(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行レール上を走行可能な橋形クレーンの両脚部にそれぞれ、個別に走行用の駆動源を備えると共に、走行車輪の回転数あるいはタッチローラの回転数によりそれぞれの脚部の位置を検出する第１、第２の位置検出器を設け、これら第１、第２の位置検出器により検出された両脚部の位置に基づいて、橋形クレーンのガーダが前記走行レールに直角な位置関係となるように、走行速度を揃える制御部を有する橋形クレーンの走行揃速制御装置において、
前記両脚部にそれぞれ、ＧＰＳによる第３、第４の位置検出器を設け、
前記制御部は、走行移動中は前記第３の位置検出器で検出された位置データから算出される位置と前記第１の位置検出器で検出された位置との差があらかじめ定められた値以上の時に、前記第３の位置検出器で検出された位置データに基づいて前記第１の位置検出器で検出された位置を補正する一方、前記第４の位置検出器で検出された位置データから算出される位置と前記第２の位置検出器で検出された位置との差があらかじめ定められた値以上の時に、前記第４の位置検出器で検出された位置データに基づいて前記第２の位置検出器で検出された位置を補正し、
前記制御部はまた、走行停止中は常に前記第１、第２の位置検出器で検出された位置がそれぞれ、前記第３、第４の位置検出器で検出された位置データから算出される位置に一致するように補正することを特徴とする橋形クレーンの走行揃速制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の走行揃速制御装置において、前記第３、第４の位置検出器はそれぞれ、あらかじめ定められたサンプリングタイミングで受信データをサンプリングする受信機を有しており、前記第３、第４の位置検出器のサンプリングタイミングを同期させる手段を備えたことを特徴とする橋形クレーンの走行揃速制御装置。
【請求項３】
請求項１あるいは２記載の走行揃速制御装置において、前記制御部は、走行停止中は前記第３、第４の位置検出器による位置算出を複数回行い、それらの算出結果を平均した値を補正のために用いることを特徴とする橋形クレーンの走行揃速制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の走行揃速制御装置において、前記第３、第４の位置検出器における受信機を兼用とするために、１つの受信機の入力側に前記第３の位置検出器におけるアンテナからの受信信号と前記第４の位置検出器におけるアンテナからの受信信号との切換えを行うスイッチ手段を設け、該スイッチ手段による切換えをあらかじめ定められたサンプリングタイミングによるサンプリング１回毎に行うことを特徴とする橋形クレーンの走行揃速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋形クレーンの走行揃速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
橋形クレーンは門形クレーンとも呼ばれ、通常、大きな型のものは脚部の間隔が大きいので、脚部毎に走行用の駆動源を備えている。この場合、橋形クレーンのガーダが走行レールに直角な位置関係となるように、両脚部における駆動源を制御する必要がある。この制御は揃速制御と呼ばれ、揃速制御のためには脚部毎にその位置を検出する必要がある。そして、一方の脚部の位置を基準とし、他方の脚部がこの基準に常に平行に追随するように駆動源を制御する。このような揃速制御機能を持つ橋形クレーンは、ゴライアスクレーンとも呼ばれている。
【０００３】
揃速制御の従来例としては、走行レールとの摩擦により走行車輪（駆動輪あるいは従動輪）やタッチローラと呼ばれる検出輪を回し、この車輪の回転量をアブソリュートエンコーダにより検出して脚部の位置を算出する方法が知られている。脚部の位置は、基準点からの移動量という形式で算出される。しかし、この方法では車輪径の寸法誤差が算出位置に誤差として累計されるだけでなく、車輪のスリップも誤差となる問題がある。
【０００４】
このような問題を解消するために、ラック方式と呼ばれる方法が提案（例えば、特公昭５３−４２９３０号）されている。このラック方式では、２本の走行レールに沿ってそれぞれラックを布設し、橋形クレーンの両脚部にはそれぞれラックに噛み合うピニオンを取り付ける。そして、それぞれのピニオンの回転量をアブソリュートエンコーダにより検出し、橋形クレーンの両脚部の位置を算出する。更に、これらの算出位置から両脚部の位置が走行レールとガーダが直交している位置関係からどれだけずれているかを計算し、走行の際に両脚部の駆動源にずれを補正するような速度差のある指令を送り、常に走行レールとガーダが直交している位置関係からのずれ量を最小とする制御を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このラック方式でも、ラックの布設および維持に多大な費用が発生する。多大な維持費が発生するのは、以下の理由による。すなわち、走行レールを横切る車両により踏まれてラックが変形する。また、ラックが土砂で埋まったり、腐食する等の理由による。一方、車両による変形の発生を最小とするためには、車両通行箇所を制限する必要があり、ヤードの使用勝手が悪くなる。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、ラックのような、布設および維持に多大な費用を要する構成要素を必要としない橋形クレーンの走行揃速制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、走行レール上を走行可能な橋形クレーンの両脚部にそれぞれ、個別に走行用の駆動源を備えると共に、走行車輪の回転数あるいはタッチローラの回転数によりそれぞれの脚部の位置を検出する第１、第２の位置検出器を設け、これら第１、第２の位置検出器により検出された両脚部の位置に基づいて、橋形クレーンのガーダが前記走行レールに直角な位置関係となるように、走行速度を揃える制御部を有する橋形クレーンの走行揃速制御装置において、前記両脚部にそれぞれ、ＧＰＳによる第３、第４の位置検出器を設け、前記制御部は、走行移動中は前記第３の位置検出器で検出された位置データから算出される位置と前記第１の位置検出器で検出された位置との差があらかじめ定められた値以上の時に、前記第３の位置検出器で検出された位置データに基づいて前記第１の位置検出器で検出された位置を補正する一方、前記第４の位置検出器で検出された位置データから算出される位置と前記第２の位置検出器で検出された位置との差があらかじめ定められた値以上の時に、前記第４の位置検出器で検出された位置データに基づいて前記第２の位置検出器で検出された位置を補正し、前記制御部はまた、走行停止中は常に前記第１、第２の位置検出器で検出された位置がそれぞれ、前記第３、第４の位置検出器で検出された位置データから算出される位置に一致するように補正することを特徴とする。
【００１０】
本発明による走行揃速制御装置においては、前記第３、第４の位置検出器がそれぞれ、あらかじめ定められたサンプリングタイミングで受信データをサンプリングする受信機を有しており、前記第３、第４の位置検出器のサンプリングタイミングを同期させる手段を備えることが好ましい。
【００１２】
本発明による走行揃速制御装置における前記制御部はまた、走行停止中は前記第３、第４の位置検出器による位置算出を複数回行い、それらの算出結果を平均した値を補正のために用いることが好ましい。
【００１３】
本発明による走行揃速制御装置における前記制御部は更に、前記第３、第４の位置検出器における受信機を兼用とするために、１つの受信機の入力側に前記第３の位置検出器におけるアンテナからの受信信号と前記第４の位置検出器におけるアンテナからの受信信号との切換えを行うスイッチ手段を設け、該スイッチ手段による切換えをあらかじめ定められたサンプリングタイミングによるサンプリング１回毎に行うようにしても良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１、図２を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。図２において、橋形クレーン２０は、２本の走行レール３１上を走行可能な２つの脚部２１、２２を有する。脚部２１には、駆動輪２３ａと従動輪２３ｂとが設けられ、脚部２２にも同様に、駆動輪２４ａと従動輪（図示省略）とが設けられている。各駆動輪は、モータ等の駆動源により駆動される。脚部２１と２２との間には、ガーダ２５が架けわたされている。ガーダ２５上を、吊り下げ手段を持つトロリー２６が走行する。なお、この種の橋形クレーン２０においては、２つの脚部の一方が構造的に剛構造を持つように作られており、これが剛脚、他方は揺脚と呼ばれている。
【００１５】
本形態においては、脚部２１、２２にそれぞれ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）による位置検出器が設けられる。図１、図２において、脚部２１に設けられる位置検出器は、アンテナ１１と受信機１２とから成り、脚部２２に設けられる位置検出器は、アンテナ１３と受信機１４とから成る。この種の受信機は、周知のように、複数の衛星からの受信データをもとにアンテナ直下部の現在の経度、緯度を算出し、経度、緯度を表す位置データを出力する。
【００１６】
制御部１５は、これらの位置検出器で検出された位置データから脚部２１、２２間の走行位置誤差、すなわち位置ずれを算出し、橋形クレーン２０のガーダ２５が走行レール３１に直角な位置関係となるように、前記走行位置誤差に基づいて脚部２１、２２における駆動源１６、１７を制御する。具体的に言えば、制御部１５は、はじめに、受信機１２、１４からの位置データを走行レール３１上における位置座標データに変換する。この変換を容易にするために、アンテナ１１、１３はそれぞれ、走行レール３１の真上に位置し、しかも走行レール３１に直角な線分上に位置するように設けられるのが望ましい。制御部１５は、次に、ある時点での座標変換により脚部２２側の走行レール３１上に設定された位置座標点（アンテナ１３直下の点）を基準とし、この位置座標点から走行レール３１に直角に延ばした仮想線と脚部２１側の走行レール３１との交点と、上記ある時点と同じ時点において受信機１２からの位置データを変換して得られた走行レール３１上の位置座標点との間のずれ量を走行位置誤差として計算する。制御部１５は、このずれ量を０に近付けるように脚部２１側の駆動源１６を制御する。その結果、脚部２１側の駆動源１６は、アンテナ１１直下の点が脚部２２側の基準位置座標点に平行になるように追随するように制御されることになる。
【００１７】
例えば、脚部２２側が脚部２１側よりも進んでいる場合には、駆動源１６を減速するようにし、脚部２２側が脚部２１側よりも遅れている場合には、駆動源１６を加速するように制御する。勿論、脚部２２側が脚部２１側よりも進んでいる場合には、駆動源１７を加速するようにし、脚部２２側が脚部２１側よりも遅れている場合には、駆動源１７を減速するように制御しても良い。
【００１８】
なお、ＧＰＳによる位置検出器においては、サンプリング計測により位置検出を行っている。すなわち、あらかじめ定められたサンプリング周期（通常、２００ｍｓｅｃ）で受信データのサンプリングを行い、あるタイミングでサンプリングされた受信データを分析して分析完了後位置データを出力すると共に、次のサンプリングタイミングでサンプリングした受信データに対して分析を開始する。このようなＧＰＳによる位置検出器を２つの脚部２１、２２に設けるため、２つの脚部２１、２２における位置検出器のサンプリングタイミングを一致させないと走行速度とサンプリングタイミングのずれの積だけずれた位置が検出されることになる。
【００１９】
これを解消するため、２つの位置検出器におけるサンプリングを同期させるための同期手段が設けられる。この同期手段は、図１に示されるように、一方の位置検出器においてサンプリングタイミングを規定するために発生されるタイミング信号を、他方の位置検出器のサンプリングタイミング信号として利用できるようにすれば良い。あるいはまた、２つの位置検出器に共通のサンプリングタイミング信号発生部を設けて、ここからのサンプリングタイミング信号を２つの位置検出器の受信機１２、１４に供給するようにしても良い。
【００２０】
以上のように、脚部２１、２２における位置検出器がそれぞれの位置データを検出し、制御部１５はこれらの位置データを基に走行レール３１上での位置座標データに変換して脚部２１と２２との位置ずれを算出し、更にこれを０に近付けるように駆動源１６、１７を制御することにより、ガーダ２５が走行レール３１に直角な位置関係となるような揃速制御が行われる。
【００２１】
なお、上記の説明で明らかなように、本形態においては、脚部２１と２２との位置ずれを算出することが重要であり、従来例で説明したような走行基準点からの移動距離を知ることは重要では無い。言い換えれば、ある時点における一方のアンテナの点を基準とし、この基準点から走行レール３１に直角に延ばした仮想線と他方のアンテナ側の走行レール３１との交点と、上記ある時点と同じ時点における他方のアンテナ直下の点との間のずれ量がわかれば良い。これは、走行レール３１が直線軌道だけに限られないことを意味する。
【００２２】
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の形態も図２に示された橋形クレーンに適用されるものであり、図１に示した第１の形態の構成に加えて、各脚部２１、２２にそれぞれ、タッチローラによる第１、第２の位置検出器１８、１９を設けている。タッチローラというのは、周知のように、走行レール３１に接して回転するローラを設け、このローラの回転数をアブソリュートエンコーダ等で検出することにより、走行レール３１にあらかじめ設定された基準位置からの移動量を算出して位置を検出するためのものである。勿論、タッチローラを設けずに、駆動輪あるいは従動輪の回転数をアブソリュートエンコーダで検出することにより基準位置からの移動量を算出して位置を検出することもできる。なお、第１、第２の位置検出器１８、１９で検出される位置は、アンテナ１１、１３直下の走行レール３１上の点であることは言うまでも無い。これは、タッチローラが設置される位置からアンテナ１１、１３直下の走行レール３１上の点までの距離を定数として移動量に加算すれば良いだけのことである。
【００２３】
本形態における制御部１５´は、第１、第２の位置検出器１８、１９により検出された脚部２１、２２の位置に基づいて、ガーダ２５が走行レール３１に直角な位置関係となるように、走行速度を揃える揃速制御を行う。制御部１５´は特に、２つの受信機１２、１４で検出された位置データから算出される位置と第１、第２の位置検出器１８、１９で検出された位置とに基づいて第１、第２の位置検出器１８、１９で検出された位置に補正を行う。なお、本形態において２つの受信機１２、１４で検出された位置データを基に算出される脚部２１、２２の位置は、上記のタッチローラの説明において設定された基準位置を基準点とする走行レール３１上の位置である。このようにするのは、前に述べたように、タッチローラの場合にはスリップにより誤差が生じるおそれがあり、しかもこの誤差が累積されてしまうからである。また、駆動輪や従動輪の場合にもスリップによる誤差の他に、車輪径の寸法誤差が算出位置に誤差として累積される問題がある。このため、タッチローラ等による位置検出方法を使用可能とするためには頻繁な補正をする必要がある。
【００２４】
一方、ＧＰＳのサンプリング周期と制御上必要なサンプリング周期には数倍の差が予想される（現在までのＧＰＳ性能調査による）。この差を補償するため、本形態においては、タッチローラ等による位置検出方法にＧＰＳによる検出位置補正を組合せた点に特徴を有する。ＧＰＳでは現状２００（ｍｓｅｃ）程度でサンプリング可能なため、６０（ｍ／ｍｉｎ）の走行速度（現在までのこの種クレーンの最高速度）で２００（ｍｍ）毎に補正点を設けたのと同等となり、タッチローラ等による位置検出方法とＧＰＳとの併用により、より精度の高い揃速制御装置を構成できる。
【００２５】
図４をも参照して、制御部１５´の制御動作について詳しく説明する。図４は、制御部１５´の機能をブロック図で表している。第１の形態において説明したように、制御部１５´は、受信機１２、１４からの位置データを走行レール３１上における位置座標データに変換する機能を有する。制御部１５´はまた、走行中か停止中かを示す信号を受け、補正の要否を判別する機能と補正値を算出する機能を持つ。
【００２６】
すなわち、制御部１５´は走行中であることを示す信号を受けると、補正は下記の条件の時のみ行う。制御部１５´は、走行中であることを示す信号を受けている間は、受信機１２で検出された位置データを基に算出された脚部２１の位置と第１の位置検出器１８で検出された位置との差があらかじめ定められた値以上の時に、第１の位置検出器１８で検出された位置に対して補正を行う。この場合の補正値は、上記の差であり、減算部による減算が行われる。同様に、制御部１５´は走行中であることを示す信号を受けている間は、受信機１４で検出された位置データを基に算出された脚部２２の位置と第２の位置検出器１９で検出された位置との差があらかじめ定められた値以上の時に、第２の位置検出器１９で検出された位置に対して補正を行う。
【００２７】
このようにするのは、以下の理由による。走行移動中はタッチローラによる位置検出とＧＰＳによる位置検出とのタイミング誤差により位置誤差が発生するため、タッチローラによる位置検出の補正は、ＧＰＳによる位置検出との誤差が大きい時のみに行い、走行停止中に常にＧＰＳによる位置算出値と一致させるような補正を行う。更に、停止中は位置の変化が無いので検出精度を向上させるため、受信機１２、１４からの位置データに基づく位置算出をそれぞれ異なるサンプリングタイミングで複数回行い、それらの算出結果を平均した値を補正のために用いる。すなわち、この平均値が現在位置として利用される。
【００２８】
上記のようにして、第１、第２の位置検出器１８、１９からの検出位置あるいは必要に応じて補正された位置が得られる。制御部１５´は更に、上記の検出位置あるいは補正された位置に基づいて脚部２１と脚部２２とを揃える、すなわちガーダ２５が走行レール３１に直角な位置関係となるように、駆動源１６、１７に対して揃速制御のための速度指令を出力する機能を有する。制御部１５´は、ある時点での脚部２２の位置を基準とし、この基準位置と脚部２１との間のずれ量を走行位置誤差として計算する。制御部１５´は、このずれ量を０に近付けるように脚部２１側の駆動源１６を制御する。その結果、脚部２１側の駆動源１６は、脚部２１が脚部２２に平行になるように追随するように制御されることになる。
【００２９】
なお、本形態においても第１の形態と同様に、２つの位置検出器におけるサンプリングを同期させるための同期手段を備えている。この同期手段は、図１に示さているのと同様に、一方の位置検出器においてサンプリングタイミングを規定するために発生されるタイミング信号を、他方の位置検出器のサンプリングタイミング信号として利用できるようにしている。勿論、２つの位置検出器に共通のサンプリングタイミング信号発生部を設けて、ここからのサンプリングタイミング信号を２つの位置検出器の受信機１２、１４に供給するようにしても良い。
【００３０】
更に、第２の形態の変形例として、以下のような構成を採用しても良い。ＧＰＳによる２つの位置検出器における受信機を兼用とすることができる。このためには、受信機として受信機１２あるいは１４のいずれかを設置し、この受信機の入力側にアンテナ１１からの受信信号とアンテナ１３からの受信信号との切換えを行うスイッチを設ける。そして、このスイッチによる切換えを、前に述べたサンプリングタイミングによるサンプリング１回毎に行うようにすれば良い。この場合、前に述べた補正点の間隔は倍の値になる。
【００３１】
この第２の形態においても、走行レール３１は直線のみに限られるものではない。走行レール３１がカーブを描くような軌道をもっていても、一方の脚部、例えば脚部２２に対する脚部２１の位置関係が求められるので、脚部２２の位置から脚部２１の位置を求める計算処理を追加することで対処できる。この場合、脚部２１の現在位置と上記により求めた脚部２１のあるべき位置との偏差に基づいて脚部２１に対する速度制御が行われる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、従来技術のネックであったラックを布設せずに走行動作における揃速制御を行い、クレーン全体の斜行とそれに伴う不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示したブロック図である。
【図２】本発明が適用される橋形クレーンを概略的に示した図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の構成を示したブロック図である。
【図４】第２の形態における制御部の機能をブロック図で他の構成要素との接続関係と共に示した図である。
【符号の説明】
１１、１３    アンテナ
１２、１４    受信機
１５、１５´    制御部
１６、１７    駆動源
２０    橋形クレーン
２１、２２    脚部
２３ａ、２４ａ    駆動輪
２３ｂ    従動輪
２５    ガーダ
２６    トロリー
３１    走行レール
【図１】
0004121207.tif 000002
【図２】
0004121207.tif 000003
【図３】
0004121207.tif 000004
【図４】
0004121207.tif 000005