JP2011152984A - 搬送車システム - Google Patents

Abstract

【構成】 複数台の搬送車を、同一走行ルートに沿って、搬送車間の干渉を回避しながら、往復動させる。搬送車が搬送指令を実行するために走行する際の、搬送車間の干渉の有無を判断し、干渉が存在する際に、干渉を回避しながら搬送指令を実行するためのパターンを複数生成し、生成したパターンから、搬送車がパターンを実行するための時間が短いものを選択して、搬送車に実行させる。
【効果】 干渉を回避しながら短時間で搬送指令を実行でき、またパターンを短時間で生成できる。
【選択図】 図１

Description

この発明は搬送車のシステムに関し、特に同一往復ルート上を複数台の搬送車を走行させるシステムに関する。

特許文献１：特開２００５−３０６５７０は、スタッカークレーンなどの搬送車を２台同一軌道上を走行させる場合に、どのような条件で干渉が生じるかを検討している。干渉が生じるのは以下の場合である。
・ ２台の搬送車の走行方向が同じで、追い越しや追いつきが生じる。追い越しや追いつきは目的地で評価できる。具体的には、後行の搬送車の目的地が、先行の搬送車の目的地よりも搬送車の長さなどで定まる干渉範囲よりも手前側に無ければ、干渉が生じる。なお走行方向が同じで、目的地がクロスしていても、２台の搬送車の現在位置が充分離れている場合、干渉が生じないことがある。
・ 走行方向が逆で目的地がクロスしている、もしくは走行方向が逆で目的地が干渉範囲以上離れていない。
・ 停止中の搬送車を越えた位置を目的地として走行する。
以上のように搬送車間で干渉が生じるかどうかは、２台の搬送車の現在位置と目的地及び走行方向を考慮することにより判断できる。

発明者はここで、複数台の搬送車間の干渉を避けながら、各搬送車が効率的に搬送指令を実行できるようにすることを検討して、この発明に到った。特に搬送車が干渉を回避しながら走行や移載などを実行するパターンを短時間で作成でき、かつ高い搬送効率を達成できるようにすることを考慮して、この発明に到った。

特開２００５−３０６５７０

この発明の課題は、複数台の搬送車が互いに干渉を回避しながら、短時間で指令を完了するための、具体的な動作パターンを作成することにある。
この発明の補助的な課題は、一方の搬送車が搬送指令を完了し、他方の搬送車が搬送指令を実行中の場合に、新たな搬送指令が発生した際にも対応できるようにすることにある。
この発明の他の補助的な課題は、干渉を回避しながらかつスムーズな速度パターンで搬送車を走行させることにある。

この発明は、複数台の搬送車を、同一走行ルートに沿って、搬送車間の干渉を回避しながら、搬送指令を実行するために往復動させるシステムであって、
搬送車が搬送指令を実行するために走行する際の、搬送車間の干渉の有無を判断するための判断手段と、
複数台の搬送車が動作する区間毎に、干渉を回避しながら搬送指令を実行するための、複数台の搬送車の動作を個別パターンとして記憶するための個別パターン記憶部と、
判断手段により干渉が存在すると判断された際に、記憶した個別パターンを前記区間毎に組み合わせることにより、搬送指令を完了するまでに複数台の搬送車が動作するパターンを複数生成するためのパターン生成手段と、
生成したパターンから、複数台の搬送車がパターンを完了するための時間が短いものを選択するためのパターン選択手段と、
選択されたパターンを複数台の搬送車に実行させるための実行手段、とを設けたことを特徴とする。

好ましくは、複数台の搬送車中の少なくとも１台の搬送車が搬送指令を完了し、少なくとも１台の他の搬送車が割付済みの搬送指令を実行中に、新たな搬送指令が入力された際に、
新たな搬送指令を搬送指令を完了済みの搬送車に割り付けると共に、
前記判断手段で干渉の有無を再度判断し、
干渉が存在すると判断された際に、前記パターン生成手段により、前記他の搬送車が割付済みの搬送指令中の未実行の区間を完了し、前記完了済みの搬送車が新たな搬送指令を完了するように、新たにパターンを複数生成し、
新たに生成した複数のパターンから、前記割付済みの搬送指令が完了するまでの時間が短いものを優先するように、前記パターン選択部でパターンを選択し、
前記実行手段により、選択したパターンを複数台の搬送車に実行させる。

また好ましくは、一台の搬送車が停止する位置を他の搬送車が通過するパターンでは、前記１台の搬送車が前記位置から走行を開始した後に、前記他の搬送車が停止せずに前記位置を通過するように前記他の搬送車を制御するデータを、前記パターン中に含める。

この発明では、搬送車間の干渉を回避しながら、複数の搬送車により複数の搬送指令を実行するためのパターンを生成する。干渉を回避するための個別パターンを区間毎に複数個記憶しておき、区間毎に個別パターンを選択することにより、複数の搬送指令を完了するまでのパターンを生成する。個別パターンは区間毎に記憶され、これを区間毎に組み合わせることにより、複数の搬送指令を完了するまでのパターンを、複数個短時間で生成できる。そして複数個のパターンから、全ての搬送指令を完了するまでの時間（搬送指令を完了するまでの時間）が短いものを選択し、複数台の搬送車に実行させる。なお搬送指令に優先度を設けて、優先度の高い搬送指令が先に完了するようにすることが知られている。そこで優先度の高い搬送指令を優先するように、完了までの時間のカウントの仕方を調整しても良い。例えば同じ所要時間でも、優先度の高い搬送指令では長くカウントしても良い。

この発明では、短時間で意味のある全てのパターンを生成し、全所要時間が最短との観点から最適のパターンを搬送車に実行させる。このため、搬送車間の干渉を回避しながら、高い効率で搬送指令を実行でき、しかもパターンの生成を容易に行うことができる。

搬送システムがビジーな場合、１台の搬送車が搬送指令を完了すると、他の搬送車が搬送指令を実行中でも、上位コントローラなどから次の搬送指令が入力される。このような場合、新たな搬送指令を搬送指令を完了済みの搬送車に割り付けると共に、前記判断手段で干渉の有無を再度判断し、干渉が存在すると判断された際に、前記パターン生成手段により、前記他の搬送車が割付済みの搬送指令中の未実行の区間を完了し、前記完了済みの搬送車が新たな搬送指令を完了するように、新たにパターンを複数生成し、新たに生成した複数のパターンから、前記割付済みの搬送指令が完了するまでの時間が短いものを優先するように、前記パターン選択部でパターンを選択し、前記実行手段により、選択したパターンを搬送車に実行させる。すると新しく入力された搬送指令を処理でき、既に割付済みの搬送指令を搬送車から取り上げる必要が無く、また既に割付済みの搬送指令が優先して実行されるようにできる。さらに新しく入力された搬送指令に対応するパターンを短時間で再度生成できる。

一台の搬送車が停止する位置を他の搬送車が通過するパターンでは、前記１台の搬送車が前記位置から走行を開始した後に、他の搬送車が停止せずに前記位置を通過するように前記他の搬送車を制御するデータを、例えば前記位置の手前側などに到着する時刻の指定値や速度の指定値を、前記パターン中に含めることが好ましい。すると他の搬送車は、加減速によるエネルギーロスや振動が少なく、また短時間で通常の速度まで加速できる。

実施例の搬送車システムのブロック図 ２つの搬送指令を実行するためのパターンの生成を示す図 代表的な２つのパターンを示す図 一方のスタッカークレーンが待機中で、他方のスタッカークレーンが作業中に、新たな搬送指令が生じた際の処理を示すフローチャート 図４の状況での、パターンの選択を模式的に示す図 先行のスタッカークレーンが停止する際の、後行のスタッカークレーンの移動パターンを示す図 実施例での搬送車への指令を模式的に示す図

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７に、スタッカークレーンを例に搬送車システムの実施例を示す。なおスタッカークレーンに代えて、他の有軌道台車や無人搬送車などでも、同一の走行ルートに沿って複数の搬送車が往復走行するシステムであれば、この発明を実施できる。

各図において、Ａ，Ｂはスタッカークレーンで、３台以上のスタッカークレーンでも良い。４は走行レールで、スタッカークレーンＡ，Ｂが往復走行し、６は地上コントローラで、走行レール４の両側に図示しないステーションやラックなどがある。地上コントローラ６は、通信部７によりスタッカークレーンＡ，Ｂに対して指令を送信し、スタッカークレーンＡ，Ｂから指令の実行結果や現在位置などの報告を受ける。２０は上位コントローラで、地上コントローラ６に対し搬送指令を入力し、地上コントローラ６から搬送結果の報告を受ける。搬送指令は例えば荷積みポイント（From位置で、ＦA、ＦBのように表す）と荷下ろしポイント（To位置で、ＴA、ＴBのように表す）とを指定し、これ以外に搬送指令のＩＤや搬送物品のＩＤなどを含めても良い。またスタッカークレーンの場合、From位置やTo位置は、走行レール４上の位置データと、ラックのどの高さ位置で移載するかの高さデータで構成されている。

地上コントローラ６は干渉判断部８を備え、スタッカークレーンＡ，Ｂが搬送指令を実行する過程で干渉が生じるか否かを判断する。個別パターン記憶部９は、干渉を回避するためのパターンを記憶し、個別パターンは例えば次の４種類である。
1) スタッカークレーンＡが荷積みポイントＦAまで走行して荷積みし、この間スタッカークレーンＢはスタッカークレーンＡと干渉しないように移動する、
2) スタッカークレーンＢが荷積みポイントＦBまで走行して荷積みし、この間スタッカークレーンＡはスタッカークレーンＢと干渉しないように移動する、
3) スタッカークレーンＡが荷下ろしポイントＴAまで走行して荷下ろしし、この間スタッカークレーンＢはスタッカークレーンＡと干渉しないように移動する、
4) スタッカークレーンＢが荷下ろしポイントＴBまで走行して荷下ろしし、この間スタッカークレーンＡはスタッカークレーンＢと干渉しないように移動する。
ここで「干渉しないように移動」の内容は退避あるいは徐行などで、スタッカークレーンの位置等に応じてその都度定める。

干渉が生じる場合、パターン生成部１０は、個別パターン1)〜4)から１個を選択する。なおスタッカークレーンＡ，Ｂが共に荷積みを行おうとしている場合、選択は上記の1),2)から行う。同様にスタッカークレーンＡが荷積みを、スタッカークレーンＢが荷下ろしを行おうとしている場合、選択は上記の1),4)から行い、選択肢はどの場合も２個である。１個の個別パターンを選択するとこれを１個の区間とし、次の区間について同様に個別パターン1)〜4)から１個を選択する。スタッカークレーンＡ，Ｂの搬送指令を共に完了するまで、選択を繰り返す。このようにして上記の個別パターンを組み合わせることにより、干渉の回避が可能な全てのパターンを生成する。時間算出部１１はスタッカークレーンＡ，Ｂがそれぞれのパターンを実行するまでの時間を算出し、パターンは一般に複数の区間で構成されているので、各区間の実行時間を加算してパターン全体を完了するまでの時間を算出する。なお区間の実行時間には、停止して待機するなどの時間も含まれる。そしてスタッカークレーンＡ，Ｂの所要時間の内、長い方の時間を搬送指令の完了までの時間とする。

優先度算出部１２は搬送指令に対する優先度を算出する。搬送指令の優先度は最初１で、完了までの時間が延びると共に増大する。例えばスタッカークレーンＡが搬送指令Ａを、スタッカークレーンＢが搬送指令Ｂを、割り付けられているものとする。搬送指令が割り付けられた時点で優先度は共に１である。ここからスタッカークレーンＡが先に搬送指令Ａを完了すると、残った搬送指令Ｂに対して、優先度を例えば２に増加させる。優先度を増加させる手法自体は任意である。優先度に応じて、搬送車毎のパターンの完了までの時間の重みを変更する。例えば優先度に応じて適宜の係数を定め、時間算出部１１で算出した時間にこの係数を乗算し、係数を乗算済みの時間で搬送指令の完了までの時間を評価する。なお乗算の代わりに、優先度に応じた時間を時間算出部１１で求めた時間に加算しても良い。

パターン選択部１３は、完了するまでの時間が最短のパターンを選択する。１以外の優先度が指定されている場合、パターンが完了するまでの時間は優先度を加味した時間である。指令生成部１４は、選択されたパターンを、現在位置から区間毎の目的位置までに、複数の区間に分解する。各区間を通信部７からスタッカークレーンＡ，Ｂに送信し、スタッカークレーンＡ，Ｂは送信された指令を実行する。指令はパターンの最初から終わりまでを一括して送信しても良いが、好ましくは個々の区間毎に送信し、スタッカークレーンＡ，Ｂからの指令の実行状況を受信しながら、次の指令を送信する。

図２にパターンの生成アルゴリズムを示す。搬送指令を実行するには、スタッカークレーンは荷積み位置と荷下ろし位置とに走行する必要がある。そこで個々の区間毎にいずれのスタッカークレーンを優先するかを選択し、パターンを生成する。スタッカークレーンが２台の場合、パターンは例えば２分木で生成する。例えば荷積みポイントのＦAあるいはＦBまで、クレーンＡを優先するかクレーンＢを優先するかを判断する。クレーンＡを優先すると、この部分を最初の区間とし、クレーンＡの動作に従ってクレーンＢは退避する。次にクレーンＡが荷積みポイントＦAで荷積みすると、次にクレーンＡが荷下ろしポイントＴAまで走行することと、クレーンＢが荷積みポイントＦBまで走行することの、いずれを優先するか選択する。例えばクレーンＡを荷下ろし位置まで走行させることを優先すると、クレーンＢはクレーンＡと干渉しないように走行する必要が生じ、退避あるいは徐行する。

以上のようにして、クレーンＡを優先するかクレーンＢを優先するかを区間毎に定め、１つの区間を決定すると、次の区間に対してクレーンＡとクレーンＢのいずれを優先するかを判断する。このようにして可能な全てのパターンを生成できる。２台のスタッカークレーンの場合、例えばパターンの数は１０のオーダーで、短時間でパターン生成部１０により生成できる。

パターンの個々の区間に対し、スタッカークレーンの現在位置とその区間での目的位置とが指定されている。そこでこの間の距離や現在位置での速度、また目的地での移載の有無などにより、個々の区間の実行時間を算出できる。そしてこれらの時間を加算することにより、スタッカークレーン毎のパターンの実行時間が求まる。これらの実行時間の内で長い方の時間を全所要時間として、パターンを選択する。

図３に、スタッカークレーンＡ，Ｂにつき、パターンの例を２つ示す。ＦA，ＦBは荷積みポイント、ＴA，ＴBは荷下ろしポイント、Ｉ1〜Ｉ4，ｉ1〜ｉ4はパターンの区間である。記号Ａと大文字のＩはスタッカークレーンＡを、記号Ｂと小文字のｉはスタッカークレーンＢを表す。図３の上のパターンでは、クレーンＡを優先し、区間Ｉ1で荷積み位置まで走行し、この間クレーンＢは区間ｉ1で退避する。クレーンＡは区間Ｉ2で荷下ろしを行い、次いで区間Ｉ3で退避する。クレーンＢは荷下ろし位置ＴAよりも干渉が生じない距離、即ち干渉回避距離だけ手前の位置を目的位置として区間ｉ2で徐行し、区間ｉ3で荷積みを行い、区間ｉ4で荷下ろしする。このパターンでの全所要時間は、クレーンＡの全所要時間とクレーンＢの全所要時間のうち長い方である。

図３の下側のパターンでは、クレーンＢを優先し、区間ｉ1でクレーンＢは荷積み位置まで走行し、この間に区間Ｉ1でクレーンＡは退避する。区間ｉ2でクレーンＢは荷下ろし位置まで走行し、この間クレーンＡは荷下ろし位置ＴBよりもスタッカークレーン間の干渉範囲だけ手前の位置を目的位置として徐行する。区間ｉ3でクレーンＢが退避し、区間Ｉ3でクレーンＡが荷積みを行い、区間Ｉ4で荷下ろしを行う。このパターンの全所要時間もクレーンＡの合計所要時間と、クレーンＢの合計所要時間の内、長い方で定まる。

以上のように搬送指令は、荷積み位置までの走行と荷下ろし位置までの走行などの複数の区間に分割できる。次に複数の搬送指令がある場合、個々の区間について干渉の有無を判断する。干渉がある場合、いずれのクレーンを優先するかを選択すると、他方のクレーンの動作を決定できる。この処理を、２台のスタッカークレーンの作業終了するまで順に繰り返すと、パターンを生成できる。

図４では、クレーンＡが搬送指令を完了して次の搬送指令を待機しており、クレーンＢが作業中であるとする。なおクレーンＡが待機中とは、停止中との意味ではなく、次の搬送指令に対して待機中という意味である。ここで新たな搬送指令が上位コントローラから入力されたとする。クレーンＢに割付済みの搬送指令をキャンセルせずに、新たな搬送指令をクレーンＡに割り付ける。最初に干渉判断部８で干渉の有無を判断し、干渉がある場合、パターン生成部１０でクレーンＡ，Ｂが共に搬送指令を完了するためのパターンを生成する。クレーンＢは以前から実行中の搬送指令を処理しており、クレーンＢの残りの作業時間を優先して、この時間に１よりも大きな係数αを乗算し、係数αは優先度によって定まる。このようにして最短時間のパターンを選択する。この場合、通常はクレーンＢが先に搬送指令を完了するはずであるが、クレーンＢの搬送指令の完了がクレーンＡよりも遅れる場合、クレーンＢの優先度をさらに増加させる。

図４の状況に対応した例に対して、パターンの選択を図５に示す。クレーンＢは実行中の指令を続行し、クレーンＡは新しい指令を実行する。そこでクレーンＢの残りの実行時間に対し、前記の係数を乗算して、図５の一点鎖線のように評価上の所要時間を長くする。次にパターンＡとパターンＢとに対し、クレーンＢの実行時間を長めに評価した上で、いずれのパターンがより短時間で搬送指令を完了できるかを検討する。この場合パターンＢの方が所要時間が短く、パターンＢを選択する。従ってクレーンＢはより短時間で搬送指令を完了でき、既存の搬送指令の実行がいつまでも遅れることを減らすことができる。

スタッカークレーンは、荷積みや荷下ろしなどを行う位置で一旦停止する。このため退避していた他のスタッカークレーンは、停止しているスタッカークレーンとの干渉を回避するために、停止するか徐行するかの選択を必要とし、実施例では徐行を選択する。図６にこの状況を示す。クレーンＡは途中で停止して移載を行い、時刻ｔ3で移載を終了して走行を開始する、と予測されている。この場合にクレーンＢを一時停止させるパターンを１点鎖線で、クレーンＢを徐行させるパターンを破線で示す。図の縦軸は位置を表し、クレーンＡとクレーンＢとの間の縦方向の間隔を、スタッカークレーン間の干渉回避距離以上とする。クレーンＢを一時停止させると、加減速の回数が増し、エネルギーのロスが有るのみでなく、振動のため搬送物品に悪影響を与えかねない。さらに停止させた後に再起動すると、クレーンＡへの追従が遅れ、車間距離が不必要に増加する。これに対してクレーンＢを徐行させると、加減速を緩やかにし、クレーンＡが走行を開始すると速やかに追随できる。

図７に、パターンをスタッカークレーンへの指令として示し、ここでは図３の上側のパターンを想定する。搬送指令では一般にFrom位置とTo位置が指定されるが、パターンでは区間毎の目的位置が指定される。図７の場合、クレーンＡは退避せずに走行するので、目的位置として荷積みポイントＦAと荷下ろしポイントＴAが指定され、その後の退避のために退避位置が指定される。クレーンＢでは最初に退避位置が指定され、次に荷下ろし位置ＴAよりもスタッカークレーン間の干渉回避距離だけ手前の位置が指定され、クレーンＡが荷下ろしを終了して走行を開始する時刻に合わせて、到着時刻が指定される。この結果、クレーンＢは区間ｉ2を徐行する。なお到着時刻の指定に代えて、区間ｉ2の速度を指定しても良い。以降はクレーンＢが優先され、目的位置として荷積みポイントＦBや、荷下ろしポイントＴBが指定される。またスタッカークレーンの停止回数を減らすため、所定のポイントへの到着時刻及びそのポイントを通過する速度などが追加のデータとして指定される。

実施例ではスタッカークレーンを例としたが、他の有軌道台車や無人搬送車などを用いてもよい。所要時間の評価については、遅い方の搬送車が搬送指令を完了するまでの時間を評価したが、各搬送車がそれぞれの搬送指令を完了するまでの時間の和を評価しても良い。パターンを実行するための指令は、個々の区間毎にスタッカークレーンに送信しても、全区間をまとめて送信しても良い。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) 記憶済みの個別パターンから区間毎に１個の個別パターンを選択し、これらを２分木などで組み合わせることにより、容易に複数のパターンを生成できる。
(2) 生成したパターンから、全所要時間が最小などの基準で、最適なものを選択できる。
(3) スタッカークレーンによる搬送効率を最大化できる。
(4) ２つの搬送指令が共に終了するのを待たず、次の搬送指令が入力されるとその処理を開始できる。
(5) 古い搬送指令がいつまでも残ることがない。
(6) スタッカークレーンの停止回数を減らして、滑らかな走行をさせることができる。
(7) 干渉の回避を地上コントローラで行うので、スタッカークレーンで干渉の回避を処理する場合に比べ、処理が容易である。なおスタッカークレーンでパターンを生成する場合、１台の搬送車をマスターとして、干渉判断部８〜指令生成部１４を設け、他方のスタッカークレーンに指令するようにしても良い。
(8) 割付済みの搬送指令をキャンセルすることがないので、パターンの探索範囲を合理的に制限でき、また制御上のエラーによるリスクが少ない。

４ 走行レール
６ 地上コントローラ
７ 通信部
８ 干渉判断部
９ 個別パターン記憶部
１０ パターン生成部
１１ 時間算出部
１２ 優先度算出部
１３ パターン選択部
１４ 指令生成部
２０ 上位コントローラ

Ａ，Ｂ スタッカークレーン
ＦA，ＦB 荷積みポイント
ＴA，ＴB 荷下ろしポイント
Ｉ1〜Ｉ4，ｉ1〜ｉ4 区間

Claims (3)

1. 複数台の搬送車を、同一走行ルートに沿って、搬送車間の干渉を回避しながら、搬送指令を実行するために往復動させるシステムであって、
   搬送車が搬送指令を実行するために走行する際の、搬送車間の干渉の有無を判断するための判断手段と、
   複数台の搬送車が動作する区間毎に、干渉を回避しながら搬送指令を実行するための、複数台の搬送車の動作を個別パターンとして記憶するための個別パターン記憶部と、
   判断手段により干渉が存在すると判断された際に、記憶した個別パターンを前記区間毎に組み合わせることにより、搬送指令を完了するまでに複数台の搬送車が動作するパターンを複数生成するためのパターン生成手段と、
   生成したパターンから、複数台の搬送車がパターンを完了するための時間が短いものを選択するためのパターン選択手段と、
   選択されたパターンを複数台の搬送車に実行させるための実行手段、とを設けたことを特徴とする、搬送車システム。
2. 複数台の搬送車中の少なくとも１台の搬送車が搬送指令を完了し、少なくとも１台の他の搬送車が割付済みの搬送指令を実行中に、新たな搬送指令が入力された際に、
   新たな搬送指令を搬送指令を完了済みの搬送車に割り付けると共に、
   前記判断手段で干渉の有無を再度判断し、
   干渉が存在すると判断された際に、前記パターン生成手段により、前記他の搬送車が割付済みの搬送指令中の未実行の区間を完了し、前記完了済みの搬送車が新たな搬送指令を完了するように、新たにパターンを複数生成し、
   新たに生成した複数のパターンから、前記割付済みの搬送指令が完了するまでの時間が短いものを優先するように、前記パターン選択部でパターンを選択し、
   前記実行手段により、選択したパターンを複数台の搬送車に実行させるようにしたことを特徴とする、請求項１の搬送車システム。
3. 一台の搬送車が停止する位置を他の搬送車が通過するパターンでは、前記１台の搬送車が前記位置から走行を開始した後に、前記他の搬送車が停止せずに前記位置を通過するように前記他の搬送車を制御するデータを、前記パターン中に含めるようにしたことを特徴とする、請求項１または２の搬送車システム。

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