JP2685321B2 - 天井走行クレーンの自動運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば比較的高重量のワークを吊り下げて
目的の場所に運搬する天井走行クレーンの自動運転制御
装置に係わり、特に完全なフェールセーフ機能をもった
天井走行クレーンの自動運転制御装置に関する。

（従来の技術） この種の天井走行クレーンシステムは、天井を走行す
る天井走行クレーン本体にクレーンガータを摺動自在に
係着するとともに、このクレーンガータから上下動可能
に支持されたクレーンマストを下げ、そのクレーンマス
ト下端部のハンドでワークを把持して目的とする場所に
運搬する構成となっている。そして、天井走行クレーン
本体およびクレーンガータを含むクレーンの運転には、
外部状況の変化を無視し、専らオペレータにより予め入
力された条件に基づいて産業用ロボットと同様にテーチ
ングポジションとテーチングポジションとの間のルート
を繰り返し自動走行するようになっている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、以上のような天井走行クレーンの自動化運転
の場合には、外部状況の急激な変化に対して適切な対策
がとれない問題がある。例えばハンドによるワークのチ
ャッキングが不十分であるとか、ハンドで掴んだワーク
が想定していたワークとは異なるとか、或いは走行ルー
トに障害物が存在するとか、つまり予想外の状況変化が
生じたとき、その状況変化に対して迅速、かつ、適切に
安全サイドの指示を出すことができない。ゆえに、この
ような状況下で運転動作を継続すると、ワークの損傷・
落下を招き、或いはクレーン設備の破損事故を引き起こ
す問題がある。また、オペレータが非常停止の指示を行
って急停止させた場合、例えば不十分なチャッキングの
場合にはワークを落下させてしまう等の問題がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、外部状況
の急激な変化に対して迅速、かつ、適切に対処でき、高
い安全性を確保しうる天井走行クレーンの自動運転制御
装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、所定方向に走行
する天井走行クレーン本体に対して摺動自在に設けられ
たクレーンガータから吊下されたクレーンマスト下端部
のハンドでワークを把持して所定の場所に運搬する天井
走行クレーンの自動運転制御装置において、クレーン動
作許容領域帯に対応する位置関係をもって前記天井走行
クレーン本体および必要な走行路に設けられた領域セン
サと、前記ハンドの所定部位に取り付けられた例えばワ
ーク把持確認用センサ，ワーク種別確認用センサ，障害
物確認用センサ等からなる複数種類の安全確認用センサ
と、前記天井走行クレーン本体およびクレーンガータを
含むクレーンの走行位置に応じてアップ・ダウン計数す
るＸ軸,Y軸,Z軸カウンタと、必要に応じて前記クレーン
が前記クレーン動作許容領域帯の原点位置に設定された
とき、前記カウンタの位置データを零リセットする原点
位置測定手段と、前記クレーン動作許容領域帯内の所定
位置に在るワークをハンドで把持したとき前記安全確認
用センサの出力から安全を確認し、かつ、前記クレーン
の走行時には所望の安全確認用センサ，前記領域センサ
および前記カウンタの出力をチェックしながらクレーン
を駆動するクレーン運転制御手段とを備えた構成であ
る。

（作用） 本発明は以上のような手段を講じたことにより、クレ
ーンを原点位置に設定させたとき、原点位置測定手段で
はＸ軸,Y軸,Z軸カウンタの内容を読みとって零以外の数
値のときには零リセットを行って原点位置データを補正
する。

また、クレーンをワークの所在位置に走行させてハン
ドでワークを把持したとき、例えばワーク把持確認用セ
ンサ、ワーク種別確認用センサの出力から所望するとワ
ークが適切に把持されているか否かをチェックし、クレ
ーンの走行時には障害物確認用センサ、領域センサおよ
びＸ軸,Y軸,Z軸カウンタの出力から障害物の有無、クレ
ーン動作許容領域帯にしたがってクレーンが走行してい
るか否かをチェックしながら走行動作を行うことによ
り、常に外部状況の急激な変化に対して迅速、かつ、適
切にフェールセール機能を働かせることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図ないし第４図
を参照して説明する。第１図はクレーン走行上の平面的
なレィアウト図、第２図はハンドにおけるセンサの取り
付け状態を示す図、第３図はハンドによるワークのチャ
ッキング状態を示す図、第４図は本発明装置のブロック
構成図である。

第１図において１は図示（イ）矢印方向に走行する天
井走行クレーン本体であって、このクレーン本体１には
図示（ロ）矢印方向に摺動可能なクレーンガータ２が係
着されている。このクレーンガータ２にはハンド３を保
持するクレーンマスト４が上下動可能に支持されてい
る。なお、天井走行クレーン本体１、クレーンガータ
２、ハンド３およびクレーンマスト４等によりクレーン
を構成している。５は点線により仮想的にエリアを表し
たクレーン動作許容領域帯、６はクレーン動作原点位
置、７および８は目標動作点であるティチングポイント
であって、何れもクレーン動作許容領域帯内に含まれ、
例えばティチングポイント７からワークを把持してティ
チングポイント８に運ぶ場合などのときに適用される。
９₁〜９₄はＸ軸領域センサ、10,11,12はＹ軸領域センサ
であって、天井走行クレーン本体１がＸ軸方向に走行し
て該当するＸ軸領域センサ９₁〜９₄位置に到達したとき
は突起体または発光素子の光を天井走行クレーン本体１
側のリミットスイッチまたは受光素子等で検出し、また
クレーンガータ２がＹ軸方向に走行してＹ軸領域センサ
10,11,12に到達したとき突起体または発・受光素子の光
をクレーンガータ２側のリミットスイッチまたは受光素
子等で検出するようになっている。また、クレーンガー
タ２側にはＺ軸領域センサ（第４図の13）が設けられて
いるが、これはハンド３が上限に達しない限りクレーン
本体１またはクレーンガータ２が走行または横行動作を
しない，いわゆる制約条件として機能するセンサであ
る。

第２図はハンド３におけるセンサの取り付け状態を示
す図である。先ず、ハンド３の各コーナ部分には把持中
のワーク21を固定する爪13が付いており、これらの爪13
の中に例えば光を照射しその反射光からワーク21の把持
を確認するワーク把持確認用センサ14が設けられてい
る。また、ハンド３の側方にはワーク21側に貼付する例
えばバーコードに光を照射しその反射光から把持するワ
ーク21の種別を読み取る種別確認用センサ15が取り付け
られ、さらにハンド３枠から外方に所定距離突出された
部材3aの両端下面部に下方の障害物を検知するための障
害物確認用センサ16が取り付けられている。この障害物
確認用センサ16はＸ軸およびＹ軸走行路上の安全性を確
保する機能を持っている。

第３図はハンド３でワーク21を把持している状態を示
す図である。このワーク21の把持に関しては種々考えら
れるが、例えば第３図のようなＬ字状取っ手突きのワー
ク21であればハンド３を図示（ｃ）矢印方向から挿入す
るとか、或いはハンド３自体を伸縮自在に構成し、ワー
ク21の把持時にハンド３を収縮させ、ワーク21上に設定
したとき伸長させるようにしてワーク21を把持すると
か、さらにはワーク21の取っ手部分を伸縮自在とする構
成であってもよい。

次に、第４図は装置全体の構成を示す図である。同図
において22はクレーンの原点位置を測定して原点補正を
行う原点補正機能付き原点位置測定手段、23は予めクレ
ーン側の運転制御に必要な情報を送出し、逆にクレーン
側から種々の情報を受信する上位コンピュータ、24は所
定のプログラムに基づいてクレーン動作を実行するクレ
ーン運転制御手段、25はクレーン運転制御手段24の指示
を受けてクレーンを走行駆動するディジタルサーボ機能
付きクレーン駆動装置である。なお、クレーンには天井
走行クレーン本体１およびクレーンガータ２の走行に伴
ってカウント値をアップ・ダウン計数してＸ軸,Y軸,Z軸
の現在位置データを得るＸ軸,Y軸,Z軸カウンタが設けら
れている。

次に、以上のように構成された装置の動作を説明す
る。先ず、クレーン運転制御手段24は予め上位コンピュ
ータ23から送られてくるクレーン運転制御に必要な情報
例えばティチングポイント7,8のX,Y,Z軸位置データおよ
びクレーン動作許容領域帯５に係わるX,Y,Z軸位置デー
タ等を受信してメモリに格納しておく。

この状態においてクレーン運転制御手段24は、プログ
ラム動作の実行により初期化処理，例えば原点補正を行
う必要がある場合にはクレーンが原点位置以外のクレー
ン動作許容領域帯５の適当な位置にある場合には原点位
置へ走行させるための指令信号をクレーン駆動装置25に
送出し、クレーンを原点位置に移動させる。このとき、
クレーン運転制御手段24は、クレーンが原点位置に到達
しＸ軸領域センサ９₁とＹ軸領域センサ10の出力から原
点位置到達と判断すると、原点位置測定指令を原点位置
測定手段22に送出する。ここで、原点位置測定手段22は
前記Ｘ軸,Y軸,Z軸カウンタの計数データ，つまり原点位
置データを読み取ってクレーン運転制御手段24に送出す
る。ここで、クレーン運転制御手段24はＸ軸,Y軸,Z軸カ
ウンタの計数値が全て零であればクレーン駆動系に誤差
がないものと判断し、仮にＸ軸,Y軸,Z軸カウンタの何れ
かに数値が存在していればクレーン駆動系に誤差有りと
判断し、原点位置測定手段22に補正指令を送出する。こ
の原点位置測定手段22は全てのカウンタを零リセットす
ることにより原点補正を行う。原点位置測定手段22はク
レーン運転制御手段24から原点位置測定指令を受けた
後、以上のような原点補正機能の全部を行い、原点補正
終了後にその旨の信号をクレーン運転制御手段24に送出
するようにしてもよい。なお、クレーンが原点位置に設
定されたとき、第２図に示す如くハンド３の有るコーナ
部分がクレーン動作原点位置６に存在していることを意
味する。

しかして、以上のようにして初期化設定を行った後、
クレーン運転制御手段24はクレーン駆動装置25に指令を
与えてクレーンを駆動し、前記上位コンピュータ23によ
って設定されたワーク21の存在するテーチングポイント
７まで移動させる。なお、このテーチングポイント７の
検出は、天井走行クレーン本体１およびクレーンガータ
２の駆動によって逐次Ｘ軸,Y軸,Z軸用カウンタがＸ軸,Y
軸,Z軸の走行位置データを計数するので、この計数値と
前記上位コンピュータ23によるテーチングポイント７の
設定位置データとが一致したときをもって判断できる。
すなわち、クレーンをテーチングポイント７からテーチ
ングポイント８に移動させる場合、予め上位コンピュー
タ23にテーチングポイント７およびテーチングポイント
８のＸ軸,Y軸,Z軸位置データを設定する。この状態にお
いて上位コンピュータ23は、プログラムに従ってクレー
ンガータ２を原点位置６からＹ軸方向に移動させる。こ
のクレーンガータ２の移動時、Ｙ軸領域センサ11は、ク
レーンガータ２がＸ軸方向におけるクレーン動作許容領
域帯５に入ったことを確認すると、確認信号を送出す
る。ここで、上位コンピュータ23は、Ｘ軸設定位置デー
タおよびプログラムに従ってクレーンをＸ軸方向に移動
させる。クレーンが所定位置まで来ると、Ｘ軸用カウン
タの計数値とＸ軸設定位置データとが一致するととも
に、Ｘ軸領域センサ９₂によりＹ軸方向のクレーン動作
許容領域帯５に入ったことを確認し、確認信号を送出す
る。ここで、確認信号を受けた上位コンピュータ23は、
Ｙ軸設定位置データに基づいてテーチングポイント７の
方向に移動させる。この移動によってテーチングポイン
ト７の設定位置データとＸ軸,Y軸,Z軸用カウンタの計数
値とが一致したとき、クレーンを停止させる。

このようにしてクレーンがテーチングポイント７に設
定されたならば、クレーン運転制御手段24はクレーンマ
スト４を所定位置まで降下させていき、ハンド３で第３
図のようにワーク21を把持するが、このとき４個のワー
ク把持確認用センサ14からワーク把持確認信号を受けた
とき、ワーク21を把持したと判断する。また、複数個よ
りなる種別確認用センサ15はワーク21の取っ手内面に貼
付する例えばバーコードに光を照射し、その反射光を受
光して直接クレーン運転制御手段24に送出する。従っ
て、クレーン運転制御手段24ではそれら種別確認用セン
サ15からの信号から該当する種別のワーク21であるか否
かを判断し、該当する種別のワーク21であればクレーン
マスト４を所定位置まで上昇させる。このクレーンマス
ト４が所定位置まで上昇したか否かはＺ軸領域センサ13
からの信号で判断する。

次に、クレーン運転制御手段24は、プログラムに基づ
いてワーク21をテーチングポイント７からテーチングポ
イント８に走行させる指令を出力し、クレーンを走行さ
せる。すなわち、上位コンピュータ23は、プログラムに
従ってクレーンガータ２を図示上側Ｙ軸方向に移動させ
る。このクレーンガータ２の移動時、Ｙ軸領域センサ11
は、クレーンガータ２がＸ軸方向におけるクレーン動作
許容領域帯５に入ったことを確認すると、確認信号を送
出する。ここで、上位コンピュータ23は、Ｘ軸設定位置
データおよびプログラムに従ってクレーンをＸ軸方向に
移動させる。クレーンが所定位置まで来ると、Ｘ軸用カ
ウンタの計数値とＸ軸設定位置データとが一致するとと
もに、Ｘ軸領域センサ９₃によりＹ軸方向のクレーン動
作許容領域帯５に入ったことを確認し、確認信号を送出
する。ここで、確認信号を受けた上位コンピュータ23
は、Ｙ軸設定位置データに基づいてテーチングポイント
８の方向に移動させる。この移動によってテーチングポ
イント８の設定位置データとＸ軸,Y軸,Z軸用カウンタの
計数値とが一致したとき、クレーンを停止させる。この
ときハンド３の部材3aに障害物確認用センサ16が取り付
けられているので、このセンサ16からの信号により障害
物の有無を確認しながら走行させる。このクレーンの走
行に伴ってＸ軸,Y軸,Z軸用カウンタがＸ軸,Y軸,Z軸の走
行位置を計数するので、クレーン運転制御手段24ではこ
のカウンタの位置データと前記上位コンピュータ23によ
るテーチングポイント８の設定位置データとを比較し、
一致したときテーチングポイント８に到達したと判断
し、クレーンマスト４を降下させてワーク21をテーチン
グポイント８に置く。

従って、本発明は以上のような実施例の構成によれ
ば、領域センサ９₁〜９₄、10〜12を用いてクレーンの走
行状態が予め設定されているクレーン動作許容領域帯５
を走行しているか否かを確認でき、しかもハンド３の所
定位置にワーク把持確認用センサ14、ワーク種別確認用
センサ15、障害物確認用センサ16等を取り付けてワーク
21の把持時およびクレーンの走行時に上記センサからの
信号をチェックし、かつ、クレーンの現在位置がクレー
ン動作許容領域帯５内にあるか否かをチェックしながら
クレーンを駆動していくので、ワーク21やクレーン設備
の損傷、ワーク21の落下等を防止でき、非常に高い安全
性を確保できる。また、外部状況が急激に変化した場合
でも迅速、かつ、適切に安全方向に働かせることができ
る。

なお、上記実施例におけるクレーン動作許容領域帯５
は各軸の領域センサ９₁〜９₄,10〜12の取り付け位置を
適宜変えることにより、いかようにも設定可能である。
また、原点位置の測定は毎回行う必要はなく、例えば毎
朝の始業点検時の如く比較的長い周期ごとに行ってもよ
い。なぜならば、建造物の経年変化によるずれによって
クレーンの走行がクレーン動作許容領域帯５を越えない
ことを確認するために実施するためである。また、各種
の確認センサ14〜16は光反射型センサを用いているが、
リミットスイッチ、磁気センサ、赤外線センサ、超音波
センサ、電磁共振センサ等の種々のセンサを用いること
ができる。また、ハンド３はワーク21の形態によって種
々異なることは言うまでもない。その他、本発明はその
要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、外部状況の急激
な変化に対して迅速、かつ、適切に対処でき、常に安全
にクレーンを運転できる天井走行クレーンの自動運転制
御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を説明するため
に示したもので、第１図は天井走行クレーンを適用した
ときの平面的なレィアウト図、第２図はハンドにおける
センサの取り付け状態を示す図、第３図はハンドによる
ワークのチャッキング状態を示す図、第４図は本発明装
置のブロック構成図である。 １……天井走行クレーン本体、２……クレーンガータ、
３……ハンド、４……クレーンマスト、５……クレーン
動作許容領域帯、６……クレーン動作原点位置、7,8…
…テーチングポイント、９〜11,12₁〜12₄,13……領域セ
ンサ、14……ワーク把持確認用センサ、15……ワーク種
別確認用センサ、16……障害物確認用センサ、21……ワ
ーク、22……原点位置測定手段、23……上位コンピュー
タ、24……クレーン運転制御手段、25……クレーン駆動
装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定方向に走行する天井走行クレーン本体
   に対して摺動自在に設けられたクレーンガータから吊下
   されたクレーンマスト下端部のハンドでワークを把持し
   て所定の場所に運搬する天井走行クレーンの自動運転制
   御装置において、 クレーン動作許容領域帯に対応する位置関係をもって前
   記天井走行クレーン本体および必要な走行路に設けられ
   た領域センサと、前記ハンドの所定部位に取り付けられ
   た複数種類の安全確認用センサと、前記天井走行クレー
   ン本体およびクレーンガータを含むクレーンの走行位置
   に応じてアップ・ダウン計数するＸ軸,Y軸,Z軸カウンタ
   と、必要に応じて前記クレーンが前記クレーン動作許容
   領域帯の原点位置に設定されたとき、前記カウンタの位
   置データを零リセットする原点位置測定手段と、前記ク
   レーン動作許容領域帯内の所定位置に在るワークをハン
   ドで把持したとき前記安全確認用センサの出力から安全
   を確認し、かつ、前記クレーンの走行時には所望の安全
   確認用センサ，前記領域センサおよび前記カウンタの出
   力をチェックしながらクレーンを駆動するクレーン運転
   制御手段とを備えたことを特徴とする天井走行クレーン
   の自動運転制御装置。