JPH0710464A - 吊り荷の位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 協調モードスイッチをオンしてクレーンとロ
ボットを協調的に動作させて吊り荷の位置決め作業を自
動的に行なう際、協調モードスイッチがオフされた時に
ロボットを吊り荷から退避させる。 【構成】 ウインチで繰込み繰り出されるワイヤロープ
で荷役作業を行なうクレーンＣＲと、吊り荷を目標位置
に押動するロボットＲＢと、クレーン側からロボットへ
吊り荷の移動量を指示し、または、ロボット側からクレ
ーン側へ吊り荷の移動量を指示する協調モードを選択す
るスイッチ２９と、このスイッチ２９がオンのときは、
指示された移動量でクレーンまたはロボットが吊り荷を
移動するように制御し、オフされたときは、ロボットを
吊り荷から退避させるようにロボットを駆動するマイク
ロコンピュータ５５を備える位置決め装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クレーンで移動させる
吊り荷をロボットで位置決めする装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、擁壁などの重量物をクレーンで持
上げて所定の位置に設置する作業においては、クレーン
で持上げられた重量物を目的地に接近させ、目的地に配
置された作業者が重量物を手で動かして位置決めを行な
ったり、クレーンのオペレータに指示をしながら重量物
の位置決めを行なって所定箇所に重量物を設置するよう
にしている。

【０００３】しかしながら、このような位置決め作業
は、作業現場の足場が悪かったり、重量物を扱うために
危険がともなう。そこで、このような重量物の位置決め
を補助する位置決め用ロボットが特開昭６２−２５９７
８７号公報に提案されている。この従来の位置決め用ロ
ボットでは、自走式作業車両の上部にＸ−Ｙステージを
設置し、クレーンで吊り上げられた重量物、たとえば水
平梁をハンド装置でハンドリングし、Ｘ−Ｙステージを
操作して水平梁を予め設置されている支柱の接続部に位
置決めする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の位置決め用ロボットには次のような問題がある。 (１)この位置決め用ロボットでは、上述したように重量
物をハンドリングアームで把持した上で、Ｘ−Ｙステー
ジで位置決めを行なうため、 互いに直交するｘおよびｙ方向にしか重量物を位置調
整できない。 作業に先立って走行体を適所に設置する作業が不可欠
である。 屋外でのクレーン作業のように、対象物の設置目標箇
所が逐一変わるような場合には適用しずらい。すなわ
ち、自走車体を固定したままだと吊り荷の移動方向がｘ
方向または直交するｙ方向に限られてしまい、吊り荷移
動方向の自由度が低い。

【０００５】(２)ハンドリングアームでハンドリングす
る重量物はクレーンで吊り下げられていて、垂直方向に
移動する。そのため、重量物の垂直方向位置を調整する
ときには、重量物を把持しているハンドリングアームを
いったん開き、その上で重量物を移動させる必要があ
り、ロボットで位置調整しきれないときにはハンドリン
グアームが吊り荷をいったん解放してクレーンで位置調
整する作業が不可欠で作業効率が悪い。

【０００６】(３)位置決め用ロボットの操縦を有線で接
続された操作ボックスから行なうが、クレーンとの距離
が離れている場合には、クレーンオペレータとの連携操
作が難しい。たとえば、位置決め用ロボット側で重量物
を押し切れないときにはクレーンで重量物を移動する必
要があるが、そのときの重量物の移動方向をクレーンの
オペレータに的確に通知するのが難しい。

【０００７】そこで本出願人は先に、特願平５−４０１
６５号において、クレーンの吊り荷をロボットのアーム
で目標位置まで押動するようにした位置決め装置を提案
した。この位置決め装置では、クレーンに設けた協調モ
ードスイッチをオンするとクレーンからロボットに吊り
荷の位置情報を送信し、ロボットで吊り荷を押動する際
の反力が所定値を越えると、その反力と吊りの位置情報
に基づいて、吊り荷の目標位置を算出する。その目標位
置をクレーンに送信すると、クレーンは吊り荷を目標位
置へ移動させる。

【０００８】しかしながら、この位置決め装置にあって
は、協調モード運転中に誤って協調モードスイッチがオ
フされると、クレーンは自由に運転することができるの
で吊り荷を不用意に移動させ、ロボットを破損するおそ
れがある。

【０００９】本発明の目的は、クレーンとロボットで協
調して吊り荷を目標位置に移動させるための協調モード
スイッチがオフされるとロボットを吊り荷から退避させ
るようにした吊り荷の位置決め装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図に対応
づけて本発明を説明する。請求項１の発明による位置決
め装置は、ウインチで繰込み繰り出されるワイヤロープ
で荷役作業を行なうクレーンＣＲと、このクレーンＣＲ
で吊り下げられた吊り荷を押動するロボットＲＢと、ク
レーン側からロボットへ吊り荷の移動量を指示し、また
は、ロボット側からクレーン側へ吊り荷の移動量を指示
する協調モードを選択するスイッチ２９と、このスイッ
チ２９がオンのときは、指示された移動量でクレーンま
たはロボットが吊り荷を移動するように制御し、オフさ
れたときは、ロボットを吊り荷から退避させる協調手段
とを具備することを特徴とする。請求項２の発明の装置
は、請求項１の位置決め装置の協調手段を、吊り荷を押
動するときにロボットＲＢが受ける反力を検出する反力
検出手段５８と、検出された反力にしたがって、吊り荷
が押動されている方向を演算する方向演算手段５５と、
この方向演算手段５５で演算された方向へ吊り荷を移動
させるためのクレーンＣＲの移動量を演算する移動量演
算手段５５と、演算された移動量でクレーンＣＲを駆動
する駆動制御手段８，１０ａ〜１０ｅとで構成するもの
である。請求項３の発明の装置における協調手段は、ス
イッチ２９がオフされたときにクレーンの動作を禁止す
る禁止手段を具備することを特徴とする。

【００１１】

【作用】

−請求項１− 協調モード選択中に協調モード選択スイッチ２９がオフ
されたときには、ロボットを吊り荷から退避させる。 −請求項２− 吊り荷を押動するときの反力を検出して位置決め用ロボ
ットＲＢが押動する方向を算出し、その押動方向をクレ
ーンの移動方向に変換し、クレーンで吊り荷を移動す
る。 −請求項３− 協調モード選択スイッチ２９がオフされると、クレーン
の動作が禁止される。

【００１２】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１３】

【実施例】以下、図１〜図１１を参照して、本発明の一
実施例を説明する。図１は本発明による位置決め用ロボ
ットＲＢと荷役作業を行なうクレーンＣＲを示す。クレ
ーンＣＲは、下部走行体ＵＴと上部旋回体ＵＳとを有
し、上部旋回体ＵＳにブームＢＯが俯仰可能に装着され
ている。上部旋回体ＵＳには不図示のウインチが設置さ
れ、そのウインチで繰り出し繰込まれるワイヤロープＷ
Ｒにより吊り荷ＬＯが吊り下げられる。

【００１４】図２に示すように、上部旋回体ＵＳには原
動機１で駆動される油圧ポンプ２が設けられ、この油圧
ポンプ２からの吐出油により走行油圧モータ３Ｌ，３
Ｒ、旋回油圧モータ４、ブーム俯仰油圧モータ５および
巻上げ油圧モータ６が駆動される。各油圧モータは、各
油圧モータに対応してそれぞれ設けられる操作レバー７
の操作により駆動制御される。すなわち、操作レバー７
の操作量に応じた信号はマイクロコンピュータ８に入力
され、マイクロコンピュータ８は電磁弁コントローラ９
を介してコントロールバルブ１０ａ〜１０ｅに指令信号
を供給する。コントロールバルブ１０ａ〜１０ｅは指令
信号にしたがって切換動作して各油圧モータに圧油を供
給する。また、各油圧モータは操作レバー７の操作とは
無関係に、後述するフローチャートにしたがってマイク
ロコンピュータ８からの指令により自動的に駆動制御さ
れる。

【００１５】図２にも示すように、上部旋回体ＵＳに
は、ウインチの回転角を検出する回転角センサ２１、上
部旋回体ＵＳの旋回角度を検出する旋回角センサ２２、
ブームの角度を検出するブーム角センサ２３、およびク
レーンＣＲの下部走行体ＵＴの進行方向の方位を検出す
る方位角センサ２４がそれぞれ搭載されるとともに、ワ
イヤロープの一端には吊り荷重を検出するロードセル２
５が設けられ、それぞれマイクロコンピュータ８と接続
されている。また、上部旋回体ＵＳには送受信アンテナ
２６と送受信機２７が設けられ、位置決め用ロボットＲ
Ｂとの間で各種情報の送受信を行なう。２８は送信スイ
ッチであり、クレーンＣＲから位置決め用ロボットＲＢ
に各種情報を送信する時に操作される。２９は、後述す
るような協調操作を選択する時にオン操作される協調モ
ード選択スイッチである。

【００１６】位置決め用ロボットＲＢは、図３にも示さ
れているように、自走式下部車体３１と、この下部車体
３１の上に設置された上部車体３２とを備えている。上
部車体３２には、アーム体４０がピン３３で連結され、
アーム体４０はアームシリンダ３４でピン３３を中心に
水平面内で回動する。

【００１７】アーム体４０はそれぞれ左右一対の第１お
よび第２のアーム４１および４２を備え、第１のアーム
４１の基端部はピン３３で上部車体３２に連結され、第
１のアーム４１の先端部には第２アーム４２がそれぞれ
回動可能に連結されている。一対の第１のアーム４１の
間には第１のシリンダ４３が介設され、一対の第１のア
ーム４１を開閉する。第１および第２のアーム４１，４
２の間には第２のシリンダ４４が介設され、第２のアー
ム４２のそれぞれはそれぞれ対応する第１のアーム４１
に対して開閉する。

【００１８】さらに、第２のアーム４２のそれぞれの先
端には、第２のアーム４２の長手方向に伸縮可能に延在
する第３のシリンダ４５がそれぞれ設けられ、第３のシ
リンダ４５のピストンロッド先端に手先効果器４６がピ
ン結合されている。この手先効果器４６は、図４に示す
ように、鉛直方向に回転するローラ４６ａを備え、手先
効果器４６で吊り荷を押動したまま吊り荷の昇降が可能
になっている。

【００１９】図５は位置決め用ロボットＲＢの油圧回路
と制御回路を示す。上部車体３２には原動機５１で駆動
される油圧ポンプ５２が設けられ、この油圧ポンプ５２
からの吐出油により走行油圧モータ５３Ｌ，５３Ｒ、ア
ームシリンダ３４および第１〜第３のシリンダ４３〜４
５が駆動される。油圧モータおよびシリンダは、各アク
チュエータに対応してそれぞれ設けられる操作レバー５
４の操作により駆動制御される。すなわち、操作レバー
５４の操作量に応じた信号はマイクロコンピュータ５５
に入力され、マイクロコンピュータ５５は電磁弁コント
ローラ５６を介してコントロールバルブ５７ａ〜５７ｈ
に指令信号を供給する。コントロールバルブ５７ａ〜５
７ｈは指令信号にしたがって切換動作して各アクチュエ
ータに圧油を供給する。

【００２０】５８は周知の力センサであり、上部車体３
２と下部車体３１との連結部に設けられ、アーム体４０
を介して上部車体３２が受ける反力の大きさを検出す
る。力センサ５８は、水平面内で互いに直交するｘ方向
およびｙ方向の荷重成分に分解して反力を検出し、後述
するように、このｘ方向およびｙ方向の荷重成分に基づ
いて反力の方向を演算することができる。５９は方位セ
ンサであり、下部車体３１の進行方向の方位を検出す
る。６０は送受信アンテナ、６１は送受信機であり、ク
レーンＣＲとの間で各種の情報を送受信する。６２は選
択スイッチであり、位置決め用ロボットＲＢで吊り荷の
位置決めをアシストするときに操作される。６３は吊り
荷が目標位置に設定された時にオペレータが操作する設
定完了スイッチである。６４は、クレーンに設けられた
協調モードスイッチ２９がオフのときに点灯する退避ラ
ンプである。

【００２１】以上のように構成された位置決め用ロボッ
トＲＢとクレーンＣＲを使用して吊り荷を目標位置に位
置決めする手順について説明する。協調モードスイッチ
２９をオンし、クレーンＣＲにより吊り荷を吊り上げて
目標位置まで移動させる。これは、操作レバー７を操作
してコントロールバルブ１０ａ〜１０ｅを適宜切換え、
油圧モータ３〜６を駆動制御してクレーンＣＲを走行し
たり、旋回したり、ブームを俯仰したり、あるいはワイ
ヤロープを繰り出し、繰込むことにより行なわれる。

【００２２】クレーンで吊り荷を目標位置近傍まで移動
した後、オペレータが送信スイッチ２８を操作すると、
クレーンＣＲ側のマイクロコンピュータ８は各センサか
らの検出信号に基づいて、図６に示すようなブーム長Ｌ
_B、ブーム角度θ_B、ブーム先端から吊り荷までのワイヤ
ロープの長さＬ_W、吊り荷の重量Ｍ_LO、および下部走行
体の方位Ａ_ZCを送信機２７により送信アンテナ２６から
位置決め用ロボットＲＢに送信する。なお、ワイヤロー
プの長さＬ_Wは、巻上げ用ウインチドラムの回転角を回
転角センサ２１で検出し、マイクロコンピュータ８で演
算することにより求められる。

【００２３】クレーンＣＲから送信された以上の情報は
位置決め用ロボットＲＢの受信アンテナ６０、送受信機
６１で受信され、マイクロコンピュータ５５のメモリに
格納される。

【００２４】一方、操作レバー５４を操作してコントロ
ールバルブ５７ｇおよび５７ｈを適宜切換え、油圧モー
タ５３Ｌ，５３Ｒを駆動制御して、目標位置に移動され
た吊り荷の近傍まで位置決め用ロボットＲＢを移動させ
る。次いで、操作レバー５４を操作してシリンダ３４，
４３〜４５を伸縮させて手先効果器４６を吊り荷ＬＯに
押し当てながら、吊り荷を目標位置に押動する。

【００２５】このときアーム体４０が吊り荷から受ける
反力は力センサ５８により、ｘ，ｙ方向の力〔Ｆ_X，
Ｆ_Y，０，１〕^Tおよびその方向〔ｘ_d，ｙ_d，０，１〕^T
として検出される。なお、〔〕^Tは転置行列を表す。力
センサ５８の検出信号はマイクロコンピュータ５５に送
出され、アーム体４０が受ける反力の絶対値Ｆが、

【数１】 Ｆ＝（Ｆｘ²＋Ｆｙ²)^1/2 (１) としてマイクロコンピュータ５５で常時演算される。

【００２６】このようにしてマイクロコンピュータ５５
で演算されている反力の絶対値Ｆは、予めマイクロコン
ピュータ５５のメモリに格納されているアーム体４０の
耐荷重Ｆ_1imと比較され、Ｆ＜Ｆ_1imであればアーム体４
０の姿勢を任意に変更させて吊り荷を目標位置へ位置決
めすることができる。マイクロコンピュータ５５がＦ≧
Ｆ_1imと判定すると、マイクロコンピュータ５５はコン
トロールバルブ５７ａ〜５７ｆに停止信号を供給してコ
ントロールバルブ５７ａ〜５７ｆを閉じ、アーム体４０
の動作をいったん止める。

【００２７】マイクロコンピュータ５５は、位置決め用
ロボットＲＢ自身の下部車体３１の方位Ａ_ZRも読み込
み、メモリに格納されているクレーンＣＲの方位Ａ_ZCと
この位置決め用ロボットＲＢの方位Ａ_ZRとに基づいて、
クレーンＣＲと位置決め用ロボットＲＢとの相対位置関
係を演算して求め、アーム体４０に作用する反力Ｆの方
向を、位置決め用ロボットＲＢの上部車体の座標系
（ｘ，ｙ，ｚ）からクレーンＣＲの上部旋回体の座標系
（ｘ’，ｙ’，ｚ’）に変換する演算を実行する。

【００２８】ここで、このような座標変換について詳述
する。図７に示すように、位置決め用ロボットＲＢの上
部車体の座標系（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、クレーンＣＲ
の上部旋回体の座標系（ｘ’，ｙ’，ｚ’）は（ｘ，
ｙ，ｚ）をベクトルａｉ＋ｂｊ＋ｃｋだけ並進させ、ｚ
軸回りにθだけ回転させた座標であるとする。ｘ’は、
クレーンＣＲのブームを水平面に投影した方向であり、
ブームの支点を（ｘ’，ｙ’，ｚ’）の原点とする。吊
り荷がアーム体４０から受ける力の方向〔ｘ_d，ｙ_d，
０，１〕^TをクレーンＣＲの上部旋回体の座標系方向
〔ｘ_d'，ｙ_d'，０，１〕^Tで表すと、

【数２】 のようになる。この式(２)から、クレーンＣＲの上部旋
回体の座標系で表される変換後の力Ｆの方向は、クレー
ンＣＲと位置決め用ロボットＲＢとの間の距離に無関係
であることがわかる。

【００２９】位置決め用ロボットＲＢのマイクロコンピ
ュータ５５に予め格納されているワイヤロープの長さＬ
_W、ロードセル２５で検出されている吊り荷の重量Ｍ_LO
およびアーム体４０の耐荷重Ｆ_1imに基づいて、マイク
ロコンピュータ５５は、吊り荷の移動量の絶対値Ｔ_Mを
次式から求める。

【数３】Ｔ_M＝（Ｌ_W×Ｆ_1im）／Ｍ_LO (３)

【００３０】次に、吊り荷がアーム体４０から受ける力
の方向〔ｘ_d，ｙ_d，０，１〕^Tと吊り荷の移動量の絶対
値Ｔ_Mに基づいて、マイクロコンピュータ５５は、クレ
ーンＣＲのｘ’，ｙ’方向の移動量ｄｘ、ｄｙを次式
（４），（５）から求める。

【数４】 Ｔ_M＝（ｄｘ²＋ｄｙ²)^1/2 (４) ｙ_d’／ｘ_d’＝ｄｙ／ｄｘ （５） ただし、ｄｘとｘ_d’およびｄｙとｙ_d’はそれぞれ同じ
符号

【００３１】さらに、ブーム長Ｌ_B、ブーム角度θ_B、ク
レーンＣＲのｘ’，ｙ’方向の移動量ｄｘ，ｄｙに基づ
いて、マイクロコンピュータ５５は、次式（６），
（７），（８）からクレーンＣＲの旋回角度ｄθ、ブー
ム角度変化量ｄθ_Bおよびワイヤロープの調整量ｄＬ_Wを
それぞれ求める。

【数５】 ｄθ＝tan^-1｛ｄｙ／（Ｂcosθ_B＋ｄｘ）｝ （６）

【数６】 ｄθ_B＝θ_B'−θ_B （７） ここで、θ_B’は、

【数７】

【数８】 ｄＬ_W＝Ｂsinθ_B'−Ｂsinθ_B （９）

【００３２】このように求められたクレーンＣＲの旋回
角度ｄθ、ブーム角度変化量ｄθ_Bおよびワイヤロープ
の調整量ｄＬ_Wは、位置決め用ロボットＲＢの送受信機
６１から送受信アンテナ６０を介してクレーンＣＲに送
信される。クレーンＣＲ側では、これらの情報を送受信
アンテナ２６を介して受信機２７で受信し、マイクロコ
ンピュータ８のメモリに格納する。

【００３３】これらのデータをいったんメモリに格納し
た後、マイクロコンピュータ８はこれらのデータに基づ
いて、電磁弁コントローラ９を経てコントロールバルブ
１０ａ〜１０ｅを切換制御する。クレーンＣＲの上部旋
回体はｄθだけ旋回し、ブーム角度はｄθ_Bだけ変更さ
れ、ワイヤロープ長Ｌ_WはｄＬ_Wだけ繰り出しまたは繰込
まれ、吊り荷は目標位置に向けて移動する。

【００３４】クレーンＣＲによる吊り荷の移動が完了し
たら（このとき、反力はほぼゼロとなる）、再び位置決
め用ロボットＲＢをその操作レバー５４の操作により操
縦してアーム体４０で吊り荷を目標位置へ向けて移動す
る。そして、アーム体４０に作用する反力が上述した耐
荷重Ｆ_1imを越えたら、上述したようにしてクレーンＣ
Ｒで吊り荷を目標位置へ向けて移動させるといった操作
を繰返すことにより、吊り荷を目標位置に設定する。

【００３５】以上説明したような位置決め用ロボットＲ
ＢとクレーンＣＲとの協調制御は図８および図９のフロ
ーチャートで示されるプログラムで実行可能である。図
８により、まず、クレーンＣＲ側のマイクロコンピュー
タ８で実行されるプログラムのフローチャートを説明す
る。クレーンＣＲのオペレータが運転席の協調モード選
択スイッチ２９をオン操作すると図８のプログラムが開
始される。ステップＳ１で送信スイッチ２８がオンか否
かを判定し、オンならばステップＳ２に進み、ブーム長
Ｌ_B、ブーム角度θ_Ｂ、ブーム先端から吊り荷までのワ
イヤロープの長さＬ_Ｗ、吊り荷の重量Ｍ_Lo、および下部
走行体の方位Ａ_ZCを送信する。このとき、ロボットの退
避ランプ６４を消灯する指令信号も送信する。ステップ
Ｓ３では、位置決め用ロボットＲＢで演算されて送信さ
れるクレーンＣＲの旋回角度ｄθ、ブーム角度変化量ｄ
θ_Bおよびワイヤロープの調整量ｄＬ_Wを受信したか否か
を判定する。

【００３６】受信したと判定されるとステップＳ４に進
み、ブーム俯仰油圧モータ、旋回油圧モータ、巻上げ油
圧モータを駆動する。ステップＳ５では、回転角センサ
２１，旋回角センサ２２，およびブーム角センサ２３か
らの検出信号を読み込み、ステップＳ６において、受信
したクレーン旋回角度ｄθ、ブーム角度変化量ｄθ_Bお
よびワイヤロープの調整量ｄＬ_Wだけそれぞれ動いたと
判定されるまで、各油圧モータを駆動する。ステップＳ
６が肯定されると、ステップＳ７で移動完了信号を位置
決め用ロボットＲＢに送信してステップＳ２に戻る。

【００３７】次に図９により、位置決め用ロボットＲＢ
側のマイクロコンピュータ５５で実行されるプログラム
のフローチャートを説明する。位置決め用ロボットＲＢ
に設置されているロボット選択スイッチ６２がオン操作
されると図９に示すプログラムが実行される。まず、ス
テップＳ２１において、位置決め用ロボットＲＢの耐荷
重Ｆ_1imをマイクロコンピュータ５５に格納し、ステッ
プＳ２２でクレーンＣＲからの信号、すなわち、ブーム
長Ｌ_B、ブーム角度θ_B、ブーム先端から吊り荷までのワ
イヤロープの長さＬ_W、吊り荷の重量Ｍ_Lo、およびクレ
ーン下部走行体の方位Ａ_ZCが受信されたかを判定する。

【００３８】クレーンＣＲからこれらのデータが受信さ
れたと判定されるとステップＳ２３に進み、受信したデ
ータをマイクロコンピュータ５５に格納する。このと
き、退避ランプ６４を消灯する。ステップＳ２４では、
位置決め用ロボットＲＢが吊り荷を押動する際にアーム
体４０に作用する反力を力センサ５８で検出し、ｘ方向
およびｙ方向成分の荷重Ｆｘ，Ｆｙとして読み込む。次
いで、ステップＳ２４に進み、Ｆｘ²＋Ｆｙ²＞Ｆ_1im ²を
判定することにより、アーム体４０に作用する反力が予
め定めた耐荷重Ｆ_1imを越えるか否かを判定し、否定さ
れる時はステップＳ２６に進み、肯定されるとステップ
Ｓ２７に進む。

【００３９】ステップＳ２６では、位置決め用ロボット
ＲＢにより吊り荷を目標位置に設定できたことを示す設
定完了信号が出力されているかを判定し、否定される時
は目標位置に設定されていないから、ステップＳ２４に
戻ってｘ方向およびｙ方向の力の成分を検出する。ステ
ップＳ２４〜２６を繰返す間、オペレータは操作レバー
５４によりアーム体４０を駆動して吊り荷をロボットＲ
Ｂで目標位置へ押動することができる。ステップＳ２６
が肯定されるとプログラムを終了する。

【００４０】なお、位置決め用ロボットのオペレータが
目視により吊り荷を目標位置に設定できたと判定したと
きに、設定完了スイッチ６３を操作すると上記設定完了
信号が出力される。ここで、アーム体４０の姿勢と位置
決め用ロボットの座標を求める手段があれば、予め吊り
荷の目標座標を入力しておき、吊り荷が目標位置に設定
されたことを建設ロボットが判定して設定完了信号を出
力するように構成することができる。

【００４１】アーム体４０の反力が耐荷重Ｆ_1imを越え
ている時はステップＳ２７でロボットＲＢの動きを禁止
する。これは、マイクロコンピュータ５５から電磁弁コ
ントローラ５６を経てコントロールバルブ５７ａ〜５７
ｈの切換え動作を全て禁止することで実現できる。次
に、ステップＳ２８〜ステップＳ３１において、上述し
た式（１）〜（９）を演算してクレーン旋回角度ｄθ、
ブーム角度変化量ｄθ_Bおよびワイヤロープの調整量ｄ
Ｌ_Wを求め、ステップＳ３２でこのデータをクレーンＣ
Ｒに送信する。

【００４２】そして、ステップＳ３３で移動完了信号を
受信したことが判定されるとステップＳ３４に進み、吊
り荷の位置は目標位置か否かを判定し、肯定されるとこ
のプログラムを終了し、否定されるとステップＳ２２に
戻る。ステップＳ３４の判定も、上述したように、位置
決め用ロボットのオペレータが目視で吊り荷の位置を判
定して設定完了スイッチ６３を操作することにより出力
される設定完了信号に基づいてすることができる。吊り
荷の位置を算出できれば、予め入力した目標座標との比
較から設定完了か否かを判定できる。

【００４３】図１０は協調モードスイッチ２９がオフさ
れたときに割込まれて起動するクレーン側のプログラム
である。ステップＳ４１でロボット側へ割込み信号を送
信し、ステップＳ４２でクレーンの全動作を禁止する。
ステップＳ４３において、ロボット側から退避完了信号
を受信したこと、協調モードスイッチ２９がオンされた
こと、リセット信号が受信されたことのいずれかが判定
されると、ステップＳ４４で動作禁止を解除する。リセ
ット信号は図示しない協調モードリセットスイッチの操
作で出力される。このリセットスイッチは、たとえば、
ロボットを吊り荷から退避させた後、クレーンで吊り荷
を手動操作するときなどに、協調モードから手動モード
に切替えるのに必要なスイッチである。

【００４４】図１１はクレーンからの割込み信号で起動
されるロボット側のプログラムである。ステップＳ５１
でロボットのアームを収縮して初期状態にし、ステップ
Ｓ５２で吊り荷から離れる方向にロボットを走行させ
る。所定の退避位置まで退避したことがステップＳ５３
で判定されると、ステップＳ５４で退避完了信号をクレ
ーンに送信する。吊り荷から離れる方向と量を次のよう
に算出するのが好ましい。吊り荷の位置とロボットの位
置を相互に認識し、吊り荷から離れる際に最短距離だけ
走行するようにその方向と走行量を演算する。所定の退
避位置まで退避したか否かの判定は、予め決定された走
行量で判定することができる。好ましくは、吊り荷の現
在位置に対するロボットの現在位置を算出し、クレーン
のいかなる動作でも吊り荷がロボットに衝突しないこと
を確認するのが望ましい。なお、走行量は走行モータの
回転数を測定して求めることができる。

【００４５】以上の構成の位置決め装置によれば、位置
決め用ロボットで吊り荷が押切れないときに、位置決め
用ロボットが荷を押動する方向と押動可能な距離を求
め、この押動方向をクレーン上部旋回体の方向に座標変
換した上でクレーンの各移動量を演算して、クレーンを
旋回させたり、ブームを俯仰させたり、巻上げワイヤロ
ープを繰込み繰り出したりして、位置決め用ロボットが
荷を押動する方向に吊り荷を移動させるようにしたか
ら、従来は不可欠であった吊り荷側の作業員からの合図
でクレーンのオペレータがクレーンを手動で操作する必
要がなく、作業効率と安全性が向上する。

【００４６】位置決め用ロボットは、吊り荷を把持する
ことなく単に押動するだけであるから、吊り荷を把持す
る従来例の場合、ハンドリングアームで吊り荷の位置を
調整仕切れないときに吊り荷をいったん解放してクレー
ンで位置調整する作業が不可欠であったが、本実施例の
位置決め用ロボットでは吊り荷を把持仕直す必要がなく
作業効率が向上する。また、手先効果器の吊り荷押動面
には鉛直方向に回転するローラが設けられているから、
吊り荷を押動したまま鉛直方向に吊り荷を滑動させるこ
とができ、手先効果器の耐久性を損うことがない。この
場合、ローラに代えて３６０度全周方向に回転するボー
ルを使用すれば、手先効果器の耐久性を損わずに、吊り
荷を押動させたままクレーンで吊り荷を鉛直方向のみな
らず任意の方向に位置調整することができる。

【００４７】クレーンと位置決め用ロボットの双方に方
位センサを設け、各方位に基づいてクレーンと位置決め
用ロボットの相対位置関係を演算するようにしたから、
クレーンと位置決め用ロボットの水平面内の座標位置を
求めることなく、位置決め用ロボットによる吊り荷の押
動方向をクレーン上部旋回体の座標系に簡単に変換する
ことができる。したがって、両者の位置座標を計測する
システムが不要で構成が簡素化されて低コストな装置を
提供できる。

【００４８】協調モード運転中に協調モードスイッチ２
９が誤ってオフされると、クレーンの手動操作により吊
り荷がロボットに衝突するおそれもあるが、以上のよう
に協調モードスイッチ２９がオフになると、クレーンの
全動作を禁止するとともに、ロボットを吊り荷から退避
させることにより、吊り荷がロボットに衝突するおそれ
がなくなる。

【００４９】本発明は以上の実施例に限定されず次のよ
うに変形することができる。 （１）クレーンと位置決め用ロボットの位置座標を検出
する装置を用い、各座標位置から押動方向の変換を行な
うようにしてもよい。 （２）位置決め用ボットのアーム体は水平面内で回動す
るように構成したが、鉛直方向にも移動可能に構成すれ
ば、吊り荷の位置調整の自由度がさらに増す。 （３）クレーンの押動方向の演算とクレーンによる移動
量の演算をロボット側のマイクロコンピュータ５５で行
なうようにしたが、力センサ５８で検出した反力をクレ
ーン側に送信してクレーン側のマイクロコンピュータ８
で演算するようにしてもよい。 （４）力センサを用いて反力を検出するようにしたが、
シリンダに作用する圧力を検出して反力を求めてもよ
い。 （５）耐荷重Ｆ_1imを一定値にしたが、アーム体４０の
姿勢に応じた耐荷重とすれば、さらにきめ細かな制御が
できる。 （６）以上では、自走式クレーンについて説明したが、
天井クレーン、埠頭クレーム、ガントリクレーン、固定
設置クレーンなど、ワイヤロープで吊り下げた荷をｘ，
ｙ，ｚ方向に移動できるクレーンのあらゆるものに本発
明を適用できる。 （７）以上では、ロボットが吊り荷を押し切れない時に
その反力や吊り荷位置情報から吊り荷の目標移動位置を
求め、それをクレーンに送信してクレーンが吊り荷を移
動させるような協調モードについて説明したが、クレー
ンの操作者が目視で吊り荷の位置を認識し、ロボットに
吊り荷の移動量を指示してロボットで吊り荷を移動させ
るような協調モードなど、クレーンとロボットの間で相
互に連携をとりながら吊り荷の位置を制御する各種の方
式にも本発明を適用できる。

【００５０】以上の実施例の構成において、マイクロコ
ンピュータ５５などが協調手段を、力センサ５８が反力
検出手段を、マイクロコンピュータ５５が判定手段と方
向演算手段と移動量演算手段を、クレーンＣＲがクレー
ンを、旋回油圧モータとブーム俯仰油圧モータと巻上げ
油圧モータと走行油圧モータが駆動制御手段をそれぞれ
構成する。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、協調モード選択スイッチがオフされた時にロボッ
トを吊り荷から退避させるようにしたので、クレーンを
不所望に動作させても吊りがロボットに衝突せずロボッ
トの破損を防止できる。請求項２の発明によれば、ロボ
ットで吊り荷を押切れないときにその押動方向を作業機
側の方向に変換し、クレーンにより吊り荷をロボット押
動方向に移動させるようにしたので、従来のような吊り
荷側に配置していた合図マンが不要となり、正確な位置
決めが効率よく行なえる。請求項２の発明によれば、協
調モード選択スイッチがオフのときはクレーンの動作を
禁止するようにしたので、ロボットが退避する前にクレ
ーンでつり荷を移動させてロボットに衝突させる事態を
回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による吊り荷の位置決め装置の一実施例
を示す図

【図２】クレーンの油圧回路と制御回路のブロック図

【図３】位置決め用ロボットの一例を示す平面図

【図４】図３のロボットの手先効果器の先端を示す図

【図５】位置決め用ロボットの油圧回路と制御回路のブ
ロック図

【図６】クレーンと位置決め用ロボットの位置関係を説
明する図

【図７】クレーンと位置決め用ロボットの位置関係を説
明する図

【図８】クレーンのマイクロコンピュータで実行される
処理手順のフローチャート

【図９】ロボットのマイクロコンピュータで実行される
処理手順のフローチャート

【図１０】協調モードスイッチがオフされたときにクレ
ーンのマイクロコンピュータで実行される割込み処理手
順のフローチャート

【図１１】協調モードスイッチがオフされたときにロボ
ットのマイクロコンピュータで実行される割込み処理手
順のフローチャート

【符号の説明】

３Ｌ，３Ｒ 走行油圧モータ ４ 旋回油圧モータ ５ ブーム俯仰油圧モータ ６ 巻上げ油圧モータ ８ マイクロコンピュータ １０ａ〜１０ｅ コントロールバルブ ２１ 回転センサ ２２ 旋回角センサ ２３ ブーム角センサ ２４ 方位センサ ２５ ロードセル ２９ 協調モード選択スイッチ ３４，４３，４４，４５ アーム体のアクチュエータ ４０ アーム体 ４６ 手先効果器 ４６ａ ローラ ５５ マイクロコンピュータ ５８ 力センサ ５９ 方位センサ ６２ 選択スイッチ ６３ 設定完了スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウインチで繰込み繰り出されるワイヤロ
   ープで荷役作業を行なうクレーンと、 このクレーンで吊り下げられた吊り荷を押動するロボッ
   トと、 クレーンからロボットへ吊り荷の移動量を指示し、また
   は、ロボットからクレーンへ吊り荷の移動量を指示する
   協調モードを選択するスイッチと、 このスイッチがオンのときは、指示された移動量でクレ
   ーンまたはロボットが吊り荷を移動するように制御し、
   オフされたときは、ロボットを吊り荷から退避させる協
   調手段とを具備することを特徴とする吊り荷の位置決め
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１の位置決め装置において、 前記協調手段は、 前記吊り荷を押動するときに前記ロボットが受ける反力
   を検出する反力検出手段と、 検出された反力にしたがって、前記吊り荷が押動されて
   いる方向を演算する方向演算手段と、 この方向演算手段で演算された方向へ吊り荷を移動させ
   るための前記クレーンの移動量を演算する移動量演算手
   段とを具備することを特徴とする吊り荷の位置決め装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１の位置決め装置において、 前記協調手段は、前記スイッチがオフされたときに前記
   クレーンの動作を禁止する禁止手段を具備することを特
   徴とする吊り荷の位置決め装置。