JP5871071B2 - 無人搬送車の異常検出システム - Google Patents
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Description
この発明は、無人搬送車の異常を検出するシステムに関する。
JP2007−68398Aは、バッテリーの交換作業を要することなくバッテリーを充電できる無人搬送車を開示する。
バッテリーは、過放電に至ると劣化するおそれがある。そこで、過放電しないように、事前に異常停止(シャットダウン)される。無人搬送車の充電タイミングが遅れると、無人搬送車が異常停止(シャットダウン)されることがある。走行ルート上で無人搬送車が異常停止しては、工場作業者の作業効率が低下してしまう。
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた。本発明の目的は、無人搬送車が異常停止(シャットダウン)される前に、事前に無人搬送車の異常を検出できる無人搬送車の異常検出システムを提供することである。
本発明による循環ルートを走行する無人搬送車の異常を検出するシステムのひとつの態様は、無人搬送車のバッテリー電流の変化履歴を、循環毎に記録する履歴記録部と、前記循環毎に記録されたバッテリー電流の変化履歴に基づいて無人搬送車の異常の有無を判定する異常判定部と、を含む。
以下、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明による無人搬送車の異常検出システムの第1実施形態を示す全体図である。
図1は、本発明による無人搬送車の異常検出システムの第1実施形態を示す全体図である。
無人搬送車の異常検出システムSは、無人搬送車(Automated Guided Vehicle;AGV)1と、充電装置2と、制御設備5と、を含む。
無人搬送車1は、走行ルートRを循環走行して部品を搬送する。走行ルートRは、ピッキングステーションPSと、組立ステーションBSと、充電ステーションCSと、を経由する周回軌道である。無人搬送車1は、自身に搭載するコントローラーによって作動が制御される。無人搬送車1は、ピッキングステーションPSで部品を積む。そして無人搬送車1は、走行ルートRを走行して部品を組立ステーションBSに搬送する。そして無人搬送車1は、組立ステーションBSで部品を下ろす。そして無人搬送車1は、再び走行ルートR上を走行してピッキングステーションPSに戻る。また必要であれば、無人搬送車1は、充電ステーションCSで充電される。なお図1には、4台の無人搬送車1が走行ルートRを走行しているが、これには限られない。少なくとも1台あればよく、また5台以上であってもよい。無人搬送車1の具体的な構成は後述される。
充電装置2は、無人搬送車1を充電する。また充電装置2は、充電中に無人搬送車1と信号を授受する。充電装置2は、充電ステーションCSに設置される。充電ステーションCSは、たとえば図1に示されるように、組立ステーションBSの手前に設けられる。充電装置2は、制御設備5によって制御される。
制御設備5は、充電装置2を制御する。また制御設備5は、充電装置2を介して、無人搬送車1と信号を授受する。
図2は、無人搬送車の概要及び充電作業を説明する図である。
無人搬送車1は、たとえば車両中央に、バッテリーBなどを収容するバッテリーボックス11を装備する。無人搬送車1は、バッテリーBを駆動電源として走行する。バッテリーBは、充電装置2の給電コンタクター22aが接続されて充電される。
図3は、バッテリーボックスの概要及び充電作業を説明する図である。
バッテリーボックス11は、バッテリーBと、充放電モニター111と、受電コンタクター112と、通信ポート113と、を収容する。
バッテリーBは、たとえばリチウムイオン二次電池である。バッテリーBは、バスバーBBで直列接続された電池モジュールBMを含む。図3では、3個の電池モジュールBMが直列接続される。
複数のリチウムイオン単電池(セル)が並列又は直列に接続されて電池モジュールBMが構成される。この電池モジュールBMの電圧は、充電状態で約8V強である。バッテリーBには、3個の電池モジュールBMが直列接続されているので、バッテリーBの出力電圧は、25V程度となる。
充放電モニター111は、バッテリーBの状態を監視する。充放電モニター111は、バッテリーB及び各電池パックの充放電容量(バッテリー電圧)及びセル電圧、バッテリーBの入出力の電流量(アンペアアワー、Ah)等を所定時間(たとえば10ミリ秒)毎に監視し記憶する。充放電モニター111の情報は、通信ポート113(たとえば、光通信)から出力される。この情報は、充電装置2の通信ポート23を介して制御設備5に送られる。
受電コンタクター112は、バッテリーボックス11の外面に露出する。受電コンタクター112は、給電線114を介して、バッテリーBに接続される。受電コンタクター112には、充電装置2の給電コンタクター22aが接続される。この状態で、バッテリーBが充電される。
充電装置2は、直流電源21と、給電アーム22と、通信ポート23と、制御器25と、を含む。
直流電源21は、バッテリーBを充電する電源である。直流電源21は、バッテリーBの上限電圧まで昇圧可能である。
給電アーム22は、先端に給電コンタクター22aが設けられる。給電コンタクター22aは、電線24を介して直流電源21に接続される。無人搬送車1のバッテリーBを充電するときには、給電アーム22が伸びて給電コンタクター22aを受電コンタクター112に接続する。この状態で、直流電源21の電力がバッテリーBに供給され、バッテリーBが充電される。
通信ポート23は、無人搬送車1の通信ポート113との間で、バッテリーBの充放電容量(電圧)、バッテリーBの入出力の電流量(アンペアアワー、Ah)、その他の指令信号等を通信する。
制御器25は、直流電源21よってバッテリーBへ供給する電流値及び電圧値を制御する。
無人搬送車1は、バッテリーBを駆動電源として走行する。無人搬送車1が走行するにつれて、バッテリーBの充放電容量(電圧)が低下する。そこで、適宜、無人搬送車1は、充電ステーションCSで充電される。
具体的には、無人搬送車1は、充電ステーションCSで一時停止する。そして無人搬送車1のバッテリーBの充放電容量のデータが、通信ポート113及び通信ポート23を介して、充電装置2に送られる。バッテリーBの充放電容量(電圧)が、充電判定電圧を下回っていれば、充電装置2よって充電される。
なお搬送工程の途中の充電ステーションCSで充電するには、定電流・定電圧方式が望ましい。すなわち、充電初期には定電流の充電電流を供給する(定電流充電;CC充電)。そして、バッテリー電圧が充電上限電圧まで上昇したら、その充電電圧で所定時間印加し続ける(定電圧充電;CV充電)。このような方式で充電すれば、急速充電可能である。
なお、バッテリー電圧が充電上限電圧まで上昇したら、充電を終了して、定電圧充電(CV充電)を省略してもよい。このようにすれば、充電時間がさらに短縮される。
また、予め設定された時間だけCC充電して、充電を完了してもよい。このようにすれば、無人搬送車1のバッテリー電圧が充電時間分だけ上昇する。このようにすれば、限られた時間で、相応に充電される。
次に本実施形態の理解を容易にするために、発明者らの知見について説明する。
図4は、無人搬送車が走行ルートRを循環したときの電流変化を示す図である。
なお本実施形態の走行ルートRは、5区間に分けられている。
区間1は、無人搬送車は停止して、組立ステーションへの部品投入を待機区間である。
区間2は、無人搬送車がピッキングステーションエリアに向かって走行している区間である。
区間3,4は、無人搬送車が組立ステーションまたはピッキングステーションで部品の受け渡しを行っている区間である。
区間5は、無人搬送車が部品をピッキング後、組立ステーションに向かって走行している区間である。
走行区間によって電流が上下するが、無人搬送車は、決まった循環ルートを走行するので、電流の変化履歴は、同じようになる。
図5は、走行周回数ごと及び走行区間ごとの無人搬送車のバッテリーが出力した電流の積算量(消費量)を示す図である。
第2区間や第5区間は、電流の消費量が大きく、第1区間,第3区間,第4区間は、電流の消費量が小さい。このように走行区間によって、電流消費量の大小はあるものの、無人搬送車は、決まった循環ルートを走行するので、各区間毎に見れば、同じような消費量になる。
無人搬送車の電流消費量には、このような特性があることに着目し、発明者らは、電流の消費パターンの変化が大きければ、無人搬送車に何らかの異常があるという知見を得、発明を完成するに至った。以下では、具体的な制御内容について説明する。
図6は、無人搬送車のコントローラーが実行する制御フローチャートである。この処理は、微小時間(たとえば10ミリ秒)サイクルで繰り返し実行される。
ステップS101においてコントローラーは、第N区間の走行が完了したか否かを判定する。なおNの初期値は1であり、第N区間を走行しているか否かは、たとえば走行ルートに設けられたコマンドマーカーをセンサーで読み取って判定すればよい。コントローラーは、判定結果が否であればステップS102へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップS103へ処理を移行する。
ステップS102においてコントローラーは、現在走行中の第N区間の電流積算量(消費量)を演算する。
ステップS103においてコントローラーは、1周走行したか否かを判定する。これについても、たとえば走行ルートに設けられたコマンドマーカーをセンサーで読み取って判定すればよい。コントローラーは、判定結果が否であればステップS104へ処理を移行し、判定結果が肯であればステップS105へ処理を移行する。
ステップS104においてコントローラーは、区間ナンバーNをインクリメントする。
ステップS105においてコントローラーは、走行周回数をカウントアップする。
ステップS106においてコントローラーは、区間ナンバーNを1に初期化する。
図7は、制御設備5のコントローラーが実行する制御フローチャートである。この処理は、微小時間(たとえば10ミリ秒)サイクルで繰り返し実行される。
ステップS110においてコントローラーは、各無人搬送車1の充電中に、充電装置2を介して、各無人搬送車1のID及び区間ごとの電流積算量(消費量)のデータを取得する。
ステップS121においてコントローラーは、各無人搬送車1のそれぞれの走行区間における電流積算量(消費量)に大きな変化が生じているか否かを判定する。すなわち、無人搬送車の異常がなければ、図5に示されるように、各周回における走行区間ごとの電流積算量(消費量)は、ほぼ同じである。これに対して、たとえば以下の(1)の条件が5区間中3区間以上で成立するか、(2)の条件が5区間中2区間以上で成立したら大きな変化が生じていると判定する。
(1)今回の循環における各区間の電流積算量(消費量)が、前回の循環における各区間の電流積算量(消費量)に対して、1.5倍以上に増加した。
(2)今回の循環における各区間の電流積算量(消費量)が、前回の循環における各区間の電流積算量(消費量)に対して、2.0倍以上に増加した。
なお、上記(1)(2)の条件は、一例に過ぎない。たとえば、増加のみならず、低下した場合に(たとえば今回値が前回値に対して0.75倍以下に低下している場合や、今回値が前回値に対して0.5倍以下に低下している場合)、大きな変化が生じていると判定してもよい。
ステップS130においてコントローラーは、制御設備5に警告を報知する。この警告は、制御設備5のディスプレーに表示されてもよいし、ランプが点灯されてもよい。
本実施形態によれば、無人搬送車の電流の消費パターンの変化に基づいて、無人搬送車の異常を検出するようにした。ここで異常とは、無人搬送車が走行ルートの循環を重ねる度に、バッテリーの消費量が著しく変化した状態であり、タイヤの急激な磨耗やバッテリーの熱劣化等が原因で引き起こされるものである。このような異常検出ができなければ、無人搬送車の異常停止(シャットダウン)が起こり得る。しかしながら、本実施形態によれば、そのような事態に陥る前に、事前に異常を判定することができる。そして異常を判定したら警告するようにしたので、無人搬送車の異常停止(シャットダウン)を防止できる。また本実施形態によれば、各無人搬送車1のそれぞれの走行区間における電流積算量(消費量)に大きな変化が生じているか否かを判定する。それぞれの無人搬送車は、タイヤの摩耗度合いやバッテリーの劣化度合いが異なる。すなわち個体差がある。このような場合であっても、本実施形態によれば、それぞれの無人搬送車の電流積算量(消費量)で判定するので、異常判定を正確に実行できる。
また上記(1)(2)の条件は、一例に過ぎず、たとえば、前回までの循環における各区間の平均電流積算量(平均消費量)と比較してもよい。このようにすれば、電流積算量(消費量)が徐々に増え続けていたり、減り続けている場合の異常も検出することができる。
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態の制御設備5のコントローラーが実行する制御フローチャートである。この処理は、微小時間(たとえば10ミリ秒)サイクルで繰り返し実行される。
図8は、第2実施形態の制御設備5のコントローラーが実行する制御フローチャートである。この処理は、微小時間(たとえば10ミリ秒)サイクルで繰り返し実行される。
なお以下では前述と同様の機能を果たす部分には同一の符号が付されて重複する説明が適宜省略される。
ステップS122においてコントローラーは、異常判定の対象である無人搬送車1のそれぞれの走行区間における電流積算量(消費量)が、異なるIDの無人搬送車1のそれぞれの走行区間における電流積算量(消費量)と比較して、大きな変化が生じているか否かを判定する。異なるIDの無人搬送車としては、たとえば1台前を走行する無人搬送車である。また異なるIDの無人搬送車の電流積算量(消費量)の平均値と比較してもよい。そして第1実施形態のように、1.5倍以上増加した区間が5区間中3区間以上あったり、2倍以上増加した区間が5区間中2区間以上あった場合に、大きな変化が生じていると判定する。
また第1実施形態のように、増加のみならず、低下した場合に、大きな変化が生じていると判定してもよい。
なおステップS110やステップS130は、第1実施形態と同様なので、詳細な説明は省略される。
本実施形態によれば、特定の無人搬送車の電流の消費パターンが、他の無人搬送車の電流の消費パターンに比較して、大きな変化があるときに、その特定の無人搬送車の異常を検出するようにした。このようにしたので、特定の無人搬送車の性能低下による異常判定を正確に判定できる。
また、特定の無人搬送車の電流の消費パターンが、他の無人搬送車群の電流の平均消費パターンに比較して、大きな変化があるときに、その特定の無人搬送車の異常を検出するようにすれば、特定の無人搬送車の性能低下による異常判定をさらに正確に判定できる。
以上、説明した循環ルートを走行する無人搬送車(1)の異常を検出するシステム(S)は、無人搬送車(1)のバッテリー電流の変化履歴を、循環毎に記録する履歴記録部(ステップS102)と、前記循環毎に記録されたバッテリー電流の変化履歴に基づいて無人搬送車(1)の異常の有無を判定する異常判定部(ステップS121,122)と、を含む。異常検出ができなければ、無人搬送車の異常停止(シャットダウン)が起こり得る。しかしながら、上記実施形態では、そのような事態に陥る前に、事前に異常を判定することができる。また各無人搬送車のそれぞれの循環毎に記録された電流積算量(消費量)に大きな変化が生じているか否かを判定する。それぞれの無人搬送車は、タイヤの摩耗度合いやバッテリーの劣化度合いが異なる。すなわち個体差がある。このような場合であっても、それぞれの無人搬送車の電流積算量(消費量)で判定するので、異常判定を正確に実行できるのである。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
たとえば、大きな変化が生じているか否かの具体的な判定条件は、一例に過ぎず、適宜決定すればよい。
また上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。すなわち、第1実施形態のステップS121及び第2実施形態のステップS122の両者を、ひとつのフローチャートに織り込んで判定し、いずれが成立しても、ステップS130で警告するようにしてもよい。
なお上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
本願は、2012年8月2日に日本国特許庁に出願された特願2012−171714に基づく優先権を主張し、これらの出願の全ての内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
Claims (6)
- 循環ルートを走行する無人搬送車の異常を検出するシステムであって、
無人搬送車のバッテリー電流の変化履歴を、循環毎に記録する履歴記録部と、
前記循環毎に記録されたバッテリー電流の変化履歴に基づいて無人搬送車の異常の有無を判定する異常判定部と、
を含む無人搬送車の異常検出システム。 - 請求項1に記載の無人搬送車の異常検出システムにおいて、
前記異常判定部は、無人搬送車の今回循環の変化履歴を、前回循環の変化履歴と比較して、無人搬送車の異常の有無を判定する、
無人搬送車の異常検出システム。 - 請求項1に記載の無人搬送車の異常検出システムにおいて、
前記異常判定部は、無人搬送車の今回循環の変化履歴を、前回までの循環の平均変化履歴と比較して、無人搬送車の異常の有無を判定する、
無人搬送車の異常検出システム。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の無人搬送車の異常検出システムにおいて、
無人搬送車は、複数台あり、
前記異常判定部は、今回循環した無人搬送車の変化履歴を、別の無人搬送車の変化履歴と比較して、今回循環した無人搬送車の異常の有無を判定する、
無人搬送車の異常検出システム。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の無人搬送車の異常検出システムにおいて、
無人搬送車は、複数台あり、
前記異常判定部は、今回循環した無人搬送車の変化履歴を、別の無人搬送車群の平均変化履歴と比較して、今回循環した無人搬送車の異常の有無を判定する、
無人搬送車の異常検出システム。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の無人搬送車の異常検出システムにおいて、
前記バッテリー電流の変化履歴は、前記無人搬送車の循環毎の走行区間による電流積算量の変化の履歴である、
無人搬送車の異常検出システム。
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