JP4241701B2 - 搬送台車の走行制御方法及び走行制御システム - Google Patents

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Description

本発明は,種々の搬送物を搬送する搬送台車の走行制御方法及び走行制御システムに関し,特に,搬送台車の車間距離を制御する搬送台車の走行制御方法及び走行制御システムに関する。
工場又は倉庫等において,製品又は原材料等の種々の搬送物を搬送するために搬送台車がよく用いられる。このような搬送台車は,その制御が重要である。特に,複数の搬送台車が同一の搬送路上を同じ向きに走行する場合,搬送台車同士が衝突しないように,搬送台車の車間距離を制御することが非常に重要である。搬送台車の車間距離を制御するための従来公知の制御方法としては,例えば,以下で説明する閉塞区間制御方法及び初期車間制御方法等があげられる。
閉塞区間制御方法は,例えば特許文献1等に記載されている方法であり,ゾーン制御方法とも呼ばれる。この閉塞区間制御方法では,複数の搬送台車が同じ向きに進行する搬送路を複数の閉塞区間(ゾーン)に分割する。分割した各閉塞区間には,複数の台車が同時に入らないように設定する。また,連続して走行する2台の台車において,先行台車が存在する閉塞区間の隣の閉塞区間に後行台車が入ると,この後行台車が減速/停止するように設定する。後行台車の減速/停止処理中に先行台車が次の閉塞区間に進行すると,後行台車は再び走行を開始するように設定される。
初期車間制御方法は,タイマー等を用いて車間距離を制御する方法である。以下,図1及び図2を用いて説明する。図1は,初期車間制御方法の手順を示す図であり,図2は,先行台車1及び後行台車2の速度変化を,時間を横軸,速度を縦軸にとった座標上に示した図である。初期状態では,図1(a)に示すように,先行台車1及び後行台車2が短い車間距離で停止している。この状態から,図1(b)に示すように,先行台車1は,走行を開始する。
図2のデータ3で示されるように,先行台車1は,走行開始後,最高速度VMAXに達するまで一定の加減速レートで加速する。最高速度VMAX到達後は,等速走行し,目的地が近づくと,一定の加減速レートで減速し,最終的には停止する。先行台車1の走行を開始してからの時間は,タイマー等で計測され,所定時間TTIMER経過後に,図1(c)で示すように,後行台車2が走行を開始する。図2のデータ4で示されるように,所定時間TTIMER後に走行を開始した後行台車2は,先行台車1と全く同じ速度変化をする。従って,先行台車1及び後行台車2が走行を開始してからしばらくすると,図1(d)で示すように,両台車とも最高速度VMAXで走行する状態になる。この時の2台の車間距離が,図1(d)に示すLMAXである。所定時間TTIMERは,この車間距離Lが,先行台車1がトラブル等で急停車した場合に,後行台車2が減速停止して衝突を回避し得る値になるように設定される。
特開平10−338132号公報
しかしながら,上記の閉塞区間制御方法では,設定される閉塞区間の長さが数m程度なので,車間距離をきめ細かく管理できず,車間距離が必要以上に大きく設定されてしまう。また,先行台車の速度が低速で,車間距離を小さく設定可能な場合であっても車間距離が大きく設定されてしまう。
また,上記の初期車間制御方法では,同一の速度変化をする先行台車及び後行台車の走行開始時間を所定時間ずらしているだけであり,時々刻々と変化する台車の車間距離の最適化は不可能である。即ち,初期車間制御方法を用いた場合,車間距離がほとんどの時間で必要以上に大きく設定されてしまう。
従って,上記の閉塞区間制御方法又は初期車間制御方法等を用いて搬送台車を制御する場合,先行台車と後行台車との車間距離が必要以上に大きく設定されて,搬送する際の搬送間隔が長くなるので,搬送効率の低下を生じてしまう。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり,搬送台車の車間距離が衝突を回避し得る最適値になるように搬送台車の走行を連続的に制御することによって,搬送効率を向上させる搬送台車の走行制御方法及び走行制御システムを提供することをその目的とする。
上記課題を解決するために,本発明によれば,複数の搬送台車が同一の搬送路上を走行する際の搬送台車の走行制御方法であって,前記複数の搬送台車の中の任意の先行搬送台車と同じ向きに該先行搬送台車の直後を走行する後行搬送台車の走行速度(V)が,下記式(1)を満足するように制御されることを特徴とする搬送台車の走行制御方法。
≦(−dt+√((dt)+2×(L+V /(2×α)−dL)/α))×α・・・・式(1)
[但し,L:先行搬送台車と後行搬送台車の車間距離,V:先行搬送台車速度,V:後行搬送台車速度,α:先行搬送台車加減速レート,α:後行搬送台車加減速レート,dt:制御遅れ,dL:搬送台車位置検出誤差]
また,上記課題を解決するために,本発明によれば,複数の搬送台車が同一の搬送路上を走行する際の搬送台車の走行制御システムであって,前記搬送台車の各々に設けられ,各搬送台車の位置を検出する位置検出器と,前記搬送台車の各々に設けられ,前記検出された位置を信号送信する送信装置と,
前記信号送信された位置を受信する受信装置と,
前記搬送台車の各々に対して目標走行位置を決定する第1のコントローラと,
前記受信装置及び前記第1のコントローラに接続され,前記受信装置から受信し蓄積した走行位置実績及び前記第1のコントローラから受信した目標走行位置に基づいて前記搬送台車に設定すべき速度(VSET)を決定し,前記搬送台車が後行搬送台車である場合の下記式(2)から制限速度(VLIMIT)を算出し,前記搬送台車の速度が前記設定すべき速度(VSET)及び前記制限速度(VLIMIT)のうちの小さい方の値になるように,前記搬送台車を制御する第2のコントローラとを有することを特徴とする走行制御システムが提供される。
LIMIT=(−dt+√((dt)+2×(L+V /(2×α)−dL)/α))×α・・・・式(2)
[但し,L:先行搬送台車と後行搬送台車の車間距離,V:先行搬送台車速度,V:後行搬送台車速度,α:先行搬送台車加減速レート,α:後行搬送台車加減速レート,dt:制御遅れ,dL:搬送台車位置検出誤差]
本発明によれば,搬送台車の車間距離が衝突を回避し得る最適値になるように搬送台車の走行を連続的に制御することによって,搬送効率の向上が可能になる。
以下,図面を参照しながら,本発明の好適な実施形態について説明をする。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図3は,本発明を実施する走行制御システム5の構成を示す構成図である。図3に示すように,本発明によって制御される搬送台車6,7が,同一の搬送路としての走行レール8上を同じ向きに走行している。本発明の走行制御システム5は,搬送台車6,7の各々に設けられた位置検出器9,10及び光信号送信装置11,12と,搬送台車6,7から無線送信された信号を受信する光信号受信装置13,14と,光信号受信装置13,14及び第1の制御コントローラとしての上位制御コントローラ15に接続され,これらから受信する情報に基づいて搬送台車の走行制御指令を出す第2の制御コントローラとしての搬送台車制御コントローラ16と,搬送台車制御コントローラ16に接続され,その走行制御指令に従って搬送台6,7を駆動させる搬送台車駆動装置17,18とで構成される。
図3に示す搬送台車6,7は,走行レール8上を同じ向きに走行する2台以上の搬送台車のうち,前後に隣合って走行する2台の搬送台車を代表的に示したものである。従って,先行搬送台車6の前及び後行搬送台車7の後にはそれぞれ他の1又は2以上の搬送台車が存在し得るが,先行搬送台車6と後行搬送台車7との間には,他の搬送台車は存在しない。上述したように,搬送台車6,7は,自分の走行位置を検出する例えばアブソコーダ等の位置検出器9,10と,検出された走行位置の信号を無線送信する光信号送信装置11,12とを各々有している。
光信号受信装置13,14は,搬送台車6,7に設けられた位置検出器9,10から無線送信された走行位置信号を受信する受信装置である。この光信号受信装置13,14で受信された走行位置信号は,搬送台車を制御するように搬送台車制御コントローラ16に送信される。
上位制御コントローラ15は,搬送台車制御コントローラ16に各搬送台車の搬送先等の指令を送信する制御コントローラである。
搬送台車制御コントローラ16は,上位制御コントローラ15から送信された搬送先に搬送台車を到達させるように,搬送台車を制御して走行させる制御コントローラである。具体的に説明すると,搬送台車制御コントローラ16は,後行搬送台車6をその搬送先に到達させるまでの間,以下のようにして後行搬送台車の走行を制御し続ける。まず,搬送台車制御コントローラ16は,光信号受信装置13,14から連続的に送信される搬送台車6及び7の走行位置信号等を用いて解析を行う。次に,その解析結果に基づいて,後行搬送台車7の走行を制御するように,搬送台車駆動装置18に走行制御指令を送信する。この実施の形態では,搬送台車7が搬送台車6の後を走行する後行搬送台車であるので,解析結果に基づく衝突防止のための走行制御指令は,後行搬送台車7を駆動させる搬送台車駆動装置18に送信される。しかしながら,搬送台車6が後行搬送台車として処理される際には,搬送台車6を駆動させる搬送台車駆動装置17に対して走行制御指令が送信されてよい。
搬送台車駆動装置17,18は,搬送台制御コントローラ16から送信された設定速度等の走行制御指令に基づいて,各々,搬送台車6,7を駆動し,走行させる。
次に,以上のように構成された走行制御システム5において,後行搬送台車7を走行を制御する方法について図3〜図5を用いて説明する。図3に示されるように,走行レール8上を2台の連続する搬送台車6及び搬送台車7が同じ向きに走行している。ここで,先行搬送台車6及び後行搬送台車7に対して図4(a)で示される瞬間を考える。図4(a)の瞬間,先行搬送台車6は,走行を開始した走行位置原点Oから距離Lの走行位置Lを速度Vで通過する。また,この瞬間に,後行搬送台車7は,走行を開始した走行位置原点Oから距離Lの走行位置Lを速度Vで通過する。なお,図4に示されるように,先行搬送台車6の走行位置は,後行搬送台車側の端部の位置を基準にしており,後行搬送台車7の走行位置は,先行搬送台車側の端部の位置を基準にしている。従って,この瞬間の先行搬送台車6と後行搬送台車7との車間距離Lは,L及びLからL=L−Lになる。
図4(a)の瞬間の先行搬送台車6の走行位置Lは,位置検出器9によって検出され,光信号送信装置11によって,走行位置信号として光信号受信装置13に光送信される。同様に,図4(a)の瞬間の後行搬送台車7の走行位置Lは,位置検出器10によって検出され,光信号送信装置12によって,走行位置信号として光信号受信装置14に光送信される。
光信号受信装置13,14によって受信された搬送台車6,7の走行位置L,Lの情報は,光信号受信装置13,14に接続された搬送台車制御コントローラ16に送信される。搬送台車制御コントローラ16は,搬送台車6,7の走行位置の情報を連続的に受信し,走行位置実績として蓄積する。また,搬送台制御コントローラ16は,上位制御コントローラ15から受信する後行搬送台車7の搬送先の指令に基づいて後行搬送台車7の目標走行位置を予め決定している。この目標走行位置及び走行位置実績に基づいて,搬送台車制御コントローラ16によって,後行搬送台車7に設定すべき走行速度VSETが決定される。
また,搬送台車制御コントローラ16は,連続的に受信した速度指令値又は速度測定値を使用することで,図4(a)の瞬間の搬送台車6,7の各々の速度V,Vを算出する。さらに,搬送台車制御コントローラ16は,搬送台車6,7の走行位置L,L,速度V,V及び車間距離L等の情報を解析し,この解析結果に基づいて,VSETが満たすべき制限速度VLIMITを算出する。以下で,この制限速度VLIMITを算出するための式を具体的に説明する。
まず,速度Vで走行する図4(a)に示す先行搬送台車6が,例えばトラブル等で所定の加減速レートαで減速し,最終的に図4(b)に示すように停止する場合を想定する。本実施の形態では,加減速レートαは,先行搬送台車6が搬送物を積載して走行するときの慣性力に対するブレーキトルクの量によって決定される値として,例えば搬送台車制御コントローラ16に設定されている。図5(a)は,この時の先行搬送台車6の速度変化を,時間を横軸,速度を縦軸にとった座標上に示した図である。先行搬送台車6が速度Vから加減速レートαで減速し,停止するまでに費やす移動距離LS1は,図5(a)の斜線で塗りつぶされた三角形OPQの面積と等しくなる。即ち,LS1=OP×OQ×1/2である。ここで,αは時間OQ経過後に速度Vを0にする加減速レートであるので,OQ×α=Vが成立し,OQ=V/αである。また,OP=Vである。従って,
S1=V×(V/α)×1/2=V /(2α)・・・・・式(3)
となる。
上述したように,トラブル等で先行搬送台車6が減速して停止すると,その直後を速度Vで走行する図4(a)に示す後行搬送台車7は,衝突防止するための制御によって,所定の加減速レートα2で減速されて停止する。本実施の形態では,加減速レートαは,後行搬送台車7が減速される際にスリップを生じさせない値として,例えば搬送台車駆動装置18内に設定されている。図5(b)は,その際の後行搬送台車7の速度変化を,時間を横軸,速度を縦軸にとった座標上に示した図である。後行搬送台車7は,先行搬送台車6が減速/停止を開始(図5(b)の点R)してから,それに反応して,実際の停止動作を開始(図5(b)の点S)するので,その間に,走行位置信号の伝送遅れ,制御コントローラの制御遅れ,モータの動作遅れ等に起因する制御遅れdt(図5(b)の区間RS)が存在する。本実施の形態では,制御遅れdtの値は,光信号送受信装置11,12,13,14の遅れ,シーケンサ(図示せず)の制御周期,位置検出器9,10の遅れ,及び搬送台車7を駆動させるモータ(図示せず)のすべり(即ち,速度基準どおりに追従していない分の遅れ)等の要因に基づいて算出されている。従って,図5(b)に示すように,先行搬送台車6が減速/停止を開始してから制御遅れdtの間,後行搬送台車7は,速度Vで走行を続け,dt経過後に加減速レートα2で減速が開始される。先行搬送台車6が減速/停止を開始してから,後行搬送台車7が減速して停止するまでに費やす移動距離LS2は,図5(b)の斜線で塗りつぶされた台形ORSTの面積と等しくなる。即ち,LS2=OR×OU+US×UT×1/2である。ここで,αは時間UT経過後に速度Vを0にする加減速レートであるので,UT×α=Vが成立し,UT=V/αである。また,OR=US=V,OU=dtである。従って,
S2=V×dt+V×(V/α)×1/2
=V /(2α)+dtV・・・・式(4)
となる。
先行搬送台車6と後行搬送台車7とが衝突しない条件は,先行搬送台車6が減速を開始した瞬間の車間距離L(図4(a)参照)に,先行搬送台車6が停止するまでに費やす移動距離LS1を加算した距離が,後行搬送台車7が停止するまでに費やす移動距離LS2より小さくならないことである。即ち,
S2<L+LS1・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(5)
である。式(5)を変形すると,LS2−LS1<Lとなる。また,搬送台車6,7走行位置は,例えばアブソコーダ等の位置検出器9,10で測定されるが,測定の際に車輪が走行レール8上をスリップする等して誤差が発生し得る。そこで,この誤差を考慮して,搬送台車位置検出誤差dLを式(5)に加えて修正すると,
S2−LS1+dL≦L・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(6)
となる。なお,本実施の形態では,搬送台車位置検出誤差dLの値は,走行実験結果等に基づいて経験的に算出されている。
式(3)のLS1及び式(4)のLS2を式(6)に代入すると,
/(2α)+dtV−V /(2α)+dL≦L・・・式(7)
となる。式(7)をVに関して解くと,
≦(−dt+√((dt)+2×(L+V /(2×α)−dL)/α))×α・・・・式(1)
[但し,L:先行搬送台車と後行搬送台車の車間距離,V:先行搬送台車速度,V:後行搬送台車速度,α:先行搬送台車加減速レート,α:後行搬送台車加減速レート,dt:制御遅れ,dL:搬送台車位置検出誤差]
が得られる。即ち,上式(1)が,衝突を回避し得る車間距離を確保するために,後行搬送台車7の走行速度(V)が満たすべき式である。従って,以下の式(2)のように,式(1)の右辺が,上述した制限速度VLIMITになる。
LIMIT=(−dt+√((dt)+2×(L+V /(2×α)−dL)/α))×α・・・・式(2)
[但し,L:先行搬送台車と後行搬送台車の車間距離,V:先行搬送台車速度,V:後行搬送台車速度,α:先行搬送台車加減速レート,α:後行搬送台車加減速レート,dt:制御遅れ,dL:搬送台車位置検出誤差]
搬送台車制御コントローラ16は,搬送台車6,7の走行位置L,L,速度V,V及び車間距離L等の情報を用いて制限速度VLIMIT(即ち,式(2)の右辺の値)を計算する。算出された制限速度VLIMITとVSETとを比較し,値の小さい方を後行搬送台車7に設定する走行速度として選択し,搬送台車駆動装置13に走行制御指令を送信する。搬送台車駆動装置18は,この走行制御指令に従って後行搬送台車7が選択された走行速度になるように駆動させる。
以上の実施の形態では,走行レール8上を同じ向きに走行する2台の搬送台車6,7において,先行搬送台車6と同じ向きにその直後を走行する後行搬送台車7の走行速度(V)が,式(2)を満足するように制御するようにしたので,各時間における搬送台車の車間距離が最適化され,搬送の際の搬送距離間隔が短縮されて搬送効率が向上される。また搬送距離間隔が短縮されることで,搬送時間間隔も短縮され得る。さらに,搬送距離間隔が短縮されることで,一定の長さの搬送路内により多くの搬送台車を同時に走行させることが可能になる。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において,各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
上述した実施形態においては,前後に隣合って走行する2台の搬送台車の関係について説明したが,前後に隣合って走行する搬送台車の台数は3台以上であってもよい。
また,上述した実施形態においては,搬送路として走行レールが用いられる場合で説明されたが,搬送路は,その他の手段で搬送台車に軌道を提供する搬送路であってもよいし,軌道が設けられていない搬送路であってもよい。
また,上述した実施形態においては,位置検出器として回転式のアブソコーダ等があげられたが,回転式エンコーダだけでなく,リニアエンコーダ等のその他の種類の位置検出器が用いられてもよい。
図6及び図7は,本発明による走行制御方法と,初期車間制御方法とをシミュレーションにより比較した結果を示す。図6は,搬送台車の速度変化を,時間を横軸,速度を縦軸にとった座標上に示した図である。連続する2台の搬送台車が初期車間制御方法に従って走行制御された場合の先行搬送台車及び後行搬送台車の速度変化が各々,細線A及びBで示されている。これに対して,後行搬送台車のみを本発明の走行制御方法を用いて制御した場合のシミュレーション結果が太線Cで示されている。なお,太線Cに示されるシミュレーション結果は,先行搬送台車加減速レートを1.5m/s,後行搬送台車加減速レートを0.35m/s(無負荷時0.4m/s),制御遅れを0.7sec,搬送台車位置検出誤差を0.3mに設定して算出した。また,この場合の先行搬送台車は,初期車間制御方法の場合と全く同一の速度変化をすると仮定している。後行搬送台車の搬送時間が,初期車間制御方法に従って制御された場合が44秒であるのに対して,本発明の制御方法で制御された場合は41秒となり,非常に短縮された結果が得られている。
図7は,図6の2台の搬送台車の車間距離を,時間を横軸,車間距離を縦軸にとって座標上に示した図である。細線Dで示されているのが,初期車間制御方法に従って2台の搬送台車が走行制御された場合の車間距離の時間変化である。これに対して,太線Eで示されているのが,後行搬送台車のみが本発明の走行制御方法に従って制御された場合の車間距離の時間変化である。初期車間制御方法の場合の車間距離は,最大25.5mである。これに対して,本発明の走行制御方法によって制御された場合の車間距離は,最大14m程度であり,全ての時間において,初期車間制御方法で制御された場合の値を下回っている。
本発明によれば,同一搬送路上を走行する複数の搬送台車の搬送効率を向上させることが可能である。
初期車間制御方法の手順を説明する図である。 初期車間制御方法の手順を説明する図である。 本発明を実施する走行制御システムの構成を示す構成図である。 本発明の走行制御方法を説明する説明図である。 本発明の走行制御方法を説明する説明図である。 従来式の初期車間制御方法と本発明による走行制御方法とを比較したシミュレーション結果を示す図である。 従来式の初期車間制御方法と本発明による走行制御方法とを比較したシミュレーション結果を示す図である。
符号の説明
5 走行制御システム
6 先行搬送台車
8 走行レール
9,10 位置検出器
11,12 光信号送信装置
13,14 光信号受信装置
15 上位制御コントローラ
16 搬送台車制御コントローラ
17,18 搬送台車駆動装置

Claims (2)

  1. 複数の搬送台車が同一の搬送路上を走行する際の搬送台車の走行制御方法であって,
    前記複数の搬送台車の中の任意の先行搬送台車と同じ向きに該先行搬送台車の直後を走行する後行搬送台車の走行速度(V)が,下記式(1)を満足するように制御されることを特徴とする搬送台車の走行制御方法。
    ≦(−dt+√((dt)+2×(L+V /(2×α)−dL)/α))×α・・・・式(1)
    [但し,L:先行搬送台車と後行搬送台車の車間距離,V:先行搬送台車速度,V:後行搬送台車速度,α:先行搬送台車加減速レート,α:後行搬送台車加減速レート,dt:制御遅れ,dL:搬送台車位置検出誤差]
  2. 複数の搬送台車が同一の搬送路上を走行する際の搬送台車の走行制御システムであって,
    前記搬送台車の各々に設けられ,各搬送台車の位置を検出する位置検出器と,
    前記搬送台車の各々に設けられ,前記検出された位置を信号送信する送信装置と,
    前記信号送信された位置を受信する受信装置と,
    前記搬送台車の各々に対して目標走行位置を決定する第1のコントローラと,
    前記受信装置及び前記第1のコントローラに接続され,前記受信装置から受信し蓄積した走行位置実績及び前記第1のコントローラから受信した目標走行位置に基づいて前記搬送台車に設定すべき速度(VSET)を決定し,前記搬送台車が後行搬送台車である場合の下記式(2)から制限速度(VLIMIT)を算出し,前記搬送台車の速度が前記設定すべき速度(VSET)及び前記制限速度(VLIMIT)のうちの小さい方の値になるように,前記搬送台車を制御する第2のコントローラとを有することを特徴とする走行制御システム。
    LIMIT=(−dt+√((dt)+2×(L+V /(2×α)−dL)/α))×α・・・・式(2)
    [但し,L:先行搬送台車と後行搬送台車の車間距離,V:先行搬送台車速度,V:後行搬送台車速度,α:先行搬送台車加減速レート,α:後行搬送台車加減速レート,dt:制御遅れ,dL:搬送台車位置検出誤差]
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