Automated warehouse and method for supplying clean air to automated warehouse

この発明は、スタッカークレーンなどの搬送台車を備えた自動倉庫に関し、特に搬送台車の走行風による保管物品の汚染の防止に関する。

クリーンルーム仕様の自動倉庫では、スタッカークレーンなどの搬送台車が巻き上げる床面近くの雰囲気が保管物品を汚染する、との問題がある。 自動倉庫では、スタッカークレーンの走行スペースの両側にラックや処理装置などがあるため、搬送台車の走行方向前方で巻き上げられた雰囲気は走行スペースに沿って後方へ流れる。 走行方向前方で巻き上げられた雰囲気は、スタッカークレーンの走行方向後方に生じる負圧の部分へと流れ、この間に周囲のラックへ侵入して、保管物品を汚染する。 搬送台車の走行によって生じる気流を以下では走行風という。

特許文献１（特開２０００−１６５２０）ではこの対策として、スタッカークレーンの前後に風防を設けて走行風を整流することと、スタッカークレーンの下部にある走行台車とラックとの間にスペースを設けて走行風を逃がすこと、とを提案している。 しかしながら走行台車とラックとの間にスペースを設けることは、保管効率を低下させ、あるいは走行台車をよりコンパクトに設計しなければならないことを意味する。

特開２０００−１６５２０

この発明の課題は、搬送台車の走行風による、自動倉庫の保管物品の汚染を減ずることにある。

この発明は、搬送台車の走行スペースの左右両側にラックを設けると共に、前記走行スペースから見た前記ラックの背面側にラック内へクリーンエアを供給手段を設け、走行スペースもしくはラックの底部に排気口を設けた自動倉庫において、
前記搬送台車の位置と走行方向とを検出するための検出手段と、
前記ラックへのクリーンエアの供給量を、前記搬送台車の走行方向前方で第１レベルへ、搬送台車の側部ないし走行方向後方で前記第１レベルよりは少ない第２レベルへ、前記ラックの他の箇所での平均値よりも増すように、クリーンエアの供給量を制御するための給気制御手段、とを設けたことを特徴とする。

この発明の方法は、搬送台車の走行スペースの左右両側にラックを設けると共に、前記走行スペースから見た前記ラックの背面からラック内へクリーンエアを供給し、走行スペースもしくはラックの底部から雰囲気を排気する自動倉庫に対して、
前記搬送台車の位置と走行方向とを検出し、
前記ラックへのクリーンエアの供給量を、前記搬送台車の走行方向前方で第１レベルへ、搬送台車の側部ないし走行方向後方で前記第１レベルよりは少ない第２レベルへ、前記ラックの他の箇所での平均値よりも増すことを特徴とする。

好ましくは、前記検出手段は、前記搬送台車の位置と走行方向と速さを検出し、
前記給気制御手段は、搬送台車が高速な程、前記第１レベル及び第２レベルでのクリーンエアの供給量を増すようにする。
また好ましくは、前記給気制御手段は、ラックの在荷の棚に対して、空荷の棚よりもクリーンエアの供給量を増すようにする。

好ましくは、前記排気口からの排気量を、前記搬送台車の走行方向前方で第３レベルへ、搬送台車の側部ないし走行方向後方で前記第３レベルよりは少ない第４レベルへ、前記ラックの他の箇所での平均値よりも増すように、排気量を制御する。
さらに好ましくは、前記搬送台車はマストと昇降台とを備え、前記検出手段はさらに昇降台の高さ位置と昇降方向をも検出し、
前記給気制御手段は、前記ラックへのクリーンエアの供給量を、前記昇降台の昇降方向前方で増す。

この明細書において、自動倉庫に関する記載はそのまま自動倉庫へのクリーンエアの供給方法にも当てはまる。
走行方向や昇降方向は、より好ましくは走行速度や昇降速度とする。 ラックへのクリーンエアの供給は間口単位で行っても、あるいは上下に連なった複数の間口を単位として行っても良い。
雰囲気は走行スペース等にある空気を意味する。
また搬送台車の側部と走行方向後方とで、ラックへのクリーンエアの供給量が異なっても良く、クリーンエア供給量が第１レベルよりも少なく、ラックの他の箇所よりも多ければよい。
走行方向に沿っての、ラックへのクリーンエアの供給量と排気量とは同じパターンで制御しても、あるいは異なるパターンで制御しても良い。

この発明では、搬送台車の位置と走行方向とに応じて、ラックへのクリーンエアの供給量を制御する。 これによって、走行台車の走行方向前方で生じた陽圧で雰囲気がラック内に侵入することを抑制できる。 次に走行方向後方へ流れる気流により、搬送台車の側面からラックへ雰囲気が侵入することも抑制できる。 また走行方向後方に生じる負圧をクリーンエアで弱めることにより、床面付近の雰囲気が巻き上げられることを抑制できる。

搬送台車が高速なほど、クリーンエアの供給量を増すようにすると、即ち第１レベル及び第２レベルでのクリーンエアの供給量を増すと、搬送台車が高速で走行風の影響が大きい場合に、その影響を封じ込めるようにクリーンエアを供給できる。 なおここで、高速なほど供給量を増すとは、搬送台車の速さに応じてクリーンエアの供給量を複数段階に変化させることをいう。
またラックの在荷の棚に対して、空荷の棚よりもクリーンエアの供給量を増すと、在荷の棚ではクリーンエアが流れにくいことを補いながら、物品の汚染を確実に防止できる。 なおラックの個々の間口毎にクリーンエアの供給量を制御できない場合、在荷の間口が覆いエリアと少ないエリアとで、クリーンエアの供給量を変えればよい。

ここで搬送台車の位置と走行方向に応じて排気量を補正すると、走行台車の走行方向前方に生じる陽圧を排気量を増すことによって弱め、さらに走行方向後方で生じた負圧に向かって床面付近の雰囲気が巻き上げられることを抑制できる。 また走行台車の走行方向側面からラックへ雰囲気が流れ込むことも排気量を増すことで抑制できる。
さらに昇降台の昇降方向前方でラックへのクリーンエアの供給量を増すと、昇降台の昇降方向前方で生じる陽圧により、雰囲気がラック内に逆流することを抑制できる。

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４に、実施例の自動倉庫２を示す。 各図において、４は走行スペースで、その左右両側にラック６，６がある。 なおラック６の一部を入庫用や出庫用のステーションとしても良く、また走行スペース４側から見たラック６の背面側に、液晶基板などの処理装置などを設けても良い。 走行スペース４はスタッカークレーン８の通路であり、１０は走行レールで、１２は磁気マークである。 ここでは左右一対の走行レール１０，１０を用いるが、レール１０は１本でも良い。 磁気マーク１２は例えば走行レール１０と平行に左右一対設け、スタッカークレーン８が絶えずその現在位置を認識できるようにする。

磁気マーク１２の検出による絶対位置に代えて、スタッカークレーン８の走行軸に設けたエンコーダなどにより現在位置を求めても良い。 そして現在位置が求まると、その時間微分から速度が求まり、ここで速度は向きのある速さである。 またスタッカークレーン８が、時間軸に対する位置と速度を指令関数として与えられ、実際の位置と速度とが指令関数に近づくようにサーボ制御されるものであれば、サーボ制御用の位置と速度をスタッカークレーン８から地上側のコントローラへ通信し、クリーンエアの供給と雰囲気の排気の制御に用いればよい。 なお搬送台車の種類や構造は任意である。

１４は地上側のコントローラで、スタッカークレーン８の機上コントローラ３６と通信し、スタッカークレーン８に搬送指令を送信すると共に、スタッカークレーン８から搬送結果と現在位置等を受信する。 クリーンルームコントローラ１６は、自動倉庫２を設置したクリーンルームでのクリーンエアの供給と雰囲気の排気とを制御する。 １８は排気ファンで、ワッフル５０等から雰囲気を排気する。

スタッカークレーン８には昇降台２０を設け、マスト２２に沿って昇降させる。 昇降台２０には例えばターンテーブル２４と移載装置２６とを設けて、液晶基板などを収容したカセットをラック６との間で移載する。 昇降台２０上のカセットを２８で示す。 スタッカークレーン８走行台車３０を備え、走行台車３４は例えば４輪の走行車輪５２により走行レール１０に沿って走行する。 ３２は走行モータ、３４は昇降台２０を昇降させるための吊持材を巻き取り/繰り出しするためのドラムで、図示しない昇降モータにより回転する。

３６は機上コントローラで、スタッカークレーン８の走行や昇降台２０の昇降、ターンテーブル２４や移載装置２６の動作を制御し、走行方向現在位置や走行速度、昇降台２０の現在の高さ位置並びにその昇降速度などを、クレーンコントローラ１４へ送信する。 クレーンコントローラ１４はラック６の在庫状態を把握しており、ラック６の個々の保管位置、即ち間口、が在荷か空荷かと、スタッカークレーンの状態とをクリーンルームコントローラ１６へ送信する。 スタッカークレーンの状態には、現在位置と現在速度、昇降台の高さ位置と昇降速度、在荷/空荷の区別などがある。 なおスタッカークレーン８からクリーンルームコントローラ１６へ、クレーンの状態を直接送信しても良い。

４２はラック６の支柱で、ラック６の走行スペース４側から見た背面にはダクト４６があり、ファンフィルタユニット４８が例えば各間口毎に設けられて、ダクト４６から吸引したクリーンエアを間口内に供給する。 さらに走行スペース４やラック６の底面などにはワッフル５０が設けられ、排気ファン１８により雰囲気を吸引してダクト４６内へ還流させる。 クリーンルームコントローラ１６は個々のファンフィルタユニット４８の送風量や、風向板の向きなどを制御して、各間口へのクリーンエアの供給量とクリーンエアの気流の向きとを制御する。 またワッフル５０から排気管へのバルブ５６を制御して、排気量を制御する。

スタッカークレーン８の走行台車３０は走行車輪５２を備えてレール１０上を走行し、例えば左右一対のリニアセンサ５４により磁気マーク１２を認識して現在位置を算出する。 バルブ５６は図２のように、ワッフル５０の底部に設けられ、支柱４２には図２に示す棚受け６０を設けて、カセット４０を支持する。 なお個々の間口と間口の間には仕切りを設けて間口間での気流を遮断しても良く、あるいは間口間の気流を遮断しなくてもよい。

図３に、実施例でのクリーンエアの供給と排気のモデルを示す。 スタッカークレーン８が図の右から左へと走行し、昇降台２０は上向きに上昇し、カセット２８を載置しているものとする。 スタッカークレーン８の走行により、走行台車３０の走行方向前方で雰囲気が巻き上げられ、走行スペースの左右両側にラックがあるため、巻き上げられた雰囲気の大部分は走行台車３０の上部に沿って走行方向後方へと流れる。 一方、走行台車３０の後方では負圧が生じるので、巻き上げられた雰囲気はここに流入し、負圧は乱流を生じ、また床面付近の雰囲気を巻き上げる。 昇降台２０が昇降すると、昇降方向前方で陽圧が生じ、昇降台２０の昇降方向後方に生じた負圧の部分へと雰囲気が流れ込む。 走行風を図３の実線で示す。

走行風によるラック内のカセット４０の汚染や、昇降台２０上のカセット２８の汚染を防止するため、クレーン８の走行方向前方でラックに大量のクリーンエアを供給し、陽圧によって雰囲気がラック内に侵入するのを防止する。 またクレーン８の走行方向前方で、ワッフルからの排気量を増大させ、陽圧を打ち消す。 スタッカークレーン８の走行方向側面でも、ラックへのクリーンエアの供給量と排気量とを増し、走行風による雰囲気がラック内に入り込むのを防止する。 そしてクレーン８の走行方向後方でも、ラックへのクリーンエアの供給量とワッフルからの排気量とを増し、負圧を弱めると共に雰囲気がラック内に侵入するのを防止する。 また床面付近の雰囲気が負圧によって巻き上げられる代わりに、ワッフルから排気されるようにする。 走行風の影響は走行台車やその上部のエリアで著しく、ラックからのクリーンエアは走行台車よりも高い位置から吹き出すので、走行風を上から下向きに押さえ込む役割がある。

昇降台２０の昇降方向では、昇降方向前方に陽圧が生じ、後方に負圧が生じる。 これに対して用い得る制御手段は、ラックへのクリーンエアの供給量である。 昇降台の昇降方向前方でラックへのクリーンエアの供給量を増し、カセット２８の側面や昇降台２０の昇降方向後方で、クリーンエア供給量を他のエリアよりやや増加させる。

スタッカークレーン８の走行や昇降によって、クリーンエアの供給量やワッフルからの排気量を変更するエリアを、補正エリアとする。 補正エリア以外での、ラックへのクリーンエアの供給量の平均値を例えば１とする。 そしてこれに対する補正係数を、クレーン８の走行方向と昇降台２０の昇降方向とに対して定める。 補正エリアの内側で補正係数は１から徐々に増加し、クレーン８の走行方向前方で最大の第１レベルとなり、クレーン８の側面ないし走行方向後方で第２レベルとなる。 走行方向の補正係数を、ラックへのクリーンエアの供給量に対しても、ワッフルからのクリーンエアの排気量に対しても共通に用いる。 またクレーン８の側面と走行方向後方とで、クリーンエアの供給量や排気量を異ならせても良く、さらにクリーンエアの供給量とワッフルからの排気量を共通の補正係数で処理する必要はない。

昇降方向の補正係数を図３の左側に示す。 走行風を打ち消すため、最下段の間口あるいは下から２〜３段程度の間口に対し、クリーンエアの供給量を例えばＡ倍だけ増加させる。 これによって走行風を上から下向きに押さえ込む。 次に昇降台２０にカセット２８が存在する場合、実線のようにカセット２８の昇降方向前方でラックへのクリーンエア供給量を例えばＢ倍だけ増し、カセット２８と同じ高さレベルから昇降台２０の昇降方向後方でもクリーンエアの供給量を例えばＣ倍だけ増す。 ここでＡ＞Ｂ＞Ｃ＞１とする。 空荷の場合も、走行台車付近の間口でのクリーンエアの供給量を増し、昇降台２０の昇降方向前方のクリーンエア供給量を増し、昇降方向後方のクリーンエア供給量を増す。 これによって昇降台２０の昇降による陽圧を打ち消し、カセット２８などに面した棚に走行風が流れ込むのを防止すると共に、昇降方向後方の負圧を打ち消す。

走行方向の補正係数と昇降方向の補正係数を例えば乗算したものを、実際の補正係数とする。 なお補正係数を加算しても良く、補正係数の代わりに、クリーンエアの供給量自体や排気量自体の補正値を求めても良い。 さらに走行風は、クレーン８の走行速度や昇降速度が大きい程著しくなるので、走行速度や昇降速度の絶対値に例えば比例させて、補正係数を大きくする。 なお速度の分解能を低くし、例えば停止，低速，中速，高速の４段階、あるいは停止と移動中の２段階などとしても良い。

図４に、実施例でのクリーンエアの制御アルゴリズムを示す。 クレーンが走行中でも昇降中でもなければ、このアルゴリズムを中止する。 走行中もしくは昇降中の場合、クレーンの位置と速度、昇降台の高さ位置と昇降速度、並びに在荷/空荷の区別を判別する。 これらのデータはスタッカークレーンのリニアセンサや、昇降台の制御モータ、並びに搬送指令などから判明する。 クレーンの位置に応じて補正エリアを決定する。 なおエリア内の棚の在荷/空荷を判別し、在荷の間口では、物品が汚染させることを防止する必要があり、また間口内をクリーンエアが流れにくいので、在荷の棚へのクリーンエアの供給量を空荷の間口よりも大きくしておく。 次にクレーンの走行方向に沿った補正係数を決定する。 この補正係数はクレーンの走行方向前方か、走行方向に沿った側面位置か後方位置かで定まり、クレーンの走行速度の絶対値が大きい程大きくなる。 そしてこの補正係数は、ラックへのクリーンエアの供給量と、床面などからの排気量の制御に用いる。

昇降台の昇降方向に沿った補正係数を決定する。 この補正係数は、物品や昇降台の昇降方向前方の間口で最大となり、物品や昇降台の側面の間口、並びに昇降方向後方の間口に対して、昇降方向前方の間口よりも小さな補正係数とする。 さらに最下段ないし下から２〜３段目の間口までに対して、補正係数を大きくする。 また昇降方向の補正係数は昇降台が在荷か空荷かにより、図３の実線と鎖線との間で変更する。 さらに棚の各間口に対しては、在荷か空荷かによりクリーンエアの供給量を変更してあり、補正の程度は走行速度や昇降速度によっても変更し、これらの絶対値が大きい程、補正係数を大きくする。 これらのパラメータを総合して、各間口へのクリーンエアの供給量の補正データを決定し、個別の間口へのクリーンエアの供給を制御する。 またこれらの補正データに従い、ワッフルからの排気量を制御する。

実施例には以下の特徴がある。
(1) スタッカークレーンの位置と速度並びに昇降台の位置と速度により、ラックへのクリーンエアの供給量やワッフルからの排気量を変更する。
(2) ラックへのクリーンエアの送風量を制御することにより、走行台車の走行方向前方で生じた陽圧による雰囲気がラック内に侵入することを防止し、走行方向側面や走行方向後方でも、ラックへ雰囲気が侵入することを防止する。 さらに走行方向後方の負圧で、床面付近の空気が巻き上げられることを防止する。
(3) ワッフルからの排気量を補正することにより、走行台車の走行方向前方に生じる陽圧を打ち消し、また走行方向後方で生じた負圧に向かって床面付近の雰囲気が巻き上げられることを防止する。 さらに走行台車の走行方向側面からラックへ雰囲気が流れ込むことを、ワッフルからの排気で防止する。
(4) 同様に昇降台の昇降方向前方で生じる陽圧により、雰囲気がラック内に逆流することを防止し、昇降台上の物品に面した間口や昇降方向後方の間口に雰囲気が逆流することも防止する。
(5) 在荷の間口へのクリーンエアの供給量を空荷の間口よりも大きくすることにより、物品の汚染を確実に防止できる。

実施例では個々の間口毎にファンフィルタユニットを設ける例を示したが、ダクトの入口側にファンフィルタユニットを設けてもよい。 また実施例では風量の制御を示したが、ファンフィルタユニットでの風向板などの制御を加えても良い。 搬送台車の種類自体は任意である。

実施例の自動倉庫の要部平面図

実施例の自動倉庫の要部鉛直方向断面図

実施例での送風量や排気量の補正のモデルを示す図

実施例での送風量や排気量の補正アルゴリズムを示すフローチャート

符号の説明

２ 自動倉庫４ 走行スペース６ ラック８ スタッカークレーン１０ 走行レール１２ 磁気マーク１４ クレーンコントローラ１６ クリーンルームコントローラ１８ 排気ファン２０ 昇降台２２ マスト２４ ターンテーブル２６ 移載装置２８，４０ カセット３０ 走行台車３２ 走行モータ３４ ドラム３６ 機上コントローラ
４２ 支柱４６ ダクト４８ ファンフィルタユニット５０ ワッフル５２ 走行車輪５４ リニアセンサ５６ バルブ６０ 棚受け