JPH09323887A - 搬送手段自動制御システム及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】形状が特定できない材料の在庫管理、また搬送
手段の自動制を行う搬送手段自動制御システムを提供す
ることを目的とする。 【解決手段】クレーンシステム１のセンサ１０からの出
力は、システム装置２の制御装置３を経由してトラッキ
ング機構５へ入力され、トラッキング機構５により生成
された重量，高さ信号は、制御装置３を経由して在庫管
理機構６に出力され、在庫管理ファイル４に格納される
と共にスケジュール機構７へ入力され、上位計算機８ま
たはマンマシン９からの搬出計画データを取得したスケ
ジュール機構７により生成されたクレーン動作命令は、
制御装置３を経由しクレーンシステム１のアクチュエー
タへ出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、搬送設備による形
状が不定な物質の保管場所への自動搬入，搬出方法に係
わり、例えば、鉄鋼分野における、原料ヤードの在庫管
理のようにさまざまな材質のスクラップを材質毎に在庫
管理する必要がある保管場所における搬送手段の自動制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、設備の自動化に関する技術の発達
によりクレーン等の搬送手段を用いて外部から搬入され
てくる材料を予め定めた保管場所へ、また保管場所へ保
管している材料を予め定めたスケジュールに従って所定
の場所へ搬出するいわゆるクレーンの自動制御に関する
技術も自動化が進みつつある。このような自動化の例と
しては、例えば特開平7−71958号公報にはクレーンによ
り材料を搬送する際に、材料の振れ角を自動的になくす
ような技術が記載されている。また、特開昭63−176291
号公報には複数箇所の設置した距離センサの出力を等し
くなるように制御して搬送する材料を常に水平に保つよ
うな制御について開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術が対象としているものは予め特定の形状を有する
もの、例えば特開昭63−176291号公報に記載されている
ような蒸気タービン等を対象にしている。

【０００４】これに対して例えば鉄鋼分野におけるスク
ラップヤードを考えた場合、対象となる材料は空き缶，
廃車の鉄の部分，打ち抜き屑，切り屑等のように形状が
特定できないようなものである。つまりこのように形状
が特定できないものを保管場所へ搬入したり、保管場所
から搬出する場合には上記の従来技術をそのまま利用す
ることができない。つまり材料の形状が不特定であるた
め、保管形状，分布が一定しておらず、例えばこれらの
材料をマグネットを付加したクレーンで吊り上げようと
した場合に、材料の高さが明確に分からないのでクレー
ンの位置を特定することができない。つまり、マグネッ
トの位置を高くしすぎると材料を吸着できず、マグネッ
トの位置が低すぎると材料にぶつかってマグネットが破
損してしまう。

【０００５】本発明は、このように形状が特定できない
材料の在庫管理、また搬送手段の自動制を行う搬送手段
自動制御システムを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、形状が不定
な物質を保管場所へ搬入及び搬出するための搬送手段と
該搬送した物質の在庫管理及び該在庫管理の結果に基づ
いて前記搬送手段のスケジューリングを行う手段とを備
えた搬送手段自動制御システムにおいて、前記搬送手段
が前記保管場所に前記物質を搬入するときに、該保管場
所の該物質の分布を予測する予測手段と、前記物質保管
場所から搬出するときに該物質の分布の誤差を検出し、
前記予測した物質の分布を補正する補正手段とを備えた
ことにより達成することができる。

【０００７】また上記目的は、搬送手段により保管場所
へ搬入及び搬出した物質に基づいて該物質の在庫管理を
行うと共に該在庫管理の結果に基づいて前記搬送手段の
スケジューリングを決定する搬送手段自動制御方法にお
いて、前記搬送手段が前記保管場所に前記物質を搬入す
るときに、該搬送物質の種類及び搬送物質の重量に基づ
いて該保管場所の該物質の分布を予測し、前記物質保管
場所から搬出するときに該搬送手段の高さ情報に基づい
て該物質の分布の誤差を検出し、前記予測した物質の分
布を補正することにより達成することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図を用
いて詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明の全体構成を示すものであ
る。クレーンシステム１のセンサ１０からの出力は、シ
ステム装置２の制御装置３を経由してトラッキング機構
５へ入力され、トラッキング機構５により生成された重
量，高さ信号は、制御装置３を経由して在庫管理機構６
に出力され、在庫管理ファイル４に格納されると共にス
ケジュール機構７へ入力され、上位計算機８またはマン
マシン９からの搬出計画データを取得したスケジュール
機構７により生成されたクレーン動作命令は、制御装置
３を経由しクレーンシステム１のアクチュエータへ出力
される。

【００１０】図２は、在庫管理機構６の構成を示す図で
ある。搬入の場合は、在庫管理機構６が在庫分布予測機
構６５を起動し、在庫管理ファイル４より在庫分布を取
得した後、今回の搬入による分布の予測を行い、結果を
加算した後、在庫管理ファイル４に格納する。一方、搬
出の場合は、在庫管理機構６が在庫分布補正機構６４を
起動し、在庫管理ファイル４より在庫分布を取得した
後、今回の搬出による分布の補正を行い、在庫管理ファ
イル４に格納する。

【００１１】図３は、本発明のトラッキング機構５の処
理のフローチャートである。

【００１２】なお、本フローチャートでは、実線は処理
の流れを表し、破線はデータの流れを表すものとする。

【００１３】トラッキング機構５が起動されると、作業
位置取得処理５１によりセンサ１０からの位置データを
取り込む。次に、積載重量取得処理５２によりセンサ１
０からの銘柄，重量データを取りみ、センサ１０からの
動作データが搬入か搬出か判断し、搬出の場合には、吊
り上げ位置高さ取得処理５４によりセンサ１０からの高
さデータを取得する。

【００１４】図４は、本発明の在庫管理機構６のフロー
チャートである。在庫管理機構６は、トラッキング機構
５よりクレーンの位置データ，搬送物の重量データ，高
さデータを受け取り、重量配分定数取得処理６１にて、
搬入、あるいは、搬出位置近傍の予測，補正を行うため
の定数データを在庫管理ファイル４より取得し、重量配
分処理６２にて在庫分布データを在庫管理ファイル４よ
り取り込み、動作が搬入か搬出か判断６３し、搬出の場
合には、在庫分布補正処理６４により重量配分定数を用
いて分布の補正を行う。一方、搬入の場合、在庫分布予
測処理６５にて重量分定数を用いて分布の予測を行う。
そして在庫分布更新処理６６にて、在庫管理ファイル４
にデータを保存し、マンマシン出力処理６７にて、マン
マシン９（例えばＣＲＴ）へ現在の状況であるデータを
出力する。

【００１５】図５は、スケジュール機構７のフローチャ
ートである。搬入の場合、クレーンシステム１または、
マンマシン９、搬出の場合、上位計算機８またはマンマ
シン９より起動を受け、動作スケジュール立案処理７１
にて在庫管理ファイル４より在庫分布データを取得し、
次動作のスケジュールを立て、動作指示処理７２により
アクチュエータ１１へ動作命令を出力することを示す。

【００１６】次に図６から図１４を用いて、本発明を鉄
鋼分野におけるスクラップヤードの自動化システムに適
用した場合について説明する。

【００１７】鉄鋼業界は、鉄鉱石などを溶解して銑鉄を
製造する高炉メーカーと、鉄スクラップを原料に電気熱
を利用して鋼を製造する電炉メーカーに分かれ、その電
炉メーカーにおいて原料となるスクラップを保管する場
所をスクラップヤードと呼んでいる。

【００１８】スクラップは、さまざまな種類があり（例
えば、空き缶，廃車の鉄の部分，打ち抜き屑，切り屑，
削り屑など）含まれる鉄の比率，嵩比重等で細かく分類
し、ヤード内へ区画を設け（多くの場合、壁などで区切
るのではなく、目安にすぎない）山積みし保管する。高
品質の鉄を再生するために、スクラップの種類，溶かす
順序が重要であり、その為にスクラップヤード内の正確
な在庫管理及び搬出計画に沿った正確な搬出を行う必要
がある。しかしながら、スクラップは、形状が一定でな
いため、山積みした場合など、他の区画へ崩れたり、別
の種類のスクラップと混ざったりし、在庫管理が難し
い。そこで以下に示すように在庫（高さ）管理を正確に
行うことにより搬出計画通りの搬出を可能とする。

【００１９】図６から図８では前提条件，環境、図９か
ら図１０ではイベントの流れ、図１１から図１４ではデ
ータの流れを示し、以下詳細に説明する。

【００２０】図６は、クレーンにリフティングマグネッ
ト１００（磁力でスクラップ(鉄屑)を吸着する構造を持
った装置、以降ではリフマグと略称する）を装備するこ
とにより、スクラップを吸着，釈放することを示す。す
なわち、スクラップの吊り下げ時は、スクラップの山高
さから、釈放後の拡散状態を予測する上で必要であるた
め一定の高さで釈放を行い、吊り上げ時は、磁力で吸着
を行うためにスクラップの山へ着床し吸着することを示
す。吊り下げ時に一定の高さから釈放するためには、ス
クラップの山高さを既に認識している必要があるが、こ
れは、それ以前の吊り下げ時の釈放により拡散するスク
ラップ高さの予測値、あるいは、吊り上げ時の着床高さ
を実測した補正値を使用するが、スクラップにはさまざ
まな種類があり、釈放時の拡散を予測するためには、ス
クラップの種類毎の拡散データに基づいたモデルより計
算することにより予測が可能である。なお、釈放時の一
定の高さは、設備によって決定する任意の設定値であ
り、この釈放高さに応じスクラップの拡散データも変化
する。一方、吊り上げ時にもスクラップの山に着床する
必要があるため高さを認識している必要があるが、高さ
の認識が誤っている場合、例えば、高さを高く認識して
いると着床せず、吸着できないこととなり、低く認識し
ていた場合は、リフマグが、スクラップの山に衝突する
ことになり、リフマグの破壊を招く恐れがある。吊り上
げ時には、着床した時点での高さが計測できるが、吸着
後の高さは、吸着によって減少するため、この場合も吊
り下げ時と同様にスクラップの種類に応じた吸着データ
によるモデルを設定することにより、吸着後の高さの予
測が可能となる。

【００２１】図７は、スクラップヤードにおけるスクラ
ップの流れを示したものであり、搬入１０４は、一時保
管場所１０３に保管されたスクラップを原料ヤード１０
２へクレーンを使い搬入することを示し、搬出１０５
は、原料ヤード１０２よりクレーンを使用し、配合場所
１０１へ搬出することを示している。

【００２２】図８は、リフマグ１００の中心をクレーン
停止ポイント１２１とし、原料ヤード１０２に座標
（ｘ，ｙ）として割り付けることを示す図であり、例え
ば、リフマグ１００の大きさを横４ｍ，縦４.５ｍ と
し、原料ヤード１０２のｘ座標を２ｍ毎、ｙ座標を２.
２５ｍ 毎に設定しており、メッシュ１２２は、クレー
ン停止ポイント座標（ｘ，ｙ），（ｘ＋１，ｙ），
（ｘ，ｙ＋１）,（ｘ＋１，ｙ＋１)の４点に囲まれた範
囲をメッシュ（ｘ，ｙ）としており、メッシュ４個分
（２×２）がリフマグ１個分に相当する。すなわち、リ
フマグより釈放、吸着時には、クレーン停止ポイント１
２１を中心とした、周りの４メッシュを管理範囲とし、
スクラップの種類に応じたメッシュ当たりの係数による
２×２のマトリクスを設定，計算することにより拡散，
吸着後の高さの予測が可能となる。なお、釈放時の高さ
によっては、周り４メッシュより外側へ拡散することを
考慮し、さらに外側のメッシュも管理範囲とする必要が
ある。

【００２３】図９は、搬入時の処理の流れを示すイベン
トフローであり処理の詳細の一例を、図１１，図１２，
図１４のデータフローを参照して説明する。一時保管場
所クレーンシステムセンサ１２は、図７における一時保
管場所１０３に在庫が発生した場合にスケジュール機構
７へ通知し、スケジュール機構７は、図１４において動
作スケジュール立案処理７１にて在庫管理ファイル４の
データを元に該当銘柄のメッシュの内、最も低い場所
（分布を平坦にすると在庫量が多くなる等在庫管理上都
合がよいため）を検索し、吊り下ろし位置を決定し、動
作指示処理７２によりクレーンシステム１のアクチュエ
ータ１１へクレーンの動作命令を（例えば、重量８００
０kg，搬入（釈放）位置（ｘ，ｙ）＝（８０００，１１
２５０），搬入銘柄：ヘビー，高さ：１７００mm）出力
する。クレーンシステム１のセンサ１０は、搬入動作完
了後、動作の実績データ（例えば、吊り重量８０００k
g，搬入（釈放）位置（ｘ，ｙ）＝（８０００，１１２
５０），搬入銘柄：ヘビー）を制御装置３を経由し、ト
ラッキング機構５に送信し、トラッキング機構５は、図
１１における作業位置取得処理５１にて釈放位置（８０
００mm，１１２５０mm）を取得し、論理座標（４，５）
に変換し、積載重量取得処理５２にて銘柄（ヘビー），
重量（８０００kg）を取得し、これらのデータを在庫管
理機構６に渡す。図１２において在庫管理機構６が起動
後、重量配分定数取得処理６１により重量配分定数１３
３（例えば、嵩比重：０.６ton／立方メートル，メッシ
ュ面積：２.２５ 平方メートル）および、重量配分マト
リクス１３１が読み込まれ、重量配分処理６２にて在庫
管理ファイル４を読込み（例えば、座標，重量，高さ，
銘柄それぞれ４メッシュで （３，４），（２２９５kg），（１７００mm），（ヘビー）、 （３，５），（２４３０kg），（１８００mm），（ヘビー）、 （４，４），（２１６０kg），（１６００mm），（ヘビー）、 （４，５），（２４３０kg），（１８００mm），（ヘビー）） 在庫分布補正機構６４にて、以下の数１により各メッシ
ュの予測重量が計算される。

【００２４】

【数１】 重量＝クレーン吊り重量×重量配分マトリクス …（数１） 計算により重量（それぞれ、（１６００kg），（２４０
０kg），（２４００kg），（１６００kg））が求めら
れ、次に、数２により各メッシュの予測高さが計算され
る。

【００２５】

【数２】 高さ＝重量／（嵩比重×メッシュ当たりの面積） …（数２） 計算により高さ（それぞれ、（１１８５mm），（１７７
８mm），（１７７８mm），（１１８５mm））が求めら
れ、在庫管理ファイル４から読込んだ値に加算し（座
標，重量，高さ，銘柄は、メッシュ毎に （３，４），（３８９５kg），（２８８５mm），（ヘビー） （３，５），（４８３０kg），（３５７８mm），（ヘビー） （４，４），（４５６０kg），（３３７８mm），（ヘビー） （４，５），（４０３０kg），（２９８５mm），（ヘビー）） 在庫分布更新処理６６にて在庫管理ファイル４へ格納す
る。さらに在庫管理機構６は、マンマシン９に搬入実績
データを出力し、マンマシン９において利用者が実績デ
ータを搬出計画立案の基礎データとすることが可能であ
ることを示す。

【００２６】図１０は、搬出時の処理の流れを示すイベ
ントフローであり処理の詳細の一例を、図１３のデータ
フローを参照して説明する。上位計算機８またはマンマ
シン９より搬出の銘柄，重量，順序データを搬出計画１
３２としてスケジュール機構７に通知する。スケジュー
ル機構７は、搬出計画１３２（例えば、搬出順１、（プ
レス），（７ton））に基づいて、在庫管理ファイル４
より在庫情報を読みとりクレーンの搬出動作を立案し、
クレーンシステム１に対し、動作命令を出力する。クレ
ーンシステム１のセンサ１０は、搬出動作完了後、動作
の実績データ（例えば、吊り重量７０００kg，搬出（吸
着）位置（ｘ，ｙ）＝（１８０００，６７５０），搬入
銘柄：プレス）を制御装置３を経由し、トラッキング機
構５に送信し、トラッキング機構５は、搬出実績データ
を取得、論理座標（９，３）に変換し、在庫管理機構６
に通知する。図１３において在庫管理機構６が起動後、
重量配分定数取得処理６１により重量配分定数１３４
（例えば、嵩比重：０.８,メッシュ面積：２.２５）お
よび、重量配分マトリクス１３２が読み込まれ、重量配
分処理６２にて在庫管理ファイル４を読込み（例えば、
座標，重量，高さ，銘柄それぞれ４メッシュで （８，２），（３７８０kg），（２１００mm），（プレス）、 （８，３），（３７８０kg），（２１００mm），（プレス）、 （９，２），（３６００kg），（２０００mm），（プレス）、 （９，３），（３９６０kg），（２２００mm），（プレス）） 在庫分布補正機構６４にて、前出数１により各メッシュ
の吸着重量が計算され（それぞれ、（２１００kg），
（１４００kg），（１４００kg），（２１００kg））が
求められ、次に、前出数２により各メッシュの予測高さ
が計算され（それぞれ、（１１６７mm），（７７８m
m），（７７８mm），（１１６７mm））が求められ、在
庫管理ファイル４から読込んだ値を補正し（座標，重
量，高さ，銘柄は、メッシュ毎に （８，２），（１６８０kg），（ ９３３mm），（プレス） （８，３），（２３８０kg），（１３２２mm），（プレス） （９，２），（２２００kg），（１２２２mm），（プレス） （９，３），（１８６０kg），（１０３３mm），（プレス）） 在庫分布更新処理６６にて在庫管理ファイル４へ格納す
る。さらに、在庫管理機構６は、マンマシン９に搬出実
績データを出力し、マンマシン９において利用者が実績
データを搬出計画立案の基礎データとすることが可能で
あることを示す。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、在庫管理が正確に実施
できるので、払い出した物質の成分管理が可能となり、
生産物の品質を向上させると共に完全自動化により、人
手を削減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成を表す機能構成図である。

【図２】本発明の特徴を表す在庫管理機構の機能構成図
である。

【図３】本発明のトラッキング機構の詳細を示すフロー
チャートである。

【図４】本発明の在庫管理機構の詳細を示すフローチャ
ートである。

【図５】本発明のスケジュール機構の詳細を示すフロー
チャートである。

【図６】本発明の一実施例であるスクラップの吊り上
げ、下げ作業を示す図である。

【図７】本発明の一実施例であるスクラップの搬出入の
流れを示す図である。

【図８】本発明の一実施例であるクレーン停止ポイン
ト，区画メッシュを示す図である。

【図９】本発明の搬入時における関連機構のイベントフ
ローを示す図である。

【図１０】本発明の搬出時における関連機構のイベント
フローを示す図である。

【図１１】本発明のトラッキング機構のデータフローで
ある。

【図１２】本発明の在庫管理機構の搬入時におけるデー
タフローである。

【図１３】本発明の在庫管理機構の搬出時におけるデー
タフローである。

【図１４】本発明のスケジュール機構のデータフローで
ある。

【符号の説明】

１…クレーンシステム、２…システム装置、３…制御装
置、４…在庫管理ファイル、５…トラッキング機構、６
…在庫管理機構、７…スケジュール機構、８…上位計算
機、９…マンマシン、１０…センサ、１１…アクチュエ
ータ、５１…作業位置取得処理、５２…積載重量取得処
理、５４…吊り上げ位置高さ取得処理、６１…重量配分
定数取得処理、６２…重量配分処理、６４…在庫分布補
正機構、６５…在庫分布予測機構、６６…在庫分布更新
処理、７１…動作スケジュール立案処理、７２…動作指
示処理。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 明 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】形状が不定な物質を保管場所へ搬入及び搬
   出するための搬送手段と該搬送した物質の在庫管理及び
   該在庫管理の結果に基づいて前記搬送手段のスケジュー
   リングを行う手段とを備えた搬送手段自動制御システム
   において、 前記搬送手段が前記保管場所に前記物質を搬入するとき
   に、該保管場所の該物質の分布を予測する予測手段と、
   前記物質保管場所から搬出するときに該物質の分布の誤
   差を検出し、前記予測した物質の分布を補正する補正手
   段とを備えたことを特徴とする搬送手段自動制御システ
   ム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記予測手段は該搬送
   手段が該物質を落下させる位置及び該物質の種類に基づ
   いて該物質の分布を予測することを特徴とする搬送手段
   自動制御システム。
3. 【請求項３】請求項１において、前記補正手段は前記搬
   送手段が前記物質を吊り上げる時の高さ情報に基づいて
   前記物質の分布誤差を検出することを特徴とする搬送手
   段自動制御システム。
4. 【請求項４】搬送手段により保管場所へ搬入及び搬出し
   た物質に基づいて該物質の在庫管理を行うと共に該在庫
   管理の結果に基づいて前記搬送手段のスケジューリング
   を決定する搬送手段自動制御方法において、 前記搬送手段が前記保管場所に前記物質を搬入するとき
   に、該搬送物質の種類及び搬送物質の重量に基づいて該
   保管場所の該物質の分布を予測し、前記物質保管場所か
   ら搬出するときに該搬送手段の高さ情報に基づいて該物
   質の分布の誤差を検出し、前記予測した物質の分布を補
   正することを特徴とする搬送手段自動制御方法。