JP3252992B2 - コンテナの自動運転制御方法 - Google Patents

コンテナの自動運転制御方法

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/18Control systems or devices
    • B66C13/48Automatic control of crane drives for producing a single or repeated working cycle; Programme control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンテナヤード内での
コンテナを取り扱う各種クレーン設備における自動運転
制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、コンテナの運搬は、クレーンの運
転室にいるオペレータがコンテナを上限まで巻き上げた
後に移動して、その後巻き下げるという、いわゆる直角
搬送を行っていた。一方近年、特開平3−13403号
公報、特開平5−170391号公報、特開平5−31
9781号公報等に記載されているように、オペレータ
の疲労軽減やコンテナヤードの最適運用をねらって自動
運転も取り入れられているが、その自動運転経路はコン
テナの積荷の状態を基に予め計算されたルートを搬送す
ることが主体であった。したがって従来技術では、巻き
上げスタート後は既に決められたルートで運転するしか
なく、何らかの要因で搬送ルートを変えようにも、その
手段がないという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決す
べき課題は、巻き上げスタート後でも、吊り上げた後の
コンテナの傾きを検出することにより、傾いているがゆ
えに水平に釣られたケースと比べてはみ出している横方
向と下方向の量を計算し、その量を基にルートの修正を
行うことにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のコンテナの自動運転方法は、コンテナヤー
ド内に積み上げられたコンテナを、クレーンにより吊り
上げて所定の場所に搬送するコンテナの自動運転制御方
法において、前記クレーンに設けられた、コンテナの両
端を観測する少なくとも2個の距離センサからの信号に
基づいてコンテナの傾きを計算し、水平に搬送する場合
に比べて傾いているためにはみ出している分の長さを計
算して、横方向と上下方向のはみ出し量を考慮に入れた
搬送ルートとなるように自動運転指令パターンの修正を
するものである。また、距離センサからの信号に基づい
て計算した、水平姿勢に対するコンテナの下方向のはみ
出し量から、巻き下げ時の徐動速度への減速を開始する
位置を修正する。
【0005】
【作用】コンテナ内の積荷の片寄り等によって生ずるコ
ンテナの傾きは、地上げすなわちコンテナが完全に吊り
上げられた時に初めて判ることである。上記課題を解決
するため、コンテナを上方から観測する距離センサを2
個設け、完全に吊り上げられた時の値を測った結果で傾
きの角度を計算し、その角度を使って完全に水平に吊ら
れた場合と比べた、横方向と下方向のはみ出し量を計算
する。予め計算された搬送ルートは、コンテナが水平に
吊られた時の理想的なものである。前述の横方向と下方
向のはみ出し量を基にして、横方向の量を基に、コンテ
ナが衝突しないような搬送ルートとなるように巻き上
げ、横行、走行の自動運転指令パターンを修正する。ま
た下方向のはみ出し量から、巻き下げ時の徐動速度への
減速を開始する位置(徐動距離)を修正することによ
り、着床時のショックを和らげる。
【0006】この自動運転指令パターン修正のアルゴリ
ズムは次の通りである。 2個のセンサからの距離の差をもとに、傾き角度θ
を求める。 このθをもとに、コンテナの水平方向及び垂直方向
のはみ出し量ΔL1 、ΔL2 を求める。 ΔL1 ,ΔL2 をもとに、自動運転指令パターンの
修正や巻き下げ時の徐動距離の修正をする。 上記手段により、吊り上げられたコンテナの状態が判る
ことから、衝突防止を図った最適ルートでの搬送がで
き、運転効率向上につながる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を説明する。図
1はコンテナヤードの積荷の状態を示したものである。
この図は、長手方向に向かって水平に見た図で、例とし
て横方向に6列、高さ方向に4段で示している。このよ
うな並びが長手方向に数行あるが、ここでは説明を簡単
にするために2次元的に表すものとする。コンテナがど
の場所に何段積まれているかは、クレーン制御装置に記
憶されている。万が一記憶が消滅したり、実際の在庫と
異なっている場合があっても、オートスキャンモードで
クレーンをコンテナなしで走らせることにより、距離セ
ンサの信号を基に簡単に修復できる。
【0008】以下に述べる実施例については、勿論、3
次元的にも応用できる。図1ではクレーンの上を走る台
車によるコンテナの搬送を示している。図中1はコンテ
ナヤード内に積み上げられたコンテナ、2はコンテナ1
の積み降ろしに用いる積降ろし台車、3はコンテナ1を
搬送する搬送台車である。搬送台車3の下には2個の距
離センサ4,5が取り付けられている。センサ4,5は
それぞれがコンテナ1の端を検出できる位置及び角度で
もって取り付けられており、かつ適度のビーム幅を持っ
ているものとする。
【0009】図2には制御システム構成を示している。
制御の中枢であるクレーン制御装置6の持つ機能は、ク
レーン自体の制御は勿論のこと、コンテナの在庫管理、
距離センサとのインタフェース及びその信号を基にした
搬送ルートの演算機能を備えている。コンテナの在庫デ
ータは在庫ファイル7に格納されている。8はクレーン
制御装置6とクレーン設備とのインタフェースである。
【0010】図3は搬送ルートの事前演算方法を示して
いる。搬送元と搬送先のアドレス、それに搬送経路上に
あるコンテナの在庫状態を基にして、図3のような搬送
指令を演算し、搬送ルートが決まる。図3のはコンテ
ナ巻き上げの指令パターンである。この指令パターン中
の*印の点でコンテナは地切れ(コンテナが完全に吊り
上げられた状態、すなわち、その下のコンテナあるいは
地面から離れ、コンテナの荷重が全てロープにかかった
状態を指す。)する。したがって*印の点で2個の距離
センサの信号を読み取り、傾き角度検出と横方向及び下
方向のはみ出し量を演算する。は安全な位置まで巻き
上げ完了後の横行及び走行の指令パターンである。は
横行及び走行後の巻き下げ指令パターンである。はこ
れら指令パターンから決められた搬送ルートである。こ
れら指令を演算するに当たっては当然のこと、各動作毎
の最高速度、徐動速度、加減速度による。また、搬送経
路上にあるコンテナとの衝突防止のための一定の距離を
おいた指令パターンである。勿論、この指令パターンに
は、風速等によって定数変更できる機能を備えておくこ
とが必要である。
【0011】図4はコンテナ吊り上げ完了時の傾き角度
検出とはみ出し量演算機能を説明するための図である。
図3のパターンの*印を付けた点に到達した時点で、
また荷重計の信号を監視することにより、コンテナが完
全に地上げされたことが判る。図4の実線の四角は、コ
ンテナが水平に吊り上げられた場合を、一点鎖線は吊り
上げた際に傾いている場合を示している。距離センサ2
個により測定された距離を各々h1 ,h2 とし、コンテ
ナの幅をWとすれば、傾き角度θは次の式から求められ
る。 sinθ=(h1 −h2 )/W ・・・(1) この(1)式から逆三角関数演算をして、θが求まる。
このθを使うと、横方向のはみ出し量ΔL1 は次の式か
ら計算される。 ΔL1 =(Wcosθ+Hsinθ)+W/2(1−c
osθ)−W・・・(2) また下方向のはみ出し量ΔL2 は式(3)から求まる。 ΔL2 =(h1 −h2 )/2 ・・・(3)
【0012】以上、式(2),(3)で求まったΔ
1 、ΔL2 を使って、搬送ルートを再度演算する。そ
うすると、ΔL1 により図3で示した指令パターン及び
ルートが図8の破線のように変更できる。こうすること
により、コンテナ搬送時の衝突防止に役立てることがで
きる。またパターンでの#で示した着床の際には、水
平に搬送されるコンテナに比べてΔL2 だけ早く着床す
ることから、図8のパターンの破線で示したように、
早めに減速を開始し、徐動速度での巻き下げ量を多く取
ることから、着床時のショックをなくすことができる。
以上述べたように、吊り上げ完了時のコンテナの傾き角
度を2個の距離センサからの信号を基に演算すること
で、指令パターンと搬送ルートを求め、搬送時の衝突防
止やショックレス着床とすることができる。勿論、衝突
の可能性という意味では、搬送時のコンテナの振れによ
る方が影響大と思われるが、振れ止め効果とは別個に本
発明による再演算でより効果が現れる。
【0013】また図4において、吊り上げた際にコンテ
ナの上辺の中心である*印を付けた点は、傾いた場合で
もずれないと仮定した。なお、センサ取り付け位置につ
いては、コンテナ搬送台車の機構的な制約から、2個の
センサを充分な距離をおいて取り付けができないケース
があり得る。コンテナの幅と同じ間隔で取り付けられれ
ば、真下を計測すればよい。しかし、その間隔が充分に
取れない場合には、センサは斜めに観察することとな
り、取り付けた時の鉛直線とのなす角βは決まっている
ことから、h1 とh2 にそれぞれcosβを掛けた値を
実際の距離として扱えばよい。また、センサが見ている
コンテナの上辺は、両端とは限らない。図4の横幅wの
内側を検出しているのであれば、その幅とwの比を(h
1 −h2 )に乗じることで、演算を続行できる。
【0014】図5は本発明の実施例を示すフローチャー
トであり、図6および図7を参照しながら説明する。図
5のステップ100において、運転開始前に変更を要す
るパラメータがあれば、設定変更をしておく。パラメー
タとしては、巻上げ、横行、巻下げの各モーションの徐
動速度、加減速度、トップ速度、また搬送中の衝突を避
けるために見る左右、上下の安全距離ε1 ,ε2 等が挙
げられる。例えば風が強い日はε1 を通常より大きくと
るなどにより、安全なルート設定ができる。ステップ1
10では、搬送するコンテナの始点と終点を決定する。
これは、オペレータの操作により、搬送するコンテナ毎
に、あるいは事前にまとめて数個分設定されているもの
とする。ステップ120では、搬送途中のコンテナ荷積
状態から、クリアする通過点を計算する。これは、各列
の最上段にあるコンテナのコーナーから、安全距離
ε1,ε2 を見たクリアすべきポイントを決定すること
である(図6参照)。ステップ130では、徐動速度で
巻上げを行う。巻上げ、横行、巻下げの各モーションの
動作は概略図7のパターンとなる。ステップ140で
は、地切れ判定を行う。地切れとは、図7の巻上げパタ
ーンで※1をつけた点を示す。着床リミットスイッチの
出力AND/OR荷重計の出力から、地切れ検出ができ
る。
【0015】ステップ150では、地切れ時に、2つの
センサの出力値をもとに、図4の計算をし、ΔL1 ,Δ
2 を求める。ステップ160では、ΔL1 ,ΔL2
もとに、図6のε1 ,ε2 にそれぞれΔL1 ,ΔL2
加えた値ε1',ε2'を求め、図6のP1 〜P5 を結ぶ折
線を変更する。ステップ170では、巻上げ及び横行の
速度指令を出力する。この場合、搬送ルートによっては
巻上げ完了時に横行に移ることもあり、巻上げ途中から
横行に移ってもいいケースがある。その場合の速度指令
を演算し、出力する。ステップ180では、横行及び巻
下げの速度指令を出力する。この場合も、搬送ルートに
よっては、横行完了時に巻下げに移ることもあり、横行
途中から巻下げに移ってもいいケースがある。その場合
の速度指令を演算し、出力する。ステップ190では、
巻下げ減速開始点か否かを判別する。巻下げ減速開始点
であればステップ200に進み、そうでなければステッ
プ180に戻る。ステップ200では、巻下げ減速及び
徐動速度指令を出力する。図7の巻下げパターンで※2
をつけた点がその出力を出すタイミングである。コンテ
ナの傾きによりΔL2 があればその分早く減速開始し
て、徐動距離を長くとるため、破線のようなパターンと
なる。斜線を施したとの部分の面積は等しい。図8
は修正後の指令パターンと搬送ルートを示すものであ
る。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によればコン
テナのはみ出し量を考慮に入れたルートで搬送されるこ
とから、傾いた状態で搬送しても横方向の衝突防止が図
れる。また、水平姿勢に対するコンテナの下方向のはみ
出し量から、巻き下げ時の徐動速度への減速を開始する
位置を修正することにより、ショックレス着床が可能に
なる。これにより、搬送時間の短縮やオペレータの負荷
軽減等の運転効率向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るコンテナヤードの積荷状態を表
した説明図である。
【図2】 本発明に係る制御システムの構成を示すブロ
ック図である。
【図3】 修正前の指令パターンと搬送ルートの説明図
である。
【図4】 本発明に係る傾き角度とはみ出し量の検出方
法を示す説明図である。
【図5】 本発明の実施例の処理を示すフローチャート
である。
【図6】 コンテナの搬送ルートを示す説明図である。
【図7】 指令パターンを示す説明図である。
【図8】 修正後の指令パターンと搬送ルートの説明図
である。
【符号の説明】
1 コンテナ、2 積降ろし台車、3 搬送台車、4,
5 距離センサ、6 クレーン制御装置、7 コンテナ
在庫ファイル、8 インタフェース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B66C 13/22 B66C 13/48

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンテナヤード内に積み上げられたコン
    テナを、クレーンにより吊り上げて所定の場所に搬送す
    るコンテナの自動運転制御方法において、前記クレーン
    に設けられた、コンテナの両端を観測する少なくとも2
    個の距離センサからの信号に基づいてコンテナの傾きを
    計算し、水平に搬送する場合に比べて傾いているために
    はみ出している分の長さを計算して、横方向と上下方向
    のはみ出し量を考慮に入れた搬送ルートとなるように自
    動運転指令パターンの修正をすることを特徴とする、コ
    ンテナの自動運転制御方法。
  2. 【請求項2】 距離センサからの信号に基づいて計算し
    た、水平姿勢に対するコンテナの下方向のはみ出し量か
    ら、巻き下げ時の徐動速度への減速を開始する位置を修
    正することを特徴とする請求項1記載のコンテナの自動
    運転制御方法。
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