JP2015518804A - クレーン及び関連する操作方法 - Google Patents

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Abstract

本発明はクレーン（１０１）に関する。クレーン（１０１）は、少なくとも一つの横方向（Ｘ，Ｙ）に可動の、吊上げ操作を実施するホイスト（１１３）を有する。ホイスト（１１３）の横方向移動を制御するコントローラ（１２５）が設けられる。定義された安全圏（１４５，１４７）内の人間を検出する画像センサ（１２７）が設けられる。コントローラ（１２５）は、画像センサ（１２７）が安全圏（１４５、１４７）内に人間を検出するとクレーン（１０１）の操作を防止する構成を有する。本発明はクレーン（１０１）及び関連方法のための制御システムにも関する。

Description

本発明は、クレーン、クレーン制御システム、及びクレーン操作方法に関する。
図１に例示するタイプのガントリークレーン１を使用して負荷を製造プラントに移送することはよく知られている。ガントリークレーン１は例えば、シートメタルプレス加工設備内で車両のボディパネルをプレス加工する装置のダイ３を移送するために使用される。クレーン１は専任クレーンオペレータと、一人又は一人超のスリングオペレータとにより操作される。
クレーン１は長手方向Ｘに可動のブリッジ９を含む。ホイスト１３を格納するクラブユニット１１がブリッジ９上に可動状態で搭載され、横断方向Ｙに走行可能である。矩形のリフトフレーム１５がホイスト１３で支持され、４本のスリング１７ａ−１７ｄがリフトフレーム１５に恒久的に連結される。４本のスリング１７ａ−１７ｄの各々はその自由端（即ち、リフトフレーム１５から遠い側の端部位置）位置にカップリングを有し、前記カップリングは、プレス工具あるいはダイ３等の負荷上の各固定ポイント１９ａ−１９ｄに装着され、且つ、ロックピンで固定される。ホイスト１３を操作してリフトフレーム１５を上下させるとダイ３が上下する。ダイ３は、このダイ３を一旦吊上げてからブリッジ９及び又はクラブユニット１１を走行させて移送する。
取扱う負荷から見て、ダイ３をダイベッドの前後に移送するのは危険であり得る。リフトフレーム１５がダイベッド内を移動する時、スリング１７ａ−１７ｄの一本が静止物体（ダイ３等の）にぶつかり、この静止物体をずらす恐れがある。初期吊上げ操作をホイスト１３で行う場合、吊上げるべきダイ３にスリング１７ａ−１７ｄの一本がぶつかり、自由動作を生じさせ得る。更にダイ３は、初期吊上げ時にバランスを崩し、センタリングに先立つ初期偏倚または揺動を生じ得る。ダイ３はその移動時に静止物体あるいは別のダイ３と衝突し得る。これらは潜在的危険性を含むシナリオであり、クレーンやスリングのオペレータは相当注意を払う必要がある。
解決しようとする課題は、従来システムに係わる問題の少なくとも幾つかを改善あるいは解決する事である。
本発明の各様相によれば、クレーン、クレーン用の制御システム、及びクレーン操作方法が提供される。
本発明の他の様相によれば、クレーンであって、
少なくとも一つの横方向において可動であり、吊上げ操作を実施するホイスト、
前記ホイストの横方向移動を制御するコントローラ、
所定の安全エリア内の人を検出するイメージングセンサ、
を含み、
前記コントローラが、前記イメージングセンサが前記安全エリア内に人を検出した場合はクレーン操作を防止する構成を有するクレーンが提供される。
例えばクレーンあるいはスリングオペレータが安全エリア内に人を発見した場合にコントローラがクレーン操作を防止できることが有益である。かくして、クレーン操作者がクレーン操作の安全性を高め得る。
イメージセンサは、例えば人感センサを用いて人を検出する可視光（光学）カメラを含み得る。あるいは、又は更には熱探知カメラを設け得る。その他技法により安全エリア内の人の有無を検出できる。
コントローラは、クレーン操作を防止する際にホイストの横方向動作を防止する構成を有し得る。コントローラは、ホイストの横方向動作を防止するための、ホイストの移動速度を低下させる構成、あるいは、ホイスト（所謂、“クリープ”あるいは“インチング”モード）を強制増分動作させる構成を有し得る。あるいはコントローラは、ホイストの横方向動作を停止させる構成を有し得る。コントローラは、ホイストの移動速度を漸次低下させて行き、ある時間をかけて、前記ホイストを停止させる構成を有し得る。ホイストの横方向動作には、ホイストの前後左右及びそれらの組み合わせ動作が含まれる。
コントローラは、ホイストが吊上げ操作実施中である場合のみクレーン操作を防止する構成を有し得る。この構成を有するコントローラは、ホイストのその他の操作モード、例えば降下操作実施中はクレーン操作を防止しない。従って、オペレータは、コントローラによりクレーン操作を防止されることなく、負荷の荷下ろし案内を手伝うことができる。
コントローラは、クレーン操作防止時にホイスト操作を防止する構成を有し得る。ホイストの操作速度を低下させて吊上げ操作速度を低下させ得る。あるいは、コントローラは、吊上げ操作を防止させるようホイストを制御する構成を有し得る。ホイストは負荷を荷下ろしする降下操作をも実施できる。コントローラは、ホイストが実施する降下操作に悪影響を及ぼすこと無く、吊上げ操作を防止する構成を有し得る。
クレーンは、印加負荷を監視する負荷センサを更に含み得る。コントローラは、負荷センサが所定閾値（例えば４０メートルトン）に等しいあるいはそれ以上の負荷を検出した場合にクレーン操作を防止する構成を有し得る。前記閾値は、例えば、ホイストがボルスタに装着されたダイを吊上げる場合にクレーンを過負荷から保護するよう定義され得る。コントローラは、負荷センサが初期印加負荷後に負荷増大を検知した場合はクレーン操作を防止する構成を有し得る。そのような負荷増大は衝突等の事象を表し得る。
負荷に連結する少なくとも一つのカップリングをホイストに装着し得る。カップリングはフックあるいはその他の装着手段であり得る。カップリングの操作高さを監視する高さセンサを設け得る。カップリングの操作高さはここではホイスト移動位置として参照される。ホイスト移動位置を測定するエンコーダをホイスト上に設け得る。
コントローラは、ホイスト移動位置が所定の操作範囲外あるいは所定操作高さより上である場合は吊上げ操作を防止する構成を有し得る。コントローラは、ホイスト移動位置が所定の操作範囲外あるいは所定操作高さより上である時、負荷センサが負荷増大を検出した場合にホイスト操作を防止する構成を有し得る。
コントローラは、高さセンサによりカップリング高さが所定参照高さ以下であると検出された場合にホイストの横方向動作を防止する構成を有し得る。コントローラは、ホイストの移動速度を低下させる構成を有し得る。あるいはコントローラは、高さセンサによりカップリング高さが所定操作高さ以下であると判定された場合にホイストの横方向増分動作のみを許容する構成を有し得る。
支持体からの初期負荷吊上げ時、ホイストが負荷中心からオフセットする（オフセンターと称される）と負荷の初期揺動が生じ得る。コントローラは、負荷の初期吊上げに続く所定時間、ホイストの吊上げ操作及び又はクレーンの横方向動作を制限あるいは防止する構成を有し得る。負荷センサは、負荷を吊上げてクレーンから吊り下げた初期時点（ここでは初期印加負荷と称する）を判定し得る。コントローラは、初期印加負荷後のクレーン操作を制限あるいは防止する構成を有し得る。コントローラは、随意的にはホイストから負荷までの距離を考慮して、負荷揺動を軽減させ得る測定時間、クレーン操作を防止させ得る。前記測定時間は、例えば５秒、１０秒、あるいは１５秒であり得る。負荷センサは、負荷の加速度から荷揺れ事象中の印加負荷変動を検出し得る。コントローラは、荷揺れを軽減させ得る明確な時間長を指定するのではなく寧ろ、検出した負荷変動に応答して吊上げ操作を防止させ得る。
クレーンが負荷を担持している場合、ホイストを上下に操作すると負荷の垂直方向加速度による印加負荷変動が生じる。コントローラは、負荷の加速度が原因で生じるそうした印加負荷変動に応答してホイストの横方向動作が防止されるのを回避するフィルタ及び又は閾値を適用し得る。あるいはコントローラは、吊上げ操作が実施中であるが否かを、例えば、ユーザー入力をチェックさせる通信によりチェック可能である。コントローラは、相当する吊上げ操作が無い場合に負荷センサが負荷増大を検出した時はクレーン操作を防止する構成を有し得る。
負荷センサは、初期印加負荷中、やがて安定状態に落ち着く初期負荷増大（及び、恐らくはオーバーシュートも）を含む載荷を検出し得る。初期印加負荷をホイストで実施する場合、これらの負荷特性は参照高さ以下においてのみ検出されるべきである。コントローラは、オーバーシュート測定値を破棄し、安定状態の負荷センサ信号のサンプリングに依存する構成を有し得る。任意のその他時間に印加負荷が安定状態から実質的に増大する場合は恐らく衝突事象が発生したことの表示であり、コントローラは例えば、ホイストの横方向動作を防止することでクレーン操作を防止する構成とされる。
負荷測定値の急減は衝突したスリングの解放等の事象を表し得る。コントローラは、負荷センサが測定する負荷減少に応答してクレーン操作を防止する構成を有し得る。ホイストが降下操作実施中であるかを判定するチェックを実施し得る。当該機能はホイストの降下操作中は中断させ得る。
負荷センサはクレーンに対する印加負荷を測定可能である。負荷センサは例えば、ホイスト位置あるいは負荷に連結するカップリング位置での印加負荷を測定し得る。
負荷位置を監視する負荷位置センサを設け得る。負荷位置センサは例えば、ホイストに関する負荷位置を監視し得る。負荷位置センサは例えば、レーザー及び関連するレシーバを含み得る。レーザーからの放射光をレシーバに反射するターゲットを設け得る。ターゲットは負荷上、あるいはホイストに連結したリフトフレーム上に設け得る。反射信号を配向することで負荷位置を計算可能となる。レシーバは例えば、レーザーからの反射光を検出する電荷結合デバイス（ＣＣＤ）を含み得る。
荷揺れを計測する一つ以上の追加のセンサを設け得る。例えば、クレーンは一つ又は一つ超のスリング位置における印加負荷を計測する一つ以上の負荷センサを含み得る。あるいは、動作検出システムで荷揺れを検出できる。
コントローラを無効化してクレーン操作防止を無効化する無効化スイッチを設け得る。無効化スイッチは、例えばクレーンの点検及び又は較正を容易化するために使用され得る。無効化が有効であることを示す警告装置、例えば点滅ランプを設け得る。
本発明の更に他の様相によれば、クレーンであって、
吊上げ操作を実施するホイストにして、少なくとも一つの横方向に可動のホイスト、
前記ホイストの横方向移動を制御するコントローラ、
を含み、
前記コントローラが、前記ホイストが横方向に増分移動する移動防止モードを実施させる構成を有するクレーンが提供される。
ホイストの横方向増分移動の参照位置は、必要に応じて前後左右あるいはそれらを任意に組み合わせたものであり得る。
コントローラは、前記移動防止モード実施時に各ユーザー入力に応答してホイストを所定距離移動させる構成を有し得る。従って、コントロールユニット上のジョイスティック及び又はトリガーを作動する都度、クレーンは所定距離走行する。コントローラは、前記ジョイスティック及び又はトリガーの個別起動に対する移動を超えるホイスト移動を許可しない（ジョイスティック及び又はトリガーをその作動位置に保持する時間とは無関係に）。ジョイスティック及び又はトリガーは寧ろ中立位置に復帰し、再操作されることでコントローラに次のホイストの横方向増分移動を実施させるべきである。かくしてコントローラは遠隔操作の各個別作動に応答してホイストを横方向に増分移動させ得る。
クレーンは、ホイストに対する負荷位置を判定する負荷位置センサを更に含み得る。負荷位置センサはレーザートランシーバーを含み得る。
本発明の更に他の様相によれば、吊上げ操作を実施するホイストにして、少なくとも一つの横方向に可動のホイストを含むクレーンの操作方法であって、
ホイスト移動防止モードを実施してホイストの移動を横方向増分移動に制限することを含む方法が提供される。前記制限に際しては各横方向増分移動に対するユーザー入力が要求され得る、つまり横方向増分移動は各ユーザー入力に応答して創出され得る。
本発明の更に他の様相によれば、クレーンであって、
吊上げ操作を実施するホイストにして、少なくとも一つの横方向に可動のホイスト、
前記ホイストの横方向移動を制御するコントローラ、
前記ホイストを負荷に連結するためにホイストに装着したカップリング、
前記カップリングの高さを監視する高さセンサ、
を含み、
前記コントローラが、前記高さセンサにより検出された前記カップリングの作動高さがその所定作動高さ以下である場合、あるいは、一つ又は一つ超の所定作動高さ範囲外である場合、前記ホイストの横方向移動を防止する構成を有するクレーンが提供される。前記作動高さは参照高さであり得る。
前記コントローラは、前記高さセンサにより前記カップリングの高さ位置がその所定作動高さ以下であると判定された場合、前記ホイストの移動速度を低下させる、あるいは、前記ホイストの横方向増分移動のみを許容する構成を有し得る。前記カップリングの高さは、例えば、リフトフレームの高さを参照して直接あるいは間接的に計測され得る。
本発明の更に他の様相によれば、ホイスト及び前記ホイストに装着したカップリングを含むクレーンの操作方法であって、
前記カップリングの高さを監視するステップ、
前記高さセンサにより検出された前記カップリングの作動高さがその所定作動高さ以下である場合、あるいは、一つ又は一つ超の所定作動高さ範囲外である場合、前記ホイストの横方向移動を防止するステップ、
を含む方法が提供される。
本発明の更に他の様相によれば、クレーンであって、
吊上げ操作を実施するホイストにして、少なくとも一つの横方向に可動のホイスト、
前記ホイストの横方向移動を制御するコントローラ、
印加負荷を監視する負荷センサ、
を含み、
前記コントローラが、前記負荷センサにより、前記ホイストの横方向移動中に前記印加負荷の増大が検出された場合にクレーン操作を防止する構成を有するクレーンが提供される。
本発明の更に他の様相によれば、少なくとも一つの横方向に可動のホイストを含むクレーンの操作方法であって、
印加負荷を監視するステップ、
前記負荷センサにより、前記ホイストの横方向移動中に前記印加負荷増大が検出された場合にクレーン操作を防止するステップ、
を含む方法が提供される。相当する吊上げ操作が実施されない場合に前記印加負荷増大が検出された場合はホイストの横方向移動が防止され得る。
本発明の更に他の様相によれば、ホイストを含むクレーンの操作方法であって、
初期印加負荷に続く所定時間におけるホイストの吊上げ操作を防止するステップを含む方法が提供される。
本発明は、ここに記載する方法の一つ又は一つ超を実施する構成を有するクレーン制御システムにも関連する。クレーン制御システムは機械的に実行され得る。
本発明の更に他の様相によれば、クレーンであって、
吊上げ操作を実施するホイストにして、少なくとも一つの横方向に可動のホイスト、
前記ホイストを制御するコントローラ、
前記ホイストの吊上げ高さを監視する高さセンサ、
を含み、
前記コントローラが、前記ホイストの吊上げ高さに依存する第１及び第２の操作モードに従い前記ホイストを操作する構成を有するクレーンが提供される。
前記コントローラは、第１吊上げ高さ範囲では第１操作モードに従い、第２吊上げ高さ範囲では第２操作モードに従い、前記ホイストを操作する構成を有する。前記第１及び第２の吊上げ高さ範囲は、所定の操作高さを参照して定義され得る。第１吊上げ高さ範囲は所定操作高さ以上、第２吊上げ高さは所定操作高さ以下、あるいはその逆、であり得る。吊上げ高さはカップリングあるいは負荷の高さに対して参照され得る。
本発明の更に他の様相によれば、ホイスト、前記ホイストの吊上げ高さを監視する高さセンサ、を含むクレーンの操作方法であって、前記ホイストの吊上げ高さに依存する第１及び第２の操作モードに従い前記ホイストを自動操作するステップを含む方法が提供される。
本発明の更に他の様相によれば、コンピュータシステムであって、プログラム可能な回路、前記プログラム可能な回路を、ここに記載する方法の一つあるいは一つ超を実施させるようプログラムするための、コンピュータ読み取り可能な少なくとも一つの媒体上にエンコードされたソフトウェア、を含むコンピュータシステムが提供される。
本発明の更に他の様相によれば、コンピュータ読み取り可能な指令を書き込んだコンピュータ読み取り可能な一つ又は一つ超の媒体にして、コンピュータが、前記指示の実行時にここに記載する単数あるいは複数の方法のすべてのステップを実行する媒体が提供される。
本発明の範囲内で、前述した種々の様相、実施形態、例、及び別態様を単独で、あるいは任意組み合わせにおいて実施し得るものとする。例えば、ある実施形態を参照する特徴を、それら特徴が互換性を有する限りにおいてすべての実施形態に対して適用可能である。
従来システムに係わる問題の少なくとも幾つかを改善あるいは解決するクレーン及び操作の関連方法が提供される。
図１は、従来の代表的なガントリークレーンの図式図である。 図２は、本発明の一実施形態に従うコントロールシステムを組み込んだガントリークレーンの図式図である。 図３は、本発明の一実施形態における熱探知カメラの作動範囲を示す側面図である。 図４は、図３に例示する熱探知カメラの作動範囲の平面図である。 図５は、特定操作用のクレーン操作モードを表す真理表である。 図６は、測定負荷に対して参照される負荷の安全指針を表すグラフである。 図７は、本発明の更に他の様相における実施形態に従うスリングオペレータ安全ペンダントの例示図である。 図８は、本発明の一実施形態に従うクレーンに関する安全情報を表示する照明システムの例示図である。 図９Ａ〜９Ｅは、本発明の一実施形態に従う、装置のダイを装着及び移送するクレーンの操作ステップの例示図である。 図１０は、所定の操作高さ範囲に基づきクレーン操作を制御する状況の例示図である。
本発明は製造プラント内でクレーンを操作する制御システムに関する。本発明を、装置のダイ１０３等の負荷をシートメタルプレス加工設備、例えば自動車製造プラント内で移送する電動式天井走行クレーン（ＥＯＴ）を参照して説明する。例えば、各ダイ１０３は３〜４メートルトンのものであり得る。クレーン１０１はクレーンオペレータ及び一人又は一人超のスリングオペレータにより制御される。
図２に示すように、クレーン１０１は長手方向Ｘ（南北）に可動のブリッジ１０９を含む。ホイスト１１３を格納するクラブユニット１１１がブリッジ１０９上に可動状態で搭載され、且つ、横断方向Ｙ（東西）に移動可能である。ブリッジ１０９は３つの操作速度を有し、クラブユニット１１１は２つの操作速度を有する。ホイスト１１３は吊上げ及び降下の各操作を実施する３つの速度を有する。
矩形のリフトフレーム１１５がホイスト１１３により支持され、４本のスリング１１７ａ〜１１７ｄがリフトフレーム１１５の角部に恒久的に連結される。各スリング１１７ａ〜１１７ｄには、ダイ１０３上の各固定ポイント１１９ａ〜１１９ｄへの装着用のフック（図示せず）がその遠端位置に固定装着される。ホイスト１１３を上下に操作するとリフトフレーム１１５がダイ１０３を上下させる。ダイ１０３は、このダイ１０３を一旦吊上げてブリッジ１０９及び又はクラブユニット１１１を走行させて移送される。クレーンオペレータは、可視ディスプレイユニット１２３を組み込んだ無線遠隔制御ユニット１２１を用いてクレーン１０１を制御する。遠隔制御ユニット１２１が、ブリッジ１０９上に搭載した中央制御ユニット１２５と無線通信する。
ダイ１０３を包囲する、図３に示す作業ゾーン１２９を監視する赤外線熱探知カメラ１２７がクラブユニット１１１上に設けられる。クラブユニット１１１上には、作業ゾーン１２９を平面図で示すビデオストリームを生成する第１可視カメラ１３１も設けられる。作業ゾーン１２９の別の画像を提供する第２及び第３のビデオカメラ１３３、１３５がブリッジ１０９の各端部に搭載される。ビデオカメラ１３１、１３３、１３５はそのビデオデータを中央制御ユニット１２５に出力する。
中央制御ユニット１２５は、ビデオデータ転送用の無線トランスミッタ及びアンテナ１３７に接続される。転送されたビデオデータは、第１ビデオカメラ１３１からのビデオデータを可視ディスプレイユニット１２３上に表示させる遠隔制御ユニット１２１により受けられる。遠隔制御ユニット１２１は、クレーンオペレータが各可視カメラ１３１、１３３、１３５からのビデオデータ出力を選択して可視ディスプレイユニット１２３上に表示させ得るようにする構成を随意的に有し得る。遠隔無線レシーバ１３９は転送されたビデオデータをも受け、このデータが、サイトネットワーク１４３に連結した記憶装置１４１上に記憶される。ビデオデータは、例えば、参照ライブラリを提供する経過期間、例えば３０日間記憶され得る。
作業ゾーン１２９は、同中心状態で配置した内側安全エリア１４５及び外側安全エリア１４７を含む。ここに記載する如く、中央制御ユニット１２５は内側安全エリア１４５及び外側安全エリア１４７内におけるオペレータ（あるいはその他人）の存否に依存してクレーン１０１の制御を変更する。ビデオカメラ１３１、１３３、１３５の一つ又は一つ超からのビデオデータが、オペレータの存否を検出するために使用され得るが付随物移動により高レベルの背景ノイズが生じ得る。従って、本実施形態では熱探知カメラ１２７を用いてオペレータの存否を検出する。
図３及び図４に示す如く、熱探知カメラ１２７は垂直下方に向けられ、ダイ３の周囲領域の熱画像を生成する。内側安全エリア１４５は、ダイ１０３を包囲する領域、代表的にはダイ３の外縁部から一つのダイ幅分を越えた包囲領域として定義される。外側安全エリア１４７は、内側安全エリアをさらに一つのダイ幅分を越えた領域に相当する。別の使用例では内外の各安全エリア１４５、１４７の大きさは変化し得る。ダイ１０３の周囲部は、予め定義され得、あるいは、例えば第１可視カメラ１３１からのビデオデータを用いて動的に決定し得る。
外側安全エリア１４７にオペレータの存在が検出されると、例えばライトを点灯してクレーンオペレータに知らせる。そのようなライトの一例が図８に示される。オペレータが内側安全エリア１４５に入ると、中央制御ユニット１２５はブリッジ１０９及びクラブユニット１１１の横方向移動を無効化あるいは防止し得る。ホイスト１１３の降下操作は可能であるが吊上げ操作は無効化される。吊上げ操作を無効化することで、ホイスト１１３が負荷を吊上げないことが保証され、かくして、ダイ１０３付近に人が存在する場合の荷揺れが低減される。
中央制御ユニット１２５は、ここに記載するように、熱探知カメラ１２７の出力に応答して単独で、あるいは回転エンコーダ、及びまたは、負荷センサとの組み合わせに於いて作動可能である。中央制御ユニット１２５は、例えば熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内にオペレータを検出すると、負荷センサが負荷を検出した場合のみクレーン１０１の横方向走行、及びまたは、ホイスト１１３の操作を無効化あるいは防止する構成を有し得る。この構成ではオペレータは、内側安全エリア１４５内でリフトフレーム１１５をダイ１０３装着位置内に案内できる。クレーン１０１の操作は、クレーン１０１に初期印加負荷があった場合、且つ、内側安全エリア１４５内にオペレータが検出された場合のみ、無効化あるいは防止される。図５には、検出されたパラメータに応答してクレーン１０１の操作モードを表す真理表が示される。以下に、本発明に従うクレーンで実行される安全制御システムを説明する。
参照高さ（Ｈ１）：
スリング１１７ａ〜１１７ｄ上に搭載したフック高さに基づいてホイスト移動位置を監視する回転エンコーダ（図示せず）がホイスト１１３に設けられる。参照高さＨ１（図３に示す）はクレーン１０１の操作制御用に定義される。本実施形態では参照高さＨ１は、ダイ１０３のスタック上に隙間を提供させるべく、ダイ１０３の二つのスタックの高さに１メートルを加えた高さとして設定する。参照高さＨ１は、クレーン１０１をその内部で操作する特定のダイベッド、あるいはダイベッド列に対して較正可能である。参照高さＨ１は例えば、クレーン１０１が覆うダイベッドに依存して、特定クレーン１０１用に設定し得る。多数のダイ１０３のスタック（例えばダイ１０３の二つあるいは三つのスタック）を含むダイベッドを覆うクレーン１０１用の参照高さＨ１は、ダイ１０３の単独スタックを含むダイベッドを覆うクレーン１０１用の参照高さＨ１より恐らく高くなる。
フックが参照高さＨ１より上の位置にある場合、クレーン１０１は従来様式で作働され、ブリッジ１０９あるいはクラブユニット１１１の横方向移動は制限されない。しかし、回転エンコーダがフック位置が参照高さＨ１より下であると判定すると、ブリッジ１０９及びクラブユニット１１１の横断方向移動は共に防止される。詳しくは、中央制御ユニット１２５が、クレーンオペレータによる遠隔制御ユニット１２１への各入力に応答してブリッジ１０９及びクラブユニット１１１を所定増分距離移動させる移動制限あるいは防止モード（“クリープ”モードとも称する）を実行する。かくして、ブリッジ１０９及びクラブユニット１１１は遠隔制御ユニット１２１における各制御の都度、所定距離、例えば、１秒パルス分前進移動する。移動防止モード実行時はホイスト１１３の吊上げ及び降下操作は影響を受けない。中央制御ユニット１２５は、前記増分移動を実行させるのではなく寧ろ、移動防止モード実行時にブリッジ１０９及びクラブユニット１１１の移動速度を低下させ得る。
移動防止モードの実行により、フックが参照高さＨ１以下である場合の荷揺れ及びリフトフレーム１１５の横方向移動が緩和される。クレーンオペレータは、参照高さＨ１より高い位置でダイ１０３の真上にリフトフレーム１１５を配置できる。ついでリフトフレーム１１５をホイスト１１３により参照高さＨ１より低い位置に降下させ、横方向に少量正確に移動させてリフトフレーム１１５及びフックをダイ１０３に関して位置決めできる。その後クレーンオペレータは、リフトフレーム１１５及びダイ１０３が横方向移動を生じる前に、これらリフトフレーム１１５及びダイ１０３を参照高さＨ１より高く垂直方向上方に吊上げさせ得る。フックがその横方向移動中に参照高さＨ１より上方に維持されるため、フックの一つが不注意によりダイ１０３に衝突させる恐れが低下する。
更に、フック位置が参照高さＨ１より高くなるまでダイ１０３の横方向移動が防止されるため、ダイ１０３がその移動中に静止物体と衝突する恐れが低下する。参照高さＨ１には、ダイ１０３の２つのスタックの高さの上方に追加された１ｍ分間隙が含まれるため、支持されるダイ１０３はダイベッド内のその他のダイ１０３より上方にある。
負荷センサ：
ホイスト１１３位置の印加負荷を計測し、負荷データ信号を中央制御ユニット１２５に出力する負荷センサ（図示せず）が設けられる。ホイスト１１３位置における検出負荷の増大は、代表的には、クレーン１０１による負荷の初期吊上げ及び吊下時の初期印加負荷に相当する。中央制御ユニット１２５は、オーバーシュート計測値を破棄し、定常状態時の負荷センサ信号のサンプリングに依存する較正を有し得る。初期印加負荷中、負荷センサは、やがて安定状態に落ち着く初期オーバーシュートを含む負荷増大を検出し得る。中央制御ユニット１２５は、検出した負荷が初期印加負荷後の実質的安定状態から増大した場合は衝突事象の発生と判定してクレーン１０１の操作を防止する。
中央制御ユニット１２５は、クレーン１０１の操作状態をチェックして、検出負荷の適否を判定する構成を有し得る。中央制御ユニット１２５は、新規負荷が付加されたと誤判断する恐れを低下させるためのフィルタを適用、あるいは記憶閾値との比較を実施し得る。本実施形態では閾値負荷５００ｋｇを用いて新規負荷の印加か否かを判定する。中央制御ユニット１２５が不正負荷の付加と判定すると安全プロトコルが開始される。安全プロトコル適用が要求される代表的シナリオ例を以下に略記する。
リフトフレーム１１５の横方向移動時に、相当する吊上げ操作無しで印加負荷が増大する場合は恐らくフックが静止ダイ１０３に衝突したことを表す。これは、付加された力でダイ１０３がずれる恐れがあることから危険である。従って、仮に、ホイスト１１３位置における印加負荷増大検出時にリフトフレーム１１５が横方向移動中であれば、中央制御ユニット１２５はクレーン１０１の走行を停止させる。これは、ホイストが、例えば参照高さＨ１より上方を移動する場合は特に重要である。中央制御ユニット１２５は、印加負荷検出時にフックが参照高さＨ１より上方にある場合のみ、クレーン１０１の走行を停止させる構成を有し得る。
ダイ１０３の初期吊上げ時には、リフトフレーム１１５がダイ１０３の中心からずれることによる荷揺れリスクがある。スリングオペレータは、その予防策として初期吊上げ時にはダイ１０３から離れるべきである。中央制御ユニット１２５は、初期吊上げシナリオを危険載荷状態（ＬＯＵＳ）として分類し、熱探知カメラ１２７で内側安全エリア１４５内のスリングオペレータの存否をチェックする。中央制御ユニット１２５は、負荷センサが定義された閾値を上回る印加負荷増大を検出すると、内側安全エリア１４５内にスリングオペレータがいる場合はホイスト１１３の吊上げ操作を防止する。熱探知カメラ１２７により内側安全エリア１４５内にスリングオペレータが検出される間、ダイ１０３の初期吊上げは実施できない。内側安全エリア１４５内に人がいない場合のみ、ホイスト１１３の初期吊上げ操作を実施できる。
荷揺れは、ダイ１０３の重心がリフトフレーム１１５の真下に来ると収まり、この時点でダイ１０３は安全に吊上げ可能となる。荷揺れは初期吊上げ後５秒で収まると考えられる。荷揺れ時間はウィンチ１１３と負荷の重心との間の距離に依存する。従って、荷揺れ時間はダイ１０３上方におけるブリッジ１０９の高さに依存して変化し得る。従って、中央制御ユニット１２５は、負荷センサによる印加負荷増大検出から５秒の所定時間経過後にダイ１０３を安全載荷状態（ＬＯＳ）として分類する。初期吊上げ後、熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内へのスリングオペレータ進入を判定すると、ホイスト１１３の操作は前記時間経過後に許容される。
図６には、負荷センサの検出する印加負荷を参照する負荷のＬＯＵＳあるいはＬＯＳの分類がチャートＢを参照して例示される。チャートＢは、スリング１７ａ〜１７ｄに連結したフックが参照高さＨ１以下にあるとして作成されたものである。
負荷センサはクレーン１０１への最大印加負荷を制限するためにも使用できる。負荷センサが定義閾値以上、例えば４０メートルトンの負荷を検出すると、中央制御ユニット１２５はホイスト１１３の操作を防止し、且つ、随意的には負荷の幾分かを解放させ得る。クレーン１０１が、ボルスタにボルト止めされたダイ１０３を吊上げるべく操作された場合、中央制御ユニット１２５はホイスト１１３を停止させてダイ１０３あるいはクレーン１０１の損傷を防止させ得る。
ペンダント制御
先に概説したように、クレーンオペレータにはクレーン１０１の操作を制御する遠隔制御ユニット１２１が提供される。遠隔制御ユニット１２１は、クレーン１０１を操作するために起動すべきバネ偏倚作動式のスイッチ（図示せず）を備える。遠隔制御ユニット１２１には、クレーン１０１の操作を停止させるコントローラ停止ボタン（図示せず）も設けられる。
本発明によれば、各スリングオペレータ用の、図７に例示する如き装置制御ユニット（ＭＣＵ）ペンダント１４９が提供される。ペンダント１４９上には、スリングオペレータが、内側安全エリア１４５等の潜在的危険領域に入る都度作動すべきペンダント停止ボタン１５１が設けられる。クレーン１０１は、ペンダント停止ボタン１５１を作動させると無効化される。遠隔制御ユニット１２１及び前記一つまたは一つ超のペンダント１４９は直列に連結される。クレーン１０１は、遠隔制御ユニット１２１及び各ペンダント１４９からの確認信号を受けた場合のみ、作動可能とされる。コントローラ停止ボタンあるいはペンダントの停止ボタン１５１（アクティブなペンダント１４９の何れかの）を起動させるとクレーン１０１の操作が停止される。中央制御ユニット１２５は、クレーン１０１をリセットさせるためにアクティブな各ペンダント１４９のリセット及び、それに続く遠隔制御ユニット１２１からの確認信号受信を要求する。
ブリッジ上に搭載したカメラ１３１、１３３、１３５はコントローラ停止ボタン１５１の起動後でさえ作動し続け、プロセス全体の記録を入手する。
ガントリー表示システム
図８に示すように、ブリッジ１０９上にはクレーン１０１の操作状況を表示するランプ表示パネルが設けられる。ブリッジ１０９上にランプを設けることで、クレーン１０１の使用時にクレーンオペレータにそれらランプが見える。随意的には遠隔制御ユニット１２１上にも同じ信号を表示させ得る。
第１ランプ１５３は負荷がクレーン１０１に担持されているか否かを表示する。第１ランプ１５３は、負荷センサがホイスト１１３への印加負荷検出時に点灯される。第２ランプ１５５は、フックが参照高さＨ１より上方でスリング１１７ａ〜１１７ｄに連結されたか否かを表示する。第２ランプ１５５は、フックが回転エンコーダが参照高さＨ１より下方にあると判定すると点灯される。
内側安全エリア１４５内におけるスリングオペレータ等の人の存否が第３及び第４のランプ１５７、１５９により表示される。第３ランプ１５７は緑色であり、熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内に人を検出しない場合に点灯する。第４ランプ１５９は赤色であり、熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内に人を検出すると点灯する。
コントローラ停止ボタンの状態は第５及び第６のランプ１６１、１６３により表示される。第５ランプ１６１は緑色であり、遠隔制御ユニット１２１が操作可能な場合に点灯する。第６ランプ１６３は赤色であり、コントローラ停止ボタンの起動時に点灯する。
第１及び第２のペンダント１４９の状態は相当するランプ対により表示される。詳しくは、第７及び第８のランプ１６５、１６７が第１ペンダント１４９の状態を表示する。第７ランプ１６５は緑色であり、第１ペンダント１４９が作動中である場合に点灯する。第８ランプ１６７は赤色であり、ペンダント停止ボタン１５１の起動時に点灯する。第２ペンダント１４９の状態は相当する第９及び第１０のランプ１６９、１７１により表示される。
ランプ表示パネルは、熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内及び又は外側安全エリア１４７内に人を検出した場合を表示する追加のランプを含み得る。
クレーンオペレータ及びスリングオペレータはブリッジ１０９上のランプ表示パネルを参照してクレーン１０１の状態を容易に判定可能である。
操作
ダイ１０３の取り付け及び移送手順のステップを図９Ａ〜９Ｄ（図９Ｅに参照キーを示す）を参照して以下に説明する。ダイ１０３はダイベッド内でラック上に支持される。ダイベッド内に空間を確保するべく、ダイ１０３を二つ又は二つ超相互に重ねてスタック状とすることができる。ダイ１０３は、二人又は三人がチームになってクレーン１０１に装着する。本手順を、クレーンの専任オペレータ１０５及び二人のスリングオペレータ１０７からなる三人のチームで行う場合について説明する。
図９Ａに例示するように、クレーン１０１は初期においてダイ１０３から離れた位置にある。障害物回避及びスリング１７ａ〜１７ｄの衝突防止のため、ホイスト１１３を操作してリフトフレーム１１５を吊上げさせる。移送させるべきダイ１０３にリフトフレーム１１５を移動させる際にスリング１１７ａ〜１１７ｄ上に設けたフックがダイベッド内のダイに衝突しないことが保証されるに十分、リフトフレーム１１５を吊上げさせてフックを参照高さＨ１より高くすることが好ましい。クレーンオペレータ１０５はブリッジ１０９上の第２ランプ１５５の点灯の有無をチェックすることでフックが参照高さＨ１より高い位置にあると判定し得る。フック位置が参照高さＨ１より高くなると中央制御ユニット１２５はクレーン１０１の通常操作速度での横方向走行を許可する。
クレーンオペレータ１０５は、リフトフレーム１１５の中心線がダイ１０３の重心と略整列するようにクレーン１０１をダイ１０３上に位置決めする。クレーンオペレータ１０５は、スリングオペレータ１０７がクレーンの走行を監視し且つクレーンオペレータ１０５を支援する間、クレーン１０１の位置決めの責任を負う。
次いで、図９Ｂに例示するようにホイスト１１３を操作してリフトフレーム１１５を降下させ、かくしてダイ１０３上の固定ポイント１１９ａ〜１１９ｄへのフック装着を可能とする。リフトフレーム１１５は、フックが参照高さＨ１より低くなるまで通常操作速度で横方向に移動する。エンコーダによりフックが参照高さＨ１より低いことが判定されると、中央制御ユニット１２５が走行防止モードを実施し、クラブユニット１１１の横方向移動が防止される。ホイスト１１３の操作速度はリフトフレーム１１５降下時は変更されない。スリングオペレータ１０７はスリングを然るべき位置に案内し、クレーンオペレータ１０５の合図で二本のスリング１１７ｂ、１１７ｄをダイ１０３上の対向する固定ポイント１１９ｂ、１１９ｄに装着する。スリング１１７ａ〜１１７ｄが各固定ポイント１１９ｂ、１１９ｄに届かなければクレーンオペレータ１０５はリフトフレーム１１５を再位置決めする必要があり得る。リフトフレーム１１５は、移動防止モード実施時は増分ステップ的においてのみ再位置決めされる。ダイ１０３はリフトフレーム１１５に装着されず、クレーン１０１は初期吊上げ操作を実行しないことから、リフトフレーム１１５の再位置決め中はスリングオペレータ１０７は安全位置に退避する必要はない。ホイスト１１３への印加負荷が無い（負荷センサに検出される如き）ことから、中央制御ユニット１２５は、熱探知カメラ１２７によりスリングオペレータ１０７が内側安全エリア１４５内に存在すると判定された場合でさえ、ホイスト１１３を無効化しない。
次いで、図９Ｃに例示するように、スリングオペレータ１０７は残りの２本のスリング１１７ａ、１１７ｃを対向する固定ポイント１１９ａ、１１９ｃに装着してダイ１０３の連結作業を完了する。
かくしてダイ１０３は、図９Ｄに例示するようにホイスト１１３に連結される。しかしながら、ダイ１０３の吊上げ開始以前においてクレーンオペレータ１０５はホイスト１１３がダイ１０３に関してセンター上にあるかをチェックする必要がある。ホイスト１１３が芯合わせ状態に無い場合は支持ラックからのダイ１０３吊上げ時に荷揺れが発生する。スリングオペレータ１０７は内側安全エリア１４５の外側の安全位置に移動し、クレーンオペレータ１０５がピンチウェイトを掴める場合は合図をする。負荷センサがホイスト１１３への印加負荷を検出し、熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内にスリングオペレータ１０７（あるいはその他人）を検出すると、ブリッジ１０９、クラブユニット１１１及びホイスト１１３の操作は無効化される。内側安全エリア１４５内から全員がいなくなった場合のみ、クレーン１０１を操作してダイ１０３の初期吊上げを実行できる（負荷センサが判定する如く）。ダイ１０３は支持ラックを離れて吊上げされ、荷揺れが収まるまでそのまま保持される。中央制御ユニット１２５は、予防策として、初期吊上げ後の所定時間、例えば５秒間、クラブユニット１１１を静止状態に保持させる。荷揺れはこの時間中に収まり、負荷は安全であると考え得るため、スリングオペレータ１０７は内側安全エリア１４５内に入ることができる。中央制御ユニット１２５は、前記時間経過後は例え熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内にスリングオペレータ１０７を検出してもホイスト１１３を無効化しない。次いで、スリングオペレータ１０７はクレーンオペレータ１０５に吊上げを継続可能であることを合図し得る。クレーンオペレータ１０５はホイスト１１３を作動してダイ１０３を参照高さＨ１の上方に吊上げさせる。
ダイ１０３が参照高さＨ１より低い間は移動防止モードが実施され、横方向移動が防止される。ダイ１０３が参照高さＨ１より高くなると中央制御ユニット１２５は移動防止モードを停止し、クラブユニット１１１は通常操作速度で移動可能となる。次いでクレーンオペレータ１０５はブリッジ１０９及びクラブユニット１１１を制御してダイ１０３を移送させる。
ダイ１０３の横方向移動中に負荷センサがホイスト１１３位置の印加負荷増大を検出した場合は衝突発生が表示された恐れがある。従って、負荷センサが横方向移動中の印加負荷増大を検出した場合はブリッジ１０９及びクラブユニット１１１は停止状態に持ち来される。
クレーン１０１からダイ１０３を切り離すにはダイ１０３を装着したステップを逆に実行する。しかしながら、ダイ１０３の降下時にスリングオペレータ１０７の一人又は一人超を、例えばダイ１０３を案内してボルスタ上に位置付けるために配置する必要がある。従って、降下操作中は、熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内に人を検出してもホイスト１１３の操作及び増分的な横方向移動が許可される。中央制御ユニット１２５は、降下操作実施中であることを、負荷センサ、回転エンコーダ、制御ペンダント、の一つ又は一つ超を参照して判定可能である。
中央制御ユニット１２５には、クレーン１０１に課せられる制限を無効化する無効化スイッチを備える。無効化スイッチは、例えば、クレーン１０１が参照高さＨ１より下方で操作される場合に移動防止モードを無効化し得る。無効化スイッチは機械的あるいは電子的錠止装置を含み得る。無効化スイッチは、部品故障時に、あるいはクレーンの特定作業あるいは較正操作を容易化するべく操作され得る。無効化スイッチの操作時には、ランプディスプレイユニットにおけるランプ１５３、１５５、１５７、１５９、１６１、１６３、１６５、１６７、１６９、１９１が点滅してクレーンオペレータ１０５及びスリングオペレータ１０７にこれを知らせる。
ここに記載するクレーン１０１は、ダイ１０３の相対位置を決定する負荷位置センサを設けるよう改変できる。負荷位置センサは、リフトフレーム１１５上に搭載したリフレクタ（図示せず）上に光ビームを配向する、ホイスト１１３上に設けたレーザートランスミッタ（図示せず）を含み得る。反射信号を検出してホイスト１１３に関するリフトフレーム１１５の位置を計測する、電荷結合装置等のレシーバをホイスト１１３上に設け得る。
ダイ１０３の位置を判定できる能力は初期吊上げ実行のために特に有益である。リフトフレーム１１５が定義された閾値より大きくホイスト１１３からずれた場合にホイスト１１３の吊上げ操作を防止できる。レシーバは、クレーンオペレータ１０５にフィードバックを提供してリフトフレーム１１５の相対位置を表示させ得る。中央制御ユニット１２５は、負荷位置センサからの信号に基づき、ホイスト１１３をリフトフレーム１１５上方に自動的にセンタリングできる。
本発明を装置ダイ移送を参照して説明したが、本発明はその他負荷の移送用に使用可能である。更には、本発明をガントリークレーンを参照して説明したが、その他形式のクレーンに対しても本技法を使用可能である。
クレーン１０１は、リフトフレーム１１５、及びまたは、カップリング１１９ａ〜１１９ｄが予め定義された運転高さ範囲ＨR以外の高さにある場合はホイストの吊上げ操作を防止するように更に改変できる。エンコーダはリフトフレーム１１５、及びまたは、カップリング１１９ａ〜１１９ｄの高さを計測可能である。中央制御ユニット１２５は、前記計測高さが予め定義された運転高さ範囲ＨR以外のものである場合はホイストの初期吊上げ操作の実行を防止させ得る。操作高さは、特定のダイベッド内のダイ１０３上に設けた固定部の高さを参照して定義し得る。例えば、図１０に示すようにダイ１０３を相互にスタックさせたダイベッドにおいて、スタック内の各ダイ１０３用の固定部の高さに相当する異なる操作高さ範囲ＨR1、ＨR2が特定され得る。
カップリングの周囲には保護スリーブを配置し得る。保護スリーブはゴムあるいはその他可撓性材料から作製し得る。保護スリーブは開口を含み得、カップリングは前記開口内に配置され得る。前記開口は、クレーン操作中に移動するカップリングが物体と衝突しないよう保護スリーブで保護し得るよう、カップリングの幅より実質的に大きい。かくして、カップリングが物体に誤って衝突し得るリスクが低減される。
本発明の範囲を逸脱することなく、ここに記載された実施形態を種々変更及び改変し得るものとする。
本発明の更に他の様相によれば、
クレーンであって、
少なくとも一つの横方向に可動であり、且つ、吊上げ操作を実行するホイスト、
前記ホイストの横方向移動を制御するコントローラ、
負荷への連結用に前記ホイストに装着されるカップリング、
を含み、
前記コントローラが、前記カップリングが予め定義された操作高さ以下であること、あるいは前記カップリングが予め定義された一つ又は一つ超の操作高さ範囲外にあること、が高さセンサにより検出された場合に前記ホイストの横方向移動を防止する構成を有するクレーンが提供される。
前記コントローラが、ホイストの横方向移動を制限するあるいは停止させることでホイストの横方向移動を防止する構成を有する前記クレーン。
前記コントローラが、ホイストの横方向の増分移動のみを許可することによりホイストの横方向移動を防止する構成を有する前記クレーン。
前記コントローラが、ホイストの横方向移動速度を低下させることによりホイストの横方向移動を防止する構成を有する前記クレーン。
定義された安全エリア内の人を検出するセンサを更に含み、前記コントローラが、画像センサが前記安全エリア内に人を検出した場合にホイストの操作を防止する構成を更に有する前記クレーン。
定義された安全エリア内の人を検出する前記センサが動作検出センサである前記クレーン。
前記コントローラが、ホイストの横方向移動を制限あるいは停止させること、あるいは、ホイストの横方向増分移動を実施させること、あるいはホイスト吊上げ操作を制限あるいは停止させること、により前記ホイストの操作を防止する構成を有する前記クレーン。
ホイストへの印加負荷を監視する負荷センサを更に含み、前記コントローラが、負荷センサによるホイストへの初期印加負荷の検出後にホイストの吊上げ操作を防止する構成を更に有する前記クレーン。
クレーンであって、
少なくとも一つの横方向に可動であり、且つ、吊上げ操作を実行するホイスト、
前記ホイストの横方向移動を制御するコントローラ、
を含み、
前記コントローラが、前記ホイストを横方向増分移動させる移動防止モードを実施する構成を有するクレーン。
前記コントローラが、前記移動防止モード実行時にユーザーの各入力に応答して前記ホイストを所定距離移動させる構成を有するクレーン。
クレーンであって、
吊上げ操作を実施するホイスト、
前記ホイストの吊上げ操作を制御するコントローラ、
前記ホイストへの印加負荷を監視する負荷センサ、
を含み、
前記コントローラが、前記負荷センサがホイストへの初期印加負荷検出時にホイストの吊上げ操作を防止する構成を有するクレーン。
前記コントローラが、定義された時間にわたりホイストの吊上げ操作を防止する構成を有するクレーン。
前記コントローラが、前記ホイストの吊上げ速度を低下させることによりホイストの吊上げ操作を防止する構成を有するクレーン。
定義された安全エリア内の人を検出するセンサを更に含み、前記コントローラが、画像センサが前記安全エリア内の人を検出するとホイストの操作を防止する構成を更に有するクレーン。
安全エリア内の人を検出する前記センサが動作検出センサであるクレーン。
前記コントローラが、前記ホイストの横方向移動を制限あるいは停止させること、あるいは前記ホイストの横方向増分移動を実施させること、あるいはホイストの吊上げ操作を制限あるいは停止させること、により前記ホイストの操作を防止する構成を有する前記クレーン。
クレーンであって、
少なくとも一つの横方向に可動であり、且つ、吊上げ操作を実施するホイスト、
前記ホイストの横方向移動を制御するコントローラ、
印加負荷を監視する負荷センサ、
を含み、
前記コントローラが、前記負荷センサが、前記ホイストの横方向移動中に印加負荷増大を検出するとクレーン操作を防止する構成を有するクレーン。
クレーンであって、
少なくとも一つの横方向に可動であり、且つ、吊上げ操作を実施するホイスト、
前記ホイストを制御するコントローラ、
前記ホイストの吊上げ高さを監視する高さセンサ、
を含み、
前記コントローラが、前記ホイストの吊上げ高さに依存する第１操作モード及び第２操作モードに従い前記ホイストを操作する構成を有する前記クレーン。
前記コントローラが、第１吊上げ高さ範囲では第１操作モードに、第２吊上げ高さ範囲では第２操作モードに従い前記ホイストを操作する構成を有する前記クレーン。
ホイストの位置又はホイストに係わる負荷の位置を判定する負荷位置センサを含む前記クレーン。
負荷位置センサがレーザー及び関連するレシーバを含む前記クレーン。
ホイスト、及びホイストに装着したカップリングを含むクレーンの操作方法であって、
前記カップリングの高さを監視するステップ、
前記カップリングの高さが高さセンサにより予め定義された操作高さ以下であること、あるいは前記カップリングが一つ又は一つ超の予め定義された操作高さ範囲以外の高さにあることが検出された場合にホイストの横方向移動を防止するステップ、
を含む方法。
少なくとも一つの横方向に可動であり、且つ、吊上げ操作実行用のホイストを含むクレーンの操作方法であって、
各ユーザー入力に応答してホイストの横方向増分移動を制限する移動防止モードを実施するステップを含む方法。
前記ホイストが、各横方向増分移動において所定距離移動する前記方法。
ホイストを含むクレーンの操作方法であって、
初期印加負荷後の定義された時間にわたりホイスト吊上げ操作を防止するステップを含む方法。
ホイストと、前記ホイストへの印加負荷を監視する負荷センサを含むクレーンの操作方法であって、
前記ホイストの横方向移動中に前記負荷センサが印加負荷増大を検出するとホイストの操作を防止するステップを含む方法。
ホイスト、前記ホイストの吊上げ高さを監視する高さセンサ、を含むクレーンの操作方法であって、前記ホイストの吊上げ高さに依存する第１及び第２の操作モードに従いホイストを自動操作するステップを含む方法。
前記記載に従う方法を実施するクレーン制御システム。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
３ ダイ
９ ブリッジ
１１ クラブユニット
１７ａ〜１７ｄ スリング
１０１ クレーン
１０３ ダイ
１０５ クレーンオペレータ
１０７ スリングオペレータ
１０９ ブリッジ
１１１ クラブユニット
１１３ ホイスト／ウィンチ
１１５ リフトフレーム
１１９ａ〜１１９ｄ 固定ポイント
１２１ 遠隔制御ユニット
１２５ 中央制御ユニット
１２７ 熱探知カメラ
１２９ 作業ゾーン
１３１ 第１(可視)ビデオカメラ
１３７ アンテナ
１３９ 遠隔無線レシーバ
１４３ サイトネットワーク
１４５ 内側安全エリア
１４７ 外側安全エリア
１４９ 第１ペンダント／第２ペンダント
１５１ コントローラ停止ボタン
１５３ 第１ランプ
１５５ 第２ランプ
１５７ 第３ランプ
１５９ 第４ランプ
１６１ 第５ランプ
１６３ 第６ランプ
１６５ 第７ランプ
１６７ 第８ランプ
１６９ 第９ランプ
１７１ 第１０ランプ
本発明は、クレーン、クレーン制御システム、及びクレーン操作方法に関する。
図１に例示するタイプのガントリークレーン１を使用して負荷を製造プラントに移送することはよく知られている。ガントリークレーン１は例えば、シートメタルプレス加工設備内で車両のボディパネルをプレス加工する装置のダイ３を移送するために使用される。クレーン１は専任クレーンオペレータと、一人又は一人超のスリングオペレータとにより操作される。
クレーン１は長手方向Ｘに可動のブリッジ９を含む。ホイスト１３を格納するクラブユニット１１がブリッジ９上に可動状態で搭載され、横断方向Ｙに走行可能である。矩形のリフトフレーム１５がホイスト１３で支持され、４本のスリング１７ａ−１７ｄがリフトフレーム１５に恒久的に連結される。４本のスリング１７ａ−１７ｄの各々はその自由端（即ち、リフトフレーム１５から遠い側の端部位置）位置にカップリングを有し、前記カップリングは、プレス工具あるいはダイ３等の負荷上の各固定ポイント１９ａ−１９ｄに装着され、且つ、ロックピンで固定される。ホイスト１３を操作してリフトフレーム１５を上下させるとダイ３が上下する。ダイ３は、このダイ３を一旦吊上げてからブリッジ９及び又はクラブユニット１１を走行させて移送する。
取扱う負荷から見て、ダイ３をダイベッドの前後に移送するのは危険であり得る。リフトフレーム１５がダイベッド内を移動する時、スリング１７ａ−１７ｄの一本が静止物体（ダイ３等の）にぶつかり、この静止物体をずらす恐れがある。初期吊上げ操作をホイスト１３で行う場合、吊上げるべきダイ３にスリング１７ａ−１７ｄの一本がぶつかり、自由動作を生じさせ得る。更にダイ３は、初期吊上げ時にバランスを崩し、センタリングに先立つ初期偏倚または揺動を生じ得る。ダイ３はその移動時に静止物体あるいは別のダイ３と衝突し得る。これらは潜在的危険性を含むシナリオであり、クレーンやスリングのオペレータは相当注意を払う必要がある。
解決しようとする課題は、従来システムに係わる問題の少なくとも幾つかを改善あるいは解決する事である。
本発明の各様相によれば、クレーン、クレーン用の制御システム、及びクレーン操作方法が提供される。
本発明の更に他の様相によれば、クレーンであって、
吊り上げ操作を実施するホイストにして、少なくとも一つの横方向に可動のホイスト、
前記ホイストの横方向移動を制御するコントローラ、
前記ホイストを負荷に連結するためにホイストに装着したカップリング、
前記カップリングの高さを監視する高さセンサ、
を含み、
前記コントローラが、前記高さセンサにより検出された前記カップリングの作動高さがその所定作動高さ以下である場合、あるいは、一つ又は一つ超の所定作動高さ範囲外である場合、横方向増分移動のみを許容することにより前記ホイストの横方向移動を防止する構成を有するクレーンが提供される。前記作動高さは参照高さであり得る。
前記コントローラは、前記高さセンサにより前記カップリングの高さ位置がその所定作動高さ以下であると判定された場合、前記ホイストの移動速度を低下させる、あるいは、前記ホイストの横方向増分移動のみを許容する構成を有し得る。前記カップリングの高さは、例えば、リフトフレームの高さを参照して直接あるいは間接的に計測され得る。
コントローラは、前記移動防止モード実施時に各ユーザー入力に応答してホイストを所定距離移動させる構成を有し得る。従って、制御ユニット上のジョイスティック、及び又は、トリガーを起動する都度、ホイストは所定距離走行する。コントローラは前記ジョイスティック、及び又は、トリガーの個別起動に対する移動を超えるホイスト移動を許可しない（ジョイスティック、及び又は、トリガーをその起動位置に保持する時間とは無関係に）。ジョイスティック、及び又は、トリガーは寧ろ中立位置に復帰し、再起動されることでコントローラに次のホイストの横方向増分移動を開始させるべきである。かくしてコントローラは遠隔操作の各個別作動に応答してホイストを横方向増分移動させ得る。
本発明の更に他の様相によれば、ホイスト及び前記ホイストに装着したカップリングを含むクレーンの操作方法であって、
前記カップリングの高さを監視するステップ、
前記高さセンサにより検出された前記カップリングがその所定作動高さ以下である場合、あるいは、一つ又は一つ超の所定作動高さ範囲外である場合、前記ホイストの横方向移動を防止して横方向増分移動のみを許可するステップ、
を含む方法が提供される。
本発明は、ここに記載する方法の一つ又は一つ超を実施する構成を有するクレーン制御システムにも関連する。クレーン制御システムは機械的に実行され得る。
本発明の更に他の様相によれば、コンピュータシステムであって、プログラム可能な回路、前記プログラム可能な回路を、ここに記載する方法の一つあるいは一つ超を実施させるようプログラムするための、コンピュータ読み取り可能な少なくとも一つの媒体上にエンコードされたソフトウェア、を含むコンピュータシステムが提供される。
本発明の更に他の様相によれば、コンピュータ読み取り可能な指示をその上に書き込んだコンピュータ読み取り可能な一つ又は一つ超の媒体にして、コンピュータが、前記指示の実行時にここに記載する単数あるいは複数の方法のすべてのステップを実行する媒体が提供される。
本発明の範囲内で、前述した種々の様相、実施形態、例、及び別態様を単独で、あるいは任意組み合わせにおいて実施し得るものとする。例えば、ある実施形態を参照する特徴を、それら特徴が互換性を有する限りにおいてすべての実施形態に対して適用可能である。
従来システムに係わる問題の少なくとも幾つかを改善あるいは解決するクレーン及び操作の関連方法が提供される。
図１は、従来の代表的なガントリークレーンの図式図である。 図２は、本発明の一実施形態に従うコントロールシステムを組み込んだガントリークレーンの図式図である。 図３は、本発明の一実施形態における熱探知カメラの作動範囲を示す側面図である。 図４は、図３に例示する熱探知カメラの作動範囲の平面図である。 図５は、特定操作用のクレーン操作モードを表す真理表である。 図６は、測定負荷に対して参照される負荷の安全指針を表すグラフである。 図７は、本発明の更に他の様相における実施形態に従うスリングオペレータ安全ペンダントの例示図である。 図８は、本発明の一実施形態に従うクレーンに関する安全情報を表示する照明システムの例示図である。 図９Ａ〜９Ｅは、本発明の一実施形態に従う、装置のダイを装着及び移送するクレーンの操作ステップの例示図である。 図１０は、所定の操作高さ範囲に基づきクレーン操作を制御する状況の例示図である。
本発明は製造プラント内でクレーンを操作する制御システムに関する。本発明を、装置のダイ１０３等の負荷をシートメタルプレス加工設備、例えば自動車製造プラント内で移送する電動式天井走行クレーン（ＥＯＴ）を参照して説明する。例えば、各ダイ１０３は３〜４メートルトンのものであり得る。クレーン１０１はクレーンオペレータ及び一人又は一人超のスリングオペレータにより制御される。
図２に示すように、クレーン１０１は長手方向Ｘ（南北）に可動のブリッジ１０９を含む。ホイスト１１３を格納するクラブユニット１１１がブリッジ１０９上に可動状態で搭載され、且つ、横断方向Ｙ（東西）に移動可能である。ブリッジ１０９は３つの操作速度を有し、クラブユニット１１１は２つの操作速度を有する。ホイスト１１３は吊上げ及び降下の各操作を実施する３つの速度を有する。
矩形のリフトフレーム１１５がホイスト１１３により支持され、４本のスリング１１７ａ〜１１７ｄがリフトフレーム１１５の角部に恒久的に連結される。各スリング１１７ａ〜１１７ｄには、ダイ１０３上の各固定ポイント１１９ａ〜１１９ｄへの装着用のフック（図示せず）がその遠端位置に固定装着される。ホイスト１１３を上下に操作するとリフトフレーム１１５がダイ１０３を上下させる。ダイ１０３は、このダイ１０３を一旦吊上げてブリッジ１０９及び又はクラブユニット１１１を走行させて移送される。クレーンオペレータは、可視ディスプレイユニット１２３を組み込んだ無線遠隔制御ユニット１２１を用いてクレーン１０１を制御する。遠隔制御ユニット１２１が、ブリッジ１０９上に搭載した中央制御ユニット１２５と無線通信する。
ダイ１０３を包囲する、図３に示す作業ゾーン１２９を監視する赤外線熱探知カメラ１２７がクラブユニット１１１上に設けられる。クラブユニット１１１上には、作業ゾーン１２９を平面図で示すビデオストリームを生成する第１可視カメラ１３１も設けられる。作業ゾーン１２９の別の画像を提供する第２及び第３のビデオカメラ１３３、１３５がブリッジ１０９の各端部に搭載される。ビデオカメラ１３１、１３３、１３５はそのビデオデータを中央制御ユニット１２５に出力する。
中央制御ユニット１２５は、ビデオデータ転送用の無線トランスミッタ及びアンテナ１３７に接続される。転送されたビデオデータは、第１ビデオカメラ１３１からのビデオデータを可視ディスプレイユニット１２３上に表示させる遠隔制御ユニット１２１により受けられる。遠隔制御ユニット１２１は、クレーンオペレータが各可視カメラ１３１、１３３、１３５からのビデオデータ出力を選択して可視ディスプレイユニット１２３上に表示させ得るようにする構成を随意的に有し得る。遠隔無線レシーバ１３９は転送されたビデオデータをも受け、このデータが、サイトネットワーク１４３に連結した記憶装置１４１上に記憶される。ビデオデータは、例えば、参照ライブラリを提供する経過期間、例えば３０日間記憶され得る。
作業ゾーン１２９は、同中心状態で配置した内側安全エリア１４５及び外側安全エリア１４７を含む。ここに記載する如く、中央制御ユニット１２５は内側安全エリア１４５及び外側安全エリア１４７内におけるオペレータ（あるいはその他人）の存否に依存してクレーン１０１の制御を変更する。ビデオカメラ１３１、１３３、１３５の一つ又は一つ超からのビデオデータが、オペレータの存否を検出するために使用され得るが付随物移動により高レベルの背景ノイズが生じ得る。従って、本実施形態では熱探知カメラ１２７を用いてオペレータの存否を検出する。
図３及び図４に示す如く、熱探知カメラ１２７は垂直下方に向けられ、ダイ３の周囲領域の熱画像を生成する。内側安全エリア１４５は、ダイ１０３を包囲する領域、代表的にはダイ３の外縁部から一つのダイ幅分を越えた包囲領域として定義される。外側安全エリア１４７は、内側安全エリアをさらに一つのダイ幅分を越えた領域に相当する。別の使用例では内外の各安全エリア１４５、１４７の大きさは変化し得る。ダイ１０３の周囲部は、予め定義され得、あるいは、例えば第１可視カメラ１３１からのビデオデータを用いて動的に決定し得る。
外側安全エリア１４７にオペレータの存在が検出されると、例えばライトを点灯してクレーンオペレータに知らせる。そのようなライトの一例が図８に示される。オペレータが内側安全エリア１４５に入ると、中央制御ユニット１２５はブリッジ１０９及びクラブユニット１１１の横方向移動を無効化あるいは防止し得る。ホイスト１１３の降下操作は可能であるが吊上げ操作は無効化される。吊上げ操作を無効化することで、ホイスト１１３が負荷を吊上げないことが保証され、かくして、ダイ１０３付近に人が存在する場合の荷揺れが低減される。
中央制御ユニット１２５は、ここに記載するように、熱探知カメラ１２７の出力に応答して単独で、あるいは回転エンコーダ、及びまたは、負荷センサとの組み合わせに於いて作動可能である。中央制御ユニット１２５は、例えば熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内にオペレータを検出すると、負荷センサが負荷を検出した場合のみクレーン１０１の横方向走行、及びまたは、ホイスト１１３の操作を無効化あるいは防止する構成を有し得る。この構成ではオペレータは、内側安全エリア１４５内でリフトフレーム１１５をダイ１０３装着位置内に案内できる。クレーン１０１の操作は、クレーン１０１に初期印加負荷があった場合、且つ、内側安全エリア１４５内にオペレータが検出された場合のみ、無効化あるいは防止される。図５には、検出されたパラメータに応答してクレーン１０１の操作モードを表す真理表が示される。以下に、本発明に従うクレーンで実行される安全制御システムを説明する。
参照高さ（Ｈ１）：
スリング１１７ａ〜１１７ｄ上に搭載したフック高さに基づいてホイスト移動位置を監視する回転エンコーダ（図示せず）がホイスト１１３に設けられる。参照高さＨ１（図３に示す）はクレーン１０１の操作制御用に定義される。本実施形態では参照高さＨ１は、ダイ１０３のスタック上に隙間を提供させるべく、ダイ１０３の二つのスタックの高さに１メートルを加えた高さとして設定する。参照高さＨ１は、クレーン１０１をその内部で操作する特定のダイベッド、あるいはダイベッド列に対して較正可能である。参照高さＨ１は例えば、クレーン１０１が覆うダイベッドに依存して、特定クレーン１０１用に設定し得る。多数のダイ１０３のスタック（例えばダイ１０３の二つあるいは三つのスタック）を含むダイベッドを覆うクレーン１０１用の参照高さＨ１は、ダイ１０３の単独スタックを含むダイベッドを覆うクレーン１０１用の参照高さＨ１より恐らく高くなる。
フックが参照高さＨ１より上の位置にある場合、クレーン１０１は従来様式で作働され、ブリッジ１０９あるいはクラブユニット１１１の横方向移動は制限されない。しかし、回転エンコーダがフック位置が参照高さＨ１より下であると判定すると、ブリッジ１０９及びクラブユニット１１１の横断方向移動は共に防止される。詳しくは、中央制御ユニット１２５が、クレーンオペレータによる遠隔制御ユニット１２１への各入力に応答してブリッジ１０９及びクラブユニット１１１を所定増分距離移動させる移動制限あるいは防止モード（“クリープ”モードとも称する）を実行する。かくして、ブリッジ１０９及びクラブユニット１１１は遠隔制御ユニット１２１における各制御の都度、所定距離、例えば、１秒パルス分前進移動する。移動防止モード実行時はホイスト１１３の吊上げ及び降下操作は影響を受けない。中央制御ユニット１２５は、前記増分移動を実行させるのではなく寧ろ、移動防止モード実行時にブリッジ１０９及びクラブユニット１１１の移動速度を低下させ得る。
移動防止モードの実行により、フックが参照高さＨ１以下である場合の荷揺れ及びリフトフレーム１１５の横方向移動が緩和される。クレーンオペレータは、参照高さＨ１より高い位置でダイ１０３の真上にリフトフレーム１１５を配置できる。ついでリフトフレーム１１５をホイスト１１３により参照高さＨ１より低い位置に降下させ、横方向に少量正確に移動させてリフトフレーム１１５及びフックをダイ１０３に関して位置決めできる。その後クレーンオペレータは、リフトフレーム１１５及びダイ１０３が横方向移動を生じる前に、これらリフトフレーム１１５及びダイ１０３を参照高さＨ１より高く垂直方向上方に吊上げさせ得る。フックがその横方向移動中に参照高さＨ１より上方に維持されるため、フックの一つが不注意によりダイ１０３に衝突させる恐れが低下する。
更に、フック位置が参照高さＨ１より高くなるまでダイ１０３の横方向移動が防止されるため、ダイ１０３がその移動中に静止物体と衝突する恐れが低下する。参照高さＨ１には、ダイ１０３の２つのスタックの高さの上方に追加された１ｍ分間隙が含まれるため、支持されるダイ１０３はダイベッド内のその他のダイ１０３より上方にある。
負荷センサ：
ホイスト１１３位置の印加負荷を計測し、負荷データ信号を中央制御ユニット１２５に出力する負荷センサ（図示せず）が設けられる。ホイスト１１３位置における検出負荷の増大は、代表的には、クレーン１０１による負荷の初期吊上げ及び吊下時の初期印加負荷に相当する。中央制御ユニット１２５は、オーバーシュート計測値を破棄し、定常状態時の負荷センサ信号のサンプリングに依存する較正を有し得る。初期印加負荷中、負荷センサは、やがて安定状態に落ち着く初期オーバーシュートを含む負荷増大を検出し得る。中央制御ユニット１２５は、検出した負荷が初期印加負荷後の実質的安定状態から増大した場合は衝突事象の発生と判定してクレーン１０１の操作を防止する。
中央制御ユニット１２５は、クレーン１０１の操作状態をチェックして、検出負荷の適否を判定する構成を有し得る。中央制御ユニット１２５は、新規負荷が付加されたと誤判断する恐れを低下させるためのフィルタを適用、あるいは記憶閾値との比較を実施し得る。本実施形態では閾値負荷５００ｋｇを用いて新規負荷の印加か否かを判定する。中央制御ユニット１２５が不正負荷の付加と判定すると安全プロトコルが開始される。安全プロトコル適用が要求される代表的シナリオ例を以下に略記する。
リフトフレーム１１５の横方向移動時に、相当する吊上げ操作無しで印加負荷が増大する場合は恐らくフックが静止ダイ１０３に衝突したことを表す。これは、付加された力でダイ１０３がずれる恐れがあることから危険である。従って、仮に、ホイスト１１３位置における印加負荷増大検出時にリフトフレーム１１５が横方向移動中であれば、中央制御ユニット１２５はクレーン１０１の走行を停止させる。これは、ホイストが、例えば参照高さＨ１より上方を移動する場合は特に重要である。中央制御ユニット１２５は、印加負荷検出時にフックが参照高さＨ１より上方にある場合のみ、クレーン１０１の走行を停止させる構成を有し得る。
ダイ１０３の初期吊上げ時には、リフトフレーム１１５がダイ１０３の中心からずれることによる荷揺れリスクがある。スリングオペレータは、その予防策として初期吊上げ時にはダイ１０３から離れるべきである。中央制御ユニット１２５は、初期吊上げシナリオを危険載荷状態（ＬＯＵＳ）として分類し、熱探知カメラ１２７で内側安全エリア１４５内のスリングオペレータの存否をチェックする。中央制御ユニット１２５は、負荷センサが定義された閾値を上回る印加負荷増大を検出すると、内側安全エリア１４５内にスリングオペレータがいる場合はホイスト１１３の吊上げ操作を防止する。熱探知カメラ１２７により内側安全エリア１４５内にスリングオペレータが検出される間、ダイ１０３の初期吊上げは実施できない。内側安全エリア１４５内に人がいない場合のみ、ホイスト１１３の初期吊上げ操作を実施できる。
荷揺れは、ダイ１０３の重心がリフトフレーム１１５の真下に来ると収まり、この時点でダイ１０３は安全に吊上げ可能となる。荷揺れは初期吊上げ後５秒で収まると考えられる。荷揺れ時間はウィンチ１１３と負荷の重心との間の距離に依存する。従って、荷揺れ時間はダイ１０３上方におけるブリッジ１０９の高さに依存して変化し得る。従って、中央制御ユニット１２５は、負荷センサによる印加負荷増大検出から５秒の所定時間経過後にダイ１０３を安全載荷状態（ＬＯＳ）として分類する。初期吊上げ後、熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内へのスリングオペレータ進入を判定すると、ホイスト１１３の操作は前記時間経過後に許容される。
図６には、負荷センサの検出する印加負荷を参照する負荷のＬＯＵＳあるいはＬＯＳの分類がチャートＢを参照して例示される。チャートＢは、スリング１７ａ〜１７ｄに連結したフックが参照高さＨ１以下にあるとして作成されたものである。
負荷センサはクレーン１０１への最大印加負荷を制限するためにも使用できる。負荷センサが定義閾値以上、例えば４０メートルトンの負荷を検出すると、中央制御ユニット１２５はホイスト１１３の操作を防止し、且つ、随意的には負荷の幾分かを解放させ得る。クレーン１０１が、ボルスタにボルト止めされたダイ１０３を吊上げるべく操作された場合、中央制御ユニット１２５はホイスト１１３を停止させてダイ１０３あるいはクレーン１０１の損傷を防止させ得る。
ペンダント制御
先に概説したように、クレーンオペレータにはクレーン１０１の操作を制御する遠隔制御ユニット１２１が提供される。遠隔制御ユニット１２１は、クレーン１０１を操作するために起動すべきバネ偏倚作動式のスイッチ（図示せず）を備える。遠隔制御ユニット１２１には、クレーン１０１の操作を停止させるコントローラ停止ボタン（図示せず）も設けられる。
本発明によれば、各スリングオペレータ用の、図７に例示する如き装置制御ユニット（ＭＣＵ）ペンダント１４９が提供される。ペンダント１４９上には、スリングオペレータが、内側安全エリア１４５等の潜在的危険領域に入る都度作動すべきペンダント停止ボタン１５１が設けられる。クレーン１０１は、ペンダント停止ボタン１５１を作動させると無効化される。遠隔制御ユニット１２１及び前記一つまたは一つ超のペンダント１４９は直列に連結される。クレーン１０１は、遠隔制御ユニット１２１及び各ペンダント１４９からの確認信号を受けた場合のみ、作動可能とされる。コントローラ停止ボタンあるいはペンダントの停止ボタン１５１（アクティブなペンダント１４９の何れかの）を起動させるとクレーン１０１の操作が停止される。中央制御ユニット１２５は、クレーン１０１をリセットさせるためにアクティブな各ペンダント１４９のリセット及び、それに続く遠隔制御ユニット１２１からの確認信号受信を要求する。
ブリッジ上に搭載したカメラ１３１、１３３、１３５はコントローラ停止ボタン１５１の起動後でさえ作動し続け、プロセス全体の記録を入手する。
ガントリー表示システム
図８に示すように、ブリッジ１０９上にはクレーン１０１の操作状況を表示するランプ表示パネルが設けられる。ブリッジ１０９上にランプを設けることで、クレーン１０１の使用時にクレーンオペレータにそれらランプが見える。随意的には遠隔制御ユニット１２１上にも同じ信号を表示させ得る。
第１ランプ１５３は負荷がクレーン１０１に担持されているか否かを表示する。第１ランプ１５３は、負荷センサがホイスト１１３への印加負荷検出時に点灯される。第２ランプ１５５は、フックが参照高さＨ１より上方でスリング１１７ａ〜１１７ｄに連結されたか否かを表示する。第２ランプ１５５は、フックが回転エンコーダが参照高さＨ１より下方にあると判定すると点灯される。
内側安全エリア１４５内におけるスリングオペレータ等の人の存否が第３及び第４のランプ１５７、１５９により表示される。第３ランプ１５７は緑色であり、熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内に人を検出しない場合に点灯する。第４ランプ１５９は赤色であり、熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内に人を検出すると点灯する。
コントローラ停止ボタンの状態は第５及び第６のランプ１６１、１６３により表示される。第５ランプ１６１は緑色であり、遠隔制御ユニット１２１が操作可能な場合に点灯する。第６ランプ１６３は赤色であり、コントローラ停止ボタンの起動時に点灯する。
第１及び第２のペンダント１４９の状態は相当するランプ対により表示される。詳しくは、第７及び第８のランプ１６５、１６７が第１ペンダント１４９の状態を表示する。第７ランプ１６５は緑色であり、第１ペンダント１４９が作動中である場合に点灯する。第８ランプ１６７は赤色であり、ペンダント停止ボタン１５１の起動時に点灯する。第２ペンダント１４９の状態は相当する第９及び第１０のランプ１６９、１７１により表示される。
ランプ表示パネルは、熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内及び又は外側安全エリア１４７内に人を検出した場合を表示する追加のランプを含み得る。
クレーンオペレータ及びスリングオペレータはブリッジ１０９上のランプ表示パネルを参照してクレーン１０１の状態を容易に判定可能である。
操作
ダイ１０３の取り付け及び移送手順のステップを図９Ａ〜９Ｄ（図９Ｅに参照キーを示す）を参照して以下に説明する。ダイ１０３はダイベッド内でラック上に支持される。ダイベッド内に空間を確保するべく、ダイ１０３を二つ又は二つ超相互に重ねてスタック状とすることができる。ダイ１０３は、二人又は三人がチームになってクレーン１０１に装着する。本手順を、クレーンの専任オペレータ１０５及び二人のスリングオペレータ１０７からなる三人のチームで行う場合について説明する。
図９Ａに例示するように、クレーン１０１は初期においてダイ１０３から離れた位置にある。障害物回避及びスリング１７ａ〜１７ｄの衝突防止のため、ホイスト１１３を操作してリフトフレーム１１５を吊上げさせる。移送させるべきダイ１０３にリフトフレーム１１５を移動させる際にスリング１１７ａ〜１１７ｄ上に設けたフックがダイベッド内のダイに衝突しないことが保証されるに十分、リフトフレーム１１５を吊上げさせてフックを参照高さＨ１より高くすることが好ましい。クレーンオペレータ１０５はブリッジ１０９上の第２ランプ１５５の点灯の有無をチェックすることでフックが参照高さＨ１より高い位置にあると判定し得る。フック位置が参照高さＨ１より高くなると中央制御ユニット１２５はクレーン１０１の通常操作速度での横方向走行を許可する。
クレーンオペレータ１０５は、リフトフレーム１１５の中心線がダイ１０３の重心と略整列するようにクレーン１０１をダイ１０３上に位置決めする。クレーンオペレータ１０５は、スリングオペレータ１０７がクレーンの走行を監視し且つクレーンオペレータ１０５を支援する間、クレーン１０１の位置決めの責任を負う。
次いで、図９Ｂに例示するようにホイスト１１３を操作してリフトフレーム１１５を降下させ、かくしてダイ１０３上の固定ポイント１１９ａ〜１１９ｄへのフック装着を可能とする。リフトフレーム１１５は、フックが参照高さＨ１より低くなるまで通常操作速度で横方向に移動する。エンコーダによりフックが参照高さＨ１より低いことが判定されると、中央制御ユニット１２５が走行防止モードを実施し、クラブユニット１１１の横方向移動が防止される。ホイスト１１３の操作速度はリフトフレーム１１５降下時は変更されない。スリングオペレータ１０７はスリングを然るべき位置に案内し、クレーンオペレータ１０５の合図で二本のスリング１１７ｂ、１１７ｄをダイ１０３上の対向する固定ポイント１１９ｂ、１１９ｄに装着する。スリング１１７ａ〜１１７ｄが各固定ポイント１１９ｂ、１１９ｄに届かなければクレーンオペレータ１０５はリフトフレーム１１５を再位置決めする必要があり得る。リフトフレーム１１５は、移動防止モード実施時は増分ステップ的においてのみ再位置決めされる。ダイ１０３はリフトフレーム１１５に装着されず、クレーン１０１は初期吊上げ操作を実行しないことから、リフトフレーム１１５の再位置決め中はスリングオペレータ１０７は安全位置に退避する必要はない。ホイスト１１３への印加負荷が無い（負荷センサに検出される如き）ことから、中央制御ユニット１２５は、熱探知カメラ１２７によりスリングオペレータ１０７が内側安全エリア１４５内に存在すると判定された場合でさえ、ホイスト１１３を無効化しない。
次いで、図９Ｃに例示するように、スリングオペレータ１０７は残りの２本のスリング１１７ａ、１１７ｃを対向する固定ポイント１１９ａ、１１９ｃに装着してダイ１０３の連結作業を完了する。
かくしてダイ１０３は、図９Ｄに例示するようにホイスト１１３に連結される。しかしながら、ダイ１０３の吊上げ開始以前においてクレーンオペレータ１０５はホイスト１１３がダイ１０３に関してセンター上にあるかをチェックする必要がある。ホイスト１１３が芯合わせ状態に無い場合は支持ラックからのダイ１０３吊上げ時に荷揺れが発生する。スリングオペレータ１０７は内側安全エリア１４５の外側の安全位置に移動し、クレーンオペレータ１０５がピンチウェイトを掴める場合は合図をする。負荷センサがホイスト１１３への印加負荷を検出し、熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内にスリングオペレータ１０７（あるいはその他人）を検出すると、ブリッジ１０９、クラブユニット１１１及びホイスト１１３の操作は無効化される。内側安全エリア１４５内から全員がいなくなった場合のみ、クレーン１０１を操作してダイ１０３の初期吊上げを実行できる（負荷センサが判定する如く）。ダイ１０３は支持ラックを離れて吊上げされ、荷揺れが収まるまでそのまま保持される。中央制御ユニット１２５は、予防策として、初期吊上げ後の所定時間、例えば５秒間、クラブユニット１１１を静止状態に保持させる。荷揺れはこの時間中に収まり、負荷は安全であると考え得るため、スリングオペレータ１０７は内側安全エリア１４５内に入ることができる。中央制御ユニット１２５は、前記時間経過後は例え熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内にスリングオペレータ１０７を検出してもホイスト１１３を無効化しない。次いで、スリングオペレータ１０７はクレーンオペレータ１０５に吊上げを継続可能であることを合図し得る。クレーンオペレータ１０５はホイスト１１３を作動してダイ１０３を参照高さＨ１の上方に吊上げさせる。
ダイ１０３が参照高さＨ１より低い間は移動防止モードが実施され、横方向移動が防止される。ダイ１０３が参照高さＨ１より高くなると中央制御ユニット１２５は移動防止モードを停止し、クラブユニット１１１は通常操作速度で移動可能となる。次いでクレーンオペレータ１０５はブリッジ１０９及びクラブユニット１１１を制御してダイ１０３を移送させる。
ダイ１０３の横方向移動中に負荷センサがホイスト１１３位置の印加負荷増大を検出した場合は衝突発生が表示された恐れがある。従って、負荷センサが横方向移動中の印加負荷増大を検出した場合はブリッジ１０９及びクラブユニット１１１は停止状態に持ち来される。
クレーン１０１からダイ１０３を切り離すにはダイ１０３を装着したステップを逆に実行する。しかしながら、ダイ１０３の降下時にスリングオペレータ１０７の一人又は一人超を、例えばダイ１０３を案内してボルスタ上に位置付けるために配置する必要がある。従って、降下操作中は、熱探知カメラ１２７が内側安全エリア１４５内に人を検出してもホイスト１１３の操作及び増分的な横方向移動が許可される。中央制御ユニット１２５は、降下操作実施中であることを、負荷センサ、回転エンコーダ、制御ペンダント、の一つ又は一つ超を参照して判定可能である。
中央制御ユニット１２５には、クレーン１０１に課せられる制限を無効化する無効化スイッチを備える。無効化スイッチは、例えば、クレーン１０１が参照高さＨ１より下方で操作される場合に移動防止モードを無効化し得る。無効化スイッチは機械的あるいは電子的錠止装置を含み得る。無効化スイッチは、部品故障時に、あるいはクレーンの特定作業あるいは較正操作を容易化するべく操作され得る。無効化スイッチの操作時には、ランプディスプレイユニットにおけるランプ１５３、１５５、１５７、１５９、１６１、１６３、１６５、１６７、１６９、１９１が点滅してクレーンオペレータ１０５及びスリングオペレータ１０７にこれを知らせる。
ここに記載するクレーン１０１は、ダイ１０３の相対位置を決定する負荷位置センサを設けるよう改変できる。負荷位置センサは、リフトフレーム１１５上に搭載したリフレクタ（図示せず）上に光ビームを配向する、ホイスト１１３上に設けたレーザートランスミッタ（図示せず）を含み得る。反射信号を検出してホイスト１１３に関するリフトフレーム１１５の位置を計測する、電荷結合装置等のレシーバをホイスト１１３上に設け得る。
ダイ１０３の位置を判定できる能力は初期吊上げ実行のために特に有益である。リフトフレーム１１５が定義された閾値より大きくホイスト１１３からずれた場合にホイスト１１３の吊上げ操作を防止できる。レシーバは、クレーンオペレータ１０５にフィードバックを提供してリフトフレーム１１５の相対位置を表示させ得る。中央制御ユニット１２５は、負荷位置センサからの信号に基づき、ホイスト１１３をリフトフレーム１１５上方に自動的にセンタリングできる。
本発明を装置ダイ移送を参照して説明したが、本発明はその他負荷の移送用に使用可能である。更には、本発明をガントリークレーンを参照して説明したが、その他形式のクレーンに対しても本技法を使用可能である。
クレーン１０１は、リフトフレーム１１５、及びまたは、カップリング１１９ａ〜１１９ｄが予め定義された運転高さ範囲ＨR以外の高さにある場合はホイストの吊上げ操作を防止するように更に改変できる。エンコーダはリフトフレーム１１５、及びまたは、カップリング１１９ａ〜１１９ｄの高さを計測可能である。中央制御ユニット１２５は、前記計測高さが予め定義された運転高さ範囲ＨR以外のものである場合はホイストの初期吊上げ操作の実行を防止させ得る。操作高さは、特定のダイベッド内のダイ１０３上に設けた固定部の高さを参照して定義し得る。例えば、図１０に示すようにダイ１０３を相互にスタックさせたダイベッドにおいて、スタック内の各ダイ１０３用の固定部の高さに相当する異なる操作高さ範囲ＨR1、ＨR2が特定され得る。
カップリングの周囲には保護スリーブを配置し得る。保護スリーブはゴムあるいはその他可撓性材料から作製し得る。保護スリーブは開口を含み得、カップリングは前記開口内に配置され得る。前記開口は、クレーン操作中に移動するカップリングが物体と衝突しないよう保護スリーブで保護し得るよう、カップリングの幅より実質的に大きい。かくして、カップリングが物体に誤って衝突し得るリスクが低減される。
本発明の範囲を逸脱することなく、ここに記載された実施形態を種々変更及び改変し得るものとする。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
３ ダイ
９ ブリッジ
１１ クラブユニット
１７ａ〜１７ｄ スリング
１０１ クレーン
１０３ ダイ
１０５ クレーンオペレータ
１０７ スリングオペレータ
１０９ ブリッジ
１１１ クラブユニット
１１３ ホイスト／ウィンチ
１１５ リフトフレーム
１１９ａ〜１１９ｄ 固定ポイント
１２１ 遠隔制御ユニット
１２５ 中央制御ユニット
１２７ 熱探知カメラ
１２９ 作業ゾーン
１３１ 第１(可視)ビデオカメラ
１３７ アンテナ
１３９ 遠隔無線レシーバ
１４３ サイトネットワーク
１４５ 内側安全エリア
１４７ 外側安全エリア
１４９ 第１ペンダント／第２ペンダント
１５１ コントローラ停止ボタン
１５３ 第１ランプ
１５５ 第２ランプ
１５７ 第３ランプ
１５９ 第４ランプ
１６１ 第５ランプ
１６３ 第６ランプ
１６５ 第７ランプ
１６７ 第８ランプ
１６９ 第９ランプ

Claims (30)

  1. クレーンであって、
    少なくとも一つの横方向に可動であり、且つ、吊上げ操作を実行するホイスト、
    前記ホイストの横方向移動を制御するコントローラ、
    負荷への連結用に前記ホイストに装着されるカップリング、
    前記カップリングの高さを監視する高さセンサ
    を含み、
    前記コントローラが、前記カップリングが予め定義された操作高さ以下であること、あるいは前記カップリングが予め定義された一つ又は一つ超の操作高さ範囲外にあることが高さセンサにより検出された場合に前記ホイストの横方向移動を防止する構成を有するクレーン。
  2. 前記コントローラが、ホイストの横方向移動を制限するあるいは停止させることでホイストの横方向移動を防止する構成を有する請求項１に記載のクレーン。
  3. 前記コントローラが、ホイストの横方向増分移動のみを許可することによりホイストの横方向移動を防止する構成を有する請求項１に記載のクレーン。
  4. 前記コントローラが、ホイストの横方向移動速度を低下させることによりホイストの横方向移動を防止する構成を有する請求項１に記載のクレーン。
  5. 定義された安全エリア内の人を検出するセンサを更に含み、前記コントローラが、画像センサが前記安全エリア内に人を検出した場合にホイストの操作を防止する構成を更に有する請求項１〜４の何れかに記載のクレーン。
  6. 定義された安全エリア内の人を検出する前記センサが動作検出センサである請求項５に記載のクレーン。
  7. 前記コントローラが、ホイストの横方向移動を制限あるいは停止させること、あるいは、ホイストの横方向増分移動を開始させること、あるいはホイスト吊上げ操作を制限あるいは停止させること、により前記ホイストの操作を防止する構成を有する請求項５又は６に記載のクレーン。
  8. ホイストへの印加負荷を監視する負荷センサを更に含み、前記コントローラが、負荷センサによるホイストへの初期印加負荷の検出後にホイストの吊上げ操作を防止する構成を更に有する請求項１〜７の何れかに記載のクレーン。
  9. クレーンであって、
    少なくとも一つの横方向に可動であり、且つ、吊上げ操作を実行するホイスト、
    前記ホイストの横方向移動を制御するコントローラ、
    を含み、
    前記コントローラが、前記ホイストを横方向に増分移動させる移動防止モードを実施する構成を有するクレーン。
  10. 前記コントローラが、前記移動防止モード実行時にユーザーの各入力に応答して前記ホイストを所定距離移動させる構成を有する請求項９に記載のクレーン。
  11. クレーンであって、
    吊上げ操作を実施するホイスト、
    前記ホイストの吊上げ操作を制御するコントローラ、
    前記ホイストへの印加負荷を監視する負荷センサ、
    を含み、
    前記コントローラが、前記負荷センサがホイストへの初期印加負荷検出時にホイストの吊上げ操作を防止する構成を有するクレーン。
  12. 前記コントローラが、定義された時間に渡りホイストの吊上げ操作を防止する構成を有する請求項１１に記載のクレーン。
  13. 前記コントローラが、前記ホイストの吊上げ速度を低下させることによりホイストの吊上げ操作を防止する構成を有する請求項１１あるいは１２に記載のクレーン。
  14. 定義された安全エリア内の人を検出するセンサを更に含み、前記コントローラが、画像センサが前記安全エリア内の人を検出するとホイストの操作を防止する構成を更に有する請求項１１、１２、１３の何れかに記載のクレーン。
  15. 安全エリア内の人を検出する前記センサが動作検出センサである請求項１４に記載のクレーン。
  16. 前記コントローラが、前記ホイストの横方向移動を制限あるいは停止させること、あるいは前記ホイストの横方向増分移動を開始させること、あるいはホイストの吊上げ操作を制限あるいは停止させること、により前記ホイストの操作を防止する構成を有する請求項１４あるいは１５に記載のクレーン。
  17. クレーンであって、
    少なくとも一つの横方向に可動であり、且つ、吊上げ操作を実施するホイスト、
    前記ホイストの横方向移動を制御するコントローラ、
    印加負荷を監視する負荷センサ、
    を含み、
    前記コントローラが、前記負荷センサが、前記ホイストの横方向移動中に印加負荷増大を検出するとクレーン操作を防止する構成を有するクレーン。
  18. クレーンであって、
    少なくとも一つの横方向に可動であり、且つ、吊上げ操作を実施するホイスト、
    前記ホイストを制御するコントローラ、
    前記ホイストの吊上げ高さを監視する高さセンサ、
    を含み、
    前記コントローラが、前記ホイストの吊上げ高さに依存する第１操作モード及び第２操作モードに従い前記ホイストを操作する構成を有する前記クレーン。
  19. 前記コントローラが、第１吊上げ高さ範囲では第１操作モードに、第２吊上げ高さ範囲では第２操作モードに従い前記ホイストを操作する構成を有する請求項１８に記載のクレーン。
  20. ホイスト位置又はホイストに係わる負荷位置を判定する負荷位置センサを更に含む請求項１〜１９の何れかに記載のクレーン。
  21. 負荷位置センサがレーザー及び関連するレシーバを含む請求項２０に記載のクレーン。
  22. ホイスト、及びホイストに装着したカップリングを含むクレーンの操作方法であって、
    前記カップリングの高さを監視するステップ、
    前記カップリングの高さセンサにより予め定義された操作高さ以下であること、あるいは前記カップリングが一つ又は一つ超の予め定義された操作高さ範囲以外の高さであることが検出された場合にホイストの横方向移動を防止するステップ、
    を含む方法。
  23. 少なくとも一つの横方向に可動であり、且つ、吊上げ操作実施用のホイストを含むクレーンの操作方法であって、
    各ユーザー入力に応答してホイストの横方向増分移動を制限する移動防止モードを実施するステップを含む方法。
  24. 前記ホイストが、各横方向増分移動において所定距離移動する請求項２３に記載の方法。
  25. ホイストを含むクレーンの操作方法であって、
    初期印加負荷後の定義された時間にわたりホイスト吊上げ操作を防止するステップを含む方法。
  26. ホイストと、前記ホイストへの印加負荷を監視する負荷センサを含むクレーンの操作方法であって、
    前記ホイストの横方向移動中に前記負荷センサが印加負荷増大を検出するとホイストの操作を防止するステップを含む方法。
  27. ホイスト、前記ホイストの吊上げ高さを監視する高さセンサ、を含むクレーンの操作方法であって、前記ホイストの吊上げ高さに依存する第１及び第２の操作モードに従いホイストを自動操作するステップを含む方法。
  28. 請求項２２〜２７の何れかに記載の方法を実施するクレーン制御システム。
  29. 図２〜図９を参照して実質的に記載されたクレーン。
  30. 図２〜図９を参照して実質的に記載された方法。
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