JP3902448B2

JP3902448B2 - Straight traveling control device and straight traveling control method for trackless traveling body

Info

Publication number: JP3902448B2
Application number: JP2001343359A
Authority: JP
Inventors: 正信小笠原
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2021-11-08
Also published as: JP2003146580A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンテナヤード等で使用される自走式門型クレーン等の無軌道式走行体の直進走行制御装置及び直進走行制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンテナヤード等でコンテナを移動する装置としては、移動型タワークレーン、トランスファー・クレーン、ストラドル・キャリヤ、ヤード・トラクラ、ヤード・トレーラ等があるが、その一つのトランスファー・クレーンは、移動能力より物上げ能力に優れたものが必要とされ、主として門型ラバータイヤ式クレーン（トランステーナ）と呼ばれる、走行用車輪にラバータイヤを装着してコンテナを荷役する自走式門型クレーンが用いられている。
【０００３】
この自走式門型クレーンは、特開昭５９−１６７７１７号公報等でも紹介されているが、コンテナヤード等で船からコンテナクレーンで陸揚げされてトレーラで運ばれてきたコンテナを、吊り上げて運搬してヤード上に積み上げる装置である。
【０００４】
そして、図１に示すように、この自走式門型クレーン１は、自走方向と直角の方向に走行するトロリ３にコンテナ１０を昇降するための吊り上げ装置２が備えられている。このトロリ３が、自走方向ｘと直角の方向ｙに走行するためのレール４ａを設けた梁（横桁）４とこの梁４を支える脚部５と、この脚部５を支えるトラック６とから構成されている。
【０００５】
この梁４と両脚部５、５とで門型を形成し、脚部５のトラック６にはラバータイヤ７ａが装着された走行用車輪７が配置されており、この走行用車輪７の駆動輪を左右個別の走行モータ８で回転駆動することにより移動し、旋回（ステアリング）操作は、両側に配置されている走行用車輪７に走行速度差、即ち回転数の差を与えることにより行っている。
【０００６】
そして、従来のラバータイヤ式クレーンの直進走行制御を行うシステムでは、特公平７−３８１３３号公報に示されている無軌道式クレーンの走行軌道修正装置や特開２０００−１５３９８８号公報の無軌道路面走行体のように、自動運転における進行方向に対する角度偏差である走行方向ずれ角度（機体姿勢角）を検出するために、ジャイロコンパスを用いている。
【０００７】
この自走式門型クレーン１の直進走行の自動制御装置は、図５に例示するような構成の自動直進制御装置２０Ｘであり、磁気センサ列等で形成される基準点検出手段２３により、コンテナヤード内の走行コースの路面に設けられた磁気板のような走行基準点１２を検出して、検出した磁気センサの位置である検出位置Ｙから、走行コースとの左右のずれ量である走行ずれ量（機体左右偏差）Ｙｄを算出している。また、ジャイロコンパスを用いた走行ずれ角度検出手段４０により目標の走行方向Ｘに対する走行方向ずれ角度θｄを検出している。
【０００８】
そして、直進制御手段２６により、走行ずれ量Ｙｄをゼロにするように左右の走行モータ８の回転数Ｎｒ，Ｎｌを制御し、両側の走行用車輪７に走行速度差を与えながら、自動直進走行している。
【０００９】
この自動直進走行制御を使用している場合には、左右の走行用車輪の駆動輪に対して同じ回転数の指示を出していても、トロリが移動するため、重心が中央に無い場合が多く、荷重が必ずしも左右のタイヤに均等に加わらず、片方の荷重が大きくなる場合が多い。
【００１０】
この場合に、荷重の大きい側の走行用車輪のタイヤの一回転当たりの走行距離がタイヤのへこみ分だけ小さくなるため、荷重の大きい側に旋回する。そのため、この旋回を検知して逆旋回を行う必要があり、これらの小さな旋回を繰り返しながら、直進走行することになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このジャイロコンパスは高価な装置であり、その上、信頼性が低いという問題があり、特公平７−３８１３３号公報の装置では、走行基準点検出信号、走行速度、走行一方向角速度から軌道ずれ量を演算し、このずれ量に応じた軌道修正を行うと共に、走行基準点を通過する毎にジャイロコンパスのドリフトをリセットして補正するようにしている。
【００１２】
また、この問題を解決する別の方法として、左右の車輪回転数から角度偏差を求めることが考えられるが、この方法は、剛体と見なせる車両の場合には有効であるが、コンテナを扱うラバータイヤ式クレーンような無軌道式走行体では、左右の脚部間のスパンが約２０ｍにも及ぶものがあって、剛性が低く車体が撓み易いため、車輪回転数から求めた旋回角速度だけで走行ずれ角度を算出すると、実際の進行方向との誤差が大きくなってしまうという問題がある。
【００１３】
そして、この目標方向と走行方向とのずれ角度である走行方向ずれ角度と、左右方向の目標位置と走行位置との差である走行ずれ量との推定精度が悪いと、自動直進走行制御を行った場合に大きく蛇行することになる。そのため、運転者に不快な加減速を感じさせると共に、荷役中のコンテナに左右方向や旋回方向の加速度や角加速度を与えて揺動させてしまうという問題が生じる。
【００１４】
一方、車体の撓みによる走行方向ずれ角度への影響は、左右の駆動輪のトルクの差、即ち、左右の走行モータのトルク（走行モータトルク）の差に関係することが分かってきた。
【００１５】
本発明は、この知見を得て上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ジャイロコンパス等の特別な高価な装置を用いることなく、走行通路の路面に設けられた基準点を検出して走行ずれ量を算出すると共に、左右の走行用車輪の回転数と、走行モータのトルクを計測し、これらの計測値から、目標の進行方向に対する走行方向ずれ角度を算出及び補正して、走行方向ずれ角度を精度良く検出して、効率よく自動直進走行制御を行うことができる無軌道式走行体の自動直進制御装置及び自動直進制御方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そして、上記の目的を達成するための本発明の無軌道式走行体の自動直進制御装置は、次のように構成される。
【００１７】
１）左右両側に配置されている走行用車輪に回転数差を与えて旋回すると共に、左右の走行用車輪の回転数を検出する回転数検出手段と、走行通路の路面に配置された走行基準点を検出する基準点検出手段と、走行ずれ量検出手段と、走行方向ずれ角度検出手段と、前記各手段から得られる情報を入力して自動直進走行制御を行う直進制御手段を備えた無軌道式走行体の直進走行制御装置において、前記左右の走行用車輪を駆動する走行モータのトルクを検出するトルク検出手段を備えると共に、前記走行方向ずれ角度検出手段が、走行方向ずれ角度を、前記回転数検出手段で検出された左右の回転数の差から算出される量を、初期ずれ角度を初期値として時間積分した値から、前記トルク検出手段で検出された左右の走行モータのトルクの差から算出される撓み修正角度分を補正して求め、前記走行ずれ量検出手段が、走行ずれ量を、初期ずれ量を初期値とし、走行速度と前記走行方向ずれ角度の積を時間積分して求めるように構成される。
【００１８】
この走行速度は、左右の走行用車輪の回転数から求めるのが簡単であるが、他の方法で求めてもよい。
【００１９】
この構成によれば、走行ずれ量及び走行方向ずれ角度を、左右の走行用車輪の回転数と走行モータのトルクから算定するので、ジャイロコンパス等の高価な装置が不要となる。
【００２０】
そして、左右の走行モータのトルクを用いて、比較的車体の剛性が低い自走式門型クレーン等の無軌道式走行体の車体の撓みに基づく誤差を、トルク差から算出される撓み修正角度により補正しているので、精度よく走行方向ずれ角度を検出できる。
【００２１】
２）上記の無軌道式走行体の直進走行制御装置において、前記基準点検出手段を該無軌道式走行体の左右方向に所定の距離離間して配置し、前記走行通路の横断方向に対をなして配置された前記走行基準点を検出し、前記走行ずれ量検出手段が、前記基準点検出手段で検出した前記走行基準点の検出位置から，走行ずれ量を算出し、前記初期走行ずれ量を補正すると共に、前記走行方向ずれ角度検出手段が、左右の前記基準点検出手段の検出時間差と前記回転数から算出される走行速度を使用して走行方向ずれ角度を算出し、前記初期ずれ角度を補正するように構成される。
【００２２】
以上の構成によれば、走行基準点を検出する毎に、初期走行ずれ量と初期ずれ角度を補正できるので、より精度良く走行ずれ量と走行方向ずれ量を検出することができるようになる。そのため、より効率よく自動直進制御を行うことができる。
【００２３】
３）そして、上記のいずれかの無軌道式走行体の直進走行制御装置を備えて無軌道式走行体を構成する。
【００２４】
４）また、前記無軌道式走行体が、前記走行用車輪にラバータイヤを装着して、コンテナを荷役する自走式門型クレーンである場合には、特に効果を奏することができる。
【００２５】
このラバータイヤを装着して自走する門型クレーンは、２０ｍにも及ぶ大きな構造体を門型で形成しているために撓み易く、走行用車輪の回転数だけでは、走行方向ずれ角度を正確に推定できないので、特に効果が大きい。
【００２６】
そして、本発明の無軌道式走行体の直進走行制御方法は次のように構成され、上記と同様な効果を奏することができる。
【００２７】
１）左右両側に配置されている走行用車輪に回転数差を与えて旋回すると共に、左右の走行用車輪の回転数を検出する回転数検出手段と、前記左右の走行用車輪を駆動する走行モータのトルクを検出するトルク検出手段と、走行通路の路面に配置された走行基準点を検出する基準点検出手段と、走行ずれ量検出手段と、走行方向ずれ角度検出手段と、前記各手段から得られる情報を入力して自動直進走行制御を行う直進制御手段を備えた無軌道式走行体の直進走行制御装置において、前記走行方向ずれ角度検出手段が、走行方向ずれ角度を、前記回転数検出手段で検出された左右の回転数の差から算出される量を、初期ずれ角度を初期値として時間積分した値から、前記トルク検出手段で検出された左右の走行モータのトルクの差から算出される撓み修正角度分を補正して求め、走行ずれ量を、初期ずれ量を初期値とし、走行速度と前記走行方向ずれ角度の積を時間積分して求めるように構成される。
【００２８】
２）上記の無軌道式走行体の直進走行制御方法において、該無軌道式走行体の左右方向に所定の距離離間して配置した前記基準点検出手段で、前記走行通路の横断方向に対をなして配置された前記走行基準点を検出し、前記基準点検出手段で検出した前記走行基準点の検出位置から，走行ずれ量を算出し、前記初期走行ずれ量を補正すると共に、左右の前記基準点検出手段の検出時間差と前記回転数から算出される走行速度を使用して走行方向ずれ角度を算出し、前記初期ずれ角度を補正するように構成される。
【００２９】
３）そして、上記のいずれかの無軌道式走行体の直進走行制御方法を、該無軌道式走行体が、前記走行用車輪にラバータイヤを装着して、コンテナを荷役する自走式門型クレーンである場合に使用する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明に係る無軌道式走行体の自動直進制御装置と自動直進制御方法の実施の形態について、自走式門型クレーンを例にして説明する。
【００３１】
最初に、この無軌道式走行体である自走式門型クレーンの構成について説明する。
【００３２】
図１に示すように、この自走式門型クレーン１は、梁（横桁）４と、この梁４を支える脚部５と、この脚部５を支えるトラック６とから構成されており、この梁４と両脚部５、５とで門型を形成している。
【００３３】
そして、この梁４には、トロリ３が走行するためのレール４ａが設けられ、トロリ３にはコンテナ１０を昇降するための吊り上げ装置２が備えられており、また、脚部５のトラック６にはラバータイヤ７ａが装着された走行用車輪７が配置され、この走行用車輪７の駆動輪を左右個別の走行モータ８で回転駆動することにより移動し、旋回（ステアリング）操作は、両側に配置されている走行用車輪７に走行速度差、即ち回転数の差を与えることにより行っている。
【００３４】
この自走式門型クレーン１の自動直進制御装置は、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）等で形成されるが、図２の第１の実施の形態の自動直進制御装置２０及び図３の第２の実施の形態の自動直進制御装置２０Ａに示すように、回転数検出手段２１、トルク検出手段２２、基準点検出手段２３、走行方向ずれ角度検出手段２４、走行ずれ量検出手段２５、及び、直進制御手段２６を備えて形成され、右走行モータ８と左走行モータ８の回転数Ｎｒ，Ｎｌを制御する。
【００３５】
この回転数検出手段２１は、左右の走行用車輪７の回転数Ｎｒ，Ｎｌを検出する手段であり、左右の走行用車輪７の回転軸、又は、走行モータ８の回転軸に設けたロータリエンコーダ等で形成される。あるいは、自動制御装置の制御用の数値を用いることもできる。
【００３６】
また、トルク検出手段２２は左右の走行用車輪７を駆動する走行モータ８のトルク（走行モータトルク）Ｔｒ，Ｔｌを検出する手段であり、走行モータ８に通常使用されるインバータモータでは、インバータ自身に装備したトルク検出手段で形成される。
【００３７】
そして、基準点検出手段２３は、走行通路１２の路面に配置された走行基準点１３を検出する手段であり、走行車輪７の近傍に設けた磁気センサ列１１で形成する。この磁気センサ列１１は、走行通路１２の走行方向ｘと直角の方向ｙ、即ち、左右方向ｙに、磁気センサを数十個（例えば８０個程度）を、所定の間隔（例えば５ｍｍ間隔）に並べて形成する。なお、図６に示すように、クレーン１における座標をｘ−ｙとし、走行通路１２の路面における座標をＸ−Ｙとする。
【００３８】
一方、磁気基準点（走行基準点）１３は、磁気板等を走行通路１２の路面に、例えば約５０ｍの一定間隔をおいて埋設して形成する。この走行基準点１３を走行通路１２の両側に設ける場合には走行指示方向Ｘに関して同じ位置にあるように、つまり、走行指示方向Ｘに直角となる直線上にあるように対をなして配置する。
【００３９】
また、走行方向ずれ角度検出手段２４は、所望の走行指示方向Ｘとクレーン１の機体の走行方向ｘとのずれ角度である走行方向ずれ角度θｄを検出する手段であり、走行ずれ量検出手段２５は、所望の走行コースの中心線（Ｙ＝０）からのクレーン１の機体のずれ量Ｙである走行ずれ量Ｙｄを検出する手段である。
【００４０】
直進制御手段２６は、これらの各手段から得られる情報を入力して、走行ずれ量Ｙｄ及び制御の必要に応じて走行方向ずれ角度θｄがゼロになるように、左右の走行用車輪７を駆動する走行モータ８の回転数Ｎｒ、Ｎｌを制御して、これにより左右の走行用車輪７の走行速度Ｖｒ、Ｖｌを制御する手段である。
【００４１】
そして、図２に示す第１の実施の形態では、走行方向ずれ角度検出手段２４は、回転数Ｎｒ、Ｎｌから算出されるずれ角度θE を、トルクＴｒ、Ｔｌから得られる撓み修正角度θT で補正している。
【００４２】
この回転数Ｎｒ、Ｎｌから算出されるずれ角度θE は、初期ずれ角度θ0 を初期値として、回転数Ｎｒ、Ｎｌから算出される旋回角速度ωE を時間積分して得られる。
【００４３】
この回転数Ｎｒ、Ｎｌから算出される旋回角速度ωE は、図７に示すように、回転数検出手段２１で検出された左右の回転数Ｎｒ，Ｎｌの関数となる走行速度Ｖｒ，Ｖｌにより、左右車輪間隔をＬとし、車体に撓みが無いとすると、ωE （rad/s)＝ｓｉｎ^-1｛（Ｖｒ(m/s) −Ｖｌ(m/s) ）／Ｌ(m) ｝となる。ここで、αが小さい時に、ｓｉｎ^-1（α）≒αであることを利用すると、ωE （rad/s)＝（Ｖｒ(m/s) −Ｖｌ(m/s) ）／Ｌ(m) となる。また、計算精度の面から走行速度Ｖｒ，Ｖｌも回転数Ｎｒ，Ｎｌに比例すると見なすことができる。
【００４４】
従って、θ0 を初期ずれ角度とすると、θE （rad)＝θ0 （rad)＋∫（ωE （rad/s)）ｄｔ＝θ0 （rad)＋∫｛（Ｖｒ(m/s) −Ｖｌ(m/s) ）／Ｌ(m) ｝ｄｔ= θ0 （rad)＋∫｛Ａ×（Ｎｒ(rpm) −Ｎｌ(rpm) ）／Ｌ(m) ｝ｄｔとなる。
【００４５】
そして、本発明では、更に、クレーン１の撓み量によって生じるずれ角度の誤差分となる撓み修正角度θT で補正する。この撓み修正角度θT は、トルク検出手段２２で検出された左右の走行用車輪７のトルクＴｒ，Ｔｌの差（Ｔｒ−Ｔｌ）に比例する値であり、Ｂを比例定数として、θT （rad)＝Ｂ×（Ｔｒ（kgf.m)−Ｔｌ（kgf.m)）となる。この撓み修正角度θT を、回転数Ｎｒ，Ｎｌから算出されるずれ角度θE から減じて補正する。
【００４６】
つまり、走行方向ずれ角度θｄは、θｄ（rad)＝θ0 （rad)＋θE （rad)−θT （rad)となり、ωE を使用すると、θｄ（rad)＝θ0 （rad)＋∫ωE ｄｔ−θT となり、θｄ（rad)＝θ0 （rad)＋∫｛Ａ×（Ｎｒ(rpm) −Ｎｌ(rpm) ）／Ｌ(m) ｝ｄｔ−Ｂ×（Ｔｒ（kgf.m)−Ｔｌ（kgf.m)）として算出できる。
【００４７】
そして、走行ずれ量検出手段２５は、磁気基準点１２上を、磁気センサ列１１が通過した時に、磁気基準点１３を検出した磁気センサの位置により、走行方向ずれ量Ｙ（又は、Ｙｒ、Ｙｌ）を検出する。そして、通過時の走行ずれ量Ｙｐをこの値Ｙ（又は、（Ｙｒ＋Ｙｌ）／２）とする。
【００４８】
また、磁気基準点１３上を磁気センサ列１１が通過し、次の磁気基準点１３上を磁気センサ列１１が通過するまでの期間では、Ｙ方向へのずれ速度Ｖｙは、図８に示すように、走行速度Ｖｘ（＝（Ｖｒ＋Ｖｌ）／２）と走行方向ずれ角度θｄから、Ｖｙ＝Ｖｘ×ｓｉｎ（θｄ）≒Ｖｘ×θｄとなるので、走行ずれ量Ｙｄを、初期ずれ量Ｙ０を初期値とし、走行速度Ｖｘと走行方向ずれ角度θｄの積（Ｖｘ×θｄ）を時間積分して算定する。つまり、Ｙｄ(m) ＝Ｙ０(m) ＋∫Ｖｙｄｔ＝Ｙ０(m) ＋∫（Ｖｘ(m/s) ×θｄ(rad) ）ｄｔとなる。
【００４９】
この初期ずれ量Ｙ０の値を、磁気基準点１２を検出する毎に、通過時の走行ずれ量Ｙｐにリセットして走行ずれ量Ｙｄを補正する。
【００５０】
〔第２の実施の形態〕
そして、図３に示す第２の実施の形態では、走行方向ずれ角度検出手段２４は、第１の実施の形態の構成に加えて、基準点検出手段２３で検出されたずれ位置Ｙｒ，Ｙｌから磁気基準点通過時の走行方向ずれ角度θｐを検出し、その時の走行方向ずれ角度θｄ及び初期ずれ角度θ０を補正するように構成される。
【００５１】
この場合には、基準点検出手段２３である磁気センサ列１１をクレーン１の左右方向ｙにスパンＬｒｌの間隔で設ける。
【００５２】
そして、一方（例えば右側）の磁気センサ列８が磁気基準点１２を検出してから、他方（例えば左側）の磁気センサ列８が磁気基準点１２を検出するまでの検出時間差をΔｔ(s) とし、磁気センサ列１１の中心間の距離をＬｒｌとすると、図９に示すように、Δｔ(s) ＝ｓｉｎ（θｐ（rad)）×Ｌｒｌ(m) ／Ｖｌmean(m/s) から、θｐ（rad)＝Ｖｌmean(m/s) ×Δｔ(s) ／Ｌｒｌ(m) となる。この関係式から磁気基準点通過時の走行方向ずれ角度θｐを検出する。なお、このＶｌmean(m/s) はＶｌ(m/s) のΔｔ(s) 間の平均値である。
【００５３】
なお、この場合には、左右の磁気センサ列８は、走行方向（前後方向）ｘに直角な方向（左右方向）ｙに関して同一直線上に設けるものとする。なお、同一直線上に設けず、前後する場合には、前後距離を考慮してＶｌ(m/s) ×Δｔ(s) を補正することにより、磁気基準点通過時の走行方向ずれ角度θｐを検出することができる。
【００５４】
〔自動直進制御方法〕
次に、以上の構成の無軌道式走行体の自動直進制御装置における自動直進制御方法について説明する。なお、ここでは、第１の実施の形態、及び、磁気センサ列８を左右両側に配置した第２の実施の形態の場合について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
【００５５】
なお、図４は第２の実施の形態の場合の制御フローを示すが、第１の実施の形態の場合には、ステップＳ３１の「時間差の検出」とステップＳ３２の「走行方向ずれ角度の算出」と「初期ずれ角度の補正」が無い制御フローとなる。
【００５６】
この図４の制御フローは、ステップＳ１０のデータ入力、ステップＳ２０の基準点通過判定、ステップＳ３０の初期ずれ量等の補正、ステップＳ４０の走行ずれ量等の検出、ステップＳ５０の直進制御とからなり、この自動直進走行制御モードが選択され、自動直進走行制御が行われている間は、メインの走行制御のフローから繰り返し呼ばれて実行されるフローとして、例示したものである。
【００５７】
この無軌道式走行体である自走式門型クレーン１が、自動直進走行制御による走行を始めると、ステップＳ１０のデータ入力が実行される。
【００５８】
このステップＳ１０においては、ステップＳ１１で回転数検出手段２１により左右の走行用車輪７の回転数Ｎｒ，Ｎｌの検出と、左右の走行速度Ｖｒ，Ｖｌ、平均走行速度Ｖｘ＝（Ｖｒ＋Ｖｌ）／２及び速度差ΔＶｘ＝（Ｖｒ−Ｖｌ）の算出を行う。また、ステップＳ１２で、トルク検出手段２２による左右の走行用車輪７のトルクＴｒ，Ｔｌの検出と、車両の撓みの修正に使用する撓み修正角度θT ＝Ｂ×（ＴｒーＴｌ）の算出を行う。
【００５９】
次に、ステップＳ２０の基準点通過判定においては、基準点検出手段２３により、走行通路１２の路面に配置された走行基準点１３の検出が行われているか、否かを判定する。つまり、磁気センサ列１１が磁気基準点１３を検出中であるか否かを判定する。
【００６０】
そして、ステップＳ２０において、走行基準点１３の検出中であると判定すると、ステップＳ３０の初期ずれ量等の補正に行き、基準点検出手段２３、走行方向ずれ角度検出手段２４、走行ずれ量検出手段２５により、走行基準点通過時の走行方向ずれ角度θｐ、走行基準点通過時の走行ずれ量Ｙｐを算出し、この値を用いて、初期ずれ角度θ0 、初期ずれ量Ｙ０をリセットして補正する。
【００６１】
より詳細には、ステップＳ３１で、基準点検出手段２３により、走行方向ずれ量Ｙｒ，Ｙｌの検出を行う。そして、第２の実施の形態では、更に、一方（例えば右側）の磁気センサ列１１が磁気基準点１３を検出してから、他方（例えば左側）の磁気センサ列１１が磁気基準点１３を検出するまでの検出時間差Δｔ(s) の検出を行う。
【００６２】
また、第２の実施の形態では、ステップＳ３２で、走行方向ずれ角度検出手段２４により、走行基準点通過時の走行方向ずれ角度θｐ（rad)の算出を、θｐ（rad)＝Ｖｌ(m/s) ×Δｔ(s) ／Ｌｒｌ(m) で行い、初期ずれ角度θ0 を、この値θｄにリセットする。
【００６３】
また、ステップＳ３３で、走行ずれ量検出手段２５により、走行基準点通過時の走行ずれ量Ｙｐの算出を、Ｙｐ＝（Ｙｒ＋Ｙｌ）／２で行い、初期ずれ量Ｙ０をこの値Ｙｐにリセットする。
【００６４】
一方、ステップＳ２０において、走行基準点１３の検出中ではないと判定すると、ステップＳ４０の走行ずれ量等の検出に行き、走行方向ずれ角度検出手段２４、走行ずれ量検出手段２５により、初期ずれ角度θ0 、初期ずれ量Ｙ０を用いて、走行基準点１２通過後の走行方向ずれ角度θｄ、走行ずれ量Ｙｄを算出する。
【００６５】
より詳細には、ステップＳ４１で、走行方向ずれ角度検出手段２４により、走行方向ずれ角度θｄ（rad)の算出を、θｄ（rad)＝θ0 （rad)＋∫｛Ａ×（Ｎｒ(rpm) −Ｎｌ(rpm) ）／Ｌ(m) ｝ｄｔ（＝θE （rad)）により行う。
【００６６】
次のステップＳ４２で，車体の撓みによる誤差の補正を行う。この補正は車体の撓みによる撓み修正角度θT を差し引くことで行う。つまり、θｄ（rad)＝θE −θT ＝θｄ（rad)−Ｂ×（Ｔｒ（kgf.m)−Ｔｌ（kgf.m)）により行う。
【００６７】
また、ステップＳ４３で、走行ずれ量検出手段２５により、走行ずれ量Ｙｄの算出を、Ｙｄ(m) ＝Ｙ０(m) ＋∫（Ｖ(m/s) ×θｄ(rad) ）ｄｔで行う。
【００６８】
そして、ステップＳ２０又はステップＳ３０を終了したら、ステップ４０に行き、直進制御手段２６により、走行方向ずれ角度θｄや走行ずれ量Ｙｄがゼロになるように、左右の走行用車輪７の走行速度Ｖｒ、Ｖｌ、即ち、左右の走行用車輪７を駆動する走行モータ８の回転数Ｎｒ、Ｎｌを制御する。この制御は、走行方向ずれ角度θｄと走行ずれ量Ｙｄを制御値とし、走行モータ８の回転数Ｎｒ，Ｎｌを操作量とするフィードバック制御等で行うことができる。
【００６９】
このステップＳ１０〜Ｓ４０を実行して、図示しないメインの走行制御フローに戻っては、呼び出されることにより、自動直進走行モードが選定されている間、繰り返しステップＳ１０〜Ｓ４０を実行することにより、自動直進走行制御が行われる。
【００７０】
以上の構成の自走式門型クレーン（無軌道式走行体）とその自動直進制御方法によれば、ジャイロコンパス等の高価な装置を使用することなく、精度良く、走行ずれ量Ｙｄ及び走行方向ずれ角度θｄを検出することができるので、高精度で自動直進走行することができる。特に、クレーンの機体の撓みによる撓み修正角度θT を走行用車輪７のトルクＴｒ，Ｔｌから推定して補正するので、より精度を高めることができる。
【００７１】
そして、第２の実施の形態では、磁気基準点１３を通過する時に、初期ずれ角度θ0 も補正するので、より高精度で走行方向ずれ角度θｄを推定することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る無軌道式無軌道式走行体の自動直進制御装置及び自動直進制御方法によれば、次のような効果を奏することができる。
【００７３】
走行ずれ量及び走行方向ずれ角度を、左右の走行用車輪の回転数と左右の走行用車輪を駆動する走行モータのトルクから算定するので、ジャイロコンパス等の高価な装置が不要となる。
【００７４】
特に、左右の走行用車輪の駆動輪のモータトルクを用いて、比較的車体の剛性が低い自走式門型クレーン等の無軌道式走行体の車体の撓みを計算し、この撓みに基づく誤差を補正しているので、精度よく走行方向ずれ角度を検出できる。
【００７５】
また、走行基準点を検出する毎に、初期走行ずれ量と初期ずれ角度を補正するので、より精度良く走行ずれ量と走行方向ずれ量を検出することができ、より精度よく自動直進制御を行うことができる。
【００７６】
従って、自動直進走行制御の入力となるこれらの走行ずれ量と走行方向ずれ角度の検出精度が向上するので、より好適な自動直進制御を行うことができる。そのため、運転者の乗り心地性を向上でき、また、荷役中のコンテナに加わる加速度が小さくなるので、より安全な荷役ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無軌道式走行体の一例である自走式門型クレーンを示す模式的な図であり、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は正面図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の自動直線制御装置の構成を示す図である。
【図３】本発明に係る第２の実施の形態の自動直線制御装置の構成を示す図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態の自動直線制御装置における自動直線制御方法の制御フローを示す図である。
【図５】従来技術の自走式門型クレーンの自動直線制御装置の構成を示す図である。
【図６】直進制御に使用する諸量間の関係を説明するための無軌道式走行体固定座標系と走行通路の路面固定座標系との関係を示す図である。
【図７】無軌道式走行体の旋回角速度と左右の走行速度との関係を示す図である。
【図８】無軌道式走行体の走行速度とずれ速度との関係を示す図である。
【図９】走行基準点通過時の走行方向ずれ角度と検出時間差の関係を示す図である。
【符号の説明】
１自走式門型クレーン（無軌道式走行体）
７走行用車輪
８走行モータ
１２走行通路
１３走行基準点
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｘ自動直進制御装置
２１回転数検出手段
２２トルク検出手段
２３基準点検出手段
２４走行方向ずれ角度検出手段
２５走行ずれ量検出手段
２６直進制御手段
Ｎｒ，Ｎｌ回転数
Ｔｒ，Ｔｌトルク
Ｙｄ走行ずれ量
Ｙ 0 初期ずれ量
θｄ走行方向ずれ角度
θ0 初期ずれ角度
Δｔ検出時間差
Ｖｘ走行速度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a straight traveling control device and a straight traveling control method for a trackless traveling body such as a self-propelled portal crane used in a container yard or the like.
[0002]
[Prior art]
Devices that move containers in container yards include mobile tower cranes, transfer cranes, straddle carriers, yard trawlers, and yard trailers. What has excellent capability is required, and a self-propelled portal crane that loads a rubber tire on a traveling wheel and handles a container, which is mainly called a portal rubber tire crane (transtainer), is used.
[0003]
This self-propelled portal crane has been introduced in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-167717, etc., but a container that has been unloaded from a ship by a container crane in a container yard or the like and carried by a trailer is lifted and transported. It is a device that piles up on the yard.
[0004]
As shown in FIG. 1, the self-propelled portal crane 1 is provided with a lifting device 2 for moving the container 10 up and down on a trolley 3 that runs in a direction perpendicular to the self-running direction. The trolley 3 is provided with a beam (cross beam) 4 provided with a rail 4a for traveling in a direction y perpendicular to the self-running direction x, a leg portion 5 for supporting the beam 4, and a track 6 for supporting the leg portion 5. It is composed of
[0005]
The beam 4 and both leg portions 5 and 5 form a portal shape, and a traveling wheel 7 to which a rubber tire 7a is attached is disposed on the track 6 of the leg portion 5, and a driving wheel of the traveling wheel 7 is provided. Is rotated by the left and right individual traveling motors 8 and the turning (steering) operation is performed by giving a traveling speed difference, that is, a rotational speed difference, to the traveling wheels 7 arranged on both sides. .
[0006]
In a conventional system for performing a straight traveling control of a rubber tire crane, a track correcting device for a trackless crane disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-38133 or a trackless road surface traveling body disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-153888. As described above, a gyro compass is used to detect a traveling direction deviation angle (airframe posture angle) that is an angular deviation with respect to the traveling direction in automatic driving.
[0007]
The automatic control device for the straight traveling of the self-propelled portal crane 1 is as follows: In FIG. An automatic linear control device 20X having a configuration as illustrated, and a traveling reference point 12 such as a magnetic plate provided on the road surface of a traveling course in a container yard by reference point detection means 23 formed by a magnetic sensor array or the like. And a travel deviation amount (airframe lateral deviation) Yd, which is a lateral deviation amount from the travel course, is calculated from the detected position Y that is the position of the detected magnetic sensor. Further, the traveling direction deviation angle θd with respect to the target traveling direction X is detected by the traveling deviation angle detection means 40 using a gyrocompass.
[0008]
Then, the straight traveling control means 26 controls the rotational speeds Nr and Nl of the left and right traveling motors 8 so that the traveling deviation amount Yd is zero, and automatically travels straight while giving a traveling speed difference to the traveling wheels 7 on both sides. is doing.
[0009]
When using this automatic straight-running control, the center of gravity is often not in the center because the trolley moves even if the same number of rotations are issued to the driving wheels of the left and right traveling wheels. In many cases, the load is not applied equally to the left and right tires, and the load on one side is increased.
[0010]
In this case, the travel distance per rotation of the tire on the traveling wheel on the heavy load side is reduced by the indentation of the tire, so the vehicle turns on the heavy load side. For this reason, it is necessary to detect this turn and perform a reverse turn, and travel straight ahead while repeating these small turns.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, this gyrocompass is an expensive device and also has a problem of low reliability. In the device of Japanese Patent Publication No. 7-38133, the track is detected from the traveling reference point detection signal, the traveling speed, and the traveling one-way angular velocity. The amount of deviation is calculated, the trajectory is corrected according to the amount of deviation, and the drift of the gyrocompass is reset and corrected every time it passes through the travel reference point.
[0012]
As another method for solving this problem, it is conceivable to obtain the angle deviation from the left and right wheel rotational speeds. This method is effective in the case of a vehicle that can be regarded as a rigid body, but it is a rubber tire that handles containers. Some trackless traveling bodies such as cranes have a span of about 20m between the left and right legs, and because the rigidity is low and the vehicle body is easily bent, the travel deviation angle is determined only by the turning angular velocity determined from the wheel speed. When calculating, there is a problem that an error from the actual traveling direction becomes large.
[0013]
If the estimation accuracy of the running direction deviation angle that is the deviation angle between the target direction and the running direction and the running deviation amount that is the difference between the target position and the running position in the left-right direction is poor, automatic straight running control is performed. If it happens, it will meander significantly. As a result, the driver feels uncomfortable acceleration / deceleration, and the container is being swung by applying acceleration or angular acceleration in the left-right direction or turning direction to the container being handled.
[0014]
On the other hand, it has been found that the influence of the deflection of the vehicle body on the travel direction deviation angle is related to the difference in torque between the left and right drive wheels, that is, the difference in torque between the left and right travel motors (travel motor torque).
[0015]
The present invention has been made in order to solve this problem by obtaining this knowledge, and its purpose is to provide a reference provided on the road surface of the travel path without using a special expensive device such as a gyrocompass. Detecting points to calculate the amount of travel deviation, and measuring the rotation speed of the left and right traveling wheels and the torque of the travel motor, and calculating and correcting the travel direction deviation angle with respect to the target traveling direction from these measured values An object of the present invention is to provide an automatic linear control device and an automatic linear control method for a trackless traveling body that can accurately detect a traveling direction deviation angle and efficiently perform automatic linear traveling control.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
And the automatic straight-running control device of the trackless traveling body of the present invention for achieving the above object is configured as follows.
[0017]
1) Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the left and right traveling wheels while turning with a difference in rotational speed between the traveling wheels disposed on the left and right sides, and a traveling reference disposed on the road surface of the traveling path Trackless type equipped with a reference point detecting means for detecting a point, a running deviation amount detecting means, a running direction deviation angle detecting means, and a straight running control means for performing automatic straight running control by inputting information obtained from each means The straight traveling control device for a traveling body includes torque detection means for detecting torque of a traveling motor that drives the left and right traveling wheels, and the traveling direction deviation angle detection means determines the traveling direction deviation angle as the rotational speed. The amount calculated from the difference between the left and right rotational speeds detected by the detecting means is obtained by integrating the time difference with the initial deviation angle as an initial value, and the torque of the left and right traveling motors detected by the torque detecting means. The travel deviation amount detecting means calculates the deviation amount calculated from the above, and the travel deviation amount detecting means sets the travel deviation amount as an initial value and integrates the product of the travel speed and the travel direction deviation angle over time. Configured to seek.
[0018]
This traveling speed can be easily obtained from the rotational speeds of the left and right traveling wheels, but may be obtained by other methods.
[0019]
According to this configuration, since the travel deviation amount and the travel direction deviation angle are calculated from the rotational speeds of the left and right traveling wheels and the torque of the traveling motor, an expensive device such as a gyrocompass is not required.
[0020]
Then, by using the torques of the left and right traveling motors, an error based on the deflection of the vehicle body of a trackless traveling body such as a self-propelled portal crane having a relatively low vehicle body rigidity is calculated by the deflection correction angle calculated from the torque difference. Since the correction is made, the traveling direction deviation angle can be detected with high accuracy.
[0021]
2) In the straight traveling control device for the trackless traveling body, the reference point detecting means is arranged at a predetermined distance in the left-right direction of the trackless traveling body and is paired in the transverse direction of the traveling path. The travel reference point arranged is detected, and the travel deviation amount detection means calculates a travel deviation amount from the detection position of the travel reference point detected by the reference point detection means, and corrects the initial travel deviation amount. In addition, the traveling direction deviation angle detection means calculates the traveling direction deviation angle using the traveling speed calculated from the detection time difference between the left and right reference point detection means and the rotation speed, and corrects the initial deviation angle. Configured to do.
[0022]
According to the above configuration, since the initial travel deviation amount and the initial deviation angle can be corrected every time the travel reference point is detected, the travel deviation amount and the travel direction deviation amount can be detected with higher accuracy. Therefore, it is possible to perform automatic linear advance control more efficiently.
[0023]
3) A trackless traveling body is configured by including any one of the trackless traveling body straight traveling control devices described above.
[0024]
4) Further, when the trackless traveling body is a self-propelled portal crane that loads a rubber tire on the traveling wheel and handles a container, the effect can be particularly obtained.
[0025]
The self-propelled portal crane fitted with this rubber tire is easy to bend because it has a large structure of 20 m, and the traveling direction deviation angle can be accurately determined only by the rotational speed of the traveling wheels. This is particularly effective.
[0026]
And the straight traveling control method of the trackless traveling body of the present invention is configured as follows, and can achieve the same effects as described above.
[0027]
1) A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the left and right traveling wheels while turning by giving a rotational speed difference to the traveling wheels disposed on the left and right sides, and traveling for driving the left and right traveling wheels From the torque detection means for detecting the torque of the motor, the reference point detection means for detecting the travel reference point arranged on the road surface of the travel path, the travel deviation amount detection means, the travel direction deviation angle detection means, In a straight travel control device for a trackless traveling body that includes a straight travel control means for performing automatic straight travel control by inputting the obtained information, the travel direction deviation angle detection means determines the travel direction deviation angle as the rotational speed detection means. The amount calculated from the difference between the left and right rotational speeds detected in step 2 is calculated from the difference between the left and right traveling motors detected by the torque detecting means from the value obtained by time integration using the initial deviation angle as the initial value. Deflection determined by correcting the corrected angle component that, the travel deviation amount, the initial shift amount as an initial value, configured to determine the product of the traveling direction deviation angle and the traveling speed time integral manner.
[0028]
2) In the straight traveling control method for the trackless traveling body, the reference point detection means arranged at a predetermined distance in the left-right direction of the trackless traveling body is paired in the transverse direction of the traveling path. Detecting the travel reference point arranged, calculating a travel deviation amount from the detection position of the travel reference point detected by the reference point detection means, correcting the initial travel deviation amount, and correcting the left and right reference inspections A traveling direction deviation angle is calculated using a traveling time calculated from the detection time difference of the output means and the rotation speed, and the initial deviation angle is corrected.
[0029]
3) According to any one of the above trackless traveling bodies, a self-propelled portal crane in which the trackless traveling body has a rubber tire attached to the traveling wheel and handles a container. Use in some cases.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an automatic linear control device and an automatic linear control method for a trackless traveling body according to the present invention will be described below with reference to the drawings, taking a self-propelled portal crane as an example.
[0031]
First, the configuration of a self-propelled portal crane that is a trackless traveling body will be described.
[0032]
As shown in FIG. 1, the self-propelled portal crane 1 is composed of a beam (horizontal girder) 4, a leg portion 5 that supports the beam 4, and a track 6 that supports the leg portion 5. The beam 4 and both leg portions 5 and 5 form a gate shape.
[0033]
The beam 4 is provided with a rail 4a for the trolley 3 to travel. The trolley 3 is provided with a lifting device 2 for moving the container 10 up and down. A traveling wheel 7 with rubber tires 7a mounted thereon is arranged, and the driving wheel of the traveling wheel 7 is moved by being rotated by the left and right individual traveling motors 8, and the turning (steering) operation is arranged on both sides. This is done by giving the traveling wheel 7 a difference in traveling speed, that is, a difference in rotational speed.
[0034]
The automatic linear movement control device of the self-propelled portal crane 1 is formed by a PLC (programmable logic controller) or the like, but the automatic linear movement control device 20 of the first embodiment of FIG. As shown in the automatic linear advance control device 20A of the second embodiment, the rotational speed detection means 21, torque detection means 22, reference point detection means 23, travel direction deviation angle detection means 24, travel deviation amount detection means 25, and The straight traveling control means 26 is provided to control the rotational speeds Nr and Nl of the right traveling motor 8 and the left traveling motor 8.
[0035]
The rotational speed detection means 21 is a means for detecting the rotational speeds Nr and Nl of the left and right traveling wheels 7, and a rotary encoder provided on the rotational shaft of the left and right traveling wheels 7 or the rotational shaft of the traveling motor 8. Etc. are formed. Alternatively, numerical values for controlling the automatic control device can be used.
[0036]
The torque detection means 22 is means for detecting torques (travel motor torques) Tr and Tl of the travel motor 8 that drives the left and right travel wheels 7. In the inverter motor normally used for the travel motor 8, the inverter itself It is formed by the torque detection means equipped in.
[0037]
The reference point detection means 23 is a means for detecting the travel reference point 13 disposed on the road surface of the travel path 12 and is formed by the magnetic sensor array 11 provided in the vicinity of the travel wheel 7. The magnetic sensor array 11 has several tens (for example, about 80) magnetic sensors at predetermined intervals (for example, 5 mm intervals) in a direction y perpendicular to the traveling direction x of the traveling passage 12, that is, in the left-right direction y. Form side by side. In addition, as shown in FIG. 6, the coordinate in the crane 1 is set to xy, and the coordinate in the road surface of the traveling path 12 is set to XY.
[0038]
On the other hand, the magnetic reference point (traveling reference point) 13 is formed by embedding a magnetic plate or the like on the road surface of the traveling passage 12 at a constant interval of, for example, about 50 m. When the travel reference points 13 are provided on both sides of the travel path 12, they are arranged in pairs so that they are in the same position with respect to the travel instruction direction X, that is, on a straight line perpendicular to the travel instruction direction X. .
[0039]
The travel direction deviation angle detection means 24 is a means for detecting a travel direction deviation angle θd, which is a deviation angle between a desired travel instruction direction X and the travel direction x of the crane 1 body, and a travel deviation amount detection means 25. Is means for detecting a travel deviation amount Yd, which is a deviation amount Y of the body of the crane 1 from the center line (Y = 0) of the desired travel course.
[0040]
The rectilinear control means 26 inputs information obtained from each of these means, and drives the left and right traveling wheels 7 so that the travel deviation amount Yd and the travel direction deviation angle θd become zero as required for control. This is means for controlling the rotational speeds Nr and Nl of the traveling motor 8 to control the traveling speeds Vr and Vl of the left and right traveling wheels 7.
[0041]
In the first embodiment shown in FIG. 2, the traveling direction deviation angle detection means 24 corrects the deviation angle θE calculated from the rotational speeds Nr and Nl with the deflection correction angle θT obtained from the torques Tr and Tl. is doing.
[0042]
The deviation angle .theta.E calculated from the rotational speeds Nr and Nl is obtained by time integration of the turning angular velocity .omega.E calculated from the rotational speeds Nr and Nl with the initial deviation angle .theta.0 as an initial value.
[0043]
As shown in FIG. 7, the turning angular speed ωE calculated from the rotational speeds Nr and Nl is determined by the traveling speeds Vr and Vl that are functions of the left and right rotational speeds Nr and Nl detected by the rotational speed detection means 21. If the wheel spacing is L and the car body is not bent, ωE (rad / s) = sin ^-1 {(Vr (m / s) -Vl (m / s)) / L (m)}. Here, when α is small, sin ^-1 Using the fact that (α) ≈α, ωE (rad / s) = (Vr (m / s) −Vl (m / s)) / L (m). In terms of calculation accuracy, the traveling speeds Vr and Vl can also be regarded as being proportional to the rotational speeds Nr and Nl.
[0044]
Therefore, if θ0 is an initial deviation angle, θE (rad) = θ0 (rad) + ∫ (ωE (rad / s)) dt = θ0 (rad) + ∫ {(Vr (m / s) −Vl (m / s)) / L (m)} dt = θ0 (rad) + ∫ {A × (Nr (rpm) −Nl (rpm)) / L (m)} dt.
[0045]
In the present invention, the correction is further made with the deflection correction angle θT which is an error of the deviation angle caused by the deflection amount of the crane 1. This deflection correction angle θT is a value proportional to the difference (Tr−Tl) between the torques Tr and Tl of the left and right traveling wheels 7 detected by the torque detection means 22, and θT (rad) where B is a proportional constant. = B × (Tr (kgf.m) −Tl (kgf.m)). This deflection correction angle .theta.T is corrected by subtracting from the deviation angle .theta.E calculated from the rotational speeds Nr and Nl.
[0046]
That is, the running direction deviation angle θd is θd (rad) = θ0 (rad) + θE (rad) −θT (rad), and using ωE, θd (rad) = θ0 (rad) + ∫ωE dt−θT , Θd (rad) = θ0 (rad) + ∫ {A × (Nr (rpm) −Nl (rpm)) / L (m)} dt−B × (Tr (kgf.m) −Tl (kgf.m) ).
[0047]
The travel deviation amount detection means 25 then travels in the travel direction deviation amount Y (or Yr, Yl) depending on the position of the magnetic sensor that has detected the magnetic reference point 13 when the magnetic sensor array 11 passes over the magnetic reference point 12. ) Is detected. The travel deviation amount Yp at the time of passing is set to this value Y (or (Yr + Yl) / 2).
[0048]
Further, during the period until the magnetic sensor row 11 passes over the magnetic reference point 13 and the magnetic sensor row 11 passes over the next magnetic reference point 13, the deviation speed Vy in the Y direction is as shown in FIG. Further, from the travel speed Vx (= (Vr + Vl) / 2) and the travel direction deviation angle θd, Vy = Vx × sin (θd) ≈Vx × θd, so the travel deviation amount Yd is set to the initial deviation amount Y0 as the initial value. And the product (Vx × θd) of the traveling speed Vx and the traveling direction deviation angle θd is calculated by time integration. That is, Yd (m) = Y0 (m) + ∫Vydt = Y0 (m) + ∫ (Vx (m / s) × θd (rad)) dt.
[0049]
Each time the magnetic reference point 12 is detected, the value of the initial deviation amount Y0 is reset to the running deviation amount Yp at the time of passing to correct the running deviation amount Yd.
[0050]
[Second Embodiment]
In the second embodiment shown in FIG. 3, the traveling direction deviation angle detection means 24 is based on the deviation positions Yr and Yl detected by the reference point detection means 23 in addition to the configuration of the first embodiment. The travel direction deviation angle θp when passing through the magnetic reference point is detected, and the travel direction deviation angle θd and the initial deviation angle θ0 at that time are corrected.
[0051]
In this case, the magnetic sensor array 11 as the reference point detection means 23 is provided in the left-right direction y of the crane 1 at intervals of the span Lrl.
[0052]
A detection time difference from when one (for example, the right) magnetic sensor array 8 detects the magnetic reference point 12 to when the other (for example, the left) magnetic sensor array 8 detects the magnetic reference point 12 is expressed by Δt (s). Assuming that the distance between the centers of the magnetic sensor arrays 11 is Lrl, as shown in FIG. 9, from Δt (s) = sin (θp (rad)) × Lrl (m) / Vlmean (m / s), θp (Rad) = Vlmean (m / s) × Δt (s) / Lrl (m) From this relational expression, the traveling direction deviation angle θp when passing through the magnetic reference point is detected. The Vlmean (m / s) is an average value between Δt (s) of Vl (m / s).
[0053]
In this case, the left and right magnetic sensor arrays 8 are provided on the same straight line with respect to a direction (left / right direction) y perpendicular to the traveling direction (front / rear direction) x. If the front and back are not provided on the same straight line, the travel direction deviation angle θp when passing the magnetic reference point is corrected by correcting Vl (m / s) × Δt (s) in consideration of the front / rear distance. Can be detected.
[0054]
[Automatic linear control method]
Next, an automatic rectilinear control method in the automatic rectilinear controller for the trackless traveling body having the above-described configuration will be described. Here, the case of the first embodiment and the second embodiment in which the magnetic sensor rows 8 are arranged on both the left and right sides will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0055]
FIG. 4 shows a control flow in the case of the second embodiment, but in the case of the first embodiment, “detection of time difference” in step S31 and “calculation of deviation angle in traveling direction” in step S32. ”And“ control of initial deviation angle ”.
[0056]
The control flow of FIG. 4 includes data input in step S10, determination of reference point passage in step S20, correction of initial deviation amount in step S30, detection of travel deviation amount in step S40, and straight-ahead control in step S50. While the automatic straight traveling control mode is selected and the automatic straight traveling control is being performed, the flow is repeatedly illustrated and executed from the main traveling control flow.
[0057]
When the self-propelled portal crane 1 that is this trackless traveling body starts traveling by automatic linear traveling control, data input in step S10 is executed.
[0058]
In step S10, the rotational speed detection means 21 detects the rotational speeds Nr and Nl of the left and right traveling wheels 7 in step S11, the left and right traveling speeds Vr and Vl, the average traveling speed Vx = (Vr + Vl) / 2, and The speed difference ΔVx = (Vr−Vl) is calculated. In step S12, the torque detection means 22 detects the torques Tr and Tl of the left and right traveling wheels 7, and calculates the deflection correction angle θT = B × (Tr−Tl) used for correcting the deflection of the vehicle. .
[0059]
Next, in the reference point passage determination in step S20, it is determined whether or not the reference point detection means 23 detects the traveling reference point 13 disposed on the road surface of the traveling path 12. That is, it is determined whether or not the magnetic sensor array 11 is detecting the magnetic reference point 13.
[0060]
If it is determined in step S20 that the running reference point 13 is being detected, the initial deviation amount is corrected in step S30, and the reference point detecting means 23, the running direction deviation angle detecting means 24, and the running deviation amount detecting means. 25, the running direction deviation angle θp when passing the running reference point and the running deviation amount Yp when passing the running reference point are calculated, and the initial deviation angle θ0 and the initial deviation amount Y0 are reset and corrected using these values. .
[0061]
More specifically, in step S31, the reference point detection means 23 detects the travel direction deviation amounts Yr and Yl. In the second embodiment, one (for example, the right side) magnetic sensor array 11 detects the magnetic reference point 13, and then the other (for example, the left side) magnetic sensor array 11 detects the magnetic reference point 13. The detection time difference Δt (s) until detection is detected.
[0062]
In the second embodiment, in step S32, the travel direction deviation angle detection means 24 calculates the travel direction deviation angle θp (rad) when passing the travel reference point by θp (rad) = Vl (m / s) × Δt (s) / Lrl (m), and the initial deviation angle θ0 is reset to this value θd.
[0063]
In step S33, the travel deviation amount detection means 25 calculates the travel deviation amount Yp when passing the travel reference point by Yp = (Yr + Yl) / 2, and resets the initial deviation amount Y0 to this value Yp.
[0064]
On the other hand, if it is determined in step S20 that the travel reference point 13 is not being detected, the travel deviation amount is detected in step S40, and the initial deviation angle is detected by the travel direction deviation angle detection means 24 and the travel deviation amount detection means 25. Using θ0 and the initial deviation amount Y0, a running direction deviation angle θd and a running deviation amount Yd after passing the running reference point 12 are calculated.
[0065]
More specifically, in step S41, the travel direction deviation angle detection means 24 calculates the travel direction deviation angle θd (rad) by θd (rad) = θ0 (rad) + ∫ {A × (Nr (rpm) − Nl (rpm)) / L (m)} dt (= θE (rad)).
[0066]
In the next step S42, an error due to bending of the vehicle body is corrected. This correction is performed by subtracting the deflection correction angle θT due to the vehicle body deflection. That is, θd (rad) = θE−θT = θd (rad) −B × (Tr (kgf.m) −Tl (kgf.m)).
[0067]
In step S43, the running deviation amount detecting means 25 calculates the running deviation amount Yd as Yd (m) = Y0 (m) + ∫ (V (m / s) × θd (rad)) dt.
[0068]
Then, when step S20 or step S30 is completed, the process goes to step 40, and the traveling speed Vr of the left and right traveling wheels 7 is set so that the traveling direction displacement angle θd and the traveling displacement amount Yd become zero by the straight traveling control means 26. Vl, that is, the rotational speeds Nr and Nl of the traveling motor 8 that drives the left and right traveling wheels 7 are controlled. This control can be performed by feedback control using the travel direction deviation angle θd and the travel deviation amount Yd as control values and the rotational speeds Nr and Nl of the travel motor 8 as operation amounts.
[0069]
By executing these steps S10 to S40 and returning to the main travel control flow (not shown), it is called to automatically execute steps S10 to S40 while the automatic straight travel mode is selected. Straight running control is performed.
[0070]
According to the self-propelled portal crane (trackless traveling body) and the automatic linear control method thereof configured as described above, the traveling deviation amount Yd and the traveling direction deviation can be accurately performed without using an expensive device such as a gyrocompass. Since the angle θd can be detected, automatic straight traveling can be performed with high accuracy. In particular, since the deflection correction angle θT due to the deflection of the crane body is estimated and corrected from the torques Tr and Tl of the traveling wheels 7, the accuracy can be further improved.
[0071]
In the second embodiment, the initial deviation angle θ0 is also corrected when passing the magnetic reference point 13, so that the traveling direction deviation angle θd can be estimated with higher accuracy.
[0072]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the automatic linear control device and automatic linear control method for a trackless trackless traveling body according to the present invention can provide the following effects.
[0073]
Since the travel deviation amount and the travel direction deviation angle are calculated from the rotational speeds of the left and right traveling wheels and the torque of the traveling motor that drives the left and right traveling wheels, an expensive device such as a gyrocompass is not required.
[0074]
In particular, by using the motor torque of the driving wheels of the left and right traveling wheels, the deflection of the body of a trackless traveling body such as a self-propelled portal crane with relatively low body rigidity is calculated, and the error based on this deflection is calculated. Since the correction is made, the traveling direction deviation angle can be detected with high accuracy.
[0075]
In addition, each time the traveling reference point is detected, the initial traveling deviation amount and the initial deviation angle are corrected, so that it is possible to detect the traveling deviation amount and the traveling direction deviation amount with higher accuracy, and to perform automatic linear advance control with higher accuracy. be able to.
[0076]
Accordingly, the detection accuracy of the travel deviation amount and the travel direction deviation angle, which are inputs of the automatic linear travel control, is improved, and thus more suitable automatic linear travel control can be performed. Therefore, the ride comfort of the driver can be improved, and the acceleration applied to the container during the handling is reduced, so that the safe handling can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a self-propelled portal crane that is an example of a trackless traveling body according to the present invention, where (a) is a perspective view and (b) is a front view.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an automatic linear control device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an automatic linear control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a control flow of an automatic linear control method in an automatic linear control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an automatic linear control device for a self-propelled portal crane according to the prior art.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a trackless traveling body fixed coordinate system and a road surface fixed coordinate system of a traveling path for explaining the relationship between various amounts used for straight-ahead control.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a turning angular velocity of a trackless traveling body and left and right traveling speeds.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a traveling speed and a deviation speed of a trackless traveling body.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a traveling direction deviation angle and a detection time difference when passing a traveling reference point.
[Explanation of symbols]
1 Self-propelled portal crane (trackless traveling body)
7 Wheel for running
8 Traveling motor
12 Traveling passage
13 Driving reference point
20, 20A, 20B, 20X Automatic linear control device
21 Rotational speed detection means
22 Torque detection means
23 Reference point detection means
24 Traveling direction deviation angle detection means
25 Running deviation detection means
26 Linear control means
Nr, Nl Rotation speed
Tr, Tl Torque
Yd Running deviation
Y 0 Initial deviation
θd Running direction deviation angle
θ0 Initial deviation angle
Δt Detection time difference
Vx Travel speed

Claims

A rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the left and right traveling wheels and a traveling reference point disposed on the road surface of the traveling path while turning with a difference in rotational speed between the traveling wheels disposed on the left and right sides. A trackless traveling body comprising a reference point detecting means for detecting, a traveling deviation detecting means, a traveling direction deviation angle detecting means, and a straight running control means for performing automatic straight running control by inputting information obtained from each means. In the straight traveling control device,
A torque detecting means for detecting the torque of a traveling motor that drives the left and right traveling wheels;
From the value obtained by integrating the travel direction deviation angle by the time integral with the initial deviation angle as an initial value, the amount calculated from the difference between the left and right revolutions detected by the revolution number detection means, the running direction deviation angle. By correcting the deflection correction angle calculated from the difference between the torques of the left and right traveling motors detected by the torque detection means,
The travel deviation amount detecting means obtains the travel deviation amount by taking the initial deviation amount as an initial value and integrating the product of the travel speed and the travel direction deviation angle with time, and traveling straight control of the trackless traveling body apparatus.

The reference point detection means is arranged at a predetermined distance in the left-right direction of the trackless traveling body, and the running reference points arranged in pairs in the transverse direction of the running path are detected,
The travel deviation amount detection means calculates a travel deviation amount from the detection position of the travel reference point detected by the reference point detection means, corrects the initial travel deviation amount, and
The traveling direction deviation angle detecting means calculates a traveling direction deviation angle using a traveling speed calculated from the detection time difference between the left and right reference point detecting means and the rotation speed, and corrects the initial deviation angle. The straight traveling control device for a trackless traveling body according to claim 1, wherein:

3. A trackless traveling body comprising the trackless traveling body straight traveling control device according to claim 1 or 2.

4. The trackless traveling body according to claim 3, wherein the trackless traveling body is a self-propelled portal crane that loads a rubber tire on the traveling wheel and handles a container.

A rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the left and right traveling wheels and a rotation motor for driving the left and right traveling wheels, while turning with a difference in rotation speed between the traveling wheels disposed on the left and right sides. Torque detection means for detecting torque, reference point detection means for detecting a travel reference point arranged on the road surface of the travel path, travel deviation amount detection means, travel direction deviation angle detection means, and each of the means are obtained. In a straight traveling control device for a trackless traveling body provided with a straight traveling control means for performing automatic straight traveling control by inputting information,
The amount of travel direction deviation angle calculated from the difference between the left and right rotational speeds detected by the rotational speed detection means is obtained by integrating the time with the initial deviation angle as an initial value, and the left and right detected by the torque detection means. By correcting the deflection correction angle calculated from the difference in torque of the traveling motor of
A straight traveling control method for a trackless traveling body, characterized in that a traveling deviation amount is obtained by integrating a product of a traveling speed and the traveling direction deviation angle with an initial deviation amount as an initial value.

With the reference point detection means arranged at a predetermined distance in the left-right direction of the trackless traveling body, the traveling reference points arranged in pairs in the transverse direction of the traveling path are detected,
From the detection position of the travel reference point detected by the reference point detection means, to calculate a travel deviation amount, correct the initial travel deviation amount,
6. The trackless track according to claim 5, wherein a running direction deviation angle is calculated using a running speed calculated from a detection time difference between the left and right reference point detecting means and the rotation speed, and the initial deviation angle is corrected. Method of straight running control of a traveling body.

The trackless traveling body according to claim 5 or 6, wherein the trackless traveling body is a self-propelled portal crane that loads a rubber tire on the traveling wheel and handles a container. Travel control method.