(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二点間に張設された主索に沿って移動される横行トロリーの下部に吊索を介して吊下されたバケットにコンクリート等の各種資材を積載して運搬するケーブルクレーンにおいて、前記バケットに搭載され当該バケットの現在位置を検出するＧＰＳ受信機と、
予め定められた運転パターンに従って前記バケットを搬送開始点としての目標位置Ａと搬送終了点としての目標位置Ｂとの間で往復移動させ、前記バケットを前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂの上方付近に到着した際に、そこからゆっくりと前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂに向かって前記バケットをゆっくりと降下させるように制御する演算部と、
前記バケットを前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂの上方から降下させる際に、前記ＧＰＳ受信機を通じて前記バケットの現在位置を検出し、この検出結果に基づき前記バケットの位置が前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂに対して所定の誤差許容範囲内に収まっているか否か判断する位置検証手段と、
前記バケットの位置ズレを検証するための誤差許容範囲については、前記バケットが前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂに近づくにつれて徐々に狭まるように設定する設定手段と、
を備えたことを特徴とするケーブルクレーンのバケット制御システム。
【請求項２】
前記バケットの位置が前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂに対して所定の誤差許容範囲から外れていると前記位置検証手段が判断したときに、前記バケットの位置の前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂに対する誤差が所定の許容範囲内に収まるように前記バケットの位置を補正する位置補正手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のケーブルクレーンのバケット制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばダムの構築現場などにおいてコンクリートをはじめとする各種資材を搬送するケーブルクレーンのバケットを制御するシステムに関し、特に目標位置の上方に到着したバケットを当該目標位置に精確かつ確実に降下させることのできるシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、例えばダムの構築現場において、コンクリートを製造現場から打設現場まで搬送するための手段の一つとしてケーブルクレーンが用いられている。このケーブルクレーンは、従来、図４に示すように、山間に構築されるダム１上にその長手方向に沿って張設された主索２と、主索２に懸垂されこれに沿って走行可能な横行トロリー３と、この横行トロリー３の牽引用牽索４と、横行トロリー３の下部に吊索５を介して吊下されたコンクリートバケット６と、前記牽索４を牽引して横行トロリー３を山側に設けた搬送開始点としての目標位置Ａとダム１の底部任意位置に設定された搬送終了点としての目標位置Ｂとの上方間を往復移動させる横行ウインチ７と、前記吊索５を巻取，巻き下げしてバケット６を昇降させる縦行ウインチ８と、横行トロリー３の位置およびバケット６の位置を監視するとともに、これら各ウインチ７，８を駆動制御する操作室９を備えている。
【０００３】
搬送開始点の目標位置Ａの側方上部には、紙面と直交する方向に図示しないバッチャープラントで作られたコンクリートを搬送するトランスファーカー１０が走行可能に配置され、搬送終了点としての目標位置Ｂにはコンクリートホッパー１１が配置されている。各ウインチ７，８の駆動用制御装置は、操作室９からの制御信号に基づき、正逆回転，減速，停止して、主索２に沿って横行トロリー３を走行させつつバケット６を上下に昇降移動させる。そして、バケット６を目標位置Ａと目標位置Ｂとの間上方で往復移動させる。
【０００４】
目標位置Ｂには、バケット６の着缶場所１２が設けられている。この場所１２の上方に移動してきたバケット６は徐々にゆっくりと目標位置Ｂまで降下されてその場所に着缶される。着缶したバケット６にトランスファーカー１０からコンクリートが供給される。制御盤４６はトランスファーカー１０から着缶したバケット６に対するコンクリート放出時における制御を行うものである。一方、目標位置Ｂの上方に到着したバケット６は、そこからゆっくりと目標位置Ｂへと降下されて、そこで、運搬してきたコンクリートを排出する。排出されたコンクリートはホッパー１１へと投入される。
【０００５】
各目標位置Ａ，Ｂの周辺には、バケット６の位置を検出する光電センサやトータルステーション、ビデオカメラ等が設置され、これらセンサやカメラ等でバケット６の位置を逐次検出しながら、バケット６の位置が許容範囲内に入るようにウインチを駆動してバケット６の位置を補正しつつバケット６を目標位置に着缶させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光電センサやトータルステーション、ビデオカメラ等でバケットの位置を検出する場合には次のような問題点があった。
【０００７】
（１）バケット６の着缶位置周辺に格子柵を設け、この格子柵に光電センサを取り付けていたため、その分、光電センサの設置作業等が必要であり、かなりの時間的ロスが発生した。
（２）バケット６の降下作業時、着缶位置周辺の格子柵とバケット６とが接触しないように常に目視により確認しなければならないなど、作業に十分な注意を払う必要があった。
（３）トータルステーションなどを用いてバケット６の位置を検出する場合には、バケット６が見通せる場所が必要で、この場所の確保が難しいことが多い。さらに、例えば、霧などの発生に対して対処方法がなかった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、光電センサやトータルステーション、ビデオカメラ等の光学的手段によらずに、バケットを精確かつ迅速に目標位置に降下させることができるケーブルクレーンのバケット制御システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明にかかるケーブルクレーンのバケット制御システムにあっては、二点間に張設された主索に沿って移動される横行トロリーの下部に吊索を介して吊下されたバケットにコンクリート等の各種資材を積載して運搬するケーブルクレーンにおいて、前記バケットに搭載され当該バケットの現在位置を検出するＧＰＳ受信機と、予め定められた運転パターンに従って前記バケットを搬送開始点としての目標位置Ａと搬送終了点としての目標位置Ｂとの間で往復移動させ、前記バケットを前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂの上方付近に到着した際に、そこからゆっくりと前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂに向かって前記バケットをゆっくりと降下させるように制御する演算部と、前記バケットを前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂの上方から降下させる際に、前記ＧＰＳ受信機を通じて前記バケットの現在位置を検出し、この検出結果に基づき前記バケットの位置が前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂに対して所定の誤差許容範囲内に収まっているか否か判断する位置検証手段と、前記バケットの位置ズレを検証するための誤差許容範囲については、前記バケットが前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂに近づくにつれて徐々に狭まるように設定する設定手段と、を備えたことを特徴とする。
また、前記バケットの位置が前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂに対して所定の誤差許容範囲から外れていると前記位置検証手段が判断したときに、前記バケットの位置の前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂに対する誤差が所定の許容範囲内に収まるように前記バケットの位置を補正する位置補正手段を備えたことを特徴としてもよい。
【００１０】
このシステムにおいては、バケットにＧＰＳ受信機を搭載することで、このＧＰＳ受信機を通じてバケットの現在位置を迅速かつ精確に検出することができる。バケットを目標位置に降下させる際に、目標位置周辺に光電センサやビデオカメラ等を設置しなくても、バケットの現在位置と前記目標位置との誤差が所定の許容範囲内に収まっているのかどうか検証することができる。これにより、光電センサやビデオカメラ等の位置検出装置が不要になり、これらの装置がなくとも、直接、コンクリート等の各種資材の受け渡しが行え、バケットが降下中にこれらと接触する心配もない。すなわち、バケット降下作業中にこれらの点につき注意を払う必要がない。しかも、ＧＰＳ受信機は、霧等の天候状態の影響をほとんど受けないから、天候状態が悪いときでもバケットの搬送作業を行うことができる。また、バケットを見通せる場所をわざわざ確保する必要もない。
さらに、このシステムにおいては、演算部を備えているので、予め定められた運転パターンに従って前記バケットを搬送開始点としての目標位置Ａと搬送終了点としての目標位置Ｂとの間で往復移動させ、前記バケットを前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂの上方付近に到着した際に、そこからゆっくりと前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂに向かって前記バケットをゆっくりと降下させるように制御することができる。
また、このシステムにおいては、バケットの位置ズレを検証するための誤差許容範囲については、バケットが前記目標位置に近づくにつれて徐々に狭まるように設定する設定手段を備えているので、光学的手段によることなく、バケットの現在位置をよりいっそう迅速かつ精確に目標位置に降下させることもできる。
【００１１】
また、前記バケットの位置が前記目標位置に対して所定の誤差許容範囲から外れていると前記バケット位置検証手段が判断したときに、前記バケットの位置の前記目標位置に対する誤差が所定の許容範囲内に収まるように前記バケットの位置を補正する位置補正手段を備えたことで、所定の誤差許容範囲から外れたバケットの位置を自動的に補正することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係るケーブルクレーンのバケット制御システムの実施形態について説明する。図１〜５は、本発明にかかるケーブルクレーンのバケット制御システムの一実施形態を示したものである。図１は、この発明の全体構成を示す概略図であり、図２は、システム構成を示すブロック構成図であり、図３〜４は、システムの各処理の手順を示したフローチャートである。なお、従来と同一の構成要素については同一の符号を付す。
【００１３】
ケーブルクレーンは、基本的には従来とほぼ同様に、山間に構築されるダム１の上部にその長手方向に沿って張設された主索２と、主索２に懸垂され、これに沿って走行可能な横行トロリー３と、この横行トロリー３の牽引用の牽索４と、横行トロリー３の下部に吊索５を介して吊下されたコンクリートバケット６と、前記牽索４を牽引して横行トロリー３を山側に設けた搬送開始点としての目標位置Ａとダム１の底部任意位置に設定された搬送終了点としての目標位置Ｂ間を往復移動させる横行ウインチ７と、前記吊索５を巻取、巻き下げしてバケット６を昇降させる縦行ウインチ８と、横行トロリー３の位置およびバケット６の位置を監視するとともに、これら各ウインチ７，８を駆動制御するための操作室９とを備えている。
【００１４】
搬送開始点としての目標位置Ａには、紙面と直交する方向に図示しないバッチャープラントで造られたコンクリートを搬送するトランスファーカー１０が走行し、搬送終了点としての目標位置Ｂにはコンクリートホッパー１１が設置されている。
【００１５】
操作室９には、各ウインチ７，８の運転用操作卓２０と、各ウインチ７，８に各種駆動モードを指令する制御部２２と、各種指令を出すにあたり必要な演算を行い、その演算結果を制御部２２に与える演算部２４と、無線機２６とを備えている。演算部２４は、ＣＰＵやメモリ、ハードディスク装置、ディスプレイ等を備えたコンピュータ装置で構成される。
【００１６】
横行ウインチ７および縦行ウインチ８は、主索２の近傍の機械室３２に配置されるもので、図２に示すように、駆動制御装置３４，３６により正逆回転駆動される。駆動制御装置３４，３６は前記制御部２２に接続され、制御部２２からの指令に応じて各ウインチ７，８を正逆転及び加減速駆動する。
【００１７】
各ウインチ７，８は、それぞれモータ７ａ，８ａにブレーキ７ｂ，８ｂ、減速機７ｃ，８ｃを介して回転可能に連動し、牽索４，吊索５を巻取および繰り出しするドラム７ｄ，８ｄを有している。なお、前記横行ウインチ７はエンドレス式に牽索４を巻き取るもので、中間ドラム７ｄ−１及びドラム７ｄに巻き付けた状態で牽索４の両端を巻き付けている。
【００１８】
各モ―タ７ａ，８ａには速度検出器７ｅ，８ｅが設けられ、これらの検出値を前記速度制御装置２４，２６にフィードバックすることで、前記制御部２２からの走行指令に応じた適性回転方向および速度に制御される。また、各ドラム７ｄ，８ｄにはそれぞれエンコーダＸ，Ｚが設けられ、これらエンコーダＸ，Ｚによてトロリー３の横行き量の検出やバケット６の下降量の検出ができるようになっている。これらエンコーダＸ，Ｚの検出結果はすべて前記制御部２２に入力されるようになっている。
【００１９】
搬送開始点としての目標位置Ａであるバンカー線上には着缶確認スイッチ４２が設けられている。また、着缶確認スイッチ４２の近傍には制御盤４６が配置されている。着缶確認スイッチ４２はバケット６の着缶を検出するものである。さらに制御盤４６は、着缶したバケット６に対して、トランスファーカー１０からコンクリートを放出する制御を行うものである。
【００２０】
バケット６の下部には、図示しない油圧シリンダによって開閉されるゲート及び開閉検出用リミットスイッチ４８が設けられている。また、バケット６の上部には無線機５２，ジャイロ式振れ角検出計５４，制御盤５６及びこれらの可動部を駆動するためのバッテリ５８，ソーラ式充電装置６０が配置され、ジャイロ式振れ角検出計５４の検出値は図２に示すように、制御盤５６及び無線機５２，２６を通じて操作室９側の制御部２２に伝送される。
【００２１】
ホッパー１１は、搬送終了点としての目標位置Ｂ上に支持架台６２を介して支持されたものであり、その下部には図示しない油圧シリンダによって開閉するゲート及び開閉検出用リミットスイッチ６４が設けられている。また支持架台６２の脚部にはホッパー１１の下部に停止するダンプトラック６６の運転席の見えやすい位置及び操作しやすい位置にコンクリート放出用手動スイッチ６８，表示装置７０，制御盤７２等が配置されている。
【００２２】
ところで、バケット６にはＧＰＳ(Global Positioning System)受信機８２が搭載されている。このＧＰＳ受信機８２は、上空の人工衛星９０から送られてくる電波をリアルタイムで受信して、その受信結果に基づきバケット６の現在位置座標を三次元座標としてリアルタイムに算出する。その算出結果は、ＧＰＳ受信機８２からバケット６上部の無線機５２を通じて操作室９の制御部２２に送信される。
【００２３】
演算部２４は、各ウインチ７，８を駆動制御して、予め定められた運転パターンに従ってバケット６を搬送開始点としての目標位置Ａと搬送終了点としての目標位置Ｂとの間で往復移動させる。演算部２４は、バケット６を目標位置Ａまたは目標位置Ｂの上方付近に到着した際に、そこからゆっくりと目標位置Ａまたは目標位置Ｂに向かってバケット６をゆっくりと降下させる。このときの演算部２４の処理手順の一実施形態を図３に示す。
【００２４】
演算部２４は、バケット６を降下させるにあたり、まず、バケット６の現在位置に関する情報を、バケット６に搭載したＧＰＳ受信機８２を通じて取得する（１０１）。次に、演算部２４は、バケット６の現在位置座標を演算により割り出して、この算出したバケット６の現在位置座標と、予め記憶部に記憶している目標位置ＡまたはＢの座標とを比較する。そして、バケット６の現在位置座標が目標位置ＡまたはＢの直上に所定の誤差許容範囲内に収まっているか否か検証する（１０２）。ここでバケット６の現在位置が目標位置ＡまたはＢに対し所定の範囲内、即ちあまり位置ズレしていないと判断し、位置ズレ無しと判定する。一方、バケット６の現在位置が目標位置ＡまたはＢに対し所定の範囲から外れていた場合には、バケット６が大きく位置ズレしていると判断し、位置ズレ有りと判定する。
【００２５】
バケット６に位置ズレ有りと判断した場合には、誤差である場合も考えられるので、もう一度、バケット６の現在位置を取得し、目標位置Ａと比較し、バケット６に位置ズレがあるのかどうかチェックする（１０３〜１０４）。ここで、位置ズレが再度確認された場合には、バケット６の相対位置の補正を行う（１０５）。
【００２６】
この補正を搬送終了点としての目標位置Ｂで行う場合には、制御部２２を通じて演算部２４が、例えば横行ウインチ７を駆動制御して横行トロリー３を移動させて、バケット６の位置が目標位置Ｂに対して所定の誤差許容範囲内に収まるように補正を行う。また、この補正を搬送開始点としての目標位置Ａにおいて行う場合には、バケット６を降下させる際に、トランスファーカー１０の現在位置をこれに搭載したＧＰＳ受信機等を通じて検出し、トランスファーカー１０の位置が目標位置Ａに対し所定の誤差許容範囲内に収まるように、制御部２２を通じて演算部２４等がトランスファーカー１０を自動的に移動させて位置を補正する。なお、この場合、バケット６の降下作業が終了した際に、バケット６とトランスファーカー１０の現在位置をそれぞれ検出し、所定の誤差許容範囲内に収まっているかどうか検証してから、トランスファーカー１０からバケット６にコンクリートを供給するようにするとよい。この他、バケット６の位置補正については手動で行うようにしてもよい。
【００２７】
これらの補正を行った後、吊索５を巻下げてバケット６を降下させる処理に移行する。一方、はじめからバケット６に位置ズレがない場合または２回目のチェックで位置ズレが確認されなかった場合には、吊索５を巻下げてバケット６を降下させる処理に移行する（１０６）。
【００２８】
吊索５を巻下げてバケット６を降下させている途中においても、適宜なタイミングでバケット６の現在位置を検出し、バスケット６の現在位置が目標位置ＡまたはＢの直上から大きく外れていないかどうか随時検証する（１０７〜１１４）。バケット６に位置ズレがあった場合には、その都度、バケット６の位置を前述したように自動補正する（１０９，１１３）。
【００２９】
バケット６の降下処理がある程度進んだときには、バケット６の現在位置が目標位置ＡまたはＢにかなり接近したときには、バケット６を降下させつつバケット６が目標位置ＡまたはＢに到着したか否かチェックする（１１５）。ここで、目標位置Ａでは、着缶確認スイッチ４２等を通じてバケット６が着缶したかどうか確認する。バケット６が目標位置ＡまたはＢへ到着したときには、速やかに巻下げを停止し、バケット６の降下処理を終了する。
【００３０】
以上、このケーブルクレーンのバケット制御システムによれば、コンクリートバケット６にＧＰＳ受信機８２を搭載し、このＧＰＳ受信機８２を通じてバケット６の現在位置を検出することで、当該バケット６の現在位置と目標位置との差が所定の許容範囲内に収まるようにバケット６の位置を修正しつつバケット６を降下させることができる。バケット６の現在位置を迅速かつ精確にリアルタイムに検出することができ、これによりフィードバック制御により目標位置とのズレを修正しながらバケット６を微動制御することができる。従って、目標位置周辺に光電センサやビデオカメラ等の光学的なセンサを設置しなくても、バケット６の位置を補正しながら安全かつ確実に目標位置まで降下させることができる。これにより、めんどうなセンサの設置作業やカメラの設置作業を行わなくて済む。また、バケット６が降下中にこれらセンサやカメラと接触する心配もない。バケット６の降下作業の際にこれらの点について注意を払う必要がない。しかも、ＧＰＳ受信機は、トータルステーションのように霧等の天候状態に大きく左右されないから、天候状態が悪くてもバケット６の搬送作業を行うことができる。
【００３１】
なお、本発明にあっては、バケット６の位置ズレを検証するための誤差許容範囲については、バケット６が目標位置ＡまたはＢに近づくにつれて徐々に狭まるように設定するとよい。
【００３２】
この他、本発明にあっては、主索の一端部もしくは両端部が、一方若しくは両方の山側に張設される軌索に沿って走行する走行トロリー等の移動端に接続されるタイプのケーブルクレーン、例えば軌索式ケーブルクレーン等にも適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明にかかるケーブルクレーンのバケット制御システムにあっては、搬送用バケットにＧＰＳ受信機を搭載することで、このＧＰＳ受信機を通じてバケットの現在位置を迅速かつ精確にリアルタイムに検出することができ、当該バケットが目標位置に対して所定の誤差許容範囲内に収まっているか否か精確に検証しながら、バケットを降下させることができる。バケットを降下させながら、必要に応じてバケットの位置を補正することができる。従って、目標位置周辺に光電センサやビデオカメラ等の光学的なセンサを設置しなくても、バケットの位置を補正しながら安全かつ確実に目標位置まで降下させることができる。これにより、めんどうなセンサの設置作業やカメラの設置作業を行わなくて済む。また、バケットが降下中にこれらセンサやカメラと接触する心配もない。バケット降下作業の際にこれらの点について注意を払う必要がない。しかも、ＧＰＳ受信機は、トータルステーションのように霧等の天候状態に大きく左右されないから、天候状態が悪くてもバケット搬送作業を行うことができる。
さらに、このシステムにおいては、演算部を備えているので、予め定められた運転パターンに従って前記バケットを搬送開始点としての目標位置Ａと搬送終了点としての目標位置Ｂとの間で往復移動させ、前記バケットを前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂの上方付近に到着した際に、そこからゆっくりと前記目標位置Ａまたは前記目標位置Ｂに向かって前記バケットをゆっくりと降下させるように制御することができる。
また、このシステムにおいては、バケットの位置ズレを検証するための誤差許容範囲については、バケットが前記目標位置に近づくにつれて徐々に狭まるように設定する設定手段を備えているので、光学的手段によることなく、バケットの現在位置をよりいっそう迅速かつ精確に目標位置に降下させることもできる。
【００３４】
また、前記バケットの位置が前記目標位置に対して所定の誤差許容範囲から外れていると前記位置検証手段が判断したときに、前記バケットの位置を前記目標位置に対する誤差が所定の許容範囲内に収まるように前記バケットの位置を補正する位置補正手段を備えたことで、所定の誤差許容範囲から外れたバケットの位置を自動的に補正することができる。人の手で補正作業を行う必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるケーブルクレーンのバケット制御システムの一実施形態を全体説明図である。
【図２】本発明にかかるケーブルクレーンのバケット制御システムの一実施形態を示したシステム構成図である。
【図３】本発明にかかるケーブルクレーンのバケット制御システムの降下処理手順の一実施形態を示したフローチャートである。
【図４】一般的なケーブルクレーンの全体構成を示した説明図である。
【符号の説明】
２  主索
３  横行トロリー
４  牽索
５  吊索
６  コンクリートバケット
７  横行ウインチ
８  縦行ウインチ
１１  ホッパー
２２  制御部
３４，３６  駆動制御装置
８２  ＧＰＳ受信機
９０  人工衛星
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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