JP2022094983A - タワークレーンの吊荷の振れ止め装置、位置決め装置、振れ止め方法、及び、位置決め方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タワークレーンからコアコントロールユニット2を介して吊荷3を吊上げ、コアコントロールユニット2は、吊荷3の荷振れ角(Δα)を検出し、その荷振れ角(Δα)に応じた推力(F)を発生させるスラスタ8により振れ止め制御12aを行い、吊荷3の現在位置10aと目標位置10bとの差異を検出し、スラスタ8による位置決め制御12bにより吊荷3,3´を目標位置10bに位置合わせする。
【選択図】図2
Description
望の取付け方向に向けられ(ステージ4)、その取付け方向を維持したまま下降して(ステージ5)、建設物50の所定の取付け位置43に設置される(ステージ6)。この吊荷3は、吊上げ治具47を介してタワークレーン1の下段ワイヤ7bにより持ち上げられる。そして、吊上げ治具47に接続するコアコントロールユニット2により吊荷3やその周辺の状況が認識され、吊荷3の位置及び方向の制御が行われる。このコアコントロールユニット2は、「制御ユニット」とも称され、タワークレーン1による吊荷3の搬送に関する計器やセンサが集約されている。なお、吊荷3は、搬送トラック41により建設現場40に搬入される吊荷3に限らず、他の重機等により建設現場40に持ち込まれた吊荷3でも良い。また、吊上げ治具47は他の形式でも良く、吊荷3の吊上げ方法は他の方法であっても良い。さらに、各ステージ1~6はこの順序に限らず他の搬入ルートによる順序であっても良い。
図1(a)に、本発明に係るタワークレーン1のブーム4のジブ先端4a,4a´による旋回作業5aを上方から見た平面図で示す。ここで、符号4´は、旋回後のブーム4のジブ先端を示す。また、図1(b)に、ブーム4の起伏作業5bを立面図で示す。これらのタワークレーン1の旋回作業5a及び起伏作業5bにより吊荷3,3´を取付け位置(又は目標位置)43に設置することができる(図2参照)。しかし、この旋回作業5a及び起伏作業5bに伴って、タワークレーン1のコアコントロールユニット2が大きく揺れて加減速が作用する場合がある。特に、図8に示す、取付け位置43近傍のステージ4、5及び6の作業時には、周辺に鉄骨躯体等があり、コアコントロールユニット2が大きく揺れると吊荷3,3´が鉄骨躯体等に衝突する危険性が高い。図1(a)に示す“Δα”はブーム4の「横揺れ角」を示し、図1(b)の示す“Δβ”はブーム4の「縦揺れ角」を示す。なお、本発明では、吊荷3,3´やコアコントロールユニット2の揺れの発生原因は、タワークレーン1のブーム4の旋回作業5a及び起伏作業5bのみならず、風力や地震力などの外力により発生する「揺れ」も含まれる。
図2に、タワークレーン1の吊荷3の振れ止め制御12aについて側面から見た説明図で示し、及び、タワークレーン1の吊荷3の位置決め制御12bについて上面から見た説明図で示す。図2(a)は、タワークレーン1の振れ止め制御12aを示し、図2(b)は、タワークレーン1の位置決め制御12bを示す。また、図3に、タワークレーン1とコアコントロールユニット2と吊荷3とによる測位システム及び計測システムを斜視図で示す。さらに、図4にタワークレーン1のコアコントロールユニット2の拡大した構成を斜視図で示す。
図5に、タワークレーン1のコアコントロールユニット2における吊荷3の「振れ止め」の構成をブロック図で示す。ここで、吊荷3の「振れ止め」とは、吊荷3を所定の「取付け位置43」に設置する際に、上述したタワークレーン1の「旋回作業5a」又は「起伏作業5b」等の吊荷3の誘導時に吊荷3自体が動的に揺れるのを止めて静止状態にすることをいう。つまり、吊荷3を所定の「取付け位置43」に取り付けるには、この吊荷3自体の動的な揺れを止める必要がある。
図5に示すように、人工衛星11は、コアコントロールユニット2又は吊荷3の測位データを衛星測位アンテナ18により測位し、衛星測位データ送信部17から衛星測位データ受信部19に送信する。コアコントロールユニット2の上部には、人工衛星11から発信されたデータを受信する2台のパラボラアンテナ14である衛星測位データ受信部19が設けられる。衛星測位アンテナ18は、コントロールユニット2の三次元位置(x,y,z)をリアルタイムに連続して計測する。このデータは、コアコントロールユニット2において吊荷位置データ28として記録される。また、角度計測部21は、タワークレーン1の下段ワイヤ7bに設置された下段ワイヤ7bの振れ角度計22により、下段ワイヤ7bの振れ角度データをリアルタイムで連続して計測し、コアコントロールユニット2の角度受信部23に送信する。このデータは、コアコントロールユニット2においてワイヤ振れ角度データ29として記録される。さらに、加速度エネルギ計測部25は、コアコントロールユニット2に設置された加速度計26により加速度エネルギ(E)をリアルタイムで連続して計測して記録し、コアコントロールユニット2の加速度エネルギ受信部27に送信する。このデータは、コアコントロールユニット2において加速度データ30として記録される。
図6に、タワークレーン1のコアコントロールユニット2における吊荷3の「位置決め」の構成をブロック図で示す。ここで、吊荷3の「位置決め」とは、上述した「振れ止め」された吊荷3を静止状態のまま現在位置10aから目標位置10bに移動させることをいう。つまり、吊荷3を所定の「取付け位置43」に取り付けるには、この吊荷3自体の動的な揺れを止めた上で、吊荷3を目標位置10bに移動させなければならない。吊荷3の現在位置10aと目標位置10bとの座標値は、衛星測位アンテナ18により測位されてコアコントロールユニット2に送信される。
図7に、本発明に係るタワークレーン1の振れ止め装置及び位置決め装置を用いた吊荷3の振れ止め方法及び位置決め方法をフローチャートで示す。このフローチャートでは、各ステップはS1,S2・・・,S7と示す。まず、コアコントロールユニット2が、荷振れの程度を把握するため吊荷3の荷振れ角(Δα)を加速度計26又は姿勢角により算定する(S1)。この算定された荷振れ角(Δα)が規定値以内か否かが判断される(S2)。この規定値は、事前に決定される。荷振れ角(Δα)が規定値以上である場合(Noの場合)には、荷振れを抑えるために、コアコントロールユニット2により、算定された荷振れ角(Δα)を横振れ角(Δα1)及び縦振れ角(Δα2)に分解し、それぞれの振れ角(Δα1,Δα2)に応じた推力Fを発生させる(S3)。ここで、Δα1は横方向の荷振れ角であり、Δα2は縦方向の荷振れ角である。このとき、トータルの荷振れ角(Δα)は、Δα=((Δα1)2+(Δα2)2)1/2で表される。荷振れ角(Δα)が規定値未満である場合(Yesの場合)には、揺れはほとんどなくスラスタ8による推力Fの発生は不要であると判断する。但し、荷振れ角(Δα)が規定値未満であっても吊荷3を回転させる必要がある場合には、スラスタ8による推力Fにより吊荷3を回転させても良い。これらの操作により、振れ止め制御12aが完了する。
以上の振れ止め制御12aに引き続き、位置決め制御12bが行われる。ただし、風や地震等により吊荷3又はコアコントロールユニット2の振れが止まらない場合には、無理をせず、風や地震等による振れが収まり静止するまで待たなければならない。そこで、吊荷3又はコアコントロールユニット2が静止したか否かが判断される(S4)。Noの場合には、Yesになるまでステップ4を繰り返す。そして、Yesの場合に、次のステップに進む。まず、吊荷3の現在位置10aと目標位置10bとの差異を算出する(S5)この位置の算定は、衛星測位データ受信部19が受信した人工衛星11により測位されたデータによる。或いは、3次元立体認識センサ35により計測された結果による。この算出された吊荷3の現在位置10aと目標位置10bとの差異が規定値以内か否かが判断される(S6)。そして、吊荷3の現在位置10aと目標位置10bとの差異が規定値以上であれば、この測位又は計測データに基づき、スラスタ8により目標位置10bに位置合わせが行われる(S7)。一方、吊荷3の現在位置10aと目標位置10bとの差異が規定値未満であれば、その差異は、スラスタ8を用いずにタワークレーン1の運転操作により目標位置10bに位置合わせが可能となる差異である。S5~S7のステップにより、吊荷3の位置決め制御12bが終了する。
F 推力。
Claims (7)
- タワークレーンの吊荷のジブ先端からワイヤで吊り下げられたコアコントロールユニットを介して吊荷を吊上げ、
人工衛星からの測位データと、前記ワイヤの角度データと、前記吊荷の加速度データと、前記吊荷の姿勢角データと、を受信して前記吊荷の荷振れ角を検出し、
前記荷振れ角に応じた推力をスラスタから発生させて前記吊荷の荷振れを制御し、
前記吊荷の現在位置と取付け位置との差異からスライド量を算出し、前記スラスタにより前記取付け位置に位置合わせすることを特徴とするタワークレーンの吊荷の振れ止め装置及び位置決め装置。 - 請求項1に記載のタワークレーンの吊荷の振れ止め装置及び位置決め装置であって、前記人工衛星が測位した前記測位データと、前記ワイヤに設置された角度センサの前記角度データと、前記コアコントロールユニットに設置された加速度計による加速度データと、ジャイロセンサによる姿勢角データと、から前記吊荷の荷振れ角をリアルタイムに連続して検出し、前記荷振れ角に応じた推力をリアルタイムで連続して発生させることを特徴とするタワークレーンの吊荷の振れ止め装置及び位置決め装置。
- 請求項1又は2に記載のタワークレーンの吊荷の振れ止め装置及び位置決め装置であって、前記スラスタは、前記吊荷の荷振れを止める第1の制御と、前記吊荷を前記取付け位置に位置合わせする第2の制御とは、切替えスイッチにより自在に選択可能なこと特徴とするタワークレーンの吊荷の振れ止め装置及び位置決め装置。
- 請求項1乃至3のいずれか1項記載のタワークレーンの吊荷の振れ止め装置及び位置決め装置であって、前記スラスタは、前記吊荷の長手方向、及び直交方向に向け、少なくともそれぞれ1台ずつ設置されることを特徴とするタワークレーンの吊荷の振れ止め装置及び位置決め装置。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のタワークレーンの吊荷の振れ止め装置及び位置決め装置であって、前記スラスタには、ダクテッド、プロペラファン、又はエアタンクのうちいずれか1つが含まれることを特徴とするタワークレーンの吊荷の振れ止め装置及び位置決め装置。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のタワークレーンの吊荷の振れ止め装置及び位置決め装置であって、前記スライド量は、衛星測位システムによる測位、又は、ステレオカメラ又は3Dライダによる計測から算出することを特徴とするタワークレーンの吊荷の振れ止め装置及び位置決め装置。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のタワークレーンの吊荷の振れ止め装置及び位置決め装置を用いたタワークレーンの吊荷の振れ止め方法及び位置決め方法であって、
前記コアコントロールユニットは前記吊荷の前記荷振れ角を算定するステップと、
前記スラスタにより前記荷振れ角に応じた推力を発生させるステップと、
前記吊荷の現在位置と取付け位置との差異を算出するステップと、
前記スラスタにより前記取付け位置に位置合わせするステップと、
を備えることを特徴とするタワークレーンの吊荷の振れ止め方法及び位置決め方法。
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JP2020208031A JP2022094983A (ja) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | タワークレーンの吊荷の振れ止め装置、位置決め装置、振れ止め方法、及び、位置決め方法 |
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CN116101492A (zh) * | 2023-04-11 | 2023-05-12 | 四川腾盾科技有限公司 | 一种无人直升机吊挂主动增稳装置及其工作方法 |
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2020
- 2020-12-16 JP JP2020208031A patent/JP2022094983A/ja active Pending
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