(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二点間に張設された主索と、該主索に沿って走行可能な横行トロリーと、該トロリー牽引用の牽索と、前記トロリーの下部に吊索を介して吊下されたバケットと、前記牽索を巻取，巻き戻しして前記トロリーを前記主索に沿って往復移動させる横行ウインチと、前記吊索を巻取，巻き戻ししてバケットを昇降させる縦行ウインチおよび各ウインチの駆動制御装置とを備えたケーブルクレーンを、前記バケットまたは横行トロリーの各搬送過程における位置および速度を定めた運転計画に沿って自動制御する方法であって、
前記運転計画に沿ったケーブルクレーンの自動運転時における前記横行トロリーおよび前記バケットの位置および速度と、前記横行ウインチおよび縦行ウインチの駆動電圧値との関係を、前記バケットの振幅値と絡めて経時的に計測するソースデータ計測ステップと、
前記ソースデータ計測ステップにおいて得られた、所定の速度変更点におけるバケットの振幅値が、所定の許容範囲に含まれない場合に、前記運転計画とこれに対応する前記ソースデータとにおいて、ある位置から所定位置まで前記バケットが到達する時間を対照してその時間差を算定する時間差算定ステップと、
前記運転計画に沿った運転が終了した後、前記時間差に所定係数を演算することで算定される補正係数の、前記横行ウインチおよび前記縦行ウインチに関して前記運転計画で記述されている駆動電圧値に対する演算を施して、前記運転計画を修正する運転計画修正ステップとを備えることを特徴とするケーブルクレーンの自動制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法を前記所定の速度変更点における振幅値が所定の許容範囲に収まるまで繰り返し実行し、前記振幅値が所定の許容範囲に収まったら、その時点で運転計画を確定させ、以後、前記確定した運転計画に沿ってケーブルクレーンを運転することを特徴とするケーブルクレーンの自動制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のケーブルクレーンの自動制御方法をコンピュータ上で機能させるためのケーブルクレーン自動制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バケットまたは横行トロリーの各搬送過程における位置および加速度を定めた運転計画に沿ってケーブルクレーンの自動制御をする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダムの建設現場において、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、図１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、トロリー牽引用の牽索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を牽引して前記横行トロリー３を山側に設けた搬送開始位置Ａとダム１の底部任意位置に設定された搬送終了位置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、前記各ウインチ７、８を駆動制御する操作室９を備えている。
【０００３】
そして、搬送開始位置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が走行し、また搬送終了位置Ｂにはコンクリートホッパー１１が配置されており、操作室９からの制御信号に基づき、横行トロリー３を横移動させつつバケット６を昇降させ、各位置Ａ、Ｂにバケット６を位置決めして、コンクリートの供給と排出を行う。この搬送開始位置Ａから搬送終了位置Ｂまでの横行トロリー３の往復運動およびバケット６の上下運動については、これら横行トロリー３やバケット６の位置と加速度等との関係を予め定めた運転計画に沿って各ウインチ７、８の駆動用制御装置に正逆回転、減速、停止等を自動指令することができ、運転計画に沿ったケーブルクレーンの自動制御が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが実際には、前記運転計画に記述された所定搬送位置でのバケット６の加速または減速の指令内容に対して、前記各ウインチ７、８の駆動を通じた当該バケット６の加減速に応答遅れが発生することから該バケットに残留振れ現象を生じてしまう。この現象により、バケット６には所定搬送位置で不要な振幅が発生し、この振幅が大きいとバケット６内の搬送物がバケット外に流れ出す惧れもある。そこで、係る残留振れを抑制し、前記運転計画に沿ったケーブルクレーンの自動制御を実現しようとすれば、自動制御によるバケット６の搬送を行いながら、該バケット６等の残留振れの状況を作業員が監視し、ここで作業員が認識した残留振れの程度をもとに、単純に試行錯誤を繰り返し、或いはいわば経験からくる“勘”でもって前記運転計画の見直しを行うこととなっていた。このような手法では、実際にバケットの残留振れが抑制された円滑確実な自動制御を実現するまでに、最少の残留振れとウインチ７、８の駆動電圧との関係を見いだす為などに相当の時間が費やされるのは間違いないし、それだけ人件費その他の経費がかさむのは避けがたい。
【０００５】
一方、たとえ残留振れが発生した時点で手動操作に切り替えてケーブルクレーンの制御を行うにしても、例えば、各位置Ａ，Ｂに配置された監視員と、操作室９に配置されたオペレータとが無線で連絡を取り合い、監視員の指示に基づくオペレータの手動操作によって残留振れ止めを行うしかないが、監視員の情報伝達からオペレータの修正、微調整操作までの時間遅れが無視できず、制御方向，制御量も曖昧になりがちであった。更に、作業員の頭上でバケットが振幅することから、作業員の退避時間等も長くなり、全体の作業能率が悪化し効率・コスト両面で問題を抱えていた。
そこで、本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、バケットの残留振れを簡便かつ円滑に抑制しつつ、運転計画に沿った確実な自動制御を進行可能ならしめ、それにより施工性及び経済性の向上を図ることの出来るケーブルクレーンの自動制御方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するためになされたもので、第１の発明は、二点間に張設された主索と、該主索に沿って走行可能な横行トロリーと、該トロリー牽引用の牽索と、前記トロリーの下部に吊索を介して吊下されたバケットと、前記牽索を巻取，巻き戻しして前記トロリーを前記主索に沿って往復移動させる横行ウインチと、前記吊索を巻取，巻き戻ししてバケットを昇降させる縦行ウインチおよび各ウインチの駆動制御装置とを備えたケーブルクレーンを、前記バケットまたは横行トロリーの各搬送過程における位置および速度を定めた運転計画に沿って自動制御する方法であって、
前記運転計画に沿ったケーブルクレーンの自動運転時における前記横行トロリーおよび前記バケットの位置および速度と、前記横行ウインチおよび縦行ウインチの駆動電圧値との関係を、前記バケットの振幅値と絡めて経時的に計測するソースデータ計測ステップと、前記ソースデータ計測ステップにおいて得られた、所定の速度変更点におけるバケットの振幅値が、所定の許容範囲に含まれない場合に、前記運転計画とこれに対応する前記ソースデータとにおいて、ある位置から所定位置まで前記バケットが到達する時間を対照してその時間差を算定する時間差算定ステップと、前記運転計画に沿った運転が終了した後、前記時間差に所定係数を演算することで算定される補正係数の、前記横行ウインチおよび前記縦行ウインチに関して前記運転計画で記述されている駆動電圧値に対する演算を施して、前記運転計画を修正する運転計画修正ステップとを備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、上記第１の発明の方法を前記所定の速度変更点における振幅値が所定の許容範囲に収まるまで繰り返し実行し、前記振幅値が所定の許容範囲に収まったら、その時点で運転計画を確定させ、以後、前記確定した運転計画に沿ってケーブルクレーンを運転することを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明に記載のケーブルクレーンの自動制御方法をコンピュータ上で機能させるためのケーブルクレーン自動制御プログラムである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の自動制御方法を適用するケーブルクレーンを示す全体構成図である。図におけるケーブルクレーンは、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トロリー３と、トロリー牽引用の牽索４と、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を牽引して前記トロリー３を山側に設けた搬送開始位置Ａとダム１の底部任意位置に設定された搬送終了位置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、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、前記各ウインチ７，８を駆動制御するための操作室９とを備えている。
搬送開始位置Ａには、紙面と直交する方向には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が走行し、搬送終了位置Ｂにはコンクリートホッパー１１が配置されている。操作室９には、各ウインチ７、８の運転用操作卓２０、前記各ウインチ７、８に各種駆動モードを指令する制御部２２、トロリー３の走行パターンやバケット６の昇降パターンを演算し、そのパターンを制御部２２に与える演算部２４及び無線機２６などを備えている。 前記主索４の付根部には傾斜角度検出装置２８が設けられているとともに、光波測距計３０が配置されている。 傾斜角度検出装置２８はトロリー３の搬送開始位置Ａの直上における停止位置で主索４の傾斜度合いを検出し、光波測距計３０はトロリー３の出発座標を検出するものであり、それぞれ前記制御部２２に接続されている。
【００１０】
なお、光波測距計３０に対応してトロリー３には光波測距計３０の照射範囲をカバーする縦長の反射板３０ａが設けられている。前記横行ウインチ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、駆動制御装置により正逆回転及び加減速駆動される。駆動制御装置は前記制御部２２に接続され、制御部２２からの指令によって駆動される。各ウインチ７，８は、それぞれのモータにブレーキおよび減速機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、図１に示すように中間ドラム７ｄ−１及びドラム７ｄに巻き付けた状態で牽索４の両端を巻き付け巻き戻ししている。
前記各ウインチのモ―タには速度検出器が設けられ、これらの検出値を前記駆動制御装置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が設けられている。このエンコーダには、トロリー３の横行き量検出用と、バケット６の下降量検出用の２種があり、それぞれのエンコーダ由来のデータは前記制御部２２に入力される。なお、横行量検出値は、前記中間ドラム７ｄ−１での牽索４のスリップによって誤差が生ずるため、トロリー３０の到着毎に前記光波測距計３０による測定値に補正されるとすれば好適である。
搬送開始位置Ａであるバンカー線上には着底確認スイッチ４２が設けられているとともに、これの近傍にはエリアセンサ４４が配置され、さらには制御盤４６が配置されている。前記着底確認スイッチ４２はバケット６の着底を検出するもの、エリアセンサー４４はバケット６の着底時における制御用のセンサーであり、このセンサー４４の検出範囲であれば着底できる。さらに制御盤４６はトランスファーカー１０からバケット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。
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と、超音波エリアセンサー５０が設けられている。また、このバケット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、これら各センサーの検出値は無線機５２，２６を通じて操作室９側の制御部２２に転送される。
ホッパー１１は、支持架台６２に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が設けられている。また支持架台６２の脚部には、例えばホッパー１１の下部に停止するダンプトラック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。また、架台６２の上部には無線機７４及び前記バケット６の停止位置を検出するための超音波エリアセンサー７６が配置され、各センサーの検出値は無線機７４，２６を通じて操作室９側の制御部２２に転送される。
演算部２４には、搬送開始位置及び搬送終了位置に応じ、例えば主索２の撓み度合い、牽索４の繰り出し長さ、吊索５の繰り出し長さ、それに応じた各ウインチにおける（モータの）駆動電圧等の種々の事象を解析要素として、予め主索２、トロリー３びバケット６の挙動を解析して運転計画をモデル化したプログラムが内蔵されている。このプログラムは、例えば幾つかの小ブロックに分割したダム１の対象領域毎に設定されるものであり、各ブロック毎に所定位置でのトロリー３の運転の速度、バケット６の昇降速度を定めて運転計画を記述したものである。トロリーの運転速度Ｖは図３に示すようにスタート位置L(0)（経過時“t(0)”）から階段的に加速し、次いで一定速度となり、次いで階段的な減速により目標位置L(6)（経過時間“t(6)”）で０となる運転計画が設定されている。またバケット６の吊索５の昇降速度もトロリー３の運転計画に準じた運転計画が設定されている。
図２は本発明のケーブルクレーンの自動制御方法の一実施形態を示す流れ図である。以下、本発明のケーブルクレーンの自動制御方法を行う実際手順について説明する。本発明を実行するにあたり、まずケーブルクレーンを始動し（ｓ２００）、前記演算部２４が適宜な記憶手段に格納されている運転計画を読み込む（ｓ２０１）。そこで搬送開始位置Ａにバケット６が着底している状態で、バケット６にコンクリートが投入されると、次いで光波測距計３０及び傾斜角検出装置２８の検出結果に応じてトロリー３のスタート座標及び到達座標が定まる。バケット６の搬送準備が完了し、運転ＯＫ信号をバンカー線上の制御盤４６から受けとると、吊索５はウインチ８により僅かに巻上げされる。この巻き上げにより、トロリー３が移動することから、各種座標値のゼロオフセットを行っておくとよい。この後、各ウインチ７，８の駆動が開始される（ｓ２０２）。
運転中、制御部２２は常時、トロリー３の速度、横行量，及び吊索５の繰出し長さ、ウインチ７、８の駆動電圧値を前記エンコーダやその他の計器により監視し、経時的に記録していく。この記録を以後の運転計画修正のベースとなるデータの意からソースデータとする。そして、予めプログラムされた速度変更点（L(1)〜L(5)）にバケット６が到達したなら、これに応じてウインチ７，８に対する制御電圧をプログラム内容に一致させる作業を適宜実行し、最初に設定した前記到達座標に一致した時点で運転を終了する。この運転終了状態ではバケット６はホッパー１１の直上に至り、その後はバケット６及びホッパー１１に備えられた超音波エリアセンサ５０，７６の検出値に応じた縦横の自動微調整作業の後にホッパー１１上方の所定位置に停止してゲートを開いてコンクリートを放出し、往路における全作業を終了する。復路においても、往路とほぼ同様の過程をたどって例えば前記のスタート座標にバケット６を戻す。
運転計画通りにバケットの移動が推移しない場合、図３において“t’”で示すように運転計画とは違う経過時間において所定位置L(0)〜L(6)に到達することになる。この場合、運転計画と実際運転との時間差がバケット６の残留振れとなり、バケット６は搬送経路上で振り子の如く揺れることになる。そこで、この残留振れの振幅値が許容範囲内であるか否かを判定する（ｓ２０４）。許容範囲内であれば、運転計画は当初作成した通りで残留振れが発生しにくい適当なものであるとして確定され（ｓ２１１）、以後これに沿ってケーブルクレーンの自動制御が実行される（ｓ２１２）。
【００１１】
もし、振幅値がある運転範囲において許容範囲内にない場合、当初の運転計画とこれに対応する前記ソースデータとにおいて、例えば前記運転範囲に対応する位置L(3)から所定位置L(4)までバケット６が到達する計画上の経過時間t(4)-t(3)と実際上の経過時間t'(4)-t'(3)とを対照してその時間差を算定する（ｓ２０５）。続いてこの時間差に所定係数を演算することで補正係数を算定する（ｓ２０６）。例えば、実際上の経過時間が計画上の経過時間より大きくなっていれば、バケット６が計画より遅い速度で移動しているわけであるから、より早い速度でバケットを移動させるべく１以上の補正係数となる。反対に、実際上の経過時間が計画上の経過時間より小さくなっていれば、バケット６が計画より早い速度で移動しているわけであるから、より遅い速度でバケットを移動させるべく０以上１以下の補正係数となる。この時間差から補正係数を算定する手法は、実施形態に示した例に限定されず、例えば所定運転範囲ごとではなく運転開始からの経過時間において時間差を求めて補正係数を算定するよう設定しても勿論よい。
【００１２】
前記横行ウインチ７および前記縦行ウインチ８に関して当初の運転計画で記述されている該ウインチ７、８の（モータの）駆動電圧値に対する演算を施して、前記運転計画を修正する（ｓ２０７）。前述した補正係数が１以上の場合には、この演算により運転計画における駆動電圧が高まり、補正係数が０以上１以下の場合には低くなる。運転計画の修正がなされたら、ケーブルクレーンを再稼働させる（ｓ２０８）。そこで、再度、トロリー３の速度、横行量，及び吊索５の繰出し長さ、ウインチ７、８の駆動電圧値を前記エンコーダやその他の計器により監視し、経時的に記録していく（ｓ２０９）。このソースデータから、バケット６の残留振れの振幅値が許容範囲内にあるか否か再度判定する（ｓ２１０）。
【００１３】
許容範囲からの振幅値の乖離が是正されていない場合、バケット６の計画上と実際上との搬送経過時間に関する時間差を算定するステップｓ２０５から運転計画修正を行うステップｓ２０７とを繰り返し行い、バケット６の残留振れ抑制を確実なものとする。このようにして残留振れが許容範囲内であると判定されるに至れば、その時点での運転計画が確定され（ｓ２１１）、以後この運転計画に沿ってケーブルクレーンは自動制御されることとなる（ｓ２１２）。
【００１４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のケーブルクレーンの自動制御方法によれば、バケットに発生する残留振れとウインチ類の駆動電圧との関係を、例えばコンクリート打設ブロック等の作業領域毎に自動的に認識することが可能で、これに基づいて前記残留振れが適宜範囲に抑制されるまで、前記運転計画の見直しがルーチン化して実行される。よって、各作業領域に応じて実際にバケットの残留振れが抑制された円滑確実な自動制御を実現するまでに、あまり時間を費やすこともなく、加えて人件費その他の経費がかさむことも回避出来る。これによりダム建設等のサイクルタイム短縮に大きく貢献することにもつながるのである。
【００１５】
しかして、バケットの残留振れを簡便かつ円滑に抑制しつつ、運転計画に沿った確実な自動制御を進行可能ならしめ、それにより施工性及び経済性の向上を図ることの出来るケーブルクレーンの自動制御方法を提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動制御方法を適用するケーブルクレーンを示す全体構成図である。
【図２】本発明のケーブルクレーンの自動制御方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図３】運転計画における経過時間と速度との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
３  横行トロリー
６  バケット
７  横行ウインチ
８  縦行ウインチ
ｓ２０３  ソースデータ計測ステップ
ｓ２０５  時間差算定ステップ
ｓ２０７  運転計画修正ステップ
【図１】
0004131092.tif 000002
【図２】
0004131092.tif 000003
【図３】
0004131092.tif 000004