堆垛升降機的製作方法
2023-05-22 13:31:56
專利名稱：堆垛升降機的製作方法
技術領域：
本發明涉及在保管與液晶及半導體相關的晶片箱及玻璃箱等的淨化室內使用的低塵堆垛升降機，尤其涉及可抑制桅杆上部振動的堆垛升降機。
背景技術：
當在設置於淨化室內的自動倉庫內配置堆垛升降機的情況下，由於所進行的是從地面到頂棚範圍內的保管及搬運，上下方向上的移動距離較短，只有幾米，因而通常只在堆垛升降機的桅杆下部設置行駛驅動裝置，使之在行駛軌道上移動。
而在將多層庫房連接，將堆垛升降機的升降移動範圍擴展到2層以上的自動倉庫的情況下，如果仍像過去那樣僅在堆垛升降機的桅杆下部設置行駛驅動的裝置進行行駛方向上的驅動，則會像一端受支持的彈性體的運動那樣，堆垛升降機的桅杆作為由其形狀與材料特性決定的彈性體的動作，使桅杆上部發生振動。
若為了抑制桅杆上部的振動而像驅動下部行駛驅動的裝置那樣驅動桅杆上部固然可抑制振動，但是如果增加上部的驅動力，由於其驅動所需的機械部分的重量，反而會使振動增加，此外，驅動力的增加也會增加了桅杆上部產生的粉塵。因而希望既減輕上部驅動系統的機械重量，又能以小的驅動力來抑制振動。
發明內容
針對上述現用堆垛升降機存在的問題，本發明的目的在於提供一種通過減輕桅杆上部的上部行駛驅動裝置的負載既可抑制源於該上部行駛驅動裝置的振動與灰塵，又可抑制桅杆上部振動的堆垛升降機。
為了實現上述目的，本發明的特徵在於設定為在堆垛升降機的桅杆上部與下部分別設置上部行駛驅動裝置和下部行駛驅動裝置。用下部行駛驅動裝置實施堆垛升降機的行駛及位置控制的同時，根據下部行駛驅動裝置的速度信號驅動上部行駛驅動裝置，用上部行駛驅動裝置抑制桅杆的振動。
在此情況下，可設定為用不含積分因素的比例控制系統進行上部行駛驅動裝置的速度控制。
1、可設定為為了在下述式1之中通過調整比例常數n1使發生轉矩T的絕對值達到最小，以及通過調整上部行駛驅動裝置的輸入敏感性的同時調整比例常數n2，使發生轉矩T達到最大而調整上部行駛驅動裝置的控制增益及應答。
T＝-n1Vp+n2Δv-c (1)T上部驅動馬達的發生轉矩n1比例常數n2比例常數Vp下部驅動馬達的行駛速度Δv下部驅動馬達與上部驅動馬達的速度差C常數此外，由於上部行駛驅動裝置的上部驅動馬達的輸出功率設定為足夠抑制振動所必需的輸出，不需要驅動上部和下部機械的全部質量，因此可將上部驅動馬達的輸出功率設定為下部行駛驅動裝置的下部驅動馬達的輸出功率的1/5以下。
此外，可在桅杆上部配置去除上部行駛驅動裝置產生的微粉塵的手段。
若採用本發明的堆垛升降機，由於在堆垛升降機桅杆的上部與下部分別設置上部行駛驅動裝置與下部行駛驅動裝置，用下部行駛驅動裝置實施堆垛升降機的行駛及位置控制的同時，根據下部行駛驅動裝置的速度信號驅動上部行駛驅動裝置，用該上部行駛驅動裝置抑制桅杆的振動，減輕桅杆上部的上部行駛裝置的負荷，因而既可抑制源於該上部行駛驅動裝置的振動及灰塵，又可抑制桅杆上部的振動。
此外，通過設定為用不含積分因素的比例控制系統進行上部行駛驅動裝置的速度控制，可迴避行駛驅動裝置發生滑動時的影響。
此外，通過設定為為了在下述式1之中通過調整比例常數n1使發生轉矩T的絕對值達到最小，以及通過調整上部行駛驅動裝置的輸入敏感性的同時調整比例常數n2，使發生轉矩T達到最大而調整上部行駛驅動裝置的控制增益及應答，可迴避上下行駛驅動裝置正常的速度誤差的影響。
此外，通過將上部行駛驅動裝置的上部驅動馬達的輸出功率設定為下部行駛驅動裝置的下部驅動馬達的輸出功率的1/5以下，可抑制源於上部行駛驅動裝置的振動及灰塵。
此外，通過在桅杆上部配置去除上部行駛驅動裝置產生的微粉塵的手段。可消除對儲料庫內的淨化度的損害。
圖1是本發明的堆垛升降機的一種實施例的前視圖。
圖2是將堆垛升降機分為上部行駛體與下部行駛體的連接模型化的說明圖。
圖3(a)是表示上下驅動馬達的速度差與上部驅動馬達的發生轉矩關係的圖，圖3(b)是表示下部驅動馬達的行駛速度與轉矩關係的圖。
圖4示出本發明的堆垛升降機的更具體的一種實施例，圖4(a)是其前視圖，圖4(b)是側視圖。
圖5是上部驅動馬達的控制說明圖。
圖6是桅杆的防振說明圖。
具體實施例方式
下面參照
本發明的堆垛升降機的實施方式。
(實施例1)
圖1示出本發明的堆垛升降機的一種實施例。
本實施例的堆垛升降機在堆垛升降機的桅杆1上部與下部分別設置上部行駛驅動裝置2和下部行駛驅動裝置3。用下部行駛驅動裝置3實施堆垛升降機的行駛及位置控制的同時，根據下部行駛驅動裝置3的速度信號驅動上部行駛驅動裝置2，用上部行駛驅動裝置2抑制桅杆1的振動。
下部行駛驅動裝置3在行駛臺車5上配置了在靠地面一側的行駛軌道4上行駛的下部驅動輪31、以及驅動該下部驅動輪31的下部驅動馬達32。
此外，上部行駛驅動裝置2在桅杆1的上部配置了沿頂棚一側的支持軌道6行駛的上部驅動輪21、以及驅動該上部驅動輪21的上部驅動馬達22。
吊車的升降體7沿兩根桅杆1上下移動，利用固定在行駛臺車5上的升降馬達(圖示省略)的卷揚輥71，經鋼絲繩72進行升降。鋼絲繩72通過安裝在桅杆1上部的滑輪73改變率引方向。
採用此種結構的堆垛升降機桅杆1的鋼性小，若桅杆1的長度過長，則上部會發生振動。若將其力學模型簡化，則如圖2所示，可看作是用彈簧10連接了下部行駛體30與上部行駛體20。
假如將下部行駛體30和上部行駛體20作為完全相同的東西來對待，雖可對上下行駛體20、30實施相同的控制，但在此情況下，上部行駛驅動裝置2的馬達及減速器也將大到與下部行駛驅動裝置2相同的程度。
此外，由於上部行駛驅動裝置2在行駛期間一直產生驅動力，使氣流從頂棚朝地面方向下降流動，因而會增加淨化室的環境下不希望看到的灰塵量。
與之相反，在本實施方式之中，控制裝置11給下部行駛驅動裝置3的下部驅動馬達32下達速度指令12的同時，還將包括應答延遲在內的下部驅動馬達32的實際速度信號13(速度反饋信號)作為上部行駛驅動裝置2的上部驅動馬達22的旋轉指令(速度指令)提供。
圖3(a)示出上下驅動馬達22、32的速度差和上部驅動馬達22的發生轉矩間的關係。
雖然隨著速度差的增大發生轉矩亦增加，但其中有兩種因素在起作用。一種是上下行駛驅動裝置2、3的正常的速度誤差，例如由於磨損引起的車輪系統的區別等原因引起的速度誤差在上部驅動馬達22上產生制動力的現像。
另一種是由於桅杆上部振動所引起的過渡性速度差的發生轉矩，表示通過該轉矩使振動衰減。
下部驅動馬達32的行駛速度與轉矩的關係正如圖3(b)所示，帶有速度比例的成分。它說明驅動輪及減速機內的潤滑的粘性阻抗是支配性因素。
若將該關係一般化，則可用下述式(1)表示。
T＝-n1Vp+n2Δv-c (1)T上部驅動馬達的發生轉矩n1比例常數n2比例常數Vp下部驅動馬達的行駛速度Δv下部驅動馬達與上部驅動馬達的速度差C常數若在此處著眼於比例常數n1，則由於與下部驅動馬達32的行駛速度無關，上部驅動馬達22、一發生轉矩，即不再發生正常力，上部驅動輪21僅僅是與支持軌6抵接並不用力，因而因磨損造成的粉塵發生量極少。因此為了通過調整比例常數n1使發生轉矩T的絕對值最小而調整上部行駛驅動裝置2的輸入敏感性。
此外，若著眼於比例常數n2，由於在因桅杆1的振動而產生速度差的情況下，產生抑制振動的轉矩，即衰減力，因而為了通過調整比例常數n2使發生轉矩T變為最大，而將上部行駛驅動裝置2的控制增益及應答調整到穩定動作的範圍內。
而下部行駛驅動裝置3的調整與現用方法相同，均為調整到不連接上部行駛驅動裝置2的狀態下可獲得最佳控制性的位置。
在本實施方式之中，上部行駛驅動裝置2用速度控制系統中的比例控制系統來實現，在速度控制系統之中未納入積分因素。
當在支持軌道6上行駛的上部行駛驅動裝置2中產生驅動輪滑動的情況下，或由於控制系統內在的誤差積累，上部行駛驅動裝置2的停止位置有可能出現偏差時，積分系統雖不理想，但在軌道與車輪靠齒軌與小齒輪等驅動，在上下控制系統中不產生滑動的情況下也可以納入積分系統。
而在本實施方式之中，由於上部行駛驅動裝置2的上部驅動馬達22是專門為了抑制桅杆的振動而設置的，因而使用輸出功率比下部行駛驅動裝置3的下部驅動馬達32小得多的馬達就可滿足。
具體而言，當下部行駛驅動裝置3的下部驅動馬達32的輸出功率為11kW的情況下，上部行駛驅動裝置2的上部驅動馬達22的輸出功率設定為1.5kW(大約是下部行駛驅動裝置3的下部驅動馬達32的輸出功率的1/7)即可抑制源於上部行駛驅動裝置2的振動及灰塵。
下面在圖4～圖6之中示出本發明的堆垛升降機的更為具體的一種實施例。
該碼垛升降機具有下述構成在配置了可沿鋪設在液晶製造車間等的地面上的行駛軌道4行駛，且速度及停止位置可控制的下部行駛驅動裝置3的行駛臺車5的上部規定長度雖無特殊限制，但卻直接安裝了具有8～10m左右長度的桅杆1，將升降體7安裝為可在該桅杆1上升降的同時，在該升降體7上配置了具有搬運伸縮臂70a的搬運機70。
該搬運機70的搬運伸縮臂70a採用下述構成可在沿行駛臺車5的行駛方向上朝配置在其兩側的儲料庫8伸縮。
並通過將搬運伸縮臂70a伸縮以及或者旋轉，可簡單而又有效地將箱盒K從伸縮臂7a上搬運到分隔為多層隔斷的儲料庫8的各個隔斷81、82、83、8n中的任意一個隔斷之中，或者與之相反，從儲料庫的任意隔斷搬運到該搬運伸縮臂70a上。
配置在該行駛臺車5上的下部行駛驅動裝置3雖無特殊限定，但正如圖1所示，可安裝在行駛臺車5的前後位置上，以便使複數個下部驅動輪31與平行敷設的兩根行駛軌道4的頂面接觸，承受行駛臺車5的全部重量的條件下轉動的同時，配置與任意一條行駛軌道4的兩個側面對峙，且夾持行駛軌道4的兩個側面的導向輪33，這樣即可使行駛臺車5沿行駛軌道4安全而又高速地行駛。
並可設定為將受行駛軌道4的頂面支持，且可行駛地承受行駛臺車全部重量的下部驅動輪31之中的某一個或複數個作為行駛驅動裝置受下部驅動馬達32的旋轉驅動。
此外，安裝在行駛臺車5的上部的桅杆1，雖無特殊限定，但可設定為單柱式或框架式，可根據所搬運的箱盒K的重量等因素進行適當設定。
桅杆1的長度(高度)設定為可將箱盒搬運到儲料庫最上層的隔斷之中。
此外，為了使該行駛臺車5在行駛，停止時，桅杆1的上部不會發生允許範圍以上的振動，可穩定地行駛與停止，在桅杆1的上部配置了上部行駛驅動裝置2。
該上部行駛驅動裝置2具有下述構成配置了覆蓋敷設在桅杆1上部的支持軌道6的機殼23，在該機殼23內配置了以從兩側夾持支持軌道6的方式與之接觸的上部驅動輪21a、21b，將該任意一側的上部驅動輪21a以及或者雙側的上部驅動輪21a、21b設定為靠上部驅動馬達22控制驅動，以防桅杆1搖動。
此外，為了去除因上部驅動馬達22以及與支持軌道6的接觸而驅動的上部驅動輪21a、21b而產生的微粉塵，在機殼23上安裝了具有高性能過濾器(HEPA過濾器)25的排氣扉24，這樣還可利用上部行駛驅動裝置2排出氣體不致使儲料庫8內的淨化程度受損。
而支持軌道6在隨著行駛臺車5的行駛方向的桅杆1移動軌跡的上方位置上，與上述行駛軌道4上下平行敷設。
並通過配置在行駛臺車5的下部，主要通過將下部驅動馬達32的輸出功率設定為大，而將驅動上述驅動輪21a、21b中的任意一方以及或者二者的上述驅動馬達22的輸出功率設定為小，其比例雖無特殊限定，但通過將其設定為5比1到10比1左右，即可抑制源於上部行駛裝置2的振動與灰塵。
此外，正如圖5所示，將包容在下部行駛驅動裝置3內的下部驅動馬達32和包容在上部行駛驅動裝置2內的上部驅動馬達22通過伺服驅動機構9電氣連接。
該伺服驅動機構9配有上部驅動馬達速度控制電路A，可提供由下部驅動馬達32行駛驅動的碼垛機的速度信號X，以及上部驅動馬達22的速度信號Yh。利用該碼垛機的速度信號X和上部驅動馬達22的速度信號Yh這兩種信號的速度差ΔV，由上部驅動馬達速度控制電路A將上部驅動馬達輸出轉矩指令作為式(1)所示的轉矩T提供給上部驅動馬達22來進行上部的振動控制。
下面就該堆垛升降機的動作加以說明。
當通過驅動下部驅動馬達32使行駛臺車5行駛時，正如圖6所示，桅杆1也隨其行駛。這時，若安裝在桅杆1上部的上部驅動輪21a、21b未受到上部驅動馬達22的控制，則會在行駛臺車5的行駛速度與裝了箱盒K的桅杆1上部速度之間產生差別(通常情況下桅杆1上部的行駛速度低於行駛臺車5的行駛速度)，正如圖6中的虛線所示，桅杆1上部朝與行駛臺車5的行進方向相反的方向傾斜(後傾)搖動。
此外，當行駛臺車5停止，桅杆1上部由於慣性作用並不能馬上停止，而是從行駛臺車5行駛時的相反方向朝與行駛臺車5的行駛方向相同的方向傾斜(前傾)搖動。
與之相反，通過經伺服驅動機構9將下部驅動馬達32和上部驅動馬達22電氣連接，控制上部驅動馬達22的速度，在行駛臺車5行駛時，將下部驅動馬達32的行駛臺車5(碼垛機)的速度信號X輸入伺服驅動機構9的同時，也輸入上部驅動馬達22的速度信號Yh，檢出該速度差，並利用該速度差由上部驅動馬達速度控制電路A給上部驅動馬達22下達上部驅動馬達輸出轉矩指令來控制上部驅動馬達22的旋轉，可使行駛臺車5的行駛速度與桅杆1上部的速度保持一致，這樣即可消除相對於桅杆1的行進方向而言，前後方向上振動DF。
如上所述，由於本實施方式的堆垛升降機在堆垛升降機的桅杆1上部與下部分別設置上部行駛驅動裝置2與下部行駛驅動裝置3，用下部行駛驅動裝置3進行堆垛升降機的行駛與位置控制的同時，根據該下部行駛驅動裝置3的速度信號驅動上部行駛驅動裝置2，用該上部行駛驅動裝置2抑制桅杆1的振動，因而通過減輕桅杆上部的上部行駛驅動裝置2的負載，既可抑制源於該上部行駛驅動裝置2的振動與灰塵，又可抑制桅杆上部的振動。
上面根據實施例介紹了本發明的堆垛升降機，但本發明並不局限於上述實施例中所述的結構，在不超出其宗旨的範圍內可適當改變其構成。
由於本發明的堆垛升降機具有通過減輕桅杆上部的上部行駛驅動裝置的負載既可抑制源於該上部行駛驅動裝置的振動與灰塵，又可抑制桅杆上部振動特性，因而很適合用於桅杆長度長的堆垛升降機。
權利要求
1.一種堆垛升降機，其特徵在於在堆垛升降機的桅杆上部與下部分別設置上部行駛驅動裝置和下部行駛驅動裝置，用下部行駛驅動裝置實施堆垛升降機的行駛及位置控制，同時根據下部行駛驅動裝置的速度信號驅動上部行駛驅動裝置，用上部行駛驅動裝置進行桅杆振動的抑制。
2.根據權利要求1所述的堆垛升降機，其特徵在於用不含積分因素的比例控制系統進行上部行駛驅動裝置的速度控制。
3.根據權利要求1或2所述的堆垛升降機，其特徵在於在下述式1之中通過調整比例常數n1使發生轉矩T的絕對值達到最小，以及通過調整上部行駛驅動裝置的輸入敏感性的同時調整比例常數n2，使發生轉矩T達到最大，從而調整上部行駛驅動裝置的控制增益及響應，T＝-n1Vp+n2Δv-c (1)T上部驅動馬達的發生轉矩n1比例常數n2比例常數Vp下部驅動馬達的行駛速度Δv下部驅動馬達與上部驅動馬達的速度差C常數。
4.根據權利要求1、2或3所述的堆垛升降機，其特徵在於將上部行駛驅動裝置的上部驅動馬達的輸出功率設定為下部行駛驅動裝置的下部驅動馬達的輸出功率的1/5以下。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的堆垛升降機，其特徵在於在桅杆上部配置去除上部行駛驅動裝置產生的微粉塵的裝置。
全文摘要
提供一種通過減輕桅杆上部行駛驅動裝置的負載既可抑制源於該上部行駛驅動裝置的振動與灰塵，又可抑制桅杆上部的振動的堆垛升降機。在堆垛升降機的桅杆1上部與下部分別設置上部行駛驅動裝置2和下部行駛驅動裝置3。用下部行駛驅動裝置3實施堆垛升降機的行駛及位置控制的同時，根據下部行駛驅動裝置3的速度信號驅動上部行駛驅動裝置2，用上部行駛驅動裝置2抑制桅杆1的振動。
文檔編號B65G57/00GK1891588SQ200510087699
公開日2007年1月10日 申請日期2005年7月29日 優先權日2005年7月4日
發明者山本治正, 珍部弘, 遠藤嘉也, 水澤和浩 申請人:株式會社 日立工業設備技術