(57)【要約】【課題】不正確な玉掛けを解消して、正確に玉掛けを実施することができる玉掛けロボット及びこれを用いた玉掛けシステムを提供すること。【解決手段】玉掛けシステム１は、多関節ロボット２０ｂと、多関節ロボット２０ｂのアームに取り付けられるロボットハンド３０であって、鋼材玉掛用の吊ワイヤを把持又は解放するロボットハンド３０と、吊ワイヤに取り付けられた反射テープ１４ｃを照明する照明機器１８ａと、所定の検出感度に設定され反射テープを検出しカメラ映像として出力するＣＣＤカメラ１８ｂと、そのカメラ映像に基づいて反射テープの位置を求める画像処理雄値１８と、反射テープの位置に基づいて吊ワイヤを把持させる把持命令をロボットハンド３０に送信して当該ロボットハンド３０を制御する玉掛けロボット制御装置１６とを備える。【選択図】図１
2012086963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多関節ロボットと、
当該多関節ロボットのアームに取り付けられるロボットハンドであって、鋼材の玉掛け用の吊ワイヤを把持又は解放するロボットハンドと、
前記吊ワイヤに取り付けられた被検出手段を照明する照明手段と、
所定の検出感度に設定された撮像手段であって前記被検出手段を検出しカメラ映像として出力する撮像手段と、
前記カメラ映像に基づいて前記被検出手段の位置を求める画像処理手段と、
前記被検出手段の位置に基づいて当該吊ワイヤを把持させる把持命令を前記ロボットハンドに送信して当該ロボットハンドを制御するロボットハンド制御手段と、を備えたことを特徴とする玉掛けロボット。
【請求項２】
前記撮像手段は、前記鋼材及びその結束線の位置を検出してこれらをカメラ映像として出力するものであり、
前記画像処理手段は、前記カメラ映像に基づいて前記鋼材及びその結束線の位置を求めるものであり、
更に、
前記鋼材及びその結束線の位置に基づいて前記多関節ロボットのアームの軌跡の演算や回転・旋回等の動作を制御する多関節ロボット制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の玉掛けロボット。  
【請求項３】
前記ロボットハンドは一対からなるものであり、その間隔が前記鋼材の束径よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の玉掛けロボット。
【請求項４】
前記ロボットハンド、前記照明手段及び前記撮像手段は、前記多関節ロボットに取り付けられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の玉掛けロボット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の玉掛けロボットを用いたシステムであって、
前記玉掛けロボットによる玉掛けを実施する台車レーンを、（１）台車レーン繰返し回数、台車レーンの束数、台車レーンの束長さ、及び、台車レーンのレーン番号からなる群の少なくともいずれか、及び／又は、（２）台車レーンを選択する選択ボタン及びこれを確定する確定ボタンの押下に基づいて判断する玉掛けロボット制御手段を備えたことを特徴とする玉掛けシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、玉掛けロボット及びこれを用いた玉掛けシステムに関し、更に詳しくは、吊具本体の軽量化を図るとともに、正確な玉掛けを可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
「玉掛け」とは、ワイヤで鋼材を吊ること、更には、その吊った鋼材をクレーン等で移動させトラックに積載することまでを意味する。図１３は、鋼材ＢをワイヤＷで吊った玉掛けの状態を示したものである。玉掛けは従来の一般的なロボットを用いて行うが、二人の作業者（主玉掛け者及び補助者）による補助作業が必要である。
【０００３】
また、この種の従来技術としては、例えば、特許文献１の長尺物自動玉掛け吊具が知られている。この長尺物自動玉掛け吊具は、クレーンにより長いものから比較的短いものまで広範囲に吊り上げられるとともに、耐荷重性が優れたものを提供することを目的として提案されたものであり、クレーンにより支持される吊具本体にモータによりピニオンを回転駆動させる一対の駆動装置を設け、該ピニオンに噛合するラックが形成された一対のビームを該吊具本体に夫々上下段差をもって支持し、該駆動装置により該ビームが該吊具本体の両側へ略水平に張り出すようにするとともに、垂下アーム対を拡縮自在に吊下してなる支持枠体を該各ビームの先端部に設け、該垂下アーム対の下端に所定長の吊索を張設してなる構成を備える。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５１９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、鋼材Ｂを吊るワイヤＷは、図１３に示すように形状不安定である。そのため、２玉掛け（２本の鋼材ＢをワイヤＷで吊ること、同図（ａ）参照）を予定していても１玉掛け（１本の鋼材ＢをワイヤＷで吊ること、同図（ｂ）参照）になったり、その逆の場合もあるという問題が指摘されている。従って、従来では正確に自動的に玉掛けを実施することが困難であるという問題が指摘されている。更に、従来の一般的なロボットを用いた場合には、二人の作業者による補助作業が必要となり人件費がかかるという問題が指摘されている。
【０００６】
また、特許文献１の長尺物自動玉掛け吊具は、吊具本体にモータ、ピニオン駆動装置等の付加機構が設けられるため、クレーン本体の荷重が増加するという問題が指摘されている。このように付加機構が増えると耐重量オーバーとなる場合があり、この場合には、クレーン本体の改造が必要になることがある。そうすると、コスト高となるという問題が指摘されている。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、
（１）玉掛けされる鋼材及びその結束線への吊ワイヤの引っかかり、
（２）１束の玉掛け時の２束の玉掛けの誤実施、
（３）２束の玉掛け時の１束の玉掛けの誤実施、といった不正確な玉掛けを解消して、正確に玉掛けを実施することができる玉掛けロボット及びこれを用いた玉掛けシステムを提供することを目的とする。
本発明は、更に、重量オーバーやコスト高といった問題を改善できる玉掛けロボット及びこれを用いた玉掛けシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る玉掛けロボットは、
多関節ロボットと、
当該多関節ロボットのアームに取り付けられるロボットハンドであって、鋼材の玉掛け用の吊ワイヤを把持又は解放するロボットハンドと、
前記吊ワイヤに取り付けられた被検出手段を照明する照明手段と、
所定の検出感度に設定された撮像手段であって前記被検出手段を検出しカメラ映像として出力する撮像手段と、
前記カメラ映像に基づいて前記被検出手段の位置を求める画像処理手段と、
前記被検出手段の位置に基づいて当該吊ワイヤを把持させる把持命令を前記ロボットハンドに送信して当該ロボットハンドを制御するロボットハンド制御手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００９】
この場合に、前記撮像手段は、前記鋼材及びその結束線の位置を検出してこれらをカメラ映像として出力するものであり、
前記画像処理手段は、前記カメラ映像に基づいて前記鋼材及びその結束線の位置を求めるものであり、
更に、
前記鋼材及びその結束線の位置に基づいて前記多関節ロボットのアームの軌跡の演算や回転・旋回等の動作を制御する多関節ロボット制御手段を備えるとよい。
この場合に、前記ロボットハンドは一対からなるものであり、その間隔が前記鋼材の束径よりも大きいものであるとよい。
この場合に、前記ロボットハンド、前記照明手段及び前記撮像手段は、前記多関節ロボットに取り付けられることが好ましい。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る玉掛けロボットを用いた玉掛けシステムは、
本発明に係る玉掛けロボットを用いたシステムであって、
前記玉掛けロボットによる玉掛けを実施する台車レーンを、（１）台車レーン繰返し回数、台車レーンの束数、台車レーンの束長さ、及び、台車レーンのレーン番号からなる群の少なくともいずれか、及び／又は、（２）台車レーンを選択する選択ボタン及びこれを確定する確定ボタンの押下に基づいて判断する玉掛けロボット制御手段を備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成を備えた本発明に係る玉掛けロボットは、撮像手段によって検出され撮像されたカメラ映像に基づいて画像処理手段が被検出手段の位置を求め、ロボットハンド制御手段が前記被検出手段の位置に基づいて吊ワイヤを把持させる把持命令をロボットハンドに送信して当該ロボットハンドを制御するので、
（１）玉掛けされる鋼材及びその結束線への吊ワイヤの引っかかり、
（２）１束の玉掛け時の２束の玉掛けの誤実施、
（３）２束の玉掛け時の１束の玉掛けの誤実施、といった不正確な玉掛けを解消して、正確に玉掛けを実施することができるという効果がある。
【００１２】
本発明に係る玉掛けロボットは、撮像手段によって検出され撮像されたカメラ映像に基づいて画像処理手段が鋼材及びその結束線の位置を求め、多関節ロボット制御手段が当該鋼材及びその結束線の位置に基づいて前記多関節ロボットのアームの軌跡の演算や回転・旋回等の動作を制御するので、当該鋼材及び結束線にハンドやアームが引っかかることなく、正確に玉掛けを実施することができるという効果がある。
本発明に係る玉掛けロボットは、前記ロボットハンドが一対からなるものであり、その間隔が前記鋼材の束径よりも大きいため、鋼材及び結束線にハンドやアームが引っかかりにくいという効果がある。
【００１３】
本発明に係る玉掛けロボットは、ロボットハンド、照明手段及び撮像手段が多関節ロボットに取り付けられるものであるため、重量オーバーを回避することができる。これにより、重量オーバーを回避するための設備投資を抑えることができるためコスト高を回避することができる。
本発明に係る玉掛けシステムは、本発明に係る玉掛けロボットを用いたものであるから、上記と同様の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る単腕式玉掛けロボット１０（以下単に「玉掛けロボット１０」という）を用いた玉掛けシステム１の構成を示すブロック図である。
【図２】吊具２の吊ビーム１４ａに吊ワイヤ１４ｂが取り付けられた状態を示す外観図である。
【図３】吊ワイヤ１４ｂの位置（縦位置，横位置，傾き）の検出動作の説明図である。
【図４】一対のロボットハンド３０の間に照明機器１８ａ及びＣＣＤカメラ１８ｂが取り付けられた状態を示す外観図である。
【図５】ロボットハンド３０が吊ワイヤ１４ｂを把持した状態及び玉掛けロボット１０の玉掛け動作を示す外観図である。
【図６】（ａ）は玉掛けロボットＰＬＣ１６の主操作盤のメイン画面例を示す図、（ｂ）は長さ情報・束掛け部位・ロボット起動操作盤の画面例を示す図である。
【図７】玉掛けシステム１の動作遷移図である。
【図８】玉掛けシステム１のタイミングチャートである。
【図９】玉掛けシステム１のフローチャートである。
【図１０】自動倉庫ＤＢに基づいて玉掛け順序を決定するための説明図である。
【図１１】自動倉庫ＤＢに基づいて玉掛け順序を決定した一例を示す図である。
【図１２】玉掛けロボットＰＬＣ１６の主操作盤の登録・管理画面の一例を示す図である。
【図１３】玉掛けを説明するための図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  玉掛けシステム
１０  玉掛けロボット
１４ｃ  反射テープ（被検出手段）
１６  玉掛けロボットＰＬＣ（ロボットハンド制御手段）
１８  画像処理装置（画像処理手段）
１８ａ  照明機器（照明手段）
１８ｂ  ＣＣＤカメラ（撮像手段）
２０  ロボットコントローラ（多関節ロボット制御手段）
２０ｂ  多関節ロボット（多関節ロボット）
３０  ロボットハンド（ロボットハンド）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に図面を参照して本発明の一実施の形態に係る玉掛けシステム１について詳細に説明する。
（概略構成）
図１は本発明の一実施形態に係る玉掛けシステム１の構成を示すブロック図、図２は吊具１４の吊ビーム１４ａに吊ワイヤ１４ｂが取り付けられた状態を示す外観図、図３は吊ワイヤ１４ｂの位置（縦位置，横位置，傾き）の検出動作の説明図、図４は一対のロボットハンド３０の間に照明機器１８ａ及びＣＣＤカメラ１８ｂが取り付けられた状態を示す外観図、図５はロボットハンド３０が吊ワイヤ１４ｂを把持した状態及び玉掛けロボット１０の玉掛け動作を示す外観図、図６は（ａ）が玉掛けロボットＰＬＣ１６の主操作盤のメイン画面例を示す図、（ｂ）が長さ情報・束掛け部位・ロボット起動操作盤の画面例を示す図である。
【００１７】
（玉掛けシステム１及び玉掛けロボット１０）
図１に示すように、玉掛けシステム１は、自動倉庫制御装置１２（以下単に「自動倉庫ＰＬＣ１２」という）に搭載又は双方向通信可能に接続される自動倉庫データベース（以下単に「自動倉庫ＤＢ」という）で在庫管理された鋼材Ｂの玉掛け順序を演算し、鋼材Ｂを吊具１４の吊ビーム１４ａに取り付けられた吊ワイヤ１４ｂに掛けてクレーンでトラックに搬送するとともに、鋼材Ｂの在庫管理を行うシステムである。
玉掛けシステム１は自動倉庫ＰＬＣ１２と、玉掛けロボット制御装置１６（以下単に「玉掛けロボットＰＬＣ１６」という）、画像処理装置１８及びこれに接続された照明機器１８ａ・ＣＣＤカメラ１８ｂ、ロボットコントローラ２０及びこれに接続されたロボット搬送装置２０ａ・６軸多関節ロボット２０ｂ並びにロボットハンド３０等の各種デバイス、更にクレーン（図示省略）等を備える。
また、玉掛けロボット１０は玉掛けシステム１を構成するもののうち、玉掛けロボットＰＬＣ１６、画像処理装置１８及びこれに接続された照明機器１８ａ・ＣＣＤカメラ１８ｂ、ロボットコントローラ２０及びこれに接続されたロボット搬送装置２０ａ・６軸多関節ロボット２０ｂ並びにロボットハンド３０、各種アーム等からなる。
【００１８】
（吊具１４、吊ビーム１４ａ、吊ワイヤ１４ｂ、反射テープ１４ｃ）
図２に示すように、吊具１４は鋼材Ｂの長手方向に沿うように配置され、その両端付近に二股の吊ビーム１４ａが取り付けられる。吊ビーム１４ａは１８０°又は３６０°旋回可能である。吊ビーム１４ａの先端にＵ字状に鋼材Ｂの玉掛け用の吊ワイヤ１４ｂが取り付けられる。
図３に示すように、吊ワイヤ１４ｂにはＣＣＤカメラ１８ｂの感度を吊ワイヤ１４ｂの背景が検出されない所定の感度に下げても（例えば、感度２５％）、ＣＣＤカメラ１８ｂにより検出される被検出物として反射テープ１４ｃが貼付される。反射テープ１４ｃは画像処理装置１８が吊ワイヤ１４ｂの位置（縦位置，横位置，傾き）を演算しうる程度の縦横サイズを備えるか、又は、吊ワイヤ１４ｂの位置（縦位置，横位置，傾き）を演算しうるように複数枚貼付される。上記のようにＣＣＤカメラ１８ｂは所定の感度に調整されるため、背景を検出することなく反射テープ１４ｃを検出し、検出した反射テープ１４ｃをカメラ映像として出力するので画像処理装置１８による「ＣＣＤカメラ１８ｂの誤認識に基づく演算」が解消され、一対のロボットハンド３０による正確な吊ワイヤ１４ｂの把持動作がなされる。被検出物は、ＣＣＤカメラ１８ｂにより検出され得るものであればよいため、例えば、吊ワイヤ１４ｂに蛍光塗料を塗布する等してもよい。
【００１９】
（一対のロボットハンド３０）
図４に示す一対のロボットハンド３０は装置各部を制御するＣＰＵ、その制御プログラムや各種データを記憶する各種ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶手段、各種入出力インタフェースを備え、６軸多関節ロボット２０ｂのアームに取り付けられ、玉掛けロボットＰＬＣ１６に双方向通信可能に接続され、玉掛けロボットＰＬＣ１６の制御命令に従って吊ワイヤ１４ｂの把持動作・解放動作を行う。一対のロボットハンド３０はクランプからなり、一対の各ハンド間隔が鋼材Ｂの束径より大きい間隔とされる。一対のロボットハンド３０が吊ワイヤ１４ｂを把持して玉掛けするときに、吊ワイヤ１４ｂが鋼材Ｂ及びその結束線に引っかからないようにするためである。
【００２０】
図４に示すように、一対のロボットハンド３０の間には照明機器１８ａ及びＣＣＤカメラ１８ｂが取り付けられる。そのため、照明機器１８ａは当該一対のロボットハンド３０及びその近傍を照明することができ、ＣＣＤカメラ１８ｂは照明機器１８ａにより照明されたところを撮像することができる。これにより、画像処理装置１８の「ＣＣＤカメラ１８ｂの誤認識に基づく演算」が回避され、一対のロボットハンド３０及び６軸多関節ロボット２０ｂを正確に動作させることができる。
【００２１】
図５に一対のロボットハンド３０が吊ワイヤ１４ｂを把持した状態で６軸多関節ロボット２０ｂが玉掛けする動作の一例を示す。この際、ＣＣＤカメラ１８ｂは鋼材Ｂ及びその結束線並びに近傍を撮像し、撮像した画像をカメラ映像として出力し、この映像に基づいて画像処理装置１８によりその鋼材Ｂ及びその結束線の位置が求められる。そして、ロボットコントローラ２０は、玉掛けロボットＰＬＣ１６を経由して送信されるその鋼材Ｂ及びその結束線の位置に基づいて６軸多関節ロボット２０ｂの各アーム軌跡の演算や回転・旋回等の動作を制御する。これにより、鋼材Ｂ及びその結束線が一対のロボットハンド３０及び吊ワイヤ１４ｂに引っかからないように各アームの動作が演算又は補正される。
【００２２】
（照明機器１８ａ、ＣＣＤカメラ１８ｂ）
照明機器１８ａ及びＣＣＤカメラ１８ｂは上記のように一対のロボットハンド３０の間に設けられる。従って、照明機器１８ａにより吊ワイヤ１４ｂの把持部分及びその近傍やロボットハンド３０の軌道及びその近傍を照らした状態で所定の感度に調整されたＣＣＤカメラ１８ｂが撮像する。従って、ＣＣＤカメラ１８ｂは画像処理装置１８の演算に不要な背景を認識することなく必要な対象物を撮像することができる。ＣＣＤカメラ１８ｂは必要な対象物のみを撮像することが好ましい。
ＣＣＤカメラ１８ｂは、例えば、
（１）吊ワイヤ１４ｂの反射テープのカメラ映像に基づいて反射テープ１４ｃ、すなわち、吊ワイヤ１４ｂの位置（縦位置，横位置，傾き）をカメラ映像として出力し、
（２）鋼材Ｂ及びその結束線の位置を検出してこれらをカメラ映像として出力する。
従って、画像処理装置１８はＣＣＤカメラ１８ｂによる誤認識を排除して正確に演算することができる。尚、照明機器１８ａ及びＣＣＤカメラ１８ｂを取り付ける位置は、吊ワイヤ１４ｂの被把持部分が適度に照明される限り特に限定されず、例えば、玉掛けロボット１０のアームや本体等に取り付けてもよい。
【００２３】
（画像処理装置１８）
画像処理装置１８は装置各部を制御するＣＰＵ、その制御プログラムや各種データを記憶する各種ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶手段、各種入出力インタフェースを備え、一対のロボットハンド３０の間（本実施形態では一対のロボットハンド３０のほぼ中心線上）に設けられる照明機器１８ａと、ＣＣＤカメラ１８ｂとに接続されており、
（１）ＣＣＤカメラ１８ｂで撮像された吊ワイヤ１４ｂの反射テープのカメラ映像に基づいて反射テープ１４ｃ、すなわち、吊ワイヤ１４ｂの位置（縦位置，横位置，傾き）を演算により求めたり、
（２）ＣＣＤカメラ１８ｂで撮像された鋼材Ｂ及びその結束線のカメラ映像に基づいてその鋼材Ｂ及びその結束線の位置を演算により求める。
【００２４】
（玉掛けロボットＰＬＣ１６）
玉掛けロボットＰＬＣ１６は、装置各部を制御するＣＰＵ、その制御プログラムや各種データを記憶する各種ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶手段、各種入出力インタフェースを備え、自動倉庫ＰＬＣ１２と、画像処理装置１８と、ロボットコントローラ２０と、ロボットハンド３０とに双方向通信可能に接続されており、これらをシーケンス制御するとともに、これらとの間で各種データの授受を実行する。
例えば、玉掛けロボットＰＬＣ１６は、画像処理装置１８により演算され、送信された反射テープの位置（縦位置，横位置，傾き）や、鋼材Ｂ及びその結束線の位置をロボットコントローラ２０に送信する。
【００２５】
また、玉掛けロボットＰＬＣ１６の主操作盤のメイン画面の一例を図６（ａ）に示すが、同図に示すように、玉掛けロボットＰＬＣ１６は、その記憶手段に、
（１）自動倉庫情報として、台車レーン（台車のレーン番号）、台車レーン繰返し回数（そのレーンで何回玉掛け作業を行うか）、北束長さ（北側の束長さ、尚、束長さが０ｍｍの場合は北側での束取り無しを示す）、南束長さ（南側の束長さ、束長さが０ｍｍの場合は南側での束取り無しを示す）を記憶し、
（２）実行情報として、クレーン動作の状態、ロボット動作の状態、台車レーンの状態、束位置情報（北側の束か南側の束のいずれを玉掛けするか）、束長さ（玉掛け対象の束長さ）を記憶し、
（３）クレーン情報として、横行停止位置、走行停止位置、巻下停止位置、旋回停止位置を記憶し、
（４）ロボット情報として、レーン指定位置（どのレーンで玉掛けするか）、レーン現在位置（ロボットがどのレーンにいるか）、横行状態、束位置（ロボットが玉掛けする束位置はいずれか）、束長さ（玉掛けする鋼材の長さ）、画像認識状態（ワイヤ把持前、ワイヤ把持中、ワイヤ把持後）、玉掛け動作状態（玉掛け動作中、玉掛け完了）を記憶する。玉掛けロボットＰＬＣ１６は、これらを記憶することにより、例えば、玉掛けロボット１０の位置とクレーンの位置とが同じか否かを判断する。
【００２６】
（ロボットコントローラ２０）
ロボットコントローラ２０は装置各部を制御するＣＰＵ、その制御プログラムや各種データを記憶する各種ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶手段、各種入出力インタフェースを備え、ロボット搬送装置２０ａと、６軸多関節ロボット２０ｂとに双方向通信可能に接続される。
ロボットコントローラ２０は玉掛けロボットＰＬＣ１６のシーケンス制御に基づいて、
（１）当該玉掛けロボットＰＬＣ１６を介して送信される、画像処理装置１８により演算され、送信された反射テープの位置（縦位置，横位置，傾き）に基づいて、一対のロボットハンド３０が吊ワイヤ１４ｂを把持するときの玉掛けロボット１０のアーム部分の軌跡の演算や回転・旋回等の動作を制御したり、
（２）当該玉掛けロボットＰＬＣ１６を介して送信される、鋼材Ｂ及びその結束線の位置に基づいて、一対のロボットハンド３０が吊ワイヤ１４ｂを把持して玉掛けするときの玉掛けロボット１０のアーム部分の軌跡の演算や回転・旋回等の動作を制御する。これにより、一対のロボットハンド３０及び吊ワイヤ１４ｂが鋼材Ｂ及びその結束線に接触したり、引っかかったりすることが回避される。
【００２７】
（自動倉庫ＰＬＣ１２）
自動倉庫ＰＬＣ１２は装置各部を制御するＣＰＵ、その制御プログラムや各種データを記憶する各種ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置、各種入出力インタフェースを備え、クレーンと玉掛けロボットＰＬＣ１６とに双方向通信可能に接続されている。記憶装置は、倉庫に格納されている鋼材Ｂの台車レーン番号・束数・束長さ・位置を記憶した図示を省略する自動倉庫データベース（以下単に「自動倉庫ＤＢ」という）を含む。
【００２８】
（玉掛けシステム１の動作）
上記構成における玉掛けシステム１の動作について図７の動作遷移図、図８のタイミングチャート（TC0〜TC9までの各タイミング）及び図９のフローチャート（S01〜C03の各ステップ）を参照して説明する。尚、同図のフローチャートは玉掛け作業のフローの一例を示したものであるため、動作順序はこのフローチャートに限定されず順序が前後することがありうる。
自動倉庫ＰＬＣ１２は、各台車の台車レーン繰返し回数・束長さ・束掛け位置を演算により求め又は作業者による手入力に基づいて更新し、最新情報として自動倉庫ＤＢに格納する。尚、束長さが０ｍｍの場合には束取り無しを示す。従って、北０ｍｍ、南１２３ｍｍの時は、束掛け位置は南となる。
【００２９】
自動倉庫ＰＬＣ１２は、自動倉庫ＤＢから読み出した台車レーン毎の繰返し回数及びデータ書込み完了フラグを玉掛けロボットＰＬＣ１６に送信する（TC0前〜TC2.5）。すると、玉掛けロボットＰＬＣ１６は自動倉庫ＰＬＣ１２から送信された台車レーン毎の繰返し回数及びデータ書込み完了フラグを受信する（TC2〜TC2.5、S01参照）。次に、自動倉庫ＰＬＣ１２は、自動倉庫ＤＢから読み出した台車レーン毎の束長さ及びデータ書込み完了フラグを玉掛けロボットＰＬＣ１６に送信する（TC2〜TC3.5）。すると、玉掛けロボットＰＬＣ１６は自動倉庫ＰＬＣ１２から送信された台車レーン毎の束長さ及びデータ書込み完了フラグを受信する（TC2〜TC3.5、S01参照）（※Ａ）。尚、玉掛けロボットＰＬＣ１６は、自動倉庫ＰＬＣ１２から送信された各種データを既述の自動倉庫ＰＬＣ１２の記憶手段（図１参照）に記憶する。
【００３０】
自動倉庫ＰＬＣ１２は台車を出荷側（西方向）へ搬送する制御を実行し（TC3〜TC5.5）、搬送する制御が完了すると搬送完了信号（台車停止信号）を玉掛けロボットＰＬＣ１６へ送信する（TC5.5以降）。一方、玉掛けロボットＰＬＣ１６は受信した台車レーン毎の繰返し回数及び束長さに基づいて出荷順序演算を実行する。また、台車停止信号を受信する（TC5.5以降）。
【００３１】
図１０〜図１２を参照して、玉掛けロボットＰＬＣ１６による出荷順序演算手順について説明する。ここで、図１０は自動倉庫ＤＢに基づいて玉掛け順序を決定するための説明図、図１１は自動倉庫ＤＢに基づいて玉掛け順序を決定した一例を示す図、図１２は玉掛けロボットＰＬＣ１６の主操作盤の登録・管理画面の一例を示す図である。
【００３２】
玉掛けロボットＰＬＣ１６は、玉掛けロボット１０による玉掛けを実施する台車レーンを、台車レーン繰返し回数、台車レーンの束数、台車レーンの束長さ、及び、台車レーンのレーン番号からなる群の少なくともいずれかに基づいて判断する。すなわち、玉掛けロボットＰＬＣ１６は、図１０のパターン＜１＞から＜４＞に示すように、
（１）台車レーン繰返し回数を比較して当該台車レーン繰返し回数が最も多い台車レーンを選択し（規則１：パターン＜１＞参照）、
（２）台車レーン繰返し回数が同じと判断した場合には、当該台車レーン繰返し回数が同じ台車レーンの束数（北側の束と南側の束があり、それぞれで、１束とカウントする。尚、上記のように０ｍｍの場合には束無しを意味する）を比較し当該束数が最も多い台車レーンを選択し（規則２：パターン＜２＞参照）、
（３）台車レーン繰返し回数と束数が同じと判断した場合には、これらが同じ台車レーンの束長さを比較し当該束長さが最も長い台車レーンを選択し（規則３：パターン＜３＞参照）、
（４）台車レーン繰返し回数、束数及び束長さが同じと判断した場合には、これらが同じ台車レーンのレーン番号を比較し当該レーン番号が最も若い台車レーンを決定する（規則４：パターン＜４＞参照）ことにより出荷順序演算を実行する。
【００３３】
例えば、自動倉庫にパターン＜１＞で例示する在庫がある場合には、玉掛けロボットＰＬＣ１６は、束長さデータを更新する度、すなわち、上記※Ａで示すタイミングに基づいて、出荷順序演算を実行し（図１０及び図１１参照）、
（１）１回目の玉掛けでは規則１に基づいて出荷並びを演算し、台車レーンＮｏ．４を決定し、
（２）２回目の玉掛けでも台車レーンＮｏ．４の台車レーン繰返し回数が最多であるため規則１に基づいて演算し、台車レーンＮｏ．４を決定し、
（３）３回目の玉掛けでは台車レーンＮｏ．４の台車レーン繰返し回数が台車レーンＮｏ．５の台車レーン繰返し回数と等しくなるため、その場合には、規則２に基づいて演算して、束数が多い台車レーンＮｏ．４を決定し、
（４）４回目の玉掛けでは台車レーンＮｏ．１，２，４，５，８の台車レーン繰返し回数・束数が等しくなるため、その場合には、規則３に基づいて、束長さが長い台車レーンＮｏ．８を選択し、
（５）５回目の玉掛けでは台車レーンＮｏ．１，２，４の台車レーン繰返し回数・束数・束長さが等しくなるため、その場合には、規則４に基づいて番号の最も若い台車レーンＮｏ．１を選択し、
（６）以降も同様に規則１〜４に基づいて玉掛けを実施する台車レーンを決定する。
【００３４】
図１２に示すように、自動モードが選択されていると玉掛けロボットＰＬＣ１６によって決定された台車レーンのところが色表示され、レーン束数書き込みフラグを受信すると、玉掛けロボット１０は演算によって求められた台車レーンへ先行移動させる（図７の動作遷移図では省略、A01参照）。尚、図１２の登録・管理画面では手動モードに切り換えることも可能であり、その場合には、移動ボタンが選択表示された状態で作業者により上下矢印（↑又は↓）ボタンによって台車レーンが選択され確定ボタンの押下により、作業者が指定した台車レーンへ玉掛けロボット１０を先行移動させることができる。また、玉掛けロボット１０は、移動した先の台車及び天井クレーンが定位置停止しているか否かを判断し、定位置停止していることを条件に後述する玉掛け動作を実行する。
【００３５】
上記のようにして台車レーンが決定されると、玉掛けロボットＰＬＣ１６はロボット横行レーン位置決め指示信号を玉掛けロボット１０に送信し、玉掛けロボット１０はその信号を受信するとロボット横行レーン位置決め開始を実行し、これを完了すると横行レーン位置決め完了信号を玉掛けロボットＰＬＣ１６に送信する。
一方、クレーン運転者はクレーン位置決めを行い、これによりクレーン横行走行、旋回がなされ（B01参照）、クレーン位置決めが完了するとクレーン位置が自動検出されその位置信号が玉掛けロボットＰＬＣ１６に自動送信される。玉掛けロボットＰＬＣ１６はクレーン停止位置完了信号及びロボット横行レーン完了信号を受信すると、作業者によるフットスイッチ押下を待機する。
【００３６】
作業者が西側ワイヤを把持して（C01参照）、玉掛けロボット１０がそのフットスイッチの作業者による押下により起動されると（C01参照）、玉掛けロボットＰＬＣ１６及び玉掛けロボット１０によりフットスイッチの起動信号が受信され、玉掛けロボット１０は、吊ワイヤ検知待機位置へ移動する。尚、本実施形態においては作業者は一人で済む。従って、人件費削減が実現される。
【００３７】
クレーン運転者がクレーン巻下げを開始すると（B01参照）、クレーンから巻下げ中間位置信号が送信され（D01参照）、巻下げ減速制御がなされ（D01参照）、玉掛けロボットＰＬＣ１６はクレーンから送信された巻下げ中間位置信号を受信すると、玉掛けロボット１０へ巻下げ中間位置信号を送信する。玉掛けロボット１０は巻下げ中間位置信号を受信するとフットスイッチがオンになっていることを条件としてワイヤ検知動作を開始する。玉掛けロボット１０によるワイヤ検知動作は、図３〜図５に示すように吊ワイヤ１４ｂに貼付された反射テープを目印にＣＣＤカメラ１８ｂを介してなされる。ＣＣＤカメラ１８ｂの感度は背景を検出しない程度、例えば、２５％に設定されている。従って、玉掛けロボット１０はＣＣＤカメラ１８ｂを介して吊ワイヤ１４ｂの存在の有無を検出することができる。玉掛けロボット１０はワイヤ検知動作を完了すると、玉掛けロボットＰＬＣ１６へワイヤ検知動作位置完了信号を送信し、玉掛けロボットＰＬＣ１６はワイヤ検知動作位置完了信号を受信すると、画像取り込み開始信号を玉掛けロボット１０に取り付けられた画像処理装置１８に送信する。
【００３８】
画像処理装置１８はその画像取り込み開始信号を受信すると、画像取り込みを開始し、画像処理を実行する。これにより、吊ワイヤ１４ｂの位置（縦位置，横位置，傾き）を求める。すなわち、画像処理装置１８は、反射テープ１４ｃの縦横サイズや複数の端点に基づいて吊ワイヤ１４ｂの位置（縦位置，横位置，傾き）を演算する等の画像処理を実行する。
画像処理装置１８は、その吊ワイヤ１４ｂの位置（縦位置，横位置，傾き）及び書込み完了フラグを玉掛けロボットＰＬＣ１６に送信し、玉掛けロボットＰＬＣ１６は吊ワイヤ１４ｂの位置（縦位置，横位置，傾き）を受信すると、これを玉掛けロボット１０に送信する。
【００３９】
玉掛けロボット１０は吊ワイヤ１４ｂの位置（縦位置，横位置，傾き）を受信すると、吊ワイヤ１４ｂの把持動作を開始し（A02参照）、これを終了すると把持動作完了信号を玉掛けロボットＰＬＣ１６及びクレーンに送信する。
クレーンは、把持動作完了信号を受信すると、ロボット横文字表示灯（把持動作完了信号）を点灯する。クレーン運転者はこれを目視して、巻下げ高速切り換えを行う。クレーンは巻下げ高速に切り換えた状態で（D02参照）、巻下げを行う。
【００４０】
クレーンは巻下げが終了すると、巻下げ定位置完了信号を玉掛けロボットＰＬＣ１６及び玉掛けロボット１０に送信する（D02参照）。
また、作業者は、ロボット横文字表示灯（把持動作完了）を目視して、西側ワイヤを掛ける（C02参照）。尚、作業者が西側ワイヤを掛けるのは、本実施形態においては、東側が玉掛けロボット１０により、西側が作業者により所定の作業が行われているためである。すなわち、作業者は二人ではなく一人でよい。
玉掛けロボット１０は、作業者によるフットスイッチのオン操作に基づいて、＜１＞横行定位置信号・＜２＞走行定位置・＜３＞巻下中間位置・＜４＞巻下定位置・＜５＞旋回定位置のデータが揃ったことを条件として、玉掛け動作を開始する（A03参照）。
【００４１】
この場合、動作遷移図では表示を省略しているが、玉掛けロボットＰＬＣ１６は画像処理装置１８に鋼材Ｂ及びその結束線の画像取り込み開始を指示し、これにより画像処理装置１８が鋼材Ｂ及びその結束線並びにその近傍を撮像する。画像処理装置１８は、その鋼材Ｂ及びその結束線の端面位置・境界位置等を演算により求め、これらの位置データは玉掛けロボットＰＬＣ１６に送信される。そして、玉掛けロボットＰＬＣ１６は、当該位置データをロボットコントローラ２０にシーケンス制御のもとで送信する。ロボットコントローラ２０は受信したこれらの位置データに基づいて玉掛けロボット１０のアームの軌道や旋回ポイント、回転ポイント等を演算により求め、鋼材Ｂ及びその結束線との接触を回避するように制御する。
【００４２】
玉掛けロボット１０はワイヤ玉掛け動作を完了すると続けて原点復帰動作を行い（A03参照）、順次、ワイヤ玉掛け動作完了信号及び原点復帰完了信号を玉掛けロボットＰＬＣ１６に送信する。
【００４３】
玉掛けロボットＰＬＣ１６は、ワイヤ玉掛け動作完了信号及び原点復帰完了信号を順次受信した後、ロボット干渉外信号を自動倉庫ＰＬＣ１２・クレーンに送信する。自動倉庫ＰＬＣ１２及びクレーンはロボット干渉外信号を受信し、クレーンはロボット横文字表示灯（ロボット干渉外信号）を点灯させる。クレーンにロボット横文字表示灯（ロボット干渉外信号）が点灯されると、クレーン運転者がクレーンを運転しこれを上昇させ（B02参照）、鋼材Ｂがトラックへ搬送される。
【００４４】
作業者は、ロボット横文字表示灯（ロボット干渉外信号）の点灯を目視により確認後、自動倉庫ＰＬＣ１２の玉掛け完了ＰＢ操作を行い（C03参照）、玉掛け完了信号が自動倉庫ＰＬＣ１２から玉掛けロボットＰＬＣ１６に送信される。
自動倉庫ＰＬＣ１２は玉掛け完了信号を玉掛けロボットＰＬＣ１６に送信すると該当台車レーンの（台車レーン繰返し回数を減算し（TC8.5〜TC9）、玉掛けロボットＰＬＣ１６は玉掛け完了信号を受信すると該当台車レーンの束長さを消去する（TC8.5〜TC9）。尚、更新は束長さデータ書き込みフラグで実行される。
【００４５】
以上の手順により玉掛けが終了すると次束の玉掛けがクレーン運転者によるクレーン横行開始・玉掛けロボットＰＬＣ１６による横行レーン位置決め指示信号送信から開始される。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。本発明は、上記実施形態を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。上記実施形態においては、単腕式ロボットを用いた例を説明したが、双腕式ロボットを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る玉掛けロボット及びこれを用いた玉掛けシステムによれば、吊ビームの重量オーバーやコスト高という問題を生じさせることなく、正確な玉掛けが実施できるため、鋼材倉庫を備えた鉄鋼関連の工場・事業所・港湾等での利用価値が見込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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