JP2010143724A - クレーン位置決め装置とその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 長距離でも絶対位置を求めることが可能で、クレーン機体の斜行によるねじれ補正方法とクレーン位置決め装置を提供する。
【解決手段】 それぞれの絶対位置検出器を移動体側に設置し、位置補正を必要としない検出器の絶対位置検出値を使用することにより位置補正時の補正値変動による荷振れの発生を抑え、前記絶対位置検出値によりクレーンねじれ量を演算し、吊具中心位置を目標位置に停止させるという手順で処理する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、長距離の走行レール上を自動走行するクレーン機体の斜行によるねじれ補正方法とクレーン位置決め装置に関する。特に天井走行クレーンに使用することができる。

自動クレーンでは、クレーン機体の斜行による捩れや車輪の磨耗、スリップなどに影響されない吊具部の絶対位置を検出できる位置検出器を必要としている。
従来、機体の斜行によるねじれの検出は基準走行レールに直交する２つの位置検出器により基準走行レール側面の前端後端検出値の差分よりクレーンの斜行量を演算しクレーンの捩じれ量を求めている。すなわち図４に示したようなクレーン斜行状態において、クレーン位置決め装置の演算処理装置は、第１及び第２の走行用距離センサー３及び４で測定した距離ａと距離ｂとを受けて、ガータ８の正常状態時からの傾きθを次の（１）式から求める。

tanθ＝（ｂ−ａ）／Ａ （１）
また、演算処理装置１２は、第１及び第２の横行用距離センサー５及び６で測定した距離ｃと距離ｄとを受けて、トロリ１０単独の正常状態時からの傾きαを次の（２）式から求める。

tanα＝（ｃ−ｄ）／Ｂ （２）
更に、演算処理装置１２は、ガーダ８の傾きθ及びトロリ１０の傾きαから発生している走行方向誤差及び横行方向誤差を次のようにして演算する。

図４において、クレーン横行方向及びクレーン走行方向をそれぞれｘ軸及びｙ軸とすると、走行車輪８ａと基準走行レール７との隙間より発生している誤差（即ち、走行位置検出装置１で測定した値Ｄ１をそのまま位置データとして取込んだ時の誤差）の走行方向成分δｙ₁ 及び横行方向成分δｘ₁ は、次の（３）式及び（４）式で表される。

δｙ₁ ＝Ｍ sinθ （３）
δｘ₁ ＝［（ａ＋ｂ−２ｍ）／２］ cosθ＋Ｍ（１− cosθ） （４）
ここで、ｍは第１及び第２の走行用距離センサー３及び４の基準測定値（誤差ゼロの場合の測定値）である。

横行車輪１０ａと基準横行レール９との隙間より発生している誤差（即ち、横行位置検出装置２で測定した値Ｄ２をそのまま位置データとして取込んだ時の誤差）の走行方向成分δｙ₂ 及び横行方向成分δｘ₂ は、次の（５）式及び（６）式で表される。

δｙ₂ ＝［（ｃ＋ｄ−２ｎ）／２］ cosα＋Ｎ（１− cosα） （５）
δｘ₂ ＝Ｎ sinα （６）
ここで、ｎは第１及び第２の横行用距離センサー５及び６の基準測定値（誤差ゼロの場合の測定値）である。

演算処理装置は、第１及び第２の走行用距離センサ３及び４と第１及び第２の横行用距離センサー５及び６との距離測定値を非常に短い周期で連続的に演算処理し、走行方向誤差（＝δｙ₁ ＋δｙ₂ ）及び横行方向誤差（＝δｘ₁ ＋δｘ₂ ）を補正値としてクレーン制御装置に連続的に送っている。クレーン制御装置は、斜行等による誤差が停止位置に影響する少し手前の補正値取込み開始位置において演算処理装置からの補正値を連続的に取込み、補正値（走行方向誤差＝δｙ₁ ＋δｙ₂ 、横行方向誤差＝δｘ₁ ＋δｘ₂ ）で走行位置検出装置及び横行位置検出装置の測定値Ｄ１及びＤ２を補正した位置が、ガーダ８の目的走行方向位置及びトロリ１０の目的横行方向位置に一致するように、ガーダ８及びトロリ１０を停止させるべく、クレーン駆動部を制御する（例えば、特許文献１参照）。

また、クレーン位置の検出には車輪軸にパルスジェネレータを連結し車輪回転数により距離を検出し、車輪の磨耗やスリップによる誤差補正は軌道側に設けた位置補正用ドグ等を検出し絶対位置補正をしているものもある。（例えば、特許文献２参照）
特開平８−３１０７８７（図２〜８） 特開平９−１２２６７（図８）

従来のクレーン機体の走行によるねじれを検出する方法では、基準レールに直交する２つのレール側面位置検出器間に機械剛性がありこの位置検出器の取り付け位置関係に変動がない場合に有効であるが、機械剛性の弱い機体クレーンもありレール側面位置検出器の検出誤差による演算誤差が不可避となる問題点があった。
また、クレーン位置を検出する方法として車輪回転数より距離を検出し軌道側の位置補正用ドグ等により車輪の磨耗やスリップによる誤差を補正し絶対位置を検出する方法では、補正時に急激な位置変化となる場合があるため目標位置停止制御での速度増減が発生して荷振れの要因となる。この位置補正時の速度増減を解消すため常に絶対位置を検出できるレーザー距離計によりクレーン位置を検出する方法がある。しかし、クレーン移動体側にレーザー距離計を取り付けて反射板をガーダー上等の固定位置側に取り付ける場合、移動距離が長くなるとクレーン振動によりレーザー光が振動するので反射板を大きくする必要（０．２°振幅で５００（ｍ）走行移動の場合３．４９（ｍ）の反射板必要）があり振動の大きいクレーンでは３００（ｍ）程度が限界であった。反射板を小さくするため逆にガーダー上等の固定位置側にレーザー距離計を取り付けて反射板をクレーン側に取り付ける場合、光空間伝送装置などの伝送装置によりクレーン側へレーザー距離計測定値を送る必要があり数百（ｍｓｅｃ）の伝送遅れによる絶対位置誤差が発生しモータ駆動の制御遅れが大きくなり素早くモータを駆動できない問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、長距離でも絶対位置を求めることが可能で、クレーン機体の斜行によるねじれ補正方法とクレーン位置決め装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
本発明は、第１の走行レール上を走行方向に走行するガーダーと、前記第１の走行レールに平行に設置された第２の走行レール上を走行方向に走行するガーダーとこの２つのガーダー間に前記走行レールに実質的に直交するように敷設された横行レール上を横行方向に横行するトロリーとを有するクレーンの位置決めを行うクレーン位置決め装置において、
前記第１の走行レールの走行方向と平行に設置する絶対位置スケールと、前記絶対位置スケールより走行方向位置を検出する第１の走行絶対値位置検出装置と、前記第２の走行レールの走行方向と平行に設置する絶対位置スケールと、前記絶対位置スケールより走行方向位置を検出する第２の走行絶対位置検出装置と、前記トロリーの横行方向と平行に設置する絶対位置スケールと、前記トロリーの横行方向位置を検出する横行絶対位置検出装置と、前記第１及び前記第２の走行位置検出装置の検出値から前記ガーダーに対する正常状態時のクレーンの傾きを演算し、前記第１及び前記第２の走行用絶対位置検出装置の検出値及び横行用絶対位置検出装置の検出値とから前記ガーダーの走行方向誤差を演算する演算処理装置と、前記ガーダーの吊具目的走行方向位置及び前記トロリーの吊具目的横行位置を与えられており、前記走行絶対位置検出装置及び前記横行絶対位置検出装置によって検出された前記ガーダーの走行方向位置及び前記トロリーの横行方向位置を、前記演算処理装置によって演算された前記ガーダーの走行方向誤差で補正した位置が、前記ガーダーの吊具目的走行方向位置及前記トロリーの吊具目的横行方向位置に一致するように、前記ガーダー及び前記トロリーを停止させるクレーン制御装置を有することを特徴とする絶対位置検出クレーン位置決め装置という手順をとったのである。

また、本発明は、前記クレーン制御装置は、前記第１及び前記第２の走行位置検出装置及び前記トロリーも横行位置検出装置を固定側ではなくクレーン制御コントローラ、駆動モータが搭載されたクレーンのある可動側に設ける事で位置検出器の検出信号を直接コントローラへ有線信号で与えることができ伝送遅れが無いことを特徴とする請求項１に記載のクレーン位置決め装置という手順をとったのである。

また、本発明は、前記クレーン制御装置は、前記走行位置検出装置及び前記横行位置検出装置によって検出された前記ガーダーの走行方向位置及び前記トロリーの横行方向位置から、前記ガーダーの吊具目的走行方向位置及び前記トロリーの吊具目的横行位置までの距離を計算し、これら計算された距離に前記演算処理装置によって演算された前記ガーダーの走行方向誤差及び前記トロリーの横行方向誤差を加算した値がゼロになる位置に前記ガーダー及び前記トロリーを停止させることで吊具中心位置を吊具目的位置に停止させることを特徴とする請求項１に記載のクレーン位置決め装置という手順をとったのである。

また、本発明は、前記クレーン制御装置は、前記走行位置検出装置及び前記横行位置検出装置によって検出された前記ガーダーの走行方向絶対位置検出及び前記トロリーの横行方向絶対位置検出を行う事により、位置補正を行う必要が無く位置補正時に発生する位置補正量変化による吊具振れが発生しないことを特徴とする請求項１に記載のクレーン位置決め装置という手順をとったのである。

また、本発明は、第１の走行レール上を走行方向に走行するガーダーと、前記第１の走行レールに平行に設置された第２の走行レール上を走行方向に走行するガーダーとこの２つのガーダー間に前記走行レールに実質的に直交するように敷設された横行レール上を横行方向に横行するトロリーとを有するクレーンの位置決めを行うクレーン位置決め装置の制御方法において、
前記第１の走行レールの走行方向と平行に設置する絶対位置スケールと、前記絶対位置スケールより走行方向位置を検出する第１の走行絶対値位置検出装置と、前記第２の走行レールの走行方向と平行に設置する絶対位置スケールと、前記絶対位置スケールより走行方向位置を検出する第２の走行絶対位置検出装置と、前記トロリーの横行方向と平行に設置する絶対位置スケールと、前記トロリーの横行方向位置を検出する横行絶対位置検出装置とを備え、
前記第１及び前記第２の走行絶対位置検出装置の検出値から前記ガーダーに対する正常状態時のクレーンの傾きを演算し、前記第１及び前記第２の走行用絶対位置検出装置の検出値及び横行用絶対位置検出装置の検出値とから前記ガーダーの走行方向誤差を演算処理装置によって演算し、
前記ガーダーの吊具目的走行方向位置及び前記トロリーの吊具目的横行位置を与えられており、前記走行絶対位置検出装置及び前記横行絶対位置検出装置によって検出された前記ガーダーの走行方向絶対位置及び前記トロリーの横行方向絶対位置を、前記演算処理装置によって演算された前記ガーダーの走行方向誤差で補正した位置が、前記ガーダーの吊具目的走行方向位置及前記トロリーの吊具目的横行方向位置に一致するように、前記ガーダー及び前記トロリーを停止させることを特徴とするものである。

本発明によると、車輪の磨耗やスリップによる誤差に影響を受けず前記ガーダー及び前記トロリーの絶対位置を検出することができ、移動距離に制約を受けず絶対位置を検出することができる。また、伝送遅れのない絶対位置を検出することができる。また、前記ガーダー位置とねじれにより発生する吊具中心位置との誤差をゼロとすることができ、吊具中心位置を吊具目的位置に停止させることができる。また、位置補正の必要が無く従来位置補正時に発生していた位置補正量変化による吊具振れを抑えることができる。

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１〜２は、本発明の方法を実施する自動クレーンの構成を示す図である。図１は自動クレーンの構成を示す正面図である。二つのレールには走行車輪ａ、走行車輪ｂが取り付けられたクレーン本体であるガーダが設置されレール上を自由に走行できる。このガーダ上に横行できるように横行レールａと横行レール上を移動できる横行トロリー１０が設置されている。この横行トロリー１０にはロープを介して吊り下げ用の吊具を備えている。 この種のクレーン機体は一般的に垂直方向へ約７００（ｍ）移動し、横行トロリーは左右方向へ約４０（ｍ）移動し、吊具は上下方向へ約１５（ｍ）巻き上・巻き下して用いられる。

図１において１は走行絶対位置スケールａ、２は走行絶対位置スケールｂ、５は軌条上に設置された各レールと平行に設置する横行絶対位置スケールａである。３は走行位置読み取り器ａ、４は走行位置読み取り器ｂ、６は横行位置読み取り器ａである。この横行位置読み取り器ａ(６)は上記絶対位置スケールの値を読み取れる位置に移動体であるクレーン側に取り付ける。絶対位置スケール内には絶対位置に応じて磁石が配置されており位置読み取り器はこの磁石からの磁力を読み取ることにより０．１ｍｍ単位での絶対位置を検出することができる。１１はクレーン制御コントローラである。

位置読み取り器は同一移動体であるクレーン移動体内に設置されたクレーン制御コントローラ１１へ直接有線伝送で送ることができ伝送速度は１．５Ｍｂｐｓ程度となる。また位置読み取り器は、クレーン制御コントローラ処理速度と同等またはそれ以上の更新周期で位置情報を更新できるのでクレーン制御コントローラ１１は位置補正の必要がない移動体の連続絶対位置でクレーン位置を検出することができる。
図２は自動クレーンの構成を示す側面図である。同一名称には図１と同一符号を付している。
クレーン制御コントローラ１１は、第１及び前記第２の走行絶対位置検出装置の検出値からガーダーに対する正常状態時のクレーンの傾きを演算し、第１及び前記第２の走行用絶対位置検出装置の検出値及び横行用絶対位置検出装置の検出値とからガーダーの走行方向誤差を演算処理装置で演算する。次にクレーン制御コントローラ１１は、ガーダーの吊具目的走行方向位置及びトロリーの吊具目的横行位置を与えられており、走行絶対位置検出装置及び横行絶対位置検出装置によって検出されたガーダーの走行方向絶対位置及びトロリーの横行方向絶対位置を、演算処理装置によって演算されたガーダーの走行方向誤差で補正した位置が、ガーダーの吊具目的走行方向位置及トロリーの吊具目的横行方向位置に一致するように、ガーダー及びトロリーを停止させる。

なお、クレーン制御装置は、第１及び第２の走行位置検出装置及びトロリーも横行位置検出装置を固定側ではなくクレーン制御コントローラ、駆動モータが搭載されたクレーンのある可動側に設ける事で位置検出器の検出信号を直接コントローラへ有線信号で与えることができる。このため伝送遅れをなくすことができる。

また、クレーン制御装置は走行位置検出装置及び横行位置検出装置によって検出されたガーダの走行方向位置及びトロリーの横行方向位置から、ガーダの吊具目的走行方向位置及びトロリーの吊具目的横行位置までの距離を計算し、これら計算された距離に演算処理装置によって演算されたガーダの走行方向誤差及びトロリーの横行方向誤差を加算した値がゼロになる位置にガーダー及びトロリーを停止させることで吊具中心位置を吊具目的位置に停止させる。

クレーン制御装置は、走行位置検出装置及び横行位置検出装置によって検出されたガーダの走行方向絶対位置検出及びトロリーの横行方向絶対位置検出を行う。これにより位置補正を行う必要が無く位置補正時に発生する位置補正量変化による吊具振れを防止できる。

図３はクレーン機体の走行によるねじれを検出し、吊具中心位置を検出する方法を示す図である。走行位置読み取り器ａと走行位置読み取り器ｂの検出位置の差分よりクレーン機体の斜行量αを求め、横行位置読み取り器ａの検出位置と走行絶対位置スケール取り付け間隔βの比より吊具中心位置を検出することができる。

例えば、走行位置読み取り器ａの値を１００ｍ、走行位置読み取り器ｂの値を９９．５ｍ、横行位置読み取り器ａの値を２０ｍ、走行絶対位置スケール取り付け間隔βを３０ｍとした場合、走行位置読み取り器ａと走行位置読み取り器ｂの差分は０．５ｍであるのでクレーンの走行による吊具中心位置のズレ量は０．５ｍ×２０ｍ÷３０ｍ≒０．３３ｍ となり走行位置読み取り器ａを基準とした場合１００ｍ−０．３３ｍ≒９９．６７ｍとなる。

本発明の方法を適用する自動クレーンの構成を示す正面図 本発明の方法を適用する自動クレーンの構成を示す側面図 本発明の方法を適用する自動クレーンの構成を示す平面図 従来の方法を適用した自動クレーンの構成を示す平面図

符号の説明

１ 走行絶対位置スケールａ
２ 走行絶対位置スケールｂ
３ 走行位置読み取り器ａ
４ 走行位置読み取り器ｂ
５ 横行絶対位置スケールａ
６ 横行位置読み取り器ａ
８ ガーダ
１０ 横行トロリー
１１ クレーン制御コントローラ

Claims (5)

1. 第１の走行レール上を走行方向に走行するガーダーと、前記第１の走行レールに平行に設置された第２の走行レール上を走行方向に走行するガーダーとこの２つのガーダー間に前記走行レールに実質的に直交するように敷設された横行レール上を横行方向に横行するトロリーとを有するクレーンの位置決めを行うクレーン位置決め装置において、
   前記第１の走行レールの走行方向と平行に設置する絶対位置スケールと、
   前記絶対位置スケールより走行方向位置を検出する第１の走行絶対値位置検出装置と、
   前記第２の走行レールの走行方向と平行に設置する絶対位置スケールと、
   前記絶対位置スケールより走行方向位置を検出する第２の走行絶対位置検出装置と、
   前記トロリーの横行方向と平行に設置する絶対位置スケールと、
   前記トロリーの横行方向位置を検出する横行絶対位置検出装置と、
   前記第１及び前記第２の走行絶対位置検出装置の検出値から前記ガーダーに対する正常状態時のクレーンの傾きを演算し、前記第１及び前記第２の走行用絶対位置検出装置の検出値及び横行用絶対位置検出装置の検出値とから前記ガーダーの走行方向誤差を演算する演算処理装置と、
   前記ガーダーの吊具目的走行方向位置及び前記トロリーの吊具目的横行位置を与えられており、前記走行絶対位置検出装置及び前記横行絶対位置検出装置によって検出された前記ガーダーの走行方向絶対位置及び前記トロリーの横行方向絶対位置を、前記演算処理装置によって演算された前記ガーダーの走行方向誤差で補正した位置が、前記ガーダーの吊具目的走行方向位置及前記トロリーの吊具目的横行方向位置に一致するように、前記ガーダー及び前記トロリーを停止させる絶対位置検出クレーン制御装置を有することを特徴とするクレーン位置決め装置。
2. 前記クレーン制御装置は、前記第１及び前記第２の走行位置検出装置及び前記トロリーも横行位置検出装置を固定側ではなくクレーン制御コントローラ、駆動モータが搭載されたクレーンのある可動側に設ける事で位置検出器の検出信号を直接コントローラへ有線信号で与えることができ伝送遅れが無いことを特徴とする請求項１に記載のクレーン位置決め装置。
3. 前記クレーン制御装置は、前記走行位置検出装置及び前記横行位置検出装置によって検出された前記ガーダーの走行方向位置及び前記トロリーの横行方向位置から、前記ガーダーの吊具目的走行方向位置及び前記トロリーの吊具目的横行位置までの距離を計算し、これら計算された距離に前記演算処理装置によって演算された前記ガーダーの走行方向誤差及び前記トロリーの横行方向誤差を加算した値がゼロになる位置に前記ガーダー及び前記トロリーを停止させることで吊具中心位置を吊具目的位置に停止させることを特徴とする請求項１に記載のクレーン位置決め装置。
4. 前記クレーン制御装置は、前記走行位置検出装置及び前記横行位置検出装置によって検出された前記ガーダーの走行方向絶対位置検出及び前記トロリーの横行方向絶対位置検出を行う事により、位置補正を行う必要が無く位置補正時に発生する位置補正量変化による吊具振れが発生しないことを特徴とする請求項１に記載のクレーン位置決め装置。
5. 第１の走行レール上を走行方向に走行するガーダーと、前記第１の走行レールに平行に設置された第２の走行レール上を走行方向に走行するガーダーとこの２つのガーダー間に前記走行レールに実質的に直交するように敷設された横行レール上を横行方向に横行するトロリーとを有するクレーンの位置決めを行うクレーン位置決め装置の制御方法において、
   前記第１の走行レールの走行方向と平行に設置する絶対位置スケールと、
   前記絶対位置スケールより走行方向位置を検出する第１の走行絶対値位置検出装置と、
   前記第２の走行レールの走行方向と平行に設置する絶対位置スケールと、
   前記絶対位置スケールより走行方向位置を検出する第２の走行絶対位置検出装置と、
   前記トロリーの横行方向と平行に設置する絶対位置スケールと、
   前記トロリーの横行方向位置を検出する横行絶対位置検出装置とを備え、
   前記第１及び前記第２の走行絶対位置検出装置の検出値から前記ガーダーに対する正常状態時のクレーンの傾きを演算し、前記第１及び前記第２の走行用絶対位置検出装置の検出値及び横行用絶対位置検出装置の検出値とから前記ガーダーの走行方向誤差を演算処理装置によって演算し、
   前記ガーダーの吊具目的走行方向位置及び前記トロリーの吊具目的横行位置を与えられており、前記走行絶対位置検出装置及び前記横行絶対位置検出装置によって検出された前記ガーダーの走行方向絶対位置及び前記トロリーの横行方向絶対位置を、前記演算処理装置によって演算された前記ガーダーの走行方向誤差で補正した位置が、前記ガーダーの吊具目的走行方向位置及前記トロリーの吊具目的横行方向位置に一致するように、前記ガーダー及び前記トロリーを停止させることを特徴とするクレーン位置決め装置の制御方法。

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