特開 2024-104769 ケーブルクレーン、運搬方法及び施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104769

(43)【公開日】2024-08-06

(54)【発明の名称】ケーブルクレーン、運搬方法及び施工方法

(51)【国際特許分類】

   B66C 13/22 20060101AFI20240730BHJP

   B66C 21/00 20060101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

B66C13/22 N

B66C21/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023009111

(22)【出願日】2023-01-25

(71)【出願人】

【識別番号】000195971

【氏名又は名称】西松建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520183184

【氏名又は名称】株式会社アルファナビゲーション

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】戸田 泰彰

(72)【発明者】

【氏名】石井 正典

(72)【発明者】

【氏名】井上 洸也

(72)【発明者】

【氏名】赤木 晃

【テーマコード（参考）】

3F204

【Ｆターム（参考）】

3F204AA05

3F204BA09

3F204CA03

3F204DA04

3F204DA09

3F204EA03

3F204EA11

3F204EB05

(57)【要約】

【課題】横行トロリーの減速中に横行トロリーからバケット等の吊り具までの距離が変化しても、横行トロリーの停止時に吊り具を停止できるようにする。
【解決手段】ケーブルクレーン２０は、主索２１に沿って移動するよう主索２１に設置される横行トロリー２２と、横行トロリー２２を駆動するウインチ２３と、横行トロリー２２から懸下された吊り具２９と、横行トロリー２２の位置を計測する第１位置計測器３１と、吊り具２９の位置を計測する第２位置計測器３２と、制御装置４０と、を備える。吊り具２９の振れ角度が目標値に等しければ、制御装置４０が横行トロリー２２の減速度を維持し、吊り具２９の振れ角度が目標値より大きければ、制御装置４０が横行トロリー２２の減速度を減少させ、吊り具２９の振れ角度が目標値より小さければ、制御装置４０が横行トロリー２２の減速度を増加させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

山の間の谷の上方において前記山の間に架け渡された主索と、
前記主索に沿って移動するよう前記主索に設置される横行トロリーと、
前記横行トロリーを駆動する駆動装置と、
前記横行トロリーから懸下された吊り具と、
前記横行トロリーの位置を計測する第１位置計測器と、
前記吊り具の位置を計測する第２位置計測器と、
前記駆動装置を制御することによって前記横行トロリーの速度を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置が前記横行トロリーを減速させるに際して、
前記制御装置が、前記第１位置計測器によって計測された位置と、前記第２位置計測器によって計測された位置とに基づいて前記吊り具の振れ角度を算出し、
前記制御装置が、算出された前記吊り具の振れ角度と目標値を比較した結果、前記吊り具の振れ角度が前記目標値に等しければ、前記制御装置が前記横行トロリーの減速度を維持するよう前記横行トロリーを減速させ、
前記吊り具の振れ角度が前記目標値より大きければ、前記制御装置が前記横行トロリーの減速度を減少させるよう前記横行トロリーを減速させ、
前記吊り具の振れ角度が前記目標値より小さければ、前記制御装置が前記横行トロリーの減速度を増加させるよう前記横行トロリーを減速させる
ケーブルクレーン。

【請求項2】

前記制御装置は、前記第１位置計測器によって計測された位置から目的地までの距離に基づいて前記目標値を算出する
請求項１に記載のケーブルクレーン。

【請求項3】

前記制御装置は、前記第１位置計測器によって計測された位置から目的地までの距離が小さくなるほど、前記目標値を小さく算出する
請求項２に記載のケーブルクレーン。

【請求項4】

前記吊り具を昇降させる昇降ウインチを更に備え、
前記制御装置が前記横行トロリーを減速させるに際して、前記制御装置が前記昇降ウインチを作動させて、前記吊り具を下降させる
請求項１から３のいずれかに記載のケーブルクレーン。

【請求項5】

山の間の谷の上方において前記山の間に架け渡された主索と、
前記主索に沿って移動するよう前記主索に設置される横行トロリーと、
前記横行トロリーから懸下された吊り具と、を備えるケーブルクレーンを用いて、前記吊り具に保持された吊り荷を運搬する運搬方法であって、
前記横行トロリーを減速させるに際して、
前記横行トロリー及び前記吊り具の位置を計測し、
計測した前記横行トロリー及び前記吊り具の位置に基づいて前記吊り具の振れ角度を算出し、
算出した前記吊り具の振れ角度と目標値を比較した結果、前記吊り具の振れ角度が前記目標値に等しければ、前記横行トロリーの減速度を維持するよう前記横行トロリーを減速させ、前記吊り具の振れ角度が前記目標値より大きければ、前記横行トロリーの減速度を減少させるよう前記横行トロリーを減速させ、前記吊り具の振れ角度が前記目標値より小さければ、前記横行トロリーの減速度を増加させるよう前記横行トロリーを減速させる
運搬方法。

【請求項6】

請求項５に記載の運搬方法を用いて前記吊り荷としての生コンクリートを前記谷に運搬することによって、前記谷に構造物を施工する施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ケーブルクレーン、運搬方法及び施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

山の間に架設されるケーブルクレーンは、谷間にダム堤体等のコンクリート構造物を施工するために用いられる。ケーブルクレーンは、主索、横行トロリー及びバケットなどを備える。主索は山の間に架け渡され、横行トロリーは主索に沿って走行し、バケットは横行トロリーから吊り下げられ、そのバケットにはコンクリートが積み込まれる。

【0003】

ケーブルクレーンを用いて山から谷にコンクリートを運搬する際に、横行トロリーが谷の上で減速して停止するため、バケットが振れる。そのようなバケットの振れが収まった後、バケットが横行トロリーから下降される。その後、コンクリートがバケットから投下される。このような手順を取るため、バケットの振れは、１回当たりのコンクリートの打設サイクルを長くする要因になり、強いてはコンクリート構造物の施工工期の長期化の要因になる。

【0004】

このような問題を解決するべく、特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献１は、バケットの振れ角及びその振れ角速度を計測器により計測し、横行トロリーの制動距離を考慮した上で、バケットの振れが相殺されるように、振れ角及び振れ角速度に基づいて横行トロリーの減速を制御装置により制御する技術を開示する。特許文献１の技術によれば、横行トロリーの停止時にバケットの振れも止まる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２２－１５４２００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の技術は、横行トロリーからバケットの重心までの距離が横行トロリーの減速中に一定という条件では、有効的である。しかしながら、横行トロリーからバケットの重心までの距離が横行トロリーの減速中に変化すると、特許文献１の技術では、横行トロリーの停止時にバケットの振れが止まるとは限らない。
そこで、本発明は、横行トロリーの減速中に横行トロリーからバケット等の吊り具までの距離が変化しても、横行トロリーの停止時に吊り具を停止できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以上の課題を解決するための本発明の第１の側面によれば、ケーブルクレーンが、山の間の谷の上方において前記山の間に架け渡された主索と、前記主索に沿って移動するよう前記主索に設置される横行トロリーと、前記横行トロリーを駆動する駆動装置と、前記横行トロリーから懸下された吊り具と、前記横行トロリーの位置を計測する第１位置計測器と、前記吊り具の位置を計測する第２位置計測器と、前記駆動装置を制御することによって前記横行トロリーの速度を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置が前記横行トロリーを減速させるに際して、前記制御装置が、前記第１位置計測器によって計測された位置と、前記第２位置計測器によって計測された位置とに基づいて前記吊り具の振れ角度を算出し、前記制御装置が、算出された前記吊り具の振れ角度と目標値を比較した結果、前記吊り具の振れ角度が前記目標値に等しければ、前記制御装置が前記横行トロリーの減速度を維持するよう前記横行トロリーを減速させ、前記吊り具の振れ角度が前記目標値より大きければ、前記制御装置が前記横行トロリーの減速度を減少させるよう前記横行トロリーを減速させ、前記吊り具の振れ角度が前記目標値より小さければ、前記制御装置が前記横行トロリーの減速度を増加させるよう前記横行トロリーを減速させる。

【0008】

本発明の第２の側面によれば、前記制御装置は、前記第１位置計測器によって計測された位置から目的地までの距離に基づいて前記目標値を算出する。

【0009】

本発明の第３の側面によれば、前記制御装置は、前記第１位置計測器によって計測された位置から目的地までの距離が小さくなるほど、前記目標値を小さく算出する。

【0010】

本発明の第４の側面によれば、前記ケーブルクレーンが、前記吊り具を昇降させる昇降ウインチを更に備え、前記制御装置が前記横行トロリーを減速させるに際して、前記制御装置が前記昇降ウインチを作動させて、前記吊り具を下降させる。

【0011】

本発明の第５の側面によれば、山の間の谷の上方において前記山の間に架け渡された主索と、前記主索に沿って移動するよう前記主索に設置される横行トロリーと、前記横行トロリーから懸下された吊り具と、を備えるケーブルクレーンを用いて、前記吊り具に保持された吊り荷を運搬する運搬方法であって、前記横行トロリーを減速させるに際して、前記横行トロリー及び前記吊り具の位置を計測し、計測した前記横行トロリー及び前記吊り具の位置に基づいて前記吊り具の振れ角度を算出し、算出した前記吊り具の振れ角度と目標値を比較した結果、前記吊り具の振れ角度が前記目標値に等しければ、前記横行トロリーの減速度を維持するよう前記横行トロリーを減速させ、前記吊り具の振れ角度が前記目標値より大きければ、前記横行トロリーの減速度を減少させるよう前記横行トロリーを減速させ、前記吊り具の振れ角度が前記目標値より小さければ、前記横行トロリーの減速度を増加させるよう前記横行トロリーを減速させる。

【0012】

本発明の第６の側面によれば、前記運搬方法を用いて前記吊り荷としての生コンクリートを前記谷に運搬することによって、前記谷に構造物を施工する施工方法が提供される。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、横行トロリーの減速中に横行トロリーから吊り具までの距離が変化しても、横行トロリーの停止時に吊り具が停止する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、施工現場におけるケーブルクレーンの斜視図である。

【図2】図２は、ケーブルクレーンのブロック図である。

【図3】図３は、ケーブルクレーンの横行トロリー及び吊り具の側面図である。

【図4】図４は、吊り具の軌跡を示した図である。

【図5】図５は、横行トロリーの速度の変化を示したグラフである。

【図6】図６は、横行トロリーから目的地までの距離と目標値の関係と、その距離と振れ角度の関係を示したグラフである。

【図7】図７は、横行トロリーから目的地までの距離と目標値の関係を示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。実施形態の特徴及び技術的な効果は、以下の詳細な説明及び図面から理解される。ただし、本発明の範囲は、以下に開示された実施形態に限定されない。図面は例示のみのために提供されるため、本発明の範囲は図面の例示に限定されない。

【0016】

［１． 施工システムの概要］
図１は、施工システム１の斜視図である。
施工システム１は、山９１と山９２の間の谷９３にダム堤体等のような構造物９９を施工する。施工システム１は、構造物９９の施工のために、生コンクリート等のような資材を山９１又は山９２から谷９３に運搬する。施工システム１は、谷９３において不要となった資材を谷９３から山９１又は山９２に運搬してもよい。

【0017】

施工システム１は、コンクリート供給設備１０及びケーブルクレーン２０を備える。

【0018】

コンクリート供給設備１０は、山９２の中腹に構築されている。コンクリート供給設備１０は、生コンクリートを製造するとともに、製造済みの生コンクリートをケーブルクレーン２０に供給する。なお、コンクリート供給設備１０と併せて、又は、コンクリート供給設備１０の代わりに、別のコンクリート供給設備が山９２の中腹に構築されてもよい。

【0019】

ケーブルクレーン２０は、山９１と山９２の間に架設されている。ケーブルクレーン２０は、コンクリート供給設備１０から生コンクリートの供給を受けて、その生コンクリートを谷９３へ運搬する。ケーブルクレーン２０は、生コンクリート以外の資材を谷９３へ運搬してもよい。ケーブルクレーン２０は、山９２から谷９３へ資材を運搬してもよい。ケーブルクレーン２０は、谷９３において不要となった資材を谷９３から山９１又は山９２に運搬してもよい。以下、ケーブルクレーン２０によって運搬される生コンクリート及び資材等のような対象を吊り荷という。

【0020】

［２． コンクリート供給設備］
コンクリート供給設備１０は、バッチャープラント１１、バンカー軌道１２及び運搬車１３を備える。

【0021】

バッチャープラント１１は、山９２の中腹に構築されている。バッチャープラント１１は、セメントと水と骨材を混練して、生コンクリートを製造する。

【0022】

バンカー軌道１２は、山９２の中腹において、バッチャープラント１１から谷９３に沿って敷設されている

【0023】

。
運搬車１３は、例えばトランスファーカー又はバケット台車によって構成される。運搬車１３は、バンカー軌道１２上をバンカー軌道１２に沿って走行可能である。運搬車１３は、次のような動作を繰り返し実行する。
まず、運搬車１３は、バッチャープラント１１において生コンクリートの供給を受けて、生コンクリートを積載する。運搬車１３は、バッチャープラント１１から積み替え場所Ｐ１までバンカー軌道１２に沿って、生コンクリートを運搬する。次に、運搬車１３は、積み替え場所Ｐ１において生コンクリートを後述の吊り具２９に積み替える。次に、運搬車１３は、生コンクリートを受け取りにバッチャープラント１１に戻る。
なお、積み替え場所Ｐ１は、バンカー軌道１２沿い且つ後述の主索２１の下方にある。つまり、バンカー軌道１２及び主索２１をそれらの上から見て、バンカー軌道１２と主索２１が交差する箇所が積み替え場所Ｐ１である。

【0024】

［３． ケーブルクレーン］
図１～図３を参照して、ケーブルクレーン２０について詳細に説明する。図２は、ケーブルクレーン２０の制御構成のブロック図である。図３は、ケーブルクレーン２０の横行トロリー２２及び吊り具２９の側面図である。

【0025】

ケーブルクレーン２０は、軌索式の中でも特に片側移動式のケーブルクレーンである。軌索式のケーブルクレーンとは、山９１と山９２の間に架設された主索２１の片端又は両端が谷９３に沿って移動するものをいう。片側移動式のケーブルクレーンとは、主索２１の一方の端又は他方の端が谷９３に沿って移動するものをいう。なお、ケーブルクレーン２０は、軌索式の中でも両側移動式のケーブルクレーンであってもよいし、軌索式ではなく固定式のケーブルクレーンであってもよい。両側移動式のケーブルクレーンとは、主索２１の両端が谷９３に沿って移動するものをいう。固定式のケーブルクレーンとは、主索２１の両端が移動せずに固定されているものをいう。

【0026】

ケーブルクレーン２０は、主索２１、横行トロリー２２、第１ウインチ２３、第１の塔２４、一対の第２の塔２５、軌索２６、走行トロリー２７、第２ウインチ２８、吊り具２９、昇降ウインチ３０、第１位置計測器３１、第２位置計測器３２、制御装置４０及び操縦器４１を備える。

【0027】

第１の塔２４は主索塔ともいう。第１の塔２４は、山９１の中腹又は頂上に立てた状態に構築されている。

【0028】

第２の塔２５は軌索塔ともいう。第２の塔２５は、山９２の頂上又は中腹に立てた状態に構築されている。第２の塔２５の設置箇所がバッチャープラント１１及びバンカー軌道１２の設置箇所よりも高く、第２の塔２５がバッチャープラント１１及びバンカー軌道１２よりも山９２の頂上の近くに設置されている。２体の第２の塔２５は、これらの間に間隔をおいて、谷９３に沿って並んでいる。

【0029】

軌索２６は、山９２において谷９３に沿って架設されている。より具体的には、軌索２６の一端が一方の第２の塔２５、特にその頂部に連結され、軌索２６の他端が他方の第２の塔２５、特にその頂部に連結され、軌索２６がこれら第２の塔２５の間に架け渡されている。

【0030】

走行トロリー２７は、軌索２６に支持されるとともに、軌索２６上において軌索２６に沿って走行可能に設けられている。走行トロリー２７が走行用牽引ケーブルに連結され、走行用牽引ケーブルが第２ウインチ２８に巻き掛けられている。

【0031】

第２ウインチ２８は、山９２に設置されている。より具体的には、第２ウインチ２８は、その山９２上の機械室８２内に設置されている。第２ウインチ２８は、走行用牽引ケーブルの巻き取り・繰り出しにより走行用牽引ケーブルに張力を与えることによって、走行トロリー２７を軌索２６に沿って走行させるよう走行トロリー２７を牽引する。第２ウインチ２８は、走行用牽引ケーブルが巻き掛けられるドラムと、そのドラムを駆動するモーターと、を有する。なお、走行トロリー２７が牽引式ではなく、自走式であってもよい。自走式とは、モーターが走行トロリー２７に設けられ、走行トロリー２７がモーターの動力によって走行するものをいう。

【0032】

主索２１は、谷９３の上方において、山９１と山９２との間に架け渡されている。より具体的には、主索２１の一端が山９１において第１の塔２４、特にその頂部に連結され、主索２１の他端が山９２において走行トロリー２７に連結され、主索２１が第１の塔２４と走行トロリー２７との間に架け渡されている。

【0033】

なお、ケーブルクレーン２０が固定式である場合、１体の第２の塔２５が山９２の頂上又は中腹に立てた状態に構築され、主索２１が第１の塔２４と第２の塔２５との間に架け渡されている。ケーブルクレーン２０が両側移動式である場合、２体の第１の塔２４が山９１の頂上又は中腹に立てた状態に構築され、軌索が２体の第１の塔２４の間に架け渡され、第２走行トロリーがその軌索に沿って走行し、主索２１が第２走行トロリーと走行トロリー２７との間に架け渡されている。

【0034】

横行トロリー２２は、主索２１に支持されているとともに、主索２１上において主索２１に沿って走行可能に設けられている。横行トロリー２２が横行用牽引ケーブルに連結され、横行用牽引ケーブルが第１ウインチ２３に巻き掛けられている。

【0035】

第１ウインチ２３は、山９１に設置されている駆動装置である。より具体的には、第１ウインチ２３は、その山９１上の機械室８１内に設置されている。第１ウインチ２３は、横行用牽引ケーブルの巻き取り・繰り出しにより横行用牽引ケーブルに張力を与えることによって、横行トロリー２２を主索２１に沿って走行させるよう横行トロリー２２を牽引する。第１ウインチ２３は、横行用牽引ケーブルが巻き掛けられるドラムと、そのドラムを駆動するモーターと、を有する。なお、横行トロリー２２が牽引式ではなく、自走式であってもよい。自走式とは、駆動装置としてのモーターが横行トロリー２２に設けられ、横行トロリー２２がモーターの動力によって走行するものをいう。

【0036】

吊り具２９は、巻き揚げケーブル３０ａによって横行トロリー２２から吊り下げられているとともに、吊り荷を保持する。吊り具２９は、その巻き揚げケーブル３０ａを介して昇降ウインチ３０に連結されている。吊り具２９は、昇降ウインチ３０による巻き揚げケーブル３０ａの巻き取り・繰り出しによって、昇降する。

【0037】

吊り具２９は、ブロック２９ａ及びバケット２９ｂを有する。ブロック２９ａは、巻き揚げケーブル３０ａが巻き掛けられる動滑車を有する。昇降ウインチ３０が巻き揚げケーブル３０ａを繰り出すと、ブロック２９ａが上昇し、昇降ウインチ３０が巻き揚げケーブル３０ａを巻き取ると、ブロック２９ａが下降する。バケット２９ｂは、ブロック２９ａから懸下されている。バケット２９ｂは、吊り荷、特にコンクリートを収容して保持する。バケット２９ｂは、遠隔操縦により開閉する開閉器２９ｃを底に有する。開閉器２９ｃが閉じると、吊り荷がバケット２９ｂ内に保持され、開閉器２９ｃが開くと、吊り荷がバケット２９ｂから投下される。

【0038】

昇降ウインチ３０は、山９１に、より具体的には機械室８１内に設置されている。昇降ウインチ３０は、巻き揚げケーブル３０ａの巻き取り・繰り出しにより巻き揚げケーブル３０ａに張力を与えることによって、吊り具２９を昇降させる。昇降ウインチ３０は、巻き揚げケーブル３０ａが巻回されるドラムと、そのドラムを駆動するモーターと、を有する。

【0039】

第１位置計測器３１は、横行トロリー２２に取り付けられている。第１位置計測器３１は、複数の衛星から衛星波を受信することによって、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球航法衛星システム）の測位法に従って横行トロリー２２の三次元的な位置を計測する。第１位置計測器３１によって計測される位置は、三次元の直交座標系によって表現される。例えば、直交座標系におけるＸ座標は、緯度又は経度のどちらか一方が距離に換算されたものであり、Ｙ座標は、他方が距離に換算されたものであり、Ｚ座標は、高度（標高）である。第１位置計測器３１は、短い周期で周期的に横行トロリー２２の位置を計測するとともに、計測のたびに計測位置を制御装置４０へ無線又は有線により転送する。

【0040】

第２位置計測器３２は、吊り具２９、具体的にはブロック２９ａに取り付けられている。第２位置計測器３２は、第１位置計測器３１と同様に、ＧＮＳＳの測位法に従って短周期で周期的に吊り具２９の位置を計測するとともに、計測のたびに計測位置を制御装置４０へ無線又は有線により転送する。第２位置計測器３２によって計測される位置の座標系は、第１位置計測器３１によって計測される位置の座標系と共通している。

【0041】

なお、位置計測器３１，３２は、ＧＮＳＳの測位法による計測器に限るものではない。例えば、位置計測器３１，３２は、山９１、山９２又は谷９３に設置された追尾型光学的測量器であってもよい。この場合、第１位置計測器３１は、横行トロリー２２に追尾するよう横行トロリー２２を光学的に視準することによって、横行トロリー２２の三次元的な位置を計測し、第２位置計測器３２も第１位置計測器３１と同様に、光学的な視準により吊り具２９の三次元的な位置を計測する。

【0042】

制御装置４０及び操縦器４１は、施工現場全体、つまり谷９３全体を俯瞰できる場所、例えば山９１，９２の中腹又は頂上の管理室に設置されている。制御装置４０は、コンピューター及び各種の電気回路を有する。制御装置４０は、有線又は無線により位置計測器３１，３２と通信して、位置計測器３１，３２によって計測された横行トロリー２２及び吊り具２９の位置を取得する。

【0043】

制御装置４０は、有線又は無線によりウインチ２３，２８，３０及び開閉器２９ｃのドライブ回路に接続され、ドライブ回路を通じてウインチ２３，２８，３０及び開閉器２９ｃを制御する。制御装置４０が第１ウインチ２３を制御することによって、横行トロリー２２が主索２１に沿って移動するとともに、横行トロリー２２の速度及び加速度が制御される。制御装置４０が第２ウインチ２８を制御することによって、主索２１の端及び走行トロリー２７が軌索２６に沿って移動する。制御装置４０が昇降ウインチ３０を制御することによって、吊り具２９が昇降する。制御装置４０が開閉器２９ｃを制御することによって、開閉器２９ｃが開閉する。

【0044】

なお、制御装置４０による第１ウインチ２３の制御は、開ループ制御と閉ループ制御のどちらであってもよい。開ループ制御とは、制御装置４０が第１ウインチ２３の回転速度及び回転加速度等を監視することなく、第１ウインチ２３の回転速度及び回転加速度を制御することをいう。閉ループ制御とは、制御装置４０がロータリーエンコーダ等によって第１ウインチ２３の回転速度及び回転加速度と横行トロリー２２の位置等を監視しながら、第１ウインチ２３の回転速度及び回転加速度を制御することをいう。制御装置４０によるウインチ２８，３０の制御も、開ループ制御と閉ループ制御のどちらであってもよい。

【0045】

操縦器４１は、ウインチ２３，２８，３０及び開閉器２９ｃを遠隔操作するために利用される。操縦器４１は、操作レバー、足踏みペダル、ハンドル、押しボタン、ジョイスティック及びスイッチ等のような入力デバイスを有する。作業員が操縦器４１に対して操作を行うと、操縦器４１が操作内容に従った信号を制御装置４０に出力し、制御装置４０がその信号に従ってウインチ２３，２８，３０及び開閉器２９ｃを制御する。これにより、ウインチ２３，２８，３０及び開閉器２９ｃが遠隔操作される。なお、通常、ケーブルクレーン１０は制御装置４０によって自動運転され、作業員が操縦器４１を用いてケーブルクレーン１０を補助的に手動運転する。

【0046】

［４． ケーブルクレーンの動作］
制御装置４０がウインチ２３，２８，３０及び開閉器２９ｃを制御することに伴うケーブルクレーン１０の動作について説明する。併せて、ケーブルクレーン１０を用いて、吊り荷としての生コンクリートを運搬する方法について説明する。併せて、ケーブルクレーン１０を用いて、構造物９９を施工する方法について説明する。

【0047】

（１） 積み替え場所の調整
制御装置４０が第２ウインチ２８を作動させることによって、走行トロリー２７が軌索２６に沿って移動する。これにより、主索２１の端が軌索２６に沿って変位し、積み替え場所Ｐ１の位置がバンカー軌道１２に沿って調整される。走行トロリー２７の移動の際にウインチによって主索２１の巻き取り・繰り出しが行われることによって、主索２１の長さ及び張力が走行トロリー２７から第１の塔２４までの距離に合わせて適切に調整されてもよい。

【0048】

（２） 吊り具の積み替え場所への移動
制御装置４０が第１ウインチ２３を作動させることによって、横行トロリー２２が主索２１に沿って山９１及び走行トロリー２７の方へ移動する。併せて、制御装置４０が昇降ウインチ３０を作動させることによって、吊り具２９が下降する。そして、横行トロリー２２が積み替え場所Ｐ１の上方にまで移動したら、制御装置４０が第１ウインチ２３を停止させる。更に、吊り具２９が積み替え場所Ｐ１まで下降したら、制御装置４０が昇降ウインチ３０を停止させる。制御装置４０が昇降ウインチ３０を停止させるタイミングは、制御装置４０が第１ウインチ２３を停止させるタイミングと同時であってよい。

【0049】

この際、運搬車１３が生コンクリートをバッチャープラント１１から積み替え場所Ｐ１まで運搬する。

【0050】

（３） 積み替え
制御装置４０が開閉器２９ｃを制御することによって、開閉器２９ｃが閉じる。そして、運搬車１３が積み替え動作をすることによって、生コンクリートが運搬車１３から吊り具２９のバケット２９ｂに積み替えられる。

【0051】

（４） 運搬先への生コンクリートの運搬
図４は、吊り具２９が積み替え場所Ｐ１から運搬先Ｐ２まで移動する際の吊り具２９の軌跡を示した図である。図４において、吊り具２９の軌跡が丸印により示されている。

【0052】

運搬先Ｐ２は、生コンクリートが運搬される目的地をいう。積み替え場所Ｐ１から鉛直上方に向かって主索２１と交差する箇所Ｐ３を出発地Ｐ３という。運搬先Ｐ２から鉛直直上に向かって主索２１と交差する箇所Ｐ４を目的地Ｐ４という。三次元の直交座標系における積み替え場所Ｐ１、運搬先Ｐ２、出発地Ｐ３及び目的地Ｐ４の位置は、構造物９９の設計データなどから決まる既知データである。つまり、制御装置４０は、積み替え場所Ｐ１、運搬先Ｐ２、出発地Ｐ３及び目的地Ｐ４のＸＹＺ座標を予め記憶している。

【0053】

生コンクリートの積み替え後、制御装置４０が第１ウインチ２３の回転速度を漸増するよう第１ウインチ２３を加速制御することによって、横行トロリー２２が加速しながら出発地Ｐ３から目的地Ｐ４の方へ移動する。横行トロリー２２の加速中の横行トロリー２２の加速度は一定であってもよいし、時間経過に伴って漸増してもよい。また、制御装置４０が、位置計測器３１，３２によって計測された横行トロリー２２の計測位置及び吊り具２９の計測位置に基づいて吊り具２９の振れ角度θ [rad] 及びその角速度ω [rad/s]を算出するとともに、振れ角度θ及び角速度ωに基づいて第１ウインチ２３の速度及び加速度を調整してもよい。調整された第１ウインチ２３の速度及び加速度は、吊り具２９の振れの相殺に寄与する。ここで、振れ角度θは、図３に示すように、位置検出部３１を通る鉛直線と、位置検出部３１及び位置検出部３２を通る直線とが成す角度である。角速度ωは、振れ角度θを時間で微分することによって算出される。
横行トロリー２２の移動開始と同時に、制御装置４０が昇降ウインチ３０を作動させることによって、吊り具２９が上昇する。

【0054】

吊り具２９が横行トロリー２２の近くまで上昇したら、制御装置４０が昇降ウインチ３０を停止させる。また、第１ウインチ２３の速度が第１所定値まで上昇したら、制御装置４０が第１ウインチ２３の回転速度を第１所定値に維持するよう第１ウインチ２３を定速制御する。そのため、横行トロリー２２が一定の速度Ｖ１[m/s] で移動する。横行トロリー２２の定速移動中では、吊り具２９が横行トロリー２２からほぼ鉛直に吊り下げられる。なお、横行トロリー２２の定速移動の前の加速中に第１ウインチ２３及び横行トロリー２２の加速度が制御装置４０によって振れ角度θ及び角速度ωに基づいて制御されたため、横行トロリー２２の運動が加速運動から定速運動に切り替わった時には、吊り具２９の振れが止まる。

【0055】

横行トロリー２２の定速移動中、制御装置４０が昇降ウインチ３０を作動させることによって、吊り具２９が下降する。

【0056】

横行トロリー２２の定速移動中、制御装置４０が横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離を監視する。具体的には、制御装置４０は、第１位置計測器３１によって計測された横行トロリー２２の計測位置を第１位置計測器３１から取得する度に、横行トロリー２２の計測位置と目的地Ｐ４の位置とに基づいて、横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離を算出するとともに、その距離を閾値と比較する。ここで、閾値は、一定の値ではなく、第１ウインチ２３の回転速度、つまり横行トロリー２２の速度から決まる正の値であり、制御装置４０が横行トロリー２２の速度から閾値を算出する。つまり、閾値を求める式は横行トロリー２２の速度の関数であり、例えば、横行トロリー２２の速度が高いほど、制御装置４０によって算出される閾値が高い。図４に示されるＴｈ [m] は閾値の値である。

【0057】

比較の結果、横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離が閾値Ｔｈに到達しなければ、制御装置４０が第１ウインチ２３の定速制御を継続する。
比較の結果、横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離が閾値Ｔｈに到達したら、制御装置４０が第１ウインチ２３の減速制御を開始する。以下に、図５～図７を参照して、減速制御について詳細に説明する。図５は、横行トロリー２２の速度Ｖ [m/s] の変化を示したグラフである。図５において、横軸は横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離Ｌ [m] を表し、縦軸は横行トロリー２２の速度Ｖを表す。図６は、横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離Ｌと目標値Ｃ [rad] の関係と、距離Ｌと振れ角度θ [rad] の関係とを示したグラフである。図７は、横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離Ｌと目標値Ｃ [rad] の関係を示したグラフである。図６及び図７において、横軸は横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離Ｌ [m] を表し、縦軸は目標値Ｃ及び振れ角度θを表す。

【0058】

横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離が閾値Ｔｈに到達したら、制御装置４０が第１ウインチ２３の回転速度を第１所定値から第２所定値まで立ち下げる。これにより、横行トロリー２２の速度Ｖが速度Ｖ１[m/s] から速度Ｖ２ [m/s] に急低下することから、吊り具２９及び生コンクリートが横行トロリー２２を支点とした振り子の運動をする。ここで、並進運動する横行トロリー２２から懸下された吊り具２９及び生コンクリートを剛体振り子とした場合、横行トロリー２２及び剛体振り子からなる系の運動方程式は、次のように表される。

【0059】

【数1】

【0060】

この運動方程式は横行トロリー２２の加速度と剛体振り子の振れ角度との関係を記述していることから、横行トロリー２２の速度及び加速度の制御によって剛体振り子の振れ角度を制御できることがわかる。剛体振り子、つまり吊り具２９の振れ角度を制御するべく、制御装置４０が以下のような処理を行う。

【0061】

横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離が閾値に到達した以降、制御装置４０は、位置計測器３１，３２から横行トロリー２２の計測位置及び吊り具２９の計測位置を取得する度に、以下の振れ角度算出処理、目標値算出処理、比較処理及び減速度調整処理を行う。

【0062】

振れ角度算出処理では、制御装置４０が、位置計測器３１，３２によって計測された横行トロリー２２の計測位置及び吊り具２９の計測位置に基づいて、吊り具２９の振れ角度θ [rad] を算出する。更に、制御装置４０が、吊り具２９の振れ角度θを時間微分することによって、角速度ωを算出する。

【0063】

目標値算出処理では、制御装置４０が、横行トロリー２２の計測位置に基づいて、目標値Ｃ [rad] を算出する。より具体的には、制御装置４０が、横行トロリー２２の計測位置と目的地Ｐ４の位置とに基づいて横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離を算出した上で、その距離から目標値Ｃを算出する。図６又は図７に示すように、目標値Ｃは、横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離から決まる正の値である。つまり、目標値Ｃを求める式は横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離の関数であり、その距離が短いほど、制御装置４０によって算出される目標値Ｃが低くなる。図６に示す例では、制御装置４０は、横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離に対応する目標値Ｃを、正の比例定数によって定められる線形一次関数の式から算出する。図７に示す例では、制御装置４０は、横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離に対応する目標値Ｃを、縦軸と横軸によって定義されるグラフにおいて原点を通って下に凸の曲線を描く関数の式から算出する。

【0064】

比較処理では、制御装置４０が、振れ角度算出処理で算出した振れ角度θと、目標値算出処理で算出した目標値Ｃを比較する。

【0065】

減速度調整処理では、制御装置４０が、比較処理の比較結果に従って第１ウインチ２３の減速度を調整する。減速度とは、負の加速度の絶対値のことをいう。従って、減速度が大きいほど、単位時間当たりの速度の減少量が大きい。

【0066】

減速度調整処理について具体的に説明する。
振れ角度θが目標値Ｃに等しければ、制御装置４０が第１ウインチ２３の減速度を維持させるように第１ウインチ２３の回転速度を減速するため、横行トロリー２２が等減速度運動の並進をする。

【0067】

振れ角度θが目標値Ｃよりも大きければ、制御装置４０が第１ウインチ２３の減速度を減少させるように第１ウインチ２３の回転速度を減速するため、横行トロリー２２の減速度が減少する。そのため、吊り具２９は、その振れ角度が目標値Ｃに近づくように振れる。なお、振れ角度θと目標値Ｃの差の絶対値が大きいほど、制御装置４０が減少させる第１ウインチ２３の減速度の減少量が大きくてもよい。

【0068】

振れ角度θが目標値Ｃよりも小さければ、制御装置４０が第１ウインチ２３の減速度を増加させるように第１ウインチ２３の回転速度を減速するため、横行トロリー２２の減速度が増加する。そのため、吊り具２９は、その振れ角度が目標値Ｃに近づくように振れる。なお、振れ角度θと目標値Ｃの差の絶対値が大きいほど、制御装置４０が増加させる第１ウインチ２３の減速度の増加量が大きくてもよい。

【0069】

以後、横行トロリー２２が目的地Ｐ４に到達するまで、制御装置４０は、位置計測器３１，３２から計測位置を取得する度に、振れ角度算出処理、目標値算出処理、比較処理及び減速度調整処理を行う。

【0070】

なお、横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離が閾値Ｔｈに到達した時から図６に示す交点Ｐのように振れ角度θが目標値Ｃに到達する時までは、制御装置４０が減速度調整処理を行うことなく横行トロリー２２の速度を単に漸減させてもよいし、横行トロリー２２の速度を速度Ｖ２ [m/s] に維持してもよい。また、横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離が閾値Ｔｈに到達した時から角速度ωがゼロになる時までは、制御装置４０が減速度調整処理を行うことなく横行トロリー２２の速度を単に漸減させてもよいし、横行トロリー２２の速度を速度Ｖ２ [m/s] に維持してもよい。

【0071】

横行トロリー２２が目的地Ｐ４に到達した時には、第１ウインチ２３の回転速度は、上述のような制御装置４０によってゼロになる。そのため、横行トロリー２２が目的地Ｐ４で停止する。また、制御装置４０が減速度調整処理により第１ウインチ２３の減速度、ひいては横行トロリー２２の減速度を調整するため、横行トロリー２２が目的地Ｐ４に到達した時には吊り具２９の振れも止まる。特に、目標値Ｃを求める式が図７に示すような曲線の関数であれば、吊り具２９の振れが止まる時が、横行トロリー２２が目的地Ｐ４に到達した時に合いやすい。

【0072】

上述のように、制御装置４０が減速制御を行っている際も、吊り具２９が継続的に下降する。横行トロリー２２が目的地Ｐ４に到達する時又はその少し前に、吊り具２９が運搬先Ｐ２の高さにまで到達するので、制御装置４０が昇降ウインチ３０を停止させる。そのため、横行トロリー２２が目的地Ｐ４に到達する時には、吊り具２９も運搬先Ｐ２に到達する。

【0073】

（５） 投下
その後、制御装置４０が開閉器２９ｃを制御することによって、開閉器２９ｃが開く。そのため、バケット２９ｂ内の生コンクリートがバケット２９ｂからその下方へ投下される。なお、作業員が操縦器４１を操作することによって、開閉器２９ｃが開いてもよい。

【0074】

（６） 積み替え場所への吊り具の戻り
生コンクリートの投下後、制御装置４０が第１ウインチ２３の回転速度を漸増するよう第１ウインチ２３を加速制御することによって、横行トロリー２２が加速しながら目的地Ｐ４から出発地Ｐ３の方へ移動する。横行トロリー２２の加速中の横行トロリー２２の加速度は一定であってもよいし、時間経過に伴って漸増してもよい。

【0075】

横行トロリー２２の移動開始と同時に、制御装置４０が昇降ウインチ３０を作動させることによって、吊り具２９が上昇する。

【0076】

吊り具２９が横行トロリー２２の近くまで上昇したら、制御装置４０が昇降ウインチ３０を停止させる。また、第１ウインチ２３の速度が第１所定値まで上昇したら、制御装置４０が第１ウインチ２３の回転速度を第１所定値に維持するよう第１ウインチ２３を定速制御する。

【0077】

横行トロリー２２が出発地Ｐ３に近づいたら、制御装置４０が第１ウインチ２３の回転速度を漸減するよう第１ウインチ２３を減速制御する。そのため、横行トロリー２２が減速しながら出発地Ｐ３の方へ移動する。また、制御装置４０が昇降ウインチ３０を作動させることによって、吊り具２９が下降する。

【0078】

横行トロリー２２が出発地Ｐ３に到達した時には、制御装置４０が第１ウインチ２３を停止させる。横行トロリー２２が出発地Ｐ３に到達する時又はその少し前に、吊り具２９が積み替え場所Ｐ１の高さにまで到達するので、制御装置４０が昇降ウインチ３０を停止させる。そのため、横行トロリー２２が出発地Ｐ３に到達する時には、吊り具２９も積み替え場所Ｐ１に到達する。

【0079】

以後、上述のような「（３） 積み替え」、「（４） 目的地への生コンクリートの運搬」、「（５） 投下」及び「（６） 積み替え場所への吊り具の戻り」が繰り返されることによって、生コンクリートが次々に谷９３に運搬されて投下される。

【0080】

［５． 有利な効果］
横行トロリー２２が目的地Ｐ４へ移動する際に、横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離が閾値Ｔｈ以下になったら、横行トロリー２２が減速されて、横行トロリー２２の減速度が調整される。具体的には、計測された吊り具２９の振れ角度θが目標値Ｃに等しければ、横行トロリー２２の減速度が維持され、振れ角度θが目標値Ｃよりも大きければ、横行トロリー２２の減速度が減少し、振れ角度θが目標値Ｃよりも小さければ、横行トロリー２２の減速度が増加する。それゆえ、横行トロリー２２の減速中に吊り具２９が下降して、吊り具２９及吊り荷の重心から横行トロリー２２までの距離が変化しても、吊り具２９の振れ角度θが目標値Ｃに収束される。そのため、横行トロリー２２が目的地Ｐ４に到達した時には、吊り具２９の振れも止まる。

【0081】

図６及び図７に示すように、目標値Ｃを求める式は横行トロリー２２から目的地Ｐ４までの距離の関数であり、横行トロリー２２が目的地Ｐ４に近づくにつれて、目標値Ｃが低く算出される。そのような目標値Ｃと振れ角度θの比較結果に従って横行トロリー２２の減速度が調整されるため、横行トロリー２２が目的地Ｐ４に到達した時には、吊り具２９の振れも止まる。

【0082】

横行トロリー２２が目的地Ｐ４へ移動する際に吊り具２９が下降し、横行トロリー２２が目的地Ｐ４に到達した時には吊り具２９の振れも止まる。よって、横行トロリー２２が目的地Ｐ４に到達した直後に、生コンクリートをバケット２９ｂからその下方へ投下することができる。１回当たりのコンクリートの打設サイクルが短く、構造物９９の施工工期の短期化も実現できる。

【符号の説明】

【0083】

２０ ケーブルクレーン
２１ 主索
２２ 横行トロリー
２３ 第１ウインチ（駆動装置）
２９ 吊り具
３１ 第１位置計測器
３２ 第２位置計測器
４０ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】