JP3630592B2

JP3630592B2 - 荷役装置

Info

Publication number: JP3630592B2
Application number: JP25500099A
Authority: JP
Inventors: 昭二秋谷
Original assignee: Ｔｃｍ株式会社
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2019-09-09
Also published as: JP2001080878A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばコンテナの積み降ろしや運搬に使用される無軌道クレーン形式の荷役装置、特にその走行制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記無軌道クレーン形式の荷役装置の走行制御装置は、たとえば特公平７−３８１３３号公報に開示されている。
すなわち、コンテナヤードの無軌道式クレーンの走行通路に所定間隔置きに所定長さの走行基準点を設け、前記クレーンに走行軌道修正装置を設けている。この走行軌道修正装置は、前記走行基準点の検出装置と、クレーンの走行速度を測定する走行速度測定装置と、走行角速度検出装置と、入力信号を入力した時点からの経過時間を表す信号を出力するタイマと、２台の積分器と、軌道制御装置から構成されている。
【０００３】
上記走行軌道修正装置の走行基準点検出装置は、複数の線状の磁気センサにより構成され、走行基準点を通過する度に、走行基準点信号を出力し、走行基準点通過時の初期軌道ずれ角度θおよび初期軌道ずれ量Ｌを求めて出力する。
また上記走行軌道修正装置の走行角速度検出装置は、ジャイロ装置により構成され、クレーンが予め決められた走行路からずれる角速度が作用したとき、その角速度に比例した信号を発生する。
【０００４】
また上記走行軌道修正装置の１台目の積分器は、走行角速度検出装置により検出されたクレーン走行方向角速度と、走行基準点検出装置により求められた初期ずれ角度θから、走行基準点通過よりｔ秒後のクレーン走行ずれ角度を演算し、また２台目の積分器は、走行速度測定装置により測定された走行速度と、１台目の積分器により求められたｔ秒後のクレーン走行ずれ角度と、走行基準点検出装置により求められた初期軌道ずれ量Ｌから、ｉ秒後の軌道ずれ量を演算する。
【０００５】
また上記走行軌道修正装置の軌道制御装置は、２台目の積分器により求められた軌道ずれ量を基にクレーンが走行路からずれたとき、そのずれ量を補正する信号を発生する。
上記構成により、走行軌道修正装置は、走行基準点を通過する毎にタイマをリセットし、そのタイマの経過時間に対応した走行速度および走行方向角速度を得、これらを基に上記求めた軌道ずれ量を修正している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記走行軌道修正装置の構成では、１台の走行基準点検出装置により検出された走行基準点通過時の初期軌道ずれ角度θおよび初期軌道ずれ量Ｌを基に、走行基準点１個の所定長さ分、たとえば１５０ｍｍを走行したとき、走行基準点通過よりｔ秒後のクレーン走行ずれ角度とｉ秒後の軌道ずれ量を演算していることから、結果的にクレーンの走行精度、たとえば±５０ｍｍを維持できないという問題があった。
【０００７】
走行基準点検出装置のセンサ精度を５ｍｍとすると、
θ＝ｔａｎ^−１（５／１５０）＝１．９度
が姿勢角検出分解能となる。クレーンの姿勢角１．９度は、ホイールベース６４００ｍｍ横方向の変位では２１３ｍｍとなり、上記走行精度に入らない。
また走行基準点１個の所定長さを長くすると、走行中の軌跡が、手動の軌道修正、車両の特性および外乱によって確実に検出できない。
【０００８】
そこで、本発明は、所定間隔で配置された走行基準点に沿って走行するとき、その走行精度を確保できる荷役装置を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、所定間隔で直線上に配置された走行基準点に沿って走行する無軌道方式の荷役装置であって、
装置側面に前記走行基準点の間隔と同じ間隔で走行方向に配置され、前記走行基準点を検出するとともに、この走行基準点と前記側面との距離を検出する２個の走行基準点検出手段と、前記装置の姿勢角度を検出する角度検出手段と、前記装置の走行距離を検出する走行距離検出手段と、２個の走行基準点検出手段により走行基準点が検出されたとき、２個の走行基準点検出手段によりそれぞれ検出された走行基準点と側面との距離により、装置の姿勢角度および走行基準点と装置側面間の初期の変位量を求め、前記角度検出手段により検出される姿勢角度をこの求めた装置の姿勢角度に合わせ、前記姿勢角度と、前記走行距離検出手段により検出される走行距離と、求めた初期の変位量により、所定時間後の予測変位量を求める演算手段とを備え、
前記予測変位量をゼロとするように走行させる構成としたことを特徴とするものである。
【００１０】
上記構成によれば、通常走行時に使用される姿勢角度を、走行基準点を通過時に求められた装置の姿勢角度に合わせることにより、姿勢角度が正確となり、よって演算する予測変位量の値が正確となり、走行精度が向上する。
また請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明であって、装置の走行方向に向かって左右の駆動輪の回転数を、予測変位量をゼロとするように調整する構成としたことを特徴とするものである。
【００１１】
上記構成によれば、左右の駆動輪の回転数の違いにより装置の走行方向が修正され、予測変位量がゼロに修正される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態における荷役装置の斜視図である。
図１に示すように、走行本体１は、並行して配置された前後一対のシルビーム２と、両シルビーム２の各端部から立設されたコラム３と、前後で対向したコラム３の上端間に設けられた左右一対のガーダ４などにより構成されている。両シルビーム２の各端部の下面側には、それぞれ２個のタイヤ５を有するボギー台車６が設けられている。前記タイヤ５の内、矢印Ｃで示す前方向側で、かつ最も矢印Ｂで示す走行左方向のタイヤ５Ａと、矢印Ｄで示す後方向側で、かつ最も矢印Ａで示す走行右方向のタイヤ５Ｂのみが駆動輪であり、これら駆動輪５Ａ，５Ｂは、それぞれボギー台車６に設けられた走行モータ７Ａ，７Ｂがそれぞれ独立して正逆駆動されることで、走行本体１は走行右方向Ａ、走行左方向Ｂに走行可能に構成されている。また両シルビーム２にはそれぞれ油圧ユニット８が設けられ、さらに両シルビーム２に振り分けた状態で、エンジン室９と電気制御室１０とが設けられている。
【００１３】
また両ガーダ４に支持案内されて、前方向Ｃならびに後方向Ｄに移動自在なクラブ１１が設けられ、このクラブ１１には運転室１２が装備されている。クラブ１１に設けられた横行モータ１３が正逆駆動されることで、クラブ１１は、前方向Ｃならびに後方向Ｄに移動される。前記クラブ１１の下方には、４箇所の吊り装置１５を介して、コンテナ３０を連結するスプレッダ装置２０が昇降自在に配設されている。
【００１４】
上記各吊り装置１５は、スプレッダ装置２０の固定ビーム２１側にブラケットを介して配設された輪体（滑車体）や、この輪体に掛けられた吊りロープや、クラブ１１側の吊り駆動装置（いずれも図示せず）などにより構成されている。
またスプレッダ装置２０は、水平状で並設された前後一対の前記固定ビーム２１と、これら固定ビーム２１に支持案内されて走行右方向Ａならびに走行左方向Ｂに伸縮自在な左右一対の伸縮ビーム２３と、両伸縮ビーム２３を互いに離間方向または接近方向に伸縮動させる伸縮駆動装置（図示せず）などにより構成される。なお、両固定ビーム２１は、その上面間に配設された連結体２２により一体化され、この連結体２２上に前記ブラケットが設けられている。
【００１５】
また両伸縮ビーム２３は、前後方向に沿って位置される被運搬物支持部２４と、これら被運搬物支持部２４の前後端から内方へ連設されかつ前記固定ビーム２１に支持案内される伸縮ガイド部２５と、両被運搬物支持部２４の中間から内方へ連設される伸縮受動部（図示せず）とにより櫛歯状に形成されている。そして被運搬物支持部２４の前後端の下面側には、コンテナ３０に対する連結具（図示せず）が設けられている。
【００１６】
上記構成の荷役車両によると、走行本体１を走行右方向Ａまたは走行左方向Ｂへ走行させることと、クラブ１１を前方向Ｃまたは後方向Ｄへ移動させることと、スプレッダ装置２０を昇降させることとの組み合わせ動作により、このスプレッダ装置２０側でコンテナ３０を支持し、そしてコンテナ３０を運搬したのち積み付けを行える。
【００１７】
その際に、コンテナ３０の荷取り時や積み付け時における位置合わせ、すなわちコンテナ３０に対するスプレッダ装置２０の位置合わせ、スプレッダ装置２０に連結さけたコンテナ３０に対する地面に置かれたコンテナ３０の位置合わせ、トラックシャーシに対するコンテナ３０の位置合わせなどは、上述したように、走行本体１の走行右方向Ａまたは走行左方向Ｂへの走行と、クラブ１１の前方向Ｃまたは後方向Ｄへの移動とによって行うのが基本操作である。そして、取り扱うコンテナ３０の長さに対応するため、スプレッダ装置２０の伸縮ビーム２３を伸縮させている。
【００１８】
なお、レーンチェンジ時にのみ、タイヤ５の向きが９０゜（固定値）変換され、走行本体１の前方向Ｃまたは後方向Ｄへの走行が行われる。
以下、上記荷役装置の走行本体１の走行制御系について詳細に説明する。
走行本体１の一定の走行経路（走行右方向Ａならびに走行左方向Ｂの経路）ｒに沿って、走行本体１を案内する、磁石を連ねて形成された所定長さ（たとえば５０ｍｍ）の走行基準点３１が、所定間隔Ｌ（たとえば、６４００ｍｍ）で直線上に敷設されている。またこの走行基準点３１が敷設された側の２台のボギー台車６の一つの軸受６Ａの外方にそれぞれ、走行基準点３１と同間隔Ｌで、走行基準点３１を検出するとともに、走行基準点３１と走行本体１との前後方向の距離（走行本体１と前記走行経路との変位に相当する）を感知する磁気検出器（走行基準点検出手段の一例）３２（図２）を備えたセンサ台車３３が設けられている。また磁気検出器３２は、走行基準点３１を感知中はデータ有効信号、感知できないときデータ無効信号を出力する。
【００１９】
また後方向Ｄのシルビーム２上に、走行本体１の姿勢角度θを検出するためのジャイロ（角度検出手段の一例）３４が設けられ、後方向Ｄで走行右方向Ａのボギー台車６のタイヤ５の回転軸には、エンコーダ（走行距離検出手段の一例）３５（図２）が連結されている。
また図２に示すように、ボギー台車６に、走行モータ７Ａ，７Ｂへ給電する電圧を制御することにより走行モータ７Ａ，７Ｂをそれぞれ正逆駆動するインバータ４１Ａ，４１Ｂが設けられており、運転室１２に、これらインバータ４１Ａ，４１Ｂへ回転数指令信号を伝送するコントローラ４２が設けられている。
【００２０】
また運転室１２には、走行速度の操作レバー（以下、走行速度レバーと略す）４３と、駆動輪５Ａ，５Ｂの回転差を与える操作レバー（以下、回転差レバーと略す）４４と、走行を自動で行うのか、手動で行うのかを選択する自動／手動切換スイッチ４５と、走行関係の運転ランプや異常ランプ、ブザーなどからなる表示ランプ類４６が設けられている。
【００２１】
前記コントローラ４２に、走行速度レバー４３と、回転差レバー４４と、自動／手動切換スイッチ４５と、表示ランプ類４６が接続され、さらに２台の磁気検出器３２と、ジャイロ３４と、エンコーダ３５が接続されている。
コントローラ４２は、偏差演算手段５１と、走行距離検出手段５２と、姿勢角度検出手段５３と、回転差演算手段５４を備えている。
【００２２】
上記コントローラ４２の走行距離検出手段５２は、エンコーダ３５より発生されるパルスのカウンタであり、偏差演算手段５１より後述するリセット信号を入力すると、カウンタのカウント値をリセットした後、エンコーダ３５より発生されるパルスをカウントし、そのカウント値を走行距離Ｓに換算してコントローラ４２の偏差演算手段５１ヘ出力する。
【００２３】
また上記姿勢角度検出手段５３は、ジャイロ３４より回転角度信号を入力すると、走行基準点３１の配列方向を角度ゼロとして、走行本体１の姿勢角度θを求めてコントローラ４２の偏差演算手段５１ヘ出力する。また偏差演算手段５１より走行本体１の角度θ’を入力すると、姿勢角度θを走行本体１の角度θ’に合わせ（トラッキングし）、以後この角度θ’を基準として姿勢角度θを出力する。
【００２４】
上記コントローラ４２の偏差演算手段５１には、走行距離検出手段５２により検出された走行距離Ｓと、姿勢角度検出手段５３により検出された姿勢角度θと、走行右方向Ａの磁気検出器３２により感知された走行基準点３１のと距離ＥＲおよびデータ有効／無効の信号と、走行左方向Ｂの磁気検出器３２により感知された走行基準点３１のと距離ＥＬおよびデータ有効／無効の信号が入力されており、図に示す走行本体１の姿勢角度θ’と、走行本体１の中心から走行右方向Ａ前方の設定距離Ｇにおける変位（予測変位量）Ｅなどを求めている。
【００２５】
偏差演算回路５１の動作を、図４のフローチャートにしたがって説明する。
まず走行右方向Ａの磁気検出器３２より入力されているデータ有効／無効信号と走行左方向Ｂの磁気検出器３２より入力されているデータ有効／無効信号により２台の磁気検出器３２によりそれぞれ感知されたデータ（走行基準点３１のと距離ＥＲと距離ＥＬ）が有効かどうかを判断する（ステップ−１）。
【００２６】
いずれの磁気検出器３２のデータも有効なとき、式１により、上記距離Ｇ前方の変位Ｅと走行本体１の角度θ’を求める（ステップ−２）。
Ｅ＝（ＥＲ＋ＥＬ）／２＋Ｇｔａｎθ
θ’＝ｔａｎ^−１（ＥＲ −ＥＬ）／Ｌ・・・（１）
次に走行本体１の角度θ’を姿勢角度検出手段５３へ出力し（ステップ−３）、後述するフラグＦをリセットし（Ｆ＝０とし）（ステップ−４）、変位Ｅを回転差演算手段５４へ出力する（ステップ−５）。
【００２７】
上記ステップ−１において、走行左方向Ｂの磁気検出器３２のデータが無効で、かつ走行右方向Ａの磁気検出器３２のデータが有効のとき、式２により、上記距離Ｇ前方の変位Ｅを求め（ステップ−６）、上記ステップ−４、ステップ−５を実行する。
Ｅ＝ＥＲ＋Ｇｔａｎθ・・・（２）
また上記ステップ−１において、走行左方向Ａの磁気検出器３２のデータが無効で、かつ走行右方向Ｂの磁気検出器３２のデータが有効のとき、式３により、上記距離Ｇ前方の変位Ｅを求め（ステップ−７）、上記ステップ−４、ステップ−５を実行する。
【００２８】
Ｅ＝ＥＬ＋（Ｇ＋Ｌ）ｔａｎθ・・・（３）
また上記ステップ−１において、いずれの磁気検出器３２のデータも無効なとき、最初の処理であるか、すなわちいずれの磁気検出器３２も走行基準点３１を通過した直後であるかをフラグＦ（Ｆ＝０のとき最初の処理とする）により確認し（ステップ−８）、確認すると、上記演算した距離Ｇ前方の変位Ｅを直前の変位（初期の変位量）Ｅ０として記憶し（Ｅ０＝Ｅ）（ステップ−９）、所定距離Ｊに値α（たとえば１００ｍｍ）を設定し（ステップ−１０）、リセット信号を走行距離検出手段５２へ出力して走行距離Ｓを一旦リセットさせ（ステップ−１１）、上記フラグＦを立てる（Ｆ＝１とする）（ステップ−１２）。
【００２９】
上記ステップ−８において、最初の処理でないとき（フラグＦ＝１のとき）、走行距離Ｓが所定距離Ｊを超えたかどうか（Ｓ≧Ｊ）を確認し（ステップ−１３）、超えていると、初期値をＥ０（Ｅ＝Ｅ０）として式４により上記距離Ｇ前方の変位Ｅを求める（ステップ−１４）。
Ｅ＝Ｅ＋Ｊ・ｓｉｎθ・・・（４）
次に所定距離Ｊに値α（たとえば１００ｍｍ）を加えて（Ｊ＝Ｊ＋α）、次に比較する走行距離Ｊを設定し（ステップ−１５）、上記ステップ−５を実行する。
【００３０】
上記ステップ−８〜ステップ−１５により、走行本体１が、距離α（たとえば１００ｍｍ）前進する毎に、式４により、上記距離Ｇ前方の変位Ｅが求められ、回転差演算手段５４へ出力される。
コントローラ４２の回転差演算手段５４は、自動／手動切換スイッチ４５により「手動」が選択されているとき、走行速度レバー４３および回転差レバー４４の操作角度に応じて駆動輪５Ａ，５Ｂのそれぞれの回転数指令信号をインバータ４１Ａ，４１Ｂへ出力し、駆動輪５Ａ，５Ｂの回転差により走行本体１の向きを変えながら走行本体１を走行させる。
【００３１】
また回転差演算手段５４は、自動／手動切換スイッチ４５により「自動」が選択されているときは、速度レバー４３の操作角度ηおよび偏差演算手段５１により求められた変位Ｅに応じて、下記式５により駆動輪５Ａ，５Ｂのそれぞれの回転数指令信号を求めてインバータ４１Ａ，４１Ｂへ出力し、駆動輪５Ａ，５Ｂの回転差により走行本体１の向きを変えながら走行本体１を走行させる。式５において、ＶＲは駆動輪５Ｂの回転数、ＶＬは駆動輪５Ａの回転数、ｋは係数である。
【００３２】
（ＶＬ＋ＶＲ）∝η
ＶＬ −ＶＲ＝ΔＶ＝ｋＥ・・・（５）
また回転差演算手段５４は、入力した変位Ｅが所定値より大きいとき、表示ランプ類４６のブザーを鳴動させ、異常ランプを点灯して走行本体１が大きく走行経路ｒよりずれていることを報知し、また走行中は運転ランプを点灯するなどの表示動作を行う。
【００３３】
上記走行制御系の構成により、走行基準点３１を検出できない経路の通常走行時（いずれの磁気検出器３２のデータも無効なとき）、姿勢角度検出手段５３により検出される姿勢角度θと、偏差演算手段５１により求められる初期変位量Ｅ０と、走行距離検出手段５２により検出される走行距離Ｓにより変位Ｅが求められ、この変位Ｅをゼロといるように走行が制御される。また２個の走行基準点３１を検出すると、この走行基準点３１との距離ＥＲと距離ＥＬにより変位Ｅが求められるとともに、本体１の姿勢角度θ’が求められ、姿勢角度検出手段５３により検出される姿勢角度θがこの求めた姿勢角度θ’に合わされる。また左右の駆動輪の回転数の違いにより装置の走行方向が修正され、変位量がゼロに修正される。
【００３４】
このように、磁気検出器３２を走行基準点３１の間隔（ピッチ）に合わせることにより、２個の走行基準点３１を同時に検出でき、走行本体１の姿勢角度θ’を求めることができ、この走行本体１の姿勢角度θ’を姿勢角度検出手段５３へ出力して姿勢角度θとすることにより、走行基準点３１を測定できないときの姿勢角度をより正確なものとすることができ、走行精度を向上させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、通常走行時に使用される姿勢角度を、走行基準点を通過時に求めた装置の姿勢角度に合わせることにより、姿勢角度が正確となり、よって求める予測変位量の値を正確とすることができ、走行精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における荷役装置の斜視図である。
【図２】同荷役装置の走行制御系の構成図である。
【図３】同荷役装置の走行制御の説明図である。
【図４】同荷役装置のコントローラの偏差演算手段の動作を制御するフローチャートである。
【符号の説明】
１走行本体
２シルビーム
５タイヤ
５Ａ，５Ｂ駆動輪
６ボギー台車
７Ａ，７Ｂ走行モータ
１１クラブ
１２運転室
１５吊り装置
２０スプレッダ装置
３０コンテナ
３１走行基準点
３２磁気検出器
３３センサ台車
３４ジャイロ
３５エンコーダ
４１Ａ，４１Ｂインバータ
４２コントローラ
４３走行速度レバー
４４回転差レバー
４５自動／手動切換スイッチ
５１偏差演算手段
５２走行距離検出手段
５３姿勢角度検出手段
５４回転差演算手段
Ａ走行右方向
Ｂ走行左方向
Ｃ前方向
Ｄ後方向
Ｆコンテナヤード
ｒ走行経路

Claims

所定間隔で直線上に配置された走行基準点に沿って走行する無軌道方式の荷役装置であって、
装置側面に前記走行基準点の間隔と同じ間隔で走行方向に配置され、前記走行基準点を検出するとともに、この走行基準点と前記側面との距離を検出する２個の走行基準点検出手段と、
前記装置の姿勢角度を検出する角度検出手段と、
前記装置の走行距離を検出する走行距離検出手段と、
２個の走行基準点検出手段により走行基準点が検出されたとき、２個の走行基準点検出手段によりそれぞれ検出された走行基準点と側面との距離により、装置の姿勢角度および走行基準点と装置側面間の初期の変位量を求め、前記角度検出手段により検出される姿勢角度をこの求めた装置の姿勢角度に合わせ、
前記姿勢角度と、前記走行距離検出手段により検出される走行距離と、求めた初期の変位量により、所定時間後の予測変位量を求める演算手段と
を備え、
前記予測変位量をゼロとするように走行させる構成としたこと
を特徴とする荷役装置。
装置の走行方向に向かって左右の駆動輪の回転数を、予測変位量をゼロとするように調整する構成としたこと
を特徴とする請求項１記載の荷役装置。