KR20230012013A

KR20230012013A - 하역 크레인, 하역 크레인의 흔들림 방지 방법 및 하역 반송 방법

Info

Publication number: KR20230012013A
Application number: KR1020227043885A
Authority: KR
Inventors: 유키 다카키; 유스케 요시나리; 오사무 야마구치
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2021-05-14
Publication date: 2023-01-25
Also published as: BR112022026285A2; EP4169865A4; EP4169865A1; JP7283558B2; US20230234812A1; JPWO2021261108A1; MX2022016271A; WO2021261108A1; CN115803279A

Abstract

임의의 하역 개시 위치로부터 임의의 하역 목표 위치로의 반송을 제약 조건이 없고, 또한 간이한 제어계에 의해 흔들림 방지를 제어할 수 있다. 크레인 아암 (2) 을 선회시키는 아암 선회 기구 (4) 와, 기복각을 조정하는 아암 기복 기구 (3) 와, 아암 길이를 조정하는 아암 신축 기구 (5) 와, 매단 짐 (7) 이 반송되는 궤도를 연산하여, 아암 선회 기구 (4), 아암 기복 기구 (3) 및 아암 신축 기구 (5) 를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 제어 장치는, 하역 개시 위치와 하역 목표 위치에 따라 적어도 연직 방향에서 보았을 때 직선 궤도가 되도록 궤도를 연산하고, 하역 개시 위치와, 하역 목표 위치와, 최대 속도 v_max 와, 매단 짐 흔들림 주기 T 와, 기동 시간 T₁ 을 사용하여, 궤도가 직선 궤도가 되도록 선회각 θ, 기복각 φ 및 아암 길이 L 을 연산하고, 연산한 선회각 θ, 기복각 φ 및 아암 길이 L 이 되도록, 아암 선회 기구 (4), 아암 기복 기구 (3) 및 아암 신축 기구 (5) 를 제어한다.

Description

하역 크레인, 하역 크레인의 흔들림 방지 방법 및 하역 반송 방법

본 발명은 하역 크레인, 하역 크레인의 흔들림 방지 방법 및 하역 반송 방법에 관한 것이다.

제철소에 있어서 코일 등의 제품을 선적으로 출하할 때에는, 선회식의 하역 크레인을 사용하여 반송을 실시한다. 이 작업은, 슬링을 실시하는 육지측 작업자와, 크레인 조작을 실시하는 크레인 오퍼레이터와, 코일의 선내 위치 맞춤 및 고박 (固縛) 을 실시하는 선내 작업자로 실시되고 있고, 일손이 드는 작업으로 되어 있다. 그 때문에 향후의 노동 인구 감소를 감안하면 작업 생력화의 요구가 있다.

상기 서술한 바와 같은 하역 크레인을 사용한 하역 반송 작업 중, 크레인 조작을 자동화하기 위해서는, 자동으로 매단 짐의 흔들림 방지 제어를 실시할 필요가 있다. 매단 짐의 흔들림 방지 제어를 실시하는 방법으로서, 종래에는 선회 반경을 고정시켜 일정 가속도로의 가속, 등속 운동, 및 일정 각속도로의 감속에 의해 흔들림 방지 제어를 실시하는 방법이나 (특허문헌 1 ∼ 3), 원주 방향으로의 피드백 제어를 사용하여 흔들림 방지 제어를 실시하는 방법 (특허문헌 4) 등이 취해지고 있다.

일본 공개특허공보 2004-161460호 일본 공개특허공보 2009-083977호 일본 공개특허공보 2012-001324호 일본 공개특허공보 2011-111242호

특허문헌 1 ∼ 3 에서는, 매단 짐의 반송 궤도가 원호상이기 때문에, 매단 짐의 진행 방향 (즉 원주 방향) 의 짐 흔들림 제어에 더하여 선회 반경 방향의 짐 흔들림도 제어한다. 이 때문에, 반송 시간을 매단 짐의 흔들림 주기의 정수배로 조정하거나, 반송 도중에 로프 길이를 변화시켜 흔들림 주기를 조정하거나 할 필요가 있고, 경우에 따라서는 그 조정 항목이 제약 조건이 된다.

또, 특허문헌 4 에서는, 피드백 제어를 사용하기 위해서 매단 짐의 위치 및 속도를 검출하는 센서가 필요해지기 때문에, 센서 및 추가적인 제어계 기기의 도입 비용, 메인터넌스 비용 등의 비용이 발생한다.

그래서, 본 발명은 상기의 과제에 주목해서 이루어진 것으로, 임의의 하역 개시 위치로부터 임의의 하역 목표 위치로의 반송을 제약 조건 없이, 또한 간이한 제어계에 의해 흔들림 방지를 제어할 수 있는, 하역 크레인, 하역 크레인의 흔들림 방지 방법 및 하역 반송 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 크레인 아암의 아암 선단부에 형성된 와이어로 매달아 내린 매단 짐을, 상기 크레인 아암의 선회 동작에 의해 임의의 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지 반송하는 하역 크레인으로서, 상기 크레인 아암을 선회시키는 아암 선회 기구와, 상기 크레인 아암의 기복각 (起伏角) 을 조정하는 아암 기복 기구와, 상기 크레인 아암의 아암 길이를 조정하는 아암 신축 기구와, 상기 매단 짐이 반송되는 궤도를 연산하여, 상기 아암 선회 기구, 상기 아암 기복 기구 및 아암 신축 기구를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 하역 개시 위치와 하역 목표 위치에 따라, 적어도 연직 방향에서 보았을 때 직선 궤도가 되도록 상기 궤도를 연산하고, 하역 개시 위치와, 하역 목표 위치와, 최대 속도와, 매단 짐 흔들림 주기와, 기동 시간을 사용하여, 상기 궤도가 상기 직선 궤도가 되도록 상기 크레인 아암의 선회각, 상기 기복각 및 상기 아암 길이를 연산하고, 연산한 상기 선회각, 상기 기복각 및 상기 아암 길이가 되도록, 상기 아암 선회 기구, 상기 아암 기복 기구 및 아암 신축 기구를 제어하는, 하역 크레인이 제공된다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 크레인 아암의 아암 선단부에 형성된 와이어로 매달아 내린 매단 짐을, 상기 크레인 아암의 선회 동작에 의해 임의의 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지 반송하는 하역 크레인의 흔들림 방지 방법으로서, 상기 하역 크레인으로서, 상기 크레인 아암을 선회시키는 아암 선회 기구와, 상기 크레인 아암의 기복각을 조정하는 아암 기복 기구와, 상기 크레인 아암의 아암 길이를 조정하는 아암 신축 기구를 구비하는 것을 사용하여, 하역 개시 위치와 하역 목표 위치에 따라, 적어도 연직 방향에서 보았을 때 직선 궤도가 되도록 상기 매단 짐이 반송되는 궤도를 연산하고, 하역 개시 위치와, 하역 목표 위치와, 최대 속도와, 매단 짐 흔들림 주기와, 기동 시간을 사용하여, 상기 궤도가 상기 직선 궤도가 되도록 상기 크레인 아암의 선회각, 상기 기복각 및 상기 아암 길이를 연산하고, 연산한 상기 선회각, 상기 기복각 및 상기 아암 길이가 되도록, 상기 아암 선회 기구, 상기 아암 기복 기구 및 아암 신축 기구를 제어하는, 하역 크레인의 흔들림 방지 방법이 제공된다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 크레인 아암의 아암 선단부에 형성된 와이어로 매달아 내린 매단 짐을, 상기 크레인 아암의 선회 동작에 의해 임의의 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지 반송하는 하역 크레인에 의한 하역 반송 방법으로서, 상기 하역 크레인을 사용하여, 상기 매단 짐을 반송하는, 하역 반송 방법이 제공된다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 임의의 하역 개시 위치로부터 임의의 하역 목표 위치로의 반송을 제약 조건이 없고, 또한 간이한 제어계에 의해 흔들림 방지를 제어할 수 있는, 하역 크레인, 하역 크레인의 흔들림 방지 방법 및 하역 반송 방법이 제공된다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 하역 크레인을 나타내는 측면도이다.
도 2 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 하역 크레인을 나타내는 평면도이다.
도 3 은, 크레인 아암의 아암 선단부의 궤도를 나타내는 설명도이다.
도 4 는, 아암 선단부의 가속도의 제어 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 5 는, 아암 선단부의 속도의 제어 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 실시예 1 에 있어서의 매단 짐의 궤적을 나타내는 설명도이다.
도 7 은, 실시예 1 에 있어서의 매단 짐의 좌표 위치의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8 은, 실시예 1 에 있어서의 매단 짐의 속도의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9 는, 실시예 2 에 있어서의 매단 짐의 궤적을 나타내는 설명도이다.
도 10 은, 실시예 2 에 있어서의 매단 짐의 좌표 위치의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 11 은, 실시예 2 에 있어서의 매단 짐의 속도의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12 는, 실시예 3 에 있어서의 매단 짐의 궤적을 나타내는 설명도이다.
도 13 은, 실시예 3 에 있어서의 매단 짐의 좌표 위치의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14 는, 실시예 3 에 있어서의 매단 짐의 속도의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.

이하의 상세한 설명에서는, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도면의 기재에 있어서, 동일 또는 유사한 부분에는 동일 또는 유사한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 각 도면은 모식적인 것이며, 현실의 것과는 상이한 경우가 포함된다. 또, 이하에 나타내는 실시형태는, 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것으로서, 본 발명의 기술적 사상은, 구성 부품의 재질, 구조, 배치 등을 하기의 것에 특정하는 것이 아니다. 본 발명의 기술적 사상은, 특허청구의 범위에 기재된 청구항이 규정하는 기술적 범위 내에 있어서 여러 가지 변경을 가할 수 있다.

<하역 크레인>

본 발명의 일 실시형태에 관련된 하역 크레인 (1) 에 대해 설명한다. 하역 크레인 (1) 은, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 크레인 아암 (2) 과, 아암 기복 기구 (3) 와, 아암 선회 기구 (4) 와, 아암 신축 기구 (5) 와, 와이어 (6) 를 구비한다. 크레인 아암 (2) 의 와이어 (6) 가 장착된 선단을, 아암 선단부 (21) 라고도 한다. 또한, 도면에 있어서, x 축, y 축 및 z 축은, 서로 직교하는 축이고, x 축 및 y 축은 수평 방향에 평행한 축이고, z 축은 연직 방향에 평행한 축이다. 하역 크레인 (1) 은, 와이어 (6) 의 선단에 장착되는 매단 짐 (7) 을 매달아 올리고, 하역 개시 위치 (x₁, y₁) 로부터 하역 목표 위치 (x₂, y₂) 까지 반송한다. 또한, 본 실시형태에서는, 일례로서, 매단 짐 (7) 은, 제철소에서 제조된 제품인 코일로 한다.

아암 기복 기구 (3) 는, 기복각 φ [°] 를 조정한다. 기복각 φ [°] 란, 수평 방향에 대한 크레인 아암 (2) 의 연장 방향의 각도이다. 아암 선회 기구 (4) 는, 크레인 아암 (2) 을 선회시킴으로써, 선회각 θ [°] 를 조정한다. 선회각 θ [°] 란, x 축 방향에 대한 크레인 아암 (2) 의 연장 방향의 각도이다. 아암 신축 기구 (5) 는, 아암 길이 L [m] 을 조정한다. 아암 길이 L [m] 이란, 아암 선회 기구 (4) 가 형성된 크레인 아암 (2) 의 지지 위치로부터의 크레인 아암 (2) 의 연장 방향의 돌출 길이이다.

또, 하역 크레인 (1) 에는, 와이어 (6) 의 아암 선단부 (21) 로부터의 와이어 길이를 조정하는 감아올림 장치 (도시 생략) 가 형성된다. 또한, 하역 크레인 (1) 에는, 제어 장치 (도시 생략) 가 형성된다. 제어 장치는, 매단 짐 (7) 을 하역 개시 위치 (x₁, y₁) 로부터 하역 목표 위치 (x₂, y₂) 에 반송하기 위해, 아암 기복 기구 (3), 아암 선회 기구 (4), 아암 신축 기구 (5) 및 감아올림 장치를 제어하여, 기복각 φ, 선회각 θ, 아암 길이 L 및 와이어 길이를 조정한다. 제어 장치는, 하역 개시 위치와 하역 목표 위치에 따라, 적어도 연직 방향 (z 축 방향) 에서 보았을 때 직선 궤도가 되도록 매단 짐 (7) 의 궤도를 연산한다. 그 후, 제어 장치는, 하역 개시 위치와, 하역 목표 위치와, 최대 속도 v_max 와, 매단 짐 흔들림 주기 T 와, 기동 시간 T₁ 을 사용하여, 매단 짐 (7) 의 궤도가 직선 궤도가 되도록, 크레인 아암 (2) 의 선회각 θ, 기복각 φ 및 아암 길이 L 을 연산한다. 그리고, 제어 장치는, 연산한 선회각 θ, 기복각 φ 및 아암 길이 L 이 되도록, 아암 선회 기구 (4), 아암 기복 기구 (3) 및 아암 신축 기구 (5) 를 제어함으로써, 매단 짐 (7) 을 반송한다. 제어 장치에 의한 하역 크레인 (1) 의 흔들림 방지 방법에 대한 상세한 것은 후술한다.

<하역 크레인의 흔들림 방지 방법>

본 실시형태에 관련된 하역 크레인 (1) 의 흔들림 방지 방법에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 하역 개시 위치인 시점 (x₁, y₁) 으로부터, 하역 목표 위치인 종점 (x₂, y₂) 에, 매단 짐 (7) 을 반송한다. 또한, 도 3 에 나타내는 좌표계에 있어서, 원점의 위치는, 크레인 아암 (2) 의 선회 중심의 위치이다. 그리고, 본 실시형태에서는, 적어도 z 방향 (연직 방향) 에서 본 x-y 평면에 있어서, 매단 짐 (7) 을 시점 (x₁, y₁) 에서 종점 (x₂, y₂) 으로 직선적으로 반송한다. 이 때, 매단 짐 (7) 의 x-y 평면 내의 반송 경로는, 하기 (1) 식으로 나타내는 직선 궤도가 된다. 또한, (1) 식에 있어서, x 및 y 는, 크레인 아암 (2) 의 아암 선단부 (21) 의 x 좌표 및 y 좌표를 각각 나타낸다.

이 직선 궤도 상에서 매단 짐 (7) 을 반송시킬 때, 아암 선단부 (21) 의 위치 (x, y) 는, 하역 크레인 (1) 의 선회 반경 r [m] 을 사용하여, 하기 (2) 식 및 (3) 식으로 나타낸다. 또한, 선회 반경 r 은, (1) 식 ∼ (3) 식으로부터, 하기 (4) 식으로 나타낸다.

또한, 아암 선단부 (21) 의 위치인 x 및 y 는, 선회각 θ 를 사용하여, 하기 (5) 식 및 (6) 식으로 나타낸다.

이로써, 아암 선단부 (21) 의 x-y 평면에 있어서의 속도 v [m/s] 는, 하기 (7) 식과 같이 나타낸다.

이상을 선회각 속도 dθ/dt 에 대해 풂으로써, 크레인 아암 (2) 의 아암 선단부 (21) 를, 도 3 의 직선 궤도에 있어서 속도 v 로 움직이기 위해서 필요한 선회각 속도 dθ/dt (하기 (8) 식) 를 도출할 수 있다. 또한, t 는 선회 개시로부터의 시간 (경과 시간) [s] 을 나타낸다.

계속해서, 아암 선단부 (21) 의 속도 v 의 제어 패턴에 대해 설명한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 일정 시간인 기동 시간 T₁ [s] 로 직선적으로 가속도 a 를 기동시킨다. 기동 시간 T₁ 은, 가속도 a 를 변화시키는 소정의 시간이고, 설비 사양의 범위 내에서 가능한 한 짧은 시간으로 하는 것이 바람직하다. 이어서, 일정한 가속도 a 로 흔들림 주기 T 의 n (자연수) 배의 시간 (nT) 을 들여 가속을 실시한다. 또한, 반송 시간은 짧은 편이 바람직하기 때문에, 설비의 출력적으로 실현 가능하면, n = 1 로 하는 것이 바람직하다. 흔들림 주기 T 는, 하기 (9) 식으로 정의된다. 또한, (9) 식에 있어서, l 은 와이어 (6) 의 길이 [m] 이고, G 는 중력 가속도 [m/s²] 이다.

또한, T₁ 의 시간에서 가속도 a 를 직선적으로 저감시켜 정속으로의 반송을 실시한다. 이와 같이 함으로써 정속으로의 반송 중은 매단 짐 (7) 의 흔들림각이 0°가 된다. 그 후, 정지시에는, 가속시와 반대의 조작을 실시하여, 흔들림각 0°로 목표 위치에 매단 짐 (7) 을 정지시킨다.

이와 같은 제어를 실시했을 경우에 있어서의 아암 선단부 (21) 의 속도 v 의 시간 변화를 도 5 에 나타낸다. 도 5 에 있어서, t_t 는 매단 짐 반송 시간 [s] 이고, 하기 (10) 식으로 나타내는, 도 5 의 그래프의 사선으로 둘러싸인 면적 S (즉 그래프의 적분값) 가 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지의 거리가 되도록 매단 짐 반송 시간 t_t 가 설정된다. 또한, (10) 식 등에 있어서, v_max 는 저속 주행시의 속도인 최대 속도 [m/s] 이다. 그리고, 이 속도 v 를 (8) 식에 대입함으로써, 하기 (11) 식 ∼ (17) 식으로 나타내는, 각 시간 t 에 있어서의 선회각 속도 dθ/dt 가 도출된다. 또한, (11) 식은 t < T₁ 이 되는 시간, (12) 식은 T₁ ≤ t < nT 가 되는 시간, (13) 식은 nT ≤ t < nT + T₁ 이 되는 시간, (14) 식은 nT + T₁ ≤ t < t_t - nT - T₁ 이 되는 시간, (15) 식은 t_t - nT - T₁ ≤ t < t_t - nT 가 되는 시간, (16) 식은 t_t - nT ≤ t < t_t - T₁ 이 되는 시간, (17) 식은 t_t - T₁ ≤ t ≤ t_t 가 되는 시간에 있어서의 아암 선단부 (21) 의 속도 v 를 각각 나타낸다.

다음으로, 크레인 아암 (2) 의 기복각 φ 및 아암 길이 L 의 제어에 대해 설명한다. 하역 크레인 (1) 의 선회 반경 r 은, 아암 길이 L 과 기복각 φ 를 사용하여 하기 (18) 식으로 나타낸다. 그리고, (18) 식을 (4) 식에 대입하고, 양변을 시간 미분하면, 하기 (19) 식이 도출된다. 또한, 매단 짐 (7) 의 높이를 일정하게 반송을 하는 경우, Lsinφ 가 일정해지므로, 하기 (20) 식을 얻을 수 있다. 그리고, (19) 식과 (20) 식에 의해, 하기 (21) 식 및 (22) 식이 도출된다.

요컨대, 본 실시형태에 관련된 하역 크레인 (1) 의 흔들림 방지 방법에서는, 하역 크레인 (1) 으로 매단 짐 (7) 을 반송할 때, 먼저, 하역 크레인 (1) 에 형성된 제어 장치 등에 의해, 하역 개시 위치 (x₁, y₁) 로부터 하역 목표 위치 (x₂, y₂) 까지의 궤도가 연산된다. 이 때, 하역 개시 위치 (x₁, y₁) 로부터 하역 목표 위치 (x₂, y₂) 까지의 궤도가, z 방향에서 본 x-y 평면에 있어서 직선 궤도가 되도록 연산이 실시된다. 이 연산에서는, 크레인 아암 (2) 의 선회각 θ 를 (8) 식을 사용하여 결정하는 것이 바람직하다. 이어서, 본 실시형태에 관련된 하역 크레인 (1) 의 흔들림 방지 방법에서는, 연산된 궤도로, 매단 짐 (7) 을 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지 반송한다.

이와 같이 함으로써, 매단 짐 (7) 의 짐 흔들림의 제어에서는, 매단 짐 (7) 의 진행 방향의 짐 흔들림을 제어하기만 하면 되므로, 특허문헌 1 ∼ 3 과 같이 선회경 (旋回徑) 방향의 짐 흔들림을 제어할 필요가 없다. 이 때문에, 짐 흔들림의 제어를 위한 조정 항목이 적어져, 제어가 용이해진다. 또, 본 실시형태에 의하면, 특허문헌 1 ∼ 3 과 같은 원호 궤도로 반송하는 경우에 비해 반송 거리가 짧아지기 때문에, 반송 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 의하면, 하역 개시 위치와 하역 목표 위치에서 선회 반경이 상이한 경우에 있어서도, 특허문헌 1 ∼ 3 과 달리, 선회 반경 방향의 짐 흔들림을 흡수하는 조작을 추가로 실시할 필요가 없다. 또, 본 실시형태에서는, 피드백 제어를 사용할 필요가 없기 때문에, 매단 짐 (7) 의 위치 및 속도를 검출하는 센서의 도입이나, 센서의 추가에 수반하는 제어계 기기의 도입 등을 할 필요가 없다. 이 때문에, 본 실시형태에 의하면, 특허문헌 4 에 비해, 기기 구성을 간이하게 할 수 있고, 기기의 도입이나 메인터넌스 등에 드는 비용을 저렴화할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 관련된 하역 크레인 (1) 의 흔들림 방지 방법에서는, 매단 짐 (7) 을 반송하는 직선 궤도를 연산한 후, 하역 크레인 (1) 에 형성된 제어 장치 등에 의해, x-y 평면에 있어서의 아암 선단부 (21) 의 속도 (21) 가 연산된다. 이 때, x-y 평면에 있어서의 아암 선단부 (21) 의 속도 (21) 는, 선회 개시로부터의 시간 t 에 따라, (11) 식 ∼ (17) 식으로 연산되는 것이 바람직하다. 이 때, 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지의 x-y 평면에 있어서의 거리에 따라, (10) 식으로부터 매단 짐 반송 시간 t_t 가 구해진다. 또한, (10) 식에 있어서, 설정되는 최대 속도 v_max 나 흔들림 주기 T, 정수 (定數) n, 기동 시간 T₁ 에 대해서는, 미리 설정되어도 된다. 이와 같이 함으로써, 매단 짐 (7) 의 진행 방향으로의 짐 흔들림을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 관련된 하역 크레인 (1) 의 흔들림 방지 방법에서는, 제어 장치로, 크레인 아암 (2) 의 아암 길이 L 및 기복각 φ 를 (19) 식을 만족하는 조건으로서, 제어하는 것이 바람직하다. 또, 매단 짐 (7) 을 일정한 높이로 제어하고자 하는 경우에는, 추가로, 크레인 아암 (2) 의 아암 길이 L 및 기복각 φ 를 (21) 식 및 (22) 식으로 제어하는 것이 바람직하다.

<변형예>

이상으로, 특정한 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명했지만, 이들 설명에 의해 발명을 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다. 본 발명의 설명을 참조함으로써, 당업자에게는, 개시된 실시형태와 함께 여러 가지 변형예를 포함하는 본 발명의 다른 실시형태도 분명하다. 따라서, 특허청구의 범위에 기재된 발명의 실시형태에는, 본 명세서에 기재한 이들 변형예를 단독 또는 조합하여 포함하는 실시형태도 망라한다고 해석해야 한다.

예를 들어, 상기 실시형태에서는, 매단 짐 (7) 의 직선 궤도가, 하역 개시 위치와 하역 목표 위치를 연결하는, 높이가 일정한 것으로 했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 매단 짐 (7) 의 높이는 일정하지 않아도 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 매단 짐 (7) 이 열연 코일인 것으로 했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 매단 짐 (7) 은, 도 1 및 도 2 와 같은 하역 크레인 (1) 으로 반송되는 것이면, 다른 것이어도 된다.

<실시형태의 효과>

(1) 본 발명의 일 양태에 관련된 하역 크레인 (1) 은, 크레인 아암 (2) 의 아암 선단부 (21) 에 형성된 와이어 (6) 로 매달아 내린 매단 짐 (7) 을, 크레인 아암 (2) 의 선회 동작에 의해 임의의 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지 반송하는 하역 크레인 (1) 으로서, 크레인 아암 (2) 을 선회시키는 아암 선회 기구 (4) 와, 크레인 아암 (2) 의 기복각 φ 를 조정하는 아암 기복 기구 (3) 와, 크레인 아암 (2) 의 아암 길이 L 을 조정하는 아암 신축 기구 (5) 와, 매단 짐 (7) 이 반송되는 궤도를 연산하여, 아암 선회 기구 (4), 아암 기복 기구 (3) 및 아암 신축 기구 (5) 를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 제어 장치는, 하역 개시 위치와 하역 목표 위치에 따라, 적어도 연직 방향에서 보았을 때 직선 궤도가 되도록 궤도를 연산하고, 하역 개시 위치와, 하역 목표 위치와, 최대 속도 v_max 와, 매단 짐 흔들림 주기 T 와, 기동 시간 T₁ 을 사용하여, 궤도가 직선 궤도가 되도록 크레인 아암 (2) 의 선회각 θ, 기복각 φ 및 아암 길이 L 을 연산하고, 연산한 선회각 θ, 기복각 φ 및 아암 길이 L 이 되도록, 아암 선회 기구 (4), 아암 기복 기구 (3) 및 아암 신축 기구 (5) 를 제어한다.

상기 (1) 의 구성에 의하면, 매단 짐 (7) 을 직선 궤도로 반송하기 때문에, 원호 궤도로 반송하는 경우에 비해, 짐 흔들림의 제어를 위한 조정 항목이 적어져, 제어가 용이해진다. 또, 반송 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 피드백 제어를 사용할 필요가 없기 때문에, 기기 구성을 간이하게 할 수 있고, 기기의 도입이나 메인터넌스 등에 드는 비용을 저렴화할 수 있다.

(2) 상기 (1) 의 구성에 있어서, 제어 장치는, 직선 궤도의 연직 방향의 높이가 일정해지도록 연산한다.

상기 (2) 의 구성에 의하면, 매단 짐 (7) 의 높이를 일정하게 반송할 수 있다.

(3) 상기 (1) 또는 (2) 의 구성에 있어서, 제어 장치는, (11) 식 ∼ (17) 식으로부터 연산되는 아암 선단부 (21) 의 속도 v 를 사용하여, (8) 식으로부터 선회각 θ 를 연산하고, 속도 v 를 연산할 때, t < T₁ 이 되는 시간에 (17) 식을 사용하고, T₁ ≤ t < nT 가 되는 시간에 (12) 식을 사용하고, nT ≤ t < nT + T₁ 이 되는 시간에 (13) 식을 사용하고, nT + T₁ ≤ t < t_t - nT - T₁ 이 되는 시간에 (14) 식을 사용하고, t_t - nT - T₁ ≤ t < t_t - nT 가 되는 시간에 (15) 식을 사용하고, t_t - nT ≤ t < t_t - T₁ 이 되는 시간에 (16) 식을 사용하고, t_t - T₁ ≤ t ≤ t_t 가 되는 시간에 (17) 식을 사용한다.

상기 (3) 의 구성에 의하면, 간이한 제어 방법으로 매단 짐 (7) 의 짐 흔들림을 제어할 수 있다.

(4) 상기 (1) ∼ (3) 중 어느 1 개의 구성에 있어서, 제어 장치는, 기복각 φ 및 아암 길이 L 을 (19) 식을 만족하는 조건으로 제어한다.

상기 (4) 의 구성에 의하면, 간이한 제어 방법으로, 매단 짐 (7) 을 직선 궤도로 반송할 수 있다.

(5) 상기 (1) ∼ (4) 중 어느 1 개의 구성에 있어서, 제어 장치는, 기복각 φ 및 아암 길이 L 을 (21) 식 및 (22) 식을 만족하는 조건으로 제어한다.

상기 (5) 의 구성에 의하면, 간이한 제어 방법으로, 매단 짐 (7) 을 일정한 높이로 반송할 수 있다.

(6) 본 발명의 일 양태에 관련된 하역 크레인의 흔들림 방지 방법은, 크레인 아암 (2) 의 아암 선단부 (21) 에 형성된 와이어 (6) 로 매달아 내린 매단 짐 (7) 을, 크레인 아암 (2) 의 선회 동작에 의해 임의의 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지 반송하는 하역 크레인 (1) 의 흔들림 방지 방법으로서, 하역 크레인 (1)으로서, 크레인 아암 (2) 을 선회시키는 아암 선회 기구 (4) 와, 크레인 아암 (2) 의 기복각 φ 를 조정하는 아암 기복 기구 (3) 와, 크레인 아암 (2) 의 아암 길이 L 을 조정하는 아암 신축 기구 (5) 를 구비하는 것을 사용하고, 하역 개시 위치와 하역 목표 위치에 따라, 적어도 연직 방향에서 보았을 때 직선 궤도가 되도록 매단 짐 (7) 이 반송되는 궤도를 연산하고, 하역 개시 위치와, 하역 목표 위치와, 최대 속도 v_max 와, 매단 짐 흔들림 주기 T 와, 기동 시간 T₁ 을 사용하여, 궤도가 직선 궤도가 되도록 크레인 아암 (2) 의 선회각 θ, 기복각 φ 및 아암 길이 L 을 연산하고, 연산한 선회각 θ, 기복각 φ 및 아암 길이 L 이 되도록, 아암 선회 기구 (4), 아암 기복 기구 (3) 및 아암 신축 기구 (5) 를 제어한다.

상기 (6) 의 구성에 의하면, 상기 (1) 과 동일한 효과가 얻어진다.

(7) 본 발명의 일 양태에 관련된 하역 반송 방법은, 크레인 아암 (2) 의 아암 선단부 (21) 에 형성된 와이어 (6) 로 매달아 내린 매단 짐 (7) 을, 크레인 아암 (2) 의 선회 동작에 의해 임의의 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지 반송하는 하역 크레인 (1) 에 의한 하역 반송 방법으로서, 상기 (1) ∼ (5) 중 어느 1 개 구성의 하역 크레인 (1) 을 사용하여, 매단 짐을 반송한다.

상기 (7) 의 구성에 의하면, 상기 (1) ∼ (5) 의 구성과 동일한 효과가 얻어진다.

실시예 1

다음으로, 본 발명자들이 실시한 실시예 1 에 대해 설명한다. 실시예 1 에서는, 도 1 에 나타내는 하역 크레인 (1) 으로 상기 실시형태와 동일한 흔들림 방지 제어를 실시하고, 길이 10 m 의 와이어 (6) 로 매단 중량 10 t 의 열연 코일을 매단 짐 (7) 으로서 반송하였다. 또, 실시예 1 에서는, 하역 크레인 (1) 의 선회 중심을 원점으로 하는 좌표계 (x, y) (단위 「m」) 에 있어서, 하역 개시 위치 (20, 0) 로부터 하역 목표 위치 (-5, 15) 까지 매단 짐 (7) 을 반송하였다. 또, 실시예 1 에서는, 크레인 아암 (2) 의 초기 조건으로서, 선회각 θ 가 0°, 기복각 φ 가 48°, 아암 길이 L 을 30 m 로 하였다. 또, 선회 기동 시간 T₁ 을 매단 짐 (7) 의 흔들림 주기 T 의 절반으로 하고, 최대 속도 v_max 를 1.5 m/s 로 하고, (11) 식 ∼ (17) 식에 있어서의 정수 n 을 1 로 하였다.

실시예 1 에 있어서의 매단 짐 (7) 의 궤적을 도 6 에 나타낸다. 또, 각 시간 t 에서의 x 방향 및 y 방향의 매단 짐 (7) 의 좌표 위치의 변화를 도 7 에 나타낸다. 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지 직선적으로 매단 짐 (7) 이 이동한 것을 알 수 있다. 또, 각 시간 t 에 있어서의 매단 짐 (7) 의 속도 v 의 변화를 도 8 에 나타낸다. 하역 목표 위치에 도착하는 시간 t 에서 속도 v 가 0 이 되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 점에서, 매단 짐 (7) 의 흔들림 방지 제어가 되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

실시예 2

또, 본 발명자들은 실시예 1 과 동일한 하역 크레인 (1) 을 사용하여 실시예 2 를 실시하였다. 실시예 2 에서는, 하역 크레인 (1) 의 선회 중심을 원점으로 하는 좌표계 (x, y) (단위 「m」) 에 있어서, 하역 개시 위치 (10, 10) 로부터 하역 목표 위치 (-5, 15) 까지 매단 짐 (7) 을 반송하였다. 또, 실시예 2 에서는, 크레인 아암 (2) 의 초기 조건으로서, 선회각 θ 가 45°, 기복각 φ 가 62°, 아암 길이 L 을 30 m 로 하였다. 또, 선회 기동 시간 T₁ 을 매단 짐 (7) 의 흔들림 주기 T 의 절반으로 하고, 최대 속도 v_max 를 1.5 m/s 로 하고, (11) 식 ∼ (17) 식에 있어서의 정수 n 을 1 로 하였다.

실시예 2 에 있어서의 매단 짐 (7) 의 궤적을 도 9 에 나타낸다. 또, 각 시간 t 에서의 x 방향 및 y 방향의 매단 짐 (7) 의 좌표 위치의 변화를 도 10 에 나타낸다. 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지 직선적으로 매단 짐 (7) 이 이동한 것을 알 수 있다. 또, 각 시간 t 에 있어서의 매단 짐 (7) 의 속도 v 의 변화를 도 11 에 나타낸다. 하역 목표 위치에 도착하는 시간 t 에서 속도 v 가 0 이 되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 점에서, 실시예 1 과 동일하게, 매단 짐 (7) 의 흔들림 방지 제어가 되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

실시예 3

또한, 본 발명자들은 실시예 1 과 동일한 하역 크레인 (1) 을 사용하여 실시예 3 을 실시하였다. 실시예 2 에서는, 하역 크레인 (1) 의 선회 중심을 원점으로 하는 좌표계 (x, y) (단위 「m」) 에 있어서, 하역 개시 위치 (20, 0) 로부터 하역 목표 위치 (-5, 15) 까지 매단 짐 (7) 을 반송하였다. 또, 실시예 3 에서는, 크레인 아암 (2) 의 초기 조건으로서, 선회각 θ 가 0°, 기복각 φ 가 48°, 아암 길이 L 을 30 m 로 하였다. 또, 선회 기동 시간 T₁ 을 매단 짐 (7) 의 흔들림 주기 T 의 절반으로 하고, 최대 속도 v_max 를 1.5 m/s 로 하고, (11) 식 ∼ (17) 식에 있어서의 정수 n 을 1 로 하였다.

실시예 3 에 있어서의 매단 짐 (7) 의 궤적을 도 12 에 나타낸다. 또, 각 시간 t 에서의 x 방향 및 y 방향의 매단 짐 (7) 의 좌표 위치의 변화를 도 13 에 나타낸다. 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지 직선적으로 매단 짐 (7) 이 이동한 것을 알 수 있다. 또, 각 시간 t 에 있어서의 매단 짐 (7) 의 속도 v 의 변화를 도 14 에 나타낸다. 하역 목표 위치에 도착하는 시간 t 에서 속도 v 가 0 이 되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 점에서, 실시예 1 과 동일하게, 매단 짐 (7) 의 흔들림 방지 제어가 되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

1 : 하역 크레인
2 : 크레인 아암
21 : 아암 선단부
3 : 아암 기복 기구
4 : 아암 선회 기구
5 : 아암 신축 기구
6 : 와이어
7 : 매단 짐

Claims

크레인 아암의 아암 선단부에 형성된 와이어로 매달아 내린 매단 짐을, 상기 크레인 아암의 선회 동작에 의해 임의의 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지 반송하는 하역 크레인으로서,
상기 크레인 아암을 선회시키는 아암 선회 기구와,
상기 크레인 아암의 기복각을 조정하는 아암 기복 기구와,
상기 크레인 아암의 아암 길이를 조정하는 아암 신축 기구와,
상기 매단 짐이 반송되는 궤도를 연산하여, 상기 아암 선회 기구, 상기 아암 기복 기구 및 아암 신축 기구를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는,
하역 개시 위치와 하역 목표 위치에 따라, 적어도 연직 방향에서 보았을 때 직선 궤도가 되도록 상기 궤도를 연산하고,
하역 개시 위치와, 하역 목표 위치와, 최대 속도와, 매단 짐 흔들림 주기와, 기동 시간을 사용하여, 상기 궤도가 상기 직선 궤도가 되도록 상기 크레인 아암의 선회각, 상기 기복각 및 상기 아암 길이를 연산하고,
연산한 상기 선회각, 상기 기복각 및 상기 아암 길이가 되도록, 상기 아암 선회 기구, 상기 아암 기복 기구 및 상기 아암 신축 기구를 제어하는, 하역 크레인.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 직선 궤도의 연직 방향의 높이가 일정해지도록 연산하는, 하역 크레인.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어 장치는,
(11) 식 ∼ (17) 식으로부터 연산되는 상기 아암 선단부의 속도를 사용하여, (8) 식으로부터 상기 선회각을 연산하고,
상기 속도를 연산할 때, t < T₁ 이 되는 시간에 (11) 식을 사용하고, T₁ ≤ t < nT 가 되는 시간에 (12) 식을 사용하고, nT ≤ t < nT + T₁ 이 되는 시간에 (13) 식을 사용하고, nT + T₁ ≤ t < t_t - nT - T₁ 이 되는 시간에 (14) 식을 사용하고, t_t - nT - T₁ ≤ t < t_t - nT 가 되는 시간에 (15) 식을 사용하고, t_t - nT ≤ t < t_t - T₁ 이 되는 시간에 (16) 식을 사용하고, t_t - T₁ ≤ t ≤ t_t 가 되는 시간에 (17) 식을 사용하는, 하역 크레인.
[수학식 1]

x₁ : 하역 개시 위치의 x 방향 위치 [m]
x₂ : 하역 목표 위치의 x 방향 위치 [m]
y₁ : 하역 개시 위치의 y 방향 위치 [m]
y₂ : 하역 목표 위치의 y 방향 위치 [m]
θ : 크레인 아암의 선회각 [°]
v : 아암 선단부의 속도 [m/s]
v_max : 아암 선단부의 최고 속도 [m/s]
t : 선회 개시부터의 시간 [s]
T₁ : 기동 시간 [s]
n : 정수 (자연수)
T : 흔들림 주기 [s]
t_t : 매단 짐 반송 시간 [s]
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 기복각 및 상기 아암 길이를 (19) 식을 만족하는 조건으로 제어하는, 하역 크레인.
[수학식 2]

φ : 기복각 [°]
L : 아암 길이 [m]
x₁ : 하역 개시 위치의 x 방향 위치 [m]
x₂ : 하역 목표 위치의 x 방향 위치 [m]
y₁ : 하역 개시 위치의 y 방향 위치 [m]
y₂ : 하역 목표 위치의 y 방향 위치 [m]
θ : 크레인 아암의 선회각 [°]
t : 선회 개시부터의 시간 [s]
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 기복각 및 상기 아암 길이를 (21) 식 및 (22) 식을 만족하는 조건으로 제어하는, 하역 크레인.
[수학식 3]

φ : 기복각 [°]
L : 아암 길이 [m]
x₁ : 하역 개시 위치의 x 방향 위치 [m]
x₂ : 하역 목표 위치의 x 방향 위치 [m]
y₁ : 하역 개시 위치의 y 방향 위치 [m]
y₂ : 하역 목표 위치의 y 방향 위치 [m]
θ : 크레인 아암의 선회각 [°]
t : 선회 개시로부터의 시간 [s]
크레인 아암의 아암 선단부에 형성된 와이어로 매달아 내린 매단 짐을, 상기 크레인 아암의 선회 동작에 의해 임의의 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지 반송하는 하역 크레인의 흔들림 방지 방법으로서,
상기 하역 크레인으로서, 상기 크레인 아암을 선회시키는 아암 선회 기구와, 상기 크레인 아암의 기복각을 조정하는 아암 기복 기구와, 상기 크레인 아암의 아암 길이를 조정하는 아암 신축 기구를 구비하는 것을 사용하고,
하역 개시 위치와 하역 목표 위치에 따라, 적어도 연직 방향에서 보았을 때 직선 궤도가 되도록 상기 매단 짐이 반송되는 궤도를 연산하고,
하역 개시 위치와, 하역 목표 위치와, 최대 속도와, 매단 짐 흔들림 주기와, 기동 시간을 사용하여, 상기 궤도가 상기 직선 궤도가 되도록 상기 크레인 아암의 선회각, 상기 기복각 및 상기 아암 길이를 연산하고,
연산한 상기 선회각, 상기 기복각 및 상기 아암 길이가 되도록, 상기 아암 선회 기구, 상기 아암 기복 기구 및 아암 신축 기구를 제어하는, 하역 크레인의 흔들림 방지 방법.
크레인 아암의 아암 선단부에 형성된 와이어로 매달아 내린 매단 짐을, 상기 크레인 아암의 선회 동작에 의해 임의의 하역 개시 위치로부터 하역 목표 위치까지 반송하는 하역 크레인에 의한 하역 반송 방법으로서,
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 하역 크레인을 사용하여, 상기 매단 짐을 반송하는, 하역 반송 방법.