JP7381007B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送装置に関する。

特許文献１には、複数の港へばら積み貨物の荷揚げを行うばら積み貨物船の一形式が開示されている。特許文献１のばら積み貨物船は、隣り合うハッチの間に配置されたデッキクレーンと、ハッチの横の一方の舷側に配置されたホッパと、このホッパの下側でかつハッチの横における一方の舷側に沿って船長方向に配置された第１コンベアと、一端側が第１コンベアに接続して第１コンベアから受けたばら積み貨物を他方の舷側に搬送する第２コンベアと、この第２コンベアに一端側が接続し、他端側が舷側から陸上側に旋回する第１旋回式ブームコンベアを備えて構成されている。

特許文献１のばら積み貨物船によれば、複数の港へばら積み貨物を荷揚げするために複雑な機構の荷役設備を設けることなく、簡便で比較的軽量な設備を組み合わせることで、搭載する荷役設備を軽量化できて、より積載能力を高めることができ、かつ荷役効率を高めることで、二酸化炭素の排出量を少なくすることができる。

特開２０１３－１８０６９２号公報

このようなばら積み貨物船においては、積載されたばら積み貨物等の搬送物の量に応じて、移動体が搬送物を搬送する回数が多くなる。また、ばら積み貨物をデッキクレーンのバケットでつかみ、所定の位置までバケットを搬送して荷下ろしする場合、バケットが搬送時に振動してしまうため、振動が治まるまで待ってからバケットを開き、貨物を降ろさなければ、所定の位置に貨物を降ろすことができなかった。よって、上述した積載能力を高める要請の他、搬送物の搬送時間を短時間化させる要請がある。

そこで、本明細書は、搬送物の搬送時間を短時間化することができる搬送装置を開示することを目的とする。

本明細書によって開示された実施例に記載の搬送装置は、第１位置に置かれた搬送物を、第１位置と異なる第２位置に搬送する搬送装置であって、搬送物を保持する第１状態及び搬送物を落下させる第２状態を有するバケットと、バケットを吊り下げるロープと、ロープの上端部を保持するとともに、バケットによって第１位置に置かれた搬送物を拾い上げて保持させる位置である第１搬送位置から、第２位置の直上に位置する第２搬送位置に向かう方向である搬送方向に沿って移動可能な移動体と、移動体の移動を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、移動体を第１搬送位置に位置させて、かつ、バケットを第１位置にて第２状態から第１状態に切り替えることにより、バケットによって搬送物を拾い上げて保持させる第１制御部と、第１制御部によって搬送物が保持されたことに応じて、第１搬送位置から搬送方向に沿って第２搬送位置に向けて移動体の移動を開始させ、第１搬送位置と第２搬送位置との間の第３搬送位置にて移動体の移動を終了させる移動体制御を実行する第２制御部であって、第３搬送位置は、移動体の移動により生じるロープの搬送方向の振れによってバケットが第２位置の直上に到達する位置である、第２制御部と、第２制御部によってバケットが第２位置の直上に到達したときに、バケットを第１状態から第２状態に切り替えることにより、搬送物を第２位置に落下させる第３制御部と、移動体の移動によって生じるバケットの搬送方向の運動を、移動体の加速度及びロープの延びる方向と鉛直方向とのなす角度を用いて表された数理モデルである搬送運動モデルを記憶する記憶部と、ロープの搬送方向の振れによってバケットを第２位置の直上に位置させる移動体の駆動パターンを、搬送運動モデルを用いて導出する導出部と、を備え、導出部は、ロープの長さに対応する固有振動数を含んだ正弦波を、搬送運動モデルに対する制御入力として用いることで、移動体が移動したことにより生じるロープの振れを共振周波数によって最大化させる移動体の駆動パターンを導出し、第２制御部は、導出部によって導出された移動体の駆動パターンを用いて、移動体制御を実行する。

本明細書によって開示された実施例に記載の搬送装置によれば、搬送物をバケットによって第１位置から第２位置に搬送する場合、バケットを吊り下げるロープを保持する移動体が、搬送物をバケットに保持させる第１搬送位置から、第１搬送位置と、第２位置の直上に位置する第２搬送位置との間の第３搬送位置まで移動して停止する。さらにバケットがロープの振れによって第２位置の直上に位置し、搬送物が第２位置に落下する。よって、移動体が第１搬送位置から第２搬送位置まで移動する場合に比べて、移動体の移動距離ひいては搬送時間を短くすることができる。したがって、搬送物の搬送時間を短時間化することができる。

本明細書の実施例に係る搬送装置の概要図である。 搬送装置のブロック図である。 移動体制御のうち第１制御が実行された場合における移動体の駆動パターン及び移動体の動作を示す図であり、上段から下段に向けて順に、移動体の加速度、移動体の速度、及び、移動体の移動距離を示している。 制御装置によって実行されるプログラムのフローチャートである。 移動体制御のうち、第２制御が搬送距離を１０ｍに設定されて実行された場合における移動体の駆動パターン、移動体の動作、及びバケットの動作を示す図であり、上段から下段に向けて順に、図中の実線が、バケットの移動距離、ロープ角度、ロープ角速度、移動体の速度、及び、移動体の加速度を示している。なお、バケットの移動距離における（ ）内の文字は、バケットの搬送方向の位置を示している。また、図中の破線は、第２制御に代えて、最短時間制御であるバンバン制御が実行された場合を示すものである。 移動体制御のうち、第２制御が搬送距離を２０ｍに設定されて実行された場合における移動体の駆動パターン、移動体の動作、及びバケットの動作を示す図であり、上段から下段に向けて順に、図中の実線が、バケットの移動距離、ロープ角度、ロープ角速度、移動体の速度、及び、移動体の加速度を示している。なお、バケットの移動距離における（ ）内の文字は、バケットの搬送方向の位置を示している。また、図中の破線は、第２制御に代えて、最短時間制御であるバンバン制御が実行された場合を示すものである。

以下、本明細書の実施例に係る搬送装置１について図面を参照しながら説明する。搬送装置１は、図１に示す第１位置Ｐｓ１に置かれた搬送物２を、第１位置Ｐｓ１と異なる第２位置Ｐｓ２に搬送するものである。搬送物２は、例えば木材チップである。以下、搬送物２をチップ２と記載する。

第１位置Ｐｓ１は、チップ２を運搬する貨物船（図示省略）において、チップ２を置かれる船倉３が設けられた位置に相当する。第２位置Ｐｓ２は、チップ２を受け入れるホッパ４が配置された位置に相当する。搬送装置１は、クレーン１０及び制御装置２０（図２０）を備えている。

クレーン１０は、本実施例において天井クレーンである。クレーン１０は、バケット１１、ロープ１２、レール１３、及び、移動体１４を備えている。

バケット１１は、チップ２を保持する第１状態及びチップ２を落下させる第２状態を有するものである。バケット１１は、開閉式のグラブバケットである。バケット１１は、第１位置Ｐｓ１にて開状態から閉状態にすることにより、チップ２を拾い上げて保持する。また、バケット１１は、第２位置Ｐｓ２の直上にて、チップ２を保持した閉状態から開状態にすることによりチップ２を落下させる。第１状態がバケット１１の閉状態に相当し、第２状態がバケット１１の開状態に相当する。以下、第１状態を開状態と記載し、第２状態を閉状態と記載する。

バケット１１の開状態と閉状態との切替は、開閉用ワイヤーロープ（図示省略）およびロープ１２の巻上げ及び巻下げによって実行される。各ロープの巻上げ及び巻下げは、バケット駆動部１１ａ（図２）の駆動されることにより行われる。バケット駆動部１１ａは、例えばロープ１２が巻き付けられるドラム（図示省略）及びサーボモータ（図示省略）を含んで構成されている。

ロープ１２は、バケット１１を吊り下げるものである。ロープ１２は、ワイヤーロープであり、伸縮不能に設けられている。

レール１３は、第１位置Ｐｓ１および第２位置Ｐｓ２の上方にて搬送方向Ｘに沿って設けられ、上側面にて移動体１４を搬送方向Ｘに沿って移動可能に支持するものである。搬送方向Ｘは、水平方向である。搬送方向Ｘは、図１の左右方向である。

移動体１４は、ロープ１２の上端部を保持するとともに、バケット１１によって第１位置Ｐｓ１に置かれたチップ２を拾い上げて保持させる第１搬送位置Ｐｘ１から第２位置Ｐｓ２の直上に位置する第２搬送位置Ｐｘ２に向かう方向である搬送方向Ｘに沿って移動可能なものである。移動体１４は、トロリである。移動体１４は、ロープ１２を巻上げ及び巻下げ可能に保持する。

第１搬送位置Ｐｘ１は、レール１３の上側面における第１位置Ｐｓ１の直上に対応する位置である。第１搬送位置Ｐｘ１の搬送方向Ｘの位置は、Ｘ０（Ｘ＝Ｘ０）である。第２搬送位置Ｐｘ２は、レール１３の上側面における第２位置Ｐｓ２の直上に対応する位置である。第２搬送位置Ｐｘ２の搬送方向Ｘの位置は、Ｘ３（Ｘ＝Ｘ３）である。移動体１４に収納された移動体駆動部１４ａの駆動によって車輪１４ｂが回転することにより、移動体１４がレール１３の上側面を搬送方向Ｘに沿って移動する。移動体駆動部１４ａは、サーボモータ（図示省略）を含んで構成されている。

ここで、チップ２の搬送方法について説明する。はじめにバケット１１によってチップ２が拾い上げられて保持される。具体的には、第１搬送位置Ｐｘ１に位置する移動体１４から、ロープ１２が巻き下げられることによって、バケット１１が第１位置Ｐｓ１に位置する。さらに、バケット１１が開状態から閉状態に切り替えられることによってバケット１１がチップ２を保持した後、ロープ１２の長さが所定長さになるまでロープ１２が巻上げられる。所定長さは、移動体１４が搬送方向Ｘに沿って移動する場合におけるロープ１２の長さである。

ロープ１２の長さが所定長さの状態にて移動体１４が第１搬送位置Ｐｘ１から、搬送方向Ｘに沿って第２搬送位置Ｐｘ２に向けて移動する。移動体１４の移動、及び、移動体１４の移動によって生じるロープ１２の搬送方向Ｘの振れによって、バケット１１が第２位置Ｐｓ２の直上に位置したとき、バケット１１が閉状態から開状態に切り替えられる。これにより、チップ２が落下して第２位置Ｐｓ２に位置する。

このときのバケット１１の位置は、搬送方向Ｘにおいては第２搬送位置Ｐｘ２に相当し、具体的には、第２位置Ｐｓ２の直上、かつ、第２搬送位置Ｐｘ２の直下の位置である。移動体１４は、後述する移動体制御によって制御され、第１搬送位置Ｐｘ１から、第２搬送位置Ｐｘ２より搬送方向Ｘに沿って第１搬送位置Ｐｘ１側に位置する第３搬送位置Ｐｘ３まで移動する。第３搬送位置Ｐｘ３の搬送方向Ｘの位置は、Ｘ２（Ｘ＝Ｘ２）である。

次に、制御装置２０について図２を用いて説明する。制御装置２０は、移動体１４の移動を制御するものである。制御装置２０は、記憶部２１、取得部２２、導出部２３、第１制御部２４、第２制御部２５、及び、第３制御部２６を備えている。

記憶部２１は、移動体１４の移動によって生じるバケット１１の搬送方向Ｘの運動を、移動体１４の加速度及びロープ１２の延びる方向と鉛直方向Ｙとのなす角度を用いて表された数理モデルである搬送運動モデルを記憶するものである。以下、ロープ１２の延びる方向と鉛直方向Ｙとのなす角度をロープ角度と記載する。鉛直方向Ｙは、図１の上下方向である。なお、ロープ角度は、図１において時計周りの方向を正の方向とする。

搬送運動モデルは、バケット１１及びロープ１２を単振り子とみなすことにより、式（１）によって示される。ｌはロープ１２の所定長さ、ｇは重力加速度、θはロープ角度、及び、ｘは移動体１４の搬送方向Ｘの位置を示している。ロープ角加速度は、ロープ１２の角加速度である。

また、記憶部２１は、搬送運動モデルに対する制御入力を記憶する。制御入力は、式（２）によって示される。ａ及びｂは制御ゲイン、ω_０はロープ１２の長さに対応する固有振動数、並びに、ｔは経過時間を示している。制御入力にロープ１２の長さに対応する固有振動数を含んだ正弦波を用いることにより、ロープ１２の共振を利用して、ロープ角度の最大化を図ることができる。以下、この制御入力を、正弦波制御入力と記載する。

取得部２２は、各パラメータを取得するものである。各パラメータは、搬送距離、第２制御距離、バケット１１の重量、バケット１１によって保持されるチップ２の重量、ロープ１２の所定長さ、移動体１４の最大加速度、及び、移動体１４の最大速度である。

搬送距離は、搬送方向Ｘにおけるバケット１１の移動距離である。すなわち、搬送距離は、第１搬送位置Ｐｘ１と第２搬送位置Ｐｘ２との間の搬送方向Ｘに沿った距離ｄ１である（図１）。第２制御距離は、後述する第２制御が実行される距離ｄ２である（図１）。第２制御距離は、具体的には、搬送方向Ｘにおける第１搬送位置Ｐｘ１と第２搬送位置Ｐｘ２との間の第２制御開始位置Ｐｃから、第２搬送位置Ｐｘ２までの距離である（図１）。第２制御開始位置Ｐｃは、第２制御が開始される位置であり、第３搬送位置Ｐｘ３より第１搬送位置Ｐｘ１側に位置する。第２制御開始位置Ｐｃの搬送方向Ｘの位置は、Ｘ１（Ｘ＝Ｘ１）である。なお、第２制御開始位置Ｐｃは、特許請求の範囲に記載の第４搬送位置に相当する。

各パラメータは、入力部５によって入力される。入力部５は、キーボードなどのインターフェースである。取得部２２によって取得された各パラメータは、導出部２３に導出される。

導出部２３は、ロープ１２の搬送方向Ｘの振れによってバケット１１を第２位置Ｐｓ２の直上に位置させる移動体１４の駆動パターンを、搬送運動モデルを用いて導出するものである。具体的には、導出部２３は、第１搬送位置Ｐｘ１から第２制御開始位置Ｐｃまでの移動体１４の駆動パターンを、第１制御に基づいて導出する。さらに、導出部２３は、第２制御開始位置Ｐｃから第３搬送位置Ｐｘ３までの移動体１４の駆動パターンを、搬送運動モデルを用いた第２制御に基づいて導出する。

第１制御は、最適制御の一つであるバンバン制御である。第１制御を開始する時点の制約条件として、移動体１４の移動距離がゼロ、及び移動体１４の速度がゼロに設定される。一方、第１制御を終了する時点の制約条件として、移動体１４の移動距離が、搬送距離から第２制御距離を差し引いた距離に設定され、かつ、移動体１４の速度がゼロに設定される。また、その他の制約条件として、第１搬送位置Ｐｘ１から第２制御開始位置Ｐｃまでの移動体１４の移動する時間が最短となるように設定される。

このような制約条件に基づいて導出される第１制御における移動体１４の駆動パターンは、移動体１４の加速度として導出される。この移動体１４の駆動パターンは、具体的には、図３に示すように、第１搬送位置Ｐｘ１（Ｘ＝Ｘ０）から移動体１４の駆動を開始して（時刻ｔ０）、移動体１４の速度が最大速度に到達するまで（時刻ｔ１）、移動体１４の加速度が移動体１４の正の最大加速度に設定される。この移動体１４の駆動を開始した時刻（時刻ｔ０）から、移動体１４の速度が最大速度に到達した時刻（時刻ｔ１）までの時間を第１時間Ｔ１とする。なお、この正の最大加速度に設定される第１時間Ｔ１のうち一旦減速される第２時間Ｔ２が設けられる。

続けて、移動体１４の加速度がゼロに設定される。さらに、移動体１４が第２制御開始位置Ｐｃ（Ｘ＝Ｘ１）に到達する時刻（時刻ｔ３）より第１時間Ｔ１を差し引いた時刻（時刻ｔ２）から、第１時間Ｔ１が経過した時刻（時刻ｔ３）まで、移動体１４の加速度が移動体１４の負の最大加速度に設定される。なお、この負の最大加速度に設定される第１時間Ｔ１のうち一旦加速される第３時間Ｔ３が設けられる。第２時間Ｔ２と第３時間Ｔ３とは、同じ時間に設定される。このように、移動体１４が加速される駆動パターンと移動体１４が減速される駆動パターンとが正負で反対となる。

第２制御における移動体１４の駆動パターンは、上述した搬送運動モデルに対して正弦波制御入力を用いられることにより導出される。また、第２制御を開始する時点における制約条件として、移動体１４の第２制御による移動距離がゼロ、移動体１４の速度がゼロ、ロープ角度がゼロ、ロープ１２の角速度がゼロに設定される。すなわち、ロープ１２の振れや振動が抑制された状態にて移動体１４の第２制御による駆動が開始される。以下、ロープ１２の角速度をロープ角速度と記載する。

さらに、第２制御を終了する時点における制約条件として、バケット１１の位置を第２位置Ｐｓ２の直上の位置、移動体１４の速度をゼロ、ロープ角速度をゼロに設定される。すなわち、ロープ１２及びバケット１１を単振り子とみなしたとき、第２制御を終了する時点において、バケット１１の位置は単振り子の振幅に相当する位置に位置し、かつ、バケット１１の位置が第２位置Ｐｓ２の直上に位置した状態にて、移動体１４の駆動が停止する。

このような制約条件にて、第２制御が実行される時間を最短とするように、正弦波制御入力の制御ゲインが数値解析によって求められることにより、移動体１４の駆動パターンが移動体１４の加速度として導出される（図５）。導出部２３は、移動体１４の駆動パターンを導出したことを、第１制御部２４に出力する。

第１制御部２４は、移動体１４を第１搬送位置Ｐｘ１に位置させて、かつ、バケット１１を第１位置Ｐｓ１にて開状態から閉状態に切り替えて、バケット１１によってチップ２を拾い上げて保持させる処理を実行する。第１制御部２４は、具体的には、上述したようにロープ１２を巻き下げて、バケット駆動部１１ａに制御信号を出力することにより、バケット１１を開状態から閉状態に切り替える。さらに、第１制御部２４は、ロープ１２の長さが所定長さになるまでロープ１２を巻き上げる。第１制御部２４は、これらの処理の終了時に、これらの処理が終了したことを、第２制御部２５に出力する。

第２制御部２５は、第１制御部２４によってチップ２が保持されたことに応じて、第１搬送位置Ｐｘ１から搬送方向Ｘに沿って第２搬送位置Ｐｘ２に向けて移動体１４の移動を開始させ、第１搬送位置Ｐｘ１と第２搬送位置Ｐｘ２との間の第３搬送位置Ｐｘ３にて移動体１４の移動を終了させる移動体制御を実行する。第３搬送位置Ｐｘ３は、移動体１４の移動により生じるロープ１２の搬送方向Ｘの振れによってバケット１１が第２位置Ｐｓ２の直上に到達する位置である。

移動体制御は、上述した第１制御および第２制御である。第１制御および第２制御は、この順に連続して実行される。第２制御部２５は、第１制御部２４の処理の終了したことが出力されたことに応じて、導出部２３によって導出された移動体１４の駆動パターンに基づいて、移動体駆動部１４ａに制御信号を出力する。第２制御部２５は、移動体制御の終了時に、移動体制御が終了したことを第３制御部２６に出力する。

第３制御部２６は、第２制御部２５によってバケット１１が第２位置Ｐｓ２の直上に到達したときに、バケット１１を第１状態から第２状態に切り替えることにより、チップ２を第２位置Ｐｓ２に落下させる。第３制御部２６は、具体的には、移動体制御が終了した時点に、バケット駆動部１１ａに制御信号を出力することにより、バケット１１を第１状態から第２状態に切り替える処理を実行する。

次に、制御装置２０が実行するプログラムについて図４のフローチャートを用いて説明する。制御装置２０は、Ｓ１０にて、各パラメータが入力されたか否かを判定する（取得部２２）。各パラメータが入力されていない場合、制御装置２０は、Ｓ１０にてＮＯと判定し、Ｓ１０を繰返し実行する。一方、各パラメータが入力された場合、制御装置２０は、Ｓ１０にてＹＥＳと判定し、Ｓ２０に進む。

制御装置２０は、Ｓ２０にて、移動体１４の駆動パターンを導出する（導出部２３）。続けて、制御装置２０は、Ｓ３０にて第１位置Ｐｓ１にてチップ２を拾い上げて保持し（第１制御部２４）、Ｓ４０にて移動体制御を実行する（第２制御部２５）。さらに、制御装置２０は、Ｓ５０にて第２位置Ｐｓ２にチップ２を落下させ（第３制御部２６）、Ｓ６０にて移動体１４を第１搬送位置Ｐｘ１に戻す。

次に、上述したフローチャートが実行された場合における搬送装置１の動作について、図１の概要図、並びに図３及び図５のタイムチャートを用いて説明する。はじめに、第２制御距離が１０ｍ（＝ｄ２）に設定された場合について説明する。また、他の各パラメータは次のように入力される。搬送距離は、１０ｍより大きく、第１搬送位置Ｐｘ１と第２制御開始位置Ｐｃとの間を移動体１４が最大速度にて走行可能な距離に設定される。チップ２の重量は４０００ｋｇ、ロープ１２の所定長さは２０ｍ、移動体１４の最大加速度は０．６ｍ／ｓ^２、及び、移動体１４の最大速度は１．５ｍ／ｓに設定される。

各パラメータが入力されたことに応じて（Ｓ１０でＹＥＳ）、移動体１４の駆動パターンが導出される（Ｓ２０）。具体的には、第１搬送位置Ｐｘ１（Ｘ＝Ｘ０）から第２制御開始位置Ｐｃ（Ｘ＝１）までの移動体１４の加速度が図３に示す移動体１４の加速度に示されるように導出される。さらに、第２制御開始位置Ｐｃから第３搬送位置Ｐｘ３（Ｘ＝２）までの移動体１４の駆動パターンが図５に実線にて示す移動体１４の加速度に示されるように導出される。

移動体１４の駆動パターンが導出されたことに応じて、第１位置Ｐｓ１にてチップ２が拾い上げて保持される（Ｓ３０）。具体的には、移動体１４が第１搬送位置Ｐｘ１に位置する状態にて、上述したようにバケット１１によってチップ２が保持された後、ロープ１２の長さが所定長さになるまでロープ１２が巻き上げられる（図１）。このとき、ロープ１２の振れ及び振動は抑制された状態である。

続けて、ロープ１２が巻き上げられたことに応じて、移動体制御が開始される（Ｓ４０）。はじめに図３に示す第１制御が開始される。移動体１４の加速度を正の最大加速度に設定され、移動体１４が第１搬送位置Ｐｘ１から移動を開始し（時刻ｔ０）、移動体１４が加速されて移動体１４の速度が最大速度に到達する（時刻ｔ１）。続けて、移動体１４の加速度がゼロに設定されることにより、移動体１４が最大速度にて移動する。さらに、移動体１４の加速度が負の最大加速度に切り替えられることにより（時刻ｔ２）、移動体１４が減速されて移動体１４の速度がゼロになるとともに、移動体１４が第２制御開始位置Ｐｃに到達する（時刻ｔ３；図１）。

この時（時刻ｔ３）、上述したように、移動体１４が加速される駆動パターンと移動体１４が減速される駆動パターンとが正負で反対となっているため、ロープ１２の振れ及び振動が移動体１４の移動が開始された時点（時刻ｔ１）と同じ状態となる。すなわち、移動体１４が第２制御開始位置Ｐｃに位置した時（時刻ｔ３）、ロープ１２の振れ及び振動が抑制された状態である。よってこの時（時刻ｔ３）、バケット１１は、移動体１４の直下に位置する。すなわち、バケット１１は、搬送方向Ｘにおける第２制御開始位置Ｐｃに対応する位置に位置する。

続けて図５に示す第２制御が開始される。第２制御が開始される時点において（時刻ｔ３）、移動体１４の速度がゼロである。また、ロープ角度およびロープ角速度が抑制された状態（θ＝ゼロ）である。移動体１４の加速度は、第２制御が開始される時点（時刻ｔ３）におけるゼロの状態から正弦波の１周期分の波形を描くように出力され、移動体１４が第３搬送位置Ｐｘ３に到達する時点（時刻ｔ５）においてゼロとなる。これに応じて、移動体１４の速度は、移動体１４の加速度からおよそ１／４周期分だけ遅れて、かつ、正の値となる正弦波形を描くように増加した後に減少し、移動体１４が第３搬送位置Ｐｘ３に到達する時点（時刻ｔ５）においてゼロとなる。

バケット１１は、移動体１４の移動に遅れて第２位置Ｐｓ２に向けて移動を開始するため、ロープ角度が移動体１４の移動が開始された直後から正の値を示す。そして、移動体１４が減速されたことによってバケット１１が移動体１４に追いついて、バケット１１が移動体１４の直下に位置する（時刻ｔ４）。すなわち、この時点において、ロープ角度がゼロになる（時刻ｔ４）。さらに、移動体１４が減速することにより、バケット１１が移動体１４より第２位置Ｐｓ２側に位置するため、ロープ角度が負の値を示す。

そして、移動体１４が第３搬送位置Ｐｘ３に到達した時点で移動体制御が終了する（時刻ｔ５）。この時（時刻ｔ５）、バケット１１は、搬送方向Ｘにおいて、第２制御開始位置Ｐｃ（Ｘ＝Ｘ１）に相当する位置から第２制御距離（ｄ２）だけ移動した第２搬送位置Ｐｘ２（Ｘ＝Ｘ３）に相当する位置に位置する（図１）。具体的には、この時（時刻ｔ５）、バケット１１は、第２位置Ｐｓ２の直上、かつ第２搬送位置Ｐｘ２の直下に位置する。また、この時（時刻ｔ５）、バケット１１の位置は、ロープ１２及びバケット１１を単振り子とみなした場合における単振り子の振幅に相当する位置であるため、ロープ１２の角速度であるロープ角速度がゼロである（時刻ｔ５）。なお、第３搬送位置Ｐｘ３は、第２搬送位置Ｐｘ２から搬送方向Ｘに沿って、ロープ１２の所定長さとロープ角度とを乗じた分だけ第１搬送位置Ｐｘ１側に位置する。

なお、図５の破線にて示されるように、第２制御に代えて、最短時間制御のうちバンバン制御にて実行された場合においては、移動体１４が第２搬送位置Ｐｘ２まで移動して、バケット１１を第２位置Ｐｓ２に位置させる。このバンバン制御が実行された場合、第２制御が実行された場合に比べて、移動体１４の移動距離及び搬送時間が長くなっている。

移動体制御が終了したことに応じて、バケット１１が第１状態から第２状態に切替えられることにより、第２位置Ｐｓ２にチップ２が落下する（Ｓ５０）。続けて、移動体１４が第３搬送位置Ｐｘ３から第１搬送位置Ｐｘ１に戻される（Ｓ６０）。

次に、第２制御距離が２０ｍ（＝ｄ２）に設定された場合について説明する。他のパラメータ及び第１制御については、上述した第２制御距離が１０ｍである場合と同様である。以下、第２制御についてのみ記載する。

第２制御における移動体１４の加速度は、第２制御が開始される時点（時刻ｔ３）におけるゼロの状態から正弦波の２周期分の波形を描くように出力され、移動体１４が第３搬送位置Ｐｘ３に到達する時点（時刻ｔ５）においてゼロとなる。これに応じて、移動体１４の速度は、移動体１４の加速度からおよそ１／４周期分だけ遅れて、かつ、正の値となる正弦波形を描くように出力され、移動体１４が第３搬送位置Ｐｘ３に到達する時点（時刻ｔ５）においてゼロとなる。

バケット１１は、移動体１４の移動に遅れて第２位置Ｐｓ２に向けて移動を開始し、移動体１４を一度追い越した後に移動体１４に抜かれ、移動体１４を再度追い越す。このため、ロープ角度が移動体１４の移動が開始された直後から正の値を示し、その後、ロープ角度の正負の反転が３回繰り返される。バケット１１が第２位置Ｐｓ２の直上に到達したとき（時刻ｔ５）のロープ角度は、上述した第２制御距離が１０ｍである場合に比べて大きくなっている。また、この時（時刻ｔ５）、バケット１１の位置は、ロープ１２及びバケット１１を単振り子とみなした場合における単振り子の振幅に相当する位置であるため、ロープ１２の角速度であるロープ角速度がゼロである（時刻ｔ５）。

本実施例によれば、搬送装置１は、第１位置Ｐｓ１に置かれたチップ２を、第１位置Ｐｓ１と異なる第２位置Ｐｓ２に搬送する。搬送装置１は、チップ２を保持する第１状態及びチップ２を落下させる第２状態を有するバケット１１と、バケット１１を吊り下げるロープ１２と、ロープ１２の上端部を保持するとともに、バケット１１によって第１位置Ｐｓ１に置かれたチップ２を拾い上げて保持させる位置である第１搬送位置Ｐｘ１から、第２位置Ｐｓ２の直上に位置する第２搬送位置Ｐｘ２に向かう方向である搬送方向Ｘに沿って移動可能な移動体１４と、移動体１４の移動を制御する制御装置２０と、を備えている。制御装置２０は、移動体１４を第１搬送位置Ｐｘ１に位置させて、かつ、バケット１１を第１位置Ｐｓ１にて第２状態から第１状態に切り替えることにより、バケット１１によってチップ２を拾い上げて保持させる第１制御部２４と、第１制御部２４によってバケット１１が第１状態に切替えられたことに応じて、第１搬送位置Ｐｘ１から搬送方向Ｘに沿って第２搬送位置Ｐｘ２に向けて移動体１４の移動を開始させ、第１搬送位置Ｐｘ１と第２搬送位置Ｐｘ２との間の第３搬送位置Ｐｘ３にて移動体１４の移動を終了させる移動体制御を実行する第２制御部２５であって、第３搬送位置Ｐｘ３は、移動体１４の移動により生じるロープ１２の搬送方向Ｘの振れによってバケット１１が第２位置Ｐｓ２の直上に到達する位置である、第２制御部２５と、第２制御部２５によってバケット１１が第２位置Ｐｓ２の直上に到達したときに、バケット１１を第１状態から第２状態に切り替えることにより、チップ２を第２位置Ｐｓ２に落下させる第３制御部２６と、を備えている。

これによれば、チップ２をバケット１１によって第１位置Ｐｓ１から第２位置Ｐｓ２に搬送する場合、バケット１１を吊り下げるロープ１２を保持する移動体１４が、チップ２をバケット１１に保持させる第１搬送位置Ｐｘ１から、第１搬送位置Ｐｘ１と、第２位置Ｐｓ２の直上に位置する第２搬送位置Ｐｘ２との間の第３搬送位置Ｐｘ３まで移動して停止する。さらにバケットがロープ１２の振れによって第２位置Ｐｓ２の直上に位置し、チップ２が第２位置Ｐｓ２に落下する。よって、移動体１４が第１搬送位置Ｐｘ１から第２搬送位置Ｐｘ２まで移動する場合に比べて、移動体１４の移動距離ひいては搬送時間を短くすることができる。したがって、チップ２の搬送時間を短時間化することができる。

また、制御装置２０は、移動体１４の移動によって生じるバケット１１の搬送方向Ｘの運動を、移動体１４の加速度及びロープ１２の延びる方向と鉛直方向Ｙとのなす角度を用いて表された数理モデルである搬送運動モデルを記憶する記憶部２１と、ロープ１２の搬送方向Ｘの振れによってバケット１１を第２位置Ｐｓ２の直上に位置させる移動体１４の駆動パターンを、搬送運動モデルを用いて導出する導出部２３と、をさらに備えている。第２制御部２５は、導出部２３によって導出された移動体１４の駆動パターンを用いて、移動体制御を実行する。

これによれば、制御装置２０は、搬送運動モデルを用いて移動体１４の動作パターンを導出するため、バケット１１を第２位置Ｐｓ２の直上に確実に位置させることができる。

また、搬送運動モデルに対する制御入力には、ロープ１２の長さに対応する固有振動数を含んだ正弦波が用いられる。

これによれば、移動体１４が移動したことにより生じるロープ１２の振れを共振周波数によって最大化させることができる。よって、搬送運動モデルがロープ１２の固有振動数を用いない場合に比べて移動体１４の移動距離を短くすることができる。

導出部２３は、第１搬送位置Ｐｘ１と第３搬送位置Ｐｘ３との間の第２制御開始位置Ｐｃから、第３搬送位置Ｐｘ３までの移動体１４の動作パターンを、搬送運動モデルを用いて導出する。

これによれば、制御装置２０は、第１搬送位置Ｐｘ１から第３搬送位置Ｐｘ３までの移動体１４の駆動パターンを搬送運動モデルが用いられて導出される場合に比べて、計算時間の短時間化を図ることができる。

導出部２３は、第１搬送位置Ｐｘ１から第２制御開始位置Ｐｃまでの移動体１４の動作パターンを、バンバン制御に基づいて導出する。

これによれば、第１搬送位置Ｐｘ１から第２制御開始位置Ｐｃまでの移動体１４の動作パターンを簡便化することができるとともに、移動体１４の移動速度の最大化を図ることができるため、移動体１４の搬送時間の短時間化をさらに図ることができる。また、第２制御開始位置Ｐｃにおいてロープ１２の延びる方向を鉛直方向Ｙと同じにすることができるため、第２制御開始位置Ｐｃから第３搬送位置Ｐｘ３までの搬送運動モデルによる数値計算を簡便化することができる。

なお、上述した各実施例において、搬送装置の一例を示したが、本明細書の実施例はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、上述した実施例において、クレーン１０は天井クレーンであるが、これに代えて、デッキクレーンやガントリークレーンでも良い。この場合、移動体１４は、各クレーンにおけるブームの先端部であるジブに相当する。またこの場合、搬送方向Ｘは、ブームの旋回や俯仰の動作によるジブの移動方向に相当する。

また、上述した実施例において、バケット１１は、ワイヤーロープによって駆動するワイヤーロープ式が用いられているが、これに代えて、油圧によって駆動する油圧式や電動によって駆動する電動式のバケットを用いるようにしても良い。

また、上述した実施例において、第１搬送位置Ｐｘ１は、第１位置Ｐｓ１の直上に位置するが、これに代えて、バケット１１が第１位置Ｐｓ１に到達する範囲内において、第１搬送位置Ｐｘ１を第１位置Ｐｓ１の上方に位置させても良い。

また、上述した実施例において、第１制御はバンバン制御であるが、これに代えて、フィードバック制御を用いるようにしても良い。この場合、移動体１４に加速度センサ（図示省略）を配置して、第２制御開始位置Ｐｃにおいて、上述した制約条件となるようにフィードバック制御を行う。

また、上述した実施例において、第２制御における正弦波制御入力には、ロープ１２の長さに対応する固有振動数が用いられているが、これに代えて、この固有振動数以外の振動数を用いるようにしても良い。

また、上述した実施例において、移動体制御は、第１制御及び第２制御が用いられているが、第２制御のみを用いるようにしても良い。この場合、搬送距離と第２制御距離とが同じ距離となる。

また、上述した実施例において、第１搬送位置Ｐｘ１において、ロープの振れおよび振動を抑制するように移動体を駆動させても良い。この場合、バケットに加速度センサ（図示省略）を配置して、加速度センサによって検出される加速度が所定加速度以下となるように移動体の駆動をフィードバック制御する。所定加速度は、ロープの振れ及び振動が抑制された加速度であり、実験等により実測されて導出される。

また、上述した実施例において、移動体制御は、第１制御及び第２制御が用いられているが、これに代えて、第１制御及び第２制御を用いないようにしても良い。この場合、例えば、第３搬送位置Ｐｘ３に移動体１４の移動を規制するストッパ（図示省略）を配置し、移動体１４を第３搬送位置Ｐｘ３に所定速度以上にてストッパに衝突するように移動体１４の駆動を制御する。所定速度は、移動体１４の衝突によって生じるロープ１２の振れによってバケット１１が第２位置Ｐｓ２の直上に到達する速度であり、実験等により実測されて導出される。さらに、ロープ角度を検出する角度センサ（図示省略）またはバケット１１の位置を検出する位置センサ（図示省略）を配置して、移動体１４がストッパに衝突した後、バケット１１が第２位置Ｐｓ２の直上に位置したことを角度センサまたは位置センサによって検出されたことに応じて、バケット１１が閉状態から開状態に切り替えられる。これにより、チップ２が第２位置Ｐｓ２に落下する。また、この場合、ストッパを配置せずに、移動体１４を第３搬送位置Ｐｘ３にて急停止させても良い。

また、上述した実施例において、制御装置２０は、Ｓ６０にて移動体１４を第３搬送位置Ｐｘ３から第１搬送位置Ｐｘ１に戻すが、この場合、移動体１４が第３搬送位置Ｐｘ３に到達してチップ２を落下させた時点から、Ｓ４０にて実行した移動体制御における移動体１４の加速度の制御指令値（図５）を時間軸において逆とする制御指令値を出力してもよい。この場合、移動体１４は、第３搬送位置Ｐｘ３から、Ｓ４０にて実行された移動体制御における移動体１４の軌跡（図５）と同じ軌跡をたどって第１搬送位置Ｐｘ１に戻る。これにより、バケット１１が、第２位置Ｐｓ２の直上から、Ｓ４０にて実行された移動体制御におけるバケット１１の動きと同じ軌跡（図５）をたどって第１位置Ｐｓ１の直上まで戻る（図１）。さらに、バケット１１が第１位置Ｐｓ１の直上に位置した時点及び移動体１４が第２制御開始位置Ｐｃに位置した時点には、バケット１１の振動が抑制される。

また、本明細書の要旨を逸脱しない範囲において、チップ２の種類、クレーン１０の種類、バケット１１の形状、バケット１１の駆動方式、移動体１４の駆動方式、搬送方向Ｘの方向、各位置Ｐｓ１，Ｐｓ２，Ｐｘ１，Ｐｘ２，Ｐｘ３，Ｐｃの位置、並びに、搬送運動モデル及び制御入力の構成を変更するようにしても良い。

１…搬送装置、２…搬送物（チップ）、１０…クレーン、１１…バケット、１２…ロープ、１４…移動体、２０…制御装置、２１…記憶部、２２…取得部、２３…導出部、２４…第１制御部、２５…第２制御部、２６…第３制御部、Ｐｃ…第２制御開始位置（第４搬送位置）、Ｐｓ１…第１位置、Ｐｓ２…第２位置、Ｐｘ１…第１搬送位置、Ｐｘ２…第２搬送位置、Ｐｘ３…第３搬送位置、Ｘ…搬送方向、Ｙ…鉛直方向。

Claims (3)

1. 第１位置に置かれた搬送物を、前記第１位置と異なる第２位置に搬送する搬送装置であって、
   前記搬送物を保持する第１状態及び前記搬送物を落下させる第２状態を有するバケットと、
   前記バケットを吊り下げるロープと、
   前記ロープの上端部を保持するとともに、前記バケットによって前記第１位置に置かれた前記搬送物を拾い上げて保持させる位置である第１搬送位置から、前記第２位置の直上に位置する第２搬送位置に向かう方向である搬送方向に沿って移動可能な移動体と、
   前記移動体の移動を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記移動体を前記第１搬送位置に位置させて、かつ、前記バケットを前記第１位置にて前記第２状態から前記第１状態に切り替えて、前記バケットによって前記搬送物を拾い上げて保持させる第１制御部と、
   前記第１制御部によって前記搬送物が保持されたことに応じて、前記第１搬送位置から前記搬送方向に沿って前記第２搬送位置に向けて前記移動体の移動を開始させ、前記第１搬送位置と前記第２搬送位置との間の第３搬送位置にて前記移動体の移動を終了させる移動体制御を実行する第２制御部であって、前記第３搬送位置は、前記移動体の移動により生じる前記ロープの前記搬送方向の振れによって前記バケットが前記第２位置の直上に到達する位置である、前記第２制御部と、
   前記第２制御部によって前記バケットが前記第２位置の直上に到達したときに、前記バケットを前記第１状態から前記第２状態に切り替えることにより、前記搬送物を前記第２位置に落下させる第３制御部と、
   前記移動体の移動によって生じる前記バケットの前記搬送方向の運動を、前記移動体の加速度及び前記ロープの延びる方向と鉛直方向とのなす角度を用いて表された数理モデルである搬送運動モデルを記憶する記憶部と、
   前記ロープの前記搬送方向の振れによって前記バケットを前記第２位置の直上に位置させる前記移動体の駆動パターンを、前記搬送運動モデルを用いて導出する導出部と、を備え、
   前記導出部は、前記ロープの長さに対応する固有振動数を含んだ正弦波を、前記搬送運動モデルに対する制御入力として用いることで、前記移動体が移動したことにより生じる前記ロープの振れを共振周波数によって最大化させる前記移動体の駆動パターンを導出し、
   前記第２制御部は、前記導出部によって導出された前記移動体の駆動パターンを用いて、前記移動体制御を実行する搬送装置。
2. 前記導出部は、前記第１搬送位置と前記第３搬送位置との間の第４搬送位置から、前記第３搬送位置までの前記移動体の動作パターンを、前記搬送運動モデルを用いて導出する、請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記導出部は、前記第１搬送位置から前記第４搬送位置までの前記移動体の動作パターンを、バンバン制御に基づいて導出する請求項２に記載の搬送装置。

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