特開 2022-164468 外径計測システム及び外径計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022164468

(43)【公開日】2022-10-27

(54)【発明の名称】外径計測システム及び外径計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/08 20060101AFI20221020BHJP

   G01B 11/12 20060101ALI20221020BHJP

   G01B 11/06 20060101ALI20221020BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20221020BHJP

【ＦＩ】

G01B11/08 Z

G01B11/12 Z

G01B11/06 Z

G01B11/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021069973

(22)【出願日】2021-04-16

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(71)【出願人】

【識別番号】000198363

【氏名又は名称】ＩＨＩ運搬機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】坂野 肇

(72)【発明者】

【氏名】渋川 文哉

(72)【発明者】

【氏名】水崎 紀彦

【テーマコード（参考）】

2F065

【Ｆターム（参考）】

2F065AA06

2F065AA17

2F065AA26

2F065AA27

2F065AA30

2F065BB08

2F065FF11

2F065GG04

2F065MM02

2F065MM24

2F065PP03

2F065PP25

2F065QQ17

2F065RR08

(57)【要約】

【課題】効率的にコイルの外径を計測することができる外径計測システムを提供する。
【解決手段】外径計測システム１は、トロリー４と、距離センサ６と、センサ情報取得部１１１と、厚さ情報算出部１１２と、外径算出部１１３とを備える。トロリー４は、荷を吊り上げて搬送する。距離センサ６は、荷が支持部により支持されて、床面に対して垂直な方向に吊り上げられた状態において、荷の最上位点までの距離を計測する。センサ情報取得部１１１は、距離センサ６で計測された距離情報を取得する。厚さ情報算出部１１２は、距離情報と、距離センサの計測基準から爪部の支持面までの長さと、に基づいて、荷の厚み部の厚さを算出する。外径算出部１１３は、厚み部の厚さと、記憶部１２０に記憶された荷の内径情報と、に基づいて、荷の外径を算出する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

床面と平行な平面上で移動し、中心軸が前記床面と平行な円筒形の荷を吊り上げて搬送するトロリーと、
前記トロリーに昇降自在に設置され、前記荷に設けられた孔部に爪部を挿入して前記荷を支持する支持部と、
前記支持部における前記爪部の重心位置を通る前記爪部の挿入方向と、前記爪部の重心位置を通る鉛直方向とからなる平面上の位置に設置され、前記荷が前記支持部により支持されて、前記床面に対して垂直な方向に吊り上げられた状態において、前記荷の最上位点までの距離を計測する距離センサと、
前記距離センサで計測された距離情報を取得するセンサ情報取得部と、
前記距離情報と、前記距離センサの計測基準から前記爪部の支持面までの長さと、に基づいて、前記荷の厚み部の厚さを算出する厚さ情報算出部と、
前記厚さ情報算出部で算出された前記厚み部の厚さと、記憶部に記憶された前記荷の内径情報と、に基づいて、前記荷の外径を算出する外径算出部と、
を備える外径計測システム。

【請求項2】

前記荷の前記内径情報は、前記荷を作成する巻き取り装置の仕様によって定まる情報であって、あらかじめ前記記憶部に格納された情報である、請求項１に記載の外径計測システム。

【請求項3】

前記荷の前記内径情報を算出する内径算出部をさらに備え、
前記支持部は、前記爪部の前記支持面から前記荷の前記孔部の内径最下位点までの距離を計測する内径用距離センサを有し、
前記センサ情報取得部は、前記内径用距離センサで計測された内径距離情報をさらに取得し、
前記内径算出部は、前記内径距離情報に基づいて、前記内径情報を算出し、前記記憶部に格納する、
請求項１に記載の外径計測システム。

【請求項4】

前記支持部は、前記荷の前記孔部の両端から前記爪部を挿入して前記荷を把持するトングである、請求項１から３のいずれか一項に記載の外径計測システム。

【請求項5】

コンピュータによって実行される外径計測方法であって、
床面と平行な平面上で移動し、中心軸が前記床面と平行な円筒形の荷を吊り上げて搬送するトロリーであって、前記荷に設けられた孔部に爪部を挿入して前記荷を支持する支持部を備える前記トロリーを制御する制御工程と、
前記支持部における前記爪部の重心位置を通る前記爪部の挿入方向と、前記爪部の重心位置を通る鉛直方向とからなる平面上の位置に設置された距離センサにより、前記荷が前記支持部により支持されて、前記床面に対して垂直な方向に吊り上げられた状態において、前記荷の最上位点までの距離を計測する距離計測工程と、
前記距離センサで計測された距離情報を取得するセンサ情報取得工程と、
前記距離情報と、前記距離センサからの計測基準から前記爪部の支持面までの長さと、に基づいて、前記荷の厚み部の厚さを算出する厚さ算出工程と、
前記厚み部の厚さと、記憶部に記憶された前記荷の内径情報と、に基づいて、前記荷の外径を算出する外径算出工程と、
を含む、外径計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、外径計測システム及び外径計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鋼板等の金属板を円筒状（コイル状）に巻いた状態のコイルを、荷役装置を用いて倉庫等に搬入出し、倉庫等に保管する作業が行われている。この搬入出の対象となるコイルは、そのコイルの巻き数やコイル孔の内径の長さによって、その外径が異なる。一方、コイルは、倉庫等に積載して保管される場合もあり、そのコイルの正確な外径の情報は、コイルの保管及び搬入出の作業において必要な情報となる。特許文献１には、コイル径の計測装置が開示されている。特許文献１に開示されたコイル径の計測装置は、コイル受台に載置したコイルの各検出点をスライディングユニットに設けられたセンサにより計測し、演算器によりコイルの径を求める。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－９８２２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に開示されている計測装置においては、コイルの径を計測する際に、コイル受台にコイルを載置し、専用の装置（スライディングユニット）に設けられたセンサにより計測する必要がある。鉄鋼製品であるコイルは、一定の重量を有するため、計測の度にコイルを計測専用のコイル受台に移動させ計測するには、時間や工数を要し、作業効率がよくない。

【0005】

そこで、本開示は、効率的にコイルの外径を計測することができる外径計測システム及び外径計測方法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】

【0006】

本開示の一態様に係る外径計測システムは、床面と平行な平面上で移動し、中心軸が床面と平行な円筒形の荷を吊り上げて搬送するトロリーと、トロリーに昇降自在に設置され、荷に設けられた孔部に爪部を挿入して荷を支持する支持部と、支持部における爪部の重心位置を通る爪部の挿入方向と、爪部の重心位置を通る鉛直方向とからなる平面上の位置に設置され、荷が支持部により支持されて、床面に対して垂直な方向に吊り上げられた状態において、荷の最上位点までの距離を計測する距離センサと、距離センサで計測された距離情報を取得するセンサ情報取得部と、距離情報と、距離センサの計測基準から爪部の支持面までの長さと、に基づいて、荷の厚み部の厚さを算出する厚さ情報算出部と、厚さ情報算出部で算出された厚み部の厚さと、記憶部に記憶された荷の内径情報と、に基づいて、荷の外径を算出する外径算出部と、を備える。

【0007】

上記荷の内径情報は、荷を作成する巻き取り装置の仕様によって定まる情報であって、あらかじめ記憶部に格納された情報であってもよい。また、上記外径計測システムは、荷の内径情報を算出する内径算出部をさらに備え、支持部は、爪部の支持面から荷の孔部の内径最下位点までの距離を計測する内径用距離センサを有し、センサ情報取得部は、内径用距離センサで計測された内径距離情報をさらに取得し、内径算出部は、内径距離情報に基づいて、内径情報を算出し、記憶部に格納してもよい。さらに、上記外径計測システムの支持部は、荷の孔部の両端から爪部を挿入して荷を把持するトングであってもよい。

【0008】

また、本開示の他の態様は、コンピュータによって実行される外径計測方法であって、床面と平行な平面上で移動し、中心軸が床面と平行な円筒形の荷を吊り上げて搬送するトロリーであって、荷に設けられた孔部に爪部を挿入して荷を支持する支持部を備えるトロリーを制御する制御工程と、支持部における爪部の重心位置を通る爪部の挿入方向と、爪部の重心位置を通る鉛直方向とからなる平面上の位置に設置された距離センサにより、荷が支持部により支持されて、床面に対して垂直な方向に吊り上げられた状態において、荷の最上位点までの距離を計測する距離計測工程と、距離センサで計測された距離情報を取得するセンサ情報取得工程と、距離情報と、距離センサからの計測基準から爪部の支持面までの長さと、に基づいて、荷の厚み部の厚さを算出する厚さ算出工程と、厚み部の厚さと、記憶部に記憶された荷の内径情報と、に基づいて、荷の外径を算出する外径算出工程と、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、効率的にコイルの外径を計測することができる外径計測システム及び外径計測方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態に係る外径計測システムの概略構成を示す図である。

【図2】建屋内の敷地における複数のコイルの配置例を示す図である。

【図3A】コイルを吊り上げた状態における距離センサとコイルとの距離を説明するための断面図である。

【図3B】コイルを吊り上げた状態における距離センサとコイルとの距離を説明するための断面図である。

【図3C】コイルを吊り上げた状態における距離センサとコイルとの距離について、距離センサが傾いている場合の例を説明するための断面図である。

【図4】一実施形態に係る外径計測装置の概略構成を示すブロック図である。

【図5】一実施形態に係る外径計測システムの機能的構成を説明するためのブロック図である。

【図6】センサ情報ＤＢ、クレーン情報ＤＢ、及び厚さ情報ＤＢに格納された情報の一例を示す図である。

【図7】コイル情報ＤＢに格納された情報の一例を示す図である。

【図8】一実施形態に係る外径計測に関する処理の一例を示すフローチャートである。

【図9A】他の実施形態における内径用距離センサについて説明するための断面図である。

【図9B】他の実施形態における内径用距離センサによって計測される距離を説明するための模式図である。

【図10】他の実施形態に係る外径計測装置の機能的構成を説明するためのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、実施形態に示す寸法、材料、その他、具体的な数値等は例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。また、実質的に同一の機能及び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し、本開示に直接関係のない要素については図示を省略する。

【0012】

図１は、一実施形態に係る外径計測システム１の構成を示す概略斜視図である。本実施形態における外径計測システム１は、工場又は倉庫等の建屋内の床面に対して垂直な方向の上部に設置される天井クレーンによって搬送される荷の、外径（直径）を計測するシステムである。

【0013】

本実施形態において天井クレーンが搬送対象とする荷は、一例として、薄い鋼板が円筒形又は円柱形に巻かれた鉄板コイル（以下、単に「コイル」という）である。複数のコイルＣは、建屋内の敷地で一時的に保管される。天井クレーンは、コイルＣを吊り上げて移動させることで、別の場所からコイルＣを当該敷地に搬入させることができるとともに、当該敷地からコイルＣを別の場所へ搬出させることができる。

【0014】

図２は、建屋内の敷地における複数のコイルＣの配置例を示す斜視図である。敷地には、ＸＹ平面として表される床面２０がある。複数のコイルＣは、各々のコイルＣの中心軸が床面２０と平行となる姿勢で、床面２０の側に設置される。本実施形態では、複数のコイルＣが床面２０の側に設置されているとき、各々のコイルＣの軸方向は、Ｙ方向に沿っている。また、複数のコイルＣが床面２０の側に設置されているとき、各々のコイルＣは、Ｙ方向に対して垂直なＸ方向に沿って並ぶ。この場合、コイルＣの断面方向は、Ｘ方向に沿っている。さらに、複数のコイルＣは、ＸＹ平面に対して垂直なＺ方向に沿って２段に積載される。このうち、下段側のコイルＣは、それぞれ、一組を構成する２つの棒状の枕木２２を介して床面２０上に載置される。枕木２２の延伸方向は、コイルＣの軸方向に沿っている。また、一組を構成する２つの枕木２２は、コイルＣの断面方向で互いに隣り合う。このような枕木２２の組は、載置するコイルＣの位置決めを行うことができ、また、コイルＣの転がりを抑止することができる。一方、上段側のコイルＣは、それぞれ、Ｘ方向で互いに隣り合う２つの下段側のコイルＣに直接支えられながら、下段側のコイルＣの上に載置される。

【0015】

外径計測システム１は、図１に示すように、ガーダー２と、ランウェイ３と、トロリー４と、トング５と、運転室７と、を備える。

【0016】

ガーダー２は、建屋内の天井付近で、トロリー４を移動自在に支持する構造体である。ガーダー２は、ＸＹ平面上の第２方向に沿ってそれぞれ延び、かつ、ＸＹ平面上で第２方向とは直交する第１方向で離間しつつ互いに対向する２つの直線状の剛体部を含む。本実施形態では、一例として、第２方向はＸ方向であり、第１方向はＹ方向である。この場合、２つの剛体部は、Ｘ方向の一方の端部と他方の端部との両側で互いに一体化されている（図示なし）。ガーダー２のＸ方向の少なくとも一方の端部は、モータ等のガーダー用アクチュエータ２５（図５参照）を備える。

【0017】

ランウェイ３は、建屋内の天井付近で、ガーダー２を移動自在に支持する走行レーンである。ランウェイ３は、Ｙ方向に沿ってそれぞれ延び、かつ、Ｘ方向で離間しつつ互いに対向する２箇所の位置に設置されている。ランウェイ３は、例えば、建屋の壁部に設置される場合もあるし、建屋内の床面２０上に設けられた高架台に設置される場合もある。ガーダー２のＸ方向の一方の端部は、一方のランウェイ３上に位置し、ガーダー２のＸ方向の他方の端部は、他方のランウェイ３上に位置する。ガーダー用アクチュエータ２５が運転室７からの移動指令に基づいて駆動することで、ガーダー２は、ランウェイ３上をＹ方向に沿って移動することができる。

【0018】

トロリー４は、ガーダー２上で２つの剛体部に支持されながらＸ方向に沿って移動自在で、かつ、トング５をＺ方向に沿って移動自在に支持する構造体である。トロリー４は、モータ等のトロリー用アクチュエータ２６（図５参照）を備える。トロリー用アクチュエータ２６が運転室７からの移動指令に基づいて駆動することで、トロリー４は、ガーダー２の剛体部上をＸ方向に沿って移動することができる。また、ガーダー２は、Ｙ方向に沿って移動することができるので、トロリー４は、ＸＹ平面上の目標とする位置に移動することができる。

【0019】

トング５は、コイルＣを把持して昇降する把持部である。ここで、トロリー４は、ワイヤーロープ９を介してトング５を吊り上げたり吊り下げたりするための回転ドラム（図示なし）と、回転ドラムに回転力を与えるモータ等のトング用アクチュエータ２７（図５参照）とを備える。トング用アクチュエータ２７が運転室７からの昇降指令に基づいて駆動することで、トング５は、トロリー４の高さ位置を基準としてＺ方向に沿って移動することができる。すなわち、本実施形態においてトング５は、昇降自在に移動できるようにトロリー４に設置されている。本実施形態において、トング５は、支持部に相当する。

【0020】

また、図１に示すように、トング５は、基部１０と、一対のアームである第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂとを備える。基部１０は、ワイヤーロープ９に接続され、かつ、第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂを支持する。第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂは、それぞれ、基部１０からＺ方向に沿って下方に延びており、互いにＹ方向で対向する。第１アーム１１ａは、基部１０のＹ方向の一方の端部に接続され、第２アーム１１ｂは、基部１０のＹ方向の他方の端部に接続される。第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂは、それぞれ、Ｚ方向に沿った姿勢を維持しながら、Ｙ方向に沿ってスライドすることができる。

【0021】

第１アーム１１ａのＺ方向下方の端部には、Ｙ方向に沿って第２アーム１１ｂに向かう第１吊り具爪１２ａ（図３Ａ参照）が設置されている。また、第２アーム１１ｂのＺ方向下方の端部には、Ｙ方向に沿って第１アーム１１ａに向かう第２吊り具爪１２ｂ（図３Ａ参照）が設置されている。つまり、第１吊り具爪１２ａと第２吊り具爪１２ｂとは、Ｙ方向に沿って互いに対向している。なお、第１吊り具爪１２ａ及び第２吊り具爪１２ｂは、爪部に相当する。

【0022】

ここで、コイルＣの姿勢は、コイルＣの軸方向がＹ方向に沿うように維持されているので、コイルＣのコイル孔ＣＨの軸心もＹ方向に沿っている。そのため、第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂは、第１吊り具爪１２ａ及び第２吊り具爪１２ｂをコイル孔ＣＨの延長上に位置させた状態で互いに接近することで、第１吊り具爪１２ａ及び第２吊り具爪１２ｂをコイル孔ＣＨに進入させることができる。つまり、第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂは、互いの接近により、コイル孔ＣＨのＹ方向の両端から第１吊り具爪１２ａ及び第２吊り具爪１２ｂを挿入することで、コイルＣをＹ方向の両端から把持することができる。以下、第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂがコイルＣを把持する位置にある状態を、アームの閉状態という。一方、第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂは、互いに離間することで、第１吊り具爪１２ａ及び第２吊り具爪１２ｂをコイル孔ＣＨから退避させて、コイルＣの把持を解除することができる。以下、第１アーム１１ａ及び第２アーム１１ｂがコイルＣの把持を解除した位置にある状態を、アームの開状態という。トロリー４は、モータ等のコイル把持用アクチュエータ２８（図５参照）を備える。コイル把持用アクチュエータ２８が運転室７からのアーム開閉指令に基づいて駆動することで、トング５は、アームの開状態と閉状態とを変更することができる。このように、トング５により、コイル孔ＣＨの両端からコイルＣを把持することに、強固にコイルＣを把持することが可能となる。なお、コイル孔ＣＨは、孔部に相当する。

【0023】

また、不図示であるが、互いに対向する第１吊り具爪１２ａ又は第２吊り具爪１２ｂには、透過型光電センサの発光部又は受光部が設置されてもよい。例えば、第１吊り具爪１２ａに透過型光電センサの発光部が設置され、第２吊り具爪１２ｂに透過型光電センサの受光部が設置されてもよい。この場合、透過型光電センサによる光の検出信号は、外径計測装置１００に伝送される。第１吊り具爪１２ａ及び第２吊り具爪１２ｂがコイル孔ＣＨの近傍にあるとき、コイル孔ＣＨを通る光が検出されれば、外径計測装置１００は、第１吊り具爪１２ａ及び第２吊り具爪１２ｂがコイル孔ＣＨの延長上にあることを認識することができる。

【0024】

なお、本実施形態では、コイルＣを把持して昇降する把持部として、コイル孔ＣＨに第１吊り具爪１２ａ及び第２吊り具爪１２ｂを係合させた状態で第１アーム１１ａと第２アーム１１ｂとで挟み込むことでコイルＣを把持するトング５を例示している。しかし、コイルＣを把持して昇降することができるのであれば、把持部の構成は、このようなものに限らない。

【0025】

本実施形態において、距離センサ６は、トロリー４の基部１０に設置される。また、本実施形態では、距離センサ６は、レーザＬ（図３Ａ参照）を用いて距離を計測するレーザ距離センサである。ただし、ある物体までの距離を計測することができるものであれば、距離センサ６の種類等は限定されない。例えば、ＴＯＦカメラ等の画像センサを一般にいう距離センサとして代用し、距離センサ６として採用してもよい。

【0026】

図３Ａは、図１のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ断面におけるコイルＣ、トロリー４、距離センサ６、基部１０、第１アーム１１ａ、第２アーム１１ｂ、第１吊り具爪１２ａ、及び第２吊り具爪１２ｂの断面図を示す。また、図３Ｂは、図１のＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ断面におけるコイルＣ、トロリー４、距離センサ６、及び基部１０の断面図を示す。図３Ａ及び図３Ｂは、コイルＣをトング５により把持し、吊り上げた状態を示している。また、距離センサ６は、図３Ｂに示すように、トング５における第２吊り具爪１２ｂの重心位置Ｇを通る第２吊り具爪１２ｂの挿入方向と、第２吊り具爪１２ｂの重心位置Ｇを通る鉛直方向とからなる平面上の位置に設定されている。すなわち、距離センサ６は、コイルＣがトング５により支持されて、床面に対して垂直な方向に吊り上げられた状態において、コイルＣの最上位点までの距離を計測することができる。また、本実施形態においては、上述の通り、コイルＣのコイル孔ＣＨの両端からトング５の第１吊り具爪１２ａ及び第２吊り具爪１２ｂを挿入し、コイルＣを把持する。すなわち、トング５により、コイル孔ＣＨの両端からコイルＣを把持することに、強固にコイルＣを把持することが可能となり、コイルＣの揺れ等による、距離の計測誤差を低減させることが可能となる。

【0027】

また、図３Ｃには、図３Ａの断面図において、距離センサ６が所定の方向に（θｂ）度傾いている場合の例を示す。この図３Ｃにおける距離センサ６が傾いた場合の所定の方向は、上述のトング５における第２吊り具爪１２ｂの重心位置Ｇを通る第２吊り具爪１２ｂの挿入方向と、第２吊り具爪１２ｂの重心位置Ｇを通る鉛直方向とからなる平面上の任意の方向である。すなわち、図３Ｃに示す距離センサ６が傾く例においても、図１のＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ断面におけるコイルＣ、トロリー４、距離センサ６、及び基部１０の断面図は、図３Ｂに示す断面図と同じになる。図３Ｃに示す例において、距離センサ６から、コイルＣの最上位点までの最短距離は、Ｌｃｏｓ（θｂ）で表すことができる。

【0028】

なお、上述の実施形態において、距離センサ６が基部１０に設置される形態を示したが、この構成は実施形態を限定するものではない。例えば、距離センサ６が、上述の重心位置Ｇを通る第２吊り具爪１２ｂの挿入方向と、第２吊り具爪１２ｂの重心位置Ｇを通る鉛直方向とからなる平面上の位置に設置されるという条件を満たすのであれば、設置される場所は基部１０に限定されない。すなわち、上述の重心位置Ｇを通る第２吊り具爪１２ｂの挿入方向と、重心位置Ｇを通る鉛直方向とからなる平面上の位置に設置されるという条件を満たすのであれば、距離センサ６は、第１アーム１１ａ又は第２アーム１１ｂに設置される構成であってもよい。

【0029】

運転室７は、ガーダー２の一方の端部に固定され、天井クレーンを運転するユーザ（運転者）を常駐させる。また、運転室７には、天井クレーンを制御し、さらにコイルＣの外径を算出する外径計測装置１００を備える。外径計測装置１００は、例えば、パーソナルコンピュータ等のコンピュータによって実現される。なお、外径計測装置１００を運転室７に備える構成は、本実施形態の構成を限定するものではない。例えば、外径計測装置１００を、トロリー４の制御部（図示なし）に備える構成としてもよい。この場合、例えば、運転室７に備えられたコンピュータから、有線又は無線のネットワークを介して、トロリー４に備えられた外径計測装置１００を制御する構成としてもよい。

【0030】

（外径計測装置１００の構成及び機能）
次に、外径計測装置１００の構成及び機能について説明する。図４に、外径計測装置１００の概略構成を示す。また、図５には、外径計測システム１における外径計測装置１００の機能的構成を示す。図４に示すように、外径計測装置１００は、例えば、コンピュータによって実現され、一般的なコンピュータの構成として、制御部１１０と、記憶部１２０と、入出力ＩＦ１３０と、ネットワークＩＦ１４０とを備える。制御部１１０の詳細については後述する。

【0031】

記憶部１２０は、図５に示すように、センサ情報ＤＢ１２１（ＤＢ：Ｄａｔａｂａｓｅ）と、クレーン情報ＤＢ１２２と、厚さ情報ＤＢ１２３と、コイル情報ＤＢ１２４と、に含まれる情報をデータとして格納する。なお、これらの各データを格納する記憶部１２０は、１つであっても複数であってもよい。例えば、１つの記憶部１２０に対し、領域を分けて記憶する構成としてもよい。あるいは、物理的に離れた場所に設置された複数の記憶装置に、データが分散して格納されていてもよい。

【0032】

入出力ＩＦ１３０は、例えば、ユーザ（運転者）が外径計測装置１００との間においてデータをやり取りするための構成要素（インタフェース）である。入出力ＩＦ１３０は、入力部と、出力部とを備える（図示なし）。

【0033】

入出力ＩＦ１３０における入力部は、ユーザによるさまざまな情報を入力するためのインタフェース機能を有し、外径計測装置１００の外部より情報が入力される。すなわち、入出力ＩＦ１３０は、ユーザインタフェースとしての機能を含む。入力部には、外径計測装置１００と接続された、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、トラックボール、及び、音声認識デバイス等を通じてユーザによって情報が入力される。また、入力部は、外部記憶装置（図示なし）等からデータを入力するためのデータ入力端子として、情報を入力することができる。

【0034】

入出力ＩＦ１３０における出力部は、外径計測装置１００に接続された表示装置（図示なし）に、コイルＣや枕木等の位置情報、作業状況等を表示させる。表示装置は、例えば、ディスプレイ装置、プロジェクター装置などである。

【0035】

通信ＩＦ１４０は、有線及び／又は無線ネットワークを介して、トロリー４及びガーダー２と、外径計測装置１００との相互の通信を可能にするためのインタフェースである。具体的には、外径計測装置１００は、通信ＩＦ１４０を介して、トロリー４に備えられた距離センサ６からの情報を取得する。また、外径計測装置１００は、通信ＩＦ１４０を介して、トロリー４に備えられたトロリー用アクチュエータ２６、トング用アクチュエータ２７、及びコイル把持用アクチュエータ２８に対し、制御指示を送り、トロリー４を制御する。さらに、外径計測装置１００は、ガーダー用アクチュエータ２５に対し、制御指示を送り、ガーダー２を制御する。

【0036】

次に、図５に示すブロック図に基づいて、外径計測システム１における制御の流れを説明する。外径計測装置１００は、制御部１１０に、センサ情報取得部１１１と、厚さ情報算出部１１２と、外径算出部１１３と、駆動制御部１１４とを、機能として備える。また、制御部１１０は、例えば、オペレーションシステムを動作させて、外径計測装置１００全体を制御する。さらに、制御部１１０は、記憶部１２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、センサ情報取得部１１１と、厚さ情報算出部１１２と、外径算出部１１３と、駆動制御部１１４とに備える各機能を実行する。なお、プログラムは、記憶部１２０に格納される形態に限定されず、例えば、外径計測装置１００内の、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｒｙ）等（図示なし）に記憶された構成としてもよい。

【0037】

センサ情報取得部１１１は、距離センサ６によって検知され、外径計測装置１００に送られてきた距離情報をセンサ情報として取得し、センサ情報ＤＢ１２１に格納する。図６にセンサ情報ＤＢ１２１に格納されたセンサ情報の一例を示す。上述の通り、センサ情報は、コイルＣを識別するためのコイル番号、及び距離センサ６で収集した距離センサ６の計測基準からコイルＣの最上位点までの距離（センサ距離）が格納されている。本実施形態において、計測基準は、基部１０の最下位面に位置し、距離センサ６のセンシング方向の先端部に該当する。

【0038】

厚さ情報算出部１１２は、センサ情報と、トング５の所定の箇所の長さとに基づいて、コイルＣの厚さ部の厚さを算出する。本実施形態において、トング５の所定の箇所の長さは、第１アーム１１ａ及び／又は第２アーム１１ｂにおける上述の計測基準と鉛直方向の高さが一致する箇所と、第１吊り具爪１２ａ及び／又は第２吊り具爪１２ｂの支持面までの長さ（ＡＬと称する）である。

【0039】

本実施形態において、第１吊り具爪１２ａ及び／又は第２吊り具爪１２ｂの支持面は、第１吊り具爪１２ａ及び／又は第２吊り具爪１２ｂでコイルを支持する際の、第１吊り具爪１２ａ及び／又は第２吊り具爪１２ｂのコイル側の面である。図３Ａ及び図３Ｂに、トング５の所定の箇所の長さ（ＡＬ）を示す。また、図６に、トング５の所定の箇所の長さ（ＡＬ）を、クレーン情報ＤＢ１２２に「アーム長さ」として格納した一例を示す。

【0040】

本実施形態において、厚さ情報算出部１１２で算出されるコイルの厚み部の厚さは、以下の式（１）で算出する。ここで、ＣＴは、コイルの厚み部の厚さを示す。ＡＬは、トング５の所定の箇所の長さを示し、Ｌは、距離センサ６で収集された、距離情報であるセンサ距離を示す。なお、単位はそれぞれ、ミリメートル［ｍｍ］で示される。
ＣＴ＝ ＡＬ － Ｌ ・・・（１）

【0041】

また、図３Ｃにおける、距離センサ６が（θｂ）度傾いている場合のコイルの厚み部の厚さは、以下の式（２）により算出される。
ＣＴ＝ ＡＬ － Ｌｃｏｓ（θｂ） ・・・（２）

【0042】

厚さ情報算出部１１２は、算出したコイルの厚み部の厚さ（ＣＴ）を、厚さ情報ＤＢ１２３に格納する。図６に、厚さ情報ＤＢ１２３に格納された「コイル厚み部の厚さ」の一例を示す。

【0043】

外径算出部１１３は、厚さ情報算出部１１２で算出されたコイルＣの厚み部の厚さＣＴと、記憶部１２０のコイル情報ＤＢ１２４に格納されたコイルＣの内径情報とに基づいて、コイルＣの外径を算出する。図７は、コイル情報ＤＢ１２４に格納されたコイル情報の一例を示す図である。コイル情報ＤＢ１２４に格納されたコイル情報には、コイルを識別するためのコイル番号、コイルの内径（ＩＤＭ）を示す内径情報、及びコイルの巻き取りを行ったメーカに関する情報が含まれている。本実施形態においてコイルＣの内径はコイルＣを作成する巻き取り装置の仕様によって定まる情報である。当該巻き取り装置の仕様は、例えば、巻き取り装置のメーカ毎に異なる。図７に示す例においては、メーカＡ社の場合の内径が２８０ｍｍであり、メーカＢ社の場合の内径が３００ｍｍの場合の例を一例として示している。このように、コイルＣの内径の情報を、コイルを作成する巻き取り装置の仕様によって定まる情報を用いることで、より正確な内径情報を用いることが可能となる。これにより、外径計測システム１は、より正確にコイルＣの外径を計測することが可能となる。

【0044】

外径算出部１１３において、コイルの外径（ＯＤＭ）は、以下の式（３）により算出される。ＩＤＭは、コイルＣの内径である。また、ＣＴは、コイルＣの厚み部の厚さである。単位は、それぞれ、ミリメートル［ｍｍ］で示される。
ＯＤＭ ＝ ＩＤＭ ＋２ＣＴ ・・・（３）

【0045】

また、外径算出部１１３は、算出したコイルＣの外径ＯＤＭをコイル情報ＤＢ１２４に格納する。さらに、外径算出部１１３は、算出したコイルＣの外径ＯＤＭを、ユーザインタフェース１３０を介して、外径計測装置１００に接続されたディスプレイ等の表示装置に表示させてもよい。あるいは、外径算出部１１３は、算出したコイルＣの外径ＯＤＭを、通信ＩＦ１４０を介して外部に送信してもよい。

【0046】

駆動制御部１１４は、天井クレーンに含まれる各種アクチュエータに対して動作信号を送信する。まず、駆動制御部１１４は、入出力ＩＦ１３０より、運転者が直接的に指定した、各種アクチュエータへ指示する移動位置を受信することができる。

【0047】

また、駆動制御部１１４は、ガーダー用アクチュエータ２５に対して、ガーダー２の移動目標となる移動位置を指示し、当該移動位置へガーダー２を移動させることができる。さらに、駆動制御部１１４は、トロリー用アクチュエータ２６に対して、トロリー４の移動目標となる移動位置を指示し、当該移動位置へトロリー４を移動させることができる。また、駆動制御部１１４は、トング用アクチュエータ２７に対して、トング５の移動目標となる移動位置を指示し、トロリー４の高さ位置を基準として、トング５をＺ方向に沿って移動させることができる。さらに、駆動制御部１１４は、コイル把持用アクチュエータ２８に対して、アーム開閉状態を指示し、トング５のアームの閉状態と開状態との変更を制御することができる。

【0048】

（外径計測システム１の処理フローの概略）
次に、図８に示すフローチャートを用いて外径計測装置１００における外径計測処理の流れを示す。図８のフローチャートに示す外径計測装置１００の一連の動作は、外径計測装置１００が起動されると開始され、作業終了により処理を終了する。また、図８に示すフローチャートは、電源オフや処理終了の割り込みによっても処理は終了する。また、以下のフローチャートの説明において、上述の外径計測装置１００の説明で記載した内容と同じ内容については、省略又は簡略化して説明する。

【0049】

ステップＳ８０１において、駆動制御部１１４は、トロリー４を吊り上げるコイルＣの上部まで移動させる。さらに、ステップＳ８０１において、駆動制御部１１４は、トング５により対象となるコイルＣを把持し、床面２０に対して垂直な方向にコイルＣを吊り上げる。

【0050】

ステップＳ８０２において、距離センサ６は、コイルＣの最上位点までの距離を計測し、距離情報として外径計測装置１００に送信する。なお、ステップＳ８０２は、距離計測工程に相当する。

【0051】

ステップＳ８０３において、センサ情報取得部１１１は、距離センサ６で計測された距離情報を取得し、センサ情報としてセンサ情報ＤＢ１２１に格納する。なお、ステップＳ８０３は、センサ情報取得工程に相当する。

【0052】

ステップＳ８０４において、厚さ情報算出部１１２は、センサ情報ＤＢ１２１に格納された「センサ距離」（Ｌ）と、クレーン情報ＤＢ１２２に格納された「アーム長さ」情報とに基づいて、コイルＣの厚み部の厚さ（ＣＴ）を算出する。本実施形態において、クレーン情報ＤＢ１２２に格納された「アーム長さ」情報は、トング５のアームの一部の長さであって、距離センサ６の計測基準から第１吊り具爪１２ａ又は第２吊り具爪１２ｂの支持面までの長さ（ＡＬ）である。

【0053】

具体的には、厚さ情報算出部１１２は、上述の式（１）又は式（２）に示される数式に基づいて、コイルＣの厚み部の厚さ（ＣＴ）を算出する。また、厚さ情報算出部１１２は、算出したコイルＣの厚み部の厚さ（ＣＴ）を厚さ情報ＤＢ１２３に格納する。なお、ステップＳ８０４は、厚さ算出工程に相当する。

【0054】

ステップＳ８０５において、外径算出部１１３は、厚さ情報ＤＢ１２３に格納されたコイルＣの厚み部の厚さ（ＣＴ）情報と、コイル情報ＤＢ１２４に格納されたコイルＣの内径情報（ＩＤＭ）とに基づいて、コイルＣの外径を算出する。具体的には、外径算出部１１３は、上述の式（３）に示される数式に基づいて、コイルＣの外径を算出する。また、外径算出部１１３は、算出したコイルＣの外径（ＯＤＭ）をコイル情報ＤＢ１２４に格納する。また、外径算出部１１３は、算出したコイルＣの外径（ＯＤＭ）を、ユーザインタフェース１３０を介して、外径計測装置１００に接続されたディスプレイ等の表示装置に表示させてもよい。さらに、外径算出部１１３は、算出したコイルＣの外径（ＯＤＭ）を、通信ＩＦ１４０を介して外部に送信してもよい。ステップＳ８０５は、外径算出工程に相当する。

【0055】

ステップＳ８０６において、制御部１１０は、他に計測対象となるコイルＣがあるか否かを判定する。具体的には、制御部１１０は、あらかじめ定められた搬入予定のコイルＣに対して、搬入作業が完了したか否かを判定する。あるいは、制御部１１０は、ユーザインタフェース１３０からのユーザの指示に基づいて、他に計測対象となるコイルＣがあるか否かを判定してもよい。

【0056】

ステップＳ８０６において、制御部１１０は、他に計測対象となるコイルがあると判定した場合（ステップＳ８０６：ＹＥＳ）には、ステップＳ８０１に戻り、トロリー制御工程からの処理を繰り返す。一方腕、ステップＳ８０６において、制御部１１０は、他に計測対象となるコイルがないと判定した場合（ステップＳ８０６：ＮＯ）には、図８のフローチャートに示す外径計測処理を終了する。

【0057】

次に、本実施形態に係る外径計測システム１の効果について説明する。

【0058】

外径計測システム１は、トロリー４と、距離センサ６と、センサ情報取得部１１１と、厚さ情報算出部１１２と、外径算出部１１３とを備える。トロリー４は、荷を吊り上げて搬送する。距離センサ６は、荷が支持部により支持されて、床面に対して垂直な方向に吊り上げられた状態において、荷の最上位点までの距離を計測する。センサ情報取得部１１１は、距離センサ６で計測された距離情報を取得する。厚さ情報算出部１１２は、距離情報と、距離センサの計測基準から爪部の支持面までの長さと、に基づいて、荷の厚み部の厚さを算出する。外径算出部１１３は、厚み部の厚さと、記憶部１２０に記憶された荷の内径情報と、に基づいて、荷の外径を算出する。

【0059】

又は、コンピュータによって実行される外径計測方法は、以下の工程を含む。外径計測方法は、床面と平行な平面上で移動し、中心軸が床面と平行な円筒形の荷を吊り上げて搬送するトロリー４であって、荷に設けられた孔部に爪部を挿入して荷を支持する支持部を備えるトロリー４を制御する制御工程を含む。また、外径計測方法は、距離センサ６により、荷が支持部により支持されて、床面に対して垂直な方向に吊り上げられた状態において、荷の最上位点までの距離を計測する距離計測工程を含む。なお、距離センサ６は、支持部における爪部の重心位置を通る爪部の挿入方向と、爪部の重心位置を通る鉛直方向とからなる平面上の位置に設置される。また、外径計測方法は、距離センサ６で計測された距離情報を取得するセンサ情報取得工程を含む。また、外径計測方法は、距離情報と、距離センサからの計測基準から爪部の支持面までの長さと、に基づいて、荷の厚み部の厚さを算出する厚さ算出工程を含む。さらに、厚み部の厚さと、記憶部１２０に記憶された荷の内径情報と、に基づいて、荷の外径を算出する外径算出工程を含む。

【0060】

ここで、本実施形態において、支持部は、トング５に相当する。また、荷は、コイルＣに相当する。

【0061】

この外径計測システム１によれば、コイルＣを把持した状態において、距離センサ６により収集したコイルＣの最上位点までの距離と、コイルＣの内径情報とに基づいて、コイルＣの外径を計測することが可能となる。これにより、あらかじめ、専用装置を用いてコイルＣの外径を測定する必要はなく、コイルＣの搬入出の作業において、効率よくコイルＣの外径を計測することができる。また、コイルＣの搬入出の作業において、効率よくコイルＣの外径を計測することにより、コイルＣの積載状況に応じて、柔軟なコイルＣの搬入出の作業が可能となる。

【0062】

また、荷の内径情報は、荷を作成する巻き取り装置の仕様によって定まる情報であって、あらかじめ記憶部１２０に格納された情報であってもよい。ここで、本実施形態において、荷はコイルＣに相当する。

【0063】

この外径計測システム１によれば、コイルＣの内径情報を、コイルを作成する巻き取り装置の仕様によって定まる情報を用いることで、より正確な内径情報を用いることが可能となる。これにより、外径計測システム１は、より正確にコイルＣの外径を計測することが可能となる。

【0064】

また、本実施形態において、外径計測システム１の支持部は、荷の孔部の両端から爪部を挿入して荷を把持するトング５であってもよい。ここで、本実施形態において、荷は、コイルＣに相当し、荷の後部は、コイル孔ＣＨに相当する。さらに、爪部は、第１吊り具爪１２ａ、及び第２吊り具爪１２ｂに相当する。

【0065】

この外径計測システム１によれば、コイルＣのコイル孔ＣＨの両端からトング５の第１吊り具爪１２ａ及び第２吊り具爪１２ｂを挿入し、コイルＣを把持する。外径計測システム１は、このコイルＣを把持した状態において、距離センサ６からコイルＣの最上位点までの距離を計測する。トング５により、コイル孔ＣＨの両端からコイルＣを把持することに、強固にコイルＣを把持することが可能となり、コイルＣの揺れ等による、距離の計測誤差を低減させることが可能となる。

【0066】

（他の実施形態）
いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正又は変形をすることが可能である。上記の実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。

【0067】

上述の外径計測装置１００においては、内径情報として、あらかじめ記憶部１２０のコイル情報ＤＢ１２４に格納された、コイルＣを作成する巻き取り装置の仕様によって定まる情報を用いる例を示したが、実施形態はこの構成に限定されない。例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、トング５の第１アーム１１ａに、第１吊り具爪１２ａの支持面からコイルＣのコイル孔ＣＨの内径最下位点までの距離を計測する内径用距離センサ１３を有する構成としてもよい。図９Ｂは、内径用距離センサ１３とコイルＣの位置関係を説明するために簡略化した模式図である。図９Ｂに示す例においては、内径用距離センサ１３は、内径用距離センサ１３から、コイル孔ＣＨの内径最下位点までの距離ＩＬ（内径距離情報）を計測する。そして、あらかじめ定められた内径用距離センサ１３の角度（θｃ）に基づいて、内径用距離センサ１３からコイル孔ＣＨの内径最下位点までの鉛直方向距離ＩＤＭｂを算出する。なお、ＩＤＭｂは、ＩＬｃｏｓ（θｃ）に該当する。そして、当該鉛直方向距離ＩＤＭｂに、あらかじめ定められた、第１吊り具爪１２ａの支持面から内径用距離センサ１３までの距離ＩＤＭａを加えることで、コイルＣの内径ＩＤＭを求めることができる。すなわち、他の実施形態における内径ＩＤＭは、以下の式（４）により算出される。
ＩＤＭ ＝ ＩＤＭａ ＋ ＩＬｃｏｓ（θｃ） ・・・（４）

【0068】

また、内径用距離センサ１３は、図９Ｂに示すように、トング５における第２吊り具爪１２ｂの重心位置Ｇを通る第２吊り具爪１２ｂの挿入方向と、第２吊り具爪１２ｂの重心位置Ｇを通る鉛直方向とからなる平面上の位置に設定されている。すなわち、距離センサ６は、コイルＣがトング５により支持されて、床面に対して垂直な方向に吊り上げられた状態において、コイルＣの内円の最下端までの距離を計測することができる。

【0069】

さらに、他の実施形態における外径計測装置１００は、図１０に示すように、内径算出部１１５を備える。図１０に示す例においては、センサ情報取得部１１１は、距離センサ６及び内径用距離センサ１３で収集した距離情報をセンサ情報及び内径距離情報として取得し、センサ情報ＤＢ１２１に格納する（図示なし）。内径算出部１１５は、内径距離情報と、あらかじめクレーン情報ＤＢ１２２に格納された内径用距離センサ１３の角度（θｃ）及び第１吊り具爪１２ａの支持面から内径用距離センサ１３までの距離ＩＤＭａとに基づいて、コイルＣの内径を算出する（式（４））。さらに、内径算出部１１５は、算出されたコイルの内径を内径情報としてコイル情報ＤＢ１２４に格納する。外径算出部１１３は、上述の実施形態と同様に、厚さ情報ＤＢ１２３に格納されたコイルＣの厚み部の厚さ情報、及びコイル情報ＤＢ１２４に格納されたコイルの内径情報に基づいて、コイルＣの外径を算出する。これにより、他の実施形態における外径計測システム１においては、あらかじめコイルの内径を示す内径情報（ＩＤＭ）をコイル情報ＤＢ１２４に格納する必要はなく、コイルＣの搬入出の作業において、効率よくコイルＣの外径を計測することが可能となる。

【0070】

また、上述の外径計測システム１においては、支持部として、コイルＣを軸方向（Ｙ方向）の両端から把持するトング５を用いる例を示したが、実施形態の構成に限定されない。例えば、支持部として、コイルＣのコイル孔ＣＨの片側からのみ吊り具爪を挿入して、コイルＣを持ち上げる構成を用いてもよい。

【0071】

また、上述した外径計測装置１００における処理（外径計測方法）をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム、及びそのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、本実施形態の範囲に含まれる。ここで、コンピュータで読み取り可能な記録媒体の種類は任意である。また、上記コンピュータプログラムは、上記記録媒体に記録されたものに限られず、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク等を経由して伝送されるものであってもよい。

【符号の説明】

【0072】

１ 外径計測システム
４ トロリー
５ トング
６ 距離センサ
１３ 内径用距離センサ
１００ 外径計測装置
１１１ センサ情報取得部
１１２ 厚さ情報算出部
１１３ 外径算出部
１１４ 駆動制御部
１１５ 内径算出部
１２４ コイル情報ＤＢ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】