JPH0442146B2 - - Google Patents

Description

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の海上荷役装置の全体説明図、
第２図はマニプレータの側面図、第３図はマニプ
レータの背面図、第４図はマニプレータの部分説
明図、第５図はマニプレータの３次元姿勢を保持
するための制御装置の説明図である。 ３…サプライボート、４…マニプレータ、５…
ベースフレーム、７…旋回台、９…揺動台、１２
…水平軸、１３…支軸、１４…第一アーム、１７
…第二アーム、２３…把持装置、３６…テレビカ
メラ、４１…手動操作盤、４２…直線変位センサ
ー、４３…角度変位センサー、４４…船体動揺検
出回路、４５…マニプレータ移動量検出回路、４
６……動揺補償制御器、４７…マニプレータ駆動
回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 船体上に、ベースフレームと、該ベースフレ
   ーム上に水平旋回駆動可能に設けた旋回台と、該
   旋回台上に設置されている支持台上に水平軸を介
   し垂直面内に揺動駆動可能に設けた揺動台と、該
   揺動台上に揺動台の揺動方向と直交する方向に傾
   動できるよう水平の支軸を介し傾動駆動可能に設
   けた第一アームと、該第一アームの先端に第一ア
   ームの傾動面と同一面内で傾動駆動可能に連結し
   た第二アームと、該第二アームの先端に上記第一
   アームの傾動面と同一面内で傾動駆動可能に設け
   た第三アームと第三アームの先端にシヨツクアブ
   ソーバを介して取り付けたプレートに第三アーム
   の軸方向と直交する面内で旋回駆動可能に設けた
   把持装置から構成されるマニプレータを設置し、
   且つマニプレータを構成する上記の計６種の要素
   の各運動量を検出する検出回路と、船体のヒービ
   ング、サージング、スウエイングの直線変位成分
   及びローリング、ピツチング、ヨーイングの角度
   変位成分を各々検出することにより船体の動揺を
   検出する船体動揺検出回路からの信号に基づい
   て、船体の動揺によるマニプレータ先端の把持装
   置の運動を打消すようにマニプレータ各構成要素
   の運動を規制する信号を発する動揺補償制御器を
   有してなるマニプレータ３次元姿勢保持制御装置
   を備えたことを特徴とする海上荷役装置。 ［産業上の利用分野］ 本発明は、海底石油掘削支援作業等に使用する
   海上荷役装置に関するものである。 ［従来の技術］ 一般に、海底石油掘削基地においては、海底よ
   り海面上へ突出するよう構築したプラツトホーム
   の頂部フロアにクレーンを搭載し、該クレーンを
   用いてサプライボートとの間で物質の揚げ卸し等
   の荷役作業を行うようにしている。 ［発明が解決しようとする問題点］ そのため従来は、 波浪によつてサプライボートが動揺している
   時は作業を行うことができない、 海上構造物の火事等で爆発の虞があると、作
   業員が退避してプラツトホーム上は無人となる
   ため、復帰する時でも直ちにクレーンを取扱う
   ことができない、 プラツトホームは海上高く位置しているため
   （28m位）、火炎消火後も熱等でしばらく作業員
   が近付けない場合、状況を把握することができ
   ない、 等の問題点を有していた。 本発明は、これらの問題点を解決しようとする
   ものである。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するため、船体上に
   ベースフレームと、該ベースフレーム上に水平旋
   回駆動可能に設けた旋回台と、該旋回台上に設置
   されている支持台上に水平軸を介し垂直面内に揺
   動駆動可能に設けた揺動台と、該揺動台上に揺動
   台の揺動方向と直交する方向に傾動できるように
   水平の支軸を介し傾動駆動可能に設けた第一アー
   ムと、該第一アームの先端に第一アームの傾動面
   と同一面内で傾動駆動可能に連結した第二アーム
   と、該第二アームの先端に上記第一アームの傾動
   面と同一面内で傾動駆動可能に設けた第三アーム
   の先端にシヨツクアブソーバを介して取り付けた
   プレートに第三アームの先端に第三アームの軸方
   向に直交する面内で旋回駆動可能に設けた把持装
   置から構成されるマニプレータを設置し、且つ、
   マニプレータを構成する上記の計６種の要素の各
   運動量を検出する検出回路と、船体のヒービン
   グ、サージング、スウエイングの直線変位成分及
   びローリング、ピツチング、ヨーイングの角度変
   位成分を各々検出することにより船体の動揺を検
   出する船体動揺検出回路からの信号に基づいて、
   船体の動揺によるマニプレータ先端の把持装置の
   運動を打消すようにマニプレータ各構成要素の運
   動を規制する信号を発生する動揺補償制御器を有
   してなるマニプレータ３次元姿勢保持制御装置を
   備えた構成としている。 ［作用］ マニプレータは、旋回台と揺動台と第一アーム
   と第二アームと第三アームと把持装置によつて６
   自由度が与えられるが、船体が波浪で動揺する
   と、マニプレータ先端部と海上プラツトホーム上
   との位置関係が不安定となる。この場合、マニプ
   レータ３次元姿勢保持制御装置によつて、船体の
   動揺に合わせてマニプレータの各部が動かされる
   ので、マニプレータ先端の把持装置は空間で静止
   することが可能となり恰も船体が静止していると
   きと同様な安定した作業を行うことが可能とな
   る。 ［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
   る。 第１図において、１は海底より海上高く構築さ
   れたプラツトホーム、２は該プラツトホーム１に
   設けられたフロア、３はサプライボート、４はプ
   ラツトホーム２との間で荷役作業を行えるように
   したサプライボート３の甲板上に設置したマニプ
   レータである。 上記マニプレータ４は、次のような構成として
   ある。即ち、第２図及び第３図に示す如く、サプ
   ライボート３の甲板上に固設したベースフレーム
   ５上に、旋回駆動装置６の作動によつて水平旋回
   するようにした旋回台７を配し、且つ該旋回台７
   上に支持台８を固定し、該支持台８には水平軸１
   ２を介して揺動台９を取付け、該揺動台９を、揺
   動台９左右側部に張出したブラケツト１０と旋回
   台７との間に設置した油圧シリンダ１１の伸縮動
   により、上記水平軸１２を支点として揺動し得る
   よう構成する。又、揺動台９には、上記水平軸１
   ２と直交するよう配置した支軸１３を設けると共
   に、該支軸１３に、長尺とした第一アーム１４の
   下端を枢着して、該第一アーム１を、揺動台９と
   の間に傾斜設置した油圧シリンダ１５の伸縮動に
   より、上記支軸１３を支点として傾動し得るよう
   構成する。更に上記第一アーム１４には、上記支
   軸１３と平行配置した支軸１６を用いて所要長さ
   の第二アーム１７の基端側を連結し、該第二アー
   ム１７を、第二アーム１７の基端と第一アーム１
   ４との間に傾斜設置した油圧シリンダ１８の伸縮
   動により、上記支軸１６を支点として傾動し得る
   ようにする。又、上記第二アーム１７の先端には
   上記支軸１３と平行配置した支軸２０を用いて、
   第三アーム２１の基端側を連結し、該第三アーム
   ２１と第二アーム１７との間に設置した油圧シリ
   ンダ１９の伸縮動により、第三アーム２１が傾動
   し得るようにし、更に上記第三アーム２１の先端
   に、荷物２２を把持するための把持装置２３を第
   三アームの軸方向に直角な面内で旋回可能に取付
   けた構成としてあり、６つの自由度を有してい
   る。 又、上記第三アーム２１は、第４図に詳細を示
   す如く、ピン２０に吊られた基部プレート２４
   と、該基部プレート２４の下面に固設され下端外
   周にストツパ部２６を有する内筒２５と、該内筒
   ２５に対し水平方向旋回不可で且つ下方向摺動可
   能なよう嵌装され上端内周に上記ストツパ部２６
   と対応するストツパ部２７を備えた外筒２８と、
   該外筒２８の下端に固着した下部プレート２９
   と、内、外筒２５，２８内にて上部プレート２４
   と下部プレート２９との間に配設したシヨツクア
   ブソーバ３０とを備えている。尚、内筒２５と外
   筒２８としては円筒や角筒が採用されるが、円筒
   の場合には例えばスプラインやキー等の回り止め
   機構を施す必要がある。更に第三アーム２１の下
   面、つまり下部プレート２９の下面には、把持装
   置２３を例えばボルトによつて着脱可能に取付け
   た取付け板３１が旋回輪軸受３２を介して支持せ
   しめてある。具体的には、旋回輪軸受３２を構成
   するインナーレース３２ａが下部プレート２９に
   固設され、一方アウターレース３２ｂが取付け板
   ３１に固設され、又、下部プレート２９上に設置
   した駆動モータ３３のピニオン３４が、アウター
   レース３２ｂの外周に刻設したギヤ３５に噛合し
   ている。 尚、第２図において、３６はプラツトホーム上
   のフロア２上を監視し得るよう第二アーム１７の
   先端に設置したテレビカメラ、３７は把持装置２
   ３とプラツトホーム上のフロア２或いは荷物２２
   との間の相対距離を検出する測距センサーであ
   る。又、図示していないが、旋回台７、水平軸１
   ２、支持軸１３、支軸１６、支軸２０、旋回輪軸
   受３２等の各支点部には、これら各支点部に取付
   けたマニプレータ構成部材の回転角を検出する変
   位センサーが設けられている。 第５図は上記構成としたマニプレータの３次元
   姿勢を保持する制御装置であり、３８はテレビカ
   メラ３６で撮らえた画像を表示する画像表示器３
   ９と、測距センサー３７で検出した対象物との間
   の距離を表示する相対距離表示器４０と、手動操
   作盤４１とを備えた操作パネルである。又４２は
   サプライボート３の前後、左右、上下等の直線変
   位を検出する直線変位センサー、４３はサプライ
   ボート３のピツチング、ローリング、ヨーイング
   等の角度変位を検出する角度変位センサー、４４
   はこれら変位センサー４２，４３からの信号に基
   づいてサプライボートの動揺を検出する船体動揺
   検出回路、４５は上記マニプレータ各支点部に設
   けた各変位センサーからの信号４８によつてマニ
   プレータ４の全体的な移動量を検出するマニプレ
   ータ移動量検出回路、４６は該マニプレータ移動
   量検出回路４５並びに上記船体動揺検出回路４４
   によつて夫々検出した値に基づいて手動操作盤４
   １からの指令信号に補正を与え、各アクチユエー
   タを駆動するマニプレータ駆動回路４７へ補正後
   の駆動指令を送る動揺補償制御器である。尚、上
   記各アクチユエータとは、旋回駆動装置６、油圧
   シリンダ１１，１５，１８，１９、駆動モータ３
   ３を総称している。 次に、作動について説明する。 マニプレータ４は、画像表示器３９と相対距離
   表示器３７を見ながら作業員が行う手動操作盤４
   １の操作によつて動作される。即ち、荷物２２の
   種類と対応して装着されれた把持装置２３はモー
   タ３３の駆動により旋回し、把持装置２３を支持
   する第三アーム２１は油圧シリンダ１９の伸縮動
   によつて傾動し、第三アーム２１を支持する第二
   アーム１７は油圧シリンダ１８の伸縮動によつて
   回動し、第二アーム１７を支持する第一アーム１
   ４は油圧シリンダ１５の伸縮動によつて傾動し、
   第一アーム１４を支持する揺動台９は油圧シリン
   ダ１１の伸縮動によつて揺動し、揺動台９を支持
   する支持台８は旋回駆動装置６の駆動によつて旋
   回台７を介し水平旋回する。このようにして、マ
   ニプレータ４はサプライボート３上で６自由度が
   得られるので、プラツトホーム２とサプライボー
   ト３との間で能率よく荷役作業を行うことができ
   る。 ここで、波浪が発生してサプライボート３が動
   揺した場合には、第５図に示す如く、直線変位セ
   ンサー４２によつてサプライボート３の前後、左
   右、上下方向の直線変位が検出されると共に、角
   度変位センサー４３によつてサプライボート３の
   ピツチング、ローリング、ヨーイング等の角度変
   位が検出され、これらの検出信号が船体動揺検出
   回路４４に送られて船体の動揺が検出される。一
   方、各支点部に設けられた変位センサーによつて
   各マニプレータ構成部材の作動位置の信号４８が
   マニプレータ移動量検出回路４５に送られる。そ
   うして、マニプレータ移動量検出回路からの信号
   と上記船体動揺検出回路４４からの信号とが動揺
   補償制御器４６に送られ、手動操作盤４１からマ
   ニプレータ駆動回路４７に与えられる指令に対し
   て補正が行われ、各アクチユエータは補正後の指
   令によつて駆動される。即ち、船体の時々刻々と
   変化する動きが検知されてその動きを打消すよう
   な動作（第１図参照）が自動制御によりマニプレ
   ータ４に与えられる。 従つて、サプライボート３が波浪によつて動揺
   していても、マニプレータ４の先端部は恰もサプ
   ライボート３が動揺していない場合と同様な動作
   によつて円滑に荷役作業を行うことが可能とな
   る。更に、荷物２２を把持する把持装置２３と第
   三アーム２１の間にはシヨツクアブソーバ３０が
   挿入されているので、荷物２２のやりとりの際に
   万が一衝撃が発生したとしても、該衝撃力がシヨ
   ツクアブソーバ３０により緩衝されるので、第二
   アーム１７側への影響がなく安全である。 又前記において、第二アーム１７の先端にはテ
   レビカメラ３６が設置してあることから、プラツ
   トホーム１上をいつでも監視することができるの
   で、火事等でプラツトホーム１に作業員が近付け
   ないような場合でも、サプライボート３上から状
   況の確認を容易に行うことができる。 尚、本発明は前記実施例にのみ限定されるもの
   ではなく、海底石油掘削支援作業以外のあらゆる
   海上荷役作業に使用することができ、その他本発
   明の要旨を逸脱しない限り種々変更を加え得るこ
   とは勿論である。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の海上荷役装置に
   よれば、 (i) 船体上のベースプレート上に設けた旋回台上
   に支持台を設け、該支持台に水平軸にて揺動自
   在に揺動台を取り付け、該揺動台上に、揺動台
   の揺動方向と直交する方向に傾動できるように
   第一アームを支軸を介して取り付け、第一アー
   ムが傾動と揺動と旋回ができるようにして、船
   体が動揺していても、それを打消すようマニプ
   レータを作動させることができるので、波浪時
   にも円滑に荷役作業を行うことができる。 (ii) 火災等により作業員が退避してプラツトホー
   ム上が無人と化しても、必要な資材をサプライ
   ボートから支給することが出来る。 (iii) 又、火災消火後も熱等で作業員が近付けない
   場合に、状況把握のための探索ロボツトをサプ
   ライボートから派遣することも可能となる。 (iv) 第三アームの先端にシヨツクアブソーバを介
   してプレートを支持し、該プレートに把持装置
   を旋回自在に取り付けているので、把持装置で
   把持した荷物のやり取りの際、万一衝撃が発生
   したとしてもシヨツクアブソーバでで緩和され
   るため、第二アーム側への影響をなくすことが
   でき、安全に作業できる。 以上により、海底石油掘削支援作業に用いて極
   めて好適な荷役装置となる。 等の優れた効果を奏し得る。