特許 7194662 クレーンの自動運転装置及び、自動運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-14

(45)【発行日】2022-12-22

(54)【発明の名称】クレーンの自動運転装置及び、自動運転方法

(51)【国際特許分類】

   B66C 13/48 20060101AFI20221215BHJP

   B66C 13/08 20060101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

B66C13/48 G

B66C13/08 Q

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019182285

(22)【出願日】2019-10-02

(65)【公開番号】P2021054639

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2021-09-06

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(73)【特許権者】

【識別番号】000154901

【氏名又は名称】株式会社北川鉄工所

(74)【復代理人】

【識別番号】110000213

【氏名又は名称】弁理士法人プロスペック特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100171619

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 顕雄

(74)【代理人】

【識別番号】110002550

【氏名又は名称】ＡＴ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】蔵元 一成

(72)【発明者】

【氏名】向井 啓通

(72)【発明者】

【氏名】岩下 正剛

(72)【発明者】

【氏名】東 努

(72)【発明者】

【氏名】牧長 良治

(72)【発明者】

【氏名】倉本 奏

(72)【発明者】

【氏名】阿藻 徳彦

(72)【発明者】

【氏名】松田 浩成

(72)【発明者】

【氏名】菜原 周郎

【審査官】須山 直紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１８３０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９５３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－００６１７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｃ １３／４８

Ｂ６６Ｃ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の始点にて荷を保持した保持部を、前記始点から上昇させて所定の終点に向けて移動させると共に該終点に向けて降下させ、前記終点にて前記保持部から前記荷を降ろした後、前記保持部を前記始点に戻す搬送動作を駆動装置の駆動により行うクレーンの自動運転装置であって、
前記駆動装置の駆動をティーチングプレイバック方式に基づき自動制御することにより、前記クレーンに前記搬送動作を自動で繰り返し行わせる自動運転制御手段と、
前記保持部の水平方向の位置情報を取得可能な位置情報取得手段と、
前記自動制御により前記保持部が前記終点に向けて降下する際に、前記位置情報取得手段により取得される前記保持部の水平方向の位置情報と、予め記憶した前記終点の水平方向の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記終点に対する水平方向の相対位置を補正する降下時補正制御手段と、を備える
ことを特徴とするクレーンの自動運転装置。

【請求項2】

前記搬送動作の前記保持部を前記終点から前記始点に戻す動作は、前記荷を放出した前記保持部を、前記終点から上昇させて前記始点に向けて移動させると共に該始点に向けて降下させ、前記保持部を前記始点に着床させる動作をさらに含み、
前記降下時補正制御手段は、前記自動制御により前記保持部が前記始点に向けて降下する際に、前記位置情報取得手段により取得される前記保持部の水平方向の位置情報と、予め記憶した前記始点の水平方向の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記始点に対する水平方向の相対位置を補正する
請求項１に記載のクレーンの自動運転装置。

【請求項3】

前記自動制御により前記保持部が前記始点又は前記終点から上昇する際に、予め記憶した前記保持部を上方に向けて直線的に上昇させるのに必要な前記保持部の横方向への移動量に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の上昇軌道を補正する上昇時補正制御手段をさらに備える
請求項２に記載のクレーンの自動運転装置。

【請求項4】

所定の始点にて荷を保持した保持部を、前記始点から上昇させて所定の終点に向けて移動させると共に該終点に向けて降下させ、前記終点にて前記保持部から前記荷を降ろした後、前記保持部を前記始点に戻す搬送動作を駆動装置の駆動により行うクレーンの自動運転方法であって、
前記駆動装置の駆動をティーチングプレイバック方式に基づき自動制御することにより、前記クレーンに前記搬送動作を自動で繰り返し行わせ、前記自動制御により前記保持部が前記終点に向けて降下する際に、前記保持部の水平方向の位置情報と前記終点の水平方向の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記終点に対する水平方向の相対位置を補正する
ことを特徴とするクレーンの自動運転方法。

【請求項5】

前記搬送動作の前記保持部を前記終点から前記始点に戻す動作は、前記荷を放出した前記保持部を、前記終点から上昇させて前記始点に向けて移動させると共に該始点に向けて降下させ、前記保持部を前記始点に着床させる動作をさらに含み、
前記自動制御により前記保持部が前記始点に向けて降下する際に、前記保持部の水平方向の位置情報と前記始点の水平方向の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記始点に対する水平方向の相対位置を補正する
請求項４に記載のクレーンの自動運転方法。

【請求項6】

前記自動制御により前記保持部が前記始点又は前記終点から上昇する際に、前記保持部を上方に向けて直線的に上昇させるのに必要な前記保持部の横方向への移動量に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の上昇軌道を補正する
請求項５に記載のクレーンの自動運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、クレーンの自動運転装置及び、自動運転方法に関し、特に、タワークレーンの自動運転に好適な技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

タワークレーンは、主として、ダム工事、高層建築工事、プラント建設工事等に広く用いられている。この種のタワークレーンは、ジブの旋回・起伏、ワイヤロープの巻上げ・巻下げを適宜に行うことにより、荷を所定の荷取り地点（始点）から荷降し地点（終点）へと搬送する。荷の搬送をオペレータの手動操作により長時間に亘って行うと、長時間に亘って行うことによるオペレータの負荷増加や、単純操作の繰り返しに伴う集中力の欠如等による人為的ミスの誘発を招く可能性がある。

【0003】

このため、タワークレーンを予め設定した搬送経路に従って自動運転することにより、オペレータの負担軽減や人為的ミスの防止を図ることが望まれる。例えば、特許文献１，２には、ティーチングプレイバック方式によりクレーンを自動運転することにより、荷を自動搬送する技術が開示さている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開昭６４－０６０５９５号公報

【文献】特開昭６１－１６２４９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ティーチングプレイバック方式により荷を繰り返し自動搬送すると、荷の放出（荷重解放）によるクレーンの姿勢変化や、荷の種類変更に伴う荷重変化、風等の外乱の影響を受けて、ティーチングで設定した搬送経路と、プレイバックによる搬送軌道との間に誤差が生じる場合がある。このような誤差が往復に伴い累積されると、搬送軌道が当初の設定経路から大きく外れてしまい、自動運転を継続させられなくなるといった課題がある。

【0006】

本開示の技術は、クレーンを継続的に自動運転可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の装置は、少なくとも荷を保持した保持部を、所定の始点から上昇させて所定の終点に向けて移動させると共に該終点に向けて降下させ、前記保持部から前記終点に前記荷を降ろす搬送動作を駆動装置の駆動により行うクレーンの自動運転装置であって、前記駆動装置の駆動を自動制御することにより、前記クレーンに前記搬送動作を自動で行わせる自動運転制御手段と、前記保持部の位置情報を取得可能な位置情報取得手段と、前記自動制御により前記保持部が前記終点に向けて降下する際に、前記位置情報取得手段により取得される前記保持部の位置情報と、予め記憶した前記終点の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記終点に対する相対位置を補正する降下時補正制御手段と、を備えることを特徴とする。

【0008】

また、前記搬送動作は、前記荷を放出した前記保持部を、前記終点から上昇させて前記始点に向けて移動させると共に該始点に向けて降下させ、前記保持部を前記始点に着床させる動作をさらに含み、前記降下時補正制御手段は、前記自動制御により前記保持部が前記始点に向けて降下する際に、前記位置情報取得手段により取得される前記保持部の位置情報と、予め記憶した前記始点の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記始点に対する相対位置を補正することが好ましい。

【0009】

また、前記自動制御により前記保持部が前記始点又は前記終点から上昇する際に、予め記憶した前記保持部を上方に向けて直線的に上昇させるのに必要な前記保持部の横方向への移動量に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の上昇軌道を補正する上昇時補正制御手段をさらに備えることが好ましい。

【0010】

本開示の方法は、少なくとも荷を保持した保持部を、所定の始点から上昇させて所定の終点に向けて移動させると共に該終点に向けて降下させ、前記保持部から前記終点に前記荷を降ろす搬送動作を駆動装置の駆動により行うクレーンの自動運転方法であって、前記駆動装置の駆動を自動制御することにより、前記クレーンに前記搬送動作を自動で行わせ、前記自動制御により前記保持部が前記終点に向けて降下する際に、前記保持部の位置情報と前記終点の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記終点に対する相対位置を補正することを特徴とする。

【0011】

また、前記搬送動作は、前記荷を放出した前記保持部を、前記終点から上昇させて前記始点に向けて移動させると共に該始点に向けて降下させ、前記保持部を前記始点に着床させる動作をさらに含み、前記自動制御により前記保持部が前記始点に向けて降下する際に、前記保持部の位置情報と前記始点の位置情報との偏差に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の前記始点に対する相対位置を補正することが好ましい。

【0012】

また、前記自動制御により前記保持部が前記始点又は前記終点から上昇する際に、前記保持部を上方に向けて直線的に上昇させるのに必要な前記保持部の横方向への移動量に基づいて前記駆動装置を駆動させることにより、前記保持部の上昇軌道を補正することが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本開示の技術によれば、クレーンを継続的に自動運転可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係るクレーンを示す模式的な全体構成図である。

【図2】本実施形態に係るクレーンの自動運転による往路地切り工程を説明する模式図である。

【図3】本実施形態に係るクレーンの自動運転による往路旋回工程を説明する模式図である。

【図4】本実施形態に係るクレーンの自動運転による荷降ろし工程を説明する模式図である。

【図5】本実施形態に係るクレーンの自動運転による復路地切り工程を説明する模式図である。

【図6】本実施形態に係るクレーンの自動運転による復路旋回工程を説明する模式図である。

【図7】本実施形態に係るクレーンの自動運転による着床工程を説明する模式図である。

【図8】本実施形態に係るクレーンに搭載された制御装置及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。

【図9】本実施形態に係るクレーンによる自動運転（往路）の処理の流れを説明するフローチャートである。

【図10】本実施形態に係るクレーンによる自動運転（復路）の処理の流れを説明するフローチャートである。

【図11】本実施形態に係るクレーンの自動運転装置及び自動運転方法の作用を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係るクレーンの自動運転装置及び、自動運転方法について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

【0016】

［クレーン］
図１は、本実施形態に係るクレーン１を示す模式的な全体構成図である。

【0017】

図１に示すように、クレーン１は、固定式のタワークレーンであって、基礎フレーム２に固定されたマスト（タワー）１０と、マスト１０に昇降可能に設けられた昇降装置１１と、昇降装置１１に旋回可能に設けられた旋回体１２と、旋回体１２に起伏可能に設けられたジブ（ブーム）１４とを備えている。なお、クレーン１は、固定式に限定されず、移動式のホイールクレーン等であってもよい。また、クレーン１は、所定の荷を始点から終点に搬送可能なものであれば、例えば、天井クレーン等であってもよい。

【0018】

旋回体１２は、旋回装置２４の駆動によりマスト１０を軸心に回転駆動する。旋回体１２には、巻上ワイヤロープ２１が巻き回された巻上ウィンチ２０及び、起伏ワイヤロープ２３が巻き回された起伏ウィンチ２２が設けられている。また、旋回体１２には、ジブ１４を支持する支持フレーム２５が設けられている。巻上ウィンチ２０、起伏ウィンチ２２及び、旋回装置２４は、本開示の駆動装置の一例である。

【0019】

巻上ワイヤロープ２１の先端には、所定の荷を保持するバケット２６（本開示の保持部の一例）が取り付けられている。巻上ウィンチ２０を駆動すると、巻上ワイヤロープ２１が巻き取られ、又は、送り出されることにより、バケット２６が鉛直方向に昇降移動するようになっている。

【0020】

起伏ワイヤロープ２３の先端は、ジブ１４の先端側に取り付けられている。起伏ウィンチ２２を駆動すると、起伏ワイヤロープ２３が巻き取られ、又は、送り出されることにより、ジブ１４が基端側を支点に起伏作動するようになっている。

【0021】

［搬送動作］
図２～７は、本実施形態に係るクレーン１の自動運転による各動作工程を説明する模式図である。以下では、ダム工事におけるコンクリートの搬送を一例として説明する。

【0022】

なお、図２～７中に示されたＸ方向及びＹ方向は、互いに直交する水平方向（横方向）の軸であり、Ｚ方向は、Ｘ軸及びＹ軸と直交する鉛直方向（縦方向）の軸である。また、始点Ａは、搬送対象となるコンクリートＣが不図示のトランスファーカー等により運び込まれるバンカー線（荷取り地点）、終点Ｂは、搬送したコンクリートＣを放出するグランドホッパＧＨが設けられた打設場（荷降ろし地点）をそれぞれ示している。

【0023】

図２に示すように、始点Ａでは、バケット２６にコンクリートＣを投入し、巻上ウィンチ２０及び、起伏ウィンチ２２を駆動させながら、バケット２６を始点Ａ上方の所定の往路旋回開始位置Ａ１まで上昇させる（以下、往路地切り工程という）。ここで、往路旋回開始位置Ａ１は、後述するティーチングにより設定した、クレーン１が往路旋回動作を開始するバケット２６のＸ－Ｙ－Ｚ位置である。

【0024】

往路地切り工程において、バケット２６をＺ方向へ上昇させる巻上ウィンチ２０の駆動は、後述するプレイバック制御により実行される。また、バケット２６をＸ－Ｙ方向へ調整移動する起伏ウィンチ２２の駆動は、後述する荷吊り上げ時補正制御により実行される。荷吊り上げ時補正制御は、コンクリートＣの荷重によるクレーン１の姿勢変化（例えば、マスト１０のバケット２６側への倒れ込みや、ジブ１４の下方への撓み）に対して、バケット２６をＺ方向へ略直線的に上昇させるための補正制御である。荷吊り上げ時補正制御の詳細については後述する。

【0025】

図３に示すように、バケット２６を往路旋回開始位置Ａ１まで上昇させたならば、旋回装置２４や起伏ウィンチ２２を駆動してジブ１４を旋回起伏させ、ダム堤体Ｄ等の障害物を避けながらバケット２６を終点Ｂ上方の所定の往路旋回停止位置Ｂ１まで旋回移動させる（以下、往路旋回工程という）。ここで、往路旋回停止位置Ｂ１は、後述するティーチングにより設定した、クレーン１が往路旋回動作を停止するバケット２６のＸ－Ｙ－Ｚ位置である。往路旋回工程において、旋回装置２４や起伏ウィンチ２２の駆動は、後述するプレイバック制御により実行される。

【0026】

図４に示すように、バケット２６を往路旋回停止位置Ｂ１まで移動させたならば、巻上ウィンチ２０、起伏ウィンチ２２及び、旋回装置２４を駆動し、バケット２６を終点Ｂに設置されたグランドホッパＧＨに向けて降下させる（以下、荷降ろし工程という）。この際、バケット２６は、グランドホッパＧＨ内の底部から所定の高さ位置で停止させてもよく、或は、グランドホッパＧＨの底部に着床させてもよい。

【0027】

荷降ろし工程において、バケット２６をＺ方向へ降下させる巻上ウィンチ２０の駆動は、後述するプレイバック制御により実行される。また、バケット２６をＸ－Ｙ方向へ調整移動させる起伏ウィンチ２２及び、又は旋回装置２４の駆動は、後述する荷降ろし時補正制御により実行される。荷降ろし時補正制御は、バケット２６のグランドホッパＧＨに対するＸ－Ｙ方向の相対位置を補正して、バケット２６をグランドホッパＧＨの枠内に確実に収めるための補正制御である。荷降ろし時補正制御の詳細については後述する。

【0028】

図５に示すように、バケット２６からコンクリートＣを放出したならば、巻上ウィンチ２０及び、起伏ウィンチ２２を駆動させながら、バケット２６を終点Ｂ上方の所定の復路旋回開始位置Ｂ２まで上昇させる（以下、復路地切り工程という）。ここで、復路旋回開始位置Ｂ２は、後述するティーチングにより設定した、クレーン１が復路旋回動作を開始するバケット２６のＸ－Ｙ－Ｚ位置である。

【0029】

復路地切り工程において、バケット２６をＺ方向へ上昇させる巻上ウィンチ２０の駆動は、後述するプレイバック制御により実行される。また、バケット２６をＸ－Ｙ方向へ調整移動する起伏ウィンチ２２の駆動は、後述する荷重解放時補正制御により実行される。荷重解放時補正制御は、コンクリートＣの放出（荷重解放）によるクレーン１の姿勢変化（例えば、マスト１０のバケット２６とは反対側への反りや、ジブ１４の上方への反り）に対して、バケット２６をＺ方向へ略直線的に上昇させるための補正制御である。荷重解放時補正制御の詳細については後述する。

【0030】

図６に示すように、バケット２６を復路旋回開始位置Ｂ２まで上昇させたならば、旋回装置２４や起伏ウィンチ２２を駆動してジブ１４を旋回起伏させ、ダム堤体Ｄ等の障害物を避けながらバケット２６を始点Ａ上方の所定の復路旋回停止位置Ａ２まで旋回移動させる（以下、復路旋回工程という）。ここで、復路旋回停止位置Ａ２は、後述するティーチングにより設定した、クレーン１が復路旋回動作を停止するバケット２６のＸ－Ｙ－Ｚ位置である。復路旋回工程において、旋回装置２４や起伏ウィンチ２２の駆動は、後述するプレイバック制御により実行される。

【0031】

図７に示すように、バケット２６を復路旋回停止位置Ａ２まで移動させたならば、巻上ウィンチ２０、起伏ウィンチ２２及び、旋回装置２４を駆動し、バケット２６を始点Ａに設置された台座Ｐに向けて降下させ、バケット２６を台座Ｐ上に着床させる（以下、着床工程という）。

【0032】

着床工程において、バケット２６をＺ方向へ降下させる巻上ウィンチ２０の駆動は、後述するプレイバック制御により実行される。また、バケット２６をＸ－Ｙ方向へ調整移動する起伏ウィンチ２２及び、又は旋回装置２４の駆動は、後述する着床時補正制御により実行される。着床時補正制御は、バケット２６の台座Ｐに対するＸ－Ｙ方向の相対位置を補正して、バケット２６を台座Ｐの上面に確実に着床させるための補正制御である。着床時補正制御の詳細については後述する。

【0033】

以降、上述の図２～７に示す各動作工程を連続的に実行することにより、コンクリートＣを始点Ａから終点Ｂに向けて繰り返し自動搬送する。

【0034】

［制御装置］
図８は、本実施形態に係るクレーン１に搭載された制御装置１００及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。

【0035】

図８に示すように、クレーン１には、クレーン１の各種状態量を取得するセンサ類や装置類５０～５３が搭載されている。

【0036】

旋回角取得エンコーダ５０は、旋回装置２４による旋回体１２の旋回角、すなわち、ジブ１４の旋回角を取得する。起伏角取得エンコーダ５１は、起伏ウィンチ２２の回転数からジブ１４の起伏角を取得する。昇降位置取得エンコーダ５２は、巻上ウィンチ２０の回転数からバケット２６の昇降位置を取得する。バケット位置取得装置５３（位置取得手段）は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）又は、ＧＰＳ（Global Positioning System）であって、ジブ１４の先端部に取り付けられており、当該先端部の鉛直方向下方にあるバケット２６の位置情報（Ｘ－Ｙ位置）を取得する。これらセンサ類や装置類５０～５３により取得される各種状態量は、制御装置１００に送信される。

【0037】

制御装置１００は、例えば、コンピュータ等の演算を行う装置であり、互いにバス等で接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を備え、プログラムを実行する。

【0038】

また、制御装置１００は、プログラムの実行により、手動操作制御部１１０、ティーチング記憶部１２０、プレイバック制御部１３０、荷吊り上げ時補正制御部１４０、荷降ろし時補正制御部１５０、荷重解放時補正制御部１６０及び、着床時補正制御部１７０を備える装置として機能する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアである制御装置１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

【0039】

手動操作制御部１１０は、オペレータによる操作装置２００の操作量に応じた作動指示信号を巻上ウィンチ２０、起伏ウィンチ２２及び、旋回装置２４に送信し、これらを駆動させることにより、クレーン１を旋回・起伏・巻上げ・巻下げ作動させる手動操作制御を実施する。

【0040】

ティーチング記憶部１２０は、ティーチング実行ボタン２１０がＯＮ操作された状態で、オペレータが操作装置２００を操作すると、当該操作に応じて手動操作制御部１１０から巻上ウィンチ２０、起伏ウィンチ２２及び、旋回装置２４へ送信される作動指示信号を記憶する。具体的には、ティーチング記憶部１２０は、オペレータによる操作装置２００の操作量に応じたクレーン１の旋回・起伏・巻上げ・巻下げの各動作の経路（Ｘ－Ｙ－Ｚ位置）と速度とを所定時間ごとに格納する。ティーチング記憶部１２０によるこれら経路及び速度の格納は、ティーチング実行ボタン２１０がＯＦＦ操作されると終了する。

【0041】

プレイバック制御部１３０は、本開示の自動運転制御手段の一例であって、プレイバック実行ボタン２２０がＯＮ操作されると、ティーチング記憶部１２０に格納されている旋回・起伏・巻上げ・巻下げの経路及び速度に応じた指示信号を巻上ウィンチ２０、起伏ウィンチ２２及び、旋回装置２４に送信し、これらを駆動させることにより、クレーン１を自動運転させるプレイバック制御を実施する。プレイバック制御は、プレイバック実行ボタン２２０がＯＦＦ操作されるか、或は、不図示の緊急停止ボタンがＯＮ操作されると停止する。

【0042】

本実施形態において、プレイバック制御は、往路地切り工程（図２参照）における巻上ウィンチ２０の駆動、往路旋回工程（図３参照）における旋回装置２４及び起伏ウィンチ２２の駆動、荷降ろし工程（図４参照）における巻上ウィンチ２０の駆動、復路地切り工程（図５参照）における巻上ウィンチ２０の駆動、復路旋回工程（図６参照）における旋回装置２４及び起伏ウィンチ２２の駆動、着床工程（図７参照）における巻上ウィンチ２０の駆動に適用される。

【0043】

荷吊り上げ時補正制御部１４０は、本開示の上昇時補正制御手段の一例であって、往路地切り工程において、コンクリートＣの荷重によるマスト１０の倒れ込みやジブ１４の撓みに対して、バケット２６が水平方向（Ｘ－Ｙ方向）に大きく振れることなく、始点Ａから鉛直方向（Ｚ方向）へ略直線的に上昇するように、ジブ１４を適宜に起伏させる（基本的には、ジブ１４を起こす）ことにより、バケット２６の上昇軌道を補正する荷吊り上げ時補正制御を実施する。

【0044】

具体的には、制御装置１００のメモリには、予め実験或はシミュレーション等により作製した、バケット２６の上昇位置と、バケット２６を鉛直方向に略直線的に上昇させるのに必要なジブ１４の起伏角との関係を規定したマップＭ１（グラフ又は数値データ）が格納されている。荷吊り上げ時補正制御部１４０は、往路地切り工程において、プレイバック制御による巻上ウィンチ２０の駆動（巻上げ）が開始されると、マップＭ１からバケット２６の上昇位置に応じたジブ１４の起伏角を読み取ると共に、読み取った起伏角に基づいて起伏ウィンチ２２を逐次駆動させるフィードフォワード制御を実行する。バケット２６の現在の上昇位置は、昇降位置取得エンコーダ５２により取得すればよい。

【0045】

このように、往路地切り工程において、コンクリートＣの荷重によるクレーン１の姿勢変化を考慮した荷吊り上げ時補正制御を行うことにより、バケット２６は始点Ａから往路旋回開始位置Ａ１に向けて鉛直方向に略直線的に上昇するようになる。

【0046】

なお、マップＭ１の個数は１個に限定されず、吊り荷の荷重毎に複数のマップＭ１を備えてもよい。この場合は、クレーン１の不図示の荷重センサにより取得される荷の荷重に応じて、複数のマップＭ１から最適なマップを適宜に選択するように構成すればよい。また、荷吊り上げ時補正制御は、フィードフォワード制御のみに限定されず、往路旋回開始位置Ａ１と、バケット位置取得装置５３により取得されるバケット２６の現在位置との偏差に基づいて起伏ウィンチ２２を駆動するフィードバック制御と組み合わせて行ってもよい。

【0047】

荷降ろし時補正制御部１５０は、本開示の降下時補正制御手段の一例であって、荷降ろし工程において、バケット２６の水平方向（Ｘ－Ｙ方向）位置がグランドホッパＧＨの枠内から外れている場合に、起伏ウィンチ２２及び、又は旋回装置２４を駆動して、バケット２６のグランドホッパＧＨに対する水平方向（Ｘ－Ｙ方向）の相対位置を補正することにより、バケット２６をグランドホッパＧＨの枠内に収める荷降ろし時補正制御を実施する。

【0048】

具体的には、制御装置１００のメモリには、水平方向（Ｘ－Ｙ方向）におけるグランドホッパＧＨの枠内位置が目標荷降ろし位置として予め格納されている。荷降ろし時補正制御部１５０は、バケット２６が往路旋回停止位置Ｂ１に到達すると、バケット位置取得装置５３から入力されるバケット２６の現在の水平方向位置（Ｘ－Ｙ位置）と目標荷降ろし位置とを比較し、これらの偏差を求める。そして、荷降ろし時補正制御部１５０は、求めた偏差が所定の閾値（バケット２６がグランドホッパＧＨの枠内に収まる値）を超えている場合には、偏差が当該閾値以下となるように起伏ウィンチ２２及び、又は旋回装置２４を逐次駆動させるフィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）を実行する。

【0049】

このように、荷降ろし工程において、バケット２６の水平方向位置とグランドホッパＧＨの枠位置との偏差に基づいて、バケット２６の水平方向位置を適宜に調整する荷降ろし時補正制御を行うことにより、バケット２６は終点Ｂに設けられたグランドホッパＧＨの枠内に確実に収められるようになる。

【0050】

なお、荷降ろし時補正制御は、プレイバック制御を中断し、プレイバック制御による巻上ウィンチ２０の駆動（巻下げ）が開始される前に実行してもよく、或は、プレイバック制御を中断することなく、プレイバック制御による巻上ウィンチ２０の駆動（巻下げ）と並行して実行してもよい。また、バケット位置取得装置５３は、ＧＮＳＳに限定されず、ジブ１４の先端位置を取得可能な他の公知のセンサ類を用いてもよく、或は、予め設定したクレーン１の所定の基準位置に対するジブ１４の現在の旋回角及び、起伏角から、ジブ１４の先端部に相当するバケット２６のＸ－Ｙ方向位置を推定演算するように構成してもよい。

【0051】

荷重解放時補正制御部１６０は、本開示の上昇時補正制御手段の一例であって、復路地切り工程において、コンクリートＣの放出によるマスト１０の反りやジブ１４の反りに対して、バケット２６が水平方向（Ｘ－Ｙ方向）に大きく振れることなく、終点Ｂから鉛直方向（Ｚ方向）へ略直線的に上昇するように、ジブ１４を適宜に起伏させる（基本的には、ジブ１４を倒す）ことにより、バケット２６の上昇軌道を補正する荷重解放時補正制御を実施する。

【0052】

具体的には、制御装置１００のメモリには、予め実験或はシミュレーション等により作製した、バケット２６の上昇位置と、バケット２６を鉛直方向に略直線的に上昇させるのに必要なジブ１４の起伏角との関係を規定したマップＭ２（グラフ又は数値データ）が格納されている。荷重解放時補正制御部１６０は、復路地切り工程において、プレイバック制御による巻上ウィンチ２０の駆動（巻上げ）が開始されると、マップＭ２からバケット２６の上昇位置に応じたジブ１４の起伏角を読み取ると共に、読み取った起伏角に基づいて起伏ウィンチ２２を逐次駆動させるフィードフォワード制御を実行する。バケット２６の現在の上昇位置は、昇降位置取得エンコーダ５２により取得すればよい。

【0053】

このように、復路地切り工程において、コンクリートＣの放出によるクレーン１の姿勢変化を考慮した荷重解放時補正制御を行うことにより、バケット２６は終点Ｂから復路旋回開始位置Ｂ２に向けて鉛直方向に略直線的に上昇するようになる。

【0054】

なお、マップＭ２の個数は１個に限定されず、吊り荷の荷重毎に複数のマップＭ２を備えてもよい。この場合は、クレーン１の不図示の荷重センサにより取得される荷の荷重に応じて、複数のマップＭ２から最適なマップを適宜に選択するように構成すればよい。また、荷重解放時補正制御は、フィードフォワード制御のみに限定されず、復路旋回開始位置Ｂ２と、バケット位置取得装置５３により取得されるバケット２６の現在位置との偏差に基づいて起伏ウィンチ２２を駆動するフィードバック制御と組み合わせて行ってもよい。

【0055】

着床時補正制御部１７０は、本開示の降下時補正制御手段の一例であって、着床工程において、バケット２６の水平方向（Ｘ－Ｙ方向）位置が台座Ｐの座面から外れている場合に、起伏ウィンチ２２及び、又は旋回装置２４を駆動して、バケット２６の台座Ｐに対する水平方向（Ｘ－Ｙ方向）の相対位置を補正することにより、バケット２６を台座Ｐの座面に確実に着床させる着床時補正制御を実施する。

【0056】

具体的には、制御装置１００のメモリには、水平方向（Ｘ－Ｙ方向）における台座Ｐの座面位置が目標着床位置として予め格納されている。着床時補正制御部１７０は、バケット２６が復路旋回停止位置Ａ２に到達すると、バケット位置取得装置５３から入力されるバケット２６の現在の水平方向（Ｘ－Ｙ位置）位置と目標着床位置とを比較し、これらの偏差を求める。そして、着床時補正制御部１７０は、求めた偏差が所定の閾値（バケット２６が台座Ｐの座面に着床できる値）を超えている場合には、偏差が当該閾値以下となるように起伏ウィンチ２２及び、又は旋回装置２４を逐次駆動させるフィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）を実行する。

【0057】

このように、着床工程において、バケット２６の水平方向位置と台座Ｐの座面位置との偏差に基づいて、バケット２６の水平方向位置を適宜に調整する着床時補正制御を行うことにより、バケット２６は始点Ａに設けられた台座Ｐの座面に確実に着床するようになる。

【0058】

なお、着床時補正制御は、プレイバック制御を中断し、プレイバック制御による巻上ウィンチ２０の駆動（巻下げ）が開始される前に実行してもよく、或は、プレイバック制御を中断することなく、プレイバック制御による巻上ウィンチ２０の駆動（巻下げ）と並行して実行してもよい。また、バケット位置取得装置５３は、ＧＮＳＳに限定されず、ジブ１４の先端位置を取得可能な他の公知のセンサ類を用いてもよく、或は、予め設定したクレーン１の所定の基準位置に対するジブ１４の現在の旋回角及び、起伏角から、ジブ１４の先端部に相当するバケット２６のＸ－Ｙ方向位置を推定演算するように構成してもよい。

【0059】

［自動運転の処理フロー］
次に、図９，１０に基づいて、本実施形態に係るクレーン１の自動運転による処理フローを説明する。

【0060】

図９に示すように、ステップＳ１００では、プレイバック実行ボタン２２０がＯＮ操作されているか否かを判定する。プレイバック実行ボタン２２０がＯＮ操作されている場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１１０の処理に進む、一方、プレイバック実行ボタン２２０がＯＮ操作されていない場合（Ｎｏ）、本制御は終了する。

【0061】

ステップＳ１１０では、プレイバック制御による巻上ウィンチ２０の駆動（巻上げによるバケット２６のＺ方向への上昇）及び、荷吊り上げ時補正制御による起伏ウィンチ２２の駆動（ジブ１４の起伏によるバケット２６のＸ－Ｙ方向への調整移動）を実行する（往路地切り工程）。

【0062】

ステップＳ１２０では、バケット２６が往路旋回開始位置Ａ１に到達したか否かを判定する。バケット２６が往路旋回開始位置Ａ１に到達したか否かは、各種エンコーダ５０，５１，５２により取得されるクレーン１の状態量に基づいて判定すればよい。バケット２６が往路旋回開始位置Ａ１に到達している場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１３０の処理に進む。一方、バケット２６が往路旋回開始位置Ａ１に到達していない場合（Ｎｏ）、本制御はステップＳ１１０の処理に戻される。

【0063】

ステップＳ１３０では、プレイバック制御による旋回装置２４及び、起伏ウィンチ２２の駆動を実行し、バケット２６を往路旋回停止位置Ｂ１に向けて旋回移動させる（往路旋回工程）。

【0064】

ステップＳ１４０では、バケット２６が往路旋回停止位置Ｂ１に到達したか否かを判定する。バケット２６が往路旋回停止位置Ｂ１に到達したか否かは、各種エンコーダ５０，５１，５２により取得されるクレーン１の状態量に基づいて判定すればよい。バケット２６が往路旋回停止位置Ｂ１に到達している場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１５０の処理（荷降ろし工程）に進む。一方、バケット２６が往路旋回停止位置Ｂ１に到達していない場合（Ｎｏ）、本制御はステップＳ１３０の処理に戻される。

【0065】

ステップＳ１５０では、バケット位置取得装置５３から入力されるバケット２６の現在の水平方向位置（Ｘ－Ｙ位置）と、グランドホッパＧＨの枠内位置である目標荷降ろし位置との偏差が、所定の閾値（バケット２６がグランドホッパＧＨの枠内に収まる値）を超えているか否かを判定する。

【0066】

偏差が閾値を超えている場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１６０に進み、プレイバック制御による巻上ウィンチ２０の駆動（巻下げによるバケット２６のＺ方向への降下）及び、荷降ろし時補正制御による起伏ウィンチ２２と旋回装置２４の駆動（ジブ１４の起伏・旋回によるバケット２６のＸ－Ｙ方向への調整移動）を実行する。一方、偏差が閾値を超えていない場合（Ｎｏ）、本制御はステップＳ１７０に進み、プレイバック制御による巻上ウィンチ２０の駆動（巻下げによるバケット２６のＺ方向への降下）のみを実行する。

【0067】

ステップＳ１８０では、バケット２６からコンクリートＣがグランドホッパＧＨに放出されたか否かを判定する。コンクリートＣが放出されたか否かは、クレーン１に設けられた不図示の荷重センサに基づいて判定すればよい。コンクリートＣが放出された場合（Ｙｅｓ）、本制御は図１０に示すステップＳ２００に進む。

【0068】

図１０に示すように、ステップＳ２００では、プレイバック制御による巻上ウィンチ２０の駆動（巻上げによるバケット２６のＺ方向への上昇）及び、荷重解放時補正制御による起伏ウィンチ２２の駆動（ジブ１４の起伏によるバケット２６のＸ－Ｙ方向への調整移動）を実行する（復路地切り工程）。

【0069】

ステップＳ２１０では、バケット２６が復路旋回開始位置Ｂ２に到達したか否かを判定する。バケット２６が復路旋回開始位置Ｂ２に到達したか否かは、各種エンコーダ５０，５１，５２により取得されるクレーン１の状態量に基づいて判定すればよい。バケット２６が復路旋回開始位置Ｂ２に到達している場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ２２０の処理に進む。一方、バケット２６が復路プレイバック旋回開始位置Ｂ２に到達していない場合（Ｎｏ）、本制御はステップＳ２００の処理に戻される。

【0070】

ステップＳ２２０では、プレイバック制御による旋回装置２４及び、起伏ウィンチ２２の駆動を実行し、バケット２６を復路旋回停止位置Ａ２に向けて旋回移動させる（復路旋回工程）。

【0071】

ステップＳ２３０では、バケット２６が復路旋回停止位置Ａ２に到達したか否かを判定する。バケット２６が復路旋回停止位置Ａ２に到達したか否かは、各種エンコーダ５０，５１，５２により取得されるクレーン１の状態量に基づいて判定すればよい。バケット２６が復路旋回停止位置Ａ２に到達している場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ２４０（着床工程）の処理に進む。一方、バケット２６が復路旋回停止位置Ａ２に到達していない場合（Ｎｏ）、本制御はステップＳ２２０の処理に戻される。

【0072】

ステップＳ２４０では、バケット位置取得装置５３から入力されるバケット２６の現在の水平方向位置（Ｘ－Ｙ位置）と、台座Ｐの座面位置である目標着床位置との偏差が、所定の閾値（バケット２６が台座Ｐの座面に着床できる値）を超えているか否かを判定する。

【0073】

偏差が閾値を超えている場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ２５０に進み、プレイバック制御による巻上ウィンチ２０の駆動（巻下げによるバケット２６のＺ方向への降下）及び、着床時補正制御による起伏ウィンチ２２と旋回装置２４の駆動（ジブ１４の起伏・旋回によるバケット２６のＸ－Ｙ方向への調整移動）を実行する。一方、偏差が閾値を超えていない場合（Ｎｏ）、本制御はステップＳ２６０に進み、プレイバック制御による巻上ウィンチ２０の駆動（巻下げによるバケット２６のＺ方向への降下）のみを実行する。

【0074】

ステップＳ２７０では、バケット２６が台座Ｐの座面に着床したか否かを判定する。バケット２６が台座Ｐの座面に着床したか否かは、クレーン１に設けられた不図示の荷重センサに基づいて判定すればよい。バケット２６が台座Ｐの座面に着床した場合（Ｙｅｓ）、本制御は図９に示すステップＳ１００の処理に戻され、以降、プレイバック実行ボタン２２０がＯＦＦ操作されるまで、本制御は上述の各処理を繰り返し実行する。

【0075】

［作用効果］
次に、図１１に基づいて、本実施形態に係るクレーン１の自動運転装置及び自動運転方法の作用効果を、比較例を用いながら説明する。

【0076】

図１１（Ａ）は、本実施形態を説明する図であり、図１１（Ｂ）は、比較例を説明する図である。これらの図において、符号α_１、α_２、α_ｎは、プレイバック制御による自動搬送の繰り返しに伴うバケット２６の始点Ａに対する着床位置の一例を示している。また、符号β_１、β_２、β_ｎは、プレイバック制御による自動搬送の繰り返しに伴うバケット２６の終点Ｂに対する荷降ろし位置の一例を示している。なお、何れの図においても、旋回工程の搬送軌道は、簡略化のため破線で直線的に示されている。

【0077】

図１１（Ｂ）に示す比較例は、始点Ａにおいて、荷吊り上げ時補正制御及び、着床時補正制御を行わず、且つ、終点Ｂにおいて、荷降ろし時補正制御及び、荷重解放時補正制御を行わない自動運転の一例である。この場合、プレイバックによる自動搬送を連続的に繰り返すと、荷吊り上げ時のコンクリートＣの荷重に伴うクレーン１の姿勢変化、荷降ろし時のコンクリートＣの放出（荷重解放）に伴うクレーン１の姿勢変化、コンクリートＣの種類変更に伴う荷重変化、或は、ティーチング時とプレイバック時の風等の外乱変化の影響によって、着床位置α_１、α_２、α_ｎ及び、荷降ろし位置β_１、β_２、β_ｎに誤差が生じるようになる。このような誤差が累積されると、プレイバックによる搬送軌道が当初の設定軌道から次第に大きくずれるようになり、自動搬送を継続させられなくなるといった課題がある。

【0078】

これに対し、図１１（Ａ）に示す本実施形態の自動運転装置及び、自動運転方法によると、始点Ａにおいては、荷吊り上げ時補正制御及び、着床時補正制御が実行され、終点Ｂにおいては、荷降ろし時補正制御及び、荷重解放時補正制御が実行される。すなわち、始点ＡからコンクリートＣをバケット２６と一体に吊り上げる際は、荷吊り上げ時補正制御によってバケット２６がクレーン１の姿勢変化の影響を受けることなく略直線的に上昇し、終点Ｂにバケット２６を降ろす際は、荷降ろし時補正制御によってバケット２６がグランドホッパＧＨの枠内に確実に収められ、コンクリートＣを放出したバケット２６を終点Ｂから吊り上げる際は、荷重解放時補正制御によってバケット２６がクレーン１の姿勢変化の影響を受けることなく略直線的に上昇し、始点Ａにバケット２６を着床する際は、着床時補正制御によってバケット２６が台座Ｐの上面に確実に着床するように構成されている。

【0079】

これにより、プレイバック制御による自動搬送を繰り返しても、着床位置α_１、α_２、α_ｎを始点Ａの所望の定位置（台座Ｐの座面上）に維持でき、さらには、荷降ろし位置β_１、β_２、β_ｎを終点Ｂの所望の定位置（グランドホッパＧＨの枠内）に維持できるようになり、誤差に伴う搬送軌道のずれを効果的に抑止することが可能になる。また、プレイバック制御による搬送軌道のずれが抑止されることで、クレーン１の自動運転を継続して行うことができ、サイクルタイムの短縮、さらには、ダム工事の工期短縮を図ることも可能になる。また、クレーン１の自動運転が可能になることで、手動操作によるオペレータの負担増加や人為的ミスの誘発を防止でき、熟練オペレータの不足等にも対応することが可能になる。

【0080】

［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することが可能である。

【0081】

例えば、上記実施形態の制御装置１００に、往路旋回工程や復路旋回工程におけるバケット２６の横振れ（荷振れ）を、例えば、フィードフォワード制御により抑制する荷振れ抑制機能をさらに追加して構成してもよい。

【0082】

また、バケット位置取得装置５３は、ジブ１４の先端部に設けられるものとして説明したが、バケット２６に取り付けて、バケット２６のＸ－Ｙ方向位置を直接的に取得するように構成してもよい。

【0083】

また、クレーン１の自動運転制御は、ティーチングプレイバック方式に限定されず、巻上ウィンチ２０、起伏ウィンチ２２、旋回装置２４の駆動を自動制御することにより、バケット２６を予め設定した所定の搬送経路で移動可能な他の方式の自動運転制御を用いてもよい。

【0084】

また、本開示の適用は、ダム工事におけるコンクリートＣの搬送に限定されず、プラント建設工事等の他の現場、或は、コンクリートＣ以外の他の搬送物の自動搬送にも広く適用することが可能である。

【符号の説明】

【0085】

１ クレーン
２ 基礎フレーム
１０ マスト
１１ 昇降装置
１２ 旋回体
１４ ジブ
２０ 巻上ウィンチ（駆動装置）
２１ 巻上ワイヤロープ
２２ 起伏ウィンチ（駆動装置）
２３ 起伏ワイヤロープ
２４ 旋回装置（駆動装置）
２６ バケット（保持部）
５０ 旋回角取得エンコーダ
５１ 起伏角取得エンコーダ
５２ 昇降位置取得エンコーダ
５３ バケット位置取得装置（位置取得手段）
１００ 制御装置
１３０ プレイバック制御部（自動運転制御手段）
１４０ 荷吊り上げ時補正制御部（上昇時補正制御手段）
１５０ 荷降ろし時補正制御部（降下時補正制御手段）
１６０ 荷重解放時補正制御部（上昇時補正制御手段）
１７０ 着床時補正制御部（降下時補正制御手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】