JPH0369831B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はジブ付クレーンの制御装置に係り、詳
しくは、船体のヒール角とトリム角をもとに吊荷
の位置を修正することができるジブ付クレーンに
関するものである。これは、例えば船舶からの荷
揚げ荷卸し作業で、吊荷の通過位置や格納位置に
おけるずれを防止する分野で利用される。

〔従来の技術〕

船体上に設置されたジブ付クレーンを用いて荷
物を揚げ卸しする場合、荷物の載貨状態の変化や
吊荷自体の移動により、しばしば船体が左右また
は前後方向に傾斜する。左右に傾斜する場合の船
体のヒール角または前後方向に傾斜する場合のト
リム角が変化すると、ジブと船体との相対関係に
変化がなくても、ジブとジブの先端から吊下した
巻上げワイヤのなす角度が変化する。したがつ
て、クレーンで吊荷を移動させている際、船体が
傾いていると、ジブの先端を所望の位置に移動さ
せても、その先端を垂直に射影した点が船体上の
所望した位置に一致しなくなる。その結果、吊荷
が船体上に設けられた各種の装置や器具などと干
渉したり、格納場所においては所望の高い位置精
度で載置することができなくなる。

上記のような不具合を解消しようとしたもの
に、特開昭55−31784号公報に記載された船用自
動荷役制御装置である。これは、検出されたヒー
ル角とトリム角との信号を受けて、前者の信号で
ジブの俯仰角の修正量が演算され、後者の信号で
旋回角の修正量が演算されて、ジブに吊下されて
いる荷物の位置を制御できるようにしてい。これ
によれば、吊荷の格納位置を別途指令すると、所
望の格納位置となるジブの俯仰角と旋回角とが得
られるように、クレーンが自動的に駆動される。
したがつて、船体にヒール角やトリム角があつて
も、その角度をもとにジブ先端の位置が修正さ
れ、熟練を要する手動操作に頼ることなく、吊荷
を所定の格納位置や荷卸し位置にかなり高い精度
で降ろすことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述の制御装置にあつては、ヒ
ール角でジブの俯仰角を、トリム角で旋回角を修
正するようにしているので、ジブが船幅方向に旋
回した状態で俯仰する場合には効果的であつて
も、ジブが船首または船尾方向に旋回した状態で
は、却つてジブの姿勢を悪化させることになる。
その結果、修正による正確なジブの運動が常時得
れるというわけではなくなり、その自動荷役制御
装置をジブのいかなる状態においても適応させる
ことができない問題がある。

本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、
その目的は、船体にヒール角やトリム角がある場
合に、ジブがいかなる状態にあつても、その俯仰
角や旋回角が修正され、クレーン作動で吊荷が船
体上の所望の位置を通過することができるよう
に、また、所望の位置に正確に格納することがで
きるようにしたジブ付クレーンの制御装置を提供
することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ジブから繰り出されたワイヤの先端
に荷物を吊下し、ジブの俯仰角および旋回角を変
更することにより、吊荷を移動させることができ
る舶用ジブ付クレーンに適用される。

その特徴とするところを、図面に基づいて説明
すると、第一の発明にあつては、第１図に示すよ
うに、船体２のヒール角を検出するヒール角検出
手段１１とトリム角を検出するトリム角検出手段
１２が設けられる一方、ジブ付クレーン１にはジ
ブ４の俯仰角、旋回角およびワイヤ５の巻上げ量
を検出する俯仰角検出手段１３、旋回角検出手段
１４および巻上げ量検出手段１５が設置されてい
る。

そして、吊荷の通過位置情報Pij（Xij，Yij，
Zij）を記憶すると共にその情報を順次出力する
情報出力手段１６と、この情報出力手段からの信
号を受けると共に、ヒール角検出手段１１および
トリム角検出手段１２からの検出値を用いて、ヒ
ール・トリムの影響を補正したジブ４の俯仰角、
旋回角およびワイヤの巻上げ量の目標値を演算す
るための補正演算手段１７と、この補正演算手段
からの信号を受けると共に、俯仰角検出手段１
３、旋回角検出手段１４、巻上げ量検出手段１５
からの検出値を用いて、ジブ４の俯仰角、旋回
角、ワイヤの巻上げ量をそれぞれの駆動装置１８
〜２０に制御指令する俯仰装置制御手段２１、旋
回装置制御手段２２、巻上げ装置制御手段２３と
が設けられ、吊荷を所定の格納位置まで予定され
た軌跡を辿つて移動させることができるようにし
たことである。

第二の発明にあつては、第５図に示すように、
上述の発明の構成におけヒール角検出手段１１、
トリム角検出手段１２、俯仰角検出手段１３、旋
回角検出手段１４および巻上げ量検出手段１５
や、俯仰装置制御手段２１、旋回装置制御手段２
２、巻上げ装置制御手段２３に加えて、吊荷の通
過位置情報Pij（Xij，Yij，Zij）と格納位置情報
Qi（Xi，Yi，Zi）および軌跡制御モードと位置制
御モードの別を記憶すると共に、その情報を順次
出力する情報出力手段３１が設けられている。
そして、この情報出力手段３１からの制御モード
信号を受けることにより、演算形態を異ならせる
制御モード切換手段３２と、この制御モード切換
手段３２および情報出力手段３１からの信号を受
けると共に、ヒール角検出手段１１およびトリム
角検出手段１２からの検出値を用いて、ヒール・
トリムの影響を補正したジブ４の俯仰角、旋回角
およびワイヤの巻上げ量の目標値を演算するため
の補正演算手段３３と、制御モード切換手段３２
からの信号を受けると共に、ヒール角検出手段１
１およびトリム角検出手段１２からの検出値およ
び俯仰角検出手段１３、旋回角検出手段１４、巻
上げ量検出手段１５からの検出値を用いて、所定
精度の俯仰角、旋回角、巻上げ量が得られている
かを確認するための誤差演算手段３４とが設けら
れている。

それによつて、記憶されてい情報に対する制御
モードを、軌跡制御と位置制御に独立させ、吊荷
を所定の格納位置まで予定された軌跡を辿つて移
動させることができるようにすると共に、吊荷を
所定の位置に格納する位置制御において、吊荷を
予定された軌跡を辿つて移動させる軌跡制御より
もクレーンの作動誤差を小さくできるようにした
ことである。

〔実施例〕

以下に、本発明をその実施例に基づいて、詳細
に説明する。

第２図は本発明が適用されるジブ付クレーン１
の概略図で、船体２に固定されたポスト３に俯仰
および旋回自在なジブ４が取り付けられ、ジブ４
の先端から下方に繰り出されたワイヤ５の下端に
図示しない荷物を吊下して、ジブ４の俯仰角およ
び旋回角を変更することにより、吊荷を移動させ
るものである。

第１図は本発明の制御系統図で、指令装置６に
おけ情報出力手段１６において出力される吊荷の
通過位置情報に基づき、演算装置９においてクレ
ーンの俯仰角、旋回角およびワイヤ巻上げ量の目
標値が演算され、これらの目標値と、クレーンの
状態すなわち俯仰角検出手段１３、旋回角検出手
段１４、巻上げ量検出手段１５の検出値とによ
り、ジブ４の俯仰や旋回方向の作動を制御すると
共に、ワイヤ５の巻上げや巻下げの速度を制御す
ることができるようになつている。

このような制御系には、上述の指令装置６に加
えて、演算装置９や制御装置１０が設けられ、必
要に応じて船体のヒール角やトリム角およびジブ
４の俯仰角などの検出値が取り込まれるようにな
つている。そのために、船体２にはヒール角を検
出するヒール角検出手段１１とトリム角を検出す
るトリム角検出手段１２が設置されている。

一方、ジブ付クレーン１にはジブ４の俯仰角
φ、旋回角θ（第２図参照）およびワイヤ５の巻
上げ量ω（図示せず）を検出する俯仰角検出手段
１３、旋回角検出手段１４および巻上げ量検出手
段１５が取り付けられている。これらの各検出手
段はそれぞれ公知のセンサであり、それによる検
出値は電気的な信号などで出力される。

上述の指令装置６には、ｍ個の荷物の船体上で
のｎ個所の通過位置情報Pij（Xij，Yij，Zij） ただしｉ＝１，２，…ｍ，ｊ＝１，２，…ｎ を記憶すると共にその情報を順次出力する情報出
力手段１６が設けられている。この情報出力手段
１６からの信号を受けると共に、ヒール角検出手
段１１およびトリム角検出手段１２からの検出値
を用いて、ヒール・トリムの影響を補正したジブ
の俯仰角、旋回角およびワイヤの巻上げ量の目標
値を演算するための補正演算手段１７が、演算装
置９に設けられる。

これは、船体２にヒール角やトリム角が生じて
いても、吊荷を所定の格納位置まで予定された船
体２上の軌跡Pij（Xij，Yij，Zij）を辿つて移動さ
せることができるように、ジブ４の動きを修正す
るための演算を行うものである。すなわち、ヒー
ルやトリムがあると、吊荷は予定された通過位置
Pijを通らず第３図に示すPij′をとろうとする。

そこで、検出されたヒール角αとトリム角β
（図示せず）から知ることができる吊荷の予定さ
れた船体２上の通過位置Pij（Xij，Yij，Zij）の絶
対水平面への射影点Pij″と、ジブ４の先端部の絶
対水平面への射影点が一致するように、クレーン
の俯仰角φ、旋回角θの目標値が求められる。ま
た、後述するようにして巻上げ量ωの目標値も演
算され、吊荷が目標とする船体上の指定された位
置を通過させることができるようになつている。

上述した制御装置１０には、この補正演算手段
１７からの信号を受けると共に、俯仰角検出手段
１３、旋回角検出手段１４、巻上げ量検出手段１
５からの検出値を用いて、ジブ４の俯仰角、旋回
角、巻上げ量をそれぞれの駆動装置１８〜２０に
制御指令する俯仰装置制御手段２１、旋回装置制
御手段２２、巻上げ装置制御手段２３が設けられ
ている。なお、本例では、俯仰用駆動装置１８は
ドラム２４を回転させてワイヤ２５を巻き取りま
たは繰り出すウインチ、旋回用駆動装置１９はリ
ングギヤーとピニオンからなる歯車機構２６を介
してポスト３を中心にジブ４を旋回させる例えば
油圧モータ、巻上げ用駆動装置２０はドラム２７
を回転させてワイヤ５を巻き取りまたは繰り出す
ウインチである。

上述のような構成のジブ付クレーンの制御装置
によれば、以下のようにしてヒール角などをもと
にジブ４の動きを修正し、吊荷を船体２上の所定
位置を辿るように移動させることができる。

クレーンが荷物を吊り下げると、その吊荷が所
定の格納位置に至るまでに辿る通過位置の情報
が、情報出力手段１６か演算装置９に出力され
る。

まず、最初に移動される吊荷が最初に通過すべ
き位置Ｐ１１（Ｘ１１，Ｙ１１，Ｚ１１）が補正
演算手段１７に出力され、現在の船体２のヒール
角とトリム角がヒール角検出手段１１およびトリ
ム角検出手段１２で検出されて入力される。第４
図に示すように船体２にヒールもトリムもなけれ
ば、情報出力手段１６からのＰ１１（Ｘ１１，Ｙ
１１，Ｚ１１）は補正演算手段１７でジブ４の俯
仰角や旋回角、ワイヤ５の巻上げ量の修正もされ
ることなく、Ｐ１１（Ｘ１１，Ｙ１１，Ｚ１１）
に対応する俯仰角値などのφ１１，θ１１，ω１
１が制御装置１０に出力される。

一方、第３図のように船体２がヒールしたりト
リムしている場合でも吊荷に位置Ｐ１１（Ｘ１
１，Ｙ１１，Ｚ１１）を通過させる必要があるの
で、ヒールやトリムがある状態で吊荷がそこを通
過させるための俯仰角、旋回角、巻上げ量が、φ
１１，θ１１，ω１１からφc１１，θc１１，ωc
１１に修正される演算が行われる。それらの補正
量が制御装置１０に出力され、俯仰装置制御手段
２１では俯仰用駆動装置１８を指令し、それに基
づきワイヤ２５を巻き取るドラム２４が所望方向
に所望量回転される。旋回装置制御手段２２は、
入力された旋回角となるよう旋回用駆動装置１９
を駆動指令し、ポスト３に対してジブ４が歯車機
構２６を介して旋回される。巻上げ装置制御手段
２３でも補正された巻上げ量となるように巻上げ
用駆動装置２０を駆動指令し、ドラム２７が回転
される。

吊荷が位置Ｐ１１（Ｘ１１，Ｙ１１，Ｚ１１）
を通過すると、情報出力手段１６から次の位置Ｐ
１２（Ｘ１２，Ｙ１２，Ｚ１２）が出力され、上
述と同様に演算されかつ制御される。これが通過
位置のｎ個所について順次行われ、異なる吊荷に
ついても例えばＰ２１（Ｘ２１，Ｙ２１，Ｚ２
１）から順次Ｐ２ｎ（Ｘ２ｎ，Ｙ２ｎ，Ｚ２ｎ）
までの通過位置について、上述の演算による補正
が行われる。

第５図は異なる発明の制御系統図で、情報出力
手段３１は、吊荷の通過位置情報Pij（Xij，Yij，
Zij）ただしｉ＝１，２，…ｍ，ｊ＝１，２，…
ｎと格納位置情報Qi（Xi，Yi，Zi）ただしｉ＝
１，２，…ｍおよび軌跡制御モードと位置制御モ
ードの別を記憶すると共に、その情報を順次出力
するようになつている。

そして、この情報出力手段３１からの制御モー
ド信号を受けることにより、演算形態を異ならせ
る制御モード切換手段３２が設けられ、この制御
モード切換手段および情報出力手段３１からの信
号を受けると共に、ヒール角検出手段１１および
トリム角検出手段１２からの検出値を用いて、ヒ
ール・トリムの影響を補正したジブの俯仰角、旋
回角およびワイヤの巻上げ量の目標値を演算する
ための補正演算手段３３が、演算装置９に設けら
れる。

これに加えて、その制御モード切換手段３２か
らの信号を受けると共に、ヒール角検出手段１１
およびトリム角検出手段１２からの検出値および
俯仰角検出手段１３、旋回角検出手段１４、巻上
げ量検出手段１５からの検出値を用いて、所定精
度の俯仰角、旋回角、巻上げ量が得られているか
を確認するための誤差演算手段３４が設けられて
いる。この誤差演算手段は、補正演算手段３３に
おける補正を厳格に行うと、演算や吊荷の載置動
作に所望外の時間を要するので、荷揚げ荷卸しに
差し支えのない精度を達成すると、それ以上の演
算を停止して演算時間の無用な消費を回避する機
能を有する。

次に、その作動を述べる。荷物が吊り上げられ
た状態から所定の格納位置に到達するまでの間
は、情報出力手段３１から軌跡制御モード信号と
吊荷の通過位置情報Pij（Xij，Yij，Zij）が順次出
力され、前述した発明の作動と同様な要領で軌跡
制御がなされる（第６図のフローチヤートのステ
ツプ１からS5、以下S1と記す）。

なお、現在のヒール・トリム角と、次の通過位
置情報Pij（Xij，Yij，Zij）とにより、次のクレー
ンの目標値φij，θij，ωijに一致しても、吊荷の位
置はPij（Xij，Yij，Zij）と一致しないことになる
が、軌跡制御モードでは吊荷がPij（Xij，Yij，
Zij）の位置を厳密に辿る必要はなく、前後左右
の船上設備や装置に当たるようなことがなければ
よいので、軌跡制御にあつては次に述べるような
位置制御よりも、吊荷を予定された軌跡を辿つて
移動させるようにして、クレーンの作動誤差が大
きくても許容するようにしている。

次に、情報出力手段３１から位置制御モード信
号と格納位置情報Qi（Xi，Yi，Zi）が出力される
と、吊荷を所定の位置に格納するための演算が行
われる。先の軌跡制御モードであることを示す信
号が例えば０であれば、吊荷を所定の位置に格納
する位置制御モードであることを示す１がモード
信号として出力される。これにより、軌跡制御し
ていた演算形態が位置制御に切換えられる
（S6）。

このとき、補正演算手段３３と誤差演算手段３
４にその旨の信号が入力され、誤差演算手段３４
により予め設定された位置精度に納まるようにク
レーンの作動が監視される。すなわち、クレーン
１がとつている俯仰角などによる吊荷位置のＸ，
Ｙ，Ｚ成分が、補正演算手段３３で補正された目
標値に対して如何程の差分を生じているかが演算
され、その差分が設定されている値εより小さく
なつているかが確認される（S7〜S9）。

差分がεより大きければ、小さくなるように俯
仰角、旋回角、巻上げ量の目標値が演算されて、
制御装置１０が各駆動装置１８〜２０の作動を制
御する。（S10〜S12）。差分が小さくなれば駆動
装置は停止され（S13）、吊荷の移動が止まり所
望の位置精度で格納作動が完了される。

〔発明の効果〕

本発明は以上の実施例の詳細な説明から判るよ
うに、通過位置情報を出力する情報出力手段、ジ
ブの俯仰、旋回およびワイヤの巻上げ量を補正す
る補正演算手段、ジブの俯仰角、旋回角、ワイヤ
の巻上げ量をそれぞれ駆動装置に制御指令する俯
仰装置制御手段、旋回装置制御手段、巻上げ装置
制御手段とを設けたので、吊荷を所定の格納位置
まで予定された軌跡を辿つて移動することができ
る。したがつて、船体にヒール角やワイヤ角があ
る場合でも、吊荷の移動に障害をきたすことはな
い。

また、第二の発明にあつては、通過位置情報ま
たは格納位置情報および軌跡制御モードまたは位
置制御モードの別を出力する情報出力手段、演算
形態を異ならせる制御モード切換手段、ジブの俯
仰、旋回およびワイヤの巻上げ量の目標値を演算
するための補正演算手段、所定精度の俯仰角、旋
回角、巻上げ量が得られているかを確認するため
の誤差演算手段とを設けたので、記憶されている
情報に対する制御モードを、吊荷を予定された軌
跡を辿つて移動させる軌跡制御と吊荷を所定の位
置に格納する位置制御に独立させ、吊荷を所定の
格納位置まで予定された軌跡を辿つて移動させる
ことができるようにすると共に、吊荷を所定の位
置に格納する位置制御にあつては、吊荷を予定さ
れた軌跡を辿つて移動させる軌跡制御よりもクレ
ーンの作動誤差を小さくすることができる。した
がつて、クレーンの作動で吊荷が船体上の所望の
位置を通過することができると共に、所望の位置
に正確にかつ過剰な時間を消費することなく格納
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のジブ付クレーンの制御装置の
制御系統図、第２図は本発明が適用されるジブ付
クレーンの概略図、第３図および第４図は船体お
よびクレーンの姿勢と吊荷の通過位置との関係を
示す状態図、第５図は異なる発明の制御系統図、
第６図は吊荷を予定された軌跡を辿つて移動させ
る軌跡制御モードと、吊荷を所定の位置に格納す
る位置制御モードとを示すフローチヤートであ
る。 ２…船体、４…ジブ、５…ワイヤ、１１…ヒー
ル角検出手段、１２…トリム角検出手段、１３…
俯仰角検出手段、１４…旋回角検出手段、１５…
巻上げ量検出手段、１６，３１…情報出力手段、
１７，３３…補正演算手段、１８〜２０…駆動装
置、２１…俯仰装置制御手段、２２…旋回装置制
御手段、２３…巻上げ装置制御手段、３２…制御
モード切換手段、３４…誤差演算手段、α…ヒー
ル角、β…トリム角、φ…俯仰角、θ…旋回角、
ω…巻上げ量。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ジブから繰り出されたワイヤの先端に荷物を
   吊下し、ジブの俯仰角および旋回角を変更するこ
   とにより、吊荷を移動させることができる舶用ジ
   ブ付クレーンにおいて、 船体のヒール角を検出するヒール角検出手段と
   トリム角を検出するトリム角検出手段が設けられ
   る一方、ジブ付クレーンにはジブの俯仰角、旋回
   角およびワイヤの巻上げ量を検出する俯仰角検出
   手段、旋回角検出手段および巻上げ量検出手段が
   設置され、 吊荷の通過位置情報を記憶すると共にその情報
   を順次出力する情報出力手段と、 この情報出力手段からの信号を受けると共に、
   前記ヒール角検出手段およびトリム角検出手段か
   らの検出値を用いて、ヒール・トリムの影響を補
   正したジブの俯仰角、旋回角およびワイヤの巻上
   げ量の目標値を演算するための補正演算手段と、 この補正演算手段からの目標値信号を受けると
   共に、前記俯仰角検出手段、旋回角検出手段、巻
   上げ量検出手段からの検出値を用いて、ジブの俯
   仰角、旋回角、ワイヤの巻き上げ量をそれぞれの
   駆動装置に制御指令する俯仰装置制御手段、旋回
   装置制御手段、巻上げ装置制御手段とが設けら
   れ、 吊荷を所定の格納位置まで予定された軌跡を辿
   つて移動させることができるようにしたことを特
   徴するジブ付クレーンの制御装置。 ２ ジブから繰り出されたワイヤの先端に積荷を
   吊下し、ジブの俯仰角および旋回角を変更するこ
   とにより、吊荷を移動させることができる舶用ジ
   ブ付クレーンにおいて、 船体のヒール角を検出するヒール角検出手段と
   トリム角を検出するトリム角検出手段が設けられ
   る一方、ジブ付クレーンにはジブの俯仰角、旋回
   角およびワイヤの巻上げ量を検出する俯仰角検出
   手段、旋回角検出手段および巻上げ量検出手段が
   設置され、 吊荷の通過位置情報と格納位置情報および軌跡
   制御モードと位置制御モードの別を記憶すると共
   に、その情報を順次出力する情報出力手段と、 この情報出力手段からの制御モード信号を受け
   ることにより、演算形態を異ならせる制御モード
   切換手段と、 この制御モード切換手段および前記情報出力手
   段からの信号を受けると共に、前記ヒール角検出
   手段およびトリム角検出手段からの検出値を用い
   て、ヒール・トリムの影響を補正したジブの俯仰
   角、旋回角およびワイヤの巻上げ量の目標値を演
   算するための補正演算手段と、 前記制御モード切換手段からの信号を受けると
   共に、前記ヒール角検出手段およびトリム角検出
   手段からの検出値および前記俯仰角検出手段、旋
   回角検出手段、巻上げ量検出手段からの検出値を
   用いて、所定精度の俯仰角、旋回角、巻上げ量が
   得られているかを確認するための誤差演算手段
   と、 前記補正演算手段からの目標値信号を受けると
   共に、前記俯仰角検出手段、旋回角検出手段、巻
   上げ量検出手段からの検出値を用いて、ジブの俯
   仰角、旋回角、ワイヤの巻上げ量をそれぞれの駆
   動装置に制御指令する俯仰装置制御手段、旋回装
   置制御手段、巻上げ装置制御手段とが設けられ、 記憶されている情報に対する制御モードを、軌
   跡制御と位置制御に独立させ、吊荷を所定の格納
   位置まで予定された軌跡を辿つて移動させること
   ができるようにすると共に、吊荷を所定の位置に
   格納する位置制御において、吊荷を予定された軌
   跡を辿つて移動させる軌跡制御よりもクレーンの
   作動誤差を小さくできるようにしたことを特徴と
   するジブ付クレーンの制御装置。