JP7283558B2 - 荷役クレーン、荷役クレーンの振れ止め方法及び荷役搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、荷役クレーン、荷役クレーンの振れ止め方法及び荷役搬送方法に関する。

製鉄所においてコイルなどの製品を船積みで出荷する際には、旋回式の荷役クレーンを用いて搬送を行う。この作業は、玉掛けを行う陸側作業者と、クレーン操作を行うクレーンオペレータと、コイルの船内位置合わせ及び固縛を行う船内作業者とで行われており、人手のかかる作業となっている。そのため今後の労働人口減少を鑑みると作業省力化のニーズがある。

上述のような荷役クレーンを用いた荷役搬送作業のうち、クレーン操作を自動化するためには、自動で吊荷の振れ止め制御を行う必要がある。吊荷の振れ止め制御を行う方法として、従来では旋回半径を固定して一定加速度での加速、等速運動、及び一定角速度での減速によって振れ止め制御を行う方法や（特許文献１～３）、円周方向へのフィードバック制御を用いて振れ止め制御を行う方法（特許文献４）などが取られている。

特開２００４－１６１４６０号公報 特開２００９－０８３９７７号公報 特開２０１２－００１３２４号公報 特開２０１１－１１１２４２号公報

特許文献１～３では、吊荷の搬送軌道が円弧状であるため、吊荷の進行方向（すなわち円周方向）の荷振れ制御に加えて旋回半径方向の荷振れも制御する。このため、搬送時間を吊荷の振れ周期の整数倍に調整したり、搬送途中でロープ長さを変化させて振れ周期を調整したりする必要があり、場合によってはその調整項目が制約条件となる。
また、特許文献４では、フィードバック制御を用いるために吊荷の位置及び速度を検出するセンサーが必要となるため、センサー及び追加の制御系機器の導入費用、メンテナンス費用等のコストが発生する。

そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、任意の荷役開始位置から任意の荷役目標位置への搬送を制約条件なく、かつ簡易な制御系によって振れ止めを制御することができる、荷役クレーン、荷役クレーンの振れ止め方法及び荷役搬送方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、クレーンアームのアーム先端部に設けられたワイヤーで吊り下げた吊荷を、上記クレーンアームの旋回動作によって任意の荷役開始位置から荷役目標位置まで搬送する荷役クレーンであって、上記クレーンアームを旋回させるアーム旋回機構と、上記クレーンアームの起伏角を調整するアーム起伏機構と、上記クレーンアームのアーム長さを調整するアーム伸縮機構と、上記吊荷が搬送される軌道を演算し、上記アーム旋回機構、上記アーム起伏機構及びアーム伸縮機構を制御する制御装置と、を備え、上記制御装置は、荷役開始位置と荷役目標位置とに応じて、少なくとも鉛直方向から視て直線軌道となるように上記軌道を演算し、荷役開始位置と、荷役目標位置と、最大速度と、吊荷振れ周期と、立ち上げ時間とを用いて、上記軌道が上記直線軌道となるように上記クレーンアームの旋回角、上記起伏角及び上記アーム長さを演算し、演算した上記旋回角、上記起伏角及び上記アーム長さとなるように、上記アーム旋回機構、上記アーム起伏機構及びアーム伸縮機構を制御する、荷役クレーンが提供される。

本発明の一態様によれば、クレーンアームのアーム先端部に設けられたワイヤーで吊り下げた吊荷を、上記クレーンアームの旋回動作によって任意の荷役開始位置から荷役目標位置まで搬送する荷役クレーンの振れ止め方法であって、上記荷役クレーンとして、上記クレーンアームを旋回させるアーム旋回機構と、上記クレーンアームの起伏角を調整するアーム起伏機構と、上記クレーンアームのアーム長さを調整するアーム伸縮機構と、を備えるものを用い、荷役開始位置と荷役目標位置とに応じて、少なくとも鉛直方向から視て直線軌道となるように上記吊荷が搬送される軌道を演算し、荷役開始位置と、荷役目標位置と、最大速度と、吊荷振れ周期と、立ち上げ時間とを用いて、上記軌道が上記直線軌道となるように上記クレーンアームの旋回角、上記起伏角及び上記アーム長さを演算し、演算した上記旋回角、上記起伏角及び上記アーム長さとなるように、上記アーム旋回機構、上記アーム起伏機構及びアーム伸縮機構を制御する、荷役クレーンの振れ止め方法が提供される。

本発明の一態様によれば、クレーンアームのアーム先端部に設けられたワイヤーで吊り下げた吊荷を、上記クレーンアームの旋回動作によって任意の荷役開始位置から荷役目標位置まで搬送する荷役クレーンによる荷役搬送方法であって、上記荷役クレーンを用いて、上記吊荷を搬送する、荷役搬送方法が提供される。

本発明の一態様によれば、任意の荷役開始位置から任意の荷役目標位置への搬送を制約条件なく、かつ簡易な制御系によって振れ止めを制御することができる、荷役クレーン、荷役クレーンの振れ止め方法及び荷役搬送方法が提供される。

本発明の一実施形態に係る荷役クレーンを示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る荷役クレーンを示す平面図である。 クレーンアームのアーム先端部の軌道を示す説明図である。 アーム先端部の加速度の制御パターンを示すグラフである。 アーム先端部の速度の制御パターンを示すグラフである。 実施例１における、吊荷の軌跡を示す説明図である。 実施例１における、吊荷の座標位置の時間変化を示すグラフである。 実施例１における、吊荷の速度の時間変化を示すグラフである。 実施例２における、吊荷の軌跡を示す説明図である。 実施例２における、吊荷の座標位置の時間変化を示すグラフである。 実施例２における、吊荷の速度の時間変化を示すグラフである。 実施例３における、吊荷の軌跡を示す説明図である。 実施例３における、吊荷の座標位置の時間変化を示すグラフである。 実施例３における、吊荷の速度の時間変化を示すグラフである。

以下の詳細な説明では、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる場合が含まれる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。

＜荷役クレーン＞
本発明の一実施形態に係る荷役クレーン１について説明する。荷役クレーン１は、図１及び図２に示すように、クレーンアーム２と、アーム起伏機構３と、アーム旋回機構４と、アーム伸縮機構５と、ワイヤー６とを備える。クレーンアーム２のワイヤー６が取り付けられた先端を、アーム先端部２１ともいう。なお、図面において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、互いに直交する軸であり、ｘ軸及びｙ軸は水平方向に平行な軸であり、ｚ軸は鉛直方向に平行な軸である。荷役クレーン１は、ワイヤー６の先端に取り付けられる吊荷７を吊り上げ、荷役開始位置（ｘ_１，ｙ_１）から荷役目標位置（ｘ_２，ｙ_２）まで搬送する。なお、本実施形態では、一例として、吊荷７は、製鉄所で製造された製品であるコイルとする。

アーム起伏機構３は、起伏角φ［°］を調整する。起伏角φ［°］とは、水平方向に対するクレーンアーム２の延在方向の角度である。アーム旋回機構４は、クレーンアーム２を旋回させることで、旋回角θ［°］を調整する。旋回角θ［°］とは、ｘ軸方向に対するクレーンアーム２の延在方向の角度である。アーム伸縮機構５は、アーム長さＬ［ｍ］を調整する。アーム長さＬ［ｍ］とは、アーム旋回機構４が設けられたクレーンアーム２の支持位置からのクレーンアーム２の延在方向の突出長さである。

また、荷役クレーン１には、ワイヤー６のアーム先端部２１からのワイヤー長さを調整する巻き上げ装置（不図示）が設けられる。さらに、荷役クレーン１には、制御装置（不図示）が設けられる。制御装置は、吊荷７を荷役開始位置（ｘ_１，ｙ_１）から荷役目標位置（ｘ_２，ｙ_２）に搬送するため、アーム起伏機構３、アーム旋回機構４、アーム伸縮機構５及び巻き上げ装置を制御して、起伏角φ、旋回角θ、アーム長さＬ及びワイヤー長さを調整する。制御装置は、荷役開始位置と荷役目標位置とに応じて、少なくとも鉛直方向（ｚ軸方向）から視て直線軌道となるように吊荷７の軌道を演算する。その後、制御装置は、荷役開始位置と、荷役目標位置と、最大速度ｖ_ｍａｘと、吊荷振れ周期Ｔと、立ち上げ時間Ｔ_１とを用いて、吊荷７の軌道が直線軌道となるように、クレーンアーム２の旋回角θ、起伏角φ及びアーム長さＬを演算する。そして、制御装置は、演算した旋回角θ、起伏角φ及びアーム長さＬとなるように、アーム旋回機構４、アーム起伏機構３及びアーム伸縮機構５を制御することで、吊荷７を搬送する。制御装置による荷役クレーン１の振れ止め方法についての詳細は後述する。

＜荷役クレーンの振れ止め方法＞
本実施形態に係る荷役クレーン１の振れ止め方法では、図３に示すように、荷役開始位置である始点（ｘ_１，ｙ_１）から、荷役目標位置である終点（ｘ_２，ｙ_２）に、吊荷７を搬送する。なお、図３に示す座標系において、原点の位置は、クレーンアーム２の旋回中心の位置である。そして、本実施形態では、少なくともｚ方向（鉛直方向）から視たｘ－ｙ平面において、吊荷７を始点（ｘ_１，ｙ_１）から終点（ｘ_２，ｙ_２）に直線的に搬送する。この際、吊荷７のｘ－ｙ平面内の搬送経路は、下記（１）式で示される直線軌道となる。なお、（１）式において、ｘ及びｙは、クレーンアーム２のアーム先端部２１のｘ座標及びｙ座標をそれぞれ示す。

この直線軌道上で吊荷７を搬送させる際、アーム先端部２１の位置（ｘ，ｙ）は、荷役クレーン１の旋回半径ｒ［ｍ］を用いて、下記（２）式及び（３）式で示される。さらに、旋回半径ｒは、（１）式～（３）式より、下記（４）式で示される。

さらに、アーム先端部２１の位置であるｘ及びｙは、旋回角θを用いて、下記（５）式及び（６）式で表される。

これにより、アーム先端部２１のｘ－ｙ平面における速度ｖ［ｍ／ｓ］は、下記（７）式のように示される。

以上を旋回角速度ｄθ／ｄｔについて解くことで、クレーンアーム２のアーム先端部２１を、図３の直線軌道において速度ｖで動かすために必要な旋回角速度ｄθ／ｄｔ（下記（８）式）を導出することができる。なお、ｔは旋回開始からの時間（経過時間）［ｓ］を示す。

続いて、アーム先端部２１の速度ｖの制御パターンについて説明する。図４に示すように、まず、一定時間である立ち上げ時間Ｔ_１［ｓ］で直線的に加速度ａを立ち上げる。立ち上げ時間Ｔ_１は、加速度ａを変化させる所定の時間であり、設備仕様の範囲内でできるだけ短い時間とすることが好ましい。次いで、一定の加速度ａで振れ周期Ｔのｎ（自然数）倍の時間（ｎＴ）をかけて加速を行う。なお、搬送時間は短い方が好ましいため、設備の出力的に実現可能であれば、ｎ＝１とすることが好ましい。振れ周期Ｔは、下記（９）式で定義される。なお、（９）式において、ｌはワイヤー６の長さ［ｍ］であり、Ｇは重力加速度［ｍ／ｓ^２］である。

さらに、Ｔ_１の時間で加速度ａを直線的に低減させて定速での搬送を行う。このようにすることで定速での搬送中は吊荷７の振れ角が０°となる。その後、停止時には、加速時と逆の操作を行い、振れ角０°で目標位置に吊荷７を停止させる。
このような制御を行った場合における、アーム先端部２１の速度ｖの時間変化を図５に示す。図５において、ｔ_ｔは吊荷搬送時間［ｓ］であり、下記（１０）式で示す、図５のグラフの斜線で囲まれた面積Ｓ（すなわちグラフの積分値）が荷役開始位置から荷役目標位置までの距離となるよう吊荷搬送時間ｔ_ｔが設定される。なお、（１０）式等において、ｖ_ｍａｘは低速走行時の速度である最大速度［ｍ／ｓ］である。そして、この速度ｖを（８）式に代入することで、下記（１１）式～（１７）式で示される、各時間ｔにおける旋回角速度ｄθ／ｄｔが導出される。なお、（１１）式はｔ＜Ｔ_１となる時間、（１２）式はＴ_１≦ｔ＜ｎＴとなる時間、（１３）式はｎＴ≦ｔ＜ｎＴ＋Ｔ_１となる時間、（１４）式はｎＴ＋Ｔ_１≦ｔ＜ｔ_ｔ－ｎＴ－Ｔ_１となる時間、（１５）式はｔ_ｔ－ｎＴ－Ｔ_１≦ｔ＜ｔ_ｔ－ｎＴとなる時間、（１６）式はｔ_ｔ－ｎＴ≦ｔ＜ｔ_ｔ－Ｔ_１となる時間、（１７）式はｔ_ｔ－Ｔ_１≦ｔ≦ｔ_ｔとなる時間におけるアーム先端部２１の速度ｖをそれぞれ示す。

次に、クレーンアーム２の起伏角φ及びアーム長さＬの制御について説明する。荷役クレーン１の旋回半径ｒは、アーム長さＬと起伏角φを用いて下記（１８）式で示される。そして、（１８）式を（４）式に代入し、両辺を時間微分すると、下記（１９）式が導出される。さらに、吊荷７の高さ一定で搬送をする場合、Ｌｓｉｎφが一定となるので、下記（２０）式を得ることができる。そして、（１９）式と（２０）式とにより、下記（２１）式及び（２２）式が導出される。

つまり、本実施形態に係る荷役クレーン１の振れ止め方法では、荷役クレーン１で吊荷７を搬送する際に、まず、荷役クレーン１に設けられた制御装置等によって、荷役開始位置（ｘ_１，ｙ_１）から荷役目標位置（ｘ_２，ｙ_２）までの軌道が演算される。この際、荷役開始位置（ｘ_１，ｙ_１）から荷役目標位置（ｘ_２，ｙ_２）までの軌道が、ｚ方向から視たｘ－ｙ平面において直線軌道となるように演算が行われる。この演算では、クレーンアーム２の旋回角θを（８）式を用いて決定することが好ましい。次いで、本実施形態に係る荷役クレーン１の振れ止め方法では、演算された軌道で、吊荷７を荷役開始位置から荷役目標位置まで搬送する。

このようにすることで、吊荷７の荷振れの制御では、吊荷７の進行方向の荷振れを制御するだけでよいため、特許文献１～３のように旋回径方向の荷振れを制御する必要がない。このため、荷振れの制御のための調整項目が少なくなり、制御が容易となる。また、本実施形態によれば、特許文献１～３のような円弧軌道で搬送する場合に比べて搬送距離が短くなるため、搬送時間を短くすることができる。さらに、本実施形態によれば、荷役開始位置と荷役目標位置とで旋回半径が異なる場合においても、特許文献１～３と異なり、旋回半径方向の荷振れを吸収する操作を追加で行う必要がない。また、本実施形態では、フィードバック制御を用いる必要がないため、吊荷７の位置及び速度を検出するセンサーの導入や、センサーの追加に伴う制御系機器の導入等をする必要がない。このため、本実施形態によれば、特許文献４に比べ、機器構成を簡易にすることができ、機器の導入やメンテナンス等に掛かるコストを低廉化することができる。

なお、本実施形態に係る荷役クレーン１の振れ止め方法では、吊荷７を搬送する直線軌道を演算した後、荷役クレーン１に設けられた制御装置等によって、ｘ－ｙ平面におけるアーム先端部２１の速度２１が演算される。この際、ｘ－ｙ平面におけるアーム先端部２１の速度２１は、旋回開始からの時間ｔに応じて、（１１）式～（１７）式で演算されることが好ましい。この際、荷役開始位置から荷役目標位置までのｘ－ｙ平面における距離に応じて、（１０）式から吊荷搬送時間ｔ_ｔが求められる。なお、（１０）式において、設定される最大速度ｖ_ｍａｘや振れ周期Ｔ、定数ｎ、立ち上げ時間Ｔ_１については、予め設定されてもよい。このようにすることで、吊荷７の進行方向への荷振れを抑制することができる。
さらに、本実施形態に係る荷役クレーン１の振れ止め方法では、制御装置にて、クレーンアーム２のアーム長さＬ及び起伏角φを（１９）式を満たす条件として、制御することが好ましい。また、吊荷７を一定の高さで制御したい場合には、さらに、クレーンアーム２のアーム長さＬ及び起伏角φを（２１）式及び（２２）式で制御することが好ましい。

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。

例えば、上記実施形態では、吊荷７の直線軌道が、荷役開始位置と荷役目標位置とを結ぶ、高さが一定のものであるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。吊荷７の高さは、一定でなくてもよい。
また、上記実施形態では、吊荷７が熱延コイルであるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。吊荷７は、図１及び図２のような荷役クレーン１にて搬送されるものであれば、他のものであってもよい。

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る荷役クレーン１は、クレーンアーム２のアーム先端部２１に設けられたワイヤー６で吊り下げた吊荷７を、クレーンアーム２の旋回動作によって任意の荷役開始位置から荷役目標位置まで搬送する荷役クレーン１であって、クレーンアーム２を旋回させるアーム旋回機構４と、クレーンアーム２の起伏角φを調整するアーム起伏機構３と、クレーンアーム２のアーム長さＬを調整するアーム伸縮機構５と、吊荷７が搬送される軌道を演算し、アーム旋回機構４、アーム起伏機構３及びアーム伸縮機構５を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、荷役開始位置と荷役目標位置とに応じて、少なくとも鉛直方向から視て直線軌道となるように軌道を演算し、荷役開始位置と、荷役目標位置と、最大速度ｖ_ｍａｘと、吊荷振れ周期Ｔと、立ち上げ時間Ｔ_１とを用いて、軌道が直線軌道となるようにクレーンアーム２の旋回角θ、起伏角φ及びアーム長さＬを演算し、演算した旋回角θ、起伏角φ及びアーム長さＬとなるように、アーム旋回機構４、アーム起伏機構３及びアーム伸縮機構５を制御する。

上記（１）の構成によれば、吊荷７を直線軌道で搬送するため、円弧軌道で搬送する場合に比べ、荷振れの制御のための調整項目が少なくなり、制御が容易となる。また、搬送時間を短くすることができる。さらに、フィードバック制御を用いる必要がないため、機器構成を簡易にすることができ、機器の導入やメンテナンス等に掛かるコストを低廉化することができる。

（２）上記（１）の構成において、制御装置は、直線軌道の鉛直方向の高さが一定となるように演算する。
上記（２）の構成によれば、吊荷７の高さを一定で搬送することができる。
（３）上記（１）又は（２）の構成において、制御装置は、（１１）式～（１７）式から演算されるアーム先端部２１の速度ｖを用いて、（８）式から旋回角θを演算し、速度ｖを演算する際に、ｔ＜Ｔ_１となる時間に（１７）式を用い、Ｔ_１≦ｔ＜ｎＴとなる時間に（１２）式を用い、ｎＴ≦ｔ＜ｎＴ＋Ｔ_１となる時間に（１３）式を用い、ｎＴ＋Ｔ_１≦ｔ＜ｔ_ｔ－ｎＴ－Ｔ_１となる時間に（１４）式を用い、ｔ_ｔ－ｎＴ－Ｔ_１≦ｔ＜ｔ_ｔ－ｎＴとなる時間に（１５）式を用い、ｔ_ｔ－ｎＴ≦ｔ＜ｔ_ｔ－Ｔ_１となる時間に（１６）式を用い、ｔ_ｔ－Ｔ_１≦ｔ≦ｔ_ｔとなる時間に（１７）式を用いる。
上記（３）の構成によれば、簡易な制御方法で吊荷７の荷振れを制御することができる。

（４）上記（１）～（３）のいずれか１つの構成において、制御装置は、起伏角φ及びアーム長さＬを（１９）式を満たす条件で制御する。
上記（４）の構成によれば、簡易な制御方法で、吊荷７を直線軌道で搬送することができる。
（５）上記（１）～（４）のいずれか１つの構成において、制御装置は、起伏角φ及びアーム長さＬを（２１）式及び（２２）式を満たす条件で制御する。
上記（５）の構成によれば、簡易な制御方法で、吊荷７を一定の高さで搬送することができる。

（６）本発明の一態様に係る荷役クレーンの振れ止め方法は、クレーンアーム２のアーム先端部２１に設けられたワイヤー６で吊り下げた吊荷７を、クレーンアーム２の旋回動作によって任意の荷役開始位置から荷役目標位置まで搬送する荷役クレーン１の振れ止め方法であって、荷役クレーン１として、クレーンアーム２を旋回させるアーム旋回機構４と、クレーンアーム２の起伏角φを調整するアーム起伏機構３と、クレーンアーム２のアーム長さＬを調整するアーム伸縮機構５と、を備えるものを用い、荷役開始位置と荷役目標位置とに応じて、少なくとも鉛直方向から視て直線軌道となるように吊荷７が搬送される軌道を演算し、荷役開始位置と、荷役目標位置と、最大速度ｖ_ｍａｘと、吊荷振れ周期Ｔと、立ち上げ時間Ｔ_１とを用いて、軌道が直線軌道となるようにクレーンアーム２の旋回角θ、起伏角φ及びアーム長さＬを演算し、演算した旋回角θ、起伏角φ及びアーム長さＬとなるように、アーム旋回機構４、アーム起伏機構３及びアーム伸縮機構５を制御する。
上記（６）の構成によれば、上記（１）と同様な効果が得られる。

（７）本発明の一態様に係る荷役搬送方法は、クレーンアーム２のアーム先端部２１に設けられたワイヤー６で吊り下げた吊荷７を、クレーンアーム２の旋回動作によって任意の荷役開始位置から荷役目標位置まで搬送する荷役クレーン１による荷役搬送方法であって、上記（１）～（５）のいずれか１つ構成の荷役クレーン１を用いて、吊荷を搬送する。
上記（７）の構成によれば、上記（１）～（５）の構成と同様な効果が得られる。

次に、本発明者らが行った実施例１について説明する。実施例１では、図１に示す荷役クレーン１にて上記実施形態と同様な振れ止め制御を行い、長さ１０ｍのワイヤー６で吊った重量１０ｔの熱延コイルを吊荷７として搬送した。また、実施例１では、荷役クレーン１の旋回中心を原点とする座標系（ｘ，ｙ）（単位「ｍ」）において、荷役開始位置（２０，０）から荷役目標位置（－５，１５）まで吊荷７を搬送した。また、実施例１では、クレーンアーム２の初期条件として、旋回角θが０°、起伏角φが４８°、アーム長さＬを３０ｍとした。また、旋回立ち上げ時間Ｔ_１を吊荷７の振れ周期Ｔの半分とし、最大速度ｖ_ｍａｘを１．５ｍ／ｓとし、（１１）式～（１７）式における定数ｎを１とした。

実施例１における吊荷７の軌跡を図６に示す。また、各時間ｔでのｘ方向及びｙ方向の吊荷７の座標位置の変化を図７に示す。荷役開始位置から荷役目標位置まで直線的に吊荷７が移動したことが分かる。また、各時間ｔにおける吊荷７の速度ｖの変化を図８に示す。荷役目標位置に到着する時間ｔで速度ｖが０になることが確認できた。このことから、吊荷７の振れ止め制御ができていることが確認できた。

また、本発明者らは実施例１と同じ荷役クレーン１を用いて実施例２を行った。実施例２では、荷役クレーン１の旋回中心を原点とする座標系（ｘ，ｙ）（単位「ｍ」）において、荷役開始位置（１０，１０）から荷役目標位置（－５，１５）まで吊荷７を搬送した。また、実施例２では、クレーンアーム２の初期条件として、旋回角θが４５°、起伏角φが６２°、アーム長さＬを３０ｍとした。また、旋回立ち上げ時間Ｔ_１を吊荷７の振れ周期Ｔの半分とし、最大速度ｖ_ｍａｘを１．５ｍ／ｓとし、（１１）式～（１７）式における定数ｎを１とした。

実施例２における吊荷７の軌跡を図９に示す。また、各時間ｔでのｘ方向及びｙ方向の吊荷７の座標位置の変化を図１０に示す。荷役開始位置から荷役目標位置まで直線的に吊荷７が移動したことが分かる。また、各時間ｔにおける吊荷７の速度ｖの変化を図１１に示す。荷役目標位置に到着する時間ｔで速度ｖが０になることが確認できた。このことから、実施例１と同様に、吊荷７の振れ止め制御ができていることが確認できた。

さらに、本発明者らは実施例１と同じ荷役クレーン１を用いて実施例３を行った。実施例２では、荷役クレーン１の旋回中心を原点とする座標系（ｘ，ｙ）（単位「ｍ」）において、荷役開始位置（２０，０）から荷役目標位置（－５，１５）まで吊荷７を搬送した。また、実施例３では、クレーンアーム２の初期条件として、旋回角θが０°、起伏角φが４８°、アーム長さＬを３０ｍとした。また、旋回立ち上げ時間Ｔ_１を吊荷７の振れ周期Ｔの半分とし、最大速度ｖ_ｍａｘを１．５ｍ／ｓとし、（１１）式～（１７）式における定数ｎを１とした。

実施例３における吊荷７の軌跡を図１２に示す。また、各時間ｔでのｘ方向及びｙ方向の吊荷７の座標位置の変化を図１３に示す。荷役開始位置から荷役目標位置まで直線的に吊荷７が移動したことが分かる。また、各時間ｔにおける吊荷７の速度ｖの変化を図１４に示す。荷役目標位置に到着する時間ｔで速度ｖが０になることが確認できた。このことから、実施例１と同様に、吊荷７の振れ止め制御ができていることが確認できた。

１ 荷役クレーン
２ クレーンアーム
２１ アーム先端部
３ アーム起伏機構
４ アーム旋回機構
５ アーム伸縮機構
６ ワイヤー
７ 吊荷

Claims (6)

1. クレーンアームのアーム先端部に設けられたワイヤーで吊り下げた吊荷を、前記クレーンアームの旋回動作によって任意の荷役開始位置から荷役目標位置まで搬送する荷役クレーンであって、
   前記クレーンアームを旋回させるアーム旋回機構と、
   前記クレーンアームの起伏角を調整するアーム起伏機構と、
   前記クレーンアームのアーム長さを調整するアーム伸縮機構と、
   前記吊荷が搬送される軌道を演算し、前記アーム旋回機構、前記アーム起伏機構及びアーム伸縮機構を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   荷役開始位置と荷役目標位置とに応じて、少なくとも鉛直方向から視て直線軌道となるように前記軌道を演算し、
   荷役開始位置と、荷役目標位置と、最大速度と、吊荷振れ周期と、立ち上げ時間とを用いて、前記軌道が前記直線軌道となるように前記クレーンアームの旋回角、前記起伏角及び前記アーム長さを演算し、
   演算した前記旋回角、前記起伏角及び前記アーム長さとなるように、前記アーム旋回機構、前記アーム起伏機構及び前記アーム伸縮機構を制御し、
   （１１）式～（１７）式から演算される前記アーム先端部の速度を用いて、（８）式から前記旋回角を演算し、
   前記速度を演算する際に、ｔ＜Ｔ _１ となる時間に（１１）式を用い、Ｔ _１ ≦ｔ＜ｎＴとなる時間に（１２）式を用い、ｎＴ≦ｔ＜ｎＴ＋Ｔ _１ となる時間に（１３）式を用い、ｎＴ＋Ｔ _１ ≦ｔ＜ｔ _ｔ －ｎＴ－Ｔ _１ となる時間に（１４）式を用い、ｔ _ｔ －ｎＴ－Ｔ _１ ≦ｔ＜ｔ _ｔ －ｎＴとなる時間に（１５）式を用い、ｔ _ｔ －ｎＴ≦ｔ＜ｔ _ｔ －Ｔ _１ となる時間に（１６）式を用い、ｔ _ｔ －Ｔ _１ ≦ｔ≦ｔ _ｔ となる時間に（１７）式を用いる、荷役クレーン。
   

   

   ｘ _１ ：荷役開始位置のｘ方向位置［ｍ］
   ｘ _２ ：荷役目標位置のｘ方向位置［ｍ］
   ｙ _１ ：荷役開始位置のｙ方向位置［ｍ］
   ｙ _２ ：荷役目標位置のｙ方向位置［ｍ］
   θ：クレーンアームの旋回角［°］
   ｖ：アーム先端部の速度［ｍ／ｓ］
   ｖ _ｍａｘ ：アーム先端部の最高速度［ｍ／ｓ］
   ｔ：旋回開始からの時間［ｓ］
   Ｔ _１ ：立ち上げ時間［ｓ］
   ｎ：定数（自然数）
   Ｔ：振れ周期［ｓ］
   ｔ _ｔ ：吊荷搬送時間［ｓ］
2. 前記制御装置は、前記直線軌道の鉛直方向の高さが一定となるように演算する、請求項１に記載の荷役クレーン。
3. 前記制御装置は、前記起伏角及び前記アーム長さを（１９）式を満たす条件で制御する、請求項１又は２に記載の荷役クレーン。
   

   

   φ：起伏角［°］
   Ｌ：アーム長さ［ｍ］
   ｘ_１：荷役開始位置のｘ方向位置［ｍ］
   ｘ_２：荷役目標位置のｘ方向位置［ｍ］
   ｙ_１：荷役開始位置のｙ方向位置［ｍ］
   ｙ_２：荷役目標位置のｙ方向位置［ｍ］
   θ：クレーンアームの旋回角［°］
   ｔ：旋回開始からの時間［ｓ］
4. 前記制御装置は、前記起伏角及び前記アーム長さを（２１）式及び（２２）式を満たす条件で制御する、請求項１～３のいずれか１項に記載の荷役クレーン。
   

   

   φ：起伏角［°］
   Ｌ：アーム長さ［ｍ］
   ｘ_１：荷役開始位置のｘ方向位置［ｍ］
   ｘ_２：荷役目標位置のｘ方向位置［ｍ］
   ｙ_１：荷役開始位置のｙ方向位置［ｍ］
   ｙ_２：荷役目標位置のｙ方向位置［ｍ］
   θ：クレーンアームの旋回角［°］
   ｔ：旋回開始からの時間［ｓ］
5. クレーンアームのアーム先端部に設けられたワイヤーで吊り下げた吊荷を、前記クレーンアームの旋回動作によって任意の荷役開始位置から荷役目標位置まで搬送する荷役クレーンの振れ止め方法であって、
   前記荷役クレーンとして、前記クレーンアームを旋回させるアーム旋回機構と、前記クレーンアームの起伏角を調整するアーム起伏機構と、前記クレーンアームのアーム長さを調整するアーム伸縮機構と、を備えるものを用い、
   荷役開始位置と荷役目標位置とに応じて、少なくとも鉛直方向から視て直線軌道となるように前記吊荷が搬送される軌道を演算し、
   荷役開始位置と、荷役目標位置と、最大速度と、吊荷振れ周期と、立ち上げ時間とを用いて、前記軌道が前記直線軌道となるように前記クレーンアームの旋回角、前記起伏角及び前記アーム長さを演算し、
   演算した前記旋回角、前記起伏角及び前記アーム長さとなるように、前記アーム旋回機構、前記アーム起伏機構及びアーム伸縮機構を制御し、
   （１１）式～（１７）式から演算される前記アーム先端部の速度を用いて、（８）式から前記旋回角を演算し、
   前記速度を演算する際に、ｔ＜Ｔ _１ となる時間に（１１）式を用い、Ｔ _１ ≦ｔ＜ｎＴとなる時間に（１２）式を用い、ｎＴ≦ｔ＜ｎＴ＋Ｔ _１ となる時間に（１３）式を用い、ｎＴ＋Ｔ _１ ≦ｔ＜ｔ _ｔ －ｎＴ－Ｔ _１ となる時間に（１４）式を用い、ｔ _ｔ －ｎＴ－Ｔ _１ ≦ｔ＜ｔ _ｔ －ｎＴとなる時間に（１５）式を用い、ｔ _ｔ －ｎＴ≦ｔ＜ｔ _ｔ －Ｔ _１ となる時間に（１６）式を用い、ｔ _ｔ －Ｔ _１ ≦ｔ≦ｔ _ｔ となる時間に（１７）式を用いる、荷役クレーンの振れ止め方法。
   

   

   ｘ _１ ：荷役開始位置のｘ方向位置［ｍ］
   ｘ _２ ：荷役目標位置のｘ方向位置［ｍ］
   ｙ _１ ：荷役開始位置のｙ方向位置［ｍ］
   ｙ _２ ：荷役目標位置のｙ方向位置［ｍ］
   θ：クレーンアームの旋回角［°］
   ｖ：アーム先端部の速度［ｍ／ｓ］
   ｖ _ｍａｘ ：アーム先端部の最高速度［ｍ／ｓ］
   ｔ：旋回開始からの時間［ｓ］
   Ｔ _１ ：立ち上げ時間［ｓ］
   ｎ：定数（自然数）
   Ｔ：振れ周期［ｓ］
   ｔ _ｔ ：吊荷搬送時間［ｓ］
6. クレーンアームのアーム先端部に設けられたワイヤーで吊り下げた吊荷を、前記クレーンアームの旋回動作によって任意の荷役開始位置から荷役目標位置まで搬送する荷役クレーンによる荷役搬送方法であって、
   請求項１～４のいずれか１項の荷役クレーンを用いて、前記吊荷を搬送する、荷役搬送方法。

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