JP2008087129A - シャトル式自動搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】生産計画や加工条件等の変更、搬送機故障等に柔軟に対応できる。
【解決手段】制御盤６は、各加工機１１〜１１８の加工状態および各搬送機３１〜３６の運転状態を取得、各搬送機によるワークの搬送、各搬送機の移動／退避、ワークの移載および搬送機同士の衝突回避をシーケンス制御する。コンピュータ７は、加工状態および運転状態を基に各搬送機の１台を順次選択し、選択した当該搬送機によるワークの搬送、移動／退避、ワークの移載を制御盤に指示する。
ワーク搬送先の加工機の組み合わせパターンと当該加工機の加工時間データと、加工状態と運転状態から各加工機の残り加工時間を求め、パターン別にした各搬送機の移動有効範囲のデータを基に、残り加工時間の少ないワーク順に、次の加工機に搬送可能な搬送機を選択することを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、生産ラインの工程間にワークを自動搬送するシャトル式自動搬送システムに係り、特にワークの搬送制御方式に関する。

シャトル式自動搬送システムは、図８に例を示すように、コンベヤによる搬送ができない生産ラインにも適応可能とするため、ワークの搬送に天井走行台車を使用する（例えば、特許文献１参照）。

同図は、１８台の加工機１₁〜１₁₈を配列させた加工ラインに沿って、その天井部にレール２を敷設した構成としておく。レール２を軌道とした６台の自動搬送機（台車）３₁〜３₆は、載荷装置４に順次搬入されるワークＷを移載し、これを予め設定された加工機位置まで搬送し、またはワークＷを別の搬送機に移載させるために卸すことで別の搬送機が加工機位置まで搬送し、当該加工機で加工されたワークＷはその近辺に位置する搬送機で次の加工機位置まで搬送するという搬送制御を行い、最後の加工がなされたワークＷは脱荷装置５位置まで搬送する。

このようなシャトル式自動搬送システムは、制御盤６に搭載するシーケンサによって搬送機３₁〜３₆の選択、ワークの搬送、移載等を制御するようにしている。
特開平０９−０８６６５０号公報

各工程での滞留が品質に影響を与えるワークを加工する生産ラインの工程間搬送をシーケンサによって自動搬送制御を行う場合、下記の要求と問題がある。

ワークの搬送手順として、ワークを搬送機に移載後、生産ラインの出口へ向かう搬送だけではなく、ワークを別の搬送機に移載させるために卸して、入口方向に戻る必要がある。

更に、各工程での加工後、滞留しても製品の品質問題が無ければ滞留時間分の生産ロスの問題のみとなるが、滞留することによって品質の劣化（変質、硬化等）が発生する場合、滞留しないようにワークの搬送を行う必要がある。

従来、自動搬送システムは、シーケンサによって制御されるが、シーケンサでの制御の場合、搬送機同士の間でワークの移載を行い、かつ、各加工機で滞留しないように搬送するための搬送パターンを作成し、ラダーソフトに組み込む。この場合、決まった搬送パターンで搬送することしかできないため、生産ラインの変更、各加工機の加工時間の変更に対応することは、搬送パターンの再検討、ラダーソフトの改造を伴い、容易に行うことのできないものであった。

また、搬送機が故障した場合、予備機などがない場合は、搬送パターンが成立できない為、ライン停止のおそれがあった。

本発明の目的は、上記の課題を解決したシャトル式自動搬送システムを提供することにある。

前記の課題を解決するため、本発明は以下の構成を特徴とする。

（１）複数台の加工機を配列させた加工ラインに沿って、複数台の搬送機がそれぞれ指定された加工機位置までワークを搬送または他の搬送機にワークを移載し、加工機で加工されたワークを次の加工機位置まで搬送または他の搬送機にワークを移載するシャトル式自動搬送システムにおいて、
前記各加工機の加工状態および各搬送機の運転状態を取得する手段と、前記各搬送機によるワークの搬送、各搬送機の移動／退避、ワークの移載および搬送機同士の衝突回避をシーケンス制御する手段とを有する制御盤と、
前記加工状態および運転状態を前記制御盤から取得し、これらを基に各搬送機の１台を順次選択し、選択した当該搬送機によるワークの搬送、移動／退避、ワークの移載を前記制御盤に指示する手段を有するコンピュータとを備えたことを特徴とする。

（２）前記コンピュータは、
ワーク搬送先の加工機の組み合わせパターンと当該加工機の加工時間データをもつ搬送パターンマスターデータを有し、前記制御盤から取得する前記加工状態と運転状態から各加工機の残り加工時間を求める手段と、
前記パターン別にした各搬送機の移動有効範囲のデータをもつ搬送機有効範囲マスターデータを有し、前記残り加工時間の少ないワーク順に、前記移動有効範囲を基にして当該ワークを次の加工機に搬送可能な搬送機を選択する手段と、
前記残り加工時間の少ないワーク順に、前記選択した搬送機の移動を前記制御盤に指示する手段とを備えたことを特徴とする。

（３）前記コンピュータは、前記選択された搬送機が複数台ある場合、
特定の搬送機のみが搬送可能な場合はその搬送機を選択する手段と、
選択した搬送機の搬送経路に他の搬送機が位置する場合、他の搬送機へはワークの移動先の次の加工機位置までの退避を先に指示する手段と、
選択した搬送機の搬送経路に複数の搬送機が位置する場合、ワークを搬送させる搬送機と、その搬送経路から退避させる他の搬送機に並行的に退避を指示する手段と、
複数の搬送機の移動範囲に指定されているワークを移動する場合、当該ワークに近い搬送機を選択し、条件１「該当ワークの加工完了に余裕がある」、条件２「最も近い搬送機で搬送可能な別のワークが入口側にある」、条件３「出口側の搬送機でも加工完了に間に合う」のいずれかの条件の場合には出口側の別の搬送機を選択する手段とを備えたことを特徴とする。

（４）前記コンピュータは、各加工機での加工時間と搬送パターンから、各搬送機の有効範囲を模擬動作で決定するシミュレーション手段を備えたことを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、以下の効果がある。

（１）生産ライン、各加工機の加工時間の変更を行う場合、搬送パターンの再検討が容易となる。すなわち、全ての搬送パターンの一覧表示化と、それらを網羅できる搬送機の有効範囲を設定するのみで済む。

（２）搬送機が故障した場合でも、搬送機の有効範囲の変更のみで直ちに対応が出来る。

（３）残り加工時間の少ないワーク順に、それを搬送する搬送機を的確に選択でき、各工程での滞留が品質に影響を与えるワークを加工する生産ラインに好適となる。

（４）コンピュータによるシミュレーションにより、搬送パターンおよび搬送機の有効範囲データの適合性を検証することができる。

図１は、本発明の実施形態を示すシャトル式自動搬送システムの全体構成図である。同図が図８と異なる部分は、監視制御用コンピュータ７を増設した点にある。コンピュータ７は、制御盤６内のシーケンサとの間で監視信号および制御信号の授受を可能にし、ワークの搬送手順等をソフトウェア構成で搭載することで、自動搬送システムの構成および監視制御条件の変更等に高い柔軟性を持たせ、さらに機能拡張を容易にする。

コンピュータ７に搭載するソフトウェア構成は、シーケンサのラダーソフトとは異なり、データ解析、ループ処理に優位である。また、データベースなどによりマスターデータ、計画データの管理も容易である。一方、シーケンサは機器制御に優れている。

そこで、本実施形態ではコンピュータとシーケンサがそれぞれ優位な処理を機能分担する。制御盤６とコンピュータ７により機能分担した自動搬送制御手順を図２に示す。

コンピュータ７は、マスターデータとして、搬送パターンマスターデータ１１と搬送機有効範囲マスターデータ１２を設ける。搬送パターンマスターデータ１１は、図３に例を示す「搬送パターン」のように、ワーク搬送先の工程位置のパターン（加工機の組み合わせ）を管理する。また、パターン毎に加工時間が異なるケースを想定して、加工時間データも持つ。

搬送機有効範囲マスターデータ１２は、各搬送機の移動有効範囲を管理する。この例を図４に示すように、コンピュータ７の画面操作で搬送機毎の移動範囲を設定する。なお、各搬送機の移動範囲が重なる部分が搬送機間でのワークの移載場所となる。また、載荷位置へは先頭の搬送機（１号機）のみ移動可能とし、脱荷装置へは最終の搬送機（６号機）のみ移動可能とする。

さらに、図５に移動範囲の設定基準の例を示すように、各搬送機の移動範囲の前側はその搬送機の退避場所となるので、その搬送機から後の搬送機の移動範囲を設定することを禁止する。また、各搬送機の移動範囲の後側も、その搬送機の退避場所となつので、その搬送機より前の搬送機の移動範囲に設定することを禁止する。
このような「設定基準」を設けることで、あるワークを搬送するときに邪魔となる他の搬送機の退避制御を容易にする。なお、図３では各搬送機の有効範囲を細かく設定しているが、最も簡単な例では、図６のような有効範囲でも制御可能である。

以上の処理、設定機能の他、コンピュータ７は、生産計画データ１３を持ち、ワークシリアル番号で管理を行っている。なお、生産計画データ１３を使用せず、ワークシリアル番号の代わりに、搬送パターン番号を用いることでもよい。

また、コンピュータ７は、特定の搬送パターンをロジックにするのではなく、「ワークの現在位置から次の搬送位置への移動」を搬送パターンマスターデータと搬送機有効範囲マスターデータの設定状態から搬送機を選択し、搬送指示を展開する。

また、コンピュータ７は、事前に搬送パターンと有効範囲を検討するために、シーケンサ、各搬送機の動きをシミュレーションするための「シミュレータ」をコンピュータの機能として設ける。

以下、図２に示す自動搬送制御手順の詳細を説明する。

（Ｓ１）制御盤６は、各加工機から加工機状態信号を受付ける。この加工機状態信号は、ワーク有り（ワークシリアル番号も含む）と、現在までの加工経過時間および加工完了信号とする。

（Ｓ２）制御盤６は、搬送機状態信号を受付ける。この信号は、搬送機が自動運転中か否かの状態信号と、搬送指示受付可能か否かの信号とする。

（Ｓ３）コンピュータ７は、制御盤６から各加工機の状態信号および各搬送機の状態信号を定期的に取り込む。

なお、加工機で加工中のワークの識別は、（ａ）コンピュータ自身のライン投入以降のトラッキングデータ、（ｂ）制御盤からのワークシリアル番号の情報などで判断されるが、以下の説明はワークシリアル番号を受け取る場合とする。

（Ｓ４）コンピュータ７は、各加工機における現在までの加工経過時間から、残り加工時間を求める。これには、生産計画データ１３の搬送パターン番号から、搬送パターンマスタデータ１１を検索し、現在の加工機での残り加工時間を求める。

（Ｓ５）コンピュータ７は、Ｓ４で求めた残り加工時間から、その時間が少ないワーク順に、搬送機を選択する。これには、搬送パターンマスタデータ１１から該当ワークの次の加工機位置を求め、その間の搬送が可能な搬送機を搬送機有効範囲マスタデータ１２から、搬送可能な搬送機を選択する。

（Ｓ６）コンピュータ７は、Ｓ５で選択された搬送機が複数台あるか否かをチェックする。

（Ｓ７）コンピュータ７は、Ｓ６のチェックで、選択された搬送機が複数台ある場合、図７に示す選択基準で１台の搬送機を選択する。

図７の（ａ）は、特定の搬送機（図示では１号機）のみが搬送可能な場合、その搬送機を選択して搬送を指示するが、そのときに他の搬送機が搬送経路にいる場合は、該当搬送機（図示では２号機）へはワークの移動先（加工機１１）の次の加工機位置までの退避を先に指示する。

図７の（ｂ）は、複数の搬送機がワークの搬送経路にいる場合を示し、ワークを搬送させる搬送機（図示では２号機）と、その搬送経路から退避させる他の搬送機に並行的に退避を指示する。図示では３号機に指示をするが、４号機が３号機の退避の邪魔になるため、４号機への退避も指示する。なお、搬送機同士の衝突回避は制御盤６側が機能としてもつ。

図７の（ｃ）は、複数の搬送機の移動範囲に指定されているワークを移動する場合を示し、基本的にはそのワークに近い搬送機（図示では２号機）を選択する。ただし、下記の条件の場合、出口側の別の搬送機（図示では３号機）を選択する。

条件１「該当ワークの加工完了に余裕がある」
条件２「最も近い搬送機（図示では２号機）で搬送可能な別のワークが入口側にある」
条件３「出口側の搬送機（図示では３号機）でも加工完了に間に合う」
（Ｓ８）コンピュータ７は、Ｓ５で決定された残り加工時間の少ないワーク順に、Ｓ６またはＳ７で選択された搬送機への移動を指示する。このとき、搬送させる搬送機が決まった時点では、当該搬送機をワークの搬送元となる加工機位置への「移動」のみを行う。これは、搬送機を予め加工機位置に移動させておくことで、加工完了時に速やかにワーク搬送を開始可能とする。

（Ｓ９）制御盤６は、コンピュータ７からの搬送機への移動指示を受けたとき、当該搬送機の移動制御および移動経路に位置する搬送機の退避制御を行う。このとき、搬送機同士の衝突防止と、加工機などとの移載制御、インターロック制御を行う。

（Ｓ１０）制御盤６は、Ｓ９での搬送機移動制御に際して、搬送機状態を搬送指示受付としてコンピュータ７に応答する。

（Ｓ１１）制御盤６は、加工機の搬送機の移動制御中または制御完了後に、加工機の加工完了でその信号をコンピュータ７に転送する。

（Ｓ１２）コンピュータ７は、制御盤６から加工完了信号が送られてきたとき、当該搬送機の搬送指示（搬送元、搬送先、加工情報、ワークシリアル番号）を制御盤６に行う。

（Ｓ１３）制御盤６は、コンピュータ７からの搬送指示（搬送元、搬送先、加工情報、ワークシリアル番号）に従って当該搬送機を制御する。

（Ｓ１４）制御盤６は、Ｓ１３での搬送制御に際して、搬送機状態を搬送指示受付としてコンピュータ７に応答する。

本発明の実施形態を示すシャトル式自動搬送システムの全体構成図。 実施形態における自動搬送制御手順。 実施形態における搬送パターンマスターデータの例。 実施形態における搬送機有効範囲の管理例。 実施形態における搬送機移動範囲の設定基準の例。 実施形態における搬送機有効範囲の例。 実施形態における搬送機の選択例。 従来のシャトル式自動搬送システムの全体構成図。

符号の説明

１₁〜１₁₈ 加工機
２ レール
３₁〜３₆ 自動搬送機
４ 載荷装置
５ 脱荷装置
６ シーケンサ
７ 監視制御用コンピュータ
１１ 搬送パターンマスターデータ
１２ 自動搬送機有効範囲マスターデータ
１３ 生産計画データ

Claims (4)

1. 複数台の加工機を配列させた加工ラインに沿って、複数台の搬送機がそれぞれ指定された加工機位置までワークを搬送または他の搬送機にワークを移載し、加工機で加工されたワークを次の加工機位置まで搬送または他の搬送機にワークを移載するシャトル式自動搬送システムにおいて、
   前記各加工機の加工状態および各搬送機の運転状態を取得する手段と、前記各搬送機によるワークの搬送、各搬送機の移動／退避、ワークの移載および搬送機同士の衝突回避をシーケンス制御する手段とを有する制御盤と、
   前記加工状態および運転状態を前記制御盤から取得し、これらを基に各搬送機の１台を順次選択し、選択した当該搬送機によるワークの搬送、移動／退避、ワークの移載を前記制御盤に指示する手段を有するコンピュータとを備えたことを特徴とするシャトル式自動搬送システム。
2. 前記コンピュータは、
   ワーク搬送先の加工機の組み合わせパターンと当該加工機の加工時間データをもつ搬送パターンマスターデータを有し、前記制御盤から取得する前記加工状態と運転状態から各加工機の残り加工時間を求める手段と、
   前記パターン別にした各搬送機の移動有効範囲のデータをもつ搬送機有効範囲マスターデータを有し、前記残り加工時間の少ないワーク順に、前記移動有効範囲を基にして当該ワークを次の加工機に搬送可能な搬送機を選択する手段と、
   前記残り加工時間の少ないワーク順に、前記選択した搬送機の移動を前記制御盤に指示する手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のシャトル式自動搬送システム。
3. 前記コンピュータは、前記選択された搬送機が複数台ある場合、
   特定の搬送機のみが搬送可能な場合はその搬送機を選択する手段と、
   選択した搬送機の搬送経路に他の搬送機が位置する場合、他の搬送機へはワークの移動先の次の加工機位置までの退避を先に指示する手段と、
   選択した搬送機の搬送経路に複数の搬送機が位置する場合、ワークを搬送させる搬送機と、その搬送経路から退避させる他の搬送機に並行的に退避を指示する手段と、
   複数の搬送機の移動範囲に指定されているワークを移動する場合、当該ワークに近い搬送機を選択し、条件１「該当ワークの加工完了に余裕がある」、条件２「最も近い搬送機で搬送可能な別のワークが入口側にある」、条件３「出口側の搬送機でも加工完了に間に合う」のいずれかの条件の場合には出口側の別の搬送機を選択する手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のシャトル式自動搬送システム。
4. 前記コンピュータは、各加工機での加工時間と搬送パターンから、各搬送機の有効範囲を模擬動作で決定するシミュレーション手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシャトル式自動搬送システム。

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