JPH0428640B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、建設現場において吊り荷を繋着して
起伏および旋回するタワークレーン等のクレーン
が、動作中に建造物や他のクレーンに衝突するこ
とを防止する方法に関する。 （従来の技術とその問題点） この種のクレーン衝突防止方法としては、例え
ば互いに干渉し合う複数のクレーンの動作状態
を、各クレーンの旋回角および起伏角の検出によ
つて中央管制装置が掌握し、予めクレーンブーム
の周囲に設定された衝突危険性に関する段階的な
第１及び第２の警戒領域に対する接近状態に応じ
て前記中央管制装置から各クレーンに警報や制御
指令あるいは強制停止を行うようにしたものがあ
る（特公昭56−22795号公報参照）。 その他の方法としては、各クレーンブームを水
平面に正射影し、この状態におけるクレーンブー
ム間の最短距離を演算して予め設定された許容距
離より接近した際に各クレーンブームの運転を停
止するものがある（特公昭58−20877号公報参
照）。 しかしながら、前者の場合は各クレーンブーム
の動作速度や吊り荷に関係なく警戒領域が予め設
定されているために、衝突が回避されるべき接近
に対しても過剰に応答してクレーン動作が制約を
受けて作業能率を低下させたり、一方のブームと
他方の吊り荷又はフツクワイヤーとの衝突を回避
し得ない等の恐れがあつた。 又、後者の場合もクレーンブームを水平面に投
影したデータのみによつて衝突の判断を行つてい
るので、吊り荷の動きや起伏角等によつて衝突す
る場合には有効に機能せずに不充分であつた。 （発明の目的） そこで本発明では、前記した従来技術の問題点
を改善するために、ブームの旋回角と起伏角およ
びフツクワイヤーの長さの他に吊り荷の重量や長
さ等の要素を加味してクレーンの動作状態の掌握
と動作予測を行い、これによつてクレーンの衝突
を回避すべく制御作動させるものである。 これにより確実且つ安全なクレーンの衝突防止
方法を提供することができると共に、作業能率の
向上にも寄与するものである。 （発明の要旨） 本発明のクレーンの衝突防止方法は、動作中の
クレーンのブーム旋回角とブーム起伏角および吊
り荷用フツクワイヤーの長さを各々所定周期毎に
順次計測し、これら各データと吊り荷の最大長さ
および吊り荷の重量データによつてクレーンの水
平投影面と垂直投影面における今後の軌跡予測を
行い、該軌跡上でクレーン相互間又はクレーンと
建造物等の接触ないし交差によつて衝突の判定を
行うと共に、衝突の可能性がある場合にはクレー
ンの最適回避運転の指令を与えるようにしたもの
である。 （実施例） 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。 第１図は本発明の方法を実施するために使用す
る装置の構成を示すブロツク図であり、大別する
と検出部１と、端末制御部２と、データ伝送部３
と、中央制御部４とで構成されている。尚符号５
は前記１，２，３を有する他のクレーンシステム
である。 前記検出部１は、第２図に示すクレーンブーム
６の旋回角度ａを検出するために、図示しないが
例えばブームの回転部分に装着されたアブソリユ
ート式のロータリーエンコーダ等による旋回角度
検出器と、第３図に示すクレーンブーム６の起伏
角度ｂを検出するために、図示しないが例えばブ
ームの伏仰部分に装着されたアブソリユート式の
ロータリーエンコーダ等による起伏角度検出器
と、吊り荷７用のフツク８に繋着されたワイヤー
９の長さｃを検出するために図示しないが例えば
ワイヤーの巻取部分に装着され巻上量を計測する
アブソリユート式のロータリーエンコーダ等によ
るワイヤー長さ検出器とを備えている。 これらの各検出器は、クレーンの動作中におけ
るブームの旋回角度と起伏角度各々フツクワイヤ
ーの長さに関する計測を行つて、このデータを順
次端末制御部２に送り出す。 尚、前記の各検出器としてアブソリユート式ロ
ータリーエンコーダを使用したのは、設置時に一
度初期化すれば絶対値のデータとして読み取るこ
とができると共に、停電復帰後でもそのまま継続
して使用できるからである。 前記端末制御部２は、クレーンの運転席に装備
されて運転者によつて操作されるものであり、前
記検出部１から送られた各データを処理すると共
に、中央制御部４のメインコンピユータとの間で
情報の授受を行うサブコンピユータを中心に構成
されている。このサブコンピユータには、前記検
出部１からのデータをサブコンピユータに伝える
入力ポートと、サブコンピユータで処理された前
記検出部１からのデータに基づいて動作中のクレ
ーンの水平面投影図および垂直面投影図をブラウ
ン管上に表示するデイスプレイと、サブコンピユ
ータを制御するための実行プログラムおよび受信
プログラムが格納されているRAM又はROMに
よるメモリパツクと、クレーンに衝突の危険があ
る際にサブコンピユータ又はメインコンピユータ
からの指示によつて警報を発するサウンドジエネ
レータと、サブコンピユータと前記データ伝送部
３との間で信号の授受をおこなう通信回線が各々
接続されている。 尚、上記のメモリパツクはサブコンピユータに
内蔵されたものでも良いが、メインコンピユータ
等によつて適時メモリ内容を変更するのに便利な
ように別パツクにしたものである。 前記データ伝送部３は、端末制御部２と中央制
御部４との間で信号を伝達するものであるが、電
波障害など影響を少くして信頼性を向上させるた
めに光通信とした。 前記中央制御部４は、各クレーンに設けられた
各端末制御部からのデータを処理すると共に、予
めクレーン作業に必要な各種の情報がメモリされ
ておりこれら各種の情報を各端末制御部へ提供す
るメインコンピユータを中心に構成され、各クレ
ーンの設置位置とは離れた位置に設けられた中央
制御室内に設置されて各クレーンを監督を行う。 このメインコンピユータには、前記データ伝送
部３との間で信号の授受を行う通信回線と、メイ
ンコンピユータの処理情報を文字で表示記録する
プリンターと、同じくブラウン管上に表示するデ
イスプレイと、同じく磁気デイスクに記録するフ
ロツピーが各々接続されている。 尚、メインコンピユータに予めメモリさせてお
く各種の情報としては、例えば使用されるクレー
ンの基数やその設置場所のデータ、建造物を含む
作業範囲規制区域に関するデータとその作図法、
クレーンの旋回半径および許容起伏角のグラフイ
ツクデータの作図法、クレーンの衝突判断に関す
るデータ、クレーンの最適退避運転の指示データ
等がある。 次に前記装置を用いてクレーンの衝突を防止す
る方法に付いて、作業手順に基づいて説明する。
尚、説明を容易にするために１基のクレーンに付
いてのみ説明するが、他のクレーンに対しても同
様である。 イ 中央制御部４と端末制御部２を作動状態にし
て、メインコンピユータから各サブコンピユー
タへプログラムの実行命令を送信し、データ伝
送部３を介してこれを受信した各端末制御部２
はメモリの受入れ体制を行う。 ロ 中央制御部４からクレーンが設置された周辺
の建造物断面のグラフイツクデータが送信さ
れ、これを受信した端末制御部２ではバツフア
メモリの画面データを初期化する。 ハ 中央制御部４から規制区域、建造物平面図、
最大作業半径、クレーンの設置位置データ等の
固定データが送信され、これを受信した端末制
御部２ではデータをバツフアにメモリさせると
共に前記建造物断面データと合成して第４図お
よび第５図に示すようなクレーンの水平面投影
図と垂直面投影図をデイスプレイの同一画面上
に表示させる。 尚、第４図と第５図では左半分に水平投影面
を右半分にはそのBB′とCC′に沿つた垂直投影
面をそれぞれ表示している。 ニ 一方クレーンの運転者は一つのクレーン作業
に関し、その作業前に吊り荷の最大長さと吊り
荷の重量を設定してサブコンピユータから入力
し、このデータを当該サブコンピユータのバツ
フアにメモリさせると共に、メインコンピユー
タへもメモリさせておく。 ホ クレーン作業が開始されると、前記検出部１
はブーム６の旋回角度ａ，起伏角度ｂ、フツク
ワイヤーの長さｃを各々検出し、これらデータ
は順次端末制御部２に入力される。端末制御部
２ではこれらデータをクロツク信号に基づいて
所定時間毎に読み取つて中央制御部４へ送信す
る。 ヘ 前記端末制御部２からの最初の検出データを
受信した中央制御部４は、これをバツフアに格
納すると共に、前記の規制区域その他管理に必
要な固定データを呼び出して検出データとの間
で警報データの演算その他必要な演算処理を行
う。これによりフツク座標、ブーム旋回角、ブ
ーム起伏角、ブームの平面、ブームの側面等の
初期状態における第２図および第３図を作図に
必要な表示データと、この初期状態において警
報を発する必要があるか否かの警報データを作
成し、これら表示データと警報データとをバツ
フアに格納すると共に、端末制御部２に送信し
たのち次なる検出データを受入れできるようイ
ンタラプトコントローラーを初期化しておく。 ト 中央制御部４からの表示データと警報データ
を受信した端末制御部２は、前記デイスプレイ
の基本画面上に表示データを表示させ、この状
態で作業が進行すると衝突の危険がある場合に
はサウンドジエネレータから警報が発生され
る。 チ 前記の検出データに引続いて次の検出データ
を端末制御部２が読み取り、この検出データを
データ伝送部３を介して受信した中央制御部４
では、該データをバツフアへ格納すると共に、
表示データの演算処理を行う。又、前記クロツ
ク信号に基づいて所定時間毎に読み取つた検出
データは、前の測定点での検出データと現在の
測定点での検出データから、次に推移する測定
点での各検出時におけるブームと吊り荷および
ワイヤーの予測軌跡を演算で求め、衝突の可能
性の有無を判定すると共に、衝突を回避するた
めの最適退避運転のデータを作成する。これら
の表示データおよび警報データは端末制御部２
に伝送され、運転者によつて最適退避運転をお
こなうか、クレーンの駆動部を直接制御して衝
突を回避させる。 リ 又、衝突の危険がないと判定されるとそのま
まクレーン作業は続行され、前記への工程を繰
り返しながら常に最新の検出データによつて次
の軌跡予測を行つて衝突防止を計るものであ
る。 尚、第６図は中央制御部４と端末制御部２の実
行プログラムを示すフローチヤートである。 次に前記した軌跡の予測、衝突の判定、最適回
避運転に付いて図面で捕足説明を行う。 まず、これら軌跡の予測等を行うのには表−１
のような各種のデータが必要である。

【表】

【表】 尚、これらデータのうち速度および加速度に関
するものは、前記クロツクパルスによりサンプリ
ングされた最新の２個所で検出された各データの
推移によつて演算で求めることができる。 例えば、第１４図ａ，ｂのように吊り荷を懸吊
して所定の半径R1で旋回しているブームがP1点
で停止すると、当該ブームはP1点で静止するが
吊り荷は慣性によつて接線方向Ｘへ揺られてワイ
ヤーの長さLwで規制されるP2点まで移動するの
で、可動する旋回半径R2が大きくなつて衝突の
危険領域が増大する。この為に、吊り荷の揺れ幅
Lxを予測して衝突が回避できるように対処する
必要がある。 この吊り荷の揺れ幅Lxは振り子の原理等を利
用して求めることができる。先ずエネルギー保存
の原理からP1点の運動エネルギーE1は、P2点と
P1点の位置エネルギーの差E2と等しいので、こ
れらから吊り荷の揺れによつて生ずる吊り荷の上
昇高さHxを求める式が得られ、またピタゴラ
スの定理に基ずき吊り荷の揺れ幅Lxを求める式
が得られ、更に三角関数によりワイヤーの長さ
Lwを求める式が得られ、これらの式か
ら最終的に吊り荷の揺れ幅Lxを求めることがで
きる。 このようにして、吊り荷の最大長さや吊り荷の
重量等を考慮して衝突の危険領域の軌跡予測を行
つて衝突回避の手段を講じているので、従来の吊
り荷がブームの鉛直下で追随して旋回することを
想定して衝突防止を計つていたものに比べて安全
性が著しく向上される。 第７図はブームの旋回状態における軌跡の予測
を示す水平面投影図、第８図はブームの起伏状態
における軌跡の予測を示す垂直面投影図である。 第７図で示すように、ブームが旋回した際には
このブームの先端に繋着されたワイヤーと、この
ワイヤーに吊り下げられた吊り荷とは、揺られな
がら旋回する。この場合に、ワイヤーは図中に実
線で示す内側の小円を結ぶ包絡線の範囲内を揺動
する可能性があり、吊り荷はワイヤーの揺動に伴
つて図中に実線で示す外側の大円を結ぶ包絡線の
範囲内を揺動する可能性がある。この揺動する範
囲を第８図の垂直面投影図では、ワイヤーは実線
で示す内側の縦長三角形で、吊り荷は外側の縦長
三角形の底辺でそれぞれ表示している。 また、第８図のようにブームの起伏角度を小さ
くすると、前記ワイヤーと吊り荷は第７図および
第８図の仮想線で示すように、旋回半径が大きく
なり且つ地上側へ接近して衝突の危険性がある予
測軌跡となるので、前記手段によつて事前にこれ
を回避させるようにブームの運転を行う。 第９図と第１０図は、衝突の判定を説明する水
平面投影図である。 第９図の場合には、優先順位が下位（予め決定
しておく）のクレーンが一担優先上位のクレーン
側に接近したのち転向して戻るように運転される
ことが予め決められているため、衝突の可能性
“無”と判定される。 しかし第１０図の場合は、の判定周期時に
Ａ，Ｂの各クレーンは衝突の可能性が“有”と判
定される。 第１１図乃至第１３図は、予測される衝突状態
に応じた最適退避運転を行うことを示す水平面投
影図である。 第１１図では上位および下位の各クレーンがこ
のまま運転を継続すると、下位クレーンの吊り荷
の予測軌跡′′で上位クレーンと衝突する可能
性がある。そこで又はの判定周期時にこれを
予測して下位クレーンを減速運転することによつ
て衝突を回避するものである。 第１２図の場合は、前記減速運転では衝突を避
けることができないので、下位クレーンの運転を
停止させて回避するものである。 第１３図の場合は、前記の停止によつても衝突
が避けられないので、下位クレーンを反転させる
ことによつて回避するものである。 尚、図示しないがその他の回避運転の方法とし
て、クレーンの起伏角度やフツクワイヤーの巻上
げ量を変更することもできる。 （発明の効果） 前記の実施例でも明らかなとおり、本発明のク
レーンの衝突防止方法は、所定周期毎にサンプリ
ングされたクレーンの旋回角度、起伏角度、フツ
クワイヤーの長さ等の最新のデータから水平投影
面および垂直投影面におけるクレーンの軌跡予測
を行つて衝突の可能性を判定し、この判定結果に
基づきクレーンを最適退避運転させて衝突を防止
するものである。 このように、動作中のクレーンから順次サンプ
リングされた最新のデータから今後の軌跡予測を
行つているために、予め警戒領域を設定しておく
前記従来方法のように過剰にクレーン動作が制約
を受けることがなく、しかも吊り荷を条件に加え
たことによつて一方のクレーンのブームと他方の
クレーンのワイヤーの干渉およびブームの旋回ス
ピードの違いによる吊り荷の変化等にも対応でき
る。又、クレーンの水平投影面のみによつて衝突
の判定を行つている前記従来方法に比べ、垂直投
影面におけるクレーン動作も掌握できるので、よ
り正確な衝突の判定と衝突回避ができる。 尚、本発明は前記の実施例に限定されることな
く要旨の範囲内において各種の態様が得られる。
例えば、実施例では制御部を中央制御部と端末制
御部に分離して設置するようにしたが、これを中
央制御部で一括しておこなうようにすることもで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーンの衝突防止方法を実
施するための装置を示す全体ブロツク図、第２図
はクレーン動作の概要を示す平面図、第３図は同
側面図、第４図および第５図はデイスプレイに表
示されるクレーンの動作状態図、第６図は制御部
のフローチヤート、第７図は水平面投影によるク
レーンの軌跡予測の説明図、第８図は同垂直面投
影による説明図、第９図および第１０図はクレー
ン衝突判定の説明図、第１１乃至１３図はクレー
ンの最適退避運転の説明図、第１４図は吊り荷の
要素を含むクレーンの旋回動作説明図である。 符号の説明、１……検出部、２……端末制御
部、３……データ伝送部、４……中央制御部、５
……他のクレーンシステム、６……ブーム、７…
…吊り荷、８……フツク、９……ワイヤー、ａ…
…ブームの旋回角、ｂ……ブームの起伏角、ｃ…
…フツクワイヤーの長さ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コンピユータに、クレーンの基数やその設置
   場所のデータ、建造物を含む作業範囲規制区域に
   関するデータとその水平面投影図と垂直面投影図
   の作図法、クレーンの旋回半径および許容起伏角
   のグラフイツクデータの作図法、クレーンの衝突
   判断に関するデータ、クレーンの最適退避運転の
   指示データ等の各種の情報を予め入力しておき、
   このデータに基ずいてクレーン並びに建造物を含
   む作業範囲規制区域の水平投影面と垂直投影面を
   デイスプレイ上に表示させると共に、クレーン作
   業に先立ち吊り荷の最大長さと重量を設定して前
   記コンピユータに入力しておき、クレーン作業の
   開始後には動作中のクレーンのブーム旋回角とブ
   ーム起伏角および吊り荷用フツクワイヤーの長さ
   を各々所定周期毎に順次計測し、これらの各検出
   テータを前記コンピユータに順次記憶させると共
   に、当該コンピユータでこれらの各検出データに
   基ずいて動作中のクレーン並びに吊り荷の水平投
   影面と垂直投影面における軌跡を算出して前記デ
   イスプレイ上に表示させながら、少なくとも最新
   の二個所で検出された各検出データの推移からク
   レーンとフツクワイヤーおよび吊り荷の今後の軌
   跡予測を各々算出し、前記動作中のクレーンおよ
   び吊り荷が予測軌跡上で他のクレーンやその吊り
   荷または建造物等と接触あるいは交差して衝突す
   る可能性を判定すると共に、衝突の可能性がない
   場合にはそのまま動作の続行を、衝突の可能性が
   有る場合には動作中のクレーンに対して減速、停
   止、反転のいずれかの最適回避運転制御を各々指
   示させるようにしたことを特徴とするクレーンの
   衝突防止方法。