JP7247703B2

JP7247703B2 - クレーンの制御方法およびクレーン

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Publication number: JP7247703B2
Application number: JP2019061193A
Authority: JP
Inventors: 佳成南; 真輔神田
Original assignee: Tadano Ltd
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Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
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Description

本発明は、クレーンの制御方法およびその制御方法により制御可能なクレーンに関する。

従来、クレーンにおいて、吊り上げた荷物を所望の設置位置まで設定した経路に沿って自動運転で搬送する技術が知られている。例えば、特許文献１の如くである。

特許文献１に記載のクレーンを用いて、自動運転により荷物を搬送する場合には、旋回用油圧モータ、起伏用油圧アクチュエータ、ウインチ用油圧モータ等の複数のアクチュエータを協動させることで、吊荷を所望の経路に沿って搬送することができる。しかしながら、従来のクレーンの制御方法では、各アクチュエータの能力の上限を考慮していないため、制御途中でいずれかのアクチュエータが能力の上限を超えてしまう場合があり、吊荷が所望の経路に沿わなかったり、吊荷が揺れたりすることが起こり得た。

特開２０１８－０３０６９２号公報

本発明の目的は、クレーンを用いて、設定した搬送経路に沿って荷物を自動搬送する際に、確実に経路に沿って荷物を搬送することが可能なクレーンの制御方法およびその制御方法により制御可能なクレーンを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明に係るクレーンの制御方法は、制御装置によってブームの起伏動作、旋回動作、ワイヤロープの繰り入れおよび繰り出し動作を制御して、荷物の通過点の座標と各通過点の通過順序とを少なくとも含む点群データとして与えられる搬送経路に沿って前記荷物を自動搬送するクレーンの制御方法であって、前記制御装置によって、通過順序が隣り合う二つの通過点で規定された区間における前記荷物の目標搬送時間を設定し、前記二つの通過点間の距離と前記目標搬送時間より前記区間における前記荷物の目標搬送速度を算出し、前記目標搬送速度より、該目標搬送速度を実現するための前記ブームの起伏速度および旋回速度、および前記ワイヤロープの繰り入れおよび繰り出し速度を指示するための各目標速度を算出し、前記区間における前記ブームの起伏速度および旋回速度、および前記ワイヤロープの繰り入れおよび繰り出しの速度の各最大速度を算出し、前記区間における前記各目標速度と対応する前記各最大速度とを比較し、前記目標速度が対応する前記最大速度を超えているものが存在する場合に、前記各目標速度に、０を超えて１未満の値である係数を乗じて、前記各目標速度がそれぞれの対応する前記最大速度未満となるように制限を加え、制限を加えた前記各目標速度に基づいて前記クレーンを制御することを特徴とする。

また、本発明に係るクレーンの制御方法は、前記制御装置によって、対応する前記最大速度を超えている前記目標速度が一つ存在する場合に、前記目標速度が対応する前記最大速度を超えているものの前記最大速度を前記目標速度で除して、前記係数を算出することを特徴とする。

また、本発明に係るクレーンの制御方法は、前記制御装置によって、対応する前記最大速度を超えている前記目標速度が複数存在する場合に、前記目標速度が対応する前記最大速度を超えているものの前記最大速度を前記目標速度で除して算出した値のうち最も小さい値を前記係数とすることを特徴とする。

また、本発明に係るクレーンの制御方法は、前記制御装置によって、前記制限を加えた各目標速度を、前記荷物の自動搬送を開始する前に算出することを特徴とする。

また、本発明に係るクレーンの制御方法は、前記制御装置によって、前記制限を加えた各目標速度を、前記区間ごとに算出することを特徴とする。

また、本発明に係るクレーンは、請求項１から請求項５の何れか一項に記載のクレーンの制御方法を実行可能な制御装置を備えていることを特徴とする。

本発明は、以下に示すような効果を奏する。

本発明に係るクレーンの制御方法によれば、クレーンを用いて、設定した搬送経路に沿って荷物を自動搬送する際に、荷物を確実に搬送経路に沿って搬送することができる。

また、本発明に係るクレーンによれば、設定した搬送経路に沿って荷物を自動搬送する際に、荷物を確実に搬送経路に沿って搬送することができる。

クレーンの全体構成を示す側面図である。クレーン全体の制御構成を示すブロック図である。制御装置の構成を示すブロック図である。経路情報として与えられる点群データを示す模式図である。目標制御信号を制限するための制御構成を示すブロック図である。本発明に係る制御方法を使用した場合の搬送経路の各区間に対する目標搬送時間の設定状況および目標速度信号の変化と最大速度との関係を示す図である。本発明に係る制御方法を使用しない場合の搬送経路の各区間に対する目標搬送時間の設定状況および目標速度信号の変化と最大速度との関係を示す図である。クレーンの制御工程を示すフローチャートであり、（Ａ）は第１の実施形態、（Ｂ）は第２の実施形態である。

［クレーンの全体構成］
以下に、図１と図２とを用いて、本発明の一実施形態に係るクレーン（ラフテレーンクレーン）であるクレーン１について説明する。なお、本実施形態においてはラフテレーンクレーンを例示して説明を行うが、本発明の一実施形態に係るクレーンは、オールテレーンクレーン、トラッククレーン、積載型トラッククレーン等のその他の形態の移動式クレーンや天井クレーン等の据え付け式のクレーンであってもよい。

クレーン１は、車両２とクレーン装置６で構成されている。

車両２は、左右一対の前輪３と後輪４を備えている。また、車両２は、荷物Ｗの搬送作業を行う際に接地させて安定を図るアウトリガ５を備えている。なお、車両２は、その上部にクレーン装置６を支持している。

クレーン装置６は、荷物Ｗをワイヤロープによって吊り上げる装置である。クレーン装置６は、旋回台８、ブーム９、メインフックブロック１０、サブフックブロック１１、メインウインチ１３、メインワイヤロープ１４、サブウインチ１５、サブワイヤロープ１６、キャビン１７等を具備している。

旋回台８は、クレーン装置６を旋回可能に構成する構造体である。旋回台８は、円環状の軸受を介して車両２のフレーム上に設けられる。旋回台８には、アクチュエータである旋回用油圧モータ８１が設けられている。旋回台８は、旋回用油圧モータ８１によって左右方向に旋回可能に構成されている。

旋回用油圧モータ８１は、電磁比例切換バルブである旋回用バルブ２２によって回転操作される。旋回用バルブ２２は、旋回用油圧モータ８１に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。つまり、旋回台８は、旋回用バルブ２２によって回転操作される旋回用油圧モータ８１を介して任意の旋回速度に制御可能に構成されている。旋回台８には、旋回台８の旋回角度と旋回速度とを検出する旋回用センサ２７が設けられている。

ブーム９は、荷物Ｗを吊り上げ可能に構成する構造体である。ブーム９は、その基端が旋回台８の略中央に揺動可能に設けられている。ブーム９には、アクチュエータである伸縮用油圧シリンダ９１と起伏用油圧シリンダ９２が設けられている。ブーム９は、伸縮用油圧シリンダ９１によって長手方向に伸縮可能に構成されている。また、ブーム９は、起伏用油圧シリンダ９２によって上下方向に起伏可能に構成されている。さらに、ブーム９には、ブームカメラ９３が設けられている。

伸縮用油圧シリンダ９１は、電磁比例切換バルブである伸縮用バルブ２３によって伸縮操作される。伸縮用バルブ２３は、伸縮用油圧シリンダ９１に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。つまり、ブーム９は、伸縮用バルブ２３によって伸縮操作される伸縮用油圧シリンダ９１を介して任意の伸縮速度に制御可能に構成されている。ブーム９には、ブーム９のブーム長さと伸縮速度とを検出する伸縮用センサ２８が設けられている。

起伏用油圧シリンダ９２は、電磁比例切換バルブである起伏用バルブ２４によって伸縮操作される。起伏用バルブ２４は、起伏用油圧シリンダ９２に供給される作動油の流量を任意の流量に制御することができる。つまり、ブーム９は、起伏用バルブ２４によって伸縮操作される起伏用油圧シリンダ９２を介して任意の起伏速度に制御可能に構成されている。ブーム９には、ブーム９の起伏角度と起伏速度とを検出する起伏用センサ２９が設けられている。

ブームカメラ９３は、荷物Ｗや地物等の画像を取得する。ブームカメラ９３は、ブーム９の先端部に設けられている。また、ブームカメラ９３は、３６０°回転可能に構成され、ブーム９の先端部を中心とする全方位を撮影することができる。なお、ブームカメラ９３は、後述する制御装置３２に接続されている。

メインフックブロック１０とサブフックブロック１１は、荷物Ｗを吊り上げるための部材である。メインフックブロック１０には、メインフック１０ａが設けられている。サブフックブロック１１には、サブフック１１ａが設けられている。

メインウインチ１３とメインワイヤロープ１４は、メインフック１０ａに引っ掛けられた荷物Ｗを吊り上げるための機構である。また、サブウインチ１５とサブワイヤロープ１６は、サブフック１１ａに引っ掛けられた荷物Ｗを吊り上げるための機構である。メインウインチ１３とサブウインチ１５には、それぞれの回転量を検出する巻回用センサ２６が設けられている。メインウインチ１３は、電磁比例切換バルブであるメイン用バルブ２５ｍによってメイン用油圧モータを制御し、任意の繰り入れおよび繰り出し速度に操作可能に構成されている。同様に、サブウインチ１５は、電磁比例切換バルブであるサブ用バルブ２５ｓによってサブ用油圧モータを制御し、任意の繰り入れおよび繰り出し速度に操作可能に構成されている。

なお、以下の説明では、図１に示すように、サブフック１１ａに引っ掛けられた荷物Ｗをサブウインチ１５とサブワイヤロープ１６で吊り上げる場合を主に例示して説明をするが、本発明に係るクレーンの制御方法は、メインフック１０ａに引っ掛けられた荷物Ｗをメインウインチ１３とメインワイヤロープ１４で吊り上げる場合にも同様に適用できるものである。

キャビン１７は、操縦席を覆う構造体である。キャビン１７の内部には、車両２を操作するための操作具やクレーン装置６を操作するための操作具が設けられている。旋回操作具１８は、旋回用油圧モータ８１を操作することができる。起伏操作具１９は、起伏用油圧シリンダ９２を操作することができる。伸縮操作具２０は、伸縮用油圧シリンダ９１を操作することができる。メインドラム操作具２１ｍは、メイン用油圧モータを操作することができる。サブドラム操作具２１ｓは、サブ用油圧モータを操作することができる。

ＧＮＳＳ受信機３０は、衛星から測距電波を受信し、緯度、経度、標高を算出するものである。ＧＮＳＳ受信機３０は、キャビン１７に設けられている。従って、クレーン１は、キャビン１７の位置座標を取得することができる。また、車両２を基準とする方位を取得することができる。なお、ＧＮＳＳ受信機３０は、後述する制御装置３２に接続されている。

通信機３１は、外部のサーバコンピュータと通信を行う装置である。通信機３１は、キャビン１７に設けられている。通信機３１は、外部のサーバコンピュータから後述する経路情報等を取得するように構成されている。なお、通信機３１は、後述する制御装置３２に接続されている。なお、本実施形態では、外部のサーバコンピュータから経路情報を取得する構成を例示しているが、クレーン１に備え付けた記憶装置に経路情報を記憶させておき、制御装置３２が通信機３１を介さずに経路情報を取得できるように構成してもよい。

制御装置３２は、各操作弁を介してクレーン１の各アクチュエータを制御する。制御装置３２は、キャビン１７内に設けられている。制御装置３５は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。

制御装置３２は、各種切換バルブ（旋回用バルブ２２、伸縮用バルブ２３、起伏用バルブ２４、メイン用バルブ２５ｍおよびサブ用バルブ２５ｓ）を制御するコンピュータである。制御装置３２は、各種切換バルブ（２２、２３、２４、２５ｍ、２５ｓ）を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。また、制御装置３２は、各種センサ（巻回用センサ２６、旋回用センサ２７、伸縮用センサ２８および起伏用センサ２９）に接続されている。さらに、制御装置３２は、各種操作具（旋回操作具１８、起伏操作具１９、伸縮操作具２０、メインドラム操作具２１ｍおよびサブドラム操作具２１ｓ）に接続されている。そのため、制御装置３２は、各種操作具（１８、１９、２０、２１ｍ、２１ｓ）の操作量に対応した制御信号を生成することができる。

また、制御装置３２は、クレーン１による自動搬送を行う場合には、与えられた経路情報に基づいて、各種切換バルブ（旋回用バルブ２２、伸縮用バルブ２３、起伏用バルブ２４、メイン用バルブ２５ｍおよびサブ用バルブ２５ｓ）を制御する制御信号を生成することができる。

このように構成されるクレーン１は、車両２を走行させることで任意の位置にクレーン装置６を移動させることができる。また、クレーン１は、ブーム９を起立させ、かつブーム９を伸長させることでクレーン装置６の揚程や作業半径を拡大することができる。そして、クレーン１は、ブーム９の旋回、起伏、伸縮およびサブワイヤロープ１６の巻き上げ等の動きを単独または併用することによって荷物Ｗを移動させることができる。

[制御装置の詳細な構成]
制御装置３２は、目標搬送時間設定部３２ａ、目標搬送速度算出部３２ｂ、目標速度信号生成部３２ｃを有している。

目標搬送時間設定部３２ａは、制御装置３２の一部であり、各区間に対して目標搬送時間Ｔｉを設定する。

目標搬送速度算出部３２ｂは、制御装置３２の一部であり、算出した各区間の目標搬送時間Ｔｉと、各区間における荷物Ｗの移動距離に基づいて、目標搬送速度Ｖｉを算出する。

目標速度信号生成部３２ｃは、制御装置３２の一部であり、算出した各区間の目標搬送速度Ｖｉに基づいて、各区間において荷物Ｗを搬送する際のブーム９の起伏方向の目標速度信号ＶＵと、旋回方向の目標速度信号ＶＲと、ワイヤロープ（メインワイヤロープ１４もしくはサブワイヤロープ１６）の繰り入れおよび繰り出し方向の目標速度信号ＶＷを生成する。

なお、制御装置３２は、ブームカメラ９３で撮影した画像を画像処理することで、荷物Ｗの現在位置を検出することも可能である。あるいは、クレーン１は、ＧＮＳＳ受信機３０をフック（メインフック１０ａあるいはサブフック１１ａ）に取り付ける構成とすれば、制御装置３２によって、ＧＮＳＳ受信機３０が受信した信号に基づいて荷物Ｗの現在位置を検出することも可能である。

[目標速度信号の生成手順]
次に、クレーン１の制御方法における目標速度信号の生成手順について説明する。

クレーン１に与えられる荷物Ｗの経路情報は、別途準備した経路情報生成手段によって、図４に示すような点群データＰ（ｎ）として生成される（ｎは自然数である）。本実施形態では、外部サーバを経路情報生成手段としており、外部サーバと通信する通信機３１を介して、クレーン１の制御装置３２に経路情報たる点群データＰ（ｎ）が取り込まれる（図２参照）。

図４に示すように、点群データＰ（ｎ）は、ｎ個のノード（点）からなる情報であり、
各ノードは、荷物Ｗの通過点の座標の情報を含んでいる。ノードに添えた数字は、各ノードの通過順序を表している。即ち、ノードＰ１は荷物Ｗの１番目の通過点の座標データであり、ノードＰｎは荷物Ｗのｎ番目（最後）の通過点の座標データである。荷物Ｗの位置としては、例えば、荷物Ｗの重心位置の座標を用いる。

制御装置３２は、点群データＰ（ｎ）が与えられると、まず、各ノード間の目標搬送時間Ｔｉを設定する。なお、以下の説明では、ノードとノードの間を区間と呼ぶ。制御装置３２は、例えば、ユーザーが希望する搬送所要時間（始点から終点までの搬送に要する時間）を、各区間における搬送距離等を考慮して割り振って、目標搬送時間Ｔｉを設定する。目標搬送時間の添え字ｉは、何番目の区間であるかを表している（ｉは自然数である）。

制御装置３２は、各区間の目標搬送時間Ｔｉを設定すると、次に、その目標搬送時間Ｔｉに基づいて各区間の目標搬送速度Ｖｉを算出する。ここで算出する目標搬送速度Ｖｉは、各区間の距離を目標搬送時間Ｔｉで割った値である。即ち、目標搬送速度Ｖｉは、区間内における荷物Ｗの平均搬送速度に相当する。

制御装置３２は、各区間の目標搬送速度Ｖｉを算出すると、その目標搬送速度Ｖｉとクレーンモデルに基づいて、ブーム９の起伏方向の目標速度信号ＶＵと、旋回方向の目標速度信号ＶＲと、メインウインチ１３あるいはサブウインチ１５における各ワイヤロープ１４・１６の繰り入れおよび繰り出し方向の目標速度信号ＶＷを算出し生成する。ここで言う「目標速度信号」とは、ブーム９を起伏方向および旋回方向に変位させる目標速度、および各ワイヤロープ１４・１６を繰り入れおよび繰り出し方向に変位させる目標速度を各アクチュエータに指示するための信号であり、各目標速度に係る情報を含んでいる。

［制限係数の算出］
クレーン１は、図５に示すように、起伏用油圧シリンダ９２に作動油を供給する第１油圧ポンプＦＰ１と、メインウインチ１３あるいはサブウインチ１５に作動油を供給する第２油圧ポンプＦＰ２と、旋回用油圧モータ８１に作動油を供給する第３油圧ポンプＦＰ３を備えている。第１油圧ポンプＦＰ１の吐出油量はＱ１であり、第２油圧ポンプＦＰ２の吐出油量はＱ２であり、第３油圧ポンプＦＰ３の吐出油量はＱ３である。各油圧ポンプＦＰ１～Ｐ３の吐出油量は、エンジン（図示せず）の回転数に依存する。

［起伏最大速度の算出］
目標速度信号ＶＵが起伏用バルブ２４に入力されると、目標速度信号ＶＵに応じた開度で起伏用バルブ２４が開き、作動油が起伏用油圧シリンダ９２に供給される。なお、第１油圧ポンプＦＰ１が供給する吐出油量Ｑ１の作動油のうち、一部（量Ｑ４）は、バイパスされてメインウインチ１３あるいはサブウインチ１５に供給される。即ち、起伏用油圧シリンダ９２には、Ｑ１－Ｑ４の量の作動油が供給される。

制御装置３２は、このような作動油の供給条件における起伏用油圧シリンダ９２の最大速度Ｖｓｍａｘを算出する。そして、制御装置３２は、算出した起伏用油圧シリンダ９２の最大速度Ｖｓｍａｘに基づいて、ブーム９の起伏最大速度ＶＵｍａｘを算出する。

［ワイヤ最大速度の算出］
目標速度信号ＶＷがメイン用バルブ２５ｍあるいはサブ用バルブ２５ｓに入力されると、目標速度信号ＶＷに応じた開度でメイン用バルブ２５ｍあるいはサブ用バルブ２５ｓが開き、作動油がメインウインチ１３あるいはサブウインチ１５に供給される。なお、メインウインチ１３あるいはサブウインチ１５には、第２油圧ポンプＦＰ２が供給する吐出油量Ｑ２の作動油と、第１油圧ポンプＦＰ１よりバイパスされた量Ｑ４の作動油を合わせて供給される。即ち、メインウインチ１３あるいはサブウインチ１５には、Ｑ２＋Ｑ４の量の作動油が供給される。

制御装置３２は、このような作動油の供給条件におけるメインウインチ１３あるいはサブウインチ１５のウインチ最大速度Ｖｄｍａｘを算出する。そして、制御装置３２は、算出したメインウインチ１３あるいはサブウインチ１５のウインチ最大速度Ｖｄｍａｘに基づいて、メインワイヤロープ１４あるいはサブワイヤロープ１６の繰り入れおよび繰り出しのワイヤ最大速度ＶＷｍａｘを算出する。

［旋回最大速度の算出］
目標速度信号ＶＲが旋回用バルブ２２に入力されると、目標速度信号ＶＲがに応じた開度で旋回用バルブ２２が開き、作動油が旋回用油圧モータ８１に供給される。なお、旋回用油圧モータ８１には、第３油圧ポンプＦＰ３が供給する吐出油量Ｑ３の作動油が供給される。

制御装置３２は、このような作動油の供給条件における旋回用油圧モータ８１の旋回最大速度ＶＲｍａｘを算出する。

［最大速度の比較］
制御装置３２は、上記のようにして算出したブーム９の起伏最大速度ＶＵｍａｘと目標速度信号ＶＵとを比較する。ここで、目標速度信号ＶＵが起伏最大速度ＶＵｍａｘを越えている場合には、現実的には目標速度信号ＶＵよりも小さい起伏最大速度ＶＵｍａｘでしかブーム９を動作させることができないこととなる。即ち、この場合、ブーム９は、作業者が意図した操作通りに起伏動作をすることができない。

制御装置３２は、目標速度信号ＶＵが起伏最大速度ＶＵｍａｘを越えている場合には、制限係数Ｘ１を算出する。制限係数Ｘ１は、ＶＵｍａｘ／ＶＵで算出される、０を超え１未満の値である。

［最大速度の比較］
また、制御装置３２は、上記のようにして算出したメインワイヤロープ１４あるいはサブワイヤロープ１６の繰り入れおよび繰り出しのワイヤ最大速度ＶＷｍａｘと目標速度信号ＶＷとを比較する。ここで、目標速度信号ＶＷがワイヤ最大速度ＶＷｍａｘを越えている場合には、現実的には目標速度信号ＶＷよりも小さいワイヤ最大速度ＶＷｍａｘでしかメインワイヤロープ１４あるいはサブワイヤロープ１６の繰り入れおよび繰り出し動作させることができないこととなる。即ち、この場合、メインワイヤロープ１４あるいはサブワイヤロープ１６は、作業者が意図した操作通りに繰り入れおよび繰り出し動作をすることができない。

制御装置３２は、目標速度信号ＶＷがワイヤ最大速度ＶＷｍａｘを越えている場合には、制限係数Ｘ２を算出する。制限係数Ｘ２は、ＶＷｍａｘ／ＶＷで算出される、０を超え１未満の値である。

［最大速度の比較］
制御装置３２は、上記のようにして算出したブーム９の旋回最大速度ＶＲｍａｘと目標速度信号ＶＲとを比較する。ここで、目標速度信号ＶＲが旋回最大速度ＶＲｍａｘを越えている場合には、現実的には目標速度信号ＶＲよりも小さい旋回最大速度ＶＲｍａｘでしかブーム９を旋回させることができないこととなる。即ち、この場合、ブーム９は、作業者が意図した操作通りに旋回動作をすることができない。

制御装置３２は、目標速度信号ＶＲが旋回最大速度ＶＲｍａｘを越えている場合には、制限係数Ｘ３を算出する。制限係数Ｘ３は、ＶＲｍａｘ／ＶＲで算出される、０を超え１未満の値である。

［最大速度の制限］
制御装置３２は、制限係数Ｘ１～Ｘ３のうち、一つでも制限係数が算出された場合には、全てのアクチュエータ（即ち、起伏用油圧シリンダ９２とメインウインチ１３あるいはサブウインチ１５と旋回用油圧モータ８１）の目標速度信号を制限する。例えば、制限係数Ｘ１が算出された場合には、全ての目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲに制限係数Ｘ１を乗じる。なお、制御装置３２は、複数の制限係数が算出された場合には、算出された制限係数のうち、最も値が小さい制限係数を採用する。なお、図５に示した油圧回路は例示であり、他の構成を有する油圧回路を備えた装置（例えばクレーン以外の装置）においても、
本実施形態で示した制御方法を適用することができ、油圧回路上の各アクチュエータにおける流量の上限値を考慮することで、装置に意図した動作をさせることが可能になる。

［最大速度の制限効果］
全ての目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲに同じ制限係数を乗じると、各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲの速度バランスを維持しながら、実際に動作可能な最大速度を超えていた目標速度信号を動作可能な最大速度以下に制限することができる。

図６には、目標速度信号に制限を加えたときの目標搬送時間Ｔｉの設定状況と目標速度信号の変化と最大速度との関係を模式的に示しており、図７には、目標速度信号に制限を加えないときの目標搬送時間Ｔｉの設定状況と目標速度信号の変化と最大速度との関係を模式的に示している。

目標速度信号に制限を加えない場合、図７に示すように、第３区間およびその近傍において、各アクチュエータの目標速度のうちブーム９の起伏方向の目標速度信号ＶＵが最大速度を超えている。このため、第３区間の付近においては、設定した経路に沿って荷物Ｗを搬送することができない。また、このような場合には、自動搬送中に荷物Ｗの振れが発生することも予測される。

一方、目標速度信号に制限を加えた場合、図６に示すように、第３区間の目標搬送時間Ｔ３を延長させることで、各アクチュエータの目標速度（ここではブーム９の起伏方向の目標速度信号ＶＵ）が最大速度を超えることを防いでいる。このため、第３区間の付近においても、設定した経路に沿って荷物Ｗを搬送することができ、自動搬送中における荷物Ｗの振れを抑制することができる。なお、目標速度信号に制限を加えた場合、始点から終点に至るまでの自動搬送に要する全体時間は延びる傾向となる。

[第１の実施形態に係る制御フロー]
次に、より具体的な制御フローに沿って、クレーン１の制御方法について説明する。クレーン１は、図８（Ａ）に示すような第１の実施形態に係る制御フローに従って、荷物Ｗを自動搬送することができる。

クレーン１では、図８（Ａ）に示すように、ユーザーが入力手段（例えば、ジョイスティック等）によって、区間における速度司令（加速あるいは減速）を行う（ＳＴＥＰ－１０１）。ここでの速度司令は、その区間における目標搬送速度Ｖｉとなる。

次に、制御装置３２は、目標搬送速度Ｖｉに基づいて、ブーム９の起伏方向の目標速度信号ＶＵと、旋回方向の目標速度信号ＶＲと、メインワイヤロープ１４あるいはサブワイヤロープ１６の繰り入れおよび繰り出し方向の目標速度信号ＶＷを生成する（ＳＴＥＰ－１０２）。

次に、制御装置３２は、各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲを、各アクチュエータの最大速度ＶＵｍａｘ・ＶＷｍａｘ・ＶＲｍａｘと比較し、各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲが、各アクチュエータの最大速度ＶＵｍａｘ・ＶＷｍａｘ・ＶＲｍａｘを越えていないかどうかを確認する（ＳＴＥＰ－１０３）。

次に、各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲのうち、アクチュエータの最大速度を越えているものがあった場合には、全ての目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲに係数を乗じて修正する（ＳＴＥＰ－１０４）。

制御装置３２は、与えられた経路情報（点群データＰ（ｎ））に基づいた自動搬送制御を実行する前に、以下の処理をプレ処理として実行する。制御装置３２は、与えられた経路情報（点群データＰ（ｎ））に基づいて、予め区間ごとに目標搬送時間Ｔｉを設定し、各区間において、各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲと、各アクチュエータの最大速度ＶＵｍａｘ・ＶＷｍａｘ・ＶＲｍａｘと比較して、各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲが、各アクチュエータの最大速度ＶＵｍａｘ・ＶＷｍａｘ・ＶＲｍａｘを越える区間を特定しておく。また、制御装置３２は、各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲが、各アクチュエータの最大速度ＶＵｍａｘ・ＶＷｍａｘ・ＶＲｍａｘを越える区間において、全ての目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲを修正するための係数（各係数Ｘ１～Ｘ３）を予め算出しておく。

次に、制御装置３２は、修正後の目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲに基づいて、クレーン１を制御する（ＳＴＥＰ－１０５）。

次に、制御装置３２は、クレーン１の動作後に、各アクチュエータの実際の動作速度を検出し、修正後の目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲに基づいて指示した速度との差異を求め、この差異を目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲにフィードバックする（ＳＴＥＰ－１０６）。これにより、経路情報（点群データＰ（ｎ））に基づいて設定した経路と、荷物Ｗが実際の移動した経路との差異を少なくしている。

[第２の実施形態に係る制御フロー]
また、クレーン１が荷物Ｗの位置情報をリアルタイムに検出することができる手段（例えば、ブームカメラ９３やＧＮＳＳ受信機３０等）を備えている場合には、図８（Ｂ）に示すような第２の実施形態に係る制御フローに従って、荷物Ｗを自動搬送することができ、吊荷の位置情報を用いたフィードバック制御を併用することによって、クレーン１における経路情報を用いた自動搬送制御のロバスト性を向上させることができる。

クレーン１では、図８（Ｂ）に示すように、ユーザーが入力手段（例えば、ジョイスティック等）によって、区間における速度司令（加速あるいは減速）を行う（ＳＴＥＰ－２０１）。ここでの速度司令は、その区間における目標搬送速度Ｖｉとなる。

次に、制御装置３２は、入力された目標搬送速度Ｖｉに基づいて、ブーム９の起伏方向の目標速度信号ＶＵと、旋回方向の目標速度信号ＶＲと、メインワイヤロープ１４あるいはサブワイヤロープ１６の繰り入れおよび繰り出しの目標速度信号ＶＷを生成する（ＳＴＥＰ－２０２）。

次に、制御装置３２は、各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲを、各アクチュエータの最大速度ＶＵｍａｘ・ＶＷｍａｘ・ＶＲｍａｘと比較し、各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲが、各アクチュエータの最大速度ＶＵｍａｘ・ＶＷｍａｘ・ＶＲｍａｘを越えていないかどうかを確認する（ＳＴＥＰ－２０３）。

次に、各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲのうち、アクチュエータの最大速度を越えているものがあった場合には、全ての目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲに係数を乗じて修正する（ＳＴＥＰ－２０４）。

制御装置３２は、経路情報（点群データＰ（ｎ））に基づいて設定した経路に沿った自動搬送制御を実行する前に、以下の処理をプレ処理として実行する。制御装置３２は、与えられた経路情報（点群データＰ（ｎ））に基づいて、予め区間ごとに目標搬送時間Ｔｉを設定し、各区間において、各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲと、各アクチュエータの最大速度ＶＵｍａｘ・ＶＷｍａｘ・ＶＲｍａｘと比較して、各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲが、各アクチュエータの最大速度ＶＵｍａｘ・ＶＷｍａｘ・ＶＲｍａｘを越える区間を特定しておく。また、制御装置３２は、各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲが、各アクチュエータの最大速度ＶＵｍａｘ・ＶＷｍａｘ・ＶＲｍａｘを越える区間において、全ての目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲを修正するための係数（各係数Ｘ１～Ｘ３）を予め算出しておく。

次に、制御装置３２は、修正後の目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲに基づいて、クレーン１を制御する（ＳＴＥＰ－２０５）。

次に、制御装置３２は、クレーン１の動作後において、各アクチュエータの実際の動作速度を検出し、（ＳＴＥＰ－２０２）で算出された（即ち、修正前の）各目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲに係る速度との差異を求め、この差異を修正後の目標速度信号ＶＵ・ＶＷ・ＶＲにフィードバックする（ＳＴＥＰ－２０６）。これにより、与えられた経路情報（点群データＰ（ｎ））に基づいて設定した経路と、荷物Ｗが実際の移動した経路との差異を少なくしている。

さらに、制御装置３２は、クレーン１の動作後において、荷物Ｗの実際の位置を検出し、荷物Ｗの位置から、現在荷物Ｗが位置している区間を判断する（ＳＴＥＰ－２０７）。制御装置３２は、ここでの判断に基づいて現在荷物Ｗが位置している区間を特定し、その特定した区間における条件のもと、さらに（ＳＴＥＰ－２０１）を実行する。これにより、与えられた経路情報（点群データＰ（ｎ））に、基づいて設定した経路と、実際の荷物Ｗの移動経路とを比較し、その差異をなくすように制御しながら自動搬送を行うことができるため、外乱の影響を受けても、荷物Ｗを確実に設定した経路に沿わせつつ自動搬送することができる。

即ち、本発明に係るクレーン１の制御方法によれば、クレーン１を用いて、与えられた経路情報（点群データＰ（ｎ））に基づいて設定した搬送経路に沿って荷物Ｗを自動搬送する際に、荷物Ｗを確実に搬送経路に沿って搬送することができる。

上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１クレーン
９ブーム
３２制御装置
Ｔｉ目標搬送時間
Ｖｉ目標搬送速度
ＶＵ（ブームの起伏方向の）目標速度信号
ＶＷ（ワイヤロープの繰り入れおよび繰り出し方向の）目標速度信号
ＶＲ（ブームの旋回方向の）目標速度信号
ＶＵｍａｘ起伏最大速度
ＶＷｍａｘワイヤ最大速度
ＶＲｍａｘ旋回最大速度
Ｗ荷物
Ｘ１第１係数
Ｘ２第２係数
Ｘ３第３係数

Claims

制御装置によってブームの起伏動作、旋回動作、ワイヤロープの繰り入れおよび繰り出し動作を制御して、荷物の通過点の座標と各通過点の通過順序とを少なくとも含む点群データとして与えられる搬送経路に沿って前記荷物を自動搬送するクレーンの制御方法であって、
前記制御装置によって、
通過順序が隣り合う二つの通過点で規定された区間における前記荷物の目標搬送時間を設定し、
前記二つの通過点間の距離と前記目標搬送時間より前記区間における前記荷物の目標搬送速度を算出し、
前記目標搬送速度より、該目標搬送速度を実現するための前記ブームの起伏速度および旋回速度、および前記ワイヤロープの繰り入れおよび繰り出し速度を指示するための各目標速度を算出し、
前記区間における前記ブームの起伏速度および旋回速度、および前記ワイヤロープの繰り入れおよび繰り出しの速度の各最大速度を算出し、
前記区間における前記各目標速度と対応する前記各最大速度とを比較し、前記目標速度が対応する前記最大速度を超えているものが存在する場合に、前記各目標速度に、０を超えて１未満の値である係数を乗じて、前記各目標速度がそれぞれの対応する前記最大速度未満となるように制限を加え、
制限を加えた前記各目標速度に基づいて前記クレーンを制御する、
ことを特徴とするクレーンの制御方法。
前記制御装置によって、
対応する前記最大速度を超えている前記目標速度が一つ存在する場合に、
前記目標速度が対応する前記最大速度を超えているものの前記最大速度を前記目標速度で除して、前記係数を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のクレーンの制御方法。
前記制御装置によって、
対応する前記最大速度を超えている前記目標速度が複数存在する場合に、
前記目標速度が対応する前記最大速度を超えているものの前記最大速度を前記目標速度で除して算出した値のうち最も小さい値を前記係数とする、
ことを特徴とする請求項１に記載のクレーンの制御方法。
前記制御装置によって、
前記制限を加えた各目標速度を、
前記荷物の自動搬送を開始する前に算出する、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のクレーンの制御方法。
前記制御装置によって、
前記制限を加えた各目標速度を、
前記区間ごとに算出する、
ことを特徴とする請求項４に記載のクレーンの制御方法。
請求項１から請求項５の何れか一項に記載のクレーンの制御方法を実行可能な制御装置を備えている、クレーン。