JP2021054639A - Automatic operation device and method of crane - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、クレーンの自動運転装置及び、自動運転方法に関し、特に、タワークレーンの自動運転に好適な技術に関するものである。 The present disclosure relates to an automatic operation device for a crane and an automatic operation method, and more particularly to a technique suitable for the automatic operation of a tower crane.
タワークレーンは、主として、ダム工事、高層建築工事、プラント建設工事等に広く用いられている。この種のタワークレーンは、ジブの旋回・起伏、ワイヤロープの巻上げ・巻下げを適宜に行うことにより、荷を所定の荷取り地点(始点)から荷降し地点(終点)へと搬送する。荷の搬送をオペレータの手動操作により長時間に亘って行うと、長時間に亘って行うことによるオペレータの負荷増加や、単純操作の繰り返しに伴う集中力の欠如等による人為的ミスの誘発を招く可能性がある。 Tower cranes are widely used mainly for dam construction, high-rise construction construction, plant construction construction, and the like. This type of tower crane transports the load from a predetermined unloading point (starting point) to an unloading point (ending point) by appropriately turning and undulating the jib and hoisting and lowering the wire rope. If the load is transported for a long time by the manual operation of the operator, the load on the operator increases due to the long time, and human error is induced due to lack of concentration due to repeated simple operations. there is a possibility.
このため、タワークレーンを予め設定した搬送経路に従って自動運転することにより、オペレータの負担軽減や人為的ミスの防止を図ることが望まれる。例えば、特許文献1,2には、ティーチングプレイバック方式によりクレーンを自動運転することにより、荷を自動搬送する技術が開示さている。
Therefore, it is desired to reduce the burden on the operator and prevent human error by automatically operating the tower crane according to a preset transfer path. For example,
ところで、ティーチングプレイバック方式により荷を繰り返し自動搬送すると、荷の放出(荷重解放)によるクレーンの姿勢変化や、荷の種類変更に伴う荷重変化、風等の外乱の影響を受けて、ティーチングで設定した搬送経路と、プレイバックによる搬送軌道との間に誤差が生じる場合がある。このような誤差が往復に伴い累積されると、搬送軌道が当初の設定経路から大きく外れてしまい、自動運転を継続させられなくなるといった課題がある。 By the way, when the load is repeatedly and automatically transported by the teaching playback method, it is set by teaching due to the influence of the attitude change of the crane due to the release of the load (load release), the load change due to the change of the load type, and the disturbance such as wind. An error may occur between the carried-out path and the carried-back track due to playback. If such an error is accumulated along with the round trip, there is a problem that the transport track deviates greatly from the originally set path and the automatic operation cannot be continued.
本開示の技術は、クレーンを継続的に自動運転可能にすることを目的とする。 The technology of the present disclosure is intended to enable continuous automatic operation of the crane.
本開示の装置は、少なくとも荷を保持した保持部を、所定の始点から上昇させて所定の終点に向けて移動させると共に該終点に向けて降下させ、前記保持部から前記終点に前記荷を降ろす搬送動作を駆動装置の駆動により行うクレーンの自動運転装置であって、前記駆動装置の駆動を自動制御することにより、前記クレーンに前記搬送動作を自動で行わせる自動運転制御手段と、前記保持部の位置情報を取得可能な位置情報取得手段と、前記自動制御により前記保持部が前記終点に向けて降下する際に、前記位置情報取得手段により取得される前記保持部の位置情報と、予め記憶した前記終点の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記終点に対する相対位置を補正する降下時補正制御手段と、を備えることを特徴とする。 The apparatus of the present disclosure raises at least a holding portion holding a load from a predetermined start point, moves the holding portion toward a predetermined end point, and lowers the holding portion toward the end point, and unloads the load from the holding portion to the end point. An automatic operation device for a crane that performs a transfer operation by driving a drive device. An automatic operation control means for causing the crane to automatically perform the transfer operation by automatically controlling the drive of the drive device, and a holding unit. The position information acquisition means capable of acquiring the position information of the above, and the position information of the holding unit acquired by the position information acquisition means when the holding unit descends toward the end point by the automatic control, are stored in advance. It is characterized by including a descent correction control means for correcting the relative position of the holding unit with respect to the end point by driving the driving device based on the deviation from the position information of the end point.
また、前記搬送動作は、前記荷を放出した前記保持部を、前記終点から上昇させて前記始点に向けて移動させると共に該始点に向けて降下させ、前記保持部を前記始点に着床させる動作をさらに含み、前記降下時補正制御手段は、前記自動制御により前記保持部が前記始点に向けて降下する際に、前記位置情報取得手段により取得される前記保持部の位置情報と、予め記憶した前記始点の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記始点に対する相対位置を補正することが好ましい。 Further, in the transport operation, the holding portion that has released the load is raised from the end point and moved toward the start point, and is lowered toward the start point to land the holding portion at the start point. The descent correction control means further stores the position information of the holding unit acquired by the position information acquisition means when the holding unit descends toward the start point by the automatic control. It is preferable to correct the relative position of the holding portion with respect to the starting point by driving the driving device based on the deviation from the position information of the starting point.
また、前記自動制御により前記保持部が前記始点又は前記終点から上昇する際に、予め記憶した前記保持部を上方に向けて直線的に上昇させるのに必要な前記保持部の横方向への移動量に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の上昇軌道を補正する上昇時補正制御手段をさらに備えることが好ましい。 Further, when the holding portion rises from the start point or the ending point by the automatic control, the holding portion stored in advance is moved in the lateral direction, which is necessary for linearly raising the holding portion upward. It is preferable to further include an ascending correction control means for correcting the ascending trajectory of the holding portion by driving the driving device based on the amount.
本開示の方法は、少なくとも荷を保持した保持部を、所定の始点から上昇させて所定の終点に向けて移動させると共に該終点に向けて降下させ、前記保持部から前記終点に前記荷を降ろす搬送動作を駆動装置の駆動により行うクレーンの自動運転方法であって、前記駆動装置の駆動を自動制御することにより、前記クレーンに前記搬送動作を自動で行わせ、前記自動制御により前記保持部が前記終点に向けて降下する際に、前記保持部の位置情報と前記終点の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記終点に対する相対位置を補正することを特徴とする。 In the method of the present disclosure, at least a holding portion holding a load is raised from a predetermined start point, moved toward a predetermined end point, and lowered toward the end point, and the load is unloaded from the holding portion to the end point. This is an automatic operation method of a crane in which a transfer operation is performed by driving a drive device. By automatically controlling the drive of the drive device, the crane is made to automatically perform the transfer operation, and the holding unit is subjected to the automatic control. When descending toward the end point, the drive device is driven based on the deviation between the position information of the holding portion and the position information of the end point, thereby correcting the relative position of the holding portion with respect to the end point. It is characterized by.
また、前記搬送動作は、前記荷を放出した前記保持部を、前記終点から上昇させて前記始点に向けて移動させると共に該始点に向けて降下させ、前記保持部を前記始点に着床させる動作をさらに含み、前記自動制御により前記保持部が前記始点に向けて降下する際に、前記保持部の位置情報と前記始点の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記始点に対する相対位置を補正することが好ましい。 Further, in the transport operation, the holding portion that has released the load is raised from the end point and moved toward the start point, and is lowered toward the start point to land the holding portion at the start point. When the holding portion descends toward the starting point by the automatic control, the driving device is driven based on the deviation between the position information of the holding portion and the position information of the starting point. It is preferable to correct the relative position of the holding portion with respect to the starting point.
また、前記自動制御により前記保持部が前記始点又は前記終点から上昇する際に、前記保持部を上方に向けて直線的に上昇させるのに必要な前記保持部の横方向への移動量に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の上昇軌道を補正することが好ましい。 Further, it is based on the lateral movement amount of the holding portion required to linearly raise the holding portion upward when the holding portion rises from the start point or the end point by the automatic control. It is preferable to correct the ascending trajectory of the holding portion by driving the driving device.
本開示の技術によれば、クレーンを継続的に自動運転可能にすることができる。 According to the technique of the present disclosure, the crane can be continuously automatically operated.
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係るクレーンの自動運転装置及び、自動運転方法について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, the automatic crane operation device and the automatic operation method according to the present embodiment will be described with reference to the attached drawings. The same parts have the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed explanations about them will not be repeated.
[クレーン]
図1は、本実施形態に係るクレーン1を示す模式的な全体構成図である。
[crane]
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing a
図1に示すように、クレーン1は、固定式のタワークレーンであって、基礎フレーム2に固定されたマスト(タワー)10と、マスト10に昇降可能に設けられた昇降装置11と、昇降装置11に旋回可能に設けられた旋回体12と、旋回体12に起伏可能に設けられたジブ(ブーム)14とを備えている。なお、クレーン1は、固定式に限定されず、移動式のホイールクレーン等であってもよい。また、クレーン1は、所定の荷を始点から終点に搬送可能なものであれば、例えば、天井クレーン等であってもよい。
As shown in FIG. 1, the
旋回体12は、旋回装置24の駆動によりマスト10を軸心に回転駆動する。旋回体12には、巻上ワイヤロープ21が巻き回された巻上ウィンチ20及び、起伏ワイヤロープ23が巻き回された起伏ウィンチ22が設けられている。また、旋回体12には、ジブ14を支持する支持フレーム25が設けられている。巻上ウィンチ20、起伏ウィンチ22及び、旋回装置24は、本開示の駆動装置の一例である。
The
巻上ワイヤロープ21の先端には、所定の荷を保持するバケット26(本開示の保持部の一例)が取り付けられている。巻上ウィンチ20を駆動すると、巻上ワイヤロープ21が巻き取られ、又は、送り出されることにより、バケット26が鉛直方向に昇降移動するようになっている。
A bucket 26 (an example of the holding portion of the present disclosure) for holding a predetermined load is attached to the tip of the hoisting
起伏ワイヤロープ23の先端は、ジブ14の先端側に取り付けられている。起伏ウィンチ22を駆動すると、起伏ワイヤロープ23が巻き取られ、又は、送り出されることにより、ジブ14が基端側を支点に起伏作動するようになっている。
The tip of the undulating
[搬送動作]
図2〜7は、本実施形態に係るクレーン1の自動運転による各動作工程を説明する模式図である。以下では、ダム工事におけるコンクリートの搬送を一例として説明する。
[Transport operation]
2 to 7 are schematic views illustrating each operation process of the
なお、図2〜7中に示されたX方向及びY方向は、互いに直交する水平方向(横方向)の軸であり、Z方向は、X軸及びY軸と直交する鉛直方向(縦方向)の軸である。また、始点Aは、搬送対象となるコンクリートCが不図示のトランスファーカー等により運び込まれるバンカー線(荷取り地点)、終点Bは、搬送したコンクリートCを放出するグランドホッパGHが設けられた打設場(荷降ろし地点)をそれぞれ示している。 The X and Y directions shown in FIGS. 2 to 7 are horizontal (horizontal) axes that are orthogonal to each other, and the Z direction is a vertical direction (vertical direction) that is orthogonal to the X and Y axes. Is the axis of. Further, the start point A is a bunker line (pick-up point) where the concrete C to be transported is carried by a transfer car or the like (not shown), and the end point B is a placement provided with a ground hopper GH for discharging the transported concrete C. Each place (unloading point) is shown.
図2に示すように、始点Aでは、バケット26にコンクリートCを投入し、巻上ウィンチ20及び、起伏ウィンチ22を駆動させながら、バケット26を始点A上方の所定の往路旋回開始位置A1まで上昇させる(以下、往路地切り工程という)。ここで、往路旋回開始位置A1は、後述するティーチングにより設定した、クレーン1が往路旋回動作を開始するバケット26のX−Y−Z位置である。
As shown in FIG. 2, at the start point A, concrete C is put into the
往路地切り工程において、バケット26をZ方向へ上昇させる巻上ウィンチ20の駆動は、後述するプレイバック制御により実行される。また、バケット26をX−Y方向へ調整移動する起伏ウィンチ22の駆動は、後述する荷吊り上げ時補正制御により実行される。荷吊り上げ時補正制御は、コンクリートCの荷重によるクレーン1の姿勢変化(例えば、マスト10のバケット26側への倒れ込みや、ジブ14の下方への撓み)に対して、バケット26をZ方向へ略直線的に上昇させるための補正制御である。荷吊り上げ時補正制御の詳細については後述する。
In the outbound route cutting step, the drive of the hoisting
図3に示すように、バケット26を往路旋回開始位置A1まで上昇させたならば、旋回装置24や起伏ウィンチ22を駆動してジブ14を旋回起伏させ、ダム堤体D等の障害物を避けながらバケット26を終点B上方の所定の往路旋回停止位置B1まで旋回移動させる(以下、往路旋回工程という)。ここで、往路旋回停止位置B1は、後述するティーチングにより設定した、クレーン1が往路旋回動作を停止するバケット26のX−Y−Z位置である。往路旋回工程において、旋回装置24や起伏ウィンチ22の駆動は、後述するプレイバック制御により実行される。
As shown in FIG. 3, when the
図4に示すように、バケット26を往路旋回停止位置B1まで移動させたならば、巻上ウィンチ20、起伏ウィンチ22及び、旋回装置24を駆動し、バケット26を終点Bに設置されたグランドホッパGHに向けて降下させる(以下、荷降ろし工程という)。この際、バケット26は、グランドホッパGH内の底部から所定の高さ位置で停止させてもよく、或は、グランドホッパGHの底部に着床させてもよい。
As shown in FIG. 4, when the
荷降ろし工程において、バケット26をZ方向へ降下させる巻上ウィンチ20の駆動は、後述するプレイバック制御により実行される。また、バケット26をX−Y方向へ調整移動させる起伏ウィンチ22及び、又は旋回装置24の駆動は、後述する荷降ろし時補正制御により実行される。荷降ろし時補正制御は、バケット26のグランドホッパGHに対するX−Y方向の相対位置を補正して、バケット26をグランドホッパGHの枠内に確実に収めるための補正制御である。荷降ろし時補正制御の詳細については後述する。
In the unloading step, the drive of the hoisting
図5に示すように、バケット26からコンクリートCを放出したならば、巻上ウィンチ20及び、起伏ウィンチ22を駆動させながら、バケット26を終点B上方の所定の復路旋回開始位置B2まで上昇させる(以下、復路地切り工程という)。ここで、復路旋回開始位置B2は、後述するティーチングにより設定した、クレーン1が復路旋回動作を開始するバケット26のX−Y−Z位置である。
As shown in FIG. 5, when the concrete C is discharged from the
復路地切り工程において、バケット26をZ方向へ上昇させる巻上ウィンチ20の駆動は、後述するプレイバック制御により実行される。また、バケット26をX−Y方向へ調整移動する起伏ウィンチ22の駆動は、後述する荷重解放時補正制御により実行される。荷重解放時補正制御は、コンクリートCの放出(荷重解放)によるクレーン1の姿勢変化(例えば、マスト10のバケット26とは反対側への反りや、ジブ14の上方への反り)に対して、バケット26をZ方向へ略直線的に上昇させるための補正制御である。荷重解放時補正制御の詳細については後述する。
In the return route cutting step, the drive of the hoisting
図6に示すように、バケット26を復路旋回開始位置B2まで上昇させたならば、旋回装置24や起伏ウィンチ22を駆動してジブ14を旋回起伏させ、ダム堤体D等の障害物を避けながらバケット26を始点A上方の所定の復路旋回停止位置A2まで旋回移動させる(以下、復路旋回工程という)。ここで、復路旋回停止位置A2は、後述するティーチングにより設定した、クレーン1が復路旋回動作を停止するバケット26のX−Y−Z位置である。復路旋回工程において、旋回装置24や起伏ウィンチ22の駆動は、後述するプレイバック制御により実行される。
As shown in FIG. 6, when the
図7に示すように、バケット26を復路旋回停止位置A2まで移動させたならば、巻上ウィンチ20、起伏ウィンチ22及び、旋回装置24を駆動し、バケット26を始点Aに設置された台座Pに向けて降下させ、バケット26を台座P上に着床させる(以下、着床工程という)。
As shown in FIG. 7, when the
着床工程において、バケット26をZ方向へ降下させる巻上ウィンチ20の駆動は、後述するプレイバック制御により実行される。また、バケット26をX−Y方向へ調整移動する起伏ウィンチ22及び、又は旋回装置24の駆動は、後述する着床時補正制御により実行される。着床時補正制御は、バケット26の台座Pに対するX−Y方向の相対位置を補正して、バケット26を台座Pの上面に確実に着床させるための補正制御である。着床時補正制御の詳細については後述する。
In the landing step, the drive of the hoisting
以降、上述の図2〜7に示す各動作工程を連続的に実行することにより、コンクリートCを始点Aから終点Bに向けて繰り返し自動搬送する。 After that, by continuously executing each of the operation steps shown in FIGS. 2 to 7 above, the concrete C is repeatedly and automatically transported from the start point A to the end point B.
[制御装置]
図8は、本実施形態に係るクレーン1に搭載された制御装置100及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。
[Control device]
FIG. 8 is a schematic functional block diagram showing a
図8に示すように、クレーン1には、クレーン1の各種状態量を取得するセンサ類や装置類50〜53が搭載されている。
As shown in FIG. 8, the
旋回角取得エンコーダ50は、旋回装置24による旋回体12の旋回角、すなわち、ジブ14の旋回角を取得する。起伏角取得エンコーダ51は、起伏ウィンチ22の回転数からジブ14の起伏角を取得する。昇降位置取得エンコーダ52は、巻上ウィンチ20の回転数からバケット26の昇降位置を取得する。バケット位置取得装置53(位置取得手段)は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)又は、GPS(Global Positioning System)であって、ジブ14の先端部に取り付けられており、当該先端部の鉛直方向下方にあるバケット26の位置情報(X−Y位置)を取得する。これらセンサ類や装置類50〜53により取得される各種状態量は、制御装置100に送信される。
The swivel
制御装置100は、例えば、コンピュータ等の演算を行う装置であり、互いにバス等で接続されたCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート、出力ポート等を備え、プログラムを実行する。
The
また、制御装置100は、プログラムの実行により、手動操作制御部110、ティーチング記憶部120、プレイバック制御部130、荷吊り上げ時補正制御部140、荷降ろし時補正制御部150、荷重解放時補正制御部160及び、着床時補正制御部170を備える装置として機能する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアである制御装置100に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
Further, the
手動操作制御部110は、オペレータによる操作装置200の操作量に応じた作動指示信号を巻上ウィンチ20、起伏ウィンチ22及び、旋回装置24に送信し、これらを駆動させることにより、クレーン1を旋回・起伏・巻上げ・巻下げ作動させる手動操作制御を実施する。
The manual
ティーチング記憶部120は、ティーチング実行ボタン210がON操作された状態で、オペレータが操作装置200を操作すると、当該操作に応じて手動操作制御部110から巻上ウィンチ20、起伏ウィンチ22及び、旋回装置24へ送信される作動指示信号を記憶する。具体的には、ティーチング記憶部120は、オペレータによる操作装置200の操作量に応じたクレーン1の旋回・起伏・巻上げ・巻下げの各動作の経路(X−Y−Z位置)と速度とを所定時間ごとに格納する。ティーチング記憶部120によるこれら経路及び速度の格納は、ティーチング実行ボタン210がOFF操作されると終了する。
When the operator operates the
プレイバック制御部130は、本開示の自動運転制御手段の一例であって、プレイバック実行ボタン220がON操作されると、ティーチング記憶部120に格納されている旋回・起伏・巻上げ・巻下げの経路及び速度に応じた指示信号を巻上ウィンチ20、起伏ウィンチ22及び、旋回装置24に送信し、これらを駆動させることにより、クレーン1を自動運転させるプレイバック制御を実施する。プレイバック制御は、プレイバック実行ボタン220がOFF操作されるか、或は、不図示の緊急停止ボタンがON操作されると停止する。
The
本実施形態において、プレイバック制御は、往路地切り工程(図2参照)における巻上ウィンチ20の駆動、往路旋回工程(図3参照)における旋回装置24及び起伏ウィンチ22の駆動、荷降ろし工程(図4参照)における巻上ウィンチ20の駆動、復路地切り工程(図5参照)における巻上ウィンチ20の駆動、復路旋回工程(図6参照)における旋回装置24及び起伏ウィンチ22の駆動、着床工程(図7参照)における巻上ウィンチ20の駆動に適用される。
In the present embodiment, the playback control includes driving the hoisting
荷吊り上げ時補正制御部140は、本開示の上昇時補正制御手段の一例であって、往路地切り工程において、コンクリートCの荷重によるマスト10の倒れ込みやジブ14の撓みに対して、バケット26が水平方向(X−Y方向)に大きく振れることなく、始点Aから鉛直方向(Z方向)へ略直線的に上昇するように、ジブ14を適宜に起伏させる(基本的には、ジブ14を起こす)ことにより、バケット26の上昇軌道を補正する荷吊り上げ時補正制御を実施する。
The load lifting
具体的には、制御装置100のメモリには、予め実験或はシミュレーション等により作製した、バケット26の上昇位置と、バケット26を鉛直方向に略直線的に上昇させるのに必要なジブ14の起伏角との関係を規定したマップM1(グラフ又は数値データ)が格納されている。荷吊り上げ時補正制御部140は、往路地切り工程において、プレイバック制御による巻上ウィンチ20の駆動(巻上げ)が開始されると、マップM1からバケット26の上昇位置に応じたジブ14の起伏角を読み取ると共に、読み取った起伏角に基づいて起伏ウィンチ22を逐次駆動させるフィードフォワード制御を実行する。バケット26の現在の上昇位置は、昇降位置取得エンコーダ52により取得すればよい。
Specifically, in the memory of the
このように、往路地切り工程において、コンクリートCの荷重によるクレーン1の姿勢変化を考慮した荷吊り上げ時補正制御を行うことにより、バケット26は始点Aから往路旋回開始位置A1に向けて鉛直方向に略直線的に上昇するようになる。
In this way, in the outbound road cutting process, the
なお、マップM1の個数は1個に限定されず、吊り荷の荷重毎に複数のマップM1を備えてもよい。この場合は、クレーン1の不図示の荷重センサにより取得される荷の荷重に応じて、複数のマップM1から最適なマップを適宜に選択するように構成すればよい。また、荷吊り上げ時補正制御は、フィードフォワード制御のみに限定されず、往路旋回開始位置A1と、バケット位置取得装置53により取得されるバケット26の現在位置との偏差に基づいて起伏ウィンチ22を駆動するフィードバック制御と組み合わせて行ってもよい。
The number of maps M1 is not limited to one, and a plurality of maps M1 may be provided for each load of the suspended load. In this case, the optimum map may be appropriately selected from the plurality of maps M1 according to the load of the load acquired by the load sensor (not shown) of the
荷降ろし時補正制御部150は、本開示の降下時補正制御手段の一例であって、荷降ろし工程において、バケット26の水平方向(X−Y方向)位置がグランドホッパGHの枠内から外れている場合に、起伏ウィンチ22及び、又は旋回装置24を駆動して、バケット26のグランドホッパGHに対する水平方向(X−Y方向)の相対位置を補正することにより、バケット26をグランドホッパGHの枠内に収める荷降ろし時補正制御を実施する。
The unloading
具体的には、制御装置100のメモリには、水平方向(X−Y方向)におけるグランドホッパGHの枠内位置が目標荷降ろし位置として予め格納されている。荷降ろし時補正制御部150は、バケット26が往路旋回停止位置B1に到達すると、バケット位置取得装置53から入力されるバケット26の現在の水平方向位置(X−Y位置)と目標荷降ろし位置とを比較し、これらの偏差を求める。そして、荷降ろし時補正制御部150は、求めた偏差が所定の閾値(バケット26がグランドホッパGHの枠内に収まる値)を超えている場合には、偏差が当該閾値以下となるように起伏ウィンチ22及び、又は旋回装置24を逐次駆動させるフィードバック制御(例えば、PID制御)を実行する。
Specifically, in the memory of the
このように、荷降ろし工程において、バケット26の水平方向位置とグランドホッパGHの枠位置との偏差に基づいて、バケット26の水平方向位置を適宜に調整する荷降ろし時補正制御を行うことにより、バケット26は終点Bに設けられたグランドホッパGHの枠内に確実に収められるようになる。
In this way, in the unloading process, the unloading correction control for appropriately adjusting the horizontal position of the
なお、荷降ろし時補正制御は、プレイバック制御を中断し、プレイバック制御による巻上ウィンチ20の駆動(巻下げ)が開始される前に実行してもよく、或は、プレイバック制御を中断することなく、プレイバック制御による巻上ウィンチ20の駆動(巻下げ)と並行して実行してもよい。また、バケット位置取得装置53は、GNSSに限定されず、ジブ14の先端位置を取得可能な他の公知のセンサ類を用いてもよく、或は、予め設定したクレーン1の所定の基準位置に対するジブ14の現在の旋回角及び、起伏角から、ジブ14の先端部に相当するバケット26のX−Y方向位置を推定演算するように構成してもよい。
The unloading correction control may be executed before the playback control is interrupted and the hoisting
荷重解放時補正制御部160は、本開示の上昇時補正制御手段の一例であって、復路地切り工程において、コンクリートCの放出によるマスト10の反りやジブ14の反りに対して、バケット26が水平方向(X−Y方向)に大きく振れることなく、終点Bから鉛直方向(Z方向)へ略直線的に上昇するように、ジブ14を適宜に起伏させる(基本的には、ジブ14を倒す)ことにより、バケット26の上昇軌道を補正する荷重解放時補正制御を実施する。
The load release
具体的には、制御装置100のメモリには、予め実験或はシミュレーション等により作製した、バケット26の上昇位置と、バケット26を鉛直方向に略直線的に上昇させるのに必要なジブ14の起伏角との関係を規定したマップM2(グラフ又は数値データ)が格納されている。荷重解放時補正制御部160は、復路地切り工程において、プレイバック制御による巻上ウィンチ20の駆動(巻上げ)が開始されると、マップM2からバケット26の上昇位置に応じたジブ14の起伏角を読み取ると共に、読み取った起伏角に基づいて起伏ウィンチ22を逐次駆動させるフィードフォワード制御を実行する。バケット26の現在の上昇位置は、昇降位置取得エンコーダ52により取得すればよい。
Specifically, in the memory of the
このように、復路地切り工程において、コンクリートCの放出によるクレーン1の姿勢変化を考慮した荷重解放時補正制御を行うことにより、バケット26は終点Bから復路旋回開始位置B2に向けて鉛直方向に略直線的に上昇するようになる。
In this way, in the return route cutting process, the
なお、マップM2の個数は1個に限定されず、吊り荷の荷重毎に複数のマップM2を備えてもよい。この場合は、クレーン1の不図示の荷重センサにより取得される荷の荷重に応じて、複数のマップM2から最適なマップを適宜に選択するように構成すればよい。また、荷重解放時補正制御は、フィードフォワード制御のみに限定されず、復路旋回開始位置B2と、バケット位置取得装置53により取得されるバケット26の現在位置との偏差に基づいて起伏ウィンチ22を駆動するフィードバック制御と組み合わせて行ってもよい。
The number of maps M2 is not limited to one, and a plurality of maps M2 may be provided for each load of the suspended load. In this case, the optimum map may be appropriately selected from the plurality of maps M2 according to the load of the load acquired by the load sensor (not shown) of the
着床時補正制御部170は、本開示の降下時補正制御手段の一例であって、着床工程において、バケット26の水平方向(X−Y方向)位置が台座Pの座面から外れている場合に、起伏ウィンチ22及び、又は旋回装置24を駆動して、バケット26の台座Pに対する水平方向(X−Y方向)の相対位置を補正することにより、バケット26を台座Pの座面に確実に着床させる着床時補正制御を実施する。
The landing
具体的には、制御装置100のメモリには、水平方向(X−Y方向)における台座Pの座面位置が目標着床位置として予め格納されている。着床時補正制御部170は、バケット26が復路旋回停止位置A2に到達すると、バケット位置取得装置53から入力されるバケット26の現在の水平方向(X−Y位置)位置と目標着床位置とを比較し、これらの偏差を求める。そして、着床時補正制御部170は、求めた偏差が所定の閾値(バケット26が台座Pの座面に着床できる値)を超えている場合には、偏差が当該閾値以下となるように起伏ウィンチ22及び、又は旋回装置24を逐次駆動させるフィードバック制御(例えば、PID制御)を実行する。
Specifically, in the memory of the
このように、着床工程において、バケット26の水平方向位置と台座Pの座面位置との偏差に基づいて、バケット26の水平方向位置を適宜に調整する着床時補正制御を行うことにより、バケット26は始点Aに設けられた台座Pの座面に確実に着床するようになる。
In this way, in the landing process, the landing correction control for appropriately adjusting the horizontal position of the
なお、着床時補正制御は、プレイバック制御を中断し、プレイバック制御による巻上ウィンチ20の駆動(巻下げ)が開始される前に実行してもよく、或は、プレイバック制御を中断することなく、プレイバック制御による巻上ウィンチ20の駆動(巻下げ)と並行して実行してもよい。また、バケット位置取得装置53は、GNSSに限定されず、ジブ14の先端位置を取得可能な他の公知のセンサ類を用いてもよく、或は、予め設定したクレーン1の所定の基準位置に対するジブ14の現在の旋回角及び、起伏角から、ジブ14の先端部に相当するバケット26のX−Y方向位置を推定演算するように構成してもよい。
The landing correction control may be executed before the playback control is interrupted and the hoisting
[自動運転の処理フロー]
次に、図9,10に基づいて、本実施形態に係るクレーン1の自動運転による処理フローを説明する。
[Processing flow for automatic operation]
Next, the processing flow by the automatic operation of the
図9に示すように、ステップS100では、プレイバック実行ボタン220がON操作されているか否かを判定する。プレイバック実行ボタン220がON操作されている場合(Yes)、本制御はステップS110の処理に進む、一方、プレイバック実行ボタン220がON操作されていない場合(No)、本制御は終了する。
As shown in FIG. 9, in step S100, it is determined whether or not the
ステップS110では、プレイバック制御による巻上ウィンチ20の駆動(巻上げによるバケット26のZ方向への上昇)及び、荷吊り上げ時補正制御による起伏ウィンチ22の駆動(ジブ14の起伏によるバケット26のX−Y方向への調整移動)を実行する(往路地切り工程)。
In step S110, the hoisting
ステップS120では、バケット26が往路旋回開始位置A1に到達したか否かを判定する。バケット26が往路旋回開始位置A1に到達したか否かは、各種エンコーダ50,51,52により取得されるクレーン1の状態量に基づいて判定すればよい。バケット26が往路旋回開始位置A1に到達している場合(Yes)、本制御はステップS130の処理に進む。一方、バケット26が往路旋回開始位置A1に到達していない場合(No)、本制御はステップS110の処理に戻される。
In step S120, it is determined whether or not the
ステップS130では、プレイバック制御による旋回装置24及び、起伏ウィンチ22の駆動を実行し、バケット26を往路旋回停止位置B1に向けて旋回移動させる(往路旋回工程)。
In step S130, the
ステップS140では、バケット26が往路旋回停止位置B1に到達したか否かを判定する。バケット26が往路旋回停止位置B1に到達したか否かは、各種エンコーダ50,51,52により取得されるクレーン1の状態量に基づいて判定すればよい。バケット26が往路旋回停止位置B1に到達している場合(Yes)、本制御はステップS150の処理(荷降ろし工程)に進む。一方、バケット26が往路旋回停止位置B1に到達していない場合(No)、本制御はステップS130の処理に戻される。
In step S140, it is determined whether or not the
ステップS150では、バケット位置取得装置53から入力されるバケット26の現在の水平方向位置(X−Y位置)と、グランドホッパGHの枠内位置である目標荷降ろし位置との偏差が、所定の閾値(バケット26がグランドホッパGHの枠内に収まる値)を超えているか否かを判定する。
In step S150, the deviation between the current horizontal position (XY position) of the
偏差が閾値を超えている場合(Yes)、本制御はステップS160に進み、プレイバック制御による巻上ウィンチ20の駆動(巻下げによるバケット26のZ方向への降下)及び、荷降ろし時補正制御による起伏ウィンチ22と旋回装置24の駆動(ジブ14の起伏・旋回によるバケット26のX−Y方向への調整移動)を実行する。一方、偏差が閾値を超えていない場合(No)、本制御はステップS170に進み、プレイバック制御による巻上ウィンチ20の駆動(巻下げによるバケット26のZ方向への降下)のみを実行する。
When the deviation exceeds the threshold value (Yes), this control proceeds to step S160, and the hoisting
ステップS180では、バケット26からコンクリートCがグランドホッパGHに放出されたか否かを判定する。コンクリートCが放出されたか否かは、クレーン1に設けられた不図示の荷重センサに基づいて判定すればよい。コンクリートCが放出された場合(Yes)、本制御は図10に示すステップS200に進む。
In step S180, it is determined whether or not the concrete C has been discharged from the
図10に示すように、ステップS200では、プレイバック制御による巻上ウィンチ20の駆動(巻上げによるバケット26のZ方向への上昇)及び、荷重解放時補正制御による起伏ウィンチ22の駆動(ジブ14の起伏によるバケット26のX−Y方向への調整移動)を実行する(復路地切り工程)。
As shown in FIG. 10, in step S200, the hoisting
ステップS210では、バケット26が復路旋回開始位置B2に到達したか否かを判定する。バケット26が復路旋回開始位置B2に到達したか否かは、各種エンコーダ50,51,52により取得されるクレーン1の状態量に基づいて判定すればよい。バケット26が復路旋回開始位置B2に到達している場合(Yes)、本制御はステップS220の処理に進む。一方、バケット26が復路プレイバック旋回開始位置B2に到達していない場合(No)、本制御はステップS200の処理に戻される。
In step S210, it is determined whether or not the
ステップS220では、プレイバック制御による旋回装置24及び、起伏ウィンチ22の駆動を実行し、バケット26を復路旋回停止位置A2に向けて旋回移動させる(復路旋回工程)。
In step S220, the turning
ステップS230では、バケット26が復路旋回停止位置A2に到達したか否かを判定する。バケット26が復路旋回停止位置A2に到達したか否かは、各種エンコーダ50,51,52により取得されるクレーン1の状態量に基づいて判定すればよい。バケット26が復路旋回停止位置A2に到達している場合(Yes)、本制御はステップS240(着床工程)の処理に進む。一方、バケット26が復路旋回停止位置A2に到達していない場合(No)、本制御はステップS220の処理に戻される。
In step S230, it is determined whether or not the
ステップS240では、バケット位置取得装置53から入力されるバケット26の現在の水平方向位置(X−Y位置)と、台座Pの座面位置である目標着床位置との偏差が、所定の閾値(バケット26が台座Pの座面に着床できる値)を超えているか否かを判定する。
In step S240, the deviation between the current horizontal position (XY position) of the
偏差が閾値を超えている場合(Yes)、本制御はステップS250に進み、プレイバック制御による巻上ウィンチ20の駆動(巻下げによるバケット26のZ方向への降下)及び、着床時補正制御による起伏ウィンチ22と旋回装置24の駆動(ジブ14の起伏・旋回によるバケット26のX−Y方向への調整移動)を実行する。一方、偏差が閾値を超えていない場合(No)、本制御はステップS260に進み、プレイバック制御による巻上ウィンチ20の駆動(巻下げによるバケット26のZ方向への降下)のみを実行する。
If the deviation exceeds the threshold value (Yes), this control proceeds to step S250, and the hoisting
ステップS270では、バケット26が台座Pの座面に着床したか否かを判定する。バケット26が台座Pの座面に着床したか否かは、クレーン1に設けられた不図示の荷重センサに基づいて判定すればよい。バケット26が台座Pの座面に着床した場合(Yes)、本制御は図9に示すステップS100の処理に戻され、以降、プレイバック実行ボタン220がOFF操作されるまで、本制御は上述の各処理を繰り返し実行する。
In step S270, it is determined whether or not the
[作用効果]
次に、図11に基づいて、本実施形態に係るクレーン1の自動運転装置及び自動運転方法の作用効果を、比較例を用いながら説明する。
[Action effect]
Next, based on FIG. 11, the operation and effect of the automatic operation device and the automatic operation method of the
図11(A)は、本実施形態を説明する図であり、図11(B)は、比較例を説明する図である。これらの図において、符号α1、α2、αnは、プレイバック制御による自動搬送の繰り返しに伴うバケット26の始点Aに対する着床位置の一例を示している。また、符号β1、β2、βnは、プレイバック制御による自動搬送の繰り返しに伴うバケット26の終点Bに対する荷降ろし位置の一例を示している。なお、何れの図においても、旋回工程の搬送軌道は、簡略化のため破線で直線的に示されている。
FIG. 11A is a diagram for explaining the present embodiment, and FIG. 11B is a diagram for explaining a comparative example. In these figures, the symbols α 1 , α 2 , and α n indicate an example of the landing position of the
図11(B)に示す比較例は、始点Aにおいて、荷吊り上げ時補正制御及び、着床時補正制御を行わず、且つ、終点Bにおいて、荷降ろし時補正制御及び、荷重解放時補正制御を行わない自動運転の一例である。この場合、プレイバックによる自動搬送を連続的に繰り返すと、荷吊り上げ時のコンクリートCの荷重に伴うクレーン1の姿勢変化、荷降ろし時のコンクリートCの放出(荷重解放)に伴うクレーン1の姿勢変化、コンクリートCの種類変更に伴う荷重変化、或は、ティーチング時とプレイバック時の風等の外乱変化の影響によって、着床位置α1、α2、αn及び、荷降ろし位置β1、β2、βnに誤差が生じるようになる。このような誤差が累積されると、プレイバックによる搬送軌道が当初の設定軌道から次第に大きくずれるようになり、自動搬送を継続させられなくなるといった課題がある。
In the comparative example shown in FIG. 11B, the unloading correction control and the landing correction control are not performed at the start point A, and the unloading correction control and the load release correction control are performed at the end point B. This is an example of automatic operation that is not performed. In this case, when the automatic transfer by playback is continuously repeated, the attitude change of the
これに対し、図11(A)に示す本実施形態の自動運転装置及び、自動運転方法によると、始点Aにおいては、荷吊り上げ時補正制御及び、着床時補正制御が実行され、終点Bにおいては、荷降ろし時補正制御及び、荷重解放時補正制御が実行される。すなわち、始点AからコンクリートCをバケット26と一体に吊り上げる際は、荷吊り上げ時補正制御によってバケット26がクレーン1の姿勢変化の影響を受けることなく略直線的に上昇し、終点Bにバケット26を降ろす際は、荷降ろし時補正制御によってバケット26がグランドホッパGHの枠内に確実に収められ、コンクリートCを放出したバケット26を終点Bから吊り上げる際は、荷重解放時補正制御によってバケット26がクレーン1の姿勢変化の影響を受けることなく略直線的に上昇し、始点Aにバケット26を着床する際は、着床時補正制御によってバケット26が台座Pの上面に確実に着床するように構成されている。
On the other hand, according to the automatic driving device and the automatic driving method of the present embodiment shown in FIG. 11A, the load lifting correction control and the landing correction control are executed at the start point A, and at the end point B. Is executed when unloading correction control and load release correction control. That is, when the concrete C is lifted integrally with the
これにより、プレイバック制御による自動搬送を繰り返しても、着床位置α1、α2、αnを始点Aの所望の定位置(台座Pの座面上)に維持でき、さらには、荷降ろし位置β1、β2、βnを終点Bの所望の定位置(グランドホッパGHの枠内)に維持できるようになり、誤差に伴う搬送軌道のずれを効果的に抑止することが可能になる。また、プレイバック制御による搬送軌道のずれが抑止されることで、クレーン1の自動運転を継続して行うことができ、サイクルタイムの短縮、さらには、ダム工事の工期短縮を図ることも可能になる。また、クレーン1の自動運転が可能になることで、手動操作によるオペレータの負担増加や人為的ミスの誘発を防止でき、熟練オペレータの不足等にも対応することが可能になる。
As a result, even if the automatic transfer by the playback control is repeated, the landing positions α 1 , α 2 , and α n can be maintained at the desired fixed positions of the start point A (on the seat surface of the pedestal P), and further, unloading can be performed. The positions β 1 , β 2 , and β n can be maintained at the desired fixed positions (within the frame of the ground hopper GH) at the end point B, and the deviation of the transport trajectory due to the error can be effectively suppressed. .. In addition, by suppressing the deviation of the transport track by playback control, the automatic operation of the
[その他]
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することが可能である。
[Other]
The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present disclosure.
例えば、上記実施形態の制御装置100に、往路旋回工程や復路旋回工程におけるバケット26の横振れ(荷振れ)を、例えば、フィードフォワード制御により抑制する荷振れ抑制機能をさらに追加して構成してもよい。
For example, the
また、バケット位置取得装置53は、ジブ14の先端部に設けられるものとして説明したが、バケット26に取り付けて、バケット26のX−Y方向位置を直接的に取得するように構成してもよい。
Further, although the bucket
また、クレーン1の自動運転制御は、ティーチングプレイバック方式に限定されず、巻上ウィンチ20、起伏ウィンチ22、旋回装置24の駆動を自動制御することにより、バケット26を予め設定した所定の搬送経路で移動可能な他の方式の自動運転制御を用いてもよい。
Further, the automatic operation control of the
また、本開示の適用は、ダム工事におけるコンクリートCの搬送に限定されず、プラント建設工事等の他の現場、或は、コンクリートC以外の他の搬送物の自動搬送にも広く適用することが可能である。 Further, the application of the present disclosure is not limited to the transportation of concrete C in dam construction, but may be widely applied to other sites such as plant construction work or the automatic transportation of other transported objects other than concrete C. It is possible.
1 クレーン
2 基礎フレーム
10 マスト
11 昇降装置
12 旋回体
14 ジブ
20 巻上ウィンチ(駆動装置)
21 巻上ワイヤロープ
22 起伏ウィンチ(駆動装置)
23 起伏ワイヤロープ
24 旋回装置(駆動装置)
26 バケット(保持部)
50 旋回角取得エンコーダ
51 起伏角取得エンコーダ
52 昇降位置取得エンコーダ
53 バケット位置取得装置(位置取得手段)
100 制御装置
130 プレイバック制御部(自動運転制御手段)
140 荷吊り上げ時補正制御部(上昇時補正制御手段)
150 荷降ろし時補正制御部(降下時補正制御手段)
160 荷重解放時補正制御部(上昇時補正制御手段)
170 着床時補正制御部(降下時補正制御手段)
1
21
23
26 bucket (holding part)
50 Turning
100
140 Lifting correction control unit (ascending correction control means)
150 Unloading correction control unit (Descent correction control means)
160 Compensation control unit when the load is released (correction control means when ascending)
170 Implantation correction control unit (descent correction control means)
Claims (6)
前記駆動装置の駆動を自動制御することにより、前記クレーンに前記搬送動作を自動で行わせる自動運転制御手段と、
前記保持部の位置情報を取得可能な位置情報取得手段と、
前記自動制御により前記保持部が前記終点に向けて降下する際に、前記位置情報取得手段により取得される前記保持部の位置情報と、予め記憶した前記終点の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記終点に対する相対位置を補正する降下時補正制御手段と、を備える
ことを特徴とするクレーンの自動運転装置。 At least the holding unit that holds the load is raised from a predetermined start point, moved toward a predetermined end point, and lowered toward the end point, and the transport operation of unloading the load from the holding part to the end point is performed by the driving device. It is an automatic operation device for cranes that is driven.
An automatic operation control means for causing the crane to automatically perform the transfer operation by automatically controlling the drive of the drive device.
A position information acquisition means capable of acquiring the position information of the holding unit, and
When the holding unit descends toward the end point by the automatic control, the position information of the holding unit acquired by the position information acquisition means and the position information of the end point stored in advance are used as the basis for the deviation. An automatic crane operating device comprising: a descent correction control means for correcting the relative position of the holding portion with respect to the end point by driving the driving device.
前記降下時補正制御手段は、前記自動制御により前記保持部が前記始点に向けて降下する際に、前記位置情報取得手段により取得される前記保持部の位置情報と、予め記憶した前記始点の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記始点に対する相対位置を補正する
請求項1に記載のクレーンの自動運転装置。 The transport operation further includes an operation of raising the holding portion from which the load has been released, moving the holding portion toward the starting point, and lowering the holding portion toward the starting point to land the holding portion at the starting point. Including
When the holding unit descends toward the starting point by the automatic control, the descending correction control means obtains the position information of the holding unit acquired by the position information acquisition means and the position of the starting point stored in advance. The automatic crane operating device according to claim 1, wherein the driving device is driven based on a deviation from the information to correct the relative position of the holding unit with respect to the starting point.
請求項2に記載のクレーンの自動運転装置。 When the holding portion rises from the start point or the ending point by the automatic control, the amount of lateral movement of the holding portion required to linearly raise the holding portion stored in advance upward. The automatic operation device for a crane according to claim 2, further comprising an ascending correction control means for correcting the ascending trajectory of the holding portion by driving the driving device based on the above.
前記駆動装置の駆動を自動制御することにより、前記クレーンに前記搬送動作を自動で行わせ、前記自動制御により前記保持部が前記終点に向けて降下する際に、前記保持部の位置情報と前記終点の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記終点に対する相対位置を補正する
ことを特徴とするクレーンの自動運転方法。 At least the holding unit that holds the load is raised from a predetermined start point, moved toward a predetermined end point, and lowered toward the end point, and the transport operation of unloading the load from the holding part to the end point is performed by the driving device. It is an automatic operation method of a crane that is driven by driving.
By automatically controlling the drive of the drive device, the crane is made to automatically perform the transfer operation, and when the holding unit descends toward the end point by the automatic control, the position information of the holding unit and the said An automatic operation method of a crane, characterized in that the relative position of the holding portion with respect to the end point is corrected by driving the drive device based on a deviation from the position information of the end point.
前記自動制御により前記保持部が前記始点に向けて降下する際に、前記保持部の位置情報と前記始点の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記始点に対する相対位置を補正する
請求項4に記載のクレーンの自動運転方法。 The transport operation further includes an operation of raising the holding portion from which the load has been released, moving the holding portion toward the starting point, and lowering the holding portion toward the starting point to land the holding portion at the starting point. Including
When the holding unit descends toward the starting point by the automatic control, the driving device is driven based on the deviation between the position information of the holding unit and the position information of the starting point, thereby driving the holding unit. The method for automatically operating a crane according to claim 4, wherein the position relative to the starting point is corrected.
請求項5に記載のクレーンの自動運転方法。 When the holding portion rises from the start point or the ending point by the automatic control, the holding portion is moved upward in a linear manner based on the amount of lateral movement of the holding portion. The method for automatically operating a crane according to claim 5, wherein the ascending trajectory of the holding portion is corrected by driving the driving device.
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