JPH03211192A - 天井走行クレーンの自動運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば比較的高重量のワークを吊り下げて目
的の場所に運搬する天井走行クレーンの自動運転制御装
置に係わり、特に完全なフェールセーフ機能をもった天
井走行クレーンの自動運転制御装置に関する。

（従来の技術） この種の天井走行クレーンシステムは、天井を走行する
天井走行クレーン本体にクレーンガータを摺動自在に係
着するとともに、このクレーンガータから上下動可能に
支持されたクレーンマストを下げ、そのクレーンマスト
下端部のハンドでワークを把持して目的とする場所に運
搬する構成となっている。そして、天井走行クレーン本
体およびクレーンガータを含むクレーンの運転には、外
部状況の変化を無視し、専らオペレータにより予め入力
された条件に基づいて産業用ロボットと同様にテーチン
グポジションとテーチングポジションとの間のルートを
繰り返し自動走行するようになっている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、以上のような天井走行クレーンの自動化運転の
場合には、外部状況の急激な変化に対して適切な対策が
とれない問題がある。例えばハンドによるワークのチャ
ッキングが不十分であるとか、ハンドで掴んだワークが
想定していたワークとは異なるとか、或いは走行ルート
に障害物が存在するとか、つまり予想外の状況変化が生
じたとき、その状況変化に対して迅速、かつ、適切に安
全サイドの指示を出すことができない。ゆえに、このよ
うな状況下で運転動作を継続すると、ワークの損傷・落
下を招き、或いはクレーン設備の破損事故を引き起こす
問題がある。また、オペレータが非常停市の指示を行っ
て急停止させた場合、例えば不十分なチャッキングの場
合にはワークを落下させてしまう等の問題がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、外部状況の
急激な変化に対して迅速、かつ、適切に対処でき、高い
安全性を確保しうる天井走行クレーンの自動運転制御装
置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、所定方向に走行す
る天井走行クレーン本体に対して摺動自在に設けられた
クレーンガータから吊下されたクレーンマスト下端部の
ハンドでワークを把持して所定の場所に運搬する天井走
行クレーンの自動運転制御装置において、クレーン動作
許容領域帯に対応する位置関係をもって前記天井走行う
レン本体および必要な走行路に設けられた領域センサと
、前記ハンドの所定部位に取り付けられた例えばワーク
把持確認用センサ、ワーク種別確認用センサ、障害物確
認用センサ等からなる複数種類の安全確認用センサと、
前記天井走行クレーン本体およびクレーンガータを含む
クレーンの走行位置に応じてアップ・ダウン計数するＸ
軸、Ｙ軸。

Ｚ軸カウンタと、必要に応じて前記クレーンが前記クレ
ーン動作許容領域帯の原点位置に設定されたとき、前記
カウンタの位置データを零リセットする原点位置測定手
段と、前記クレーン動作許容領域帯内の所定位置に在る
ワークをハンドで把持したとき前記安全確認用センサの
出力から安全を確認し、かつ、前記クレーンの走行時に
は所望の安全確認用センサ、前記領域センサおよび前記
カウンタの出力をチェックしながらクレーンを駆動する
クレーン運転制御手段とを備えた構成である。

（作　用） 本発明は以上のような手段をａｉ＆じたことにより、ク
レーンを原点位置に設定させたとき、原点位置測定手段
ではＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸カウンタの内容を読みとって零以
外の数値のときには零リセットを行って原点位置データ
を補正する。

また、クレーンをワークの所在位置に走行させてハンド
でワークを把持したとき、例えばワーク把持確認用セン
サ、ワーク種別確認用センサの出力から所望とするワー
クが適切に把持されているか否かをチェックし、クレー
ンの走行時には障害物確認用センサ、領域センサおよび
Ｘ軸、Ｙ軸。

Ｚ軸カウンタの出力から障害物の有無、クレーン動作許
容領域帯にしたかってクレーンが走行しているか否かを
チェックしながら走行動作を行うことにより、常に外部
状況の急激な変化に対して迅速、かつ、適切にフェール
セーフ機能を働かせることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図ないし第４図を
参照して説明する。第１図はクレーン走行上の平面的な
レイアウト図、第２図はハンドにおけるセンサの取り付
は状態を示す図、第３図はハンドによるワークのチャッ
キング状態を示す図、第４図は本発明装置のブロック構
成図である。

第１図において１は図示（イ）矢印方向に走行する天井
走行クレーン本体であって、このクレーン本体１には図
示（ロ）矢印方向に摺動可能なりレーンガータ２が係着
されている。このクレーンガータ２にはハンド３を保持
するクレーンマスト４が上下動可能に支持されている。

なお、天井走行クレーン本体１、クレーンガータ２、ハ
ンド３およびクレーンマスト４等によりクレーンを構成
している。５は点線により仮想的にエリアを表したクレ
ーン動作許容領域帯、６はクレーン動作原点位置、７お
よび８は目標動作点であるティチングポイントであって
、何れもクレーン動作許容領域帯内に含まれ、例えばテ
ィチングポイント７からワークを把持してティチングポ
イント８に運ぶ場合などのときに適用される。９１〜９
４はＸ輔領域センサ、１０，１１．１２はＹ軸頭域セン
サであって、天井走行クレーン本体１がＹ軸方向に走行
して該当するＸ軸頭域センサ９１〜９４位置に到達した
ときは突起体または発光素子の光を天井走行クレーン本
体１側のリミットスイッチまたは受光素子等で検出し、
またクレーンガータ２がＹ軸方向に走行してＹ軸頭域セ
ンサ１０，１１゜１２に到達したとき突起体または発・
受光素子の光をクレーンガータ２側のリミットスイッチ
または受光素子等で検出するようになっている。また、
クレーンガータ２側にはＺ軸頭域センサ（第４図の１３
）が設けられているが、これはハンド３が上限に達しな
い限りクレーン本体１またはクレーンガータ２が走行ま
たは横行動作をしない、いゆゆる制約条件として機能す
るセンサである。

第２図はハンド３におけるセンサの取り付は状態を示す
図である。先ず、ハンド３の各コーナ部分には把持中の
ワーク２１を固定する爪１３が付いており、これらの爪
１３の中に例えば光を照射しその反射光からワーク２１
の把持を確認するワーク把持確認用センサ１４が設けら
れている。また、ハンド３の側方にはワーク２１側に貼
付する例えばバーコードに光を照射しその反射光から把
持するワーク２１の種別を読み取る種別確認用センサ１
５が取り付けられ、さらにハンド３枠から外方に所定距
離突出された部材３ａの両端下面部に下方の障害物を検
知するための障害物確認用センサ１６が取り付けられて
いる。この障害物確認用センサー６はＸ軸およびＹ軸走
行路上の安全性を確保する機能を持っている。

第３図はハンド３でワーク２１を把持している状態を示
す図である。このワーク２１の把持に関しては種々考え
られが、例えば第３図のようなし字状取っ手付きのワー
ク２１であればハンド３を図示（Ｃ）矢印方向から挿入
するとか、或いはハンド３自体を伸縮自在に構成し、ワ
ーク２１の把持時にハンド３を収縮させ、ワーク２１上
に設定したとき伸長させるようにしてワーク２１を把持
するとか、さらにはワーク２１の取っ手部分を伸縮自在
とする構成であってもよい。

次に、第４図は装置全体の構成を示す図である。

同図において２２はクレーンの原点位置を測定して原点
補正を行う原点補正機能付き原点位置測定手段、２３は
予めクレーン側の運転制御に必要な情報を送出し、逆に
クレーン側から種々の情報を受信する上位コンピュータ
、２４は所定のプログラムに基づいてクレーン動作を実
行するクレーン運転制御手段、２５はクレーン運転制御
手段２４の指示を受けてクレーンを走行駆動するディジ
タルサーボ機構付きクレーン駆動装置である。なお、ク
レーンには天井走行クレーン本体１およびクレーンガー
タ２の走行に伴ってカウント値をアップ・ダウン計数し
てＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の現在位置データを得るＸ軸、Ｙ軸
、Ｚ軸カウンタが設けられている。

次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。

先ず、クレーン運転制御手段２４は予め上位コンピュー
タ２３から送られてくるクレーン運転制御に必要な情報
例えばティチングポイント７．８のｘ、ｙ、ｚ軸位置デ
ータおよびクレーン動作許容領域帯５に係わるｘ、ｙ、
ｚ軸位置データ等を受信してメモリに格納しておく。

この状態においてクレーン運転制御手段２４は、プログ
ラム動作の実行により初期化処理１例えば０ 原点補正を行う必要がある場合にはクレーンか原点位置
以外のクレーン動作許容領域帯５の適当な位置にある場
合には原点位置へ走行させるための指令信号をクレーン
駆動装置２５に送出し、クレーンを原点位置に移動させ
る。このとき、クレーン運転制御手段２４は、クレーン
が原点位置に到達しＸ軸頭域センサ９．とＹ軸傾域セン
サ１０の出力から原点位置到達と判断すると、点位置測
定指令を原点位置測定手段２２に送出する。ここで、原
点位置測定手段２２は前記Ｙ軸、Ｙ軸、Ｚ軸カウンタの
計数データ、つまり原点位置データを読み取ってクレー
ン運転制御手段２４に送出する。

ここで、クレーン運転制御手段２４はＹ軸、Ｙ軸。

Ｚ軸カウンタの計数値が全て零であればクレーン駆動系
に誤差がないものと判断し、仮にＹ軸、Ｙ軸、Ｚ軸カウ
ンタの何れかに数値が存在していればクレーン駆動系に
誤差有りと判断し、原点位置測定手段２２に補正指令を
送出する。この原点位置測定手段２２は全てのカウンタ
を零リセットすることにより原点補正を行う。原点位置
測定手段１ ２２はクレーン運転制御手段２４から原点位置測定指令
を受けた後、以上のような原点補正機能の全部を行い、
原点補正終了後にその旨の信号をクレーン運転制御手段
２４に送出するようにしてもよい。なお、クレーンが原
点位置に設定されたとき、第２図に示す如くハンド３の
有るコーナ部分がクレーン動作原点位置６に存在してい
ることを意味する。

しかして、以上のようにして初期化設定を行った後、ク
レーン運転制御手段２４はクレーン駆動装置２５に指令
を与えてクレーンを駆動し、前記上位コンピュータ２３
によって設定されたワーク２１の存在するテーチングポ
イント７まで移動させる。なお、このテーチングポイン
ト７の検出は、天井走行クレーン本体１およびクレーン
ガータ２の駆動によって逐次Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周カウン
タがＹ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の走行位置データを計数するので
、この計数値と前記上位コンピュータ２３によるテーチ
ングポイント７の設定位置データとが一致したときをも
って判断できる。

２ このようにしてクレーンがテーチングポイント７に設定
されたならば、クレーン運転制御手段２４はクレーンマ
スト４を所定位置まで降下させていき、ハンド３で第３
図のようにワーク２１を把持するが、このとき４個のワ
ーク把持確認用センサ］４からワーク把持確認信号を受
けたとき、ワーク２１を把持したと判断する。また、複
数個よりなる種別確認用センサ１５はワーク２１の取っ
手内面に貼付する例えばバーコードに光を照射し、その
反射光を受光して直接クレーン運転制御手段２４に送出
する。従って、クレーン運転制御手段２４ではそれら種
別確認用センサ１５がらの信号から該当する種別のワー
ク２１であるが否がを判断し、該当する種別のワーク２
１であればクレーンマスト４を所定位置まで上昇させる
。このクレーンマスト４が所定位置まで上昇したが否が
はＺ軸傾域センサ１３がらの信号で判断する。

次に、クレーン運転制御手段２４は、プログラムに基づ
いてワーク２１をテーチングポイント７からテーチング
ポイント８に走行させる指令を出　３ 力し、クレーンを走行させるが、このときハンド３の部
材３ａに障害物確認用センサ１６が取り付けられている
ので、このセンサ１６からの信号により障害物の有無を
確認しながら走・行させる。このクレーンの走行に伴っ
てＹ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周カウンタがＹ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の走
行位置を計数するので、クレーン運転制御手段２４では
このカウンタの位置データと前記上位コンピュータ２３
によるテーチングポイント８の設定位置データとを比較
し、一致したときテーチングポイント８に到達したと判
断し、クレーンマスト４を降下させてワーク２１をテー
チングポイント８に置く。

従って、本発明は以上のような実施例の構成によれば、
領域センサ９、〜９４．１０〜１２を用いてクレーンの
走行状態が予め設定されているクレーン動作許容領域帯
５を走行しているか否かを確認でき、しかもハンド３の
所定位置にワーク把持確認用センサ１４、ワーク種別確
認用センサ１５、障害物確認用センサ１６等を取り付け
てワーク２１の把持時およびクレーンの走行時に上記４ センサからの信号をチェックし、かつ、クレーンの現在
位置がクレーン動作許容領域帯５内にあるか否かをチェ
ックしながらクレーンを駆動していくので、ワーク２１
やクレーン設備の損傷、ワク２］の落下等を防止でき、
非常に高い安全性を確保できる。また、外部状況が急激
に変化した場合でも迅速、かつ、適切に安全方向に働か
せることができる。

なお、上記実施例におけるクレーン動作許容領域帯５は
各軸の領域センサ９１〜９４．１０〜１２の取り付は位
置を適宜変えることにより、いかようにも設定可能であ
る。また、原点位置の測定は毎回行う必要はなく、例え
ば毎朝の始業点検時の如く比較的長い周期ごとに行って
もよい。なぜならば、建造物の経年変化によるずれによ
ってクレーンの走行がクレーン動作許容領域帯５を越え
ないことを確認するために実施するためである。

また、各種の確認センサ１４〜１６は光反射型センサを
用いているが、リミットスイッチ、磁気センサ、赤外線
センサ、超音波センサ、電磁共振セ５ ンサ等の種々のセンサを用いることができる。また、ハ
ンド３はワーク２１の形態によって種々異なることは言
うまでもない。その他、本発明はその要旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、外部状況の急激な
変化に対して迅速、かつ、適切に対処でき、常に安全に
クレーンを運転できる天井走行クレーンの自動運転制御
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を説明するため
に示したもので、第１図は天井走行クレーンを適用した
ときの平面的なレイアウト図、第２図はハンドにおける
センサの取り付は状態を示す図、第３図はハンドによる
ワークのチャッキング状態を示す図、第４図は本発明装
置のブロック構成図である。 １・・・天井走行クレーン本体、２・・・クレーンガー
タ、３・・・ハンド、４・・・クレーンマスト、５・・
・フレ６ −ン動作許容領域帯、６・・・クレーン動作原点位置、
７．８・・・テーチングポイン□ト、９〜１１．１２＋
〜１２．．１３・・・領域センサ、］４・・・ワーク把
持確認用センサ、１５・・・ワーク種別確認用センサ、
１６・・・障害物確認用センサ、２１・・・ワーク、２
２・・・原点位置測定手段、２３・・・上位コンピュー
タ、２４・・・クレーン運転制御手段、２５・・・クレ
ーン駆動装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　所定方向に走行する天井走行クレーン本体に対して摺
   動自在に設けられたクレーンガータから吊下されたクレ
   ーンマスト下端部のハンドでワークを把持して所定の場
   所に運搬する天井走行うレーンの自動運転制御装置にお
   いて、 クレーン動作許容領域帯に対応する位置関係をもって前
   記天井走行うレーン本体および必要な走行路に設けられ
   た領域センサと、前記ハンドの所定部位に取り付けられ
   た複数種類の安全確認用センサと、前記天井走行うレー
   ン本体およびクレーンガータを含むクレーンの走行位置
   に応じてアップ・ダウン計数するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸カウ
   ンタと、必要に応じて前記クレーンが前記クレーン動作
   許容領域帯の原点位置に設定されたとき、前記カウンタ
   の位置データを零リセットする原点位置測定手段と、前
   記クレーン動作許容領域帯内の所定位置に在るワークを
   ハンドで把持したとき前記安全確認用センサの出力から
   安全を確認し、かつ、前記クレーンの走行時には所望の
   安全確認用センサ、前記領域センサおよび前記カウンタ
   の出力をチェックしながらクレーンを駆動するクレーン
   運転制御手段とを備えたことを特徴とする天井走行クレ
   ーンの自動運転制御装置。