WO2018134963A1 - コンテナの位置合わせ装置 - Google Patents

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speed reference
target
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Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
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    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/165—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a container alignment apparatus.
  • the operator grasps the height and position of the stacked containers visually from the cab in the trolley.
  • the operator adjusts the height of the spreader holding the container to be stacked by winding the rope, traverses the trolley, moves it to the top of the target container, and stacks the container.
  • the operator may perform a rope winding operation or a trolley traversing operation from a remote operation room using a video from the camera, and may be stacked on a container or loaded onto a truck chassis.
  • the stacking operation by remote control may take more work time than the stacking operation by visual observation from the cab.
  • Patent Document 1 discloses a method for accurately measuring the position of a container and the position of a spreader using a laser distance meter. However, it is required that a heavy load such as a container be visually checked by an operator from the viewpoint of safety.
  • the embodiment provides a container alignment apparatus capable of performing container alignment smoothly by using both manual operation and automatic operation.
  • the container alignment apparatus aligns the container using both manual operation by an operator and automatic operation without an operator.
  • the container alignment device includes: a first calculation unit that executes a calculation for measuring the position of the container based on a detection result of the position sensor; and a target position for placing the container based on the detection result of the position sensor.
  • a second calculation unit that executes a calculation to be measured, a first automatic operation region that performs the automatic operation based on the position of the container, and a second automatic operation region that performs the automatic operation based on the target position are calculated.
  • a first speed reference signal is generated so as to match the position of the container with the target position, and detecting that the first automatic operation area overlaps the second automatic operation area
  • a second signal generating unit that generates a second speed reference signal for moving the container based on a manual control signal generated by an operator's operation. Comprising Nos generation unit.
  • the alignment device generates a third speed reference signal based on the outputs of the first signal generation unit and the second signal generation unit, and supplies the third speed reference signal to the driving device that moves the container.
  • the container alignment apparatus includes a first signal generation unit and a second signal generation unit, and is based on outputs of the first signal generation unit and the second signal generation unit. Since the third speed reference signal is supplied to the drive device that moves the container, the manual positioning and the automatic driving can be used together to smoothly align the container.
  • FIG. 1 is a schematic view illustrating a container crane.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the container alignment apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3A and FIG. 3B are conceptual diagrams for explaining the operation of the container alignment apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 4 is an example of a flowchart for explaining the operation of the container alignment apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a container alignment apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the operation of the container alignment apparatus of the second embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a container alignment apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the operation of the container alignment apparatus of the third embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic view illustrating a container crane.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a container alignment apparatus according to this embodiment.
  • the container crane 1 has a trolley 5 that traverses along a girder 3 provided below the boom 2.
  • the trolley 5 suspends the spreader 7 via a rope 6 and a head block 9.
  • the container 8 is suspended via the spreader 7.
  • the direction in which the trolley 5 traverses is the X-axis direction.
  • the trolley 5 is supported on the ground (plane) by the support body of the container crane 1 (not shown) together with the boom 2.
  • the support body of the container crane 1 can travel on a rail provided along the Y-axis direction orthogonal to the X-axis.
  • the container crane 1 is installed on a plane including the X axis and the Y axis, and the container 8 is suspended along the Z axis direction orthogonal to the X axis and the Y axis.
  • the direction of the Y axis is a direction along the quay and the direction of the X axis is a direction in which the boom 2 extends.
  • the container crane 1 is not limited to a gantry crane, and may be a small cargo crane or another container crane.
  • the container (own container) 8 suspended by the spreader 7 is stacked on other containers (target containers) 12 and 16.
  • the target containers 12 and 16 are arranged in this order with the short sides along the X axis.
  • the own container 8 is stacked on the desired target container 12 of the target containers 12 and 16.
  • the distance sensor 20 is provided on the boom 2 or the girder 3, for example.
  • the distance sensor 20 is installed at a position obliquely above the containers 8, 12, 16 so that the positions of the containers 8, 12, 16 can be measured.
  • the distance sensor 20 may be provided at other positions as long as the positions of the own container 8 and the target containers 12 and 16 can be measured.
  • the distance sensor 20 may be provided at the tip of the boom 2 or the like.
  • the position of the lower end of the suspended container 8 is detected by the distance sensor 20.
  • the position of the lower end of the container 8 can be set arbitrarily, in the following example, the coordinates of the four corners of the rectangle that constitutes the lower surface of the own container 8 are used.
  • the distance sensor 20 detects the position where the container 8 is stacked. When stacking on top of the target container 12, the position of the upper end of the target container 12 is detected. Although the position of the upper end of the target container 12 can be set arbitrarily, in the following example, the position of the upper end of the target container 12 is the coordinates of four corners of a rectangle that constitutes the upper surface of the target container 12.
  • the container alignment apparatus when there are a plurality of containers to be stacked, the positions of the upper ends of all the target containers 12 and 16 are detected.
  • the detected position of the own container 8 and the positions of the target containers 12 and 16 are stored by the container alignment device 30.
  • the position of the own container 8 is the coordinates of the four corners of the lower surface
  • the positions of the target containers 12 and 16 are the coordinates of the four corners of the upper surface.
  • the distance sensor 20 is, for example, a laser distance meter.
  • the laser distance meter scans the laser beam in the X-axis direction and the Y-axis direction toward the object, and measures the distance to the object based on the time for receiving the reflected light and the phase of the reflected light.
  • the container alignment device generates automatic operation areas 10a to 10d based on the position of the container 8 to be stacked.
  • the automatic operation areas 10a to 10d are set as areas within a spherical surface having a radius R with the corner coordinates of the lower surface of the own container 8 as the center.
  • the container alignment device generates the automatic operation areas 14a to 14d and 18a to 18d based on the positions of the target containers 12 and 16.
  • the automatic operation areas 14a to 14d and 18a to 18d are set as areas within a hemispherical surface having a radius r that is in contact with the adjacent sides orthogonal to the rectangle on the top surface of the containers 12 and 16.
  • Automatic operation is started when the automatic operation areas 10a to 10d of the own container 8 overlap with the automatic operation areas 14a to 14d of the target container 12, respectively, or overlap with the automatic operation areas 18a to 18d of the target container 16, respectively. To do.
  • the container alignment device matches the position of the own container 8 with the position of the target container 12.
  • the drive device is controlled as described above.
  • the drive device includes, for example, an electric motor.
  • the electric motor controls the winding and rewinding of the rope 6 to drive the own container 8 in the Z-axis direction.
  • the electric motor converts the rotational movement into a horizontal movement by means of a drum and a rope, and controls the traversing of the trolley 5.
  • the container alignment device matches the position of the own container 8 with the position of the target container 16.
  • the drive device is controlled as described above.
  • the drive device moves the own container 8 in the X-axis direction and the Z-axis direction in accordance with the output of the container alignment device.
  • the container alignment device can smoothly perform manual operation using a manual controller at hand of the operator even when automatic operation is being performed.
  • the operator When the operator operates the lever of the manual controller at a speed faster than a predetermined speed, the operator can stop the automatic operation and align the own container 8 by the manual operation.
  • the operating direction of the lever at this time can be a case opposite to the direction moving by automatic driving.
  • the alignment device 30 is connected to the distance sensor 20 and the manual controller 22.
  • the output of the alignment device 30 is connected to the electric motor drive device 50.
  • the electric motor drive device 50 is connected to the electric motor 60, and the electric motor 60 rotates according to the drive output output by the electric motor drive device 50.
  • the alignment device 30 generates a speed reference signal for setting the rotation speed and the rotation direction of the electric motor 60 based on the outputs of the distance sensor 20 and the manual controller 22 and supplies the speed reference signal to the electric motor drive device 50.
  • the alignment device 30 includes a control circuit 30a for the X axis and a control circuit 30b for the Z axis.
  • the control circuit 30a controls the operation of the trolley 5 traversing.
  • the control circuit 30b controls winding and unwinding of the rope 6.
  • the control circuits 30a and 30b have the same configuration. Hereinafter, the configuration of the control circuit 30a will be described.
  • the alignment device 30 of the present embodiment alignment of the traversing position (X-axis direction) of the trolley 5 and the hanging height (Z-axis direction) of the container is performed.
  • the container is not aligned for movement on the rail (direction along the Y axis) by the traveling device or the like.
  • the alignment device can align the container in the three directions of XYZ.
  • the manual controller 22 has, for example, a lever corresponding to the X-axis direction and a lever corresponding to the Z-axis direction.
  • the manual controller 22 generates and outputs an electrical signal corresponding to the direction and speed of traversing the trolley 5 by operating a lever corresponding to the X-axis direction.
  • the manual controller 22 generates and outputs an electrical signal corresponding to the winding direction and speed of the rope 6 by operating a lever corresponding to the Z-axis direction.
  • the control circuit 30a includes a position measurement unit 31 for the own container, a calculation unit 32 for the automatic operation region of the own container, a position measurement unit 33 for the target position, and a calculation unit 34 for the automatic operation region of the target position.
  • a determination unit 35 for starting automatic driving, a calculation unit 36 for generating an automatic driving speed reference signal, a calculating unit 37 for generating a manual driving speed reference signal, and an adder 39 are included.
  • the position measuring unit 31 is connected to the output of the distance sensor 20.
  • the position measuring unit 31 measures the position of the container 8 based on the output of the distance sensor 20.
  • the position of the own container 8 is the coordinates of the four corners of the lower surface of the own container 8.
  • the position measuring unit 31 stores the measured position of the container 8 as an initial position.
  • the calculation unit 32 for the automatic operation area is connected to the output of the position measurement unit 31.
  • the computing unit 32 generates the automatic operation areas 10a to 10d based on the position of the own container 8.
  • the automatic operation areas 10a to 10d are respectively generated corresponding to the four corners of the lower surface of the own container 8.
  • the automatic driving regions 10a to 10d are generated with a spherical surface centered on each coordinate of four corners as a boundary.
  • the automatic operation areas 10a to 10d are set inside these spherical surfaces.
  • the radius of each spherical surface is R. In the automatic operation areas 10a to 10d, spherical surfaces having the same radius may be used as described above, or spherical surfaces having different radii for some or all of the four coordinates.
  • the position measuring unit 33 is connected to the output of the distance sensor 20.
  • the position measurement unit 33 measures the position of the target container 12 based on the output of the distance sensor 20.
  • the position measuring unit 33 measures the positions of all the target containers 12 and 16.
  • the alignment device 30 first brings the own container 8 closer to the target container by manual operation.
  • the alignment device 30 automatically selects one target container from the plurality of target containers 12 and 16, and the position of the own container 8 matches the position of the selected target container.
  • the predetermined condition is when the areas of the automatic operation areas 10a to 10d of the own container 8 overlap the automatic operation areas of the target container.
  • the calculation unit 34 is connected to the output of the position measurement unit 33.
  • the calculation unit 34 generates the automatic operation areas 14a to 14d based on the target position.
  • the automatic operation areas 14a to 14d are generated corresponding to the four corners of the upper surface of the target container 12.
  • the automatic operation regions 14a to 14d are formed with a hemispherical surface in contact with adjacent edges forming each of the four corners as a boundary.
  • the automatic operation areas 14a to 14d are set inside these hemispherical surfaces.
  • the radius of the hemisphere is all r.
  • the automatic operation regions 18 a to 18 d are formed corresponding to the four corners of the upper surface of the other target container 16. Since a plurality of target containers are arranged with almost no gap, the automatic operation area is formed so that the automatic operation areas of adjacent containers do not overlap.
  • the automatic operation area generated by the calculation units 32 and 34 is not limited to the spherical surface or hemispherical surface described above, but may be a cube, a rectangular parallelepiped, a cylinder, or the like.
  • the automatic driving area is not limited to being formed at each of the four corners, and for example, two automatic driving areas may be formed with one container so as to include adjacent corners.
  • the determination unit 35 detects whether or not the four automatic operation areas of the own container 8 and the target containers 12 and 16 overlap each other. In this example, the determination unit 35 detects the traversing distance of the trolley 5 based on the rotational speed of the electric motor 60 detected by the resolver 62 attached to the electric motor 60. The alignment device 30 is based on the traverse distance of the trolley 5, the initial position of the own container 8, and the position of the target container. The automatic operation areas 10a to 10d of the own container 8 and the automatic operation areas 14a to 14d, 18a to 18d is calculated. The determination unit 35 determines whether or not the automatic operation areas 10a to 10d overlap any of the automatic operation areas 14a to 14d or the automatic operation areas 18a to 18d.
  • the determination unit 35 selects the target container 12 as a target position when all of the automatic driving areas 10a to 10d overlap the automatic driving areas 14a to 14d, respectively.
  • the determination unit 35 selects the target container 16 as the target position when all of the automatic driving areas 10a to 10d overlap the automatic driving areas 18a to 18d, respectively.
  • the calculation unit 36 that generates the automatic driving speed reference generates the speed reference signal Va0 so that the position of the own container 8 matches the position of the selected target container.
  • the calculation unit 36 may multiply the generated speed reference signal Va0 by a predetermined coefficient ⁇ to obtain the speed reference signal Va1.
  • Va1 is used as a speed reference signal corresponding to automatic driving unless otherwise specified.
  • the calculation unit 37 that generates the manual operation speed reference is connected to the output of the manual controller 22.
  • the computing unit 37 generates the speed reference signal Vm0 based on the speed in the X-axis direction output from the manual controller 22 and the manual control signal indicating the direction.
  • the speed reference signal corresponding to the manual operation is preferably generated by the distance calculation unit 38 so as to be inversely proportional to the distance LX between the position of the own container 8 and the position of the target container.
  • the distance calculation unit 38 is connected to the outputs of the determination unit 35 and the calculation unit 37 in this example.
  • the distance calculation unit 38 sets the ratio of manual operation according to the distance LX between the position of the own container 8 and the target position output from the determination unit 35.
  • Vm1 ⁇ ⁇ Vm0 / LX (1)
  • ⁇ is a constant.
  • the speed reference signal Va1 is added to the speed reference signal Vm1 and supplied to the motor drive device 50.
  • the electric motor drive device 50 generates a drive signal according to the speed reference signal (Va1 + Vm1), and drives the electric motor 60.
  • Arbitrary constants ⁇ and ⁇ are set in advance. By setting these to appropriate values, the behavior of the alignment device 30 can be made smoother when manual operation is performed during automatic operation or when automatic operation is activated during manual operation. .
  • the acceleration detection unit 40 is connected to the output of the calculation unit 37.
  • the acceleration detection unit 40 outputs a disable signal when the speed change in manual driving, that is, when the acceleration is larger than a predetermined value.
  • the disable signal is input to the calculation unit 36.
  • the arithmetic unit 36 stops its operation when the disable signal is input.
  • the case where the acceleration is larger than a predetermined value means a case where the manual controller 22 is operated rapidly, and is operated when the operator wants to forcibly stop the automatic operation after the automatic operation starts.
  • the alignment device 30 can perform smooth container alignment by using both automatic operation and manual operation.
  • FIG. 3A and FIG. 3B are conceptual diagrams for explaining the operation of the alignment apparatus of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the container alignment apparatus of the present embodiment.
  • FIG. 3A and FIG. 3B are represented as plan views of the own container 8 and the target containers 12 and 16 as viewed from above.
  • the own container 8 is located approximately in the middle between the two target containers 12 and 16.
  • the automatic operation areas 10 c and 10 d of the own container 8 overlap with the automatic operation areas 14 a to 14 d of one target container 12.
  • the automatic operation areas 10 a and 10 b of the own container 8 overlap with the automatic operation areas 16 a to 16 d of the other target container 16. That is, the automatic operation region 10a ⁇ 10d of the own container 8 does not overlap each automatic operation region of one of the target container. In such a case, the automatic operation of the alignment device 30 is not started, and the operator uses the manual controller 22 to move the own container 8 toward one target container 12 or the other target container 16.
  • the automatic operation areas 10c and 10d of the own container 8 overlap with the automatic operation areas 14a and 14b of one target container 12.
  • the automatic operation areas 10a to 10d of the own container 8 overlap with all the automatic operation areas 18a to 18d of the other target container 16, respectively.
  • the alignment device 30 selects the other target container 16 as a target for automatic operation, and starts automatic operation.
  • step S ⁇ b> 1 the position measuring unit 31 measures the position of the container 8 based on the output of the distance sensor 20.
  • the position measuring unit 31 stores the measured position of the container 8 as an initial position.
  • step S2 the calculation unit 32 generates the automatic operation areas 10a to 10d based on the initial position of the own container 8.
  • the calculation unit 32 stores the generated automatic operation areas 10a to 10d.
  • step S3 the position measuring unit 33 measures the positions of the target containers 12 and 16 based on the output of the distance sensor 20.
  • the position measuring unit 33 stores the measured positions of the target containers 12 and 16.
  • step S4 the calculation unit 34 generates the automatic operation areas 14a to 14d and 18a to 18d based on the positions of the target containers 12 and 16, respectively.
  • the calculation unit 34 stores the generated automatic operation areas 14a to 14d and 18a to 18d.
  • step S5 the determination unit 35 determines whether or not the automatic operation areas 10a to 10d overlap the automatic operation areas of any of the target containers 12 and 16, respectively.
  • the determination unit 35 transitions to the next step S6 if they overlap, and waits until an overlap is detected if they do not overlap.
  • step S6 the determination unit 35 transmits the data of the position of the container 8 and the target position to the calculation unit 36, and activates the calculation unit 36.
  • the calculation unit 36 generates a speed reference signal so that the position of the container 8 matches the target position.
  • the speed reference signal Va1 for automatic operation is added to the speed reference signal Vm1 for manual operation.
  • the added speed reference signal is supplied to the motor drive device 50.
  • the computing unit 37 outputs the speed reference signal Vm0 for manual operation according to the signal input from the manual controller 22. At this time, the speed reference signal Vm0 is equal to Vm1.
  • step S7 the calculation unit 36 and the calculation unit 37 determine whether the position of the own container 8 matches the target position based on the calculation result and the output of the resolver 62. If the position of the own container 8 matches the target position, the process is terminated. If the position of the own container 8 does not match the target position, the process proceeds to the next step S8.
  • step S8 the calculation unit 36 determines whether a disable signal from the acceleration detection unit 40 is detected. When detecting the disable signal, the calculation unit 36 stops the operation in step S9. If the calculation unit 36 does not detect the disable signal, the calculation unit 36 returns to the process of step S7.
  • the alignment device 30 aligns the container by manual operation by the manual controller 22.
  • the alignment device 30 described above loads a program and operates according to each step of the program, such as a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro-Processing Unit), and a storage unit such as a memory element that stores the program. , May be configured. In that case, a part or all of each part of the control circuits 30a and 30b of the alignment apparatus 30 is executed as a part or all of the program.
  • a CPU Central Processing Unit
  • MPU Micro-Processing Unit
  • the alignment device 30 may be realized by a PLC (Programmable Logic Controller).
  • the PLC executes part or all of the control circuits 30a and 30b as part or all of a ladder program stored in a storage device such as a memory.
  • the calculation unit 36 generates the speed reference signal Va1 for automatic operation, and simultaneously generates the speed reference signals Vm0 and Vm1 for manual operation, and based on these, the motor drive device A speed reference signal for 50 is generated.
  • the alignment device 30 generates an automatic operation region based on the position of the container 8 and the target position by the calculation units 32 and 34. Automatic operation is started when the automatic operation areas of the own container 8 and the target container overlap each other. Therefore, manual operation and automatic operation can be operated in cooperation. When the automatic operation is started, the own container 8 can be moved so as to be drawn to the target position, and the automatic operation can be smoothly performed in the manual operation.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating the alignment apparatus according to this embodiment.
  • the alignment device when the own container 8 is too close to the target container 12 in the alignment in the Z-axis direction, the alignment device operates to move the own container 8 away from the target container 12. Thereby, the alignment apparatus can prevent the own container 8 from colliding with the side surface of the container 12 at the target position.
  • the alignment device 130 of this embodiment includes a control circuit 130b in the Z-axis direction.
  • the control circuit 30a in the X-axis direction is the same as that in the first embodiment.
  • the control circuit 130b includes a position measurement unit 31 for the own container, a calculation unit 32 for the automatic operation region of the own container, a position measurement unit 33 for measuring the automatic target position, and a calculation for the automatic operation region of the target position.
  • Unit 34 a determination unit 135 for starting automatic driving, a calculation unit 136 for generating a speed reference signal for automatic driving, a calculation unit 37 for generating a speed reference signal for manual driving, and an adder 39.
  • the determination unit 135 and the calculation unit 136 are different from those in the first embodiment.
  • symbol is attached
  • the determination unit 135 for starting the automatic operation determines whether any of the automatic operation regions 10a to 10d of the own container 8 overlaps any of the automatic operation regions 14a to 14d at the target position. When any of the automatic operation areas 10a to 10d of the own container 8 overlaps with any of the automatic operation areas 14a to 14d of the target position, the determination unit 135 provides data on the position of the own container 8 and the target position. Is supplied to the calculation unit 136.
  • the calculation unit 136 that generates a speed reference for automatic driving is activated by receiving data on the position of the container 8 and the target position from the determination unit 35.
  • the calculation unit 136 generates a speed reference signal VZa that is inversely proportional to the distance LZ between the position of the container 8 and the target position and that has a direction in which the distance is separated.
  • the direction in which the own container 8 is separated from the target position is the positive direction of the Z axis when the automatic operation is started when the own container 8 is moved in the negative direction of the Z axis by manual operation. This means that the speed reference signal VZa toward is generated.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the operation of the alignment apparatus of the present embodiment.
  • the own container 8 is located above and to the side of the target container 12.
  • the automatic operation areas 10 a and 10 b of the own container 8 overlap with the automatic operation areas 14 c and 14 d of the target container 12.
  • the calculation unit 136 is activated and the automatic operation of the alignment device 130 starts operating.
  • the speed reference signal VZa generated by the calculation unit 136 is generated in the direction of the upward arrow in FIG.
  • the magnitude of the speed reference signal VZa is generated so as to be inversely proportional to the distance LZ between the position of the container 8 on the Z axis and the position of the target container 12 on the Z axis.
  • the self-container 8 is driven in a direction opposite to the direction approached by the large speed reference signal VZa as it approaches the target container 12. Therefore, in the automatic operation, the own container 8 operates so as to be repelled from the target container 12 when approaching the target container 12.
  • the speed reference signal VZa is positively generated so as to move the own container 8 away from the target container 12. Therefore, it is possible to prevent the own container 8 from colliding with the side surface of the target container 12.
  • both the control circuit 130b of the present embodiment and the control circuit 30b of the first embodiment are mounted on the alignment apparatus, and are used by appropriately switching them with a switch or the like at the operator's hand. It can also be.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating the alignment apparatus of this embodiment.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the operation of the alignment apparatus of the present embodiment.
  • the own container 8 can be aligned to the target position more smoothly by changing the shape of the automatic operation area of the target position.
  • the alignment device 230 includes a control circuit 230b.
  • the control circuit 230b operates for movement in the Z-axis direction.
  • the control circuit 230b includes a calculation unit 234 instead of the calculation unit 34 for the automatic operation region in the case of the second embodiment described above.
  • symbol is attached
  • the calculation unit 234 for the automatic driving region generates an automatic driving region different from the calculation unit 34 in the case of the other embodiments described above at the target position.
  • the automatic operation regions 214a to 214d of the target container 12 are formed from the outer periphery of the upper surface of the target container 12 to the outside. Further, the boundaries of the automatic operation regions 214 a to 214 d are formed so as to extend upward from the upper surface of the target container 12. In this example, a boundary is formed so as to be 45 ° upward from the upper surface of the target container 12.
  • the calculation unit 136 of the control circuit 230b in charge of the Z-axis After being activated, the calculation unit 136 of the control circuit 230b in charge of the Z-axis generates a speed reference signal in the direction of separation with a magnitude inversely proportional to the distance between the position of the own container 8 and the position of the target container 12. To do.
  • the calculation unit 136 generates the speed reference signal as described above, and the calculation unit 36 of the control circuit 30a responsible for the movement of the X axis generates the speed reference signal so that the position of the container 8 and the target position are attracted to each other. To do. Therefore, the own container 8 is aligned so as to gradually approach the target position.
  • control circuit 230b of this embodiment is appropriately switched from the control circuit 30b of the first embodiment and the control circuit 130b of the second embodiment by a switch or the like at the operator's hand. You may make it use.
  • an alignment device capable of smoothly aligning a container by using both manual operation and automatic operation.

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Abstract

手動運転および自動運転を併用して、コンテナの位置合わせをすることができるコンテナの位置合わせ装置が提供される。位置合わせ装置は、位置センサの検出結果にもとづいて前記コンテナの位置を測定する演算を実行する第１演算部と、前記位置センサの検出結果にもとづいて前記コンテナを載置する目標位置を測定する演算を実行する第２演算部と、前記コンテナの位置にもとづいて前記自動運転を行う第１自動運転領域および前記目標位置にもとづいて前記自動運転を行う第２自動運転領域をそれぞれ計算して設定する第３演算部と、前記第１自動運転領域が前記第２自動運転領域に重なったことを検出し、前記コンテナの位置を前記目標位置に一致させるように第１速度基準信号を生成する第１信号生成部と、オペレータの操作によって生成された手動制御信号にもとづいて前記コンテナを移動させるための第２速度基準信号を生成する第２信号生成部と、を備える。

Description

コンテナの位置合わせ装置
　本発明の実施形態は、コンテナの位置合わせ装置に関する。
　従来のコンテナ積み上げの位置合わせでは、オペレータは、トロリーにある運転室から目視によって、積み上げられているコンテナの高さ、位置を把握する。オペレータは、ロープの巻き操作によって、積み上げを行うコンテナを掴んでいるスプレッダの高さを調節し、トロリーを横行させて、目標のコンテナの上部まで移動させてコンテナを積み上げる。
　オペレータは、目視以外に、カメラからの映像により遠隔の操作室からロープの巻き操作や、トロリーの横行操作を行い、コンテナ上への積み上げ、あるいはトラックシャーシへの積み下ろしを行う場合もある。
　ところが、遠隔操作の場合には、カメラの台数が限られており、カメラの設置位置や角度によっては、目標のコンテナの位置が見えにくかったり、遠近感が判りにくかったりなどすることがある。そのため、遠隔操作による積み上げ操作では、運転室からの目視による積み上げ操作よりも作業時間がかかることがある。
　特許文献１には、レーザー距離計によって、コンテナの位置とスプレッダの位置とを精度よく測定する方法が開示されている。しかし、コンテナのような重量物の積み上げ作業では、安全面の配慮からオペレータの目視によって行われることが求められている。
　コンテナの位置合わせの自動化に関する技術では、手動運転と自動運転とを明確に切り分けている。たとえば、自動運転によって位置合わせを行っているときに手動運転を行おうとすると、自動運転が停止し、手動運転に切替わるように設定されている。この方法では、自動運転をしながら、手動運転によって、コンテナの位置を微調整をすることが難しい。また、手動運転を行う際、自動運転がすべて停止するので、切り替わりがスムーズでなく、オペレータがストレスを感じることがある。手動運転中に自動運転を起動させる場合にも、オペレータの操作の邪魔をするようなぎくしゃくした動きになる。
特許第５３１４７９６号公報
　実施形態は、手動運転および自動運転を併用して、スムーズにコンテナの位置合わせをすることができるコンテナの位置合わせ装置を提供する。
　本発明の実施形態によれば、コンテナの位置合わせ装置は、オペレータによる手動運転およびオペレータを介さない自動運転を併用してコンテナの位置合わせをする。コンテナの位置合わせ装置は、位置センサの検出結果にもとづいて前記コンテナの位置を測定する演算を実行する第１演算部と、前記位置センサの検出結果にもとづいて前記コンテナを載置する目標位置を測定する演算を実行する第２演算部と、前記コンテナの位置にもとづいて前記自動運転を行う第１自動運転領域および前記目標位置にもとづいて前記自動運転を行う第２自動運転領域をそれぞれ計算して設定する第３演算部と、前記第１自動運転領域が前記第２自動運転領域に重なったことを検出し、前記コンテナの位置を前記目標位置に一致させるように第１速度基準信号を生成する第１信号生成部と、オペレータの操作によって生成された手動制御信号にもとづいて前記コンテナを移動させるための第２速度基準信号を生成する第２信号生成部と、を備える。位置合わせ装置は、前記第１信号生成部および前記第２信号生成部の出力にもとづいて第３速度基準信号を生成し、前記コンテナを移動させる駆動装置に前記第３速度基準信号を供給する。
　本発明の実施形態によれば、コンテナの位置合わせ装置は、第１信号生成部と、第２信号生成部と、を備え、前記第１信号生成部および前記第２信号生成部の出力にもとづいて、前記コンテナを移動させる駆動装置に第３速度基準信号を供給するので、手動運転および自動運転を併用して、コンテナの位置合わせをスムーズに行うことができる。
図１は、コンテナクレーンを例示する模式図である。 図２は、第１の実施形態に係るコンテナの位置合わせ装置を例示するブロック図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、第１の実施形態のコンテナの位置合わせ装置の動作を説明するための概念図である。 図４は、第１の実施形態のコンテナの位置合わせ装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。 図５は、第２の実施形態に係るコンテナの位置合わせ装置を例示するブロック図である。 図６は、第２の実施形態のコンテナの位置合わせ装置の動作を説明するための概念図である。 図７は、第３の実施形態に係るコンテナの位置合わせ装置を例示するブロック図である。 図８は、第３の実施形態のコンテナの位置合わせ装置の動作を説明するための概念図である。
　以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
　なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
　なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
　（第１の実施形態）
　図１は、コンテナクレーンを例示する模式図である。
　図２は、本実施形態に係るコンテナの位置合わせ装置を例示するブロック図である。
　図１に示すように、コンテナクレーン１は、ブーム２の下側に設けられたガーダー３に沿って横行するトロリー５を有している。トロリー５は、ロープ６およびヘッドブロック９を介してスプレッダ７を吊り下げている。コンテナ８は、スプレッダ７を介して吊り下げられている。
　以下の説明では、トロリー５が横行する方向をＸ軸方向とする。トロリー５は、ブーム２とともに、図示しないコンテナクレーン１の支持体によって地面（平面）に支持されている。コンテナクレーン１の支持体は、Ｘ軸に直交するＹ軸方向に沿って設けられたレール上を走行することができる。コンテナクレーン１は、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面に設置されており、コンテナ８は、Ｘ軸およびＹ軸に直交するＺ軸方向に沿って吊り下げられているものとする。
　コンテナクレーン１が、港湾における荷役に用いられる大型クレーンであるガントリークレーン等の場合には、Ｙ軸の方向は、岸壁に沿う方向であり、Ｘ軸の方向は、ブーム２が延伸する方向である。なお、コンテナクレーン１は、ガントリークレーンに限らず、小型の荷役用クレーンであってもよく、他のコンテナクレーンであってもよい。
　スプレッダ７によって吊り下げられたコンテナ（自コンテナ）８は、他のコンテナ（目標コンテナ）１２，１６上に積み上げられる。目標コンテナ１２，１６は、短辺がＸ軸に沿うようにして、この順で並べられている。トロリー５がＸ軸に沿って横行することによって、自コンテナ８は、目標コンテナ１２，１６のうちの所望の目標コンテナ１２上に積み上げられる。
　距離センサ２０は、たとえばブーム２やガーダー３に設けられている。距離センサ２０は、コンテナ８，１２，１６の位置を測定することができるように、コンテナ８，１２，１６に対して斜め上方の位置に設置されている。距離センサ２０は、自コンテナ８および目標コンテナ１２，１６の位置を測定することができれば、他の位置に設けられていてもよい。たとえば、距離センサ２０は、ブーム２の先端等に設けられていてもよい。本実施形態のコンテナの位置合わせ装置では、距離センサ２０によって、吊り下げている自コンテナ８の下端の位置を検出する。コンテナ８の下端の位置は、任意に設定することができるが、以下の例では、自コンテナ８の下面を構成する長方形の４つの角の座標である。
　距離センサ２０は、自コンテナ８を積み上げる位置を検出する。目標コンテナ１２の上部に積み上げる場合には、目標コンテナ１２の上端の位置を検出する。目標コンテナ１２の上端の位置は、任意に設定することができるが、以下の例では、目標コンテナ１２の上端の位置は、目標コンテナ１２の上面を構成する長方形の４つの角の座標である。
　コンテナの位置合わせ装置では、積み上げの目標となるコンテナが複数ある場合には、すべての目標コンテナ１２，１６の上端の位置が検出される。
　検出された自コンテナ８の位置および目標コンテナ１２，１６の位置は、コンテナの位置合わせ装置３０によって記憶される。以下では、自コンテナ８の位置は、下面の４つの角の座標であり、目標コンテナ１２，１６の位置は、上面の４つの角の座標であるものとする。
　距離センサ２０は、たとえばレーザー距離計である。レーザー距離計は、対象物に向けてＸ軸方向およびＹ軸方向にレーザー光を走査して、反射光を受光する時間および反射光の位相等によって対象物までの距離を計測する。
　コンテナの位置合わせ装置は、積み上げる自コンテナ８の位置にもとづいて、自動運転領域１０ａ～１０ｄを生成する。この例では、自動運転領域１０ａ～１０ｄは、自コンテナ８の下面の角の座標を中心とする半径Ｒの球面内の領域として設定される。
　コンテナの位置合わせ装置は、目標コンテナ１２，１６の位置にもとづいて、自動運転領域１４ａ～１４ｄ，１８ａ～１８ｄを生成する。この例では、自動運転領域１４ａ～１４ｄ，１８ａ～１８ｄは、コンテナ１２，１６の上面の長方形に直交して隣接する辺に接する半径ｒの半球面内の領域として設定される。
　自コンテナ８の自動運転領域１０ａ～１０ｄが、目標コンテナ１２の自動運転領域１４ａ～１４ｄにそれぞれ重なった場合、または目標コンテナ１６の自動運転領域１８ａ～１８ｄにそれぞれ重なった場合に、自動運転は起動する。
　自コンテナ８の自動運転領域１０ａ～１０ｄが、目標コンテナ１２の自動運転領域１４ａ～１４ｄにそれぞれ重なった場合には、コンテナの位置合わせ装置は、自コンテナ８の位置が目標コンテナ１２の位置に一致するように、駆動装置を制御する。駆動装置は、たとえば電動機を含んでいる。電動機は、ロープ６の巻き取りや巻き戻しを制御して自コンテナ８をＺ軸方向に駆動する。電動機は、ドラムおよびロープ等によって回転運動を水平方向の運動に変換して、トロリー５の横行を制御する。
　自コンテナ８の自動運転領域１０ａ～１０ｄが、目標コンテナ１６の自動運転領域１８ａ～１８ｄにそれぞれ重なった場合には、コンテナの位置合わせ装置は、自コンテナ８の位置が目標コンテナ１６の位置に一致するように、駆動装置を制御する。駆動装置は、コンテナの位置合わせ装置の出力にしたがって、自コンテナ８をＸ軸方向およびＺ軸方向に移動させる。
　コンテナの位置合わせ装置は、自動運転を実行しているときにも、オペレータの手元にある手動コントローラを用いて手動運転をスムーズに実行することができる。
　オペレータは、手動コントローラのレバーを所定よりも早い速度で操作したときには、自動運転を停止させ、手動運転で自コンテナ８の位置合わせを行うことができる。このときのレバーの操作方向は、自動運転によって移動している方向とは逆方向の場合とすることができる。
　図１および図２を参照して、コンテナの位置合わせ装置（以下、単に位置合わせ装置ともいう。）３０の構成について説明する。
　図２に示すように、位置合わせ装置３０は、距離センサ２０および手動コントローラ２２にそれぞれ接続されている。位置合わせ装置３０の出力は、電動機駆動装置５０に接続されている。電動機駆動装置５０は、電動機６０に接続され、電動機６０は、電動機駆動装置５０が出力する駆動出力にしたがって回転する。位置合わせ装置３０は、距離センサ２０および手動コントローラ２２の出力にもとづいて、電動機６０の回転速度および回転方向を設定する速度基準信号を生成して電動機駆動装置５０に供給する。
　位置合わせ装置３０は、Ｘ軸に対する制御回路３０ａと、Ｚ軸に対する制御回路３０ｂと、を備える。制御回路３０ａは、トロリー５が横行する動作を制御する。制御回路３０ｂは、ロープ６の巻き取りおよび巻き戻しを制御する。本実施形態の場合は、制御回路３０ａ，３０ｂは、同一の構成を有している。以下では、制御回路３０ａの構成について説明する。
　本実施形態の位置合わせ装置３０では、トロリー５の横行位置（Ｘ軸の方向）およびコンテナの吊り下げ高さ（Ｚ軸の方向）の位置合わせを行うものとする。以下説明する本実施形態では、走行装置等によるレール上の移動（Ｙ軸に沿う方向）については、コンテナの位置合わせを行わないものとする。Ｙ軸についても制御回路３０ａ，３０ｂと同様の制御回路を用意することによって、位置合わせ装置は、ＸＹＺの３方向についてコンテナの位置合わせを行うことができる。
　手動コントローラ２２は、図示しないが、たとえばＸ軸方向に対応するレバーと、Ｚ軸方向に対応するレバーと、を有している。手動コントローラ２２は、Ｘ軸方向に対応するレバーを操作することによって、トロリー５を横行させる向きおよび速度に対応した電気信号を生成して出力する。手動コントローラ２２は、Ｚ軸方向に対応するレバーを操作することによって、ロープ６の巻きの向きおよび速度に対応した電気信号を生成して出力する。
　制御回路３０ａは、自コンテナの位置測定部３１と、自コンテナの自動運転領域のための演算部３２と、目標位置の位置測定部３３と、目標位置の自動運転領域のための演算部３４と、自動運転開始のための判定部３５と、自動運転速度基準信号を生成する演算部３６と、手動運転速度基準信号を生成する演算部３７と、加算器３９と、を含む。
　位置測定部３１は、距離センサ２０の出力に接続されている。位置測定部３１は、距離センサ２０の出力にもとづいて、自コンテナ８の位置を測定する。自コンテナ８の位置は、この例では、自コンテナ８の下面の４つの角の座標である。位置測定部３１は、測定された自コンテナ８の位置を初期位置として記憶する。
　自動運転領域のための演算部３２は、位置測定部３１の出力に接続されている。演算部３２は、自コンテナ８の位置にもとづいて、自動運転領域１０ａ～１０ｄを生成する。自動運転領域１０ａ～１０ｄは、自コンテナ８の下面の４つの角に対応してそれぞれ生成される。自動運転領域１０ａ～１０ｄは、４つの角の各座標を中心とする球面を境界として生成される。自動運転領域１０ａ～１０ｄは、これらの球面の内側に設定される。球面の半径は、いずれもＲである。自動運転領域１０ａ～１０ｄでは、このように同一半径の球面としてもよく、４つの座標の一部または全部に対して異なる半径の球面としてもよい。
　位置測定部３３は、距離センサ２０の出力に接続されている。位置測定部３３は、距離センサ２０の出力にもとづいて、目標コンテナ１２の位置を測定する。複数の目標コンテナがＸ軸方向に沿って並べられている場合には、位置測定部３３は、すべての目標コンテナ１２，１６の位置を測定する。詳細については後述するが、位置合わせ装置３０では、最初に手動運転によって、自コンテナ８を目標コンテナに近づけていく。所定の条件を満たした場合に、位置合わせ装置３０は、複数の目標コンテナ１２，１６から１つの目標コンテナを自動的に選択し、自コンテナ８の位置と、選択した目標コンテナの位置とが一致するように動作する。所定の条件は、自コンテナ８の自動運転領域１０ａ～１０ｄの領域が、目標コンテナの自動運転領域にそれぞれ重なった場合である。
　演算部３４は、位置測定部３３の出力に接続されている。演算部３４は、目標位置にもとづいて、自動運転領域１４ａ～１４ｄを生成する。自動運転領域１４ａ～１４ｄは、目標コンテナ１２の上面の４つの角に対応して生成される。自動運転領域１４ａ～１４ｄは、４つの角のそれぞれを形成する隣接する稜に接する半球の面を境界として形成される。自動運転領域１４ａ～１４ｄは、これらの半球面の内側に設定される。半球面の半径は、いずれもｒである。目標コンテナが複数ある場合には、自動運転領域１８ａ～１８ｄは、他の目標コンテナ１６の上面の４つの角に対応して形成される。目標コンテナは、複数個がほとんど隙間なく並べられるので、自動運転領域は、隣接するコンテナの自動運転領域が重ならないように形成される。
　演算部３２，３４によって生成される自動運転領域は、上述の球面や半球面に限らず、立方体や直方体状、円柱状等であってもよい。自動運転領域は、４つの角のそれぞれに形成される場合に限らず、たとえば、隣接する角を包含するように、１つのコンテナで２つの自動運転領域を形成する等してもよい。
　判定部３５は、自コンテナ８および目標コンテナ１２，１６のそれぞれ４つの自動運転領域が重なるか否かを検出する。判定部３５は、この例では、電動機６０に取り付けられたレゾルバ６２によって検出された電動機６０の回転数にもとづいて、トロリー５の横行する距離を検出する。位置合わせ装置３０は、トロリー５の横行距離、自コンテナ８の初期位置および目標コンテナの位置にもとづいて、自コンテナ８の自動運転領域１０ａ～１０ｄおよび目標位置の自動運転領域１４ａ～１４ｄ，１８ａ～１８ｄを計算する。判定部３５は、自動運転領域１０ａ～１０ｄが、自動運転領域１４ａ～１４ｄまたは自動運転領域１８ａ～１８ｄのいずれかに重なったか否かを判定する。判定部３５は、自動運転領域１０ａ～１０ｄのすべてが自動運転領域１４ａ～１４ｄにそれぞれ重なったときには、目標コンテナ１２を目標位置として選択する。判定部３５は、自動運転領域１０ａ～１０ｄのすべてが自動運転領域１８ａ～１８ｄにそれぞれ重なったときには、目標コンテナ１６を目標位置として選択する。
　自動運転速度基準を生成する演算部３６は、自コンテナ８の位置が、選択された目標コンテナの位置に一致するように速度基準信号Ｖａ０を生成する。演算部３６は、生成された速度基準信号Ｖａ０に所定の係数αを乗じて速度基準信号Ｖａ１としてもよい。以下では、特に断らない限り、自動運転に対応する速度基準信号には、Ｖａ１を用いるものとする。
　手動運転速度基準を生成する演算部３７は、手動コントローラ２２の出力に接続されている。演算部３７は、手動コントローラ２２から出力されるＸ軸方向の速度およびその向きを表す手動制御信号にもとづいて速度基準信号Ｖｍ０を生成する。
　手動運転に対応する速度基準信号は、好ましくは、距離演算部３８によって、自コンテナ８の位置と目標コンテナの位置との間の距離ＬＸに反比例するように生成される。距離演算部３８は、この例では、判定部３５および演算部３７の出力に接続されている。距離演算部３８は、判定部３５から出力される自コンテナ８の位置と目標位置との距離ＬＸによって、手動運転の割合を設定する。
　Ｖｍ１＝β×Ｖｍ０／ＬＸ　　　　（１）
　ここで、βは、定数である。
　式（１）のように手動運転時の速度基準信号Ｖｍ０を修正することによって、自コンテナ８の位置が目標位置に近づくほど、手動運転の影響を強めることができる。
　速度基準信号Ｖａ１は、速度基準信号Ｖｍ１と加算されて、電動機駆動装置５０に供給される。電動機駆動装置５０は、速度基準信号（Ｖａ１＋Ｖｍ１）にしたがって駆動信号を生成して、電動機６０を駆動する。
　なお、任意の定数α，βは、あらかじめ設定される。これらを適切な値に設定することによって、自動運転中に手動運転の操作を行った場合、あるいは手動運転中に自動運転が起動した場合の位置合わせ装置３０の挙動をよりスムーズにすることができる。
　加速度検出部４０は、演算部３７の出力に接続されている。加速度検出部４０は、手動運転における速度変化、すなわち加速度が所定値よりも大きい場合にディスエーブル信号を出力する。ディスエーブル信号は、演算部３６に入力される。演算部３６は、ディスエーブル信号が入力されたときには、動作を停止する。加速度が所定値よりも大きくなる場合とは、手動コントローラ２２の操作を急激に行う場合を意味しており、自動運転開始後にオペレータが自動運転を強制的に停止したいときに操作する。
　このようにして、位置合わせ装置３０では、自動運転および手動運転を併用して、スムーズなコンテナの位置合わせを行うことができる。
　本実施形態のコンテナの位置合わせ装置３０の動作について説明する。
　図３（ａ）および図３（ｂ）は、本実施形態の位置合わせ装置の動作を説明するための概念図である。
　図４は、本実施形態のコンテナの位置合わせ装置の動作を説明するためのフローチャートである。
　図３（ａ）および図３（ｂ）は、自コンテナ８および目標コンテナ１２，１６を上方から見た平面図として表されている。図３（ａ）では、自コンテナ８は、２つの目標コンテナ１２，１６のほぼ中間に位置している。自コンテナ８の自動運転領域１０ｃ，１０ｄは、一方の目標コンテナ１２の自動運転領域１４ａ～１４ｄと重なっている。自コンテナ８の自動運転領域１０ａ，１０ｂは、他方の目標コンテナ１６の自動運転領域１６ａ～１６ｄと重なっている。つまり、自コンテナ８の自動運転領域１０ａ～１０ｄは、いずれかの目標コンテナの自動運転領域にそれぞれ重なり合っていない。このような場合には、位置合わせ装置３０の自動運転は開始されず、オペレータが手動コントローラ２２を用いて、自コンテナ８を一方の目標コンテナ１２または他方の目標コンテナ１６の方へ移動させる。
　図３（ｂ）では、自コンテナ８の自動運転領域１０ｃ，１０ｄは、一方の目標コンテナ１２の自動運転領域１４ａ，１４ｂと重なっている。自コンテナ８の自動運転領域１０ａ～１０ｄは、他方の目標コンテナ１６のすべての自動運転領域１８ａ～１８ｄとそれぞれ重なっている。位置合わせ装置３０は、他方の目標コンテナ１６を自動運転の目標として選択し、自動運転を開始する。
　図４のフローチャートを用いて、位置合わせ装置３０の動作をより具体的に説明する。
　ステップＳ１において、位置測定部３１は、距離センサ２０の出力にもとづいて、自コンテナ８の位置を測定する。位置測定部３１は、測定された自コンテナ８の位置を初期位置として記憶する。
　ステップＳ２において、演算部３２は、自コンテナ８の初期位置にもとづいて、自動運転領域１０ａ～１０ｄを生成する。演算部３２は、生成された自動運転領域１０ａ～１０ｄを記憶する。
　ステップＳ３において、位置測定部３３は、距離センサ２０の出力にもとづいて、目標コンテナ１２，１６の位置を測定する。位置測定部３３は、測定された目標コンテナ１２，１６の位置を記憶する。
　ステップＳ４において、演算部３４は、目標コンテナ１２，１６の位置にもとづいて、自動運転領域１４ａ～１４ｄ，１８ａ～１８ｄをそれぞれ生成する。演算部３４は、生成された自動運転領域１４ａ～１４ｄ，１８ａ～１８ｄを記憶する。
　ステップＳ５において、判定部３５は、自動運転領域１０ａ～１０ｄが、いずれかの目標コンテナ１２，１６の自動運転領域にそれぞれに重なったか否かを判定する。判定部３５は、重なった場合には、次のステップＳ６に遷移し、重ならない場合には、重なりを検出するまで待機する。
　ステップＳ６において、判定部３５は、演算部３６に、自コンテナ８の位置および目標位置のデータを送信して、演算部３６を起動する。演算部３６は、自コンテナ８の位置が、目標位置に一致するように速度基準信号を生成する。自動運転のための速度基準信号Ｖａ１は、手動運転のための速度基準信号Ｖｍ１と加算される。加算された速度基準信号は、電動機駆動装置５０に供給される。
　自動運転が起動していない場合であっても、手動コントローラ２２から入力される信号にしたがって、演算部３７は、手動運転のための速度基準信号Ｖｍ０を出力する。このときの速度基準信号Ｖｍ０はＶｍ１に等しい。
　ステップＳ７において、演算部３６および演算部３７は、演算結果およびレゾルバ６２の出力にもとづいて、自コンテナ８の位置が、目標位置に一致したか否かを判定する。自コンテナ８の位置が、目標位置に一致した場合には、処理を終了する。自コンテナ８の位置が、目標位置に一致しない場合には、次のステップＳ８に処理が遷移する。
　ステップＳ８において、演算部３６は、加速度検出部４０からのディスエーブル信号を検知したか否かを判定する。演算部３６は、ディスエーブル信号を検知した場合には、ステップＳ９において、動作を停止する。演算部３６は、ディスエーブル信号を検知しない場合には、ステップＳ７の処理に戻る。
　自動運転を停止した場合には、位置合わせ装置３０は、手動コントローラ２２による手動運転によってコンテナの位置合わせを行う。
　上述の位置合わせ装置３０は、プログラムをロードして、プログラムの各ステップにしたがって動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）等と、プログラムを格納するメモリ素子等の記憶部と、によって構成されてもよい。その場合には、位置合わせ装置３０の制御回路３０ａ，３０ｂの各部は、その一部または全部がプログラムの一部または全部として実行される。
　また、位置合わせ装置３０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）によって実現されてもよい。ＰＬＣは、制御回路３０ａ，３０ｂの一部または全部を、たとえばメモリ等の記憶装置に格納されたラダープログラムの一部または全部として実行する。
　本実施形態の位置合わせ装置の効果について説明する。
　本実施形態の位置合わせ装置３０では、演算部３６によって自動運転のための速度基準信号Ｖａ１を生成し、同時に手動運転のための速度基準信号Ｖｍ０，Ｖｍ１を生成し、これらにもとづいて電動機駆動装置５０のための速度基準信号を生成する。位置合わせ装置３０は、演算部３２，３４によって、自コンテナ８の位置および目標位置にもとづいて、自動運転領域を生成する。自コンテナ８および目標コンテナの自動運転領域がそれぞれ重なった場合に自動運転が起動される。そのため、手動運転および自動運転を連携して動作させることができる。自動運転が起動した場合には、自コンテナ８が目標位置に引き寄せられるように移動することができ、手動運転に自動運転をスムーズに行うことができる。
　（第２の実施形態）
　図５は、本実施形態に係る位置合わせ装置を例示するブロック図である。
　本実施形態の場合では、Ｚ軸方向の位置合わせにおいて、自コンテナ８が目標位置のコンテナ１２に近づきすぎた場合に、位置合わせ装置は、自コンテナ８を目標コンテナ１２から遠ざけるように動作する。これによって、位置合わせ装置は、自コンテナ８が目標位置のコンテナ１２の側面に衝突することを防止することができる。
　本実施形態の位置合わせ装置１３０は、Ｚ軸方向の制御回路１３０ｂを備える。Ｘ軸方向の制御回路３０ａは、第１の実施形態の場合と同じである。
　制御回路１３０ｂは、自コンテナの位置測定部３１と、自コンテナの自動運転領域のための演算部３２と、自動目標位置を測定する位置測定部３３と、目標位置の自動運転領域のための演算部３４と、自動運転開始のための判定部１３５と、自動運転の速度基準信号を生成する演算部１３６と、手動運転の速度基準信号を生成する演算部３７と、加算器３９と、を含む。本実施形態の場合では、判定部１３５および演算部１３６が、第１の実施形態の場合と相違する。同一の構成要素については、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。
　自動運転開始のための判定部１３５は、自コンテナ８の自動運転領域１０ａ～１０ｄのうちのいずれかが、目標位置の自動運転領域１４ａ～１４ｄのいずれかに重なったか否かを判定する。自コンテナ８の自動運転領域１０ａ～１０ｄのうちのいずれかが、目標位置の自動運転領域１４ａ～１４ｄのいずれかに重なった場合に、判定部１３５は、自コンテナ８の位置および目標位置に関するデータを演算部１３６に供給する。
　自動運転の速度基準を生成する演算部１３６は、判定部３５から、自コンテナ８の位置および目標位置のデータを受け取ることによって、起動する。演算部１３６は、自コンテナ８の位置と目標位置との間の距離ＬＺに反比例し、それぞれを離間させる方向を有する速度基準信号ＶＺａを生成する。自コンテナ８と目標位置とを離間させる方向とは、自コンテナ８が、手動運転によってＺ軸の負方向に移動している場合には、自動運転が起動したときに、Ｚ軸の正方向に向かう速度基準信号ＶＺａが生成されることを意味する。
　本実施形態の位置合わせ装置１３０の動作について説明する。
　図６は、本実施形態の位置合わせ装置の動作を説明するための概念図である。
　図６では、自コンテナ８は、目標コンテナ１２の上方かつ側方に位置している。自コンテナ８の自動運転領域１０ａ，１０ｂは、目標コンテナ１２の自動運転領域１４ｃ，１４ｄと重なっている。これによって、演算部１３６が起動し、位置合わせ装置１３０の自動運転が動作を開始する。このとき、演算部１３６が生成する速度基準信号ＶＺａは、図６の上向きの矢印の方向に発生する。速度基準信号ＶＺａの大きさは、自コンテナ８のＺ軸上の位置と、目標コンテナ１２のＺ軸上の位置との間の距離ＬＺに反比例するように生成される。
　自コンテナ８は、目標コンテナ１２に近づくほど、大きな速度基準信号ＶＺａによって近づく方向とは逆方向に駆動される。そのため、自動運転においては、自コンテナ８は、目標コンテナ１２に近づいたときには、目標コンテナ１２から反発されるように動作する。
　本実施形態の位置合わせ装置１３０では、自コンテナ８が目標コンテナ１２の側面に近づいた場合に、自コンテナ８を目標コンテナ１２から遠ざけるように速度基準信号ＶＺａが正生成される。そのため、自コンテナ８が目標コンテナ１２の側面に衝突することを防止することができる。
　Ｚ軸方向の位置合わせのために、本実施形態の制御回路１３０ｂ、および第１の実施形態の制御回路３０ｂの両方を位置合わせ装置に実装し、オペレータの手元のスイッチ等によって適宜切り替えて用いるようにすることもできる。
　（第３の実施形態）
　図７は、本実施形態の位置合わせ装置を例示するブロック図である。
　図８は、本実施形態の位置合わせ装置の動作を説明するための概念図である。
　第２の実施形態の場合には、Ｚ軸方向について、自コンテナ８と目標位置との距離が近づいた場合に、互いに遠ざけるように速度基準信号を生成し、これを利用して互いの側面が衝突することを防止した。本実施形態の位置合わせ装置では、目標位置の自動運転領域の形状を変更することによって、よりスムーズに自コンテナ８を目標位置に位置合わせすることができる。
　図７に示すように、位置合わせ装置２３０は、制御回路２３０ｂを含む。制御回路２３０ｂは、Ｚ軸方向の移動のために動作する。制御回路２３０ｂは、上述した第２の実施形態の場合の自動運転領域のための演算部３４に代えて、演算部２３４を含む。同一の構成要素については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
　自動運転領域のための演算部２３４は、上述した他の実施形態の場合の演算部３４と異なる自動運転領域を目標位置に生成する。
　図８に示すように、目標コンテナ１２の自動運転領域２１４ａ～２１４ｄは、目標コンテナ１２の上面の外周から外側に向かって形成される。さらに、自動運転領域２１４ａ～２１４ｄの境界は、目標コンテナ１２の上面から上方に向かって延伸するように形成される。この例では、目標コンテナ１２の上面から４５°上方に向かうように境界が形成されている。
　Ｚ軸を担当する制御回路２３０ｂの演算部１３６は、起動した後、自コンテナ８の位置と目標コンテナ１２の位置との間の距離に反比例する大きさで、離間する方向の速度基準信号を生成する。
　演算部１３６は、上述のような速度基準信号を生成し、Ｘ軸の移動を担当する制御回路３０ａの演算部３６は、自コンテナ８の位置および目標位置が互いに引き合うように速度基準信号を生成する。したがって、自コンテナ８は、目標位置に次第に近づくように位置合わせされる。
　自コンテナ８の位置合わせのために、本実施形態の制御回路２３０ｂを、第１の実施形態の制御回路３０ｂおよび第２の実施形態の制御回路１３０ｂから、オペレータの手元のスイッチ等によって適宜切り替えて用いるようにしてもよい。
　実施形態によれば、手動運転および自動運転を併用して、スムーズにコンテナの位置合わせをすることができる位置合わせ装置が提供される。
　以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

Claims (6)

  1. 　オペレータによる手動運転およびオペレータを介さない自動運転を併用してコンテナの位置合わせを行うコンテナの位置合わせ装置であって、
    　位置センサの検出結果にもとづいてコンテナの位置を測定する演算を実行する第１演算部と、
    　前記位置センサの検出結果にもとづいて前記コンテナを載置する目標位置を測定する演算を実行する第２演算部と、
    　前記コンテナの位置にもとづいて前記自動運転を行う第１自動運転領域および前記目標位置にもとづいて前記自動運転を行う第２自動運転領域をそれぞれ計算して設定する第３演算部と、
    　前記第１自動運転領域が前記第２自動運転領域に重なったことを検出し、前記コンテナの位置を前記目標位置に一致させるように第１速度基準信号を生成する第１信号生成部と、
    　オペレータの操作によって生成された手動制御信号にもとづいて前記コンテナを移動させるための第２速度基準信号を生成する第２信号生成部と、
    　を備え、
    　前記第１信号生成部および前記第２信号生成部の出力にもとづいて第３速度基準信号を生成し、前記コンテナを移動させる駆動装置に前記第３速度基準信号を供給するコンテナの位置合わせ装置。
  2. 　前記第１速度基準信号、前記第２速度基準信号および前記第３速度基準信号は、前記コンテナが載置される面に平行する第１方向と前記第１方向に鉛直な第２方向に沿った少なくとも２次元の速度ベクトルをそれぞれ含み、
    　前記第３速度基準信号は、前記第１速度基準信号および前記第２速度基準信号を加算することによって生成される請求項１記載のコンテナの位置合わせ装置。
  3. 　前記自動運転領域では、前記コンテナの位置と前記目標位置との間の距離に反比例する大きさと、前記コンテナの位置が前記目標位置に近づく向きと、を有する第２速度基準信号を生成する第３信号生成部をさらに備えた請求項２記載のコンテナの位置合わせ装置。
  4. 　前記第１自動運転領域は、前記コンテナの下面を形成する角部を含み前記角部から外方に前記第１方向に伸びる領域として設定され、
    　前記第２自動運転領域は、前記目標位置の内側で前記第１方向に伸びる領域として設定され、
    　前記第１速度基準信号は、前記コンテナの位置が前記目標位置に近づく向きを有する請求項２記載のコンテナの位置合わせ装置。
  5. 　前記第１自動運転領域は、前記コンテナの下面を形成する角部を含み前記角部から外方に前記第１方向および前記第２方向に伸びる領域として設定され、
    　前記第２自動運転領域は、前記目標位置から外方に前記第２方向に延びる領域として設定され、
    　前記第１速度基準信号は、前記コンテナの位置が前記目標位置から遠ざかる向きを有する請求項２記載のコンテナの位置合わせ装置。
  6. 　前記第１自動運転領域は、前記コンテナの下面を形成する角部を含み前記角部から外側に前記第１方向および前記第２方向に伸びる領域として設定され、
    　前記第２自動運転領域は、前記目標位置から外方に前記第１方向および前記第２方向に伸びる領域として設定され、
    　前記第第１速度基準信号は、前記コンテナの位置が前記目標位置から遠ざかる向きを有する請求項２記載のコンテナの位置合わせ装置。
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