JPH10109884A

JPH10109884A - ケーブルクレーン装置

Info

Publication number: JPH10109884A
Application number: JP26325996A
Authority: JP
Inventors: Noburu Hirano; 宣平野; Katsutoshi Ibaraki; 勝俊茨城; Tsutomu Nakanishi; 勉中西; Yoshiharu Kaize; 芳治海瀬
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】このような作業機械の位置検出を高精度に行
なうことのできるケーブルクレーン装置を提供すること
を解決すべき課題とする。【解決手段】工事現場Ａの上方を横切るケーブル１
と、このケーブルに走行可能に装着されたキャリア２
と、このキャリアに巻き上げワイヤ５を介して吊設さ
れ、このキャリアに対して昇降させられる作業機械４
と、キャリアを牽引する横行ワイヤ３を備えた横行装置
２１と、上記作業機械を昇降させる昇降装置２２とを備
えたケーブルクレーン装置２０において、上記作業機械
に取り付けられた発光器２３と、上記作業機械の可動範
囲全体を監視するとともに、上記発光器の座標位置を検
出する撮像管２４とを備え、この撮像管によって検出さ
れる上記座標位置信号に基づき、上記作業機械の位置を
割り出すようにしたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工事現場の上方を
横切るようにして設置されて、工事現場と工事現場の隣
接地との間で、コンクリート、工事用資材や廃材あるい
は廃土等を搬送する際に用いられるケーブルクレーン装
置に係わり、例えば、ダム工事現場においてコンクリー
トを打設する際に用いて好適なケーブルクレーン装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえば、ダム工事現場において
コンクリートを打設する場合、コンクリート製造設備で
生成されたコンクリートを、運搬台車やケーブルクレー
ン、タワークレーン、インクライン等の搬送設備を用い
て打設位置まで搬送することが行なわれており、その
内、ケーブルクレーンは、主にトランスファーカーとの
組み合わせで、最も多く用いられている。

【０００３】ところで、上述したケーブルクレーンは、
数百メートルにおよぶダムの堤体をカバーする広い搬送
範囲を有していることから、その広い搬送範囲の全てを
運転室から運転者の肉眼だけで操作運転することは、非
常に困難であり、かつ、熟練を要する作業となってい
る。

【０００４】そこで、運転者の視覚情報を補うために、
通常、打設位置付近にクレーンを誘導する作業員を配置
し、この作業員と運転者との間で無線機等による通話に
よって、上記クレーンの打設位置への誘導ならびに微調
整を行なうようにしているが、この場合にも、運転者な
らびに作業者の熟練を要する。また、ダムにおけるコン
クリート打設作業は、予め決められたブロックを一度に
連続して打設するために、打設量によっては昼夜連続作
業になり、複数の運転者が交代で運転時間を分担しても
過酷な作業となる。

【０００５】このような問題から、ケーブルクレーンの
自動化が近年盛んに試みられており、その主な手法は、
図６に示すように、打設現場の上方を横切るようにして
張設されたケーブル１と、このケーブル１に走行自在に
装着されたキャリア２と、このキャリア２を左右に牽引
する左右の横行ワイヤ３（３ａ，３ｂ）や、一方の横行
ワイヤ３ａを巻き取るとともに他方の横行ワイヤ３ｂを
巻き出すワイヤドラム６１よりなるワイヤドラム装置６
と、このキャリア２に吊り下げられた作業機械としての
コンクリート搬送用のバケット装置４を昇降させる巻き
上げワイヤ５を巻き取っているワイヤドラム装置７と、
上記ワイヤドラム装置７の回転やワイヤの巻き出し量か
ら、図７に示す位置検出手段９によって上記キャリア２
やフック８、上記バケット装置４の位置を割り出し、そ
の現在位置と位置設定手段１０によって設定される目的
位置（打設位置等）との差をコントローラ１１によって
求め、コンクリートを、打設現場の側部に設けられてい
るコンクリート製造設備１２から上記目的位置まで搬送
するものである。そして、上記横行ワイヤ３の繰り出し
巻き取りを行なうワイヤドラム装置６は横行ワイヤ３
ａ，３ｂが、同一のドラム６１に巻回された一連のもの
となっており、一方のワイヤが巻取られると他のワイヤ
は同一量巻出されるので、ワイヤドラム６１の正転逆転
により上記横行ワイヤ３の弛みが最小限度に抑さえられ
た状態で上記キャリア２がケーブル１に添って往復移動
させられるようになっている。また、ワイヤドラム装置
７の巻き上げによってバケット装置４を上昇させる等の
制御が行える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ケ
ーブルクレーンは、天井クレーン等のように固定された
走行レールに沿って移動できるものではなく、張設され
たケーブル（主索）１に走行自在に装着されたキャリア
２をケーブル１に沿って適宜間隔で支持された横行ワイ
ヤ３，巻き上げワイヤ５で操作するため、ケーブル１，
ワイヤ３，５それぞれの弛みや揺れ等によって、ワイヤ
３，５の巻きだし量が等しくても、実際のフック８やバ
ケット装置４の位置は、運転の都度に異なり、ワイヤの
変化量からクレーンの移動量を割り出すと大きな誤差を
含むことになる。ワイヤの弛みや揺れを角度計や加速度
計等を用いて検出し、ワイヤの変化量を補正しても、上
記バケット装置の位置制御を高精度に行なうことは難し
い。

【０００７】したがって、ケーブルクレーンの自動化を
効率的に実現するためには、クレーンの制御方法に先立
って、この制御を行なうための作業機械の正確な位置検
出を行なうことが必要であり、本発明は、このような作
業機械の位置検出を高精度に行なうことのできるケーブ
ルクレーン装置を提供することを解決すべき課題とす
る。また、従来、測量用の光波距離計，トランシット等
の計器を用いてクレーン側に光波を反射するターゲット
（小さな鏡）を付けて、位置を検出する例があるが、こ
の場合、ターゲットを複数付けても計器が複数のターゲ
ットを一度に計測できない。また、どのターゲットを選
択することも人手なしでは不可能であった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のケーブルクレーン装置は、上記課題を解決するため
に、工事現場の上方を横切るようにして張設されたケー
ブルと、このケーブルに走行可能に装着されたキャリア
と、このキャリアに巻き上げワイヤを介して吊設され、
このキャリアに対して上下に相対移動させられる作業機
械と、上記キャリアを牽引する横行ワイヤを備えた横行
装置と、上記巻き上げワイヤの巻き取り繰り出しを行な
うことにより、上記作業機械を昇降させる昇降装置とを
備えたケーブルクレーン装置において、上記作業機械に
取り付けられた発光器と、上記作業機械の可動範囲全体
を監視するとともに、上記発光器の座標位置を検出する
撮像管とを備え、この撮像管によって検出される上記座
標位置の信号に基づき、上記作業機械の位置を割り出す
ことを特徴としている。

【０００９】本発明の請求項２に記載のケーブルクレー
ン装置は、請求項１において、上記キャリアにも、発光
器が取り付けられているとともに、上記撮像管が、上記
作業機械に取り付けられた発光器とキャリアに取り付け
られた上記発光器の両方の座標位置を検出するようにな
されていることを特徴としている。

【００１０】また、本発明の請求項３に記載のケーブル
クレーン装置は、請求項１または請求項２において、上
記撮像管が複数設けられ、各撮像管が上記作業機械の可
動範囲の区画された領域を個別に監視するようになされ
ていることを特徴としている。

【００１１】さらに、本発明の請求項４に記載のケーブ
ルクレーン装置は、請求項１ないし請求項３の何れかに
おいて、上記発光器が複数の発光体によって構成されて
いるとともに、これらの発光体が所定のパターンで配置
され、上記撮像管が、上記発光体の配置パターンの座標
位置を検出するようになされていることを特徴としてい
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をダムのコンクリー
ト打設に適用した一実施形態について、図１ないし図５
を参照して説明する。なお、以下の説明中図６および図
７と共通する部分については同一符号を用いて説明を簡
略化する。

【００１３】図１中、符号２０で示す本実施形態に係わ
るケーブルクレーン装置は、工事現場Ａの上方を横切る
ようにして張設されたケーブル１と、このケーブル１に
走行可能に装着されたキャリア２と、このキャリア２に
巻き上げワイヤ５を介して吊設され、このキャリア２に
対して上下に相対移動させられる作業機械としてのバケ
ット装置４と、上記キャリア２を牽引する横行ワイヤ３
を備えた横行装置２１と、上記巻き上げワイヤ５の巻き
取り繰り出しを行なうことにより、上記バケット装置４
を昇降させる昇降装置２２と、上記バケット装置４に取
り付けられた発光器２３と、上記バケット装置４の可動
範囲全体を監視するとともに、上記発光器２３の座標を
検出する撮像管２４と、この撮像管２４によって検出さ
れる上記座標位置信号に基づき、上記バケット装置４の
位置を割り出す機能を有する制御装置２５と、ディスプ
レー２５ａとを備えた概略構成となっている。

【００１４】ついで、これらの詳細について説明すれ
ば、上記ケーブル１は、ダム工事現場Ａを挟んだ両岸の
それぞれに建てられた支持タワー２６間に張設されてお
り、上記キャリア２やバケット装置４等の全重量を支持
し得る強度が与えられている。

【００１５】上記キャリア２は、上記ケーブル１上に転
動自在に係合させられる複数の走行車輪２７を介して上
記ケーブル１に吊り下げされており、その走行方向前後
の端部に上記横行ワイヤ３がそれぞれ固定され、また、
下部には、巻き上げワイヤ５が掛けられるガイド滑車２
８が取り付けられ、上記巻き上げワイヤ５の上記ガイド
滑車２８の間に位置する部分には、フック８が取り付け
られた吊り上げ滑車２９が取り付けられて、このフック
８に上記バケット装置４が取り付けられている。

【００１６】このバケット装置４は、図３に示すよう
に、前記フック８に吊り下げられた基体３０と、この基
体３０にワイヤ３１を介して吊り下げられたバケット３
２と、このバケット３２の駆動用電力を供給する発電機
３３と、上記バケット３２の開閉動作を行なわせるため
の、コンクリートの打設現場の作業員からの操作信号を
受ける無線送受信器３４と、この無線送受信器３４から
の駆動信号を受けて、上記バケット３２の開閉動作を行
なわせるエアーシリンダーより成るバケット駆動装置３
５とを備えており、上記基体３０に、上記発光器２３が
取り付けられている。このように、発光器２３が基体３
０に設けられることにより、配線が容易で、しかも、バ
ケット３２が作業中に種々な場所に衝突しても発光器２
３へ衝撃が加わることがなく、信頼性が高められる。

【００１７】この発光器２３は、発光トランジスタ（Ｌ
ＥＤ）やハロゲンランプ等の発光体が用いられ、本実施
形態においては、４個の発光体２３ａ〜２３ｄを十字状
に配置することによって構成されており、この十字状の
配置パターンが上記撮像管２４による座標位置の認識パ
ターンとなされている。そして、これらの各発光体２３
ａ〜２３ｄは、太陽光線を通過させないフィルタによっ
て覆われている。

【００１８】上記撮像管２４はＣＣＤカメラが用いら
れ、上記ダム工事現場Ａに対して、上流側あるいは下流
側に所定距離離間して設置されており、本実施形態にお
いては、図１に示すように、７個の撮像管によって構成
され、これらの複数の撮像管２４によって、図２に破線
で示すように、前記キャリア２の全移動範囲を７つの監
視ブロック（区画）Ｄ〜Ｊに分けて監視するようになさ
れ、また、隣接する各監視ブロックＤ〜Ｊは、その隣接
部分において相互に重畳するように設定されている。

【００１９】さらに本実施形態においては、上記キャリ
ア２にも同様の位置検出用の発光器３６が取り付けられ
ており、上記基体３０に取り付けられている発光器２３
と異なる間隔で十字状の配置パターンで設置された４個
の発光体３６ａ〜３６ｄによって構成されている。

【００２０】上記制御装置２５は、図４に示すように、
上記発光器２３および発光器３６の配置パターンに対応
する十字状の配置パターンＰ１，Ｐ２と、ダム工事現場
Ａの地形または国家座標に対する各パターンＰ１，Ｐ２
の座標位置とが記憶されたメモリ３７と、このメモリ３
７から読みだされる座標位置を位置信号に変換してコン
トローラ１１へ出力する変換器３８とによって主に構成
され、また、この制御装置２５には、上記ダム工事現場
Ａの地形や上記検出された発光器２３，３６の位置表示
をなすディスプレイ２５ａが接続されている。そして、
上記メモリ３７に記憶される配置パターンＰ１，Ｐ２
は、上下左右にそれぞれ撮像管２４の解像度の単位であ
る１ドットずれた位置毎に座標位置に相当するアドレス
とともに記憶されており、たとえば、上記撮像管２４の
１ドット当りが１ｃｍとなるように設定しておくことに
より、上記配置パターンＰ１，Ｐ２の移動相当量のドッ
ト数がそのままｃｍ単位で検出される。

【００２１】ついで、このように構成された本実施形態
に係わるケーブルクレーン装置２０の作用について説明
する。まず、コンクリートの打設位置が、位置設定手段
１０において設定されると、その位置信号Ｑ１がコント
ローラ１１へ入力され、制御装置２５により、上記位置
信号Ｑ１に基づいて、コントローラ１１によってワイヤ
ドラム装置６，７の回転方向ならびに回転量が制御さ
れ、結果として加速度又は速度が制御されてキャリア２
やバケット装置４の移動が開始される。

【００２２】このようにキャリア２やバケット装置４の
移動が開始されると、それぞれの発光器３６，２３から
の光が、複数の撮像管２４の何れかによって検出され、
制御装置２５へ取り込まれるとともに、この制御装置２
５では、配置パターンＰ１，Ｐ２の中から、発光器３
６，２３が一致する配置パターンを検索し、この一致し
た配置パターンのアドレスを発光器３６，２３の座標位
置として出力する。本例では、配置パターンＰ２ａ，Ｐ
１ａに発光器３６，２３が一致したとき、この一致が検
出され、配置パターンＰ２ａ，Ｐ１ａのアドレスにより
座標位置が判定できる。そして、これらの配置パターン
Ｐ１，Ｐ２が位置する座標位置がメモリ３７から読み込
まれ、位置検出信号Ｑ２，Ｑ３としてコントローラ１１
へ送出され、これらの位置検出信号Ｑ２，Ｑ３が、コン
トローラ１１において、上記位置設定手段１０から送出
された位置信号Ｑ１と比較され、位置検出信号Ｑ２，Ｑ
３を設定された位置信号Ｑ１と一致させるべく上記各ワ
イヤドラム装置６，７が駆動制御される。

【００２３】このようなバケット装置４の移動制御によ
って、このバケット装置４が設定位置へ位置決めされる
が、位置決め後において、作業者からの無線指令に基づ
いてバケット３２が開放されて、所定位置にコンクリー
トが落下され、このコンクリートが作業者によって均さ
れることにより、所定位置へのコンクリート打設が行な
われる。コンクリートの打設後は、作業者の無線操作に
よって上記バケット３２が閉じられた後に、バケット装
置４がコンクリート製造設備１２へ戻されて、同様の操
作が繰り返されることによって順次打設が継続される。

【００２４】このようなバケット装置４の移動制御に際
して、このバケット装置４の位置が、発光体２３，３６
からの光を撮像管２４によって直接検出され、その検出
結果をフィードバック信号として上記バケット装置４の
位置制御が行なわれることにより、高精度の位置制御が
可能となる。したがって、設定されたコンクリートの打
設位置へ高精度に打設が行なわれるとともに、打設現場
の作業員は、バケット装置４が所定の位置へ位置決めさ
れた後に、バケット３２を開閉させる作業と、コンクリ
ートの敷き均し作業等とを行なえばよいこととなり、バ
ケット装置４の移動に何等関与する必要がなくなり、こ
の結果、コンクリートの打設に要する時間が大幅に短縮
されるばかりでなく、高精度のコンクリート打設が可能
となる。

【００２５】また、上記例においては、発光器２３や発
光器３６を複数の発光体２３ａ〜２３ｄ、３６ａ〜３６
ｄによって構成するとともに、これらを所定の配置パタ
ーンに配置したことにより、他の発光体からの光との区
別が明確となり、位置検出の誤動作が防止される。さら
に、撮像管２４を複数設けて、バケット装置４の全移動
範囲を複数に分割して監視させるようにしたから、位置
検出のための解像度が高められて、高精度の位置決め制
御が行なわれる。

【００２６】なお、上記例は一例であって、適用する工
事現場の状況や、設計要求等に基づき種々変更可能であ
る。たとえば、上記例では、撮像管２４を複数設けて、
バケット装置４の全移動範囲を複数に区画して監視する
ようにした例について示したが、単一の撮像管２４によ
って全移動範囲を一度に監視するようにしたり、単一の
撮像管２４を旋回させることによって複数の区画を監視
させることも可能である。

【００２７】また、バケット装置４は、通常広範囲を運
行させるというものではなく、その範囲はある程度一定
しているので、その運行領域を予め推定しておき、この
運行領域に対応する狭い部分の画像だけを制御装置２５
において処理するようにすれば、この制御装置２５で、
全移動範囲を処理する必要がなくなり、その分、処理速
度が高められ、前記コントローラ１１を制御装置２５の
機能に組み入れることも可能である。

【００２８】また、上記バケット装置４に代えて、荷物
把持装置を取り付けて搬送クレーンとしたり、掘削用の
バケットを取り付けて掘削と掘削土砂の搬送装置とする
こともできる。

【００２９】さらに、撮像管２４に赤外線フィルタを取
り付けることにより、可視光領域をカットすることによ
り、外乱を抑制することも可能であり、また、発光器２
３，３６を１個にして、この発光器２３，３６を点滅さ
せて連続的な自然光と区別したり、複数の発光体の配置
パターンを人工的な形状とすることにより、発光器２
３，３６の認識精度を高めることもできる。そして、上
記例では、キャリア２にも発光器３６を設けたが、バケ
ット装置４のみへの設置でもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に記載のケーブルクレーン装置によれば、移動される作
業機械の位置を、発光体の光を撮像管によって検出する
ことにより直接検出したので、高精度の位置制御を行な
うことができる。例えば、トロリーとバケットの発光位
置からバケットと巻上ワイヤの振れ量（角度，振幅）を
検出することによって適切な振れ止め制御ができる。し
たがって、設定された位置へ作業機械を高精度に位置決
めすることができるばかりでなく、作業現場の作業員
は、作業機械の移動に何等関与する必要がなくなり、こ
の結果、作業に要する時間を大幅に短縮することができ
る。また、発光体の位置を検出することにより、速度，
加速度，角度など必要な情報が得られる。

【００３１】本発明の請求項２に記載のケーブルクレー
ン装置によれば、作業機械を吊り下げるキャリアにも発
光器を取り付けることにより、複数点の位置情報に基づ
き作業機械の位置制御を行なうことができ、これによっ
て、位置制御の精度を高めることができる。すなわち、
本発明では従来の計器を用いるのと異なり、複数点を人
手なしで一度に計測できる。

【００３２】また、本発明の請求項３に記載のケーブル
クレーン装置によれば、撮像管を複数設けて、作業機械
の全移動範囲を複数に分割して監視させるようにしたか
ら、位置検出のための解像度を高めて、高精度の位置決
め制御を可能とする。

【００３３】さらに、本発明の請求項４に記載のケーブ
ルクレーン装置によれば、発光器を複数の発光体によっ
て構成するとともに、これらを所定の配置パターンに配
置したことにより、他の発光体からの光との区別を明確
にして、位置検出の誤動作を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の全体構成を示す概略図で
ある。

【図２】本発明の一実施形態示す工事現場の正面図であ
る。

【図３】本発明の一実施形態を示すもので、バケット装
置の拡大正面図である。

【図４】本発明の一実施形態を示すもので、要部のシス
テムブロック図である。

【図５】本発明の一実施形態における座標位置の検出方
法を示す概略図である。

【図６】従来のケーブルクレーン装置の一例を示す概略
図である。

【図７】従来のケーブルクレーン装置の一例のシステム
構成図である。

【符号の説明】

１ケーブル２キャリア３横行ワイヤ４バケット装置（作業機械）５巻き上げワイヤ６，７ワイヤドラム装置１０位置設定手段２０ケーブルクレーン装置２１横行装置２２昇降装置２３，３６発光器２３ａ〜２３ｄ，３６ａ〜３６ｄ発光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者海瀬芳治東京都新宿区津久戸町２番１号株式会社熊谷組東京本社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工事現場の上方を横切るようにして張設
されたケーブルと、このケーブルに走行可能に装着され
たキャリアと、このキャリアに巻き上げワイヤを介して
吊設され、このキャリアに対して上下に相対移動させら
れる作業機械と、上記キャリアを牽引する横行ワイヤを
備えた横行装置と、上記巻き上げワイヤの巻き取り繰り
出しを行なうことにより、上記作業機械を昇降させる昇
降装置とを備えたケーブルクレーン装置において、上記
作業機械に取り付けられた発光器と、上記作業機械の可
動範囲全体を監視するとともに、上記発光器の座標位置
を検出する撮像管とを備え、この撮像管によって検出さ
れる上記座標位置の信号に基づき、上記作業機械の位置
を割り出すようにしたことを特徴とするケーブルクレー
ン装置。
【請求項２】上記キャリアにも、発光器が取り付けら
れているとともに、上記撮像管が、上記作業機械に取り
付けられた発光器とキャリアに取り付けられた上記発光
器の両方の座標位置を検出するようになされていること
を特徴とする請求項１に記載のケーブルクレーン装置。
【請求項３】上記撮像管が複数設けられ、各撮像管が
上記作業機械の可動範囲の複数に区画された領域を個別
に監視するようになされていることを特徴とする請求項
１または請求項２の何れかに記載のケーブルクレーン装
置。
【請求項４】上記発光器が複数の発光体によって構成
されているとともに、これらの発光体が所定のパターン
で配置され、上記撮像管が、上記発光体の当該配置パタ
ーンの座標位置を検出するようになされていることを特
徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載のケー
ブルクレーン装置。