JP3137521B2 - クレーン荷振れ角と吊りロープ長の計測装置 - Google Patents
クレーン荷振れ角と吊りロープ長の計測装置Info
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- JP3137521B2 JP3137521B2 JP05314138A JP31413893A JP3137521B2 JP 3137521 B2 JP3137521 B2 JP 3137521B2 JP 05314138 A JP05314138 A JP 05314138A JP 31413893 A JP31413893 A JP 31413893A JP 3137521 B2 JP3137521 B2 JP 3137521B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クレーンの荷振れ止め
運転制御等において必要となるクレーンの吊り荷の振れ
角を簡単に精度よく計測する計測装置に関するものであ
る。
運転制御等において必要となるクレーンの吊り荷の振れ
角を簡単に精度よく計測する計測装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ジブクレーンを運転する際に
は、ジブの旋回及び起伏に伴って、加速及び減速に起因
する荷振れが生じ、作業の安全性が損われると共に、振
れを停止させるために余計な時間が掛ってしまうという
問題がある。
は、ジブの旋回及び起伏に伴って、加速及び減速に起因
する荷振れが生じ、作業の安全性が損われると共に、振
れを停止させるために余計な時間が掛ってしまうという
問題がある。
【０００３】そこで、本出願人は、加速・減速を適宜中
断して前段で生じた振れを後段でキャンセルするという
二段階の加速・減速運転方法を自動運転において実現す
る方法として、荷振れ止めさせるための二段加速・減速
を含めて旋回運転速度パターン及び起伏運転速度パター
ンを荷役データ及びルールマップに基づいて第１のファ
ジー推論によって作成し、その速度パターンにおける二
段加速・減速時のクレーン姿勢及び吊り荷高を演算し、
吊りロープ長を演算して、最適な指令用速度パターンを
第２のファジー推論によって決定して、この指令用速度
パターンに従ってジブクレーンを自動制御運転させるこ
とを提案している（特願平３−２７７９８９号）。
断して前段で生じた振れを後段でキャンセルするという
二段階の加速・減速運転方法を自動運転において実現す
る方法として、荷振れ止めさせるための二段加速・減速
を含めて旋回運転速度パターン及び起伏運転速度パター
ンを荷役データ及びルールマップに基づいて第１のファ
ジー推論によって作成し、その速度パターンにおける二
段加速・減速時のクレーン姿勢及び吊り荷高を演算し、
吊りロープ長を演算して、最適な指令用速度パターンを
第２のファジー推論によって決定して、この指令用速度
パターンに従ってジブクレーンを自動制御運転させるこ
とを提案している（特願平３−２７７９８９号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の振れ止
め運転方法の場合、推論した結果を与えるだけのオープ
ンループ制御であるため、吊り荷の振れ止め運転動作を
一度決定すると、それ以上の振れ止め性能は得られな
い。
め運転方法の場合、推論した結果を与えるだけのオープ
ンループ制御であるため、吊り荷の振れ止め運転動作を
一度決定すると、それ以上の振れ止め性能は得られな
い。
【０００５】この問題を解決する手法としては、吊り荷
の振れ周期を決定する因子である吊りロープ長を精度よ
く測定すること、更には、一度行った振れ止め運転の結
果たる残留する荷振れ角を精度よく測定して、その荷振
れ角をフィードバックしてクローズ制御系を構成するこ
とが有効と考えられる。
の振れ周期を決定する因子である吊りロープ長を精度よ
く測定すること、更には、一度行った振れ止め運転の結
果たる残留する荷振れ角を精度よく測定して、その荷振
れ角をフィードバックしてクローズ制御系を構成するこ
とが有効と考えられる。
【０００６】しかし、一般に、クレーンの吊り荷振れ角
を計測することは難しく、これに適したセンサがなかっ
たため、従来の計測手法では、簡単で精度の良い方法が
実現されていなかった。
を計測することは難しく、これに適したセンサがなかっ
たため、従来の計測手法では、簡単で精度の良い方法が
実現されていなかった。
【０００７】例えば、フックにジャイロを取り付け、フ
ックの回転角速度を計測し、回転角速度を２回積分する
ことにより、フックの回転角を計測する方法があるが、
ジャイロからの出力をケーブル又は無線でクレーン本体
まで持ってくる必要がある。
ックの回転角速度を計測し、回転角速度を２回積分する
ことにより、フックの回転角を計測する方法があるが、
ジャイロからの出力をケーブル又は無線でクレーン本体
まで持ってくる必要がある。
【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、フック側からの信号を必要とせずにクレーンのロー
プの振れ角とクレーンからフックまでの距離とを測定す
ることのできるクレーン荷振れ角と吊りロープ長の計測
装置を提供することにある。
し、フック側からの信号を必要とせずにクレーンのロー
プの振れ角とクレーンからフックまでの距離とを測定す
ることのできるクレーン荷振れ角と吊りロープ長の計測
装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるクレーン荷振れ角と吊りロープ長の計
測装置は、クレーンフックに入射方向に光を反射する反
射プリズムを取り付ける一方、クレーン本体には、上記
反射プリズムに対して光を出射しその反射光を受けて上
記反射プリズムを常に追尾するよう２軸動作する追尾装
置と、該追尾時の２軸の回転角度を検出することにより
二段加速・減速が完了した時点の荷振れ角のデータを取
り出す振れ角処理装置とを取り付け、また上記追尾装置
上には上記反射プリズムまでの距離を測ることにより吊
りロープ長を計測する光波距離計を搭載した構成のもの
である。
め、本発明によるクレーン荷振れ角と吊りロープ長の計
測装置は、クレーンフックに入射方向に光を反射する反
射プリズムを取り付ける一方、クレーン本体には、上記
反射プリズムに対して光を出射しその反射光を受けて上
記反射プリズムを常に追尾するよう２軸動作する追尾装
置と、該追尾時の２軸の回転角度を検出することにより
二段加速・減速が完了した時点の荷振れ角のデータを取
り出す振れ角処理装置とを取り付け、また上記追尾装置
上には上記反射プリズムまでの距離を測ることにより吊
りロープ長を計測する光波距離計を搭載した構成のもの
である。
【００１０】
【作用】追尾装置が、クレーンフックに取り付けられた
反射プリズムを常に追尾することにより、フックの振れ
角（吊り荷の振れ角）が精度よく計測され、また、追尾
装置と同軸に装置された光波距離計により、クレーン本
体とフックとの距離であるロープ長が精度よく計測され
る。従って各種の用途に適用できる。
反射プリズムを常に追尾することにより、フックの振れ
角（吊り荷の振れ角）が精度よく計測され、また、追尾
装置と同軸に装置された光波距離計により、クレーン本
体とフックとの距離であるロープ長が精度よく計測され
る。従って各種の用途に適用できる。
【００１１】フック先端には反射プリズムを取り付ける
のみで良いため、フックからクレーンまで信号ケーブル
を設けたり、フックに無線送信器を取り付ける必要な
い。この点で、複雑な機械装置が不用であり、測定方法
や装置取付が簡単である。また一組の計測装置で、全方
向の吊り荷振れ角が計測できることにより、計測システ
ムのコンパクト化が図れる。そしてジブクレーンに限ら
ず、他の様々な種類のクレーンに適用可能である。
のみで良いため、フックからクレーンまで信号ケーブル
を設けたり、フックに無線送信器を取り付ける必要な
い。この点で、複雑な機械装置が不用であり、測定方法
や装置取付が簡単である。また一組の計測装置で、全方
向の吊り荷振れ角が計測できることにより、計測システ
ムのコンパクト化が図れる。そしてジブクレーンに限ら
ず、他の様々な種類のクレーンに適用可能である。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。図１及び図２において、クレーン６のジブ
先端には、自動追尾装置２１及び振れ角処理装置２３か
ら成る振れ角計測装置２０が設けられており、追尾装置
２１上には光波距離計２４が同軸に取り付けられてい
る。一方、クレーン６のロープ１４先端に位置するクレ
ーンフック１８には、追尾装置２１及び光波距離計２４
の方向に向けて反射プリズム２２が設置されている。
て詳述する。図１及び図２において、クレーン６のジブ
先端には、自動追尾装置２１及び振れ角処理装置２３か
ら成る振れ角計測装置２０が設けられており、追尾装置
２１上には光波距離計２４が同軸に取り付けられてい
る。一方、クレーン６のロープ１４先端に位置するクレ
ーンフック１８には、追尾装置２１及び光波距離計２４
の方向に向けて反射プリズム２２が設置されている。
【００１３】図３及び図４において、３１はジブ先端側
部に取り付けた取付枠であり、この取付枠３１に、振れ
角計測装置２０を構成する追尾装置２１の基部２１ａが
取り付けられ、該基部２１に対して軸線Ｘの回り（起伏
方向）に回転可能に横Ｕ字状の支持腕部３２が設けら
れ、このＵ字状支持腕部３２間に設けられた回転軸３３
（軸線Ｙ）に、追尾装置２１の本体２１ｂが揺動可能に
支持されている。
部に取り付けた取付枠であり、この取付枠３１に、振れ
角計測装置２０を構成する追尾装置２１の基部２１ａが
取り付けられ、該基部２１に対して軸線Ｘの回り（起伏
方向）に回転可能に横Ｕ字状の支持腕部３２が設けら
れ、このＵ字状支持腕部３２間に設けられた回転軸３３
（軸線Ｙ）に、追尾装置２１の本体２１ｂが揺動可能に
支持されている。
【００１４】追尾装置２１は、追尾装置本体２１ｂに装
置された送光部，受光部及び角度制御部から成り、送光
部から発光ダイオードを光源とするビーム光を発射し
て、これを反射プリズム２２に向けて照射し、その反射
光を受光部にて受光するようになっている。
置された送光部，受光部及び角度制御部から成り、送光
部から発光ダイオードを光源とするビーム光を発射し
て、これを反射プリズム２２に向けて照射し、その反射
光を受光部にて受光するようになっている。
【００１５】反射プリズム２２は、図５に示すように、
入射方向に光を反射する複数個のコーナー・キューブ２
２ａの集合から成る。光源からのビーム光は、この反射
プリズム（コーナー・キューブ）２２で反射して再び自
動追尾装置２１に向けて送り返えされる。そして、追尾
装置２１の受光部の対物レンズで集光された光は、焦点
面に設置した二次元位置検出フォトダイオード（ＰＤ
Ｓ）の光電面上に結像される。
入射方向に光を反射する複数個のコーナー・キューブ２
２ａの集合から成る。光源からのビーム光は、この反射
プリズム（コーナー・キューブ）２２で反射して再び自
動追尾装置２１に向けて送り返えされる。そして、追尾
装置２１の受光部の対物レンズで集光された光は、焦点
面に設置した二次元位置検出フォトダイオード（ＰＤ
Ｓ）の光電面上に結像される。
【００１６】自動追尾動作は、この時のＰＤＳ光電面上
における反射プリズムの像位置を検出して、光軸中心か
らのずれ量に応じてＸ・Ｙ二軸の架台のパルスモータを
駆動して、常に反射プリズムの像が、ＰＤＳ光軸面の中
心になるようにサーボ動作を行わせる。反射プリズムの
移動又は追尾装置の移動（及び両方の移動）によって生
じる光軸の中心からの受光位置の変化をフィードバック
して常に光軸中心で受光するように追尾動作を行う。
における反射プリズムの像位置を検出して、光軸中心か
らのずれ量に応じてＸ・Ｙ二軸の架台のパルスモータを
駆動して、常に反射プリズムの像が、ＰＤＳ光軸面の中
心になるようにサーボ動作を行わせる。反射プリズムの
移動又は追尾装置の移動（及び両方の移動）によって生
じる光軸の中心からの受光位置の変化をフィードバック
して常に光軸中心で受光するように追尾動作を行う。
【００１７】振れ角処理装置２３は、振れ角計測装置２
０からの振れ角信号を受けて、つまり上記追尾装置２１
のＸ軸，Ｙ軸の回転角度を検出することにより、サーボ
機構が動作した分を計算し、荷振れ角θのデータを取り
出す。このようにして、荷物Ａを吊っているフック１８
の振れ角（吊り荷の振れ角）θが計測される。
０からの振れ角信号を受けて、つまり上記追尾装置２１
のＸ軸，Ｙ軸の回転角度を検出することにより、サーボ
機構が動作した分を計算し、荷振れ角θのデータを取り
出す。このようにして、荷物Ａを吊っているフック１８
の振れ角（吊り荷の振れ角）θが計測される。
【００１８】光波距離計２４は、上記揺動する追尾装置
本体２１ｂの上に搭載されており、上記自動追尾用の反
射プリズム２２を相手方に兼用して、光波距離計２４か
ら反射プリズム２２までの距離を測定する。従って、移
動する吊り荷Ａを自動追尾しながら、ジブ１１先端とフ
ック１８との距離である吊りロープ長Ｌが連続的にかつ
より精密に計測される。結局、吊り荷のＸ，Ｙ，Ｚ座標
値が算出される。従って、この振れ角計測装置２０によ
れば、全方向の吊り荷振れ角θの計測ができる。
本体２１ｂの上に搭載されており、上記自動追尾用の反
射プリズム２２を相手方に兼用して、光波距離計２４か
ら反射プリズム２２までの距離を測定する。従って、移
動する吊り荷Ａを自動追尾しながら、ジブ１１先端とフ
ック１８との距離である吊りロープ長Ｌが連続的にかつ
より精密に計測される。結局、吊り荷のＸ，Ｙ，Ｚ座標
値が算出される。従って、この振れ角計測装置２０によ
れば、全方向の吊り荷振れ角θの計測ができる。
【００１９】なお、上記振れ角計測装置２０は、市販さ
れている反射プリズム追尾型光波距離測定装置を使用す
ることで構成できる。
れている反射プリズム追尾型光波距離測定装置を使用す
ることで構成できる。
【００２０】図６に、ジブクレーンの荷振れ止め運転制
御装置に適用した例を示す。この荷振れ止め運転制御装
置は、旋回運転速度パターン及び起伏運転速度パターン
をまず作成するための第一ファジー推論ブロック１と、
それら速度パターンのうち運転時間の長いほうを先に開
始させるための優先順位決定ブロック２と、その速度パ
ターンに基づいて最適な指令用速度パターンを決定する
第二ファジー推論ブロック３とにより構成されるファジ
ー制御部４を有する。また、この運転制御装置は、これ
らブロック１，２，３が組み込まれたファジー制御部４
に、荷役データを適宜に入力させるための入力部（設定
器）５と、決定された指令用速度パターンに従ってジブ
クレーン６の駆動部７に操作信号を出力する出力制御部
８とを有する。
御装置に適用した例を示す。この荷振れ止め運転制御装
置は、旋回運転速度パターン及び起伏運転速度パターン
をまず作成するための第一ファジー推論ブロック１と、
それら速度パターンのうち運転時間の長いほうを先に開
始させるための優先順位決定ブロック２と、その速度パ
ターンに基づいて最適な指令用速度パターンを決定する
第二ファジー推論ブロック３とにより構成されるファジ
ー制御部４を有する。また、この運転制御装置は、これ
らブロック１，２，３が組み込まれたファジー制御部４
に、荷役データを適宜に入力させるための入力部（設定
器）５と、決定された指令用速度パターンに従ってジブ
クレーン６の駆動部７に操作信号を出力する出力制御部
８とを有する。
【００２１】更に、この運転制御装置は、上記振れ角処
理装置２３によって、実際に荷振れ角θ゜（図１参照）
が残留振れとして測定されたとき、次回の自動運転時に
荷振れ角θ゜が小さくなるように、当該振れ角を基に、
学習機能を用いて二段加速・減速タイミングを最適に調
整する学習制御部９を備えている。このクレーンの二段
加速・減速タイミングの調整は、上記第二ファジー推論
ブロック３で決定される指令用速度パターンにおける等
速運転区間長さＤ１，Ｄ２（図８）を、荷振れ角θ゜に
応じた調整時間Δｔ（ｓ）によって加減することで行わ
れる。但し、本実施例では、ファジー制御部４からのフ
ァジー出力ｔ（ｓ）、つまり図８における後段の加速・
減速開始時刻ｔ２，ｔ４までの加速・減速制御時間Ｔ
１，Ｔ２を制御することで、間接的に等速運転区間長さ
Ｄ１，Ｄ２を加減している。
理装置２３によって、実際に荷振れ角θ゜（図１参照）
が残留振れとして測定されたとき、次回の自動運転時に
荷振れ角θ゜が小さくなるように、当該振れ角を基に、
学習機能を用いて二段加速・減速タイミングを最適に調
整する学習制御部９を備えている。このクレーンの二段
加速・減速タイミングの調整は、上記第二ファジー推論
ブロック３で決定される指令用速度パターンにおける等
速運転区間長さＤ１，Ｄ２（図８）を、荷振れ角θ゜に
応じた調整時間Δｔ（ｓ）によって加減することで行わ
れる。但し、本実施例では、ファジー制御部４からのフ
ァジー出力ｔ（ｓ）、つまり図８における後段の加速・
減速開始時刻ｔ２，ｔ４までの加速・減速制御時間Ｔ
１，Ｔ２を制御することで、間接的に等速運転区間長さ
Ｄ１，Ｄ２を加減している。
【００２２】ジブクレーン６は、タワー１０に旋回式の
起伏自在なジブ１１が装備されて構成され、ジブ１１の
基端部に、旋回駆動のための旋回モータ１２と、起伏動
作のための起伏モータ１３と、荷物Ａを吊るロープ（ワ
イヤ）１４を巻き上げあるいは巻き下げ（繰り出し）す
るための巻き上げ機１５とが設けられている。そしてこ
れらモータ１２，１３の駆動部７に所定の操作信号が入
力されたときに、ジブ１１が所定の角度αだけ旋回移動
すると共に所定の角度βだけ起伏動作して、吊りロープ
１４の上下と相俟って、荷物Ａを所定の搬出地点Ｂから
搬入地点Ｃまで運搬するようになっている。
起伏自在なジブ１１が装備されて構成され、ジブ１１の
基端部に、旋回駆動のための旋回モータ１２と、起伏動
作のための起伏モータ１３と、荷物Ａを吊るロープ（ワ
イヤ）１４を巻き上げあるいは巻き下げ（繰り出し）す
るための巻き上げ機１５とが設けられている。そしてこ
れらモータ１２，１３の駆動部７に所定の操作信号が入
力されたときに、ジブ１１が所定の角度αだけ旋回移動
すると共に所定の角度βだけ起伏動作して、吊りロープ
１４の上下と相俟って、荷物Ａを所定の搬出地点Ｂから
搬入地点Ｃまで運搬するようになっている。
【００２３】入力部５は、操作ボタンなどにより荷役デ
ータである搬出地点及び搬入地点Ｃの地上の高さ、平面
的な位置、更には吊り荷重量などが設定入力されるよう
に構成されている。そしてこれらデータを変換して、ジ
ブ１１の初期起伏角度β0 及び初期旋回角度α0 、ジブ
１１が旋回・起伏動作を開始すべき初期吊り荷地上高Ｈ
0 、又目標値である最終起伏角度βE 及び最終旋回角度
αE 、ジブ１１が旋回・起伏動作を終了すべき最終吊り
荷地上高ＨE を第一ファジー推論ブロック１に入力させ
るものである。
ータである搬出地点及び搬入地点Ｃの地上の高さ、平面
的な位置、更には吊り荷重量などが設定入力されるよう
に構成されている。そしてこれらデータを変換して、ジ
ブ１１の初期起伏角度β0 及び初期旋回角度α0 、ジブ
１１が旋回・起伏動作を開始すべき初期吊り荷地上高Ｈ
0 、又目標値である最終起伏角度βE 及び最終旋回角度
αE 、ジブ１１が旋回・起伏動作を終了すべき最終吊り
荷地上高ＨE を第一ファジー推論ブロック１に入力させ
るものである。
【００２４】第一ファジー推論ブロック１は、入力され
たデータから初期及び最終吊りロープ長Ｌ0 ，ＬE を算
出し、これらのロープ長における吊り荷の周期を考慮
し、ルールマップ１６上に書き込まれた加速・減速パタ
ーン（タイミング）からこの算出値Ｌ0 ，ＬE に近い吊
りロープ長に対応したものを抽出すると共に、メンバシ
ップ関数によりその適合度を算出し、確定値を得るよう
になっている。そしてその他のデータから導き出される
定常速度（最大速度）及びその運転時間と合わせて、起
動から停止までの基本的な旋回運転速度パターン及び起
伏運転速度パターンを作成するようになっている。ルー
ルマップ１６は、経験則及びコンピュータシュミレーシ
ョンによって予め準備されたものであり、本実施例にあ
ってはその二段加速・減速パターンとして、前段と後段
との加速・減速度及びその長さを略等しいものとし、前
段及び後段間の等速区間長さＤ１，Ｄ２（図８）を吊り
ロープ長ごとに変えて設定している。
たデータから初期及び最終吊りロープ長Ｌ0 ，ＬE を算
出し、これらのロープ長における吊り荷の周期を考慮
し、ルールマップ１６上に書き込まれた加速・減速パタ
ーン（タイミング）からこの算出値Ｌ0 ，ＬE に近い吊
りロープ長に対応したものを抽出すると共に、メンバシ
ップ関数によりその適合度を算出し、確定値を得るよう
になっている。そしてその他のデータから導き出される
定常速度（最大速度）及びその運転時間と合わせて、起
動から停止までの基本的な旋回運転速度パターン及び起
伏運転速度パターンを作成するようになっている。ルー
ルマップ１６は、経験則及びコンピュータシュミレーシ
ョンによって予め準備されたものであり、本実施例にあ
ってはその二段加速・減速パターンとして、前段と後段
との加速・減速度及びその長さを略等しいものとし、前
段及び後段間の等速区間長さＤ１，Ｄ２（図８）を吊り
ロープ長ごとに変えて設定している。
【００２５】優先順位決定ブロック２は、第一ファジー
推論ブロック１で作成された速度パターンの全運転時間
を比較し、短い方の速度パターンの加速開始時刻を、長
い方の速度パターンの加速終了時刻とするようになって
いる。この際、短い方の速度パターンの全運転時間長が
他方よりも充分短く、他方の運転時間内にその動作が終
了するようであれば、その開始時刻は長い方の加速終了
時刻以降に適宜設定してもかまわない。
推論ブロック１で作成された速度パターンの全運転時間
を比較し、短い方の速度パターンの加速開始時刻を、長
い方の速度パターンの加速終了時刻とするようになって
いる。この際、短い方の速度パターンの全運転時間長が
他方よりも充分短く、他方の運転時間内にその動作が終
了するようであれば、その開始時刻は長い方の加速終了
時刻以降に適宜設定してもかまわない。
【００２６】第二ファジー推論ブロック３は、優先順位
決定ブロック２によって設定された速度パターンにおけ
る二段加速・減速時のクレーン姿勢（α、β）及び吊り
荷高（Ｈ）を演算し、この演算値に基づいて、そのとき
の吊りロープ長（Ｌ）を算出するようになっている。こ
れは、ジブ１１の起伏動作による水平引き込みの作用で
吊りロープ長Ｌが変化し、更に荷物Ａが旋回・起伏移動
される間になされる巻き上げによって変化することか
ら、二段階加速・減速のタイミングも変える必要がある
ためである。この吊りロープ長Ｌは運搬経路に係わるも
のであり、例えば途中に障害物などがあると搬出入地点
Ｂ，Ｃとは無関係に変化するので、その荷役情報が入力
部５から第二ファジー推論ブロック３へと伝達されるよ
うになっている。そして演算した吊りロープ長Ｌによっ
て、ファジー推論を使って修正用ルールマップ１７に基
づいて最初に作成した加速・減速タイミングを修正し、
最適な指令用速度パターンを決定するようになってい
る。
決定ブロック２によって設定された速度パターンにおけ
る二段加速・減速時のクレーン姿勢（α、β）及び吊り
荷高（Ｈ）を演算し、この演算値に基づいて、そのとき
の吊りロープ長（Ｌ）を算出するようになっている。こ
れは、ジブ１１の起伏動作による水平引き込みの作用で
吊りロープ長Ｌが変化し、更に荷物Ａが旋回・起伏移動
される間になされる巻き上げによって変化することか
ら、二段階加速・減速のタイミングも変える必要がある
ためである。この吊りロープ長Ｌは運搬経路に係わるも
のであり、例えば途中に障害物などがあると搬出入地点
Ｂ，Ｃとは無関係に変化するので、その荷役情報が入力
部５から第二ファジー推論ブロック３へと伝達されるよ
うになっている。そして演算した吊りロープ長Ｌによっ
て、ファジー推論を使って修正用ルールマップ１７に基
づいて最初に作成した加速・減速タイミングを修正し、
最適な指令用速度パターンを決定するようになってい
る。
【００２７】クレーン出力制御部８に出力される速度パ
ターンつまり運転制御データは、図８のように、加速
トリガｔ１（加速開始条件）、加速制御時間Ｔ１、
減速トリガｔ２（減速開始条件）、減速制御時間Ｔ２
によって構成される。加速制御時間Ｔ１，減速制御時間
Ｔ２は、荷振れ制御演算により求められる時間データで
あり、又、加速・減速のトリガｔ１，ｔ２は、クレーン
の目的位置までの運転パスの設定により求められる位置
データである。加速制御時間Ｔ１，減速制御時間Ｔ２
は、二段加速制御，二段減速制御における２番目（後
段）の加速又は減速タイミングｔ２，ｔ４を定めるもの
で、これらを学習制御部９の学習機能に基づいて振れ角
計測装置２０の検出する吊り荷振れ角θが最小となるよ
うに可変制御することで、荷振れを押さえながら目標位
置まで自動運転することができる。
ターンつまり運転制御データは、図８のように、加速
トリガｔ１（加速開始条件）、加速制御時間Ｔ１、
減速トリガｔ２（減速開始条件）、減速制御時間Ｔ２
によって構成される。加速制御時間Ｔ１，減速制御時間
Ｔ２は、荷振れ制御演算により求められる時間データで
あり、又、加速・減速のトリガｔ１，ｔ２は、クレーン
の目的位置までの運転パスの設定により求められる位置
データである。加速制御時間Ｔ１，減速制御時間Ｔ２
は、二段加速制御，二段減速制御における２番目（後
段）の加速又は減速タイミングｔ２，ｔ４を定めるもの
で、これらを学習制御部９の学習機能に基づいて振れ角
計測装置２０の検出する吊り荷振れ角θが最小となるよ
うに可変制御することで、荷振れを押さえながら目標位
置まで自動運転することができる。
【００２８】出力制御部８は、第二ファジー推論ブロッ
ク３によって決定された指令用速度パターンに基づい
て、正確には更に学習制御部９で修正された二段加速・
減速タイミングに基づいて、駆動部７に操作信号を出力
して旋回モータ１２及び起伏モータ１３を制御するよう
になっている。この制御によって、ジブ１１が適宜動作
して吊りロープ１４と協動して荷物Ａを搬出地点Ｂから
搬入地点Ｃまで運搬することになる。
ク３によって決定された指令用速度パターンに基づい
て、正確には更に学習制御部９で修正された二段加速・
減速タイミングに基づいて、駆動部７に操作信号を出力
して旋回モータ１２及び起伏モータ１３を制御するよう
になっている。この制御によって、ジブ１１が適宜動作
して吊りロープ１４と協動して荷物Ａを搬出地点Ｂから
搬入地点Ｃまで運搬することになる。
【００２９】ところで、上記荷振れ止め運転制御におい
て、振れ角計測装置２０により、リアルタイムに荷振れ
角θが検出される。振れ角処理装置２３は、追尾装置２
１のＸ軸，Ｙ軸の回転角度を検出することにより、二段
加速・減速が完了した時点の荷振れ角θのデータを取り
出す。また、同時に、追尾装置２１と同軸に装置された
光波距離計２４により、ジブ１１先端とフック１８との
距離である吊りロープ長Ｌがより精密に計測される。
て、振れ角計測装置２０により、リアルタイムに荷振れ
角θが検出される。振れ角処理装置２３は、追尾装置２
１のＸ軸，Ｙ軸の回転角度を検出することにより、二段
加速・減速が完了した時点の荷振れ角θのデータを取り
出す。また、同時に、追尾装置２１と同軸に装置された
光波距離計２４により、ジブ１１先端とフック１８との
距離である吊りロープ長Ｌがより精密に計測される。
【００３０】学習制御部９は、比較部２５により、上記
振れ角処理装置２３から得られる荷振れ角θを受け、旋
回又は起伏運転速度パターンが二段加速・減速を終了し
た時点ＴE ，ＴE （図８）における荷振れ角θを目標値
“０゜”と比較して誤差ｅ゜を出力する。また、学習制
御部９は、ニューラルネットワークを具備する二段階タ
イミング調整器２６を有し、これに比較部２５の出力ｅ
゜を学習信号として受け、その学習記憶結果に基づいて
二段加速・減速タイミングの調整時間Δｔ（ｓ）を決定
する。その際、ニューラルネットワークには、上記光波
距離計２４で得られるロープ長Ｌと、ファジー出力ｔ
（ｓ）とをティーチングしておく。
振れ角処理装置２３から得られる荷振れ角θを受け、旋
回又は起伏運転速度パターンが二段加速・減速を終了し
た時点ＴE ，ＴE （図８）における荷振れ角θを目標値
“０゜”と比較して誤差ｅ゜を出力する。また、学習制
御部９は、ニューラルネットワークを具備する二段階タ
イミング調整器２６を有し、これに比較部２５の出力ｅ
゜を学習信号として受け、その学習記憶結果に基づいて
二段加速・減速タイミングの調整時間Δｔ（ｓ）を決定
する。その際、ニューラルネットワークには、上記光波
距離計２４で得られるロープ長Ｌと、ファジー出力ｔ
（ｓ）とをティーチングしておく。
【００３１】この二段階タイミング調整器２６で得られ
る調整時間Δｔ（ｓ）が、加算部２７により、ファジー
制御部４からのファジー出力ｔ（ｓ）に加えられ、適切
な二段加速・減速タイミングに調整される。ここでの調
整は学習機能によるため、調整方向が正しい方向に始ま
るか試行錯誤的に行われるか否かは問題ではなく、いず
れであっても、結果として正しい調整が行われる。
る調整時間Δｔ（ｓ）が、加算部２７により、ファジー
制御部４からのファジー出力ｔ（ｓ）に加えられ、適切
な二段加速・減速タイミングに調整される。ここでの調
整は学習機能によるため、調整方向が正しい方向に始ま
るか試行錯誤的に行われるか否かは問題ではなく、いず
れであっても、結果として正しい調整が行われる。
【００３２】このように、振れ角計測装置２０を設けて
その荷振れ角を利用することにより、学習機能を発揮さ
せて、振れ止め性能を自動的に高めて行くことができ
る。従って、振れ角の計測精度の限界まで、自動運搬途
中における荷振れを完全に消去することができ、自動運
転の安全性の向上及び作業時間の短縮を達成することが
できる。
その荷振れ角を利用することにより、学習機能を発揮さ
せて、振れ止め性能を自動的に高めて行くことができ
る。従って、振れ角の計測精度の限界まで、自動運搬途
中における荷振れを完全に消去することができ、自動運
転の安全性の向上及び作業時間の短縮を達成することが
できる。
【００３３】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果が得られる。 １）追尾装置がクレーンフックに取り付けられた反射プ
リズムを常に追尾することにより二段加速・減速が完了
した時点の吊り荷の振れ角が精度よく計測され、また、
追尾装置上の光波距離計によりクレーン本体からフック
までのロープ長が精度よく計測される。従って、クレー
ンの自動運転において、吊り荷の荷振れ止め運転制御を
行うに際し、とりあえず行った振れ止めの動作タイミン
グにおける荷振れ角を測定し、これをフィードバックさ
せて、振れ止めの動作タイミングを最適に調整させ、残
留する振れ角がゼロとなるように収束させることができ
る。
な優れた効果が得られる。 １）追尾装置がクレーンフックに取り付けられた反射プ
リズムを常に追尾することにより二段加速・減速が完了
した時点の吊り荷の振れ角が精度よく計測され、また、
追尾装置上の光波距離計によりクレーン本体からフック
までのロープ長が精度よく計測される。従って、クレー
ンの自動運転において、吊り荷の荷振れ止め運転制御を
行うに際し、とりあえず行った振れ止めの動作タイミン
グにおける荷振れ角を測定し、これをフィードバックさ
せて、振れ止めの動作タイミングを最適に調整させ、残
留する振れ角がゼロとなるように収束させることができ
る。
【００３４】２）フック先端には、反射プリズムを取り
付けるのみで良いため、フックからクレーンまで信号ケ
ーブルを設けたり、フックに無線送信器を取り付ける必
要がなくなる。即ち、従来のようにフックにジャイロを
設ける構成では、高揚程のクレーンでは長い信号ケーブ
ルを取り扱う必要があるため、信頼性が悪化するが、本
発明ではかかる不都合がない。かかる不都合はフック先
端に無線送信器を取り付ける構成とすることで解消でき
るが、この場合には電源を必要としてメンテナンスが面
倒となり、またフック先端へ取り付ける装置も大きくな
り作業性が悪化する。しかし、本発明では、反射プリズ
ムは無線送信器に比べて簡単且つ小型であるため、フッ
ク先端への取り付けも容易となり、メンテナンスも容易
となる。
付けるのみで良いため、フックからクレーンまで信号ケ
ーブルを設けたり、フックに無線送信器を取り付ける必
要がなくなる。即ち、従来のようにフックにジャイロを
設ける構成では、高揚程のクレーンでは長い信号ケーブ
ルを取り扱う必要があるため、信頼性が悪化するが、本
発明ではかかる不都合がない。かかる不都合はフック先
端に無線送信器を取り付ける構成とすることで解消でき
るが、この場合には電源を必要としてメンテナンスが面
倒となり、またフック先端へ取り付ける装置も大きくな
り作業性が悪化する。しかし、本発明では、反射プリズ
ムは無線送信器に比べて簡単且つ小型であるため、フッ
ク先端への取り付けも容易となり、メンテナンスも容易
となる。
【図１】本発明の計測装置のジブヘの取り付けを示す正
面図である。
面図である。
【図２】本発明の計測装置のジブヘの取り付けを示す側
面図である。
面図である。
【図３】本発明のクレーン荷振れ角と吊りロープ長の計
測装置を示す上面図である。
測装置を示す上面図である。
【図４】本発明のクレーン荷振れ角と吊りロープ長の計
測装置を示す側面図である。
測装置を示す側面図である。
【図５】本発明の計測装置を構成する反射プリズムを示
した図である。
した図である。
【図６】本発明の計測装置を適用したクレーンの荷振れ
止め運転装置例を示すブロック図である。
止め運転装置例を示すブロック図である。
【図７】本発明の計測装置を適用した荷振れ止め運転装
置を示す概略ブロック図である。
置を示す概略ブロック図である。
【図８】二段加速・減速を含む運転速度パターンを例示
した図である。
した図である。
１ 第一ファジー推論ブロック ２ 優先順位決定ブロック ３ 第二ファジー推論ブロック ４ ファジー制御部 ５ 入力部 ６ ジブクレーン ７ 駆動部 ８ 出力制御部 ９ 学習制御部 １０ タワー １１ ジブ １２ 旋回モータ １３ 起伏モータ １４ ロープ １５ 巻き上げ機 １６ ルールマップ １７ 修正用ルールマップ １８ クレーンフック ２０ 振れ角計測装置 ２１ 追尾装置 ２１ａ 追尾装置の基部 ２１ｂ 追尾装置本体 ２２ 反射プリズム ２２ａ コーナー・キューブ ２３ 振れ角処理装置 ２４ 光波距離計 ２５ 比較部 ２６ 二段階タイミング調整器 ２７ 加算部 ３１ 取付枠 ３２ 支持腕部 ３３ 回転軸（軸線Ｙ） Ａ 荷物（吊り荷） Ｂ，Ｃ 搬出入地点 Ｄ１，Ｄ２ 等速区間 Ｈ0 初期吊り荷地上高 ＨE 最終吊り荷地上高 Ｌ0 初期吊りロープ長 ＬE 最終吊りロープ長 Ｔ１ 加速制御時間 Ｔ２ 減速制御時間 ＴE 二段加速・減速終了時点 ｔ１ 加速トリガ（加速開始条件） ｔ２ 減速トリガ（減速開始条件） ｔ（ｓ） ファジー出力 Δｔ（ｓ） 調整時間 α 旋回角度 α0 初期旋回角度 αE 最終旋回角度 β 起伏角度 β0 初期起伏角度 βE 最終起伏角度 θ 荷振れ角
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｓ 17/06 Ｇ０１Ｓ 17/06 (72)発明者 久保 喜良 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 根本 勤 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 佐藤 竜郎 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 村山 茂樹 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (72)発明者 斉藤 俊明 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (72)発明者 岡野 茂 東京都千代田区神田小川町１丁目１番地 石川島輸送機株式会社内 (72)発明者 牟田 吉宏 東京都千代田区神田小川町１丁目１番地 石川島輸送機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−120546（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−205383（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−176680（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B66C 13/22,23/00 G01S 17/00
Claims (1)
- 【請求項１】クレーンフックに入射方向に光を反射する
反射プリズムを取り付ける一方、クレーン本体には、上
記反射プリズムに対して光を出射しその反射光を受けて
上記反射プリズムを常に追尾するよう２軸動作する追尾
装置と、該追尾時の２軸の回転角度を検出することによ
り二段加速・減速が完了した時点の荷振れ角のデータを
取り出す振れ角処理装置とを取り付け、また上記追尾装
置上には上記反射プリズムまでの距離を測ることにより
吊りロープ長を計測する光波距離計を搭載したことを特
徴とするクレーン荷振れ角と吊りロープ長の計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05314138A JP3137521B2 (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | クレーン荷振れ角と吊りロープ長の計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05314138A JP3137521B2 (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | クレーン荷振れ角と吊りロープ長の計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07144883A JPH07144883A (ja) | 1995-06-06 |
| JP3137521B2 true JP3137521B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=18049692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05314138A Expired - Fee Related JP3137521B2 (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | クレーン荷振れ角と吊りロープ長の計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3137521B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012159381A1 (zh) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | Lin Handing | 吊车吊钩偏角激光显示与监视设置 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970022218A (ko) * | 1995-10-30 | 1997-05-28 | 유상부 | 레이저 빔 및 포토-커플러 수광부를 이용한 스웨이각 측정방법 및 그 장치 |
| JP2006219246A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Tadano Ltd | 移動式クレーンのフック位置検出装置 |
| JP4781684B2 (ja) * | 2005-02-10 | 2011-09-28 | 株式会社タダノ | 車載式クレーン |
| CN101659379B (zh) * | 2009-08-27 | 2012-02-08 | 三一汽车制造有限公司 | 一种吊钩偏摆控制方法、系统及装置 |
| US8620610B2 (en) * | 2011-03-16 | 2013-12-31 | Honeywell International Inc. | Crane jib attitude and heading reference system and method |
| CN102305605A (zh) * | 2011-08-15 | 2012-01-04 | 长沙中联重工科技发展股份有限公司 | 工程机械展开部件的展开角度的测量方法及装置 |
| CN104803289B (zh) * | 2015-05-18 | 2016-11-30 | 上海海事大学 | 一种采用红外双波段单站测量双吊具桥吊绳长装置及方法 |
| RU169686U1 (ru) * | 2016-04-12 | 2017-03-28 | Ростовский вертолетный производственный комплекс Публичное акционерное общество "Роствертол" | Устройство для измерения длины нежесткой детали |
| CN110316661B (zh) | 2018-03-31 | 2020-09-25 | Abb瑞士股份有限公司 | 用于在载荷滑动情况中控制升降机的控制单元及其方法 |
| CN111689397B (zh) * | 2020-06-29 | 2022-05-24 | 西南科技大学 | 一种桁架吊装与角度调整方法 |
| CN113233332B (zh) * | 2021-05-24 | 2022-07-29 | 楚瑞智能科技(苏州)有限公司 | 一种工程机械的角度检测装置 |
-
1993
- 1993-11-19 JP JP05314138A patent/JP3137521B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012159381A1 (zh) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | Lin Handing | 吊车吊钩偏角激光显示与监视设置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07144883A (ja) | 1995-06-06 |
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