JP2005202464A - 搬送台車システム - Google Patents

Abstract

【構成】 停止位置の手前にドグを配置してＩＤタグデータの読み取りを予告し、ＩＤタグデータをバーコードリーダで読み取って、マーク基準での停止位置を求める。マークに対する天井走行車の絶対位置を求め、減速して目標位置で停止する。
【効果】 クリープ走行無しで停止できる。
【選択図】 図２

Description

この発明は天井走行車や有軌道台車、スタッカークレーンなどの搬送台車システムに関し、特にクリープ走行無しでステーションに停止できるようにして走行時間を短縮することに関する。

特許文献１は、自動倉庫のスタッカークレーンの走行制御について、棚の各間口にマークを設けて、間口を通過する毎にスタッカークレーンの位置を補正することを開示している。スタッカークレーンが持つ自己の位置の座標を内部座標と呼ぶと、特許文献１では間口の通過毎に内部座標が補正されるので、走行車輪の滑りや走行車輪の直径のばらつきの影響を除いて、正確な走行制御ができる。

ところで天井走行車等の搬送台車では、停止位置の手前からクリープ走行（微速走行）を行うようにして、目的停止位置に停止できるようにしている。例えばクリープ走行速度を０.４cm／sec、クリープ走行距離を２cmとすると、走行時間は５秒程度延びることになる。

これとは別に位置センサの例として、特許文献２〜４は、磁性体や反磁性体などの磁気的マークとコイルとの磁気的な結合を用いた、リニアセンサを開示している。複数の検出コイルを直列に接続して交流を加えると、磁気的マークと検出コイルとの位置により、各検出コイルの電圧が変化し、この電圧から、磁気的マークに対する検出コイルの位置の位相をθ、検出コイルを流れる交流の角速度をωとして、sinθ・sinωｔやcosθ・cosωｔに比例する信号を得ることができる。
実公平７−２５５３号公報 特開２００１−１７４２０６号公報 特開２００３−１３９５６３号公報 特開２００３−１５６３６４号公報

この発明の課題は、クリープ走行無しで停止位置に搬送台車が停止できる搬送台車システムを提供することにある。
請求項２の発明での追加の課題は、マークの設置を容易にし、かつ停止位置の付近で高いマークの読み取り精度が得られるようにすることにある。
請求項３の発明での追加の課題は、マークの設置精度を低くても良いようにし、また停止位置を変更しても、マークを変更したり、搬送台車の走行制御系のデータを変更したりする必要がないようにすることにある。

この発明の搬送台車システムは、地上側に、停止位置の手前と停止位置とにかけて被検出用のマークを設け、搬送台車に、前記マークを検出してマークを基準とする位置を求めるためのセンサと、求めたマーク基準の位置に従って停止位置を目標位置とする減速制御を行い、停止位置に搬送台車を停止させるための走行制御系とを設けたものである。
なおマークを基準とする位置を、エンコーダで求めた在来の位置と区別するため、マーク基準の絶対位置と呼ぶことがある。

好ましくは、停止位置間に前記マークを設けないエリアを設けると共に、該エリアでは前記走行制御系のエンコーダなどの内界センサにより求めた位置に従って、搬送台車を走行制御する。

また好ましくは、地上側には、前記マークの手前に前記マークを基準とする停止位置の座標を示す指標を設け、搬送台車には、該指標を読み取るための手段を設けて、前記走行制御系では読み取った停止位置の座標を目標位置として減速制御を行う。

この発明では、停止位置の手前から停止位置自体にかけて地上側に設けたマークから搬送台車の位置を求め、これに基づいて残走行距離を求めて走行制御し、停止位置で停止する。このためクリープ走行無しで停止でき、走行時間を例えば１回当たり数秒程度のオーダーで短縮できる。

請求項２の発明ではさらに、停止位置と停止位置との間にはマークを設ける必要がないので、マークの設置が容易になり、しかも停止位置付近のマークを搬送台車が低速で走行しながらマークを読み取るので、マークの読み取り精度を高くできる。

請求項３の発明ではまた、マーク基準の停止位置の座標を指標から読み取り、この座標に向けて停止する。このためマークは設置精度を高くする必要が無く、ラフに設置すれば良く、また停止位置を変更する場合も単に指標を書き換えればよいので、停止位置の変更も容易になる。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図５に実施例とその特性を示す。実施例は天井走行車を例にするが、他の搬送台車でも良い。図１に天井走行車システム２のレイアウトを示すと、天井走行車の走行ルートには、インターベイルート４とイントラベイルート６とがあり、ルート４，６に沿ってステーションや半導体処理装置のロードポートなどの停止位置８が設けられ、１０は例えば光学的なドグ、１２は指標としてのＩＤタグで、１４は被検出用のマーク、１６は地上側コントローラである。ルート４，６に沿って、クリーンルームの天井などの高所に沿い、天井走行車２０の走行レールが敷設され、天井走行車２０はこのレールから給電を受けると共に、地上側コントローラ１６などと通信し、ドグ１０，タグ１２，マーク１４は走行レールに沿って設けられている。

天井走行車２０はルート４，６を例えば一方通行で走行し、この明細書では停止位置８の上流側を手前と呼び、ドグ１０〜マーク１４は停止位置８に対して手前側から、ドグ１０，ＩＤタグ１２，マーク１４の順に配置されている。ドグ１０は光学的なマークあるいは磁気的なマークで、次にＩＤタグ１２が現れることを予告し、ＩＤタグ１２にはマーク１４を基準とする停止位置８の座標を記載する。なおここで座標とするのは、場所としての停止位置８から区別するためで、座標と位置は同義語で、座標の単位は任意である。ＩＤタグ１２には、停止位置８の絶対座標とマーク１４の絶対座標とを記述するようにしても良いが、このようにすると停止位置８やマーク１４の絶対位置を求める必要が生じ、不便である。そこでＩＤタグ１２には、マーク１４を基準とする停止位置８の座標を記述することが好ましい。またマーク１４は、停止位置８の手前から停止位置自体にかけて読取が可能に配置され、停止位置と停止位置との間には設ける必要はない。天井走行車２０は走行制御の他に、停止位置８での図示しない昇降台の横移動、回動、昇降動作が必要で、ＩＤタグ１２には、停止位置８毎のこれらのデータを記述しておく。なおＩＤタグ１２のデータ表現はバーコードその他で行い、天井走行車２０での読み取りの手法は光学的な読み取りや電磁的な読み取りなどで行う。

天井走行車２０の例えば左右方向両側に、ドグセンサ２２、バーコードリーダ（ＢＣＲ）２４並びに絶対位置センサ２６を設ける。これはドグ１０，ＩＤタグ１２，マーク１４を走行レールの左右どちら側にも配置でき、分岐部を含む任意の位置で停止制御ができるようにするためである。ただし天井走行車２０の左右片側にのみこれらのマークとセンサとを設けても良い。ドグセンサ２２はドグ１０の種類によりフォトインタラプタなどの光学センサや磁気センサなどを用い、絶対位置センサ２６には、図３のリニアセンサや図４の光学センサなどを用いる。そして天井走行車２０はドグセンサ２２でドグ１０を検出すると、バーコードリーダ２４によるＩＤタグ１２のデータの読取の準備を行い、ＩＤタグ１２のデータによって、マーク１４の原点（マーク１４内の所定の位置）から停止位置８までの座標を求める。マーク１４を読み取ることができるエリアでは、マーク１４から読み取った位置とマーク１４を基準とする停止位置８の座標とを用いて、フルクローズドのフィードバック制御を行い、停止位置８にクリープ走行無しで停止する。天井走行車２０にはこれ以外に、地上側コントローラ１６との通信のために通信部２８を設ける。

図２に、天井走行車２０での走行制御系を示すと、マップ３０には停止位置８の座標が記述され、搬送指令を受けると、現在位置から停止位置までの距離を求め、速度パターン発生部３２に入力する。速度パターン発生部３２は停止位置までの走行の速度パターンを発生する。３４は誤差増幅部、３６はＰＩＤ制御部で、誤差増幅部３４で求めた誤差に基づいてＰＩＤ制御などを行い、３８はアンプで、サーボモータ４０への電流増幅などを行う。サーボモータ４０の回転軸や走行車輪の回転軸の回転数をエンコーダ４２で検出し、内界センサとしてのエンコーダ４２で求めた天井走行車２０の現在位置と速度を、速度パターン発生部３２や誤差増幅部３４に入力する。なおサーボモータ４０に代えてパルスモータなどを用いても良く、エンコーダの種類やＰＩＤ制御部３６での制御の内容などは任意である。

天井走行車２０は例えば出発位置から目標とする停止位置のマーク１４を検出するまでの間、マップ３０から求めた所要走行距離と、エンコーダ４２から求めた現在位置並びに現在速度により走行制御を行う。この走行制御は一種の推測制御である。これに対して、停止位置の手前でドグ１０を検出すると、バーコードリーダ２４でＩＤタグ１２のデータを読み取れるようにし、このデータからマーク１４内での停止位置の座標を求めて、速度パターン発生部３２に入力する。絶対位置センサ２６はマークに対する天井走行車２０の絶対位置、言い換えればマーク１４を基準とする位置を求めて、速度パターン発生部３２に入力する。ＩＤタグ１２のデータから、速度パターン発生部３２ではマーク基準での停止位置が判明しており、絶対位置センサ２６からマーク基準での現在位置が判明するので、残走行距離が判明する。そして絶対位置センサ２６から得られる信号の間隔が、図３のリニアセンサのように短い場合、絶対位置センサ２６から自己の速度も判明する。図４の光学センサのように、絶対位置の検出間隔が長い場合、エンコーダ４２の信号から精度は低いものの速度が得られる。

残走行距離と速度とが得られると、クリープ走行無しで例えば直線的に減速して、停止位置に例えば１mm以下の誤差で停止することができる。停止時に振動無しで滑らかに停止することを重視する場合、Ｓ字走行などにより、停止直前での速度を制振用に直線から変更しても良い。なおクリープ走行は一般に数秒以上の時間行われるが、制振用のＳ字走行では、最後の微速走行区間は例えば１秒以下である。

図３に絶対位置センサの例としてのリニアセンサ５０の構成を示すと、給電線などからのノイズを防止するため磁気シールド５２を設けて、複数の検出コイル５４を磁気シールド５２内に配置し、交流電源５６から交流を加える。各検出コイル５４の電圧を信号処理部５８で処理して、sinθ・sinωｔやcosθ・cosωｔなどの信号を得る。ここにωは交流電源５６の角周波数で、θは磁気マーク６０に対するリニアセンサ５０の位相であり、θから磁気マーク６０に対する位置が判明する。

磁気マーク６０は鋼などの磁性体や、銅やアルミニウムなどの反磁性体で構成し、地上側に固定で設けて、磁気シールド５２の両端と上部に設けた隙間を通過できるようにする。また磁気マーク６０は例えば長さが数１０cm程度とし、停止位置の手前から停止位置自体にかけて設けて、停止位置の近傍で天井走行車の位置を正確に検出できるようにする。さらに磁気マーク６０を用いて位置を検出するには、位相θが緩やかに変化することが必要で、天井走行車が高速走行していると、位置の検出精度が低下する。これに対して停止位置の付近にのみ磁気マークを設けると、停止位置付近では天井走行車が低速走行しているので、磁気マーク６０を正確に検出することも容易である。

図４の光学センサ６２では、例えば一対のフォトインタラプタ６４，６５などを光センサとして用い、例えば櫛の歯状などのエッジが規則的に表れる光学的マーク６６をフォトインタラプタ６４，６５で読み取り、カウンタ６８で光学的マーク６６のエッジの数を積算して現在位置を求める。フォトインタラプタ６４，６５は、光学的マーク６６に対して位相を例えば９０°、あるいは２７０°ずらして配置し、フォトインタラプタ６４で検出するエッジの向きと、フォトインタラプタ６５で検出するエッジの向きとの比較により、進行方向が図４の右向きか左向きかを判別できる。また一対のフォトインタラプタ６４，６５を用いるので、光学的マーク６６でのエッジの間隔の２倍の精度で位置を検出できる。この場合も、光学的マーク６６を正確に読み取るには、天井走行車が低速である必要があり、停止位置の手前から停止位置自体にかけて光学的マーク６６を設けると、正確に位置を求めることができる。

図５に、実施例での停止制御の速度パターンを示す。ドグを検出することによりＩＤタグのデータの読取を準備し、ＩＤタグのデータを読み取るとマーク基準での停止位置が判明する。そしてマークを検出するまではエンコーダによる推測制御で走行する。マークは例えば長さが４０cm程度なので、天井走行車が両方向からマークに進入してくる場合、マーク検出後停止までの残走行距離はマーク中央までの２０cm程度のオーダーとなる。なお、天井走行車が一方通行の場合には、残走行距離は４０cmとなり、より高速での進入が可能となる。この残走行距離で停止できるように、マーク検出前に天井走行車が減速するように走行速度パターンを定めておく。マークを検出すると、マーク基準での現在位置と停止位置とが判明しているので、これらに基づいて停止位置まで等減速度で減速して、クリープ走行無しで停止できるようにする。なお停止位置の直前で、減速度が小さくなるＳ字走行を行ってもよい。

実施例は天井走行車について示したが、地上走行の有軌道台車やスタッカークレーンなどでもよく、また無軌道の無人搬送車などでも良い。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) クリープ走行無しで停止できるので、１回の走行時間を例えば数秒程度短縮できる。
(2) リニアセンサを用いる場合、例えば１mm程度の精度で停止でき、かつリニアセンサから速度の信号も得られるので、エンコーダからの低精度の速度信号に頼る必要がない。
(3) マークは停止位置の手前から停止位置自体にかけて設ければ良く、走行ルートの全長にわたって設ける必要がない。またマークとマークの間では、エンコーダによる推測制御で十分な走行制御ができる。
(4) マークは停止位置の手前から停止位置自体にかけて配置されているので、天井走行車はマークの付近を低速で走行し、正確にマークを読み取ることができる。
(5) ＩＤタグでマークに対する停止位置の座標を示すので、マークの取り付け精度は低くても良い。即ち停止位置のやや手前側などを中心としてラフにマークを取り付け、天井走行車を試験走行させた際のデータなどから、マークに対する停止位置の座標を求めて、これをＩＤタグに書き込むようにすると良い。この結果、マークの取付が容易になる。また停止位置を変更した場合、ＩＤタグのデータを変更するだけで良く、天井走行車のマップのデータは必ずしも修正する必要がない。
(6) 図４の光学センサを用いると、進行方向を求めることができると共に、光学的マークに対する位置の検出精度を２倍にできる。

実施例の搬送台車システムのレイアウトを模式的に示す図 実施例で用いた搬送台車の走行制御系を示すブロック図 実施例で用いたリニアセンサを示す図 絶対位置検出用の光学センサの例を示す図 実施例での停止パターンを示す特性図

符号の説明

２ 天井走行車システム
４ インターベイルート
６ イントラベイルート
８ 停止位置
１０ ドグ
１２ ＩＤタグ
１４ マーク
１６ 地上側コントローラ
２０ 天井走行車
２２ ドグセンサ
２４ バーコードリーダ（ＢＣＲ）
２６ 絶対位置センサ
２８ 通信部
３０ マップ
３２ 速度パターン発生部
３４ 誤差増幅部
３６ ＰＩＤ制御部
３８ アンプ
４０ サーボモータ
４２ エンコーダ
５０ リニアセンサ
５２ 磁気シールド
５４ 検出コイル
５６ 交流電源
５８ 信号処理部
６０ 磁気マーク
６２ 光学センサ
６４，６５ フォトインタラプタ
６６ 光学的マーク
６８ カウンタ

Claims (3)

1. 地上側に、停止位置の手前と停止位置とにかけて被検出用のマークを設け、
   搬送台車に、前記マークを検出してマークを基準とする位置を求めるためのセンサと、
   求めたマーク基準の位置に従って停止位置を目標位置とする減速制御を行い、停止位置に搬送台車を停止させるための走行制御系とを設けた、搬送台車システム。
2. 停止位置間に前記マークを設けないエリアを設けると共に、該エリアでは前記走行制御系の内界センサにより求めた位置に従って搬送台車を走行制御するようにしたことを特徴とする、請求項１の搬送台車システム。
3. 地上側には、前記マークの手前に前記マークを基準とする停止位置の座標を示す指標を設け、
   搬送台車には、該指標を読み取るための手段を設けて、前記走行制御系では読み取った停止位置の座標を目標位置として減速制御を行うようにしたことを特徴とする、請求項１または２の搬送台車システム。

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