JP2023096654A - クレーン装置およびクレーン装置の自動運転による載置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】荷物と床面との間に隙間を設けながら横移動させて、荷物を床面に置かれた停止部材の側面に接触した状態で着床させることを自動運転で行うクレーン装置を提供する。【解決手段】コイル３４を台木３３の側面に接触した状態で着床させることを自動運転で行うクレーン装置において、制御装置２０は、目標降下位置からコイル３４が台木３３の側面と接触しない方向に第１オフセット量だけ水平方向に離れた位置でリフター１０を降下させ、負荷検知手段１３が負荷は無いと検知すると、リフター１０を台木３３の載置面３２からの高さより低い所定の高さまで上昇させて、リフター１０を台木３３に向けて横移動させる機能を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、搬送用のクレーン装置およびクレーン装置の自動運転による載置方法に関し、より詳しくは、倉庫内に載置された鋼板コイルなどの吊荷（荷物）をクレーンで搬送して、コイル運搬トレーラなどの車両の荷台に自動運転によって載置することができるクレーン装置およびクレーン装置の自動運転による載置方法に関する。

特許文献１には、倉庫内に載置された鋼板コイルなどの吊荷をクレーンで搬送して、コイル運搬トレーラなどの車両の荷台に自動運転によって載置するクレーン自動制御装置が示されている。特許文献１に示すクレーン自動制御装置は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向を計測できる３次元レーザスキャナーなどの広域距離センサにより、倉庫内に載置された吊荷のコイルや車両の荷台の位置を計測して、コイル運搬用の天井クレーンを用いた自動運転を行い、コイルを車両の荷台に自動搬送している。

コイルを車両の荷台に載せる（着床）場合、走行中に荷台上に積載したコイルが前方にずれないようにするため、ずれ防止用のストッパとして台木が荷台に設けられており、この台木の後ろ側で台木にコイルを密着させて載置する必要がある。そのため、目標位置である台木に密着させるように着床させるために、台木の後方側にコイルを下げてから、横移動させてコイルを台木に密着させて荷台に載置する。

また、製品としてのコイルなどは、コイルの表面に傷が付くことや、変形するのを防ぐために梱包材で覆われている。従って、車両の荷台上で天井クレーンによる横移動を行う場合、梱包材が破れたりするのを防ぐため、コイルと荷台の間にわずかな隙間を設けて横移動させる必要がある。

特開平６－３２３８０９号公報

そのためには、正確に高さ方向を計測・制御する必要がある。一方、３次元レーザスキャナーなどの広域距離センサはＸ、Ｙ方向については精度よく計測できるが、高さ方向であるＺ方向については、車両の荷台にコイル保護用ゴム材、固縛材などがある場合が多く、Ｘ、Ｙ方向ほど精度よく計測できないことがある。また、精度良く測定できたとしても、クレーン自体の撓みやワイヤー伸び等の影響で、目標となる測定結果の高さ方向位置に精度よく停止させることができなかった。そのため、停止精度に誤差があることから、梱包材で覆われたコイルを車両の荷台上で天井クレーンにより横移動する場合、車両の荷台にコイルが接触した状態で横移動させてしまうため梱包材を破いてしまったり、コイル自身を傷つけたり、変形させてしまうということが発生するという課題があった。

そこで、本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、荷物と床面との間に隙間を設けながら横移動させて、荷物を床面に置かれた停止部材の側面に接触した状態で着床させることを自動運転で行うクレーン装置およびクレーン装置の自動運転による載置方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、荷物を保持する保持装置と、保持装置を垂直方向に縦移動させる縦移動装置と、縦移動装置を備え水平方向に横移動する横移動装置と、荷物を着床させる床面に置かれた固定部材の位置を床面の上方から計測する広域距離センサと、保持装置に掛かる荷物による負荷の有無を検知する負荷検知手段と、広域距離センサおよび負荷検知手段に接続し、保持装置、縦移動装置および横移動装置を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、広域距離センサに基づき固定部材の位置を認識し、荷物が着床した場合に荷物が固定部材の側面と接触する水平方向の位置である目標降下位置から荷物が固定部材の側面と接触しない方向に第１オフセット量だけ水平方向に離れた位置である第１降下位置まで、横移動装置を横移動させ、第１降下位置で荷物を保持した保持装置を降下させ、負荷検知手段が負荷は無いと検知すると、保持装置を固定部材の床面からの高さより低い所定の高さまで上昇させて、横移動装置を固定部材の方向に向けて横移動させ、荷物を固定部材の側面に接触した状態で着床させることを自動で行う機能を有するクレーン装置である。

本発明の他の態様は、荷物を保持する保持装置と、保持装置を垂直方向に縦移動させる縦移動装置と、縦移動装置を備え水平方向に横移動する横移動装置と、荷物を着床させる床面に置かれた固定部材の位置を床面の上方から計測する広域距離センサと、保持装置に掛かる荷物による負荷の有無を検知する負荷検知手段と、を備えたクレーン装置によって、荷物を固定部材の側面に接触した状態で着床させるクレーン装置の自動運転による載置方法であって、荷物が着床した場合に固定部材の側面と接触する水平方向の位置を目標降下位置と定め、目標降下位置から、荷物が固定部材の側面と接触しない方向に第１オフセット量だけ水平方向に離れた位置である第１降下位置まで、横移動装置を横移動させ、第１降下位置まで、横移動装置を横移動させた後、第１降下位置で荷物を保持した保持装置を降下させ、負荷検知手段が負荷は無いと検知すると、保持装置を固定部材の床面からの高さより低い所定の高さまで上昇させて、所定の高さまで保持装置を上昇させてから、横移動装置を固定部材の方向に向けて横移動させて、保持装置を降下させ荷物を固定部材の側面に接触した状態で着床させるクレーン装置の自動運転による載置方法である。

本発明の一態様によれば、荷物と床面との間に隙間を設けながら横移動させて、荷物を床面に置かれた停止部材の側面に接触した状態で着床させることを自動運転で行うクレーン装置およびクレーン装置の自動運転による載置方法を提供できる。

本発明の実施形態に係るクレーン装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る負荷検知手段の概略図である。 本発明の実施形態に係るコイルが載置される車両を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るクレーン装置がコイルを着床させる場合の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るクレーン装置がコイルを台木に密着させて着床させる場合の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るクレーン装置がコイルを着床させる場合の他の実施形態を示す説明図である。

以下の詳細な説明では、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる場合が含まれる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。

本実施形態によるクレーン装置は、荷物を保持する保持装置と、保持装置を垂直方向に縦移動させる縦移動装置と、縦移動装置を備え水平方向に横移動する横移動装置と、荷物を着床させる床面に置かれた固定部材の位置を床面の上方から計測する広域距離センサと、保持装置に掛かる荷物による負荷の有無を検知する負荷検知手段と、広域距離センサおよび負荷検知手段に接続し、保持装置、縦移動装置および横移動装置を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、広域距離センサに基づき固定部材の位置を認識し、荷物が着床した場合に荷物が固定部材の側面と接触する水平方向の位置である目標降下位置から荷物が固定部材の側面と接触しない方向に第１オフセット量だけ水平方向に離れた位置である第１降下位置まで、横移動装置を横移動させ、第１降下位置で荷物を保持した保持装置を降下させ、負荷検知手段が負荷は無いと検知すると、保持装置を固定部材の床面からの高さより低い所定の高さまで上昇させて、横移動装置を固定部材の方向に向けて横移動させ、荷物を固定部材の側面に接触した状態で着床させることを自動で行う機能を有するクレーン装置である。以下において、本実施形態に係るクレーン装置の詳細を図１、図２に基づき説明する。

図１は、実施形態に係るクレーン装置１の概略構成図である。図１に示すクレーン装置１は、例えば、倉庫（図示せず）内の所定の置場に載置された被移送物である荷物としての中心穴３６を有するコイル３４を他の置場に搬送する際に使用される。このクレーン装置１は、天井クレーンで構成され、倉庫の床面上に設けられた２本の柱１５の上に設置された２条の走行レール２を走行するガータ３と、ガータ３上に設置された横行レール１６を横行するクラブ５と、クラブ５に設置された巻上装置７と、巻上装置７にワイヤ８により吊下げられて荷物を把持するリフター１０とを備えている。走行レール２、ガータ３、横行レール１６がクラブ５を水平方向に横移動させる。また、巻上装置７はリフター１０を垂直方向に縦移動させる。リフター１０は、荷物としてのコイル３４を保持する保持装置である。

ガータ３は、走行レール２上を走行する走行車輪４と、走行車輪４を駆動する走行モータ（図示せず）とを備えている。また、クラブ５は、ガータ３の横行レール１６上を横行する横行車輪６と、横行車輪６を駆動する横行モータ（図示せず）とを備えている。巻上装置７は、駆動モータで駆動するウインチで構成され、ワイヤ８により吊下げられて荷物を把持するリフター１０を巻上げ及び巻下げする。巻上装置７には、ウインチの回転軸の回転角度を検出してリフター１０の巻下げ量を検出する巻下げ量検出センサとしてのエンコーダ９が設置されている。巻上装置７によるワイヤ８の巻上によってリフター１０は垂直方向に縦移動するため、巻上装置７がリフター１０の縦移動装置となる。巻上装置７が設置されたクラブ５とクラブ５が設置されたガータ３が水平方向に横移動することによりリフター１０が横移動するため、クラブ５とガータ３がリフター１０の横移動装置となる。走行レール２、ガータ３、横行レール１６、クラブ５、巻上装置７が、保持装置としてのリフター１０を水平方向の横移動と垂直方向の縦移動させる移動装置である。

ガータ３の下部には、広域距離センサ１４が所定の間隔で４か所配置されている。広域距離センサ１４は３次元の広い範囲の距離を計測することができるセンサである。そのため、広域距離センサ１４は、リフター１０により保持されたコイル３４を着床させる位置の目標物である後述する台木３３の位置や、図６に示す載置面３２に既に置かれた先行コイル３５の位置を載置面３２の上方から計測する。本実施形態では、広域距離センサ１４を４か所配置させることで、１か所ではカバーすることができない広い範囲の距離を測定することができる。

リフター１０は、可動自在に対向配置された左右一対の左側のアーム１１Ｌ及び右側のアーム１１Ｒを備えている。左側のアーム１１Ｌ及び右側のアーム１１Ｒのそれぞれには、コイル３４の中心穴３６内に挿入されてコイル３４を支持する爪１２Ｌ、１２Ｒを備えたチャック機構１７Ｒ、１７Ｌが設けられている。チャック機構１７Ｒ、１７Ｌは、図示しないアクチェータを有し、爪１２Ｌ、１２Ｒの出し入れを行う。チャック機構１７Ｒ、１７Ｌには、コイル３４の荷重である負荷を検出する負荷検知手段１３Ｌ、１３Ｒが設置されている。

また、クレーン装置１は、図示しない上位コンピュータ、負荷検知手段１３および広域距離センサ１４に接続して、保持装置および移動装置を制御する制御装置２０を備えている。すなわち、制御装置２０はガータ３の走行車輪４を駆動する走行モータ、クラブ５の横行車輪６を駆動する横行モータの駆動を制御するとともに巻上装置７、および、チャック機構１７を制御する。尚、上位コンピュータは、コイル３４の製品情報として、コイル３４の幅、外径、内径、重量などの情報を有し、必要に応じて制御装置２０にコイル３４の製品情報を送る。

次に、図２（ａ）を用いて、本実施形態の負荷検知手段１３について説明する。尚、図２（ａ）においては、左右の負荷検知手段１３Ｒ、１３Ｌのうち、右の負荷検知手段１３Ｒのみを示し、また、符号におけるアルファベットのＲを省略している。図２（ａ）に示す他の構成についても同様に符号のアルファベットＲを省略している。省略した左の負荷検知手段１３Ｌは右の負荷検知手段１３Ｒと同じである。図２（ｂ）、図２（ｃ）についても同様である。

負荷検知手段１３は、リフター１０に掛かるコイル３４による負荷の有無を検知する。負荷検知手段１３は、検出ピン４０とリミットスイッチ４１を備えている。検出ピン４０は、コイル３４の中心穴３６の内周面に係止する爪１２の係止面１８に配置されている。検出ピン４０は係止面１８に対して出没自在に設けられており、爪１２がコイル３４を係止しない場合は先端が係止面１８から突出し、爪１２がコイル３４を係止した状態で先端は係止面１８から突出せず爪１２内に埋没する。リミットスイッチ４１は、検出ピン４０の出没を検出する。検出ピン４０およびリミットスイッチ４１により、爪１２の係止面１８がコイル３４の中心穴３６の内周面（以下、コイル３４の内周面という。）に係止していることを直接検知する。リフター１０がコイル３４を把持し、左右の爪１２Ｒ、１２Ｌの係止面１８がコイル３４の内周面を係止すると、制御装置２０は、リミットスイッチ４１からの信号により、コイル３４による負荷があると判断する。リフター１０が降下して、コイル３４が載置面３２に着床し、左右の爪１２Ｒ、１２Ｌの係止面１８がコイル３４の内周面から離れると、制御装置２０は、リミットスイッチ４１からの信号により、コイル３４による負荷が無いと判断する。

図２（ｂ）、（ｃ）は、他の実施形態の負荷検知手段１３である。図２（ｂ）は、負荷検知手段１３は、近接スイッチ４２を備えている。近接スイッチ４２は、爪１２の内部であって係止面１８側に配置されている。近接スイッチ４２は、係止面１８にコイル３４の内周面が係止していることを直接検知する。

図２（ｃ）の負荷検知手段１３は、検出ピン４０と近接スイッチ４２を備えている。アーム１１は、爪１２がアーム１１から出た状態で爪１２の下面である爪部下面２１を支持する支持面１９を有している。検出ピン４０は、爪部下面２１に配置されている。検出ピン４０は爪部下面２１に対して出没自在に設けられており、爪１２がコイル３４を係止しない場合は先端が爪部下面２１から突出し、爪１２がコイル３４を係止した状態で先端は爪部下面２１から突出せず爪１２内に埋没する。近接スイッチ４２は、爪１２の内部に配置されて検出ピン４０の出没を検出する。検出ピン４０および近接スイッチ４２により、係止面１８にコイル３４の内周面が係止していることを間接的に検知する。

次に、図３を用いて、本実施形態におけるコイル３４を着床させる床面について説明する。本実施形態の床面は車両３０の荷台３１の載置面３２である。図３（ａ）に示すように、車両３０の載置面３２には、車両３０の運転時にコイル３４が移動しないように固定する固定部材として台木３３が置かれている。台木３３の載置面３２からの垂直方向の高さはＡである。本実施形態では、台木３３の載置面３２からの垂直方向の高さは２００ｍｍである。また、車両３０は、コイル３４が着床すると着床したコイル３４の重量に応じて荷台３１が沈み込む車両であり、沈み込む量の最大である最大沈み込み量はＢである。本実施形態では、最大沈み込み量Ｂは４０ｍｍである。

次に、図４を用いて、本実施形態に係るクレーン装置が自動運転を用いてコイル３４を着床させる場合について説明する。尚、実施形態の特徴は、コイル３４を固定部材である台木３３の側面に接触した状態で着床させることを自動運転で行うクレーン装置であるため、クレーン装置１のリフター１０が床面においてあるコイル３４を保持してコイル３４を着床させる目標位置の近傍に移動するまでの制御については、公知の自動運転技術で対応するため、省略し、リフター１０がコイル３４を保持して目標位置の近傍に移動している状態から説明する。

制御装置２０は、広域距離センサ１４からの情報により、車両３０の荷台３１の載置面３２に置かれた台木３３の位置情報を認識する。また、制御装置２０は、図示しない上位コンピュータが有するコイル３４の製品情報としての幅、外径、内径を取得して、台木３３の位置情報とコイル３４の製品情報からコイル３４を降下させる目標降下位置を定める。目標降下位置は、コイル３４が着床した場合に台木３３の側面と接触する水平方向における位置である。次に制御装置２０は、水平方向において、目標降下位置から台木３３の側面とコイル３４とが接触しない方向に第１オフセット量Ｌ１だけ離れた位置である第１降下位置を定める。

図４ではガータ３、クラブ５は示されていないが、リフター１０はガータ３もしくはクラブ５の移動により横移動する。また、クラブ５に設置された巻上装置７によりリフター１０は縦移動する。尚、以降では、便宜的にクラブ５によっての移動を横移動として説明する。図４（ａ）に示すように、クラブ５を移動させることによって、リフター１０を第１降下位置まで横移動させ、第１降下位置まで横移動させた後、横移動を停止させ、巻上装置７によって、リフター１０を垂直方向に降下（縦移動）させる。リフター１０が垂直方向に降下すると、やがて、コイル３４の下端が載置面３２に接触する。車両３０は、コイル３４が着床すると着床したコイル３４の重量に応じて荷台３１が沈み込む車両であるため、図４（ｂ）に示すように、コイル３４が載置面３２に載置し始めると載置面３２は沈み込み、沈み込み量がＢとなった時点で載置面３２の沈み込みは停止する。載置面３２の沈み込みが停止すると、コイル３４の全重量による負荷は載置面３２にかかるため、コイル３４を保持していたリフター１０の負荷検知手段１３は、コイル３４による負荷は無いと検知する。負荷検知手段１３がコイル３４による負荷は無いと検知すると、制御装置２０は、図４（ｃ）に示すように、巻上装置７によってリフター１０を垂直方向に上昇（縦移動）させる。

リフター１０を垂直方向に縦移動させる場合の移動量Ｙは、Ｂ＜Ｙ＜Ａである。本実施形態では、移動量Ｙは１００ｍｍである。移動量Ｙは荷台３１の最大沈み込み量Ｂ（＝４０ｍｍ）より多いため、リフター１０を垂直方向に移動量Ｙだけ縦移動させると、コイル３４の下端と載置面３２との間にクリアランス６０ｍｍ（＝１００ｍｍ－４０ｍｍ）を確保することができる。また、移動量Ｙは台木３３の載置面３２からの垂直方向の高さはＡ（＝２００ｍｍ）より小さいため、リフター１０を垂直方向に移動量Ｙだけ縦移動させた後、台木３３の方向に向かってクラブ５を横移動させた場合、コイル３４が確実に台木３３の側面に接触することができる。すなわち、リフター１０を垂直方向に上昇する移動量Ｙは最大沈み込み量Ｂより大きく、クラブ５の横移動によりコイル３４を台木３３に向けて横移動させた場合にコイル３４が台木３３の側面に接触できる高さであれば良い。尚、台木３３の載置面３２からの垂直方向の高さＡと、荷台３１の最大沈み込み量はＢについては、予め、制御装置２０の図示しない記憶装置または図示しない上位コンピュータに記憶されている。また、台木３３の載置面３２からの垂直方向の高さＡと、荷台３１の最大沈み込み量はＢについては、複数記憶させておき、選択できるようにしておいても構わない。

コイルは、通常、コイルの表面に傷が付くことや、変形するのを防ぐために梱包材で覆われているが、本実施形態では、リフター１０を垂直方向に縦移動させる場合の移動量Ｙは、荷台３１の最大沈み込み量Ｂより多いため、コイル３４の下端と載置面３２との間にクリアランスを確保することができる。従って、車両３０の載置面３２上で、リフター１０がコイルを保持した状態で横移動を行う場合でも、梱包材が破れたりすることを防ぐことができる。

リフター１０を垂直方向に移動量Ｙだけ縦移動させた後、図４（ｄ）に示すように、台木３３に向かってクラブ５を後述する第２降下位置まで横移動させる。横移動させた後、停止し、図４（ｅ）に示すようにリフター１０を垂直方向に降下（縦移動）させる。リフター１０が垂直方向に降下すると、やがて、コイル３４の下端が載置面３２に接触する。車両３０は、コイル３４が着床すると着床したコイル３４の重量に応じて荷台３１が沈み込む車両であるため、コイル３４が載置面３２に載置し始めると載置面３２は沈み込み、沈み込み量がＢとなった時点で載置面３２の沈み込みは停止する。載置面３２の沈み込みが停止すると、コイル３４の全重量による負荷は載置面３２にかかるため、コイル３４を保持していたリフター１０の負荷検知手段１３は、コイル３４による負荷は無いと検知する。負荷検知手段１３がコイル３４による負荷は無いと検知すると、クラブ５は後述する第２オフセット量Ｌ２だけ戻る方向に横移動する。クラブ５が第２オフセット量Ｌ２だけ戻る方向に横移動すると、図４（ｆ）に示すように、リフター１０は目標降下位置に到達する。リフター１０が目標降下位置に到達すると、コイル３４から爪１２の係止を外し、垂直方向に上昇（縦移動）させる。図４（ｄ）～図４（ｆ）の移動についての詳細は、図５を用いて説明する。

図５は、図４（ｃ）に示す、水平方向における第１降下位置から台木３３に向かって横移動させる場合を示す説明図である。リフター１０が第１降下位置から移動量Ｙだけ縦移動（上昇）した後、停止し、クラブ５は台木３３の方向に向けて第１オフセット量Ｌ１に第２オフセット量Ｌ２を加えたＬ１＋Ｌ２だけ横移動する。このＬ１＋Ｌ２がクラブ５の横移動における実移動量である。目標降下位置は、コイル３４が着床した場合に台木３３の側面と接触する水平方向における位置であり、第１降下位置は目標降下位置から第１オフセット量Ｌ１だけ、水平方向において離れた位置であるため、クラブ５が台木３３の方向に向けて実移動量Ｌ１＋Ｌ２だけ移動すると、第１降下位置から目標降下位置までの距離は第１オフセット量Ｌ１であるため、コイル３４は確実に台木３３の側面に接触する。クラブ５が台木３３の方向に向けて実移動量Ｌ１＋Ｌ２だけ移動した水平方向の位置が第２降下位置となる。尚、第２オフセット量Ｌ２は、予め、制御装置２０または図示しない上位コンピュータの図示しない記憶装置に記憶されている。

クラブ５が台木３３の方向に向けて実移動量Ｌ１＋Ｌ２だけ移動して、第２降下位置に到達した後、停止し、リフター１０は垂直方向に降下する。リフター１０が垂直方向に降下すると、やがて、コイル３４の下端が載置面３２に接触する。車両３０は、コイル３４が着床すると着床したコイル３４の重量に応じて荷台３１が沈み込む車両であるため、コイル３４が載置面３２に載置し始めると載置面３２は沈み込み、沈み込み量がＢとなった時点で載置面３２の沈み込みは停止する。載置面３２の沈み込みが停止すると、コイル３４の全重量による負荷は載置面３２にかかるため、コイル３４を保持していたリフター１０の負荷検知手段１３は、コイル３４による負荷は無いと検知する。この状態では、クラブ５とリフター１０の水平方向の位置が第２オフセット量Ｌ２だけズレている。そのため、この状態でリフター１０を上昇させるとリフター１０のアーム１１がコイル３４の側面に接触してしまいコイル３４を傷つけたり破損させたりするおそれがある。そのため、負荷検知手段１３がコイル３４による負荷は無いと検知すると、クラブ５は第２オフセット量Ｌ２だけ戻る方向に横移動する。クラブ５が第２オフセット量Ｌ２だけ戻る方向に横移動するとクラブ５は目標降下位置に到達する。クラブ５が目標降下位置に到達することにより、クラブ５とリフター１０の水平方向の位置は同じとなる。クラブ５が目標降下位置に到達すると、制御装置２０は、図４（ｆ）に示すように、コイル３４から爪１２の係止を外し、リフター１０を垂直方向に上昇（縦移動）させる。

本実施形態では、クラブ５が台木３３に向けて実移動量Ｌ１＋Ｌ２だけ移動した後、リフター１０が降下することにより、コイル３４は確実に台木３３の側面に接触する。また、クラブ５が台木３３に向けて実移動量Ｌ１＋Ｌ２だけ移動した後、リフター１０を降下させ、その後、クラブ５が第２オフセット量Ｌ２だけ戻る方向に横移動することによりクラブ５は目標降下位置に到達する。クラブ５は目標降下位置に到達した後、コイル３４から爪１２の係止を外し、リフター１０を垂直方向に上昇させる。クラブ５は目標降下位置に到達した後、リフター１０を垂直方向に上昇（縦移動）させることにより、アーム１１がコイル３４に接触してコイル３４を傷つけたり破損させたりすることを防止できる。

上記した実施形態では、固定部材として台木３３を用いたが、第２実施形態として、固定部材は台木３３ではなく、既に載置面３２に載置されているコイルである先行コイル３５の場合について、図６を用いて説明する。

第２実施形態における、最大沈み込み量Ｂ、目標降下位置、第１オフセット量Ｌ１、第２オフセット量Ｌ２、第１降下位置、第２降下位置は、第１実施形態の場合と同じである。第２実施形態における、載置面３２からの垂直方向の高さＡは、台木ではなく先行コイル３５の載置面３２からの垂直方向の高さを示し、第２実施形態ではＡ＝１０００ｍｍである。

制御装置２０は、広域距離センサ１４からの情報により、車両３０の荷台３１の載置面３２に置かれた先行コイル３５の位置情報を認識する。また、制御装置２０は、図示しない上位コンピュータが有するコイル３４の製品情報としての外径、内径を取得し、先行コイル３５の位置情報とコイル３４の製品情報からコイル３４を降下させる目標降下位置を定める。目標降下位置は、コイル３４が着床した場合に先行コイル３５の側面と接触する水平方向における位置である。次に制御装置２０は、水平方向において、目標降下位置から先行コイル３５の側面とコイル３４とが接触しない方向に第１オフセット量Ｌ１だけ離れた位置である第１降下位置を定める。

図６ではガータ３、クラブ５は示されていないが、リフター１０はガータ３もしくはクラブ５の移動により横移動する。また、クラブ５に設置された巻上装置７によりリフター１０は縦移動する。尚、以降では、便宜的にクラブ５によっての移動を横移動として説明する。図６（ａ）に示すように、クラブ５を移動させることによって、リフター１０を第１降下位置まで横移動させ、第１降下位置まで横移動させた後、横移動を停止させ、巻上装置７によって、リフター１０を垂直方向に降下（縦移動）させる。リフター１０が垂直方向に降下すると、やがて、コイル３４の下端が載置面３２に接触する。車両３０は、コイル３４が着床すると着床したコイル３４の重量に応じて荷台３１が沈み込む車両であるため、図６（ｂ）に示すように、コイル３４が載置面３２に載置し始めると載置面３２は沈み込み、沈み込み量がＢとなった時点で載置面３２の沈み込みは停止する。載置面３２の沈み込みが停止すると、コイル３４の全重量による負荷は載置面３２にかかるため、コイル３４を保持していたリフター１０の負荷検知手段１３は、コイル３４による負荷は無いと検知する。負荷検知手段１３がコイル３４による負荷は無いと検知すると、制御装置２０は、図６（ｃ）に示すように、巻上装置７によってリフター１０を垂直方向に上昇（縦移動）させる。

リフター１０を垂直方向に縦移動させる場合の移動量Ｙは、Ｂ＜Ｙ＜Ａである。本実施形態では、移動量Ｙは１００ｍｍである。移動量Ｙは荷台３１の最大沈み込み量Ｂ（＝４０ｍｍ）より大きいため、リフター１０を垂直方向に移動量Ｙだけ縦移動させると、コイル３４の下端と載置面３２との間にクリアランス６０ｍｍ（＝１００ｍｍ－４０ｍｍ）を確保することができる。また、移動量Ｙは先行コイル３５の載置面３２からの垂直方向の高さはＡ（＝１０００ｍｍ）より小さいため、リフター１０を垂直方向に移動量Ｙだけ縦移動させた後、先行コイル３５の方向に向かってクラブ５を横移動させた場合、コイル３４が確実に先行コイル３５の側面に接触ることができる。すなわち、リフター１０を垂直方向に上昇する移動量Ｙは最大沈み込み量Ｂより大きく、クラブ５の横移動によりコイル３４を先行コイル３５に向けて横移動させた場合にコイル３４が先行コイル３５の側面に接触できる高さであれば良い。尚、先行コイル３５の載置面３２からの垂直方向の高さＡと、荷台３１の最大沈み込み量はＢについては、予め、制御装置２０の図示しない記憶装置または図示しない上位コンピュータに記憶されている。また、先行コイル３５の載置面３２からの垂直方向の高さＡと、荷台３１の最大沈み込み量はＢについては、複数記憶させておき、選択できるようにしておいても構わない。

コイルは、通常、コイルの表面に傷が付くことや、変形するのを防ぐために梱包材で覆われているが、本実施形態では、リフター１０を垂直方向に縦移動させる場合の移動量Ｙは、荷台３１の最大沈み込み量Ｂより多いため、コイル３４の下端と載置面３２との間にクリアランスを確保することができる。従って、車両３０の載置面３２上で、リフター１０がコイルを保持した状態で横移動を行う場合でも、梱包材が破れたりすることを防ぐことができる。

図６（ｄ）は、リフター１０が第１降下位置から移動量Ｙだけ縦移動（上昇）した後、上昇を停止させ、クラブ５は先行コイル３５の方向に向けて第１オフセット量Ｌ１に第２オフセット量Ｌ２を加えたＬ１＋Ｌ２だけ横移動した場合を示している。図５に示す場合と同様に、このＬ１＋Ｌ２がクラブ５の横移動における実移動量である。目標降下位置は、コイル３４が着床した場合に先行コイル３５の側面と接触する水平方向における位置であり、第１降下位置は目標降下位置から第１オフセット量Ｌ１だけ、水平方向において離れた位置であるため、クラブ５が先行コイル３５の方向に向けて実移動量Ｌ１＋Ｌ２だけ移動すると、第１降下位置から目標降下位置までの距離は第１オフセット量Ｌ１であるため、コイル３４は確実に先行コイル３５の側面に接触する。クラブ５が先行コイル３５の方向に向けて実移動量Ｌ１＋Ｌ２だけ移動した水平方向の位置が第２降下位置となる。尚、第２オフセット量Ｌ２は、予め、制御装置２０または図示しない上位コンピュータの図示しない記憶装置に記憶されている。

クラブ５が先行コイル３５の方向に向けて実移動量Ｌ１＋Ｌ２だけ移動して、第２降下位置に到達した後、停止し、リフター１０は垂直方向に降下する。ここで、図６（ｆ）に示すように微調整をする。リフター１０が垂直方向に降下すると、やがて、コイル３４の下端が載置面３２に接触する。車両３０は、コイル３４が着床すると着床したコイル３４の重量に応じて荷台３１が沈み込む車両であるため、コイル３４が載置面３２に載置し始めると載置面３２は沈み込み、沈み込み量がＢとなった時点で載置面３２の沈み込みは停止する。載置面３２の沈み込みが停止すると、コイル３４の全重量による負荷は載置面３２にかかるため、コイル３４を保持していたリフター１０の負荷検知手段１３は、コイル３４による負荷は無いと検知する。この状態では、クラブ５とリフター１０の水平方向の位置が第２オフセット量Ｌ２だけズレている。そのため、この状態でリフター１０を上昇させるとリフター１０のアーム１１がコイル３４の側面に接触してしまいコイル３４を傷つけたり破損させたりするおそれがある。そのため、負荷検知手段１３がコイル３４による負荷は無いと検知すると、クラブ５は第２オフセット量Ｌ２だけ戻る方向に横移動する。クラブ５が第２オフセット量Ｌ２だけ戻る方向に横移動するとクラブ５は目標降下位置に到達する。クラブ５が目標降下位置に到達することにより、クラブ５とリフター１０の水平方向の位置は同じとなる。クラブ５が目標降下位置に到達すると、制御装置２０は、図６（ｇ）に示すように、コイル３４から爪１２の係止を外し、リフター１０を垂直方向に上昇（縦移動）させる。

上記した実施形態では、コイル３４を着床させる床面として、コイル３４が着床すると着床したコイル３４の重量に応じて載置面３２が沈み込む車両の載置面を用いたが、必ずしもこれに限定されず、載置面３２が沈み込まない工場や倉庫の床面であっても構わない。第１降下位置でコイル３４を保持したリフター１０を降下させ、負荷検知手段１３がコイル３４による負荷は無いと検知すると、リフター１０を所定の高さであるまで上昇させてコイル３４を台木３３または先行コイル３５に向けて横移動させる場合の所定の高さは、コイル３４を台木３３または先行コイル３５に向けて横移動させた場合にコイル３４が台木３３または先行コイル３５の側面に接触できる高さ、すなわち、台木３３または先行コイル３５の載置面３２からの高さより低い高さであればよい。

上記した実施形態における負荷検知手段１３は、アーム１１に設け、爪１２の動作状態により負荷の有無を検知するが、必ずしもこれに限定されず、例えば、ワイヤ８に係る張力の状態を検知して負荷の有無を検知するものでも構わない。

また、上記した実施形態では、保持装置であるリフター１０は、一対のアーム１１と、一対のアーム１１の下端側に対向して設けられてコイルの穴に出入りする爪１２を備えたチャック機構１７と、を有し、横移動装置は、走行レール２に沿って走行するガータ３と、ガータ３に設置された横行レール１６を横行するクラブ５とし、縦移動装置はクラブ５に設置されてワイヤ８により保持装置を巻き上げる巻上装置７としたが、必ずしもこれに限定されない。例えば、横移動装置および縦移動装置として、水平旋回作動自在に取り付けた旋回台に起伏作動自在に取り付けられて伸縮作動自在なブームと、ワイヤを介してブームの先端部に巻上巻下作動自在に吊下したフックの当該ワイヤを巻上巻下するウインチとを有し、保持装置として当該フックを備えた、ブーム式クレーンであっても構わない。

以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

１…クレーン装置、２…走行レール、３…ガータ、４…走行車輪、５…クラブ、６…横行車輪、７…巻上装置、９…エンコーダ、１０…リフター、１１…アーム、１２…爪、１３…負荷検知手段、１４…広域距離センサ、１５…柱、１６…横行レール、１７…チャック機構、１８…係止面、１９…支持面、２０…制御装置、２１…爪部下面、３０…車両、３１…荷台、３２…載置面、３３…台木、３４…コイル、３５…先行コイル、３６…中心穴、４０…検出ピン、４１…リミットスイッチ、４２…近接スイッチ

Claims (12)

1. 荷物を保持する保持装置と、前記保持装置を垂直方向に縦移動させる縦移動装置と、前記縦移動装置を備え水平方向に横移動する横移動装置と、前記荷物を着床させる床面に置かれた固定部材の位置を前記床面の上方から計測する広域距離センサと、前記保持装置に掛かる前記荷物による負荷の有無を検知する負荷検知手段と、前記広域距離センサおよび前記負荷検知手段に接続し、前記保持装置、前記縦移動装置および前記横移動装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記広域距離センサに基づき前記固定部材の位置を認識し、
   前記荷物が着床した場合に前記荷物が前記固定部材の側面と接触する水平方向の位置である目標降下位置から前記荷物が前記固定部材の側面と接触しない方向に第１オフセット量だけ水平方向に離れた位置である第１降下位置まで、前記横移動装置を横移動させ、
   前記第１降下位置で前記荷物を保持した前記保持装置を降下させ、
   前記負荷検知手段が前記負荷は無いと検知すると、前記保持装置を前記固定部材の前記床面からの高さより低い所定の高さまで上昇させて、前記横移動装置を前記固定部材の方向に向けて横移動させ、前記荷物を前記固定部材の側面に接触した状態で着床させることを自動で行う機能を有することを特徴とするクレーン装置。
2. 前記固定部材は、前記床面に置かれた台木もしくは既に床面に置かれた先行荷物であることを特徴とする請求項１に記載のクレーン装置。
3. 前記荷物が着床される前記床面は、車両の荷台の載置面であって、前記車両は前記載置面に前記荷物が着床すると、着床した前記荷物の重量に応じて前記荷台が沈み込む車両であり、
   前記保持装置を前記所定の高さまで上昇させる場合の上昇量は、前記載置面に前記荷物を着床させた場合に、着床した当該荷物の重量に応じて沈み込む量より多いことを特徴とする請求項１または２に記載のクレーン装置。
4. 前記荷物が前記載置面に着床して前記車両の沈み込みが停止した場合に、前記負荷検知手段は、前記荷物による負荷は無いと検知することを特徴とする請求項３に記載のクレーン装置。
5. 前記制御装置は、前記保持装置を前記所定の高さまで上昇させた後、前記横移動装置を前記固定部材の方向に向けて、前記第１オフセット量より多い移動量である実移動量だけ横移動させて前記荷物を前記固定部材の側面に接触させた状態とし、
   前記荷物を前記固定部材の側面に接触した状態で着床させることを自動で行う機能を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のクレーン装置。
6. 前記制御装置は、前記荷物を前記固定部材の側面に接触した状態で着床させた後、前記横移動装置を前記実移動量から前記第１オフセット量を引いた量だけ戻る方向に横移動をさせて、前記保持装置による前記荷物の保持を解除し、前記保持装置を上昇させる機能を有することを特徴とする請求項５に記載のクレーン装置。
7. 前記荷物は中心に穴を有するコイルであり、
   前記保持装置は、一対のアームと、一対の前記アームの下端側に対向して設けられて前記コイルの穴に出入りする爪を備えたチャック機構と、を有し、
   前記横移動装置は、走行レールに沿って走行するガータと、前記ガータに設置された横行レールを横行するクラブと、を有し、
   前記縦移動装置は、前記クラブに設置されてワイヤにより前記保持装置を巻き上げる巻上装置と、を有し、
   前記広域距離センサは、前記ガータに複数設置され、前記負荷検知手段は前記チャック機構に配置されていること特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のクレーン装置。
8. 荷物を保持する保持装置と、前記保持装置を垂直方向に縦移動させる縦移動装置と、前記縦移動装置を備え水平方向に横移動する横移動装置と、前記荷物を着床させる床面に置かれた固定部材の位置を前記床面の上方から計測する広域距離センサと、前記保持装置に掛かる前記荷物による負荷の有無を検知する負荷検知手段と、を備えたクレーン装置によって、前記荷物を前記固定部材の側面に接触した状態で着床させるクレーン装置の自動運転による載置方法であって、
   前記荷物が着床した場合に前記固定部材の側面と接触する水平方向の位置を目標降下位置と定め、
   前記目標降下位置から、前記荷物が前記固定部材の側面と接触しない方向に第１オフセット量だけ水平方向に離れた位置である第１降下位置まで、前記横移動装置を横移動させ、
   前記第１降下位置まで、前記横移動装置を横移動させた後、前記第１降下位置で前記荷物を保持した前記保持装置を降下させ、
   前記負荷検知手段が前記負荷は無いと検知すると、前記保持装置を前記固定部材の前記床面からの高さより低い所定の高さまで上昇させて、
   前記所定の高さまで前記保持装置を上昇させてから、前記横移動装置を前記固定部材の方向に向けて横移動させて、前記保持装置を降下させ前記荷物を前記固定部材の側面に接触した状態で着床させることを特徴とするクレーン装置の自動運転による載置方法。
9. 前記荷物が着床される前記床面は、車両の荷台の載置面であって、前記車両は前記載置面に前記荷物が着床すると、着床した前記荷物の重量に応じて前記荷台が沈み込む車両であり、
   前記保持装置を所定の高さまで上昇させる場合の上昇量は、前記載置面に前記荷物を着床させた場合に、着床した当該荷物の重量に応じて沈み込む量より多いことを特徴とする請求項８に記載のクレーン装置の自動運転による載置方法。
10. 前記荷物が前記載置面に着床して前記車両の沈み込みが停止した場合に、前記負荷検知手段は、前記荷物による負荷は無いと検知することを特徴とする請求項９に記載のクレーン装置の自動運転による載置方法。
11. 前記保持装置を前記所定の高さまで上昇させた後、水平方向における前記第１降下位置から前記第１オフセット量よりも多い移動量である実移動量だけ前記横移動装置を横移動させて前記荷物を前記固定部材の側面に接触させ、
    前記実移動量だけ前記横移動装置を横移動させて前記荷物を前記固定部材の側面に接触させた後、前記保持装置を降下させて前記荷物を前記床面に着床させることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載のクレーン装置の自動運転による載置方法。
12. 前記荷物を前記固定部材の側面に接触した状態で着床させた後、前記横移動装置を前記実移動量から前記第１オフセット量を引いた量だけ戻る方向に横移動をさせて、前記荷物の保持を解除し、前記保持装置を上昇させることを特徴とする請求項１１に記載のクレーン装置の自動運転による載置方法。

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