(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル荷台（１）の上面（１ａ）に載置されたコイル（２）を認識するためのコイル認識装置であって、
前記コイル荷台（１）の側方に配置されるセンサ基台（３０）と、
前記コイル（２）の外周面（２０）に対向するように前記センサ基台（３０）に取付けられたスキャンセンサ（３６）と、
前記センサ基台（３０）に取付けられるとともに、前記コイル荷台（１）の側面（１ｂ）に対向するように前記スキャンセンサ（３６）の下方に配置された水平距離センサ（３７）と、
前記スキャンセンサ（３６）及び前記水平距離センサ（３７）に接続された演算部（３８）と
を備え、
前記スキャンセンサ（３６）は、前記コイル（２）の外周面（２０）までの最短距離を測定し、
前記水平距離センサ（３７）は、前記コイル荷台（１）の側面（１ｂ）までの水平距離を測定し、
前記演算部（３８）は、前記スキャンセンサ（３６）が測定した距離をａ、前記水平距離センサ（３７）が測定した水平距離に前記コイル荷台（１）の側面位置から前記コイル（２）の設置位置までの距離の値を加えた数値をｂ、前記コイル荷台（１）の上面位置を基準とする前記スキャンセンサ（３６）の高さ位置の値をｄとした場合に、以下の式から前記コイル（２）の半径ｒを求める
【数１】
0005695459.tif 000004
ことを特徴とするコイル認識装置。
【請求項２】
前記コイル（２）の軸方向（２ａ）に沿って走行可能に前記センサ基台（３０）に取付けられた走行体（３１）と、
前記演算部（３８）に接続された変位量測定センサ（３４）と
をさらに備え、
前記スキャンセンサ（３６）は、前記走行体（３１）を介して前記センサ基台（３０）に取付けられており、
前記変位量測定センサ（３４）は、前記走行体（３１）の走行に伴う前記スキャンセンサ（３６）の変位量を前記演算部（３８）に入力し、
前記演算部（３８）は、前記スキャンセンサ（３６）が前記軸方向（２ａ）に沿って変位された際の前記スキャンセンサ（３６）からの信号に基づいて、前記スキャンセンサ（３６）に前記コイル（２）が対向しているか否かを判定し、前記コイル（２）が対向していると判定する間の前記スキャンセンサ（３６）の変位量に基づいて、前記軸方向（２ａ）に沿う前記コイル（２）の幅を求めることを特徴とする請求項１記載のコイル認識装置。
【請求項３】
前記変位量測定センサ（３４）は、所定の基準位置（３５）からの前記スキャンセンサ（３６）の変位量を前記演算部（３８）に入力し、
前記演算部（３８）は、前記スキャンセンサ（３６）からの信号と前記変位量測定センサ（３４）からの入力とに基づいて、前記基準位置（３５）を基準とする前記コイル（２）の位置を求めることを特徴とする請求項２記載のコイル認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル認識装置に関し、特に、コイル荷台の側方に配置されるセンサ基台に取付けられたスキャンセンサ及び水平距離センサからの信号に基づいて、コイルの半径ｒを求めるようにすることで、クレーンによりコイルを吊り上げる現場にてコイルの大きさを認識でき、情報管理システムに入力されている情報の誤りによる誤動作を回避できるようにするための新規な改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属帯を加工処理する処理工場には、コイル状に巻き取られた金属帯（コイル）がコイル荷台に積まれた状態で到着する。処理工場に到着したコイルは、クレーンにより吊り上げられて、工場内のコイル置場へと移動される。クレーンによる搬送動作には、コイルの位置及び大きさの情報が必要とされる。
【０００３】
このようなコイルに関する情報を得るための装置としては、例えば下記の特許文献１等に示されている構成を挙げることができる。すなわち、従来装置では、コイル荷台の側方にガイドレールが配置されている。ガイドレールには、ガイドレールに沿って走行可能な走行装置が設けられており、この走行装置には、水平距離センサが取付けられている。水平距離センサは、対向する物体までの水平距離を測定するセンサであり、コイルの中心付近高さに配置されている。そして、走行装置の走行に伴って水平距離センサが変位されることで、水平距離センサからの信号に基づいて、ガイドレールの一端を原点とするコイルの位置が検出される。
【０００４】
外径や幅等のコイルの大きさの情報は、コイル送出工場にてコイルをコイル荷台に積載する際に作成されて、処理工場に送信される。処理工場では、コイル荷台が到着した際にコイル荷台の照合を行い、到着したコイル荷台に対応する情報を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７８９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような従来のコイル認識装置では、コイル送出工場にて作成された情報に基づいてコイルの大きさを情報管理システムに入力し、処理工場などの後工程において情報管理システムの情報に基づいてコイルサイズを認識するようにしているので、情報管理システムのコイルサイズ情報に間違いがあると、その誤りによる誤動作を回避できない。
ここで誤動作とは、例えば、自動クレーンである場合、コイル外径の情報に間違いがあると、クレーンに取り付けたトングがコイルを吊り上げるために下降し、コイル径情報に基づいて所定の位置で停止した際、トングでコイル内径部の検出が行えずクレーンの自動運転が停止してしまうことなどをいう。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、クレーンによりコイルを吊り上げる現場にてコイルの大きさを認識でき、情報管理システムに入力されている情報の誤りによる誤動作を回避できるコイル認識装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るコイル認識装置は、コイル荷台の上面に載置されたコイルを認識するためのコイル認識装置であって、コイル荷台の側方に配置されるセンサ基台と、コイルの外周面に対向するようにセンサ基台に取付けられたスキャンセンサと、センサ基台に取付けられるとともに、コイル荷台の側面に対向するようにスキャンセンサの下方に配置された水平距離センサと、スキャンセンサ及び水平距離センサに接続された演算部とを備え、スキャンセンサは、コイルの外周面までの最短距離を測定し、水平距離センサは、コイル荷台の側面までの水平距離を測定し、演算部は、スキャンセンサが測定した距離をａ、水平距離センサが測定した水平距離にコイル荷台の側面位置からコイルの設置位置までの距離の値を加えた数値をｂ、コイル荷台の上面位置を基準とするスキャンセンサの高さ位置の値をｄとした場合に、以下の式からコイルの半径ｒを求める
【数１】
0005695459.tif 000002
ことを特徴とする。
【０００９】
また、コイルの軸方向に沿って走行可能にセンサ基台に取付けられた走行体と、演算部に接続された変位量測定センサとをさらに備え、スキャンセンサは、走行体を介してセンサ基台に取付けられており、変位量測定センサは、走行体の走行に伴うスキャンセンサの変位量を演算部に入力し、演算部は、スキャンセンサが軸方向に沿って変位された際のスキャンセンサからの信号に基づいて、スキャンセンサにコイルが対向しているか否かを判定し、コイルが対向していると判定する間のスキャンセンサの変位量に基づいて、軸方向に沿うコイルの幅を求める。
また、変位量測定センサは、所定の基準位置からのスキャンセンサの変位量を演算部に入力し、演算部は、スキャンセンサからの信号と変位量測定センサからの入力とに基づいて、基準位置を基準とするコイルの位置を求める。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のコイル認識装置によれば、コイル荷台の側方に配置されるセンサ基台に取付けられたスキャンセンサ及び水平距離センサからの信号に基づいて、コイルの半径ｒを求めるので、クレーンによりコイルを吊り上げる現場にてコイルの大きさを認識でき、情報管理システムに入力されている情報の誤りによる誤動作を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１によるコイル認識装置により認識されるコイルを示す斜視図である。
【図２】図１のコイルを認識するためのコイル認識装置を示す正面図である。
【図３】図２のコイル認識装置を示す側面図である。
【図４】図３の演算部によって行われるコイルの半径算出の原理を示す説明図である。
【図５】図３のコイル認識装置によるコイル認識動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるコイル認識装置により認識されるコイル２を示す斜視図である。図において、コイル荷台１の上面１ａには複数のコイル２が載置されている。コイル２は、外周面２０と軸端面２１とを有する略円筒状のものであり、例えば冷延鋼板等の金属帯がコイル状に巻き取られたものである。各コイル２は、軸端面２１が互いに対向する向きで、互いに間隔を置いてコイル荷台１の上面１ａに載置されている。すなわち、コイル荷台１の側方から各コイル２を見ると、各コイル２の外周面２０が現れている。なお、図１では、２つのコイル２がコイル荷台１に載置されている状態を示しているが、コイル荷台１に載置されるコイル２の数は、１つでもよいし、３つ以上でもよい。
【００１３】
コイル荷台１は、コイル２の軸方向２ａに沿って長手状に形成された平板部材であり、例えばコイル搬送用の専用パレット又はトレーラの荷台等により構成される。図示はしないが、コイル荷台１が専用パレットにより構成される場合には、コイル荷台１を支持するための脚部がコイル荷台１の下部に一体に形成される。一方で、コイル荷台１がトレーラの荷台により構成される場合には、コイル荷台１の下部にはトレーラの車体が接続される。
【００１４】
次に、図２は図１のコイル２を認識するためのコイル認識装置３を示す正面図であり、図３は図２のコイル認識装置３を示す側面図である。なお、図３では、コイル荷台１がトレーラの荷台により構成された状態を示している。図２及び図３に示すように、コイル認識装置３には、センサ基台３０、走行体３１、駆動機構３２、一対のリミットスイッチ３３、変位量測定センサ３４、スキャンセンサ３６、水平距離センサ３７、及び演算部３８が設けられている。
【００１５】
センサ基台３０は、コイル荷台１（図１参照）が搬送されてくる敷地に沿って据え付けられた構造物であり、当該敷地に搬送されてきたコイル荷台１の側方に配置されるように構成されている。また、センサ基台３０は、コイル荷台１の上面１ａに載置されたコイル２の軸方向２ａに沿って長手状に形成されている。センサ基台３０の上部には、センサ基台３０の長手方向に沿って延びるガイドレール３０ａが取付けられており、このガイドレール３０ａ上には走行体３１が設置されている。走行体３１は、ガイドレール３０ａに沿って走行可能に設けられている。
【００１６】
駆動機構３２は、走行体３１に接続されたチェーン３２ａ、チェーン３２ａが巻き掛けられた複数の案内車３２ｂ、及び駆動ベルト３２ｃを介して案内車３２ｂに接続された駆動モータ３２ｄを有している。駆動モータ３２ｄにより発生された駆動力は、駆動ベルト３２ｃ、案内車３２ｂ、及びチェーン３２ａを介して走行体３１に伝えられる。すなわち、走行体３１は、駆動モータ３２ｄにより発生された駆動力により走行される。
【００１７】
リミットスイッチ３３は、ガイドレール３０ａの両端に設置されている。このリミットスイッチ３３は、走行体３１がガイドレール３０ａの一端から他端まで走行されたことを検出するためのものである。
【００１８】
変位量測定センサ３４は、センサ基台３０の長手方向に沿うリミットスイッチ３３の外方に配置されたセンサ本体３４ａと、走行体３１に取付けられた反射体３４ｂとを有している。センサ本体３４ａは、反射体３４ｂに向けて光又は超音波を発信するとともに、反射体３４ｂからの反射波を受信し、これら発信及び受信間の時間に基づいてセンサ本体３４ａから反射体３４ｂまでの距離を求める。すなわち、変位量測定センサ３４は、所定の基準位置３５（センサ本体３４ａの設置位置）からの走行体３１の変位量を測定するためのセンサである。
【００１９】
走行体３１には、ガイドレール３０ａ上に配置された支持板部３１ａと、支持板部３１ａから下方に向けて延出された腕部３１ｂとが設けられている。支持板部３１ａには、前述の反射体３４ｂとスキャンセンサ３６とが取付けられており、腕部３１ｂには水平距離センサ３７が取付けられている。すなわち、反射体３４ｂ、スキャンセンサ３６、及び水平距離センサ３７は、走行体３１を介してセンサ基台３０に取付けられており、一体に変位可能に構成されている。
【００２０】
スキャンセンサ３６は、コイル２の外周面２０に対向するように配置されている。このスキャンセンサ３６は、コイル２の軸方向２ａと略平行な軸を中心に光又は超音波（スキャン波）を走査することにより、コイル２の外周面２０までの最短距離を測定するものである。なお、コイル２の外周面２０までの最短距離は、スキャンセンサ３６の設置位置とコイル２の軸中心とを通る直線におけるスキャンセンサ３６と外周面２０との間の距離である。
【００２１】
水平距離センサ３７は、コイル荷台１の側面１ｂに対向するようにスキャンセンサ３６の下方に配置されており、コイル荷台１の側面１ｂに向けて水平方向に沿って光又は超音波を発信することで、コイル荷台１の側面１ｂまでの水平距離を測定するものである。
【００２２】
図では接続線を一部しか示していないが、演算部３８は、リミットスイッチ３３、変位量測定センサ３４、スキャンセンサ３６、及び水平距離センサ３７に接続されている。この演算部３８は、プログラム等の情報を格納する記憶手段と、記憶手段の情報に基づいて演算を行う演算手段（ＣＰＵ）とを含むコンピュータであり、上述のスキャンセンサ３６等からの信号に基づいてコイル２の半径、軸方向２ａに沿うコイル２の幅、及び基準位置３５を基準としたコイル２の位置を求める（認識する）。演算部３８によって求められたコイル２の半径等は、コイル２を吊り上げるためのクレーン（図示せず）の動作制御に用いられる。
【００２３】
次に、図４は、図３の演算部３８によって行われるコイル２の半径算出の原理を示す説明図である。図において、Ｚ軸は、スキャンセンサ３６の設置位置を基準とする水平方向に沿う軸であり、Ｙ軸は、コイル荷台１の上面１ａの高さ位置を基準とする高さ方向に沿う軸である。このようなＺ−Ｙ軸の平面空間において、スキャンセンサ３６の座標を（０，ｄ）とし、コイル２の軸中心の座標を（ｂ，ｒ）としている。すなわち、コイル荷台１の上面位置を基準とするスキャンセンサ３６の高さ位置をｄとし、スキャンセンサ３６の設置位置からコイル２の設置位置までの距離をｂとし、コイル２の半径をｒとしている。また、スキャンセンサ３６から最も近いコイル２の外周面２０の座標を（ｚ１，ｙ１）とし、スキャンセンサ３６から座標（ｚ１，ｙ１）までの距離（スキャンセンサ３６により測定される最短距離）をａとしている。
【００２４】
ここで、スキャンセンサ３６とコイル２の軸中心とを通過する直線と、スキャンセンサ３６の高さ位置を通過する水平方向に沿う直線との間の角度をθとすると、ｃｏｓθ及びｓｉｎθは以下のように表すことができる。
ｃｏｓθ＝ｚ１／ａ＝ｂ／（ａ＋ｒ）
ｓｉｎθ＝（ｙ１−ｄ）／ａ＝（ｒ−ｄ）／（ａ＋ｒ）
【００２５】
これらｃｏｓθ及びｓｉｎθをｃｏｓ２θ＋ｓｉｎ２θ＝１に代入すると、以下の式を得ることができる。
ｂ２＋（ｒ−ｄ）２＝（ａ＋ｒ）２    ・・・式（１）
【００２６】
この式（１）をｒについて整理すると、以下の式を得ることができる。演算部３８は、この式に基づいてコイル２の半径ｒを求める。
【数２】
0005695459.tif 000003
【００２７】
なお、上記の式におけるｂは、水平距離センサ３７が測定した水平距離ｃにコイル荷台１の側面位置からコイル２の設置位置までの距離ｅの値を加えることで得ることができる。距離ｅの値としては、例えばコイル荷台１の幅の半分等の演算部３８に予め記憶させた値を用いることができる。
また、上記の式におけるｄ（コイル荷台１の上面位置を基準とするスキャンセンサ３６の高さ位置の値）としては、コイル荷台１の上面位置と水平距離センサ３７の高さ位置との差が大きくないことを考慮して、水平距離センサ３７とスキャンセンサ３６との間の高さの差分値（演算部３８に予め記憶させた値）を用いることができる。このように、水平距離センサ３７とスキャンセンサ３６との間の高さの差分値をｄとして用いても、コイル２を吊り上げるためのクレーンの動作をコイル２の半径ｒに基づいて制御する用途には十分な精度を確保できる。なお、スキャンセンサ３６の高さ位置を他のセンサにより測定した値をｄとすることもできる。
【００２８】
また、上記の半径ｒの式において、ｄ＝０の場合には、ｒ＝（ｂ２−ａ２）／２ａと整理することもできる。また、当然のことながら、クレーンの動作制御にコイル２の直径（外径）ｈを用いる場合には、ｈ＝２ｒにより直径を求めることもできる。
【００２９】
次に、図５は、図３のコイル認識装置３によるコイル認識動作を示すフローチャートである。図において、コイル２が載置されたコイル荷台１がセンサ基台３０の側方に搬送された後に、オペレータによりコイル認識動作の開始操作が行われると、ガイドレール３０ａの一端からの走行体３１の走行が開始される（ステップＳ１）。すなわち、反射体３４ｂ、スキャンセンサ３６、及び水平距離センサ３７がコイル２の軸方向２ａに沿って一体に変位され始める。
【００３０】
走行体３１の走行が開始されると、変位量測定センサ３４によるスキャンセンサ３６の変位量測定と、スキャンセンサ３６によるコイル２の外周面２０までの最短距離測定と、水平距離センサ３７によるコイル荷台１の側面１ｂまでの水平距離測定とが実施される（ステップＳ２）。これら各センサ３４，３６，３７からの信号は、演算部３８に蓄積される。この測定動作は、ガイドレール３０ａの他端に配置されたリミットスイッチ３３がＯＮされるまで実施され（ステップＳ３）、リミットスイッチ３３がＯＮされると走行体３１の走行が終了される（ステップＳ４）。
【００３１】
走行体３１の走行が終了されると、演算部３８に蓄積された情報に基づく演算部３８の演算動作が実施される（ステップＳ５）。この演算動作では、コイル２の半径ｒ、軸方向２ａに沿うコイル２の幅、及び基準位置３５を基準としたコイル２の位置が求められる。コイル２の半径ｒの算出は、図４を用いて説明した原理に基づくものである。
【００３２】
コイル２の幅は、以下のように求められる。すなわち、演算部３８は、スキャンセンサ３６が軸方向２ａに沿って変位された際のスキャンセンサ３６からの信号に基づいて、スキャンセンサ３６にコイル２が対向しているか否かを判定し、コイル２が対向していると判定する間のスキャンセンサ３６の変位量に基づいて、軸方向２ａに沿うコイル２の幅を求める。なお、演算部３８は、スキャンセンサ３６が測定する距離が所定の閾値よりも大きい状態が、予め設定された変位量以上続いた場合に、スキャンセンサ３６にコイル２が対向していないと判定する。これは、測定距離が閾値よりも大きい状態が維持される変位量が設定変位量未満の場合は、スキャンセンサ３６がコイル２に対向しているにも拘わらず、スキャンセンサ３６のスキャン波がコイル２から一時的に外れたものと考えられるためである。
【００３３】
一方で、コイル２の位置は、以下のように求められる。すなわち、演算部３８は、スキャンセンサ３６からの信号と変位量測定センサ３４からの入力とに基づいて、コイル２の位置を求める。より具体的には、スキャンセンサ３６からの信号に基づいて、スキャンセンサ３６にコイル２が対向しているか否かを判定し、スキャンセンサ３６にコイル２が対向していると判定する位置と、及びスキャンセンサ３６にコイル２が対向していないと判定する位置とを求める。
【００３４】
演算部３８の演算動作が終了されると、図５のコイル認識動作が終了される。このコイル認識動作により認識されたコイル２の半径、幅、及び位置は、コイル２を吊り上げるためのクレーンの動作制御に利用される。また、認識された情報は、例えばコイル送出工場にて作成された情報が入力されている情報管理システムの情報と照合される。このとき、情報管理システムの情報と認識された情報とが一致しない場合には、情報管理システムの情報が現場にて認識された情報に上書きされる。
【００３５】
このようなコイル認識装置３では、コイル荷台１の側方に配置されるセンサ基台３０に取付けられたスキャンセンサ３６及び水平距離センサ３７からの信号に基づいて、コイル２の半径ｒを求めるので、クレーンによりコイル２を吊り上げる現場にてコイル２の大きさを認識でき、情報管理システムに入力されている情報の誤りによる誤動作を回避できる。
【００３６】
また、演算部３８は、スキャンセンサ３６が軸方向２ａに沿って変位された際のスキャンセンサ３６からの信号に基づいて、スキャンセンサ３６にコイル２が対向しているか否かを判定し、コイル２が対向していると判定する間のスキャンセンサ３６の変位量に基づいて、軸方向２ａに沿うコイル２の幅を求めるので、コイル２の半径ｒとともにコイル２の幅もクレーンの動作制御に利用でき、クレーンの動作制御の信頼性を向上できる。
【００３７】
さらに、演算部３８は、スキャンセンサ３６からの信号と変位量測定センサ３４からの入力とに基づいて、基準位置３５を基準とするコイル２の位置を求めるので、コイル２の半径ｒとともにコイル２の位置もクレーンの動作制御に利用でき、クレーンの動作制御の信頼性を向上できる。
【００３８】
なお、実施の形態では、センサ本体３４ａと反射体３４ｂとにより変位量測定センサ３４を構成するように説明したが、変位量測定センサの構成はこれに限定されず、例えば駆動モータの回転量を検出するエンコーダ等の他のセンサにより変位量測定センサを構成してもよい。また、コイル２の位置を認識せずに、コイル２の半径及び幅のみを認識すればよい場合には、変位量測定センサとしてインクリメント型のエンコーダ等も使用できる。
【００３９】
また、実施の形態では、コイル２の幅及び位置を求めるために、走行体３１を介してセンサ基台３０にスキャンセンサ３６を取付けて、スキャンセンサ３６の変位量を変位量測定センサ３４により測定するようにしているが、コイルの半径のみの認識でよい場合には、これら走行体及び変位量測定センサを省略してもよい。すなわち、センサ基台に直接取付けられたスキャンセンサにより、コイルの幅のみを認識するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  コイル荷台
１ａ  上面
１ｂ  側面
２  コイル
２ａ  軸方向
２０  外周面
３  コイル認識装置
３０  センサ基台
３１  走行体
３４  変位量測定センサ
３５  基準位置
３６  スキャンセンサ
３７  水平距離センサ
３８  演算部
【図１】
0005695459.tif 000005
【図２】
0005695459.tif 000006
【図３】
0005695459.tif 000007
【図４】
0005695459.tif 000008
【図５】
0005695459.tif 000009