JP6693112B2 - クレーン装置、制御方法、及び制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、クレーン装置、制御方法、及び制御プログラムに関する。

従来、貨物を運搬可能又は懸架可能な下部プラットフォーム（例えば、フック等でもよい）を複数のワイヤロープ（単にロープと呼ぶ）により上部プラットフォームから吊り下げ、上部プラットフォームを水平方向に駆動することにより貨物を搬送するクレーン装置が知られている。

例えば、特許文献１に記載のクレーン装置では、上部プラットフォームに水平面内で回転可能な３つのサポートアームが設けられ、それら３つのサポートアームの先端から降ろされる６つのロープにより下部プラットフォームが吊り下げられる。下部プラットフォームは、上部プラットフォームを水平方向に駆動することで水平方向に移動するとともに、上部プラットフォームに対して３つのサポートアームを水平面内で回転駆動することで旋回することができる。
特許文献１ 特表２０１３−５２３５６１号公報

しかしながら、上述のクレーン装置は、下部プラットフォームを吊り下げ支持する３つのサポートアームを上部プラットフォームに対して回転して下部プラットフォームを水平面内で旋回し、３つのサポートアームのそれぞれを伸長して下部プラットフォームを水平面内で移動することで、下部プラットフォームを位置決めする。そのため、下部プラットフォームの安定性及び位置決め精度が低いことが予想される。また、サポートアームの回転及び伸縮のため専用の機構及び制御装置が必要となり、装置全体が複雑化することが予想される。

また、６つのロープをそれぞれ巻き取る巻取ドラムが、その回転軸（巻取軸と呼ぶ）を鉛直方向に向けて上部プラットフォームに設けられている。そのため、上部プラットフォームが鉛直方向に大きな空間を占め、例えば狭い室内でのクレーン装置の利用が困難であること、またロープ及び／又は巻取ドラムの保守及び交換が困難であることが予想される。

本発明の第１の態様においては、複数のロープが接続される下部ユニットと、前記下部ユニットの上方に設けられ、前記複数のロープのそれぞれを牽引する上部ユニットと、を備え、前記上部ユニットは、作業者の足場となる上部プラットフォームと、前記上部プラットフォームの下側に設けられ、前記複数のロープのうちの各ロープに対して各々設けられ各ロープの牽引方向を鉛直方向成分を有するように各々変更する複数の第１シーブと、前記上部プラットフォームの上側に設けられ、前記複数のロープのうちの各ロープに対して各々設けられ、前記複数の第１シーブのうちの各第１シーブを通った各ロープの牽引方向を水平方向成分を有するように各々変更する複数の第２シーブと、前記上部プラットフォームの上側に載置され、前記複数のロープのうちの各ロープに対して各々設けられ前記複数の第２シーブのうちの各第２シーブを通った各ロープを巻き取る複数の巻取部と、を有するクレーン装置が提供される。

本発明の第２の態様においては、複数のロープが接続される下部ユニットと、前記下部ユニットの上方に設けられ、前記複数のロープを巻き取る複数の巻取部を有する上部ユニットと、前記複数の巻取部のそれぞれにおける対応するロープの巻取量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記上部ユニットに対する前記下部ユニットの相対位置を最終目標位置へと移動させる指示を取得する指示取得部と、前記下部ユニットの移動の開始位置から前記最終目標位置までの間を複数に時分割した区間毎に、各区間内における目標位置である区間目標位置を決定する決定部と、複数の区間のそれぞれについて、前記下部ユニットを各区間分移動させるための前記複数のロープのそれぞれを巻き上げまたは引き出す操作量を算出する操作量算出部と、前記開始位置から順に前記複数の区間のそれぞれについて算出された前記複数のロープのそれぞれの操作量を用いて前記複数の巻取部を制御していき、前記下部ユニットを前記最終目標位置まで移動させる移動処理部と、を有するクレーン装置が提供される。

本発明の第３の態様においては、複数のロープが接続される下部ユニットと、前記下部ユニットの上方に設けられ、前記複数のロープを巻き取る複数の巻取部を有する上部ユニットとを備えるクレーン装置を制御装置によって制御する制御方法であって、前記制御装置が、前記上部ユニットに対する前記下部ユニットの相対位置を最終目標位置へと移動させる指示を取得し、前記制御装置が、前記下部ユニットの移動の開始位置から前記最終目標位置までの間を複数に時分割した区間毎に、各区間内における目標位置である区間目標位置を決定し、前記制御装置が、複数の区間のそれぞれについて、前記下部ユニットを各区間分移動させるための前記複数のロープのそれぞれを巻き上げまたは引き出す操作量を算出し、前記制御装置が、前記開始位置から順に前記複数の区間のそれぞれについて算出された前記複数のロープのそれぞれの操作量を用いて前記複数の巻取部を制御していき、前記下部ユニットを前記最終目標位置まで移動させる制御方法が提供される。

本発明の第４の態様においては、コンピュータを、複数のロープが接続される下部ユニットと、前記下部ユニットの上方に設けられ、前記複数のロープを巻き取る複数の巻取部を有する上部ユニットとを備えるクレーン装置を制御するための制御プログラムであって、前記制御プログラムは、前記コンピュータを、前記上部ユニットに対する前記下部ユニットの相対位置を最終目標位置へと移動させる指示を取得する指示取得部と、前記下部ユニットの移動の開始位置から前記最終目標位置までの間を複数に時分割した区間毎に、各区間内における目標位置である区間目標位置を決定する決定部と、複数の区間のそれぞれについて、前記下部ユニットを各区間分移動させるための前記複数のロープのそれぞれを巻き上げまたは引き出す操作量を算出する操作量算出部と、前記開始位置から順に前記複数の区間のそれぞれについて算出された前記複数のロープのそれぞれの操作量を用いて前記複数の巻取部を制御していき、前記下部ユニットを前記最終目標位置まで移動させる移動処理部と、して機能させる制御プログラムが提供される。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

クレーン装置の全体構成の一例を側面視において示す。 クレーン装置の全体構成の一例を上面視において示す。 上部ユニットの構成の一例を示す。 巻き取りユニットの構成の一例を示す。 ロープの張力を測定する張力測定部の構成の一例を示す。 下部ユニットの構成の一例を示す。 ６軸テンシルトラスの座標系を示す。 ６軸テンシルトラスのトラス要素の配置の一例を示す。 下部ユニットの移動によるその変位量の一例を示す。 制御部の構成の一例を示す。 下部ユニットの駆動制御のフローの一例を示す。 下部ユニットの駆動制御における速度カーブの一例を示す。 下部ユニットのＹ方向への移動量に対するロープの巻き取り量の関係の一例を示す。 下部ユニットのＸ方向への移動量に対するロープの巻き取り量の関係の一例を示す。 下部ユニットのθ方向への旋回量に対するロープの巻き取り量の関係の一例を示す。 巻き取りユニット及び下部ユニットの変形構成の一例を示す。 本実施形態に係るコンピュータのハードウェア構成の一例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態に係るクレーン装置１００の全体構成を示す。ここで、図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、側面視及び上面視においてクレーン装置１００の全体構成を示す。なお、図１Ａ及び図１Ｂ並びにその他の図面において、上部ユニット２０が駆動される水平方向をＸＹ方向、但し駆動ユニット１０の第１駆動部１２により上部ユニット２０が駆動される方向（すなわち、図１Ｂにおける上下方向）をＸ方向、駆動ユニット１０の第２駆動部１４により上部ユニット２０が駆動される方向（すなわち、図１Ａ及び図１Ｂにおける左右方向）をＹ方向、下部ユニット３０が上部ユニット２０に対して上昇及び下降する鉛直方向（図１Ａにおける上下方向）をＺ方向とする。

クレーン装置１００は、一例として６軸テンシルトラスクレーン装置であり、ロープの巻取のみにより姿勢を維持しつつ、高い安定性及び高い位置決め性で下部プラットフォームを移動すること及び／又は上部ユニットを小さい空間内に納めるとともにロープ及び／又は巻取ドラムの保守及び交換を容易にするクレーン装置を提供することを目的とするものであり、駆動ユニット１０、上部ユニット２０、下部ユニット３０、複数のワイヤロープ（単にロープと呼ぶ）３９、及び後述する制御部５０を備える。

本実施形態では、クレーン装置１００は、一例として、Ｙ方向に対向する２つの壁面Ｗ及びこれらの間に位置する床面Ｆにより囲まれる室内に設置されているものとし、２つの壁面Ｗは、同じ高さ（すなわち、同じＺ位置）でＸ方向に延びる段部Ｗ_０をそれぞれ有することとする。ただし、これに限らず、クレーン装置１００は、例えば複数の柱状部材により支持される構造物上に設けられてもよい。さらに、構造物は、移動可能に構成されてもよい。

駆動ユニット１０は、上部ユニット２０をＸＹ方向に駆動するユニットであり、第１駆動部１２及び第２駆動部１４から構成される。

第１駆動部１２は、各２つのガイド１２ａ及び駆動装置１２ｂを含む。２つのガイド１２ａは、一軸方向に延びるレール状の部材であり、それぞれ、例えば両端を支持部材１２ａ_０により支持されて、２つの壁面Ｗの段部Ｗ_０上でＸ方向に延設されている。２つのガイド１２ａは、上部ユニット２０及び第２駆動部１４を走行させるためのランウェイとして機能する。２つの駆動装置１２ｂは、それぞれ２つのガイド１２ａに対応して設けられ、ガイド１２ａに係合して回転するローラ（不図示）、ローラを回転駆動するモータ等の原動機（不図示）、並びにこれらを収容するＸ方向を長手とする筐体を有する。第１駆動部１２は、駆動装置１２ｂの原動機を制御してローラを回転することで、駆動装置１２ｂ（の筐体）をガイド１２ａに沿ってＸ方向に駆動する。なお、第１駆動部１２は、ガイド１２ａ及びこれに係合して回転するローラを組み合せた構成に限らず、ラック及びこの表面に並設された歯に係合して回転するピニオンを組み合わせた構成、その他の回転直動機構の構成とすることもできる。

第２駆動部１４は、各２つのガイド１４ａ及び駆動装置１４ｂを含む。２つのガイド１４ａは、一軸方向に延びるレール状の部材であり、それぞれ、２つの駆動装置１２ｂ（の筐体）の間に、ただしＸ方向に離間して、端部が固定されたＹ方向を長手とする角柱状の支持部材１４ａ_０上でＹ方向に延設されている。２つの駆動装置１４ｂは、それぞれ２つのガイド１４ａに対応して上部ユニット２０に含まれる上部プラットフォーム２１の下面に設けられ、それぞれガイド１４ａに係合して回転するローラ（不図示）、及びローラを回転駆動するモータ等の原動機（不図示）、並びにこれらを収容して上部プラットフォーム２１の下面に固定されるＹ方向を長手とする筐体を有する。第２駆動部１４は、駆動装置１４ｂの原動機を制御してローラを回転することで、上部プラットフォーム２１（すなわち、上部ユニット２０）をガイド１４ａに沿ってＹ方向に駆動する。なお、第２駆動部１４は、ガイド１４ａ及びローラを組み合わせた構成に限らず、ラック及びピニオンを組み合わせた構成、その他の回転直動機構の構成とすることもできる。

上述の構成より、駆動ユニット１０は、第１駆動部１２により駆動装置１２ｂ（の筐体）をＸ方向に駆動し、第２駆動部１４により上部プラットフォーム２１をＹ方向に駆動することで、上部プラットフォーム２１（すなわち、上部ユニット２０）をＸＹ方向に駆動する。

図２Ａは、上面視において、上部ユニット２０の構成例を示す。上部ユニット２０は、下部ユニット３０に接続される複数（本実施形態では一例として６とする）のロープ３９を牽引するユニットであり、上部プラットフォーム２１及び６つの巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１，２０Ｃ_２を含む。

上部プラットフォーム２１は、６つの巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１，２０Ｃ_２を支持して、駆動ユニット１０によりＸＹ方向に移動する搬送台である。上部プラットフォーム２１は、一例として仮想の３つの頂点Ａ，Ｂ，Ｃを有する仮想三角形ＡＢＣを内側に含む形状を有し、仮想三角形ＡＢＣの中心Ｏに開口２１ａ（開口２１ａは軽量化のための一手段であり必須の構成要件でない）及び開口２１ａの周囲に６つの孔部２１_０が形成されている。なお、上部プラットフォーム２１、下部プラットフォーム３１、及びこれらを接続するロープ３９により形成されるテンシルトラス（引張力が作用して伸縮し得る可撓性部材から構成されるトラス）の構成により、本例において仮想三角形の頂点Ａ，Ｂ，Ｃとして示した頂点の数（すなわち、本例において仮想三角形とした仮想多角形の頂点の数）及び孔部２１_０の数は変わり得る。また、後述する三角形、多角形、及び頂点に関する記載において「仮想」を省いた表現を用いるとする。

６つの巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１，２０Ｃ_２は、それぞれ、下部ユニット３０に接続される６つのロープのうちの対応するロープを個別に巻き取る又は巻き出す（特に断らない限り、単に、巻き取ると総称する）装置、部材等の集合である。巻取ユニット２０Ａ_１及び２０Ａ_２は、三角形ＡＢＣの頂点Ａの近傍に配置されて、ロープ３９を巻き取る。また、巻取ユニット２０Ｂ_１及び２０Ｂ_２は、頂点Ｂの近傍に配置されて、ロープ３９を巻き取る。また、巻取ユニット２０Ｃ_１及び２０Ｃ_２は、頂点Ｃの近傍に配置されて、ロープ３９を巻き取る。

６つの巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１，２０Ｃ_２は、それぞれ同様に構成される。ここでは代表して巻取ユニット２０Ａ_１についてその構成を説明する。なお、図２Ａにおいて、巻取ユニット２０Ａ_１の構成各部に対応する巻取ユニット２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１及び２０Ｃ_２のそれらについて、説明及び符号付を省略する。

図２Ｂは、側面視において、巻取ユニット２０Ａ_１の構成を示す。巻取ユニット２０Ａ_１は、上部プラットフォーム２１上の頂点Ａの近傍に配置された巻取部２２、３つのシーブ２３，２４，２５、及び張力測定部２６を含む。

巻取部２２は、後述するシーブ２３等を通ったロープ３９を巻き取る装置であり、巻取ドラム２２ａ及びモータ２２ｂ（例えば、サーボモータ）を有する。巻取ドラム２２ａは、ロープ３９を巻回する円筒形状の胴部とその両端に外向きに張り出すフランジとを有する部材である。巻取部２２は、巻取ドラム２２ａの巻取中心２２ａ_０が上部プラットフォーム２１に設けられた対応する孔部２１_０に正対する位置に配置されている。モータ２２ｂは、Ｚ方向に交差（ここでは一例としてＺ方向に直交、すなわちＸ方向に平行）する巻取軸を有し、これにより減速機（不図示）を介して回転駆動するモータであり、上部プラットフォーム２１の上面上に固定されている。ここで、巻取ドラム２２ａは、モータ２２ｂの巻取軸に着脱可能に固定することができる。従って、巻取部２２は、モータ２２ｂを制御して巻取軸、すなわち巻取ドラム２２ａを回転することで、孔部２１_０及び後述するシーブ２５を介して上部プラットフォーム２１の下方からロープ３９をＹ方向（巻取部がロープを巻き取る方向を巻取方向と呼ぶ）に巻き取ることができる。

上述の通り、モータ２２ｂの巻取軸がＸ方向に平行であることで、巻取部２２のＺ方向の高さはＸＹ方向の幅より小さい。それにより、巻取軸をＺ方向に平行に設けた場合と比較して、上部ユニット２０を小さい、特に低い空間内に納めることができる。また、モータ２２ｂの巻取軸が水平であることから、例えば作業員が上部プラットフォーム２１に搭乗して巻取ドラムを水平方向に引き抜くことができ、ロープ及び／又は巻取ドラムの保守及び交換が容易になる。

シーブ２３は、下部ユニット３０から延伸するロープ３９の牽引方向をＸＹ方向に変更する綱車であり、頂点Ａの近傍の上部プラットフォーム２１の下面上に固定されている。シーブ２３は、その周囲にＶ字又はＵ字状の溝を有し、その溝内でロープ３９を支持する。ここで、シーブ２３に巻かれるロープ３９の中心Ｏからの最遠点Ａ_１は、中心Ｏと頂点Ａを結ぶ仮想線と頂点Ａの直近となるようシーブ２３を配置する。隣り合う巻取ユニット２０Ａ_２のために配置されるシーブ２３は、巻取ユニット２０Ａ_２における当該最遠点Ａ_２が中心Ｏと頂点Ａを結ぶ仮想線に対して最遠点Ａ_１と対称となる位置に配置する。他の巻取ユニット２０Ｂ_１及び２０Ｂ_２における当該最遠点Ｂ_１及びＢ_２、並びに巻取ユニット２０Ｃ_１及び２０Ｃ_２における当該最遠点Ｃ_１及びＣ_２も、同様に配置される。

シーブ２４は、シーブ２３と後述するシーブ２５との間に設けられ、シーブ２３を通ったロープ３９の牽引方向をシーブ２５の方向（すなわち、本実施形態においてはＺ方向、或いは鉛直方向）を有するように変更する綱車であり、開口２１_０の近傍の上部プラットフォーム２１の下面上に支持部材２６_０により固定されている。ここで、シーブ２４に巻かれるロープ３９の中心Ｏに対する最近点は開口２１_０の直下に位置する。

シーブ（スイベルシーブとも呼ぶ）２５は、２つのシーブ２３，２４を通り且つ開口２１_０を介したロープ３９の牽引方向を巻取部２２の巻取方向（すなわち、本実施形態においてはＹ方向、あるいは水平方向）を有するように変更する綱車であり、開口２１ａの近傍の上部プラットフォーム２１の上面上に軸が固定されている。シーブ２５は、対応する孔部２１_０を介して上部プラットフォーム２１上に立ち上がるロープ３９を巻取ドラム２２ａの巻取中心２２ａ_０に向けるように配置される。ここで、シーブ２５に巻かれるロープ３９の中心Ｏに対する最近点は開口２１_０の直上に位置する。また、シーブ２５の中心と巻取ドラム２２ａの巻取中心２２ａ_０を結ぶ仮想線に対して、シーブ２５の中心を基準とする巻取ドラム２２ａの両端の角度（一般にフリートアングルと呼ばれる）の制約条件（例えば、溝付きドラムの場合４度以内）を満たすように、巻取部２２及びシーブ２４，２５が配置される。これに伴い、巻取部２２とシーブ２５との離間距離は十分長く、シーブ２４とシーブ２５との離間距離より長くなり、巻取部２２とシーブ２５との間のロープ３９の長さはシーブ２４とシーブ２５との離間距離より長くなる。

巻取ユニット２０Ａ_１は、下部ユニット３０から＋Ｚ方向に延びるロープ３９を、順に３つのシーブ２３，２４，２５を介して牽引方向を変えて、巻取部２２により巻き取ることができる。ここで、上部プラットフォーム２１の上側に巻取部２２及びシーブ２５を設け、上部プラットフォーム２１の下側にシーブ２３及び２４を設けて下側の空間を有効に利用することで、上部ユニット２０の特に上部プラットフォーム２１の上側を小さい空間内に納めて、下部ユニット３０が昇降する下側の空間を広くとることができる。

張力測定部２６は、シーブ２４に加わるロープ３９の張力を測定する。張力測定部２６は、例えば、シーブ２４の側面に一端が、支持部材２６_０に他端が固定されたロードセルを含む。

図２Ｃに、張力測定部２６によるロープ３９の張力測定の原理を示す。ロープ３９は、シーブ２３によりその方向をおよそ水平方向に変え、シーブ２４により鉛直方向に変え、そしてシーブ２５により巻取部２２（図２Ｃでは不図示）の巻取方向に変える。ここで、シーブ２４に固定されたロードセルの力を検出する方向は、シーブ２３及び２４の間のロープ３９とシーブ２４及び２５の間のロープ３９とがなす角度の中角方向（矢印の方向）Ｌに向けられている。ロープ３９に張力（矢印の方向の力）が加わると、シーブ２４にこれを中角方向に引く力が加わり、シーブ２４に固定されたロードセルに曲げモーメントが作用する。張力測定部２６は、ロードセルにより、これに作用する曲げモーメントを検出することでロープ３９の張力を測定する。

上述の巻取ユニット２０Ａ_１の構成より、シーブ２４は、上部プラットフォーム２１の下側で下部ユニット３０から延びるロープ３９の牽引方向を水平方向に変えるシーブ２３と上部プラットフォーム２１の上側でロープ３９の牽引方向を巻取部２２の巻取方向に変えるシーブ２５との間に配置されている。それにより、下部ユニット３０が移動しても、シーブ２４に係るロープ３９がなす角度は常に一定となる。従って、張力測定部２６は、ロードセルによりシーブ２４に加わる中角方向Ｌへの力を検出することで、下部ユニット３０の位置に依ることなく、ロープ３９の張力を正確に測定することができる。

図２Ｄは、下部ユニット３０の構成例を示す。図中、６つのロープ３９、これらに対して上部ユニット２０にそれぞれ設けられたシーブ２３、及び最遠点Ａ_１，Ａ_２，Ｂ_１，Ｂ_２，Ｃ_１及びＣ_２が併せて示されている。下部ユニット３０は、上部ユニット２０により巻き取られる６つのロープ３９により上部ユニット２０の下方に吊り下げ支持されるユニットであり、下部プラットフォーム３１及び６つのシャックル３２を含む。

下部プラットフォーム３１は、これに貨物を積載、またはこの下面に固定された把持装置により貨物を吊下する搬送台である。下部プラットフォーム３１は、一例として３つの頂点ａ，ｂ，ｃを有する（すなわち、３つの辺ａｂ，ｂｃ，ｃａからなる）三角形ａｂｃの中央を内側に含む形状を有する。なお、上部プラットフォーム２１、下部プラットフォーム３１、及びこれらを接続するロープ３９により形成されるテンシルトラスの構成により、本例において三角形の頂点ａ，ｂ，ｃとして示した頂点の数（すなわち、本例において三角形とした多角形の頂点の数）及びシャックル３２の数は変わり得る。

６つのシャックル３２は、下部プラットフォーム３１の上面上に固定された連結具であり、それぞれ６つのロープ３９のうちの対応するロープの先端を傾動可能に軸留めする。２つのシャックル３２は頂点ａの近傍に配置され、２つの頂点Ｂ_１，Ｃ_２からそれぞれ降ろされる２つの巻取ユニット２０Ｂ_１，２０Ｃ_２のロープ３９が接続される。なお、これら２つのシャックル３２の軸心、すなわちロープ３９の傾動中心を点ａ_１及びａ_２とする。点ａ_１及びａ_２は、頂点ａの近傍に、下部プラットフォーム３１の中心ｏと頂点ａとを結ぶ仮想線に対して対称に配置される。また、２つのシャックル３２は頂点ｂの近傍に配置され、２つの頂点Ｃ_１，Ａ_２からそれぞれ降ろされる２つの巻取ユニット２０Ｃ_１，２０Ａ_２のロープ３９が接続される。なお、これら２つのシャックル３２の軸心、すなわちロープ３９の傾動中心を点ｂ_１及びｂ_２とする。点ｂ_１及びｂ_２は、頂点ｂの近傍に、下部プラットフォーム３１の中心ｏと頂点ｂとを結ぶ仮想線に対して対称に配置される。また、２つのシャックル３２は頂点ｃの近傍に配置され、２つの頂点Ａ_１，Ｂ_２からそれぞれ降ろされる２つの巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ｂ_２のロープ３９が接続される。なお、これら２つのシャックル３２の軸心、すなわちロープ３９の傾動中心を点ｃ_１，ｃ_２とする。点ｃ_１及びｃ_２は、頂点ｃの近傍に、下部プラットフォーム３１の中心ｏと頂点ｃとを結ぶ仮想線に対して対称に配置される。

なお、下部ユニット３０に、さらに、貨物等を把持する把持装置等、様々な形状、重量等の貨物を搬送するのに好適なアタッチメントを設けてもよい。アタッチメントは、下部プラットフォーム３１の上面に設置してもよく、下面に設置してもよい。アタッチメントとして、例えば、２つの鉤状のアームを有し、アームを開閉してそれらの先端をロール状貨物の中心穴に差し入れ、支持して搬送するもの、握持部を先端に有するアームを含み、これを用いて対象物を握持して搬送するもの、吸着具を有し、これを用いて板状部材を吸着して搬送するものなどを設けてもよい。

複数（ここでは６）のロープ３９は、上部ユニット２０から下部ユニット３０を吊り下げ支持するための可撓性部材であり、一例として鋼製のロープを採用することができる。６つのロープ３９は、先述の通り、６つの巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１，２０Ｃ_２によりそれぞれのシーブ２３を介して、すなわち三角形ＡＢＣの頂点Ａ，Ｂ，Ｃ近傍に位置する点Ａ_１，Ａ_２，Ｂ_１，Ｂ_２，Ｃ_１，Ｃ_２から吊り下げられ、それぞれの下端が下部ユニット３０の６つのシャックル３２に、すなわち三角形ａｂｃの頂点ａ，ｂ，ｃ近傍に位置する点ｃ_１，ｂ_２，ａ_１，ｃ_２，ｂ_１及びａ_２を傾動中心として固定される。

図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ斜視及び上面視において、クレーン装置１００における６軸テンシルトラスの座標系（例として直交座標系）を示す。上部ユニット２０（図３Ａ及び図３Ｂでは不図示）上の三角形ＡＢＣは、その中心を原点Ｏ上に、辺ＡＢをＸ方向に平行に、頂点ＣをＹ軸上に配置する。下部ユニット３０（図３Ａ及び図３Ｂでは不図示）上の三角形ａｂｃは、その中心を原点Ｏ'上に、辺ａｂをＸ'方向に平行に、頂点ｃをＹ'軸上に配置する。

下部ユニット３０（図３Ａ及び図３Ｂでは不図示）が互いに等しい長さ（シーブ２３とシャックル３２との間の長さ）の６つのロープ３９により吊り下げられた状態（中立状態と呼ぶ）において、下部ユニット３０上の三角形ａｂｃは、その原点Ｏ'をＺ軸上に位置し、辺ａｂをＸ方向に平行に、頂点ｃをＹ軸上に配置する。すなわち、原点Ｏ'のＸＹ位置は原点Ｏのそれに一致し、Ｘ'軸及びＹ'軸はそれぞれＸ軸及びＹ軸に平行になる。なお、原点Ｏ'を通るＺ方向に平行な軸についての回転をθ方向への旋回又はθ旋回と呼び、その回転量（旋回量とも呼ぶ）を変数θにより表すこととする。この中立状態において、三角形ａｂｃは、ＸＹ方向について三角形ＡＢＣと中心を一致させ、３つの頂点ａ，ｂ，ｃを三角形ＡＢＣの３つの辺ＢＣ，ＣＡ，ＡＢに対向し、３つの辺ａｂ，ｂｃ，ｃａを三角形ＡＢＣの３つの頂点Ｃ，Ａ，Ｂに対向する。

６つのロープ３９は、下部ユニット３０（図３Ａ及び図３Ｂでは不図示）上の多角形ａｂｃの３つの頂点ａ，ｂ，ｃに対応する位置に各一対接続される。ただし、シャックル３２は有限の大きさを有するため、各一対のシャックル３２が３つの頂点ａ，ｂ，ｃに対応して干渉することなく互いに離間して下部プラットフォーム３１上に配置される。それにより、各一対の点ａ_１，ａ_２，ｂ_１，ｂ_２及びｃ_１，ｃ_２はそれぞれ頂点ａ，ｂ，及びｃから離間し、また互いに離間する。なお、点ａ_１，ａ_２，ｂ_１，ｂ_２，ｃ_１及びｃ_２は、三角形ａｂｃを内接する円Ｃ_ａｂｃ上に位置する。

６つのロープ３９は、上部ユニット２０（図３Ａ及び図３Ｂでは不図示）上の多角形ＡＢＣの３つの頂点Ａ，Ｂ，Ｃに対応する位置に各一対通される。ただし、シーブ２３は有限の大きさを有するため、各一対のシーブ２３が３つの頂点Ａ，Ｂ，Ｃに対応して干渉することなく互いに離間して上部プラットフォーム２１上に配置される。それにより、各一対の点Ａ_１，Ａ_２，Ｂ_１，Ｂ_２及びＣ_１，Ｃ_２はそれぞれ頂点Ａ，Ｂ及びＣから離間し、また互いに離間する。なお、点Ａ_１，Ａ_２，Ｂ_１，Ｂ_２，Ｃ_１及びＣ_２は、三角形ＡＢＣを内接する円Ｃ_ＡＢＣ上に位置する。

従って、６つのロープ３９のうちの２つは、それぞれ、三角形ａｂｃの点ａに対応する位置にある点ａ_１及びａ_２と、点ａに対向する三角形ＡＢＣの辺ＢＣの両端の２つの頂点Ｂ，Ｃにそれぞれ対応する点Ｂ_１，Ｃ_２と、を結ぶ。これら２つのロープ３９及び辺ＢＣより１つのトラスａＢＣが構成される。また、別の２つは、それぞれ、三角形ａｂｃの点ｂに対応する位置にある点ｂ_１及びｂ_２と、点ｂに対向する三角形ＡＢＣの辺ＣＡの両端の２つの頂点Ｃ，Ａにそれぞれ対応する点Ｃ_１，Ａ_２と、を結ぶ。これら２つのロープ３９及び辺ＣＡより１つのトラスｂＣＡが構成される。また、残りの２つは、それぞれ、三角形ａｂｃの点ｃに対応する位置にある点ｃ_１及びｃ_２と、点ｃに対向する三角形ＡＢＣの辺ＡＢの両端の２つの頂点Ａ，Ｂにそれぞれ対応する点Ａ_１，Ｂ_２と、を結ぶ。これら２つのロープ３９及び辺ＡＢより１つのトラスｃＡＢが構成される。なお、点ａ_１と点Ｂ_１との間のロープ、点ａ_２と点Ｃ_２との間のロープ、点ｂ_１と点Ｃ_１との間のロープ、ｂ_２と点Ａ_２との間のロープ、点ｃ_１と点Ａ_１との間のロープ、及び点ｃ_２と点Ｂ_２との間のロープをそれぞれトラス要素Ｂａ，Ｃａ，Ｃｂ，Ａｂ，Ａｃ，Ｂｃと呼ぶ。

図３Ｃは、下部ユニット３０の移動による三角形ａｂｃ及びその頂点ａ，ｂ，ｃの変位の一例を示す。後述するように、クレーン装置１００は、６つのロープをそれぞれ巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１，２０Ｃ_２により巻き取ることで下部ユニット３０を上部ユニット２０に対して駆動する。図示した例では、三角形ａｂｃはその原点Ｏ'をＸＹ方向に移動するともに、ＸＹ面内で角θ（Ｘ軸に対するＸ'軸の角度）旋回している。また、下部ユニット３０は、Ｚ位置（Ｚ方向に関する原点Ｏに対する原点Ｏ'の位置）に昇降することができる。下部ユニット３０は、３つのトラスａＢＣ，ｂＣＡ，ｃＡＢの構成及び配置より、点Ａ_１，Ａ_２，Ｂ_１，Ｂ_２，Ｃ_１及びＣ_２を有する六角形の領域内で各トラス要素Ｂａ，Ｃａ，Ｃｂ，Ａｂ，Ａｃ，Ｂｃの張力が保たれる（すなわち各ロープ３９に引張力が作用する）範囲内でＸＹ方向に移動し、かつ各トラス要素Ｂａ，Ｃａ，Ｃｂ，Ａｂ，Ａｃ，Ｂｃの張力が保たれる角度範囲（原理上、３６０度／トラスの数に等しい角度範囲）内でＸＹ面内で旋回し、床面Ｆから上部ユニット２０の直下までの範囲内で昇降することができる。

図４に、制御部５０の構成を示す。制御部５０は、６つの巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１，２０Ｃ_２に含まれる巻取部２２により対応するロープ３９の巻取量を制御することで、下部ユニット３０を上部ユニット２０に対して駆動するものであり、指示取得部５１、決定部５２、荷重算出部５３、操作量算出部５４、及び移動処理部５５を含む。なお、制御部５０は、コンピュータ、マイクロコントローラ等を含む情報処理装置に制御用プログラムを実行させることによって具現されてもよい。

指示取得部５１は、携帯端末等の入力部５９を介して、クレーン装置１００の操作者からの下部ユニット３０を最終目標位置へ移動させる指示を取得する。最終目標位置は、上部ユニット２０に対する相対位置として与えられる。最終目標位置は、決定部５２に送信される。

決定部５２は、下部ユニット３０の現在位置、すなわち移動の開始位置から最終目標位置までの間を複数に時分割した区間毎に、各区間内における目標位置である区間目標位置を決定する。なお、時分割した区間が、下部ユニット３０の移動の指令単位となる。区間目標位置は、操作量算出部５４に送信される。

荷重算出部５３は、６つの巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１，２０Ｃ_２にそれぞれ含まれる張力測定部２６から測定結果を取得し、これに基づいて下部ユニット３０に加わる荷重を算出する。算出された荷重は、操作量算出部５４に送信される。荷重が既知の場合、入力部５９を介して操作量算出部５４に送信することもできる。

操作量算出部５４は、複数の区間のそれぞれについて、下部ユニット３０を区間目標位置に移動させるための６つのロープ３９のそれぞれを巻き上げる操作量を、決定部５２から受信した区間目標位置等のデータ及び荷重算出部５３から受信した下部ユニット３０に加わる荷重等のデータに基づいて算出する。算出された操作量は、移動処理部５５に送信される。

移動処理部５５は、開始位置から順に複数の区間のそれぞれについて算出された６つのロープ３９のそれぞれの操作量を用いて６つの巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１，２０Ｃ_２にそれぞれ含まれる６つの巻取部２２を制御して、下部ユニット３０を最終目標位置まで移動する。

なお、制御部５０は、荷重算出部５３により６つの巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１，２０Ｃ_２にそれぞれ含まれる張力測定部２６から測定結果を取得することで、各ロープ３９の過大又は過小な張力が検知された場合、下部ユニット３０が障害物に衝突した等の異常が生じたものとして、移動処理部５５により下部ユニット３０の駆動を停止するインターロック制御する障害検知部をさらに備えてもよい。

図５は、制御部５０による下部ユニット３０の駆動制御のフローの一例を示す。

ステップＳ１において、制御部５０の指示取得部５１は、クレーン装置１００の操作者からの下部ユニット３０の移動指示を取得する。それにより、下部ユニット３０の駆動制御が開始される。ここで、操作者は、入力部５９を介して下部ユニット３０の移動指示を入力することができる。移動指示は、下部ユニット３０の最終目標位置Ｒを含む。なお、移動に要する時間（移動時間とも呼ぶ）Ｔ、下部ユニット３０に加わる荷重Ｍ等をさらに含んでもよい。

最終目標位置Ｒ（＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ））は、Ｘ方向の最終目標位置Ｘ、Ｙ方向の最終目標位置Ｙ、Ｚ方向の最終目標位置Ｚ、及びＸＹ面内での回転（旋回又はθ旋回と呼ぶ）方向の最終目標旋回量θにより与えられる。なお、最終目標位置に代えて、現在位置からの変位量を与えることとしてもよい。従って、下部ユニット３０は、Ｘ方向への移動、Ｙ方向への移動、Ｚ方向への移動、及びＸＹ面内での旋回の任意の組み合わせにより、最終目標位置Ｒに移動することができる。

なお、本実施形態では、下部プラットフォーム３１の姿勢を維持しつつ下部ユニット３０を移動する目的より、下部ユニット３０の傾き、すなわちＸ'軸及びＹ'軸に関する回転はゼロとして処理する。ただし、下部ユニット３０を、偏荷重が加わることにより傾いた状態で移動してもよい。係る場合、下部ユニット３０の傾きも考慮することとする。

ステップＳ２において、制御部５０の決定部５２は、区間目標位置Ｒ_１〜Ｒ_Ｎを決定する。

まず、決定部５２は、指示取得部５１から最終目標位置Ｒを受信すると、基準時間Ｔ_ｎを定める。基準時間Ｔ_ｎは、予め与えられた又は操作者により入力部５９を介して入力された移動時間Ｔを予め定められた単位時間ΔＴで分割することで、Ｔ_ｎ＝ｎΔＴと定められる。ここで、基準時間の数をＮ（すなわち、ｎ＝１〜Ｎ）とする。従って、移動時間Ｔは、Ｎ（＝Ｔ／ΔＴ）の区間ΔＴ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）に分割される。

次に、決定部５２は、各区間ΔＴ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）における移動速度Ｖ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を定める。ここで、下部ユニット３０をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びθ旋回方向の任意の組み合わせにより移動する場合、各方向についての移動の開始及び終了がともに同時となるように移動速度を定める。また、決定部５２は、図６に示すように、移動の開始後の加速期間の間、移動速度を例えばＳ字状（例えば、Ｓ字状とは、加速度が連続的に変化することが望ましい）に上昇し、移動の終了前の減速期間の間、移動速度を例えば逆Ｓ字状に減少し、加速期間と減速期間との間の定速期間の間、移動速度を定速とする。なお、加速期間は、移動の開始後の連続する２以上の区間を含み、減速期間は、移動の終了前の連続する２以上の区間を含む。また、Ｓ字状とは、連続又は連続且つ滑らかな任意のカーブにより表現することができる速度変化の態様である。なお、下部ユニット３０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びθ旋回方向のそれぞれの移動の開始又は終了のタイミングは同時でなく、時系列的に連続するよう移動速度を定めてもよい。

最後に、決定部５２は、各基準時間Ｔ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）における区間目標位置Ｒ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を定める。区間目標位置Ｒ_ｎは、上で定められた移動速度Ｖ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を用いて、例えばＲ_ｎ＝Ｒ_０＋Σ_{ｎ＝１〜ｎ}Ｖ_ｎΔＴと求められる。ただし、Ｒ_０＝（Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０，θ_０）は下部ユニット３０の移動開始時における位置であり、Ｒ_Ｎ＝Ｒを満たす。以上のように、加速期間、定速期間、及び減速期間を含めて各区間の移動速度を決定することで、下部ユニット３０位置制御を実現している。

ステップＳ３において、制御部５０の荷重算出部５３は、下部ユニット３０に加わる荷重Ｍを算出する。荷重Ｍは、６つの巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１，２０Ｃ_２にそれぞれ含まれる張力測定部２６による張力（軸力とも呼ぶ）の測定結果を用いて算出することができる。

なお、荷重Ｍの算出は、例えば、下部ユニット３０に貨物を積載した場合に実行するものとし、貨物を積載せず下部ユニット３０に加わる荷重が変わらない場合、ステップＳ１において操作者により入力される場合などには省略してもよい。

ステップＳ４において、制御部５０は、インデックスｎを１にセットする。

ステップＳ５において、制御部５０の操作量算出部５４は、下部ユニット３０の初期位置（例えばＸ方向、Ｙ方向、及びθ旋回方向の移動がない状態でのＺ方向のある位置を基準とする）から区間目標位置Ｒ_ｎ（ここではＲ_１）に対して６つのロープ３９のそれぞれの巻き上げの操作量を算出する。

下部ユニット３０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びθ旋回方向の移動の区間目標位置Ｒ_ｎとロープ３９の巻取量の関係は、一般に構造力学分野で知られている立体トラスにおけるトラス要素（すなわち、ロープ３９）にかかる軸力と変位との関係を応用することで解析的に得ることができる。すなわち、下部ユニット３０の移動に伴って６つのロープ３９の長さ、すなわち６つのトラス要素Ａｃ，Ａｂ，Ｂａ，Ｂｃ，Ｃｂ，Ｃａの長さ（軸長と呼ぶ）が変わることによるトラスの形状変化とこれと同時に変化する軸力変化に伴うロープ３９の伸び量、すなわち軸長の伸び量の変化とがあり、これらの和又は差分からロープ３９の必要巻取量を算出することができる。

トラスの形状変化は、下部ユニット３０の移動に伴う６つのロープ３９の長さの変化に等価であり、上部プラットフォーム２１の下側に配置された６つのシーブ２３と下部プラットフォーム３１の上面に配置された６つのシャックル３２を結ぶそれぞれ６つのロープ３９の立体座標系における座標（上端座標及び下端座標と呼ぶ）より一意に定まる。６つのロープ３９の座標は、下部ユニット３０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びθ旋回方向の各移動量を変数として関数式化することができる。

軸力変化は、局部座標系における単純な軸方向の力と伸びの関係を立体座標系で表すことで得ることができる。ここで、局部座標系は、立体座標系に対して、６つのロープ３９の上端座標及び下端座標の軸をもとにした座標系である。上部プラットフォーム２１の下面に配置された６つのシーブ２３を固定端、下部プラットフォーム３１の上面に配置された６つのシャックル３２を可動端とみなすことができるので、各軸力は、６つのロープ３９の立体座標系に対する方向余弦を用いて、可動端である軸下端にかかる外力のＸ，Ｙ，Ｚ方向成分と各方向余弦との積のそれぞれの和として表される。

一方、上部プラットフォーム２１の下側に配置された６つのシーブ２３と下部プラットフォーム３１の上面に配置された６つのシャックル３２を結ぶそれぞれ６つのロープ３９で構成される立体系において、下部プラットフォーム３１の移動に伴う並進及び回転に関する力の釣合が成立しなければならない。

これらの関係式を解くことで、各軸力が、下部ユニット３０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びθ旋回方向の移動量に対して関数式化される。

従って、６つのロープ３９のそれぞれの必要巻取量は、下部ユニット３０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びθ旋回方向の移動量に対するトラスの形状変化を表す関数式と軸力変化を表す関数式とを用いて関数式化され、操作量算出部５４に組み込まれている。

操作量算出部５４は、６つのロープ３９のそれぞれの必要巻取量の関数式を用いることで、トラスの形状変化に伴う各軸長の変量及びトラスの軸力変化に伴う各軸長の伸びの変量に基づいて、区間目標位置Ｒ_ｎに対して６つのロープ３９のそれぞれの巻き取りの操作量を算出する。下部ユニット３０が移動することにより、トラスが変形することで軸長が変化し、そしてトラス要素が傾き、軸力が変化することでロープ３９の伸び量が変化する。従って、各軸長の変量のみから６つのロープ３９の巻き取りの操作量を決定するだけでなく、さらに各軸長の伸びの変量を逐次考慮して操作量を補正することで、すなわち軸長の変量と軸長の伸びの変量の和により操作量を与えることで、姿勢を維持しつつ高い安定性及び高い位置決め精度で下部ユニット３０を区間目標位置Ｒ_ｎ、ひいては最終目標位置Ｒに移動することができる。

なお、６つのロープ３９のそれぞれの巻き取りの操作量を算出する際に、各軸長の変量及び各軸長の伸びの変量だけでなく、複数の巻取部２２のそれぞれから対応するシャックル３２までの長さの変化および６つのロープ３９のそれぞれの伸び量の変化を考慮する。さらに、巻取部２２により巻取ドラム２２ａに巻き取られたロープ３９の伸びを考慮することとしてもよい。なお、ロープ３０の伸び及び／又は伸びの変量は、例えば、操作量算出部５４が軸長の伸び及び／又は伸びの変量並びに軸力をロープ３９の巻き取り位置に対して記憶し、巻取ドラム２２ａからロープ３９を巻き出す際に、その時の軸力と巻き取った時の軸力を比較して、巻き取り時におけるロープ３０の伸び及び／又は伸びの変量を用いてロープ３９の巻き出し量を補正してもよい。

ステップＳ６では、制御部５０の移動処理部５５は、区間目標位置Ｒ_ｎ（ここではＲ_１）に対してステップＳ５において算出された操作量を用いて、６つの巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１，２０Ｃ_２にそれぞれ含まれる６つの巻取部２２を制御して、６つのロープ３９をそれぞれ巻き取る。それにより、下部ユニット３０は、区間目標位置Ｒ_ｎまで移動する。

なお、移動処理部５５は、区間ΔＴ_ｎにおいて、６つの巻取部２２を制御して、６つのロープ３９をそれぞれの操作量に応じた一定の速度で巻き取ってよい。

ステップＳ７では、制御部５０は、現在位置ｒをＲ_ｎに更新する。

ステップＳ８では、制御部５０は、インデックスｎがＮに等しいか否かを判断する。判断が肯定されると、制御部５０は、移動制御のフローを終了する。判断が否定されると、制御部５０は、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９では、制御部５０は、インデックスｎを１インクリメントしてステップＳ３に戻る。制御部５０は、ステップＳ７における判断が肯定されるまで、ステップＳ５からＳ８を繰り返す。それにより、下部ユニット３０は、最終目標位置Ｒ（＝Ｒ_Ｎ）まで移動する。

なお、各区間ΔＴ_ｎ（ｎ＝１−Ｎ）において、６つのロープ３９はそれぞれ６つの巻取部２２により一定の速度で巻き取られるが、連続する２以上の区間について巻取速度が増減することで、下部ユニット３０は、加速期間においては加速、定速期間においては定速移動、減速期間においては減速する。

図７Ａは、下部ユニット３０のＹ方向への移動量に対するロープ３９の巻き取り量の関係の一例を示す。例えば下部ユニット３０をマイナス側からプラス側にＹ方向に移動する場合、巻取ユニット２０Ｃ_１及び２０Ｃ_２により巻き取られるロープ３９の量は、下部ユニット３０の移動に伴い、傾きを小さくしつつ減少し（すなわちロープ３９は巻出し速度を下げつつ巻出され）、巻取ユニット２０Ａ_１及び２０Ｂ_２により巻き取られるロープ３９の量は、下部ユニット３０の移動に伴い、減少し（すなわちロープ３９は巻き出され）、傾きを正の方向に大きくしつつ増大し（すなわちロープ３９は巻き取り速度を正の方向に上げつつ巻き取られ）、巻取ユニット２０Ａ_２及び２０Ｂ_１により巻き取られるロープ３９の量は、下部ユニット３０の移動に伴い、傾きを大きくしつつ増大する（すなわちロープ３９は巻き取り速度を上げつつ巻き取られる）。このようにロープ３９を移動量に対して非線形的に巻き取る又は巻き出すことにより、下部ユニット３０をＹ方向に定速で移動することができる。

図７Ｂは、下部ユニット３０のＸ方向への移動量に対するロープ３９の巻き取り量の関係の一例を示す。例えば下部ユニット３０をマイナス側からプラス側にＸ方向に移動する場合、巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ａ_２，及び２０Ｃ_１により巻き取られるロープ３９の量は、下部ユニット３０の移動に伴い、傾きを小さくしつつ減少し（すなわちロープ３９は巻出し速度を下げつつ巻出され）、巻取ユニット２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，及び２０Ｃ_２により巻き取られるロープ３９の量は、下部ユニット３０の移動に伴い、傾きを大きくしつつ増大する（すなわちロープ３９は巻き取り速度を上げつつ巻き取られる）。このようにロープ３９を移動量に対して非線形的に巻き取る又は巻き出すことにより、下部ユニット３０をＸ方向に定速で移動することができる。

図７Ｃは、下部ユニット３０のθ方向への旋回量に対するロープ３９の巻き取り量の関係の一例を示す。例えば下部ユニット３０をマイナス側からプラス側にθ方向に旋回する場合、巻取ユニット２０Ａ_１，２０Ｂ_１，及び２０Ｃ_１により巻き取られるロープ３９の量は、下部ユニット３０の旋回に伴い、傾きを小さくしつつ減少し（すなわちロープ３９は巻出し速度を下げつつ巻出され）、巻取ユニット２０Ａ_２，２０Ｂ_２，及び２０Ｃ_２により巻き取られるロープ３９の量は、下部ユニット３０の移動に伴い、傾きを大きくしつつ増大する（すなわちロープ３９は巻き取り速度を上げつつ巻き取られる）。このようにロープ３９を旋回量に対して非線形的に巻き取る又は巻き出すことにより、下部ユニット３０をθ方向に定速で旋回することができる。

本実施形態における下部ユニット３０の駆動制御は、下部ユニット３０の位置及び姿勢を上述の通りフィードバック制御するため、操作者は最終目標位置及び移動時間を指定するのみで下部ユニット３０を簡便且つ高い位置決め精度で駆動制御することができる。

なお、本実施形態のクレーン装置１００は、上部ユニット２０から６つのロープ３９により下部ユニット３０を吊り下げ支持する６軸テンシルトラスクレーン装置としたが、ロープの数、すなわちトラス要素の数は６に限らず、それ以上の数、例えば８でもよい。

図８は、巻取ユニット１２０Ａ_１及び下部ユニット１３０の変形構成の一例を側面視において示す。巻取ユニット１２０Ａ_１は、上部プラットフォーム２１上の頂点Ａの近傍に配置された巻取部２２、及び２つのシーブ２３，２５を含む。なお、巻取ユニット１２０Ａ_１及び下部ユニット１３０に対応する構成各部について、同じ符号を付することとし、併せてその詳細説明を省略する。

巻取部２２は、シーブ２３，２５を通ったロープ３９を巻き取る装置であり、巻取ドラム２２ａ及びモータ２２ｂを有する。ここで、上部プラットフォーム２１上の頂点Ａ_１に孔部２１_０が設けられ、これに正対する位置に巻取ドラム２２ａの巻取中心が配置されている。巻取部２２は、モータ２２ｂを制御して巻取ドラム２２ａを回転することで、孔部２１_０及びシーブ２５を介して上部プラットフォーム２１の下方からロープ３９を巻取方向（本実施形態ではＹ方向、或いは水平方向）に巻き取る。

シーブ２３は、下部ユニット１３０から延伸するロープ３９の牽引方向をＺ方向に変更する綱車であり、頂点Ａの近傍の上部プラットフォーム２１の下面上に固定されている。

シーブ２５は、シーブ２３を通り且つ開口２１_０を介したロープ３９の牽引方向を巻取部２２の巻取方向（すなわち、本実施形態においてはＹ方向、あるいは水平方向）を有するように変更する綱車であり、シーブ２５に巻かれるロープ３９の中心Ｏからの最遠点が頂点Ａ_１上に位置するように、また孔部２１_０を介して上部プラットフォーム２１上に立ち上がるロープ３９を巻取ドラム２２ａの巻取中心２２ａ_０に向けるように、上部プラットフォーム２１の上面上に配置されている。

巻取ユニット１２０Ａ_１は、下部ユニット１３０から＋Ｚ方向に延びるロープ３９を、順に２つのシーブ２３，２５を介して牽引方向を変えて、巻取部２２により巻き取ることができる。

下部ユニット１３０は、下部プラットフォーム３１、６つのシャックル３２、及び６つの張力測定部２６を含む。ただし、図中、６つのシャックル３２及び６つの張力測定部２６のうち、巻取ユニット１２０Ａ_１に対応するシャックル３２及び張力測定部２６のみが示されている。

シャックル３２は、支持部材２６_０により、下部プラットフォーム３１の上面上の頂点ａの近傍に固定され、６つのロープ３９のうちの対応するロープの先端を傾動可能に軸留めする。

図８の変形構成の一例において張力測定部２６は、シャックル３２に加わるロープ３９の張力を測定する。張力測定部２６は、例えば、シャックル３２の側面に一端が、支持部材２６_０に他端が固定されたロードセルを含む。ロープ３９に張力が加わると、シャックル３２に、これをロープ３９が延びる方向に引く力が加わり、シャックル３２に固定されたロードセルに曲げモーメントが作用する。張力測定部２６は、ロードセルにより、これに作用する曲げモーメントを検出することでロープ３９の張力を測定する。ただし、上部ユニット２０に対する下部ユニット１３０の位置によりロープ３９の傾きが変わることで、ロードセルに作用する曲げモーメントの方向が変わり、測定される張力の大きさが変わり得る。そこで、張力測定部２６は、ロープ３９の傾き、或いはロードセルに作用する曲げモーメントの方向を併せて検出し、その結果を用いて曲げモーメントの検出結果を補正することでロープ３９の張力を測定することとしてもよい。

図９は、本実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、及び表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、及びＳＤカード２０４０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、及び入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部とを備える。

ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００及びグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０及びＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。

入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ＳＤカード２０４０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ＳＤカード２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラム及びデータを格納する。

また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラム、及び／又は、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。入出力チップ２０７０は、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２０８４へと接続する。

ＲＡＭ２０２０を介してＳＤカード２０４０に提供されるプログラムは、利用者によって提供される。プログラムは、ＳＤカード２０４０から読み出され、ＣＰＵ２０００において実行される。

コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００を制御部５０として機能させるプログラムは、指示取得モジュール、決定モジュール、荷重算出モジュール、操作量算出モジュール、及び移動処理モジュールを備える。これらのプログラム又はモジュールは、ＣＰＵ２０００等に働きかけて、コンピュータ１９００を、指示取得部５１、決定部５２、荷重算出部５３、操作量算出部５４、及び移動処理部５５としてそれぞれ機能させる。

これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１９００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である指示取得部５１、決定部５２、荷重算出部５３、操作量算出部５４、及び移動処理部５５として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１９００の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の制御部５０が構築される。

一例として、コンピュータ１９００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２０３０に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス２０３０は、ＣＰＵ２０００の制御を受けて、ＲＡＭ２０２０、ＳＤカード２０４０等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス２０３０は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２０００が転送元の記憶装置又は通信インターフェイス２０３０からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２０３０又は記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。

また、ＣＰＵ２０００は、ＳＤカード２０４０に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２０２０へと読み込ませ、ＲＡＭ２０２０上のデータに対して各種の処理を行う。そして、ＣＰＵ２０００は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２０２０は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２０２０および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２０２０の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２０２０、メモリ、及び／又は記憶装置に含まれるものとする。

また、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２０２０へと書き戻す。例えば、ＣＰＵ２０００は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合（又は不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。

また、ＣＰＵ２０００は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第１属性の属性値に対し第２属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、ＣＰＵ２０００は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第１属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第２属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第１属性に対応付けられた第２属性の属性値を得ることができる。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

以上に示したプログラム又はモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ又はＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ１９００に提供してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０…駆動ユニット、１２…第１駆動部、１２ａ…ガイド、１２ａ_０…支持部材、１２ｂ…駆動装置、１４…第２駆動部、１４ａ…ガイド、１４ａ_０…支持部材、１４ｂ…駆動装置、２０…上部ユニット、２０Ａ_１，２０Ａ_２，２０Ｂ_１，２０Ｂ_２，２０Ｃ_１，２０Ｃ_２…巻取ユニット、２１…上部プラットフォーム、２１_０…開口、２２…巻取部、２２ａ…巻取ドラム、２２ｂ…モータ、２３…シーブ、２４…シーブ（スイベルシーブ）、２５…シーブ、２６…張力測定部、２６_０…支持部材、３０…下部ユニット、３１…下部プラットフォーム、３２…シャックル、３９…ワイヤロープ（ロープ）、５０…制御部、５１…指示取得部、５２…決定部、５３…荷重算出部、５４…操作量算出部、５５…移動処理部、５９…入力部、１００…テンシルトラスクレーン装置（クレーン装置）、１２０Ａ_１…巻取ユニット、１３０…下部ユニット、１９００…コンピュータ、２０００…ＣＰＵ、２０１０…ＲＯＭ、２０２０…ＲＡＭ、２０３０…通信インターフェイス、２０４０…ＳＤカード、２０７０…入出力チップ、２０７５…グラフィック・コントローラ、２０８０…表示装置、２０８２…ホスト・コントローラ、２０８４…入出力コントローラ、Ａｃ，Ａｂ，Ｂａ，Ｂｃ，Ｃｂ，Ｃａ…トラス要素、Ｆ…床面、Ｗ…壁面、Ｗ_０…段部。

Claims (18)

1. 複数のロープが接続される下部ユニットと、
   前記下部ユニットの上方に設けられ、前記複数のロープのそれぞれを牽引する上部ユニットと、
   を備え、
   前記上部ユニットは、
   作業者の足場となる上部プラットフォームと、
   前記上部プラットフォームの下側に設けられ、前記複数のロープのうちの各ロープに対して各々設けられ各ロープの牽引方向を鉛直方向成分を有するように各々変更する複数の第１シーブと、
   前記上部プラットフォームの上側に設けられ、前記複数のロープのうちの各ロープに対して各々設けられ、前記複数の第１シーブのうちの各第１シーブを通った各ロープの牽引方向を水平方向成分を有するように各々変更する複数の第２シーブと、
   前記上部プラットフォームの上側に載置され、前記複数のロープのうちの各ロープに対して各々設けられ前記複数の第２シーブのうちの各第２シーブを通った各ロープを巻き取る複数の巻取部と、
   を有し、
   前記複数のロープは、前記下部ユニットにおいて第１の多角形のそれぞれの頂部に対応する位置に一対ずつ接続され、
   前記複数の第１シーブは、前記上部ユニットにおいて第２の多角形のそれぞれの頂部に対応する位置に一対ずつ配置され、
   前記第１の多角形のそれぞれの頂部に対応する位置からの一対のロープが、当該頂部に対して対応付けられた前記第２の多角形の辺の両側に位置する２つの頂部に対応する位置の２つの第１シーブに１本ずつ通される
   クレーン装置。
2. 前記複数の巻取部のそれぞれの巻取軸は、水平方向に配置される請求項１に記載のクレーン装置。
3. 前記複数の第１シーブのそれぞれと前記複数の第２シーブのうち対応する第２シーブとの間のロープ長は、当該対応する第２シーブと前記複数の巻取部のうち対応する巻取部との間のロープ長よりも小さい請求項１または２に記載のクレーン装置。
4. 前記上部ユニットは、前記上部プラットフォームの下側に設けられ、前記複数のロープのうちの各ロープに対して各々設けられ各ロープの牽引方向を前記複数の第１シーブのうちの各第１シーブの溝の方向に各々変更する複数の第３シーブを更に有する請求項１から３のいずれか一項に記載のクレーン装置。
5. 前記上部ユニットは、前記複数の第１シーブのうちの少なくとも１つに対応して設けられ、前記少なくとも１つの第１シーブに加わる各ロープの張力を測定する少なくとも１つの張力測定部を更に有する請求項４に記載のクレーン装置。
6. 前記複数の第３シーブは、前記第２の多角形のそれぞれの頂部に対応する位置に一対ずつ配置される
   請求項４または５に記載のクレーン装置。
7. 前記複数の巻取部のそれぞれにおける対応するロープの巻取量を制御する制御部を更に備え、
   前記制御部は、
   前記上部ユニットに対する前記下部ユニットの相対位置を最終目標位置へと移動させる指示を取得する指示取得部と、
   前記下部ユニットの移動の開始位置から前記最終目標位置までの間を複数に時分割した区間毎に、各区間内における目標位置である区間目標位置を決定する決定部と、
   複数の区間のそれぞれについて、前記下部ユニットを各区間分移動させるための前記複数のロープのそれぞれを巻き上げまたは引き出す操作量を算出する操作量算出部と、
   前記開始位置から順に前記複数の区間のそれぞれについて算出された前記複数のロープのそれぞれの操作量を用いて前記複数の巻取部を制御していき、前記下部ユニットを前記最終目標位置まで移動させる移動処理部と、
   を有する請求項１から６のいずれか一項に記載のクレーン装置。
8. 複数のロープが接続される下部ユニットと、
   前記下部ユニットの上方に設けられ、前記複数のロープを巻き取る複数の巻取部を有する上部ユニットと、
   前記複数の巻取部のそれぞれにおける対応するロープの巻取量を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記上部ユニットに対する前記下部ユニットの相対位置を最終目標位置へと移動させる指示を取得する指示取得部と、
   前記下部ユニットの移動の開始位置から前記最終目標位置までの間を複数に時分割した区間毎に、各区間内における目標位置である区間目標位置を決定する決定部と、
   複数の区間のそれぞれについて、前記下部ユニットを各区間分移動させるための前記複数のロープのそれぞれを巻き上げまたは引き出す操作量を算出する操作量算出部と、
   前記開始位置から順に前記複数の区間のそれぞれについて算出された前記複数のロープのそれぞれの操作量を用いて前記複数の巻取部を制御していき、前記下部ユニットを前記最終目標位置まで移動させる移動処理部と、
   を有するクレーン装置。
9. 時分割した前記区間が、前記下部ユニットの移動の指令単位である請求項８に記載のクレーン装置。
10. 前記操作量算出部は、前記複数の区間のそれぞれについて、前記複数の巻取部のそれぞれから前記下部ユニットまでの長さの変化および前記複数のロープのそれぞれののび量の変化に基づいて、前記複数の巻取部のそれぞれの操作量を算出し、
    前記移動処理部は、前記複数の区間のそれぞれについて算出された前記複数のロープのそれぞれの操作量を用いて前記複数の巻取部を制御していき、前記下部ユニットを前記最終目標位置まで姿勢を維持して移動させる、
    請求項８または９に記載のクレーン装置。
11. 前記上部ユニットは、前記複数のロープの張力を測定する複数の張力測定部を有し、
    前記制御部は、前記複数の張力測定部の測定結果に基づいて前記下部ユニットが持ち上げる負荷の荷重を算出する荷重算出部を更に有し、
    前記操作量算出部は、前記荷重算出部が算出した荷重を用いて前記複数のロープのそれぞれの操作量を算出する
    請求項１０に記載のクレーン装置。
12. 前記移動処理部は、前記開始位置から連続する２以上の区間の間、前記下部ユニットの移動速度を上昇させていく請求項８から１１のいずれか一項に記載のクレーン装置。
13. 前記移動処理部は、前記開始位置から連続する２以上の区間の間、前記下部ユニットの移動速度をＳ字状に増加させていく請求項１２に記載のクレーン装置。
14. 前記移動処理部は、前記最終目標位置の直前に連続する２以上の区間の間、前記下部ユニットの移動速度を減少させていく請求項８から１３のいずれか一項に記載のクレーン装置。
15. 前記移動処理部は、前記最終目標位置の直前に連続する２以上の区間の間、前記下部ユニットの移動速度を逆Ｓ字状に減少させていく請求項１４に記載のクレーン装置。
16. 前記制御部は、前記下部ユニットに対して、鉛直方向と垂直なＸ方向およびＹ方向の移動、鉛直方向であるＺ方向の移動、鉛直方向を軸とした回転、並びにこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つに対応する移動をさせる制御をする請求項８から１５のいずれか一項に記載のクレーン装置。
17. 複数のロープが接続される下部ユニットと、前記下部ユニットの上方に設けられ、前記複数のロープを巻き取る複数の巻取部を有する上部ユニットとを備えるクレーン装置を制御装置によって制御する制御方法であって、
    前記制御装置が、前記上部ユニットに対する前記下部ユニットの相対位置を最終目標位置へと移動させる指示を取得し、
    前記制御装置が、前記下部ユニットの移動の開始位置から前記最終目標位置までの間を複数に時分割した区間毎に、各区間内における目標位置である区間目標位置を決定し、
    前記制御装置が、複数の区間のそれぞれについて、前記下部ユニットを各区間分移動させるための前記複数のロープのそれぞれを巻き上げまたは引き出す操作量を算出し、
    前記制御装置が、前記開始位置から順に前記複数の区間のそれぞれについて算出された前記複数のロープのそれぞれの操作量を用いて前記複数の巻取部を制御していき、前記下部ユニットを前記最終目標位置まで移動させる
    制御方法。
18. コンピュータを、複数のロープが接続される下部ユニットと、前記下部ユニットの上方に設けられ、前記複数のロープを巻き取る複数の巻取部を有する上部ユニットとを備えるクレーン装置を制御するための制御プログラムであって、
    前記制御プログラムは、前記コンピュータを、
    前記上部ユニットに対する前記下部ユニットの相対位置を最終目標位置へと移動させる指示を取得する指示取得部と、
    前記下部ユニットの移動の開始位置から前記最終目標位置までの間を複数に時分割した区間毎に、各区間内における目標位置である区間目標位置を決定する決定部と、
    複数の区間のそれぞれについて、前記下部ユニットを各区間分移動させるための前記複数のロープのそれぞれを巻き上げまたは引き出す操作量を算出する操作量算出部と、
    前記開始位置から順に前記複数の区間のそれぞれについて算出された前記複数のロープのそれぞれの操作量を用いて前記複数の巻取部を制御していき、前記下部ユニットを前記最終目標位置まで移動させる移動処理部と、
    して機能させる制御プログラム。

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