の面に、他の部分よりも前記物品に対する相対摩擦係数が大きい把持部が具備されていることがより望ましい。

本発明の物品移載装置によれば、第１電動機の電流値を制御して第１電動機の駆動を制御する制御手段が設けられていることによって、第１電動機の駆動及び一対のフォークの移動、ひいては物品に作用する把持力を電気的に制御できるため、機械的なトルクリミッタのように把持動作が繰り返されることによる寿命の早期化を招いたり、その精度に狂いが生じることがない。これにより、常時精度よく第１電動機の駆動を制御することができ、確実に物品に過大な把持力が作用することを防止できる。

また、本発明の物品移載装置においては、一対のフォークの物品を把持する内側の面に、他の部分よりも物品に対する相対摩擦係数が大きな把持部が備えられていることによって、物品を小さな把持力で確実に把持することが可能になり、物品を傷めることをより確実に防止できる。

さらに、一対のフォークのうち一方のフォークの内側の面にのみ把持部を具備することによって、一対のフォークの内側の面に対し、この一対のフォークで把持される物品の側面が交差して、物品が傾いて置かれているような場合においても、一対のフォークの把持動作時に、傾いた物品の一方のフォークの把持部が接触した部分を摩擦力で保持し、他方のフォークが接触した部分を他方のフォークに沿って滑動させることができ、一対のフォークの把持動作に従って物品の位置を矯正することができる。これにより、傾いて置かれた物品に対しても確実に且つ安定した状態で把持することが可能になる。

また、このようにフォークに把持部を備えることにより、制御手段で第１電動機の電流値を制御して物品を好適に把持できるように制御した把持力を、確実に精度よく物品に作用させることができる。これにより、より確実に安定した状態で物品を把持することが可能になる。

以下、図１から図８を参照し、本発明の一実施形態に係る物品移載装置について説明する。本実施形態は、例えば自動倉庫内で物品を搬送するスタッカクレーン（物品移載装置）に関するものである。

本実施形態の自動倉庫Ａは、図１に示すように、例えば鉄骨からなり物品Ｗを格納するための複数のラック１ａが水平方向（矢印Ｘ方向）と上下方向（矢印Ｚ方向）に並設する格納庫１と、格納庫１の各ラック１ａに対し物品Ｗの入出庫を行なうスタッカクレーン２とを備えて構成されている。

本実施形態のスタッカクレーン２は、図１及び図２に示すように、床面に設けられるとともに格納庫１に沿って平行に延設する２条の床ガイドレール３上に、走行可能に設けられた走行台車部４と、走行台車部４に繋がり垂直方向に立設した正面視で略矩形枠状を呈するガイドフレーム５と、ガイドフレーム５の内側に昇降可能に支持されて設けられた昇降台６と、ガイドフレーム５に一体に取り付けられ昇降台６を昇降させる昇降装置７とが主な構成要素とされている。

ガイドフレーム５は、それぞれ垂直に立設した一対のマスト５ａと、一対のマスト５ａの各上端を繋ぐように水平方向に延設した上フレーム部材５ｂと、一対のマスト５ａの下端及び走行台車部４と繋がる下フレーム部材５ｃとから構成されている。また、このガイドフレーム５は、一対のマスト５ａが上フレーム部材５ｂ及び下フレーム部材５ｃよりも長く形成されて略長方形枠状に形成されている。

走行台車部４は、図２に示すように、一対の走行機構４ｄ、４ｇで構成され、一方の走行機構４ｄは、互いに回転軸４ａで接続された２つの車輪４ｂと、回転軸４ａを回転させる例えばサーボモータなどの駆動手段４ｃとを備えて一方のマスト５ａ側に設けられている。また、他方の走行機構４ｇは、互いに回転軸４ｅで繋げられた２つの車輪４ｆを備えて他方のマスト５ａ側に設けられている。そして、この走行台車部４は、２条の床ガイドレール３のそれぞれに各走行機構４ｄ、４ｇの１つずつの車輪４ｂ、４ｆが配置されて、床ガイドレール３上を走行可能とされている。

昇降台６は、図２に示すように、ガイドフレーム５の内側に、一対のマスト５ａに沿って昇降可能に設けられている。この昇降台６は、一対のマスト５ａの内側を向く各面に、水平方向（左右方向）の両端側がそれぞれ係合して設けられたケージフレーム６ａと、ケージフレーム６ａに支持されてケージフレーム６ａ上に設けられた略矩形平板状の複数の荷受台６ｂとが主な構成要素とされている。また、複数の荷受台６ｂは、それぞれの上面が略同一水平面上に配されて物品Ｗが載置される荷受面Ｓ１を形成している。さらに、昇降台６には、図１に示した格納庫１のラック１ａと対向するケージフレーム６ａの側面に、例えばレーザ式検出センサなどの位置検出手段９が設けられている。また、荷受台６ｂの上方には、図２から図４に示すように、前記ラック１ａとの対向方向に伸縮自在で、且つ対向方向に直交する水平方向に移動可能な一対のフォーク１０が、ケージフレーム６ａにそれぞれ支持されて平行に設けられている。

一対のフォーク１０は、図２から図５に示すように、それぞれ、略矩形板状で断面略コ字状の固定フォーク１０ａと、互いに平行に係合する略矩形板状で断面略コ字状の２つの可動フォーク（中間可動フォーク１０ｂ、先端可動フォーク１０ｃ）とから構成されている。また、２つの可動フォークのうち、中間可動フォーク１０ｂは、固定フォーク１０ａに互いの開口側を対向させつつスライド移動可能に係合され、先端可動フォーク１０ｃは、固定フォーク１０ａとの間に中間可動フォーク１０ｂを配した状態で、中間可動フォーク１０ｂにスライド移動可能に係合されている。

より具体的に、一対のフォーク１０は、図５に示すように、それぞれ、固定フォーク１０ａの上下端部の外側にそれぞれ、上下方に突出する一対のスライド部材１０ｄが取り付けられている。また、中間可動フォーク１０ｂには、上下端部にそれぞれ、内側に開口して外側に凹む第１ガイド溝１０ｅと、外側に開口して内側に凹む第２ガイド溝１０ｆとが形成されている。そして、対向する一対の第１ガイド溝１０ｅに一対のスライド部材１０ｄが係合されて、中間可動フォーク１０ｂが、固定フォーク１０ａに沿ってスライド移動可能とされている。また、先端可動フォーク１０ｃには、上下端部の内側にそれぞれ、内側に突出するスライド部材１０ｇが取り付けられている。そして、この一対のスライド部材１０ｇが一対の第２ガイド溝１０ｆにそれぞれ係合されて、先端可動フォーク１０ｃが、中間可動フォーク１０ｂに沿ってスライド移動可能とされている。

また、一対のフォーク１０には、図３及び図４に示すように、一対のフォーク１０を荷受台６ｂの長手方向に水平移動させる水平移動機構１１が取り付けられている。この水平移動機構１１は、各固定フォーク１０ａに連結部材１１ａを介して接続した無端状で環状のチェーンベルト１１ｂと、このチェーンベルト１１ｂを回動自在に支持する一対のスプロケット１１ｃと、一方のスプロケット１１ｃを正逆回転させる例えばサーボモータなどの第１電動機１１ｄとを備えて構成されている。ここで、各固定フォーク１０ａとチェーンベルト１１ｂを繋ぐ連結部材１１ａは、一方の固定フォーク１０ａに繋がる連結部材１１ａが、一対のスプロケット１１ｃに巻き回された状態で上方に位置する部分のチェーンベルト１１ｂに繋がり、他方の固定フォーク１０ａに繋がる連結部材１１ａが、下方に位置する部分のチェーンベルト１１ｂに繋がっている。そして、このように構成した水平移動機構１１は、第１電動機１１ｄの駆動によってチェーンベルト１１ｂが正逆回動し、このチェーンベルト１１ｂの回動に従い各連結部材１１ａ及び各固定フォーク１０ａが水平移動して、一対のフォーク１０同士を近づけたり、離したりすることができる。

一方、一対のフォーク１０には、図３に示すように、中間可動フォーク１０ｂと先端可動フォーク１０ｃをスライド移動させる伸縮移動機構１２が取り付けられている。この伸縮移動機構１２は、荷受台６ｂの下方で左右方向に延設したスプラインシャフト１２ａと、スプラインシャフト１２ａの軸線方向略中央に取り付けられた図示せぬスプロケットに外側から巻き回されて噛合した無端状の第１伝動チェーンベルト１２ｂと、第１伝動チェーンベルト１２ｂのスプラインシャフト１２ａと対向する側に噛合した第１スプロケット１２ｃと、第１スプロケット１２ｃに回転軸が接続された第２電動機１２ｄと、スプラインシャフト１２ａが互いの軸線を同軸上に配して挿通して噛合する第２スプロケット１２ｅと、固定フォーク１０ａの略中央に回転可能に支持された第３スプロケット１２ｆと、第２スプロケット１２ｅ及び第３スプロケット１２ｆに巻き回された無端状の第２伝動チェーンベルト１２ｇと、図５に示すように、固定フォーク１０ａと中間可動フォーク１０ｂで画成される空間内に第３スプロケット１２ｆと同軸に接続して設けられたピニオン１２ｈと、中間可動フォーク１０ｂに固定されピニオン１２ｈと噛合したラック１２ｉと、中間可動フォーク１０ｂの先端側に設けられた第４スプロケット１２ｊと、図６に示すように、中間可動フォーク１０ｂの後端側に設けられた第５スプロケット１２ｋと、一端が固定フォーク１０ａの先端側に止着され、第５スプロケット１２ｋを介して他端が先端可動フォーク１０ｃの先端側に止着された第３伝動チェーンベルト１２ｍと、一端が固定フォーク１０ａの後端側に止着され、第４スプロケット１２ｊを介して他端が先端可動フォーク１０ｃの後端側に止着された第４伝動チェーンベルト１２ｎとから構成されている。なお、図３に示した第２スプロケット１２ｅは、内周に歯を備えたスプラインと外周に歯を備えたスプロケットが互いの軸線を同軸上に配して重なって一体形成されており、スプラインシャフト１２ａが、連通する内孔に挿通しつつ内周の歯に噛合している。また、第２電動チェーンベルト１２ｇは、外周に歯を備えたスプロケットに噛合しつつ巻き回されている。

この伸縮移動機構１２では、第２電動機１２ｄが駆動すると、第１伝動チェーンベルト１２ｂ及びこの第１伝動チェーンベルト１２ｂが巻き回され且つスプラインシャフト１２ａに取り付けた図示せぬスプロケットを介して、スプラインシャフト１２ａが軸線回りに例えば正方向に回転する。そして、第２スプロケット１２ｅが回転するとともに、第２伝動チェーンベルト１２ｇを介して第３スプロケット１２ｆが回転する。この第３スプロケット１２ｆの回転によって、ピニオン１２ｈが回転し、ラック１２ｉを介して中間可動フォーク１０ｂが、固定フォーク１０ａに対し一対のフォーク１０を伸ばすようにスライド移動する。このとき、第４伝動チェーンベルト１２ｎの他端が第４スプロケット１２ｊ側に引っ張られ、この他端が止着した先端可動フォーク１０ｃを固定フォーク１０ａから外側に伸ばすようにスライド移動させる。これにより、一対のフォーク１０を伸ばすことができる。逆に、スプラインシャフト１２ａを逆方向に回転させた場合には、ラック１２ｉを介して中間可動フォーク１０ｂが一対のフォーク１０を縮めるようにスライド移動し、これに伴って、第３伝動チェーンベルト１２ｍの他端が第５スプロケット１２ｋ側に引っ張られ、この他端が止着した先端可動フォーク１０ｃを固定フォーク１０ａ側に引っ張る。これにより、一対のフォーク１０を縮めることができる。

また、本実施形態では、図３及び図４に示すように、第１電動機１１ｄの電流値を検出する電流値センサ１３が第１電動機１１ｄに接続して設けられている。さらに、電流値センサ１３と第１電動機１１ｄとにそれぞれ接続し、第１電動機１１ｄの電流値を検知しつつこの第１電動機１１ｄの電流値を制御する制御手段１４が設けられている。

さらに、一対のフォーク１０の各先端可動フォーク１０ｃには、互いに対向して内側を向く面に、上下方向に平行に並び、先端可動フォーク１０ｃの長手方向に延びる例えば発泡性のゴムなどの把持部材（把持部）１５が設けられている。この把持部１５は、先端可動フォーク１０ｃの他の部分よりも、物品Ｗに対する大きな相対摩擦係数を有している。

一方、昇降装置７は、図２に示すように、一方のマスト５ａの上端側に設けられたワイヤドラム７ａと、このワイヤドラム７ａを正逆回転させる昇降モータ７ｂと、他方のマスト５ａの上端側に設けられたシーブ７ｃと、ワイヤドラム７ａに一端側が巻き回され、このワイヤドラム７ａから送り出された他端が一方のマスト５ａ側に位置する部分のケージフレーム６ａに上方側から接続された第１昇降用ワイヤ７ｄと、ワイヤドラム７ａに一端側が巻き回され、ワイヤドラム７ａから送り出された他端側がシーブ７ｃを介して、他方のマスト５ａ側に位置する部分のケージフレーム６ａに上方側から接続された第２昇降用ワイヤ７ｅとから構成されている。これにより、ケージフレーム６ａ（昇降台６）は、２本の昇降用ワイヤ７ｄ、７ｅによって吊り下げ状態で支持され、例えばワイヤドラム７ａが正方向に回転した場合には、両昇降用ワイヤ７ｄ、７ｅがワイヤドラム７ａに巻き取られて、ケージフレーム６ａを上昇させることができ、ワイヤドラム７ａを逆方向に回転した場合には、ワイヤドラム７ａに巻き取られた両昇降用ワイヤ７ｄ、７ｅが送り出されてケージフレーム６ａを下降させることができる。

また、この昇降装置７には、ケージフレーム６ａの位置検出手段９で所定のラック１ａの物品Ｗを載置する底板の上面（載置面Ｓ２）を検知した結果を受けて、昇降モータ７ｂの駆動を制御する制御手段１６が接続されている。

ついで、上記の構成からなるスタッカクレーン２の作用及び効果について説明する。

はじめに、昇降台６が最下方に位置した状態で、例えばスタッカクレーン２に並設したベルトコンベアなどで搬送された物品Ｗが一対のフォーク１０の間に位置するように、一対のフォーク１０を伸ばす。そして、図４に示すように、水平移動機構１１の第１電動機１１ｄを駆動することによって、一対のフォーク１０を物品Ｗ側に水平移動させ、先端可動フォーク１０ｃの把持部１５を物品Ｗの側面に当接させてこれを把持する。

このとき、第１電動機１１ｄの電流値を電流値センサ１３によって検出しており、その検出結果が制御手段１４に送られ、制御手段１４がこの電流値の大きさを基に第１電動機１１ｄの駆動を制御している。ここで、図７（ａ）は、一対のフォーク１０によって、物品Ｗを把持する把持動作時、把持した物品Ｗを搬送する搬送時及び搬送した物品Ｗの把持状態を解除する開放動作時における一対のフォーク１０の水平移動速度と時間の関係を示している。また、図７（ｂ）は、把持動作時、搬送時及び開放動作時の第１電動機１１ｄの電流値と時間の関係を示している。なお、図７（ａ）は、縦軸が一対のフォーク１０の移動速度を示しており、横軸の時間軸を境に、縦軸上方が、一対のフォーク１０が互いの間隔を狭めるように移動する際の移動速度を示し、縦軸下方が、一対のフォーク１０が互いの間隔を広げるように移動する際の移動速度を示している。また、図７（ｂ）は、縦軸が電流値を示しており、横軸の時間軸を境に、縦軸上方が第１電動機１１ｄの力行時の電流値を示し、縦軸下方が回生時の電流値を示している。

そして、本実施形態では、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、把持動作時には、はじめに、制御手段１４が、一対のフォーク１０の移動速度を加速させるために必要なトルクで第１電動機１１ｄを駆動させるように、電流値をＩ１に制御する。これにより、一対のフォーク１０が徐々にその移動速度を上げながら物品Ｗに近づいてゆく。ついで、一対のフォーク１０の移動速度が予め設定した最高速度Ｖ１に達した段階（時刻Ｔ１）で、制御手段１４が、例えば一対のフォーク１０の移動速度を検知する速度センサに繋がるエンコーダーを通じて最高速度Ｖ１に達したことを検知するとともに、この移動速度Ｖ１を維持するように電流値をＩ２に下げる。これにより、第１電動機１１ｄのトルクが下がり、一対のフォーク１０が一定速度Ｖ１で物品Ｗに近づいてゆく。ついで、物品Ｗの大きさは予め分かっているため、一定速度Ｖ１で移動する一対のフォーク１０が所定の距離まで物品Ｗに近づいた段階（時刻Ｔ２）で、制御手段１４が、第１電動機１１ｄの電流値を回生状態となるＩ３に切り替える。これにより、一対のフォーク１０は、徐々に移動速度を下げながら物品Ｗに近づいてゆく。

そして、一対のフォーク１０が緩やかな移動速度Ｖ２をもって物品Ｗの側面に接触した段階（時刻Ｔ３）で、一対のフォーク１０の間に物品Ｗが挟まれることで一対のフォーク１０の移動が停止し、第１電動機１１ｄの回転量が変化しなくなる。これと同時に、制御手段１４は、第１電動機１１ｄの電流値を回生状態の電流値Ｉ３から力行状態となる電流値Ｉ４に切り換える。ここで、このように切り換えた電流値Ｉ４は、予め設定された所定の電流値であり、この電流値Ｉ４で駆動する第１電動機１１ｄのトルクによって、物品Ｗに、損傷が生じることがなく且つ確実に把持できる所定の把持力が作用する。

よって、上記の把持動作時において、制御手段１４が、第１電動機１１ｄの電流値を制御して、一対のフォーク１０の移動速度及び物品Ｗに作用する把持力が電気的に制御されるため、このような把持動作が数万回にわたって実施された場合においても、従来の機械的なトルクリミッタのように寿命が早期化したり、制御を繰り返し行なうに従い制御の精度に狂いが生じることがなく、長期にわたって確実に且つ安定した状態で物品Ｗを把持することができる。また、本実施形態においては、先端可動フォーク１０ｃの把持部１５が物品Ｗに対して大きな相対摩擦係数を有し、この把持部１５が当接して物品Ｗを把持するように構成しているため、この相対摩擦係数に見合った小さな把持力を物品Ｗに作用させるように電流値Ｉ４を設定しておくことで、従来のフォークと比べて小さな把持力をもって物品Ｗを保持することができる。

ついで、搬送装置上で物品Ｗを把持した一対のフォーク１０は、伸縮移動機構１２の第２電動機１２ｄの駆動により元の位置に復帰するように縮むことにより、物品Ｗを昇降台６の荷受台６ｂ上（荷受面Ｓ１上）に移送（搬送）する。そして、物品Ｗが荷受台６ｂ上に搬送された段階で、スタッカクレーン２が、走行台車部４の駆動により、床ガイドレール３上を、物品Ｗを格納する所定のラック１ａに向けて水平方向に移動する。また、このスタッカクレーン２の水平移動と同時に、ワイヤドラム７ａが昇降モータ７ｂの駆動によって各昇降用ワイヤ７ｄ、７ｅを巻き取ってゆく。これにより、昇降装置７の各昇降用ワイヤ７ｄ、７ｅに吊り下げ状態で支持された昇降台６が一対のマスト５ａに沿って上昇し、物品Ｗを格納する所定のラック１ａの高さ位置に昇降台６及び物品Ｗを上昇させる。

また、このように、一対のフォーク１０で把持した物品Ｗを搬送装置から荷受台６ｂ上に移送したり、スタッカクレーン２及び昇降台６が移動する物品Ｗの搬送時においても、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、制御手段１４によって第１電動機１１ｄの電流値がＩ４で維持されている。このため、搬送中の物品Ｗは、好適な把持力をもって一対のフォーク１０で保持されている。また、電流値センサ１３で第１電動機１１ｄの電流値が継続的に検出されているため、搬送中に電流値が変化するようなことがあっても、この電流値の変化を捉え、制御手段１４が所定の電流値Ｉ４を即時に維持するように電流値を制御する。これにより、確実に好適な把持力をもって物品Ｗが保持されて搬送される。

一方、物品Ｗを格納する所定のラック１ａに近づいた際には、図８（ａ）に示すように、ケージフレーム６ａに設けた位置検出手段９によってラック１ａの載置面Ｓ２の水平位置が検出される。この検出結果を受けた昇降装置７に繋がる制御手段１６は、昇降装置７を制御し、昇降台６の荷受面Ｓ１がラック１ａの載置面Ｓ２よりも上方に位置するようにして昇降台６の上昇を停止させる。このように昇降台６が停止した段階で、一対のフォーク１０がラック１ａの内部に向けて（ラック１ａとの対向方向外側に向けて）伸び、把持した物品Ｗをラック１ａ内の所定位置に搬送する。

また、このように所定のラック１ａに物品Ｗを入庫する際には、図８（ａ）に示すように、一対のフォーク１０が外側に伸びるに従って、ケージフレーム６ａと固定フォーク１０ａの固定部に物品Ｗの重量に応じた曲げモーメントが漸次大きく作用することになる。このため、ラック１ａ内に物品Ｗを搬送するに従って、先端可動フォーク１０ｃの先端側が下方に配されるように曲げ変形する。本実施形態においては、このように一対のフォーク１０が曲げ変形した場合おいても、昇降台６の荷受面Ｓ１がラック１ａの載置面Ｓ２よりも上方に位置しているため、物品Ｗの下端がラック１ａの外側の角部（端部）に当接することがない。また、物品Ｗを把持した一対のフォーク１０がラック１ａ内に向けて伸びるに従い、曲げ変形によって把持した物品Ｗが徐々に下方に配されてゆくため、物品Ｗの底面とラック１ａの載置面Ｓ２との隙間が小さくなる。これにより、後述する一対のフォーク１０を水平移動させて物品Ｗの把持状態を解除した際に、物品Ｗが落下して大きな衝撃を受けることなく、載置面Ｓ２に載置される。

そして、上記のように、一対のフォーク１０を伸ばして把持した物品Ｗをラック１ａ内に搬送した段階で、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、把持した物品Ｗを開放する開放動作時が開始（時刻Ｔ４）され、はじめに、制御手段１４が、第１電動機１１ｄの力行状態の電流値Ｉ４を回生状態の電流値Ｉ５に切り替える。これにより、一対のフォーク１０が互いの間隔を広げるように移動しはじめ、物品Ｗの把持状態が解除されて、物品Ｗがラック１ａの載置面Ｓ２上に載置される。また、このように制御手段１４で第１電動機１１ｄの電流値を力行状態の電流値Ｉ５に切り替えた際には、一対のフォーク１０の移動速度が加速させるトルクで第１電動機１１ｄが駆動する。このため、一対のフォーク１０が徐々にその移動速度を上げながら物品Ｗから離れてゆく。ついで、一対のフォーク１０の移動速度が予め設定した開放時の最高速度Ｖ３に達した段階（時刻Ｔ５）で、制御手段１４が、この最高速度Ｖ３を検知するとともに、この移動速度Ｖ３を維持するように電流値をＩ３に切り替える。これにより、一対のフォーク１０が一定速度Ｖ３で物品Ｗから離れてゆく。ついで、物品Ｗの大きさに基づき、一定速度Ｖ３で移動する一対のフォーク１０が初期位置に近づいた時刻Ｔ６で、制御手段１４が、第１電動機１１ｄの電流値Ｉ３を回生状態の電流値Ｉ２に切り替えられる。これにより、一対のフォーク１０は、その移動速度が減速し、徐々に移動速度を下げながら初期位置に近づいてゆく。そして、一対のフォーク１０が緩やかな速度で初期位置に戻った時刻Ｔ７で、制御手段１４により第１電動機１１ｄの駆動が停止され開放動作が完了する。

一方、ラック１ａに格納した物品Ｗを出庫させる際には、スタッカクレーン２を水平移動させるとともに物品Ｗを保持していない昇降台６を移動させながら、搬送する物品Ｗが格納されたラック１ａに近づける。そして、昇降台６が所定のラック１ａに近づいた段階で、図８（ｂ）に示すように、位置検出手段９がラック１ａの載置面Ｓ２を検出し、この検出結果を受けた昇降装置７に繋がる制御手段１６が昇降装置７を制御して、荷受面Ｓ１をラック１ａの載置面Ｓ２よりも僅かに下方に位置させるように昇降台６を停止させる。このように昇降台６が停止した段階で、一対のフォーク１０がラック１ａ内に向けて伸び、一対のフォーク１０の間に配された物品Ｗを第１電動機１１ｄの駆動によって把持する。このとき、荷受面Ｓ１がラック１ａの載置面Ｓ２よりも僅かに下方に位置しているため、一対のフォーク１０も下方に位置し、物品Ｗは、その下端側が一対のフォーク１０で把持される。そして、この場合においても、前述と同様に、制御手段１４が第１電動機１１ｄの電流値を制御することにより、好適な把持力をもって物品Ｗが把持される。

ついで、図８（ｂ）に示すように、一対のフォーク１０を縮ませてラック１ａから物品Ｗを出庫させる。このとき、出庫動作のはじめの段階では、物品Ｗの底面がラック１ａの載置面Ｓ２上を移動して物品Ｗが引き出される。そして、一対のフォーク１０が縮んで、完全に物品Ｗが一対のフォーク１０で支持されるとともに、一対のフォーク１０が下方に曲げ変形する。そして、さらに一対のフォーク１０が縮むに従い物品Ｗが上方に配されてゆく。このため、荷受台６ｂに近づくにつれて物品Ｗが上方に持ち上げられることになり、且つ荷受面Ｓ１が載置面Ｓ２よりも下方に位置されているため、物品Ｗの下端が荷受台６ｂの端部（角部）に当接することがない。

したがって、本実施形態の物品移載装置（スタッカクレーン）２によれば、第１電動機１１ｄの電流値を制御して第１電動機１１ｄの駆動を制御する制御手段１４が設けられていることによって、第１電動機１１ｄの駆動及び一対のフォーク１０の移動、ひいては物品Ｗに作用する把持力を電気的に制御でき、従来の機械的なトルクリミッタで把持力を制御するものと比較して、確実に物品Ｗに過大な把持力が作用することを防止できる。

また、一対のフォーク１０の物品Ｗを把持する内側の面に把持部１５を備えることによって、物品Ｗを小さな把持力で確実に把持することができ、物品Ｗを傷めることを確実に防止できる。さらに、このような把持部１５を備えることにより、制御手段１４で第１電動機１１ｄの電流値を制御して物品Ｗを好適に把持できるように制御した把持力を、確実に精度よく物品Ｗに作用させることができ、さらに確実に安定した状態で物品Ｗを把持することが可能になる。

また、位置検出手段９の検出結果を受けた昇降装置７に繋がる制御手段１６によって、物品Ｗの入庫時には、ラック１ａの載置面Ｓ２に対し昇降台６の荷受面Ｓ１を上方に位置させて昇降台６を停止させることができるため、入庫に伴って物品Ｗの下端がラック１ａに接触することを防止できる。さらに、このとき一対のフォーク１０が、ラック１ａに向けて伸びるに従い曲げ変形することによって、ラック１ａの載置面Ｓ２と物品Ｗの底面との離間が大きくなりすぎることがなく、物品Ｗの把持状態を解除した際に、物品Ｗに大きな衝撃を作用させずに載置することができる。また、出庫時には、昇降台６の荷受面Ｓ１がラック１ａの載置面Ｓ２よりも下方に位置した状態で昇降台６が停止するため、物品Ｗの下端が昇降台６に接触することを確実に防止できる。これにより、従来の物品移載装置のように、物品Ｗの出庫時に、物品Ｗを一対のフォーク１０が把持した段階で昇降台６を少しだけ上方に移動させるような煩雑な作業を必要としないため、物品Ｗの入出庫作業を効率的に行なうことが可能になる。

また、本実施形態の物品移載装置２においては、物品Ｗを把持して搬送する一対のフォーク１０が、複数の略平板状の部材を互いにスライド移動可能に係合して形成されることにより、一対のフォーク１０のそれぞれの幅を小さく形成することができ、格納庫１のラック１ａの幅寸法を、物品Ｗの幅に小さな幅の一対のフォーク１０が挿入できる程度に形成することができる。これにより、デッドスペースを小さくしてラック１ａを形成することができ、自動倉庫Ａの物品収容力を向上させることも可能になる。

なお、本発明は、上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、第１電動機１１ｄの電流値を制御する制御手段１４や昇降装置７に繋がる制御手段１６がそれぞれ個別に設けられているものとして説明を行なったが、これらの制御手段や例えばスタッカクレーンの動作を制御する他の制御手段などは、同一の制御手段として構成されてもよい。

また、本実施形態では、一対のフォーク１０が、それぞれ１つの固定フォーク１０ａと２つの可動フォーク１０ｂ、１０ｃで構成されているものとしたが、例えば可動フォークを１つとしたり、３つ以上として一対のフォーク１０が構成されていてもよい。

さらに、本実施形態では、一対のフォーク１０の互いに対向するそれぞれの内側の面に把持部１５が具備されているものとしたが、どちらか一方のフォーク１０の内側の面にのみ把持部１５が設けられていてもよい。このように一方のフォーク１０にのみ把持部１５が具備した場合には、例えば、図９（ａ）に示すように、昇降台６の荷受面Ｓ１（もしくはラック１ａの載置面Ｓ２）に載置された物品Ｗが、一対のフォーク１０の内側の面に対して一対のフォーク１０で把持される側面Ｗ１を交差させるように傾いているような場合においても、図９（ｂ）に示すように、一対のフォーク１０の把持動作（水平移動や伸縮）に従い物品Ｗの側面Ｗ１に一対のフォーク１０のそれぞれの内側の面が面接触するように物品Ｗの位置を矯正して把持することができる。すなわち、図９（ａ）に示すように、一対のフォーク１０が水平移動してそれぞれのフォーク１０の内側の面が、傾いた物品Ｗのそれぞれの角部Ｗ２、Ｗ３に当接するとともに、一方のフォーク１０の内側の面に設けられた把持部１５が当接した角部Ｗ２は、把持部１５との摩擦力によってその当接位置が保持され、把持部１５を備えない他方のフォーク１０の内側の面に当接した角部Ｗ３は、さらなる一対のフォーク１０の水平移動もしくは伸縮、もしくは水平移動と伸縮の両移動によって他方のフォーク１０の内側の面内を滑動することになる。これにより、一対のフォーク１０の把持動作に従い、把持部１５で保持した角部Ｗ２を中心に物品Ｗが回動することになり、物品Ｗの位置が矯正されてゆく。そして、最終的に、図９（ｂ）に示すように、一対のフォーク１０のそれぞれの内側の面と、物品Ｗの一対のフォーク１０で把持される側面Ｗ１とが面接触するように物品Ｗが回動してその位置が完全に矯正されて、本実施形態と同様、物品Ｗは、一対のフォーク１０によって確実且つ安定した状態で把持されることになる。よって、このように一方のフォーク１０にのみ把持部１５を備えることによって、傾いた状態で載置された物品Ｗに対しても確実に且つ安定した状態で把持することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る物品移載装置を備えた自動倉庫を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る物品移載装置を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る物品移載装置の昇降台に設けられた一対のフォーク及び一対のフォークの移動機構を示す斜視図である。図３の一対のフォークを水平移動及び伸ばした状態を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る物品移載装置に具備されるフォークを示す断面図である。本発明の一実施形態に係る物品移載装置に具備されるフォークの伸縮移動機構の一部を示す図である。本発明の一実施形態に係る物品移載装置に具備されるフォークの動作時におけるフォークの移動速度及び第１電動機の電流値のタイミングチャートである。本発明の一実施形態に係る物品移載装置で物品の入出庫作業の状態を示す図である。本発明の一実施形態に係る物品移載装置の一対のフォークの変形例を示すとともに、傾いた物品を把持する際の動作を示した図である。

符号の説明

１格納庫
１ａラック
２スタッカクレーン（物品移載装置）
５ａマスト
６昇降台
６ｂ荷受台
７昇降装置
９位置検出手段
１０一対のフォーク（フォーク）
１０ａ固定フォーク
１０ｂ中間可動フォーク
１０ｃ先端可動フォーク
１１水平移動機構
１１ｄ第１電動機
１２伸縮移動機構
１２ｄ第２電動機
１３電流値センサ
１４制御手段
１５把持部
１６制御手段
Ａ自動倉庫
Ｓ１昇降台の荷受面
Ｓ２ラックの載置面
Ｗ物品

Claims

略水平方向に移動可能に立設されたマストと、該マストに沿って昇降可能に支持された昇降台と、該昇降台を昇降させる昇降装置と、前記昇降台に設けられ、並設する格納庫のラックとの対向方向に伸縮自在で、且つ前記対向方向に直交する水平方向に移動して物品を把持する一対のフォークとを備える物品移載装置において、
前記一対のフォークを水平移動させるための第１電動機の電流値を、前記一対のフォークが前記物品の側面に接触した段階から前記物品の開放動作を開始するまでの間において、予め設定された一定の電流値に切り換えて前記第１電動機に一定のトルクを発生させることにより、前記一対のフォークに前記物品を一定の把持力で把持させる制御手段が設けられ、
前記ラックから前記物品を出庫させる場合には、前記昇降装置が作動することにより前記昇降台を前記ラックの載置面より僅かに下方の位置に停止させ、この状態で前記一対のフォークが前記ラック内に向けて伸びることによって前記物品が前記一対のフォークの間に位置する状態とし、この状態において前記制御手段が作動することにより前記物品を前記一対のフォークによって把持し、さらに前記一対のフォークが縮むことにより前記ラックから前記物品を引き出して前記昇降台上に移動させることを特徴とする物品移載装置。
請求項１記載の物品移載装置において、
前記一対のフォークは、前記対向方向において前記昇降台に固定された固定フォークと、前記対向方向においてスライド可能に前記固定フォークに係合する複数の可動フォークとから構成されていることを特徴とする物品移載装置。