JP6360421B2 - 物品棚装置の障害物検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動可能な棚間に形成された作業空間内の障害物を検知する物品棚装置の障害物検知装置に関する。

倉庫や書庫等で用いられる複数の棚を有する物品棚装置において、床面に敷設された前後方向に延びるレールの上に配置された移動棚をレールに沿って手動や電動により移動させ、隣接する任意の棚同士の間に作業空間を形成することにより、限られたスペースにおける物品の収容効率を高めたものがある。このような物品棚装置は、作業用通路に人や物品が存在するときに移動棚を移動させると、棚間に人や物品が挟み込まれる虞があった。

そこで、障害物検知装置を用いて作業用通路内に人や物品等の障害物が存在することを検知し、この検知情報に基づき移動棚の走行を停止させる物品棚装置がある。障害物検知装置としては例えば、対向する移動棚の下部を構成する基台の前面下方に、超音波式の距離センサを設けたものがある（例えば特許文献１）。この超音波式の距離センサは、出力された音波が対向する棚に反射して戻ってくる時間を計測するもので、この音波を受け取るまでの時間と閾値との差分が所定時間以上である場合に、障害物検知装置は音波が棚以外の物体に反射したと判断し、作業空間内に障害物が存在することを検知できるようになっている。

特開平５−１８６０１７号公報（第２頁、第１図）

特許文献１にあるような障害物検知装置は、所定の棚間の距離を閾値として設定しているため、棚間の距離が前記所定の距離と異なる場合、例えば棚の移動時等にあっては、閾値が利用できず障害物の存在を検知することができないという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、棚間の距離に関わらず確実に障害物の検知を行うことができる物品棚装置の障害物検知装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の物品棚装置の障害物検知装置は、
レール上に載置した移動可能な棚間に形成された作業空間内の障害物を検知する物品棚装置の障害物検知装置であって、
棚間に設置された複数の非接触式の距離センサと、複数の前記距離センサの出力に基づき棚間の距離と対応する閾値を決定し、該閾値と全ての前記距離センサの各々の出力とを比較する検知部とを具備していることを特徴としている。
この特徴によれば、検知部は、複数の前記距離センサの出力に基づき決定された閾値と全ての前記距離センサの各々の出力とを比較することで、閾値に対して許容誤差以上の差分の出力を出す距離センサが他方の棚以外の物体との距離を計測したと判定でき、これをもって作業空間内に障害物があると検知できる。そのため、棚間の距離に関わらず確実に障害物の検知を行うことができる。

前記閾値は、所定の複数の前記距離センサの出力の平均値であることを特徴としている。
この特徴によれば、閾値を所定の複数の距離センサの出力の平均値としたことで、決定される閾値の誤差を減らし、確実に障害物の検知を行うことができる。

前記閾値は、前記全ての前記距離センサの出力の平均値であることを特徴としている。
この特徴によれば、全ての距離センサの出力の平均値から閾値が決定されることから、閾値の精度が高く、より確実に障害物の検知を行うことができる。

前記検知部は、前記閾値と全ての前記距離センサの各々の出力とを比較した結果に基づき前記棚の移動に用いる駆動部を停止させる信号を送信する送信部を有することを特徴としている。
この特徴によれば、障害物の検知に伴い、棚を直ちに停止させることができるため、安全性が高い。

前記検知部は、前記閾値と少なくともひとつの距離センサの出力との差分が距離換算で３０ｍｍ以上である場合に、作業空間内に障害物があると検知することを特徴としている。
この特徴によれば、誤検知を避けて確実に障害物の検知を行うことができる。

前記距離センサは、超音波センサであることを特徴としている。
この特徴によれば、検知範囲の広い超音波センサを距離センサに利用することで、少ない数の距離センサで障害物検知装置を構成できる。

複数の前記距離センサの出力に基づき決定された棚間の距離と対応する前記閾値は、棚の移動距離を計測する棚間距離測定装置から出力された値と比較されることを特徴としている。
この特徴によれば、閾値が移動棚の実際の移動に基づき計測された値と比較されることで、複数の距離センサを跨ぐような長尺の障害物があっても障害物を検知することが可能となり、障害物の検知をより確実に行うことができる。

実施例における物品棚装置を示す斜視図である。 移動棚が一方側に移動した態様を示すブロック図である。 移動棚が他方側に移動した態様を示すブロック図である。 検知処理を示すフローチャートである。 検知処理における各数値例を示す表図である。

本発明に係る物品棚装置の障害物検知装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係る物品棚装置の障害物検知装置につき、図１から図５を参照して説明する。

図１及び図２に示されるように、主に書庫や倉庫等では、物品棚装置４が配置されている。この物品棚装置４は、床面上に平行に延びる２本のレール５，５と、レール５，５の長手方向両端部に固定的に載置された固定棚２Ａ，２Ｂと、固定棚２Ａ，２Ｂの間でレール５，５に沿って移動可能に載置された電動式の移動棚３Ａ，３Ｂと、によって主に構成されている。この物品棚装置４は、レール５，５の長手寸法が、固定棚２Ａ，２Ｂ及び移動棚３Ａ，３Ｂの移動方向の寸法の合計寸法よりも所定の長さ長くなっており、固定棚２Ａ，２Ｂ及び移動棚３Ａ，３Ｂの間をそれぞれ選択的に離間させて作業空間を形成できるようになっている。尚、本実施例では、固定棚２Ａと移動棚３Ａとの間を作業空間Ｓ１とし、移動棚３Ａ，３Ｂの間を作業空間Ｓ２として説明する。

移動棚３Ａ，３Ｂの底面には図示しない車輪が設けられており、車輪を介してレール５，５上に自走可能に載置されている。また、移動棚３Ａ，３Ｂは、前記車輪と連動する電動式の可逆モータ１６，１６が各々内蔵されている。当該可逆モータ１６，１６は、物品棚装置４の駆動制御を行う駆動制御装置１３，１３に接続されており、可逆モータ１６，１６を正転または逆転させることによって、各移動棚３Ａ，３Ｂがレール５，５に沿って移動できるようになっている。さらに移動棚３Ａ，３Ｂは、可逆モータ１６，１６の回転数を随時計測して各棚２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ間のそれぞれの距離の値を出力できるロータリーエンコーダ１７，１７がそれぞれ設けられている。尚、レール５，５自体の長さ寸法や、各棚の幅等を調整することにより、配置可能な固定棚及び移動棚の数量や作業空間の数量及び幅などを適宜変更できるようになっている。

これら固定棚２Ａ，２Ｂ及び移動棚３Ａ，３Ｂは、書籍等の物品を陳列できる上下複数段の棚段を有する棚部６，６，…を有しており、棚部６，６，…の側面には、着脱可能に取付けられる化粧パネル７，７，…が設けられている。各棚部６，６，…と各化粧パネル７，７，…との間にはそれぞれ間隙が形成されており、当該間隙内には、後述する各種装置が組み込まれている。

固定棚２Ａの化粧パネル７の外面には、物品棚装置４全体の電源スイッチ８と、タッチパネル方式で操作可能なモニター９と、が設けられ、固定棚２Ｂの化粧パネル７の外面には、前記手動操作ボタン１４のみ設けられている。移動棚３Ａ，３Ｂの化粧パネル７，７の外面には、短手方向両端側に前記手動操作ボタン１４，１５がそれぞれ設けられている。

また、物品棚装置４は、棚間に形成された作業空間内の障害物を検知する障害物検知装置１を備えている。図２に示されるように、障害物検知装置１は、固定棚２Ａの化粧パネル７内に配置された検知部１１と、各棚の下部にそれぞれ設けられるセンサユニット２１，２２，３１，３２と、から主に構成されている。

固定棚２Ａのセンサユニット２１は、移動棚３Ａ側に指向する距離センサ２ａ〜２ｃと、センサ制御装置２１ａとから成り、同様に固定棚２Ｂのセンサユニット２２は、移動棚３Ｂ側に指向する距離センサ２ｄ〜２ｆと、センサ制御装置２２ａとから成る。

移動棚３Ａのセンサユニット３１は、固定棚２Ａ側を指向する距離センサ３ａ〜３ｃと、移動棚３Ｂ側を指向する距離センサ３ｄ〜３ｆと、センサ制御装置３１ａとから成り、また同様に移動棚３Ｂのセンサユニット３２は、移動棚３Ａ側を指向する距離センサ３ｇ〜３ｉと、固定棚２Ｂ側を指向する距離センサ３ｈ〜３ｍと、センサ制御装置３２ａとから成る。

これら各センサ制御装置２１ａ，２２ａ，３１ａ，３２ａには、所定時間毎に各距離センサ２ａ〜２ｃ，２ｄ〜２ｆ，３ａ〜３ｃ，３ｄ〜３ｆをそれぞれ動作させる動作プログラムが組み込まれており、各距離センサは、この動作プログラムに従って所定時間毎に動作するようになっている。

各距離センサは、図示しない音波出力部と音波入力部を有した超音波式の距離センサであり、音波出力部から出力された音波が対向する棚に反射し音波入力部に戻ってくる時間を出力として検知部１１に送るようになっている。各棚の長手方向に検知範囲が広い超音波センサを距離センサに利用することで、少ない数の距離センサで各棚間にほぼ全ての領域に超音波を出力させることができる。また、対向し合う各距離センサは、各棚の長手方向にずれて配置されており、対向し合う各距離センサの出力の干渉が抑えられている。

センサユニット２１の距離センサ２ａ〜２ｃとセンサユニット３１の距離センサ３ａ〜３ｃとは、検知部１１内により、対向し合う固定棚２Ａと移動棚３Ａとの間の出力値を計測するセンサグループαとしてグループ化されて管理されている。また、センサユニット３１の距離センサ３ｄ〜３ｆとセンサユニット３２の距離センサ３ｇ〜３ｉとは、移動棚３Ａと移動棚３Ｂとの間の出力値を計測するセンサグループβとしてグループ化され、センサユニット３２の距離センサ３ｈ〜３ｍとセンサユニット２２の距離センサ２ｄ〜２ｆとは、移動棚３Ｂと固定棚２Ｂとの間の出力値を計測するセンサグループγとしてグループ化されている（図５参照）。

検知部１１は、各移動棚３Ａ，３Ｂの移動方向すなわち可逆モータ１６，１６の正転逆転に基づき動作させるセンサグループα，β，γを適宜選択するようになっているため、必要のないセンサグループα，β，γを常時動作させる必要が無く、省電力化することができる。

また、検知部１１は、ロータリーエンコーダ１７，１７、前記電源スイッチ８及び前記モニター９、センサユニット２１，２２，３１，３２と接続されているとともに、ここでは図示しないが、手動操作ボタン１４，１５と有線又は無線により接続されている。更に、検知部１１は、駆動制御装置１３に駆動信号及び停止信号を送る送信部１２を有している。尚、ここでは図示しないが、検知部１１と駆動制御装置１３とは有線又は無線により接続されている。

ロータリーエンコーダ１７，１７及び検知部１１は、各棚間距離を測定できる棚間距離測定装置を構成するものである。ロータリーエンコーダ１７，１７は、各可逆モータ１６，１６の回転方向及び回転量をそれぞれ読み取ることができ、その可逆モータ１６，１６が回転する度に回転方向及び回転量を出力として検知部１１に送るようになっており、検知部１１は、このロータリーエンコーダ１７，１７から随時受け取る出力を基に移動棚３Ａ，３Ｂの座標を算出し、移動棚３Ａ，３Ｂの座標と固定棚２Ａ，２Ｂの座標とから各棚間距離を算出する。

次に、物品棚装置４の各種動作処理について説明する。尚、ここでは、移動棚３Ａの動作処理態様のみを説明し、移動棚３Ｂの動作処理態様の説明を省略する。

図２に示されるように、移動棚３Ａの停止状態において手動操作ボタン１５が押下されると、その押下信号が検知部１１に送られ、検知部１１はその押下信号に基づき、後述する距離センサ３ｄ〜３ｉを動作させる。前記距離センサ３ｄ〜３ｉからセンサユニット２１，２２，３１，３２を介して得られた出力は検知部１１に送られ、検知部１１はその出力に基づき、作業空間Ｓ２内の障害物１８を検知する検知処理を行う。

この検知処理により作業空間Ｓ２内に障害物１８が無いことが確認されると、検知部１１の送信部１２から駆動制御装置１３に駆動信号が送られ、駆動制御装置１３が前記可逆モータ１６を駆動（ここでは正転とする）させ、移動棚３Ａを手動操作ボタン１５側方向（矢印方向）に移動させる処理を行う。ところで、移動棚３Ａの停止状態において前記検知処理により作業空間Ｓ２内の障害物１８を検知した場合には、検知部１１は駆動制御装置１３への駆動信号を送信しない処理を行うとともに、動作エラーメッセージを前記モニター９に表示させる処理を行うようになっている。

尚、移動棚３Ａが正常に移動した際には、検知部１１は棚間距離測定装置を構成する各ロータリーエンコーダ１７，１７（図２参照）から受け取った出力を基に移動棚３Ａの移動方向及び移動距離を算出する。そして、この移動方向及び移動距離を基に移動棚３Ａの適正な棚間距離を割り出し、この棚間距離に基づいて送信部１２が駆動制御装置１３に停止信号を送り、移動棚３Ａを適正な位置で停止させる通常停止処理を行うようになっている。

続いて検知処理について図３を例に取り、図４及び図５を用いて詳しく説明する。図３は、移動棚３Ａを固定棚２Ａ方向（矢印方向）に移動させる場合において、停止状態で手動操作ボタン１４（図１参照）が押下された時点では、検知処理によって障害物が検知されず、移動棚３Ａが移動を開始した後に、棚部６から作業空間Ｓ１に障害物１８が落下した場合を例示する図である。

検知処理は、移動棚が停止状態にある状態で手動操作ボタンが押下された後、移動棚の移動が完了するまで継続して行われる。前述したように手動操作ボタン１４が押下され、移動棚３Ａが移動を開始しているため、検知部１１はセンサグループαを所定間隔で動作させ、センサグループα内の全ての距離センサ２ａ〜２ｃ及び距離センサ３ａ〜ｃからの出力を取得する。

検知部１１は、この距離センサ２ａ〜２ｃ及び距離センサ３ａ〜ｃから受け取った各出力を検知処理におけるステップＳａ１において距離値にそれぞれ変換する。

次いで、ステップＳａ２において、センサグループα内全ての距離センサ２ａ〜２ｃ及び距離センサ３ａ〜ｃの距離値の平均値を算出して（図５参照）、その平均値（ここでは５０９．７５ｍｍ）を各距離センサの出力と比較するための閾値に決定する。次いで、ステップＳａ３においてセンサグループα内全ての距離センサ２ａ〜２ｃ及び距離センサ３ａ〜ｃの距離値と前記閾値とをそれぞれ比較する。なお、平均値は、上述した算術平均以外に、中央値や最頻値等を用いて得られた値としてもよい。

続いて、ステップＳａ４において、前記閾値に対する距離値の差分が許容誤差（３０ｍｍ）以上となる距離センサが１つ以上存在するか否かを判断する。前記閾値に対する距離値の差分が許容誤差以上となる距離センサが１つ以上存在すると判定した場合（図５では、距離センサ３ｂの出力に基づく距離値１６５．０ｍｍと閾値５０９．７５ｍｍとの差分が３４４．７５ｍｍとなっている。）、ステップＳａ５において、その判定情報に基づいて作業空間Ｓ１内の障害物１８があることと判定し、障害物１８の存在の検知処理を完了する。

検知部１１は、この検知物の検知に基づき送信部１２から駆動制御装置１３に停止処理を送信する非常停止処理を行う。

このように、センサグループα内の距離センサ２ａ〜２ｃ及び距離センサ３ａ〜ｃの距離値に基づき決定された閾値と、センサグループα内全ての距離センサ２ａ〜２ｃ及び距離センサ３ａ〜ｃの各々の距離値とを比較することで、作業空間Ｓ１内に障害物１８があると検知できるため、特に移動棚の移動走行中等、棚間の距離が定まらない場合にあっても、確実に障害物１８を検知することができる。

更に、前記閾値に対する距離値の差分が許容誤差３０ｍｍ以上となる距離センサが１つ以上存在する場合に、検知部１１が障害物１８を検知することとなるため、各距離センサ２ａ〜２ｃ及び距離センサ３ａ〜ｃの測定誤差による誤検知を避けて、確実に障害物１８の検知を行うことができる。

反対に、ステップＳａ４にて前記閾値に対する距離値の差分が許容誤差以上となる距離センサが無かった場合には、ステップＳａ６に移行する。ステップＳａ６において、前記ロータリーエンコーダ１７，１７から受け取った出力により算出された固定棚２Ａと移動棚３Ａとの棚間距離の値と前記閾値とを比較する。

次いで、ステップＳａ７において、前記棚間距離測定装置により出力された固定棚２Ａと移動棚３Ａとの棚間距離の値に対する前記閾値の差分が所定値以上であるか否かを判断する。前記固定棚２Ａと移動棚３Ａとの棚間距離の値に対する前記閾値の差分が所定位置以上であった場合には、障害物が作業空間Ｓ２内にあると判定する（図４参照）ようになっている。これは、例えば固定棚２Ａと移動棚３Ａとの長手方向に全ての距離センサ２ａ〜２ｃ及び距離センサ３ａ〜ｃに跨るような長いまたは大きな障害物が作業空間Ｓ２内にある場合などに有効である。このように前記閾値が、ロータリーエンコーダ１７，１７を用いることで距離センサ２ａ〜２ｃ及び距離センサ３ａ〜ｃとは異なる方法で算出された、固定棚２Ａと移動棚３Ａとの棚間距離の値と比較されるため、障害物１８の検知をより確実に行うことができる。尚、棚間距離測定装置から出力された棚間距離の値と前記閾値との差分が所定位置以下であった場合には、作業空間Ｓ１内に障害物１８が無いと判断し、ステップＳａ１に移行して当該検知処理を繰り返す。

前述のように、センサ制御装置２１ａ，３１ａは、前記出力プログラムにより所定時間毎に距離センサ２ａ〜２ｃ及び距離センサ３ａ〜ｃを出力させているため、作業空間Ｓ１内に障害物１８が無いと判断された場合には、ステップＳａ１に移行して当該検知処理を繰り返す。このように所定時間毎に検知処理が繰り返されるため、移動棚３Ａが移動走行中であっても確実に障害物１８を検知できる。

尚、本実施例では、検知処理において、センサグループα内全ての距離センサ２ａ〜２ｃ及び距離センサ３ａ〜ｃの出力の平均値を閾値としていたが、これに限られず、例えば同じグループ内で適宜選択した２つ以上の距離センサの出力の平均値を閾値としてもよい。更に尚、閾値は、複数の距離センサの出力の平均値に限らず、例えば、同じグループ内の距離センサの出力値をそれぞれ総当りで比較し、その中に出力同士の差分が許容誤差以上であるペアが一つでも存在する場合に障害物の検知を判定してもよい。

また本実施例では、送信部１２が検知部１１に内蔵された態様となっているが、検知部１１と別体の送信部とを化粧パネル７内に設け、検知部１１と該送信部とを接続するようにしてもよい。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、距離センサとして超音波センサを利用していたが、これに限られず、対向する棚までの距離を測定できるものであれば代用してもよい。

また、距離センサの動作は、手動操作ボタン１４，１５の押下及び移動棚の移動走行中に限らず、常時動作させておく態様であってもよい。

尚、検知部１１は、送信部１２を必ずしも備えていなくてもよく、例えば、検知部１１により障害物１８を検知した際にその検知情報をモニター９に表示させるような態様であってもよい。更に尚、前記検知情報を報知する手段としては、点灯ランプなどであってもよい。

また、上記実施例では、距離センサ２ａ〜２ｃ及び距離センサ３ａ〜ｃの出力値をそれぞれ移動棚３Ａ，３Ｂ間の距離に対応させて距離値に実際に変換していたが、これに限られず、各距離センサの出力値を移動棚２Ａ，３Ａとの距離として認識して変換させることなくそのまま利用しても構わない。また、上記実施例では、障害物として女性あるいは子供の足首の検出を想定して許容誤差を３０ｍｍ以上と設定した様態について説明したが、障害物として脚立の足のような小さい物の検出を想定する場合は許容誤差を２０ｍｍ以上としたり、あるいは棚に収納する物品のサイズや形状、棚のサイズや形状や材質などに応じて許容誤差を適宜変更することができる。

また、センサグループα、β、γは、対向する棚の距離センサをグループ化する場合について説明したが、センサグループは、一方の棚の距離センサのみをグループ化するものであってもよい。この場合、図２に示される物品棚装置４の場合、距離センサ２ａ〜２ｃ、距離センサ３ａ〜３ｃ、距離センサ３ｄ〜３ｆ、距離センサ３ｇ〜３ｉ、距離センサ３ｊ〜３ｍ及び距離センサ２ｄ〜ｆからなる６つのセンサグループから構成される。

また、移動棚３Ａ，３Ｂは、可逆モータ１６，１６により移動する電動式移動棚である態様について説明したが、例えば、手動式で移動できるようなものであってもよい。

１ 障害物検知装置
２Ａ，２Ｂ 固定棚
２ａ〜２ｆ 距離センサ（超音波センサ）
３Ａ，３Ｂ 移動棚
３ａ〜３ｍ 距離センサ（超音波センサ）
４ 物品棚装置
１１ 検知部
１２ 送信部（出力部）
１６ 可逆モータ
１７ ロータリーエンコーダ（棚間距離測定装置）
１８ 障害物
Ｓ１，Ｓ２ 作業空間
α，β，γ センサグループ

Claims (7)

1. レール上に載置した移動可能な棚間に形成された作業空間内の障害物を検知する物品棚装置の障害物検知装置であって、
   棚間に設置された複数の非接触式の距離センサと、複数の前記距離センサの出力に基づき棚間の距離と対応する閾値を決定し、該閾値と全ての前記距離センサの各々の出力とを比較する検知部とを具備していることを特徴とする物品棚装置の障害物検知装置。
2. 前記閾値は、所定の複数の前記距離センサの出力の平均値であることを特徴とする請求項１に記載の物品棚装置の障害物検知装置。
3. 前記閾値は、前記全ての前記距離センサの出力の平均値であることを特徴とする請求項１及び２に記載の物品棚装置の障害物検知装置。
4. 前記検知部は、前記閾値と全ての前記距離センサの各々の出力とを比較したデータに基づき前記棚の移動に用いる駆動部を停止させる信号を送信する出力部を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の物品棚装置の障害物検知装置。
5. 前記検知部は、前記閾値と少なくともひとつの距離センサの出力との差分が距離換算で３０ｍｍ以上である場合に、作業空間内に障害物があると検知することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の物品棚装置の障害物検知装置。
6. 前記距離センサは、超音波センサであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の物品棚装置の障害物検知装置。
7. 複数の前記距離センサの出力に基づき決定された棚間の距離と対応する前記閾値は、棚の移動を随時計測する棚間距離測定装置から出力された値と比較されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の物品棚装置の障害物検知装置。

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