JPH07133093A - 作業船における作業ロープ速度制御方法及び装置 - Google Patents
作業船における作業ロープ速度制御方法及び装置Info
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- JPH07133093A JPH07133093A JP28243493A JP28243493A JPH07133093A JP H07133093 A JPH07133093 A JP H07133093A JP 28243493 A JP28243493 A JP 28243493A JP 28243493 A JP28243493 A JP 28243493A JP H07133093 A JPH07133093 A JP H07133093A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 船本体の傾きやブームの作業姿勢にかかわら
ず、作業船上において常に高い精度でロープ速度の制御
を行う。 【構成】 第１座標演算部４２及び第２座標演算部４３
は、ブーム角度センサ３２で検出されるブーム起伏角度
θb と、旋回角度センサ３４で検出されるブーム旋回角
度θs とに基づき、台船上の任意の基準点に対するブー
ム先端の相対位置を演算する。実速度演算部４４は、こ
のブーム先端位置の時間変化からブーム先端速度Ｖs を
求め、目標速度演算部４５は上記速度Ｖs を相殺するよ
うな目標速度Ｖc を演算する。動作指令演算部４６は、
上記目標速度Ｖc でロープを駆動するための動作指令を
演算し、上記ロープの巻上げ装置２８に出力する。
ず、作業船上において常に高い精度でロープ速度の制御
を行う。 【構成】 第１座標演算部４２及び第２座標演算部４３
は、ブーム角度センサ３２で検出されるブーム起伏角度
θb と、旋回角度センサ３４で検出されるブーム旋回角
度θs とに基づき、台船上の任意の基準点に対するブー
ム先端の相対位置を演算する。実速度演算部４４は、こ
のブーム先端位置の時間変化からブーム先端速度Ｖs を
求め、目標速度演算部４５は上記速度Ｖs を相殺するよ
うな目標速度Ｖc を演算する。動作指令演算部４６は、
上記目標速度Ｖc でロープを駆動するための動作指令を
演算し、上記ロープの巻上げ装置２８に出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クレーン船やクラブ船
等の作業船において、作業ロープの速度を制御するため
の方法及び装置に関するものである。
等の作業船において、作業ロープの速度を制御するため
の方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は、作業船の一例としてクレーン船
の一形態を示したものである。図示の台船（船本体）１
０には、鉛直方向の旋回中心軸１２回りにクレーン部
（作業装置）１４が旋回可能に設置され、このクレーン
部１４は起伏可能なブーム１６を備えている。ブーム１
６の先端にはシーブ１８が装着される一方、上記クレー
ン部１４の機械室にはウインチドラム２０等を備えた巻
上げ装置、ブーム起伏装置、旋回駆動装置等の各駆動装
置が搭載されている。そして、上記ウインチドラム２０
から繰り出された作業用ロープ２２が上記ブーム先端シ
ーブ１８とフック側シーブ２４との間に一もしくは複数
回巻回されており、この作業用ロープ２２によってフッ
ク２６が吊り下げられた状態となっている。
の一形態を示したものである。図示の台船（船本体）１
０には、鉛直方向の旋回中心軸１２回りにクレーン部
（作業装置）１４が旋回可能に設置され、このクレーン
部１４は起伏可能なブーム１６を備えている。ブーム１
６の先端にはシーブ１８が装着される一方、上記クレー
ン部１４の機械室にはウインチドラム２０等を備えた巻
上げ装置、ブーム起伏装置、旋回駆動装置等の各駆動装
置が搭載されている。そして、上記ウインチドラム２０
から繰り出された作業用ロープ２２が上記ブーム先端シ
ーブ１８とフック側シーブ２４との間に一もしくは複数
回巻回されており、この作業用ロープ２２によってフッ
ク２６が吊り下げられた状態となっている。
【０００３】なお、クラブ船の場合は、上記フック２６
に代えてバケットが吊り下げられることになる。
に代えてバケットが吊り下げられることになる。
【０００４】このような作業船により海上で作業する場
合、その作業土台である台船１０は波や旋回動作による
重心の移動で揺動し、また吊り荷の重量によっても傾斜
する。従って、クレーン作業時の吊り荷の位置合せや、
バケットによる掘削時の海底掘削面でのバケットの保持
等にあたっては、上記船本体の揺動や傾斜に起因する、
ブーム先端と吊り荷との位置関係の変化を十分考慮する
必要がある。ここで従来は、操作者が状況を判断しなが
ら操縦装置を操作して手動で調節を行うといったことが
なされているが、このような操縦は豊富な経験と高度の
判断が必要であり、決して容易な作業ではない。
合、その作業土台である台船１０は波や旋回動作による
重心の移動で揺動し、また吊り荷の重量によっても傾斜
する。従って、クレーン作業時の吊り荷の位置合せや、
バケットによる掘削時の海底掘削面でのバケットの保持
等にあたっては、上記船本体の揺動や傾斜に起因する、
ブーム先端と吊り荷との位置関係の変化を十分考慮する
必要がある。ここで従来は、操作者が状況を判断しなが
ら操縦装置を操作して手動で調節を行うといったことが
なされているが、このような操縦は豊富な経験と高度の
判断が必要であり、決して容易な作業ではない。
【０００５】そこで、このような操作の容易化を図る方
策として、特開平４−１９１２９６号公報には、作業船
の揺動によって生じるブームの鉛直方向の加速度を加速
度センサで検出し、この検出加速度を２回積分すること
によってブームの鉛直方向の変位量を求め、この変位量
を相殺するようにワイヤロープを繰り出しあるいは巻取
るようにしたものが開示されている。
策として、特開平４−１９１２９６号公報には、作業船
の揺動によって生じるブームの鉛直方向の加速度を加速
度センサで検出し、この検出加速度を２回積分すること
によってブームの鉛直方向の変位量を求め、この変位量
を相殺するようにワイヤロープを繰り出しあるいは巻取
るようにしたものが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に示される装
置には、次のような解決すべき課題がある。
置には、次のような解決すべき課題がある。
【０００７】Ａ）一般に、上記加速度センサは、作業船
が水平な状態でかつクレーンが基本姿勢にある状態で鉛
直方向の加速度を検出する向きにブームに取付けられる
ので、作業船が傾いたり、クレーンが上記基本姿勢から
作動したりすると、上記加速度センサが加速度を検出す
る方向が鉛直方向から外れ、これが検出誤差となって制
御精度に悪影響を及ぼす。
が水平な状態でかつクレーンが基本姿勢にある状態で鉛
直方向の加速度を検出する向きにブームに取付けられる
ので、作業船が傾いたり、クレーンが上記基本姿勢から
作動したりすると、上記加速度センサが加速度を検出す
る方向が鉛直方向から外れ、これが検出誤差となって制
御精度に悪影響を及ぼす。
【０００８】Ｂ）上記方法では、センサの検出値（加速
度）を２回積分した値を用いているので、上記検出値に
誤差を含む場合、この誤差が２回の積分によって集積さ
れ、増幅されてしまう。すなわち、検出誤差が制御精度
に与える影響が大きく、正確な制御を行うには極めて高
精度の高価なセンサを要することになる。
度）を２回積分した値を用いているので、上記検出値に
誤差を含む場合、この誤差が２回の積分によって集積さ
れ、増幅されてしまう。すなわち、検出誤差が制御精度
に与える影響が大きく、正確な制御を行うには極めて高
精度の高価なセンサを要することになる。
【０００９】本発明は、このような事情に鑑み、作業船
の傾斜やブームの作業姿勢を相殺して、作業ロープの速
度を精度良く制御することができる方法及び装置を提供
することを目的とする。
の傾斜やブームの作業姿勢を相殺して、作業ロープの速
度を精度良く制御することができる方法及び装置を提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、船本体と、この船本体に対し
て旋回可能でかつ起伏可能なブームをもつ作業装置と、
この作業装置に設けられ、上記ブーム先端から吊り下げ
られる作業ロープを駆動するロープ駆動装置とを備えた
作業船において、上記船本体における任意の基準点を含
む相異なる二つの鉛直面内での上記船本体の傾きと、上
記ブームの起伏角度と、船本体に対するブームの旋回角
度とを検出し、これらの検出結果に基づいて上記基準点
に対するブーム先端の鉛直方向の相対位置を演算し、こ
の演算したブーム先端位置の時間変化に基づいて上記基
準点に対するブーム先端の鉛直方向の相対速度を演算
し、この演算したブーム先端速度を相殺する速度で上記
ロープ駆動装置にロープ駆動を行わせる方法である（請
求項１）。
の手段として、本発明は、船本体と、この船本体に対し
て旋回可能でかつ起伏可能なブームをもつ作業装置と、
この作業装置に設けられ、上記ブーム先端から吊り下げ
られる作業ロープを駆動するロープ駆動装置とを備えた
作業船において、上記船本体における任意の基準点を含
む相異なる二つの鉛直面内での上記船本体の傾きと、上
記ブームの起伏角度と、船本体に対するブームの旋回角
度とを検出し、これらの検出結果に基づいて上記基準点
に対するブーム先端の鉛直方向の相対位置を演算し、こ
の演算したブーム先端位置の時間変化に基づいて上記基
準点に対するブーム先端の鉛直方向の相対速度を演算
し、この演算したブーム先端速度を相殺する速度で上記
ロープ駆動装置にロープ駆動を行わせる方法である（請
求項１）。
【００１１】また本発明は、上記作業船において、上記
船本体における任意の基準点を含む相異なる二つの鉛直
面内での上記船本体の傾きを検出する傾き検出手段と、
上記ブームの起伏角度を検出するブーム角度検出手段
と、船本体に対するブームの旋回角度を検出する旋回角
度検出手段と、上記傾き検出手段、ブーム角度検出手
段、及び旋回角度検出手段による検出結果に基づいて上
記基準点に対するブーム先端の鉛直方向の相対位置を演
算する位置演算手段と、この位置演算手段で演算される
ブーム先端位置の時間変化に基づいて上記基準点に対す
るブーム先端の鉛直方向の相対速度を演算するブーム速
度演算手段と、このブーム速度演算手段により演算され
たブーム先端速度に基づき、このブーム先端速度を相殺
して実際のロープ速度を基準速度に合わせるための目標
速度を演算する目標速度演算手段と、この目標速度に基
づいて上記ロープ駆動装置にロープ駆動を行わせる指令
手段とを備えた装置である（請求項２）。
船本体における任意の基準点を含む相異なる二つの鉛直
面内での上記船本体の傾きを検出する傾き検出手段と、
上記ブームの起伏角度を検出するブーム角度検出手段
と、船本体に対するブームの旋回角度を検出する旋回角
度検出手段と、上記傾き検出手段、ブーム角度検出手
段、及び旋回角度検出手段による検出結果に基づいて上
記基準点に対するブーム先端の鉛直方向の相対位置を演
算する位置演算手段と、この位置演算手段で演算される
ブーム先端位置の時間変化に基づいて上記基準点に対す
るブーム先端の鉛直方向の相対速度を演算するブーム速
度演算手段と、このブーム速度演算手段により演算され
たブーム先端速度に基づき、このブーム先端速度を相殺
して実際のロープ速度を基準速度に合わせるための目標
速度を演算する目標速度演算手段と、この目標速度に基
づいて上記ロープ駆動装置にロープ駆動を行わせる指令
手段とを備えた装置である（請求項２）。
【００１２】この装置では、上記基準点の対地高さを検
出する対地高さ検出手段を備え、この対地高さ検出手段
で検出される対地高さの時間変化に基づいて上記基準点
の鉛直方向の速度を演算し、この基準点速度とこの基準
点に対するブーム先端の鉛直方向の対地速度とからブー
ム先端の対地速度を演算するように上記ブーム速度演算
手段を構成し、もしくはこのブーム速度演算手段で演算
されたブーム先端の対地速度を相殺して実際のロープ速
度を基準速度に合わせるための目標速度を演算するよう
に上記目標速度演算手段を構成するのが好ましい（請求
項３）。
出する対地高さ検出手段を備え、この対地高さ検出手段
で検出される対地高さの時間変化に基づいて上記基準点
の鉛直方向の速度を演算し、この基準点速度とこの基準
点に対するブーム先端の鉛直方向の対地速度とからブー
ム先端の対地速度を演算するように上記ブーム速度演算
手段を構成し、もしくはこのブーム速度演算手段で演算
されたブーム先端の対地速度を相殺して実際のロープ速
度を基準速度に合わせるための目標速度を演算するよう
に上記目標速度演算手段を構成するのが好ましい（請求
項３）。
【００１３】また、上記対地高さ検出手段に代えて上記
基準点の鉛直方向の加速度を検出する検出する加速度検
出手段を備え、この加速度検出手段で検出される加速度
の時間積分に基づいて上記基準点の鉛直方向の対地速度
を演算し、この基準点速度とこの基準点に対するブーム
先端の鉛直方向の速度とからブーム先端の対地速度を演
算するように上記ブーム速度演算手段を構成してもよい
（請求項４）。
基準点の鉛直方向の加速度を検出する検出する加速度検
出手段を備え、この加速度検出手段で検出される加速度
の時間積分に基づいて上記基準点の鉛直方向の対地速度
を演算し、この基準点速度とこの基準点に対するブーム
先端の鉛直方向の速度とからブーム先端の対地速度を演
算するように上記ブーム速度演算手段を構成してもよい
（請求項４）。
【００１４】さらに、上記各装置において、上記ブーム
角度検出手段で検出されるブームの起伏角度の時間変化
に基づいてこのブームの起伏角度の変化に起因するブー
ム先端とロープ巻取り部との間のロープ長さの変化速度
を演算するロープ速度演算手段を備え、このロープ速度
演算手段により演算された変化速度と上記ブーム速度演
算手段により演算された速度とに基づき、これらの速度
を相殺して実際のロープ速度を基準速度に合わせるため
の目標速度を演算するように上記目標速度演算手段を構
成すれば、後述のようなより優れた効果が得られる（請
求項５）。
角度検出手段で検出されるブームの起伏角度の時間変化
に基づいてこのブームの起伏角度の変化に起因するブー
ム先端とロープ巻取り部との間のロープ長さの変化速度
を演算するロープ速度演算手段を備え、このロープ速度
演算手段により演算された変化速度と上記ブーム速度演
算手段により演算された速度とに基づき、これらの速度
を相殺して実際のロープ速度を基準速度に合わせるため
の目標速度を演算するように上記目標速度演算手段を構
成すれば、後述のようなより優れた効果が得られる（請
求項５）。
【００１５】
【作用】請求項１，２記載の方法及び装置によれば、基
準点での船本体の傾き、ブーム起伏角度、及び旋回角度
に基づいて、上記基準点に対するブーム先端の相対位置
が演算され、この位置の時間変化に基づいて（すなわち
時間微分によって）ブーム先端速度が求められ、このブ
ーム先端速度に基づいてロープ駆動が制御されるので、
各検出結果に誤差があってもこれが集積されることがな
く、逆に上記時間微分によって誤差が相殺され易い。従
って、ブーム先端の加速度を積分する場合よりも、検出
誤差がロープ駆動の制御精度に与える影響は非常に少な
い。また、ブーム先端に加速度センサを設ける場合と異
なり、作業船の傾きやブームの作業姿勢が変化しても常
に安定した検出及び制御を行うことができる。
準点での船本体の傾き、ブーム起伏角度、及び旋回角度
に基づいて、上記基準点に対するブーム先端の相対位置
が演算され、この位置の時間変化に基づいて（すなわち
時間微分によって）ブーム先端速度が求められ、このブ
ーム先端速度に基づいてロープ駆動が制御されるので、
各検出結果に誤差があってもこれが集積されることがな
く、逆に上記時間微分によって誤差が相殺され易い。従
って、ブーム先端の加速度を積分する場合よりも、検出
誤差がロープ駆動の制御精度に与える影響は非常に少な
い。また、ブーム先端に加速度センサを設ける場合と異
なり、作業船の傾きやブームの作業姿勢が変化しても常
に安定した検出及び制御を行うことができる。
【００１６】さらに、請求項３，４記載の装置によれ
ば、上記基準点の対地高さの時間変化もしくは基準点の
対地加速度の時間積分によって基準点の対地速度が求め
られ、この基準点速度も相殺するようにロープ駆動が制
御されるので、大きな波等によって基準点自体が上下動
する場合でも、これを考慮したロープ速度制御を行うこ
とができる。特に、請求項３記載の装置では、対地高さ
の検出値の時間微分に基づいて制御が行われるので、検
出値が制御精度に与える影響はより小さくなる。
ば、上記基準点の対地高さの時間変化もしくは基準点の
対地加速度の時間積分によって基準点の対地速度が求め
られ、この基準点速度も相殺するようにロープ駆動が制
御されるので、大きな波等によって基準点自体が上下動
する場合でも、これを考慮したロープ速度制御を行うこ
とができる。特に、請求項３記載の装置では、対地高さ
の検出値の時間微分に基づいて制御が行われるので、検
出値が制御精度に与える影響はより小さくなる。
【００１７】ここで、ブーム起伏角度が変化すると、ブ
ーム先端とロープ巻取り部との間のロープ長さも変動す
るが、請求項５記載の装置によれば、上記ロープ長さの
変動量も相殺するようにロープ速度が制御される。
ーム先端とロープ巻取り部との間のロープ長さも変動す
るが、請求項５記載の装置によれば、上記ロープ長さの
変動量も相殺するようにロープ速度が制御される。
【００１８】
【実施例】本発明の一実施例を図１〜図７に基づいて説
明する。なお、この実施例において作業船の全体構造は
前記図２に示した通りであり、ここではその説明を省略
する。
明する。なお、この実施例において作業船の全体構造は
前記図２に示した通りであり、ここではその説明を省略
する。
【００１９】この実施例における制御装置は、図１に示
すように、操作レバー３０、ブーム角度センサ３２、旋
回角度センサ３４、左右傾斜センサ３６、前後傾斜セン
サ３７、及びコントローラ４０を備えている。
すように、操作レバー３０、ブーム角度センサ３２、旋
回角度センサ３４、左右傾斜センサ３６、前後傾斜セン
サ３７、及びコントローラ４０を備えている。
【００２０】操作レバー３０は、外部から操作を受け、
この操作量に応じた速度指令信号を出力する出力装置を
有している。この出力装置には、電気的なものではポテ
ンショメータ、油圧パイロット式のものでは圧力センサ
等が適用可能である。ブーム角度センサ３２は、前記図
２に示したブーム１６の水平面からの起伏角度θb を検
出するもので、旋回角度センサ３４は、基準角度位置か
らのブーム１６の旋回角度θs を検出するものであり、
これらにはポテンショメータやエンコーダ等が適用可能
である。
この操作量に応じた速度指令信号を出力する出力装置を
有している。この出力装置には、電気的なものではポテ
ンショメータ、油圧パイロット式のものでは圧力センサ
等が適用可能である。ブーム角度センサ３２は、前記図
２に示したブーム１６の水平面からの起伏角度θb を検
出するもので、旋回角度センサ３４は、基準角度位置か
らのブーム１６の旋回角度θs を検出するものであり、
これらにはポテンショメータやエンコーダ等が適用可能
である。
【００２１】左右傾斜センサ３６は、台船１０の所定の
基準点に設けられ、この基準点を含む左右方向（推進方
向と直交する方向）の鉛直面内での台船１０の傾きθx
を検出するものである。前後傾斜センサ３７は、同じく
上記基準点に設けられ、この基準点を含む前後方向（推
進方向と平行な方向）の鉛直面内での台船１０の傾きθ
y を検出するものである。なお、本発明における傾き検
出手段には、上記傾斜センサ３６，３７の他、ジャイロ
等を用いることも可能である。
基準点に設けられ、この基準点を含む左右方向（推進方
向と直交する方向）の鉛直面内での台船１０の傾きθx
を検出するものである。前後傾斜センサ３７は、同じく
上記基準点に設けられ、この基準点を含む前後方向（推
進方向と平行な方向）の鉛直面内での台船１０の傾きθ
y を検出するものである。なお、本発明における傾き検
出手段には、上記傾斜センサ３６，３７の他、ジャイロ
等を用いることも可能である。
【００２２】上記コントローラ４０は、ロープ基準速度
演算部４１、第１座標演算部（位置演算手段を構成）４
２、第２座標演算部（位置演算手段を構成）４３、実速
度演算部（ブーム速度演算手段）４４、目標速度演算部
（目標速度演算手段）４５、及び動作指令演算部（指令
手段）４６を備えている。
演算部４１、第１座標演算部（位置演算手段を構成）４
２、第２座標演算部（位置演算手段を構成）４３、実速
度演算部（ブーム速度演算手段）４４、目標速度演算部
（目標速度演算手段）４５、及び動作指令演算部（指令
手段）４６を備えている。
【００２３】上記ロープ基準速度演算部４１は、上記操
作レバー３０の出力装置から出力される速度指令信号を
受け、上記操作レバー３０の操作量に見合ったロープ基
準速度Ｖo を演算するものである。
作レバー３０の出力装置から出力される速度指令信号を
受け、上記操作レバー３０の操作量に見合ったロープ基
準速度Ｖo を演算するものである。
【００２４】第１座標演算部４２は、ブーム角度センサ
３２及び旋回角度センサ３４で検出される角度θb ，θ
s に基づき、後述のようにブーム旋回中心軸１２上に原
点を有して旋回中心軸１２をｚ′軸とするｘ′−ｙ′−
ｚ′直交座標系でのブーム先端位置の座標（ｘp′，
ｙp′，ｚp′）を演算するものであり、第２座標演算部
４３は、第１座標演算部４２で演算された座標
（ｘp′，ｙp′，ｚp′）を、後述のように上記基準点
を原点として鉛直方向にｚ軸が設定されるｘ−ｙ−ｚ直
交座標系での座標（ｘp，ｙp，ｚp）に変換するもので
ある。
３２及び旋回角度センサ３４で検出される角度θb ，θ
s に基づき、後述のようにブーム旋回中心軸１２上に原
点を有して旋回中心軸１２をｚ′軸とするｘ′−ｙ′−
ｚ′直交座標系でのブーム先端位置の座標（ｘp′，
ｙp′，ｚp′）を演算するものであり、第２座標演算部
４３は、第１座標演算部４２で演算された座標
（ｘp′，ｙp′，ｚp′）を、後述のように上記基準点
を原点として鉛直方向にｚ軸が設定されるｘ−ｙ−ｚ直
交座標系での座標（ｘp，ｙp，ｚp）に変換するもので
ある。
【００２５】実速度演算部４４は、上記第２座標演算部
４３で演算されるブーム先端位置の座標（ｘp，ｙp，ｚ
p）の時間変化から、上記基準点に対するブーム先端の
鉛直方向の速度Ｖs を演算するとともに、ブーム起伏角
度θb の時間変化に基づいてウインチドラム２０とブー
ム先端との間のロープ長さの変化速度Ｖr を演算するも
のである。
４３で演算されるブーム先端位置の座標（ｘp，ｙp，ｚ
p）の時間変化から、上記基準点に対するブーム先端の
鉛直方向の速度Ｖs を演算するとともに、ブーム起伏角
度θb の時間変化に基づいてウインチドラム２０とブー
ム先端との間のロープ長さの変化速度Ｖr を演算するも
のである。
【００２６】目標速度演算部４５は、上記速度Ｖs ，Ｖ
r を相殺して上記基準速度Ｖo を得るために実際に必要
な作業用ロープ２２の駆動の目標速度Ｖc を演算するも
のである。動作指令演算部４６は、この目標速度Ｖc を
得るために必要な指令信号を演算し、これをクレーン部
１４の機械室内の巻上げ装置２８に出力し、実際に作業
用ロープ２２の巻上げを行わせるものである。
r を相殺して上記基準速度Ｖo を得るために実際に必要
な作業用ロープ２２の駆動の目標速度Ｖc を演算するも
のである。動作指令演算部４６は、この目標速度Ｖc を
得るために必要な指令信号を演算し、これをクレーン部
１４の機械室内の巻上げ装置２８に出力し、実際に作業
用ロープ２２の巻上げを行わせるものである。
【００２７】次に、この装置において行われる演算の基
本原理を説明する。
本原理を説明する。
【００２８】まず、図３に示すように、クレーン部１４
の旋回中心軸１２上に原点をとり、旋回中心軸をＺ軸と
し、旋回径方向にＹ軸をとったＹ−Ｚ直交座標系を考え
る。ブームの起伏回動中心Ｂ、ウインチドラム軸中心
Ｄ、及びブーム先端Ｐの座標をそれぞれＢ（Ｙb，Ｚ
b）、Ｄ（Ｙd，Ｚd）、Ｐ（Ｙp，Ｚp）とし、ブーム長
さをＬbm、Ｙ軸に対するブーム中心軸の角度をθb とす
ると、Ｙp，Ｚp は次式の通り決定される。
の旋回中心軸１２上に原点をとり、旋回中心軸をＺ軸と
し、旋回径方向にＹ軸をとったＹ−Ｚ直交座標系を考え
る。ブームの起伏回動中心Ｂ、ウインチドラム軸中心
Ｄ、及びブーム先端Ｐの座標をそれぞれＢ（Ｙb，Ｚ
b）、Ｄ（Ｙd，Ｚd）、Ｐ（Ｙp，Ｚp）とし、ブーム長
さをＬbm、Ｙ軸に対するブーム中心軸の角度をθb とす
ると、Ｙp，Ｚp は次式の通り決定される。
【００２９】
【数１】Ｙp ＝Ｙb ＋Ｌbm・cosθb Ｚp ＝Ｚb ＋Ｌbm・sinθb 次に、クレーン部１４が実際に台船１０上で旋回した時
のブーム先端Ｐの座標を考える。まず、上記Ｙ−Ｚ座標
系と同じ位置に原点をもち、旋回中心軸１２をｚ′軸と
し、船体の前後方向及び左右方向にそれぞれｙ′軸及び
ｘ′軸にとったｘ′−ｙ′−ｚ′座標系を設定する。こ
の座標系において、図４に示すように、ブーム１６が
ｙ′軸から角度θs 旋回した状態は、Ｙ−Ｚ座標系のＹ
Ｚ面がＺ′軸とｚ軸とを同一にして上記角度θs だけ回
転した状態に匹敵する。従って、同図に示すように、
ｘ′−ｙ′−ｚ′座標系でのブーム先端の座標Ｐ
（ｘp′，ｙp′，ｚp′）は次式で表すことができる。
のブーム先端Ｐの座標を考える。まず、上記Ｙ−Ｚ座標
系と同じ位置に原点をもち、旋回中心軸１２をｚ′軸と
し、船体の前後方向及び左右方向にそれぞれｙ′軸及び
ｘ′軸にとったｘ′−ｙ′−ｚ′座標系を設定する。こ
の座標系において、図４に示すように、ブーム１６が
ｙ′軸から角度θs 旋回した状態は、Ｙ−Ｚ座標系のＹ
Ｚ面がＺ′軸とｚ軸とを同一にして上記角度θs だけ回
転した状態に匹敵する。従って、同図に示すように、
ｘ′−ｙ′−ｚ′座標系でのブーム先端の座標Ｐ
（ｘp′，ｙp′，ｚp′）は次式で表すことができる。
【００３０】
【数２】ｘp′＝Ｙp・sinθs ｙp′＝Ｙp・cosθs ｚp′＝Ｚp この式に基づいて、上記第１座標演算部４２はブーム先
端座標Ｐを演算する。
端座標Ｐを演算する。
【００３１】次に、台船１０が揺動した時のブーム先端
の位置変化を考える。今度は、台船１０上の任意の位置
に基準点をとってこれを原点Ｏとし、鉛直方向にｚ軸を
とり、原点Ｏを通ってｚ軸に直交する平面内で台船１０
の前後方向にｙ軸をとり、左右方向にｘ軸を取ったｘ−
ｙ−ｚ直交座標系を設定する。また、台船１０に傾きが
ない時、ｘ軸とｘ′軸、ｙ軸とｙ′軸、ｚ軸とｚ′軸と
はそれぞれ平行であるが、この状態でのｘ′−ｙ′−
ｚ′座標軸をｘ−ｙ−ｚ座標系においてｘ″−ｙ″−
ｚ″座標軸とする。
の位置変化を考える。今度は、台船１０上の任意の位置
に基準点をとってこれを原点Ｏとし、鉛直方向にｚ軸を
とり、原点Ｏを通ってｚ軸に直交する平面内で台船１０
の前後方向にｙ軸をとり、左右方向にｘ軸を取ったｘ−
ｙ−ｚ直交座標系を設定する。また、台船１０に傾きが
ない時、ｘ軸とｘ′軸、ｙ軸とｙ′軸、ｚ軸とｚ′軸と
はそれぞれ平行であるが、この状態でのｘ′−ｙ′−
ｚ′座標軸をｘ−ｙ−ｚ座標系においてｘ″−ｙ″−
ｚ″座標軸とする。
【００３２】いま、台船１０が左右方向に角度θx 、前
後方向に角度θy だけ傾いたとすると、図５に示すよう
に、上記ｘ″−ｙ″−ｚ″座標軸は、ｘ−ｙ平面内で点
Ｏを通ってｘ軸と角度φで交わる直線Ａ−Ａ′軸の回り
に角度αだけ回転し、同図のｘ′−ｙ′−ｚ′座標軸の
位置に移ることになる。この図５から次の式を得ること
ができる。
後方向に角度θy だけ傾いたとすると、図５に示すよう
に、上記ｘ″−ｙ″−ｚ″座標軸は、ｘ−ｙ平面内で点
Ｏを通ってｘ軸と角度φで交わる直線Ａ−Ａ′軸の回り
に角度αだけ回転し、同図のｘ′−ｙ′−ｚ′座標軸の
位置に移ることになる。この図５から次の式を得ること
ができる。
【００３３】
【数３】tanφ＝tanθx ／tanθy tan2α＝tan2θx ＋tan2θy （ただし、θx＜０かつθ
y＜０のときα＜０） この式に基づき、角度φ，αを求めることができる。
y＜０のときα＜０） この式に基づき、角度φ，αを求めることができる。
【００３４】ところで、このｘ′−ｙ′−ｚ′座標系
は、ｘ−ｙ−ｚ座標系をＡ−Ａ′軸回りに角度αだけ回
転させ、その後原点Ｏを図中の点Ｏ′の位置まで平行移
動させたものと同等である。
は、ｘ−ｙ−ｚ座標系をＡ−Ａ′軸回りに角度αだけ回
転させ、その後原点Ｏを図中の点Ｏ′の位置まで平行移
動させたものと同等である。
【００３５】そこでまず、図６に示すように原点Ｏと原
点Ｏ′とを合致させ、ｘ−ｙ−ｚ座標系に対してｘ′−
ｙ′−ｚ′座標系をＡ−Ａ′軸回りに角度αだけ回転さ
せた時の座標変換式を求めることとする。ｘ軸、ｙ軸、
ｚ軸、ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸の各方向の単位ベクトル
をそれぞれＶｅx，Ｖｅy，Ｖｅz，Ｖｅx′Ｖｅy′Ｖ
ｅz′とすると、各ベクトル間には次の関係式が成立す
る。
点Ｏ′とを合致させ、ｘ−ｙ−ｚ座標系に対してｘ′−
ｙ′−ｚ′座標系をＡ−Ａ′軸回りに角度αだけ回転さ
せた時の座標変換式を求めることとする。ｘ軸、ｙ軸、
ｚ軸、ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸の各方向の単位ベクトル
をそれぞれＶｅx，Ｖｅy，Ｖｅz，Ｖｅx′Ｖｅy′Ｖ
ｅz′とすると、各ベクトル間には次の関係式が成立す
る。
【００３６】
【数４】 Ｖｅx′＝（cos2φ＋sin2φ・cosα)Ｖｅx−sinφ・cosφ(１−cosα)Ｖｅy −sinφ・sinα・Ｖｅz Ｖｅy′＝−sinφ・cosφ(１−cosα)Ｖｅx＋(sin2φ＋cos2φ・cosα)Ｖｅy −cosφ・sinα・Ｖｅz Ｖｅz′＝ sinφ・sinα・Ｖｅx＋ cosφ・sinα・Ｖｅy＋cosα・Ｖｅz この関係式が成立するとき、次のような行列方程式が成立する。
【００３７】
【数５】
【００３８】この式は、次式に置き換えることができ
る。
る。
【００３９】
【数６】
【００４０】この式において、右辺の３−３行列の中身
をＭとおくと、次式が得られる。
をＭとおくと、次式が得られる。
【００４１】
【数７】
【００４２】次に、回転したｘ′−ｙ′−ｚ′座標系の
原点を図５の点Ｏ′に平行移動したときの座標変換式を
求める。
原点を図５の点Ｏ′に平行移動したときの座標変換式を
求める。
【００４３】点Ｏ′は、ベクトルＯＯ″をＡ−Ａ′軸の
回りに角度αだけ回転させた時の点Ｏ″の位置と合致す
る。従って、Ｏ″の座標を（Ａ，Ｂ，Ｃ）、Ｏ′の座標
を（ａ，ｂ，ｃ）とすると、次式を得ることができる。
回りに角度αだけ回転させた時の点Ｏ″の位置と合致す
る。従って、Ｏ″の座標を（Ａ，Ｂ，Ｃ）、Ｏ′の座標
を（ａ，ｂ，ｃ）とすると、次式を得ることができる。
【００４４】
【数８】
【００４５】Ａ−Ａ′軸の回りにα回転させて原点を
Ｏ′に平行移動したｘ′−ｙ′−ｚ′座標系での点は、
ｘ−ｙ−ｚ座標系において上記数７、数８で合成したも
のと等しくなるので、次の数９を得ることができる。
Ｏ′に平行移動したｘ′−ｙ′−ｚ′座標系での点は、
ｘ−ｙ−ｚ座標系において上記数７、数８で合成したも
のと等しくなるので、次の数９を得ることができる。
【００４６】
【数９】
【００４７】この式に基づき、第２座標演算部４３は、
座標Ｐ（ｘp，ｙp，ｚp）の演算を行う。
座標Ｐ（ｘp，ｙp，ｚp）の演算を行う。
【００４８】なお、本発明では鉛直方向の位置すなわち
ｚ方向の位置ｚpのみを演算すれば十分であり、このｚp
は次式で与えられる。
ｚ方向の位置ｚpのみを演算すれば十分であり、このｚp
は次式で与えられる。
【００４９】
【数１０】ｚp ＝ｃ＋（Ｙb＋Ｌbm・cosθb ）・cos(φ
−θs)・sinα＋（Ｚb＋Ｌbm・sinθb )・cosα そして、実速度演算部４４は、上記鉛直方向の位置ｚp
を時間微分することにより、ブーム先端の鉛直方向の速
度Ｖs を演算する。すなわち、この速度Ｖs は次式によ
って与えられる。
−θs)・sinα＋（Ｚb＋Ｌbm・sinθb )・cosα そして、実速度演算部４４は、上記鉛直方向の位置ｚp
を時間微分することにより、ブーム先端の鉛直方向の速
度Ｖs を演算する。すなわち、この速度Ｖs は次式によ
って与えられる。
【００５０】
【数１１】Ｖs ＝ｄ(ｚp）／ｄｔ 同時に、この実速度演算部４４は、作業状況に応じて変
化するブーム起伏角度θb に基づき、ウインチドラム２
０とブーム先端との間のロープ長さの時間変化量すなわ
ち変化速度を演算する。
化するブーム起伏角度θb に基づき、ウインチドラム２
０とブーム先端との間のロープ長さの時間変化量すなわ
ち変化速度を演算する。
【００５１】その原理を図７に基づいて説明する。同図
に示すように、ブーム起伏角度θbが変化した時、ロー
プ長さＬrpはブーム先端Ｐとドラム軸中心Ｄとの間の距
離Ｌpd、及びブーム先端側シーブ１８とロープ２２との
接触領域の角度θv の変化の影響を受ける。
に示すように、ブーム起伏角度θbが変化した時、ロー
プ長さＬrpはブーム先端Ｐとドラム軸中心Ｄとの間の距
離Ｌpd、及びブーム先端側シーブ１８とロープ２２との
接触領域の角度θv の変化の影響を受ける。
【００５２】まず、図においては次式が成立する。
【００５３】
【数１２】Ｌbd＝ＢＤ＝√{(Ｙb−Ｙd)2＋(Ｚb−Ｚd)2} βpd＝arctan{(Ｚd−Ｚb）／(Ｙb−Ｙd)} ∴θpd＝π−θb−βpd Ｌpd2＝（ＰＤ）2＝Ｌbm2＋Ｌbd2−２・Ｌbm・Ｌbd・co
sθpd 上記式により、Ｌpdが決定される。従って、ウインチド
ラム２０のドラム径ｄｂとシーブ径ｄｓとの差に基づく
角度θdsは次式で表されることになる。
sθpd 上記式により、Ｌpdが決定される。従って、ウインチド
ラム２０のドラム径ｄｂとシーブ径ｄｓとの差に基づく
角度θdsは次式で表されることになる。
【００５４】
【数１３】 θds＝arccos{(ｄｂ／２−ｄｓ／２）／Ｌpd} よって、ウインチドラム２０とロープ２２との接触点か
らシーブ１８とロープ２２との接触点までの距離Ｌdsが
次式により与えられる。
らシーブ１８とロープ２２との接触点までの距離Ｌdsが
次式により与えられる。
【００５５】
【数１４】Ｌds＝Ｌpd・sinθds 一方、図７では次式が成立する。
【００５６】
【数１５】 ∠ＰＤＢ＝θdb＝arcsin{(Ｌbm/Ｌpd)・sinθｐｄ｝ θｖ ＝θdb−βbd＋θds−π／２ 従って、ブーム起伏角度θbの変化に伴うドラム−シー
ブポイント間のロープ長さＬrpは次式で与えられる。
ブポイント間のロープ長さＬrpは次式で与えられる。
【００５７】
【数１６】Ｌrp＝Ｌds＋(θv／２π)・ｄｓ 実速度演算部４４は、この式で与えられる長さＬrpを時
間微分してロープ長さ変化速度Ｖr を求め、上記ブーム
先端速度Ｖs とともに目標速度演算部４５に出力する。
すなわち、上記変化速度Ｖr は次式により求められる。
間微分してロープ長さ変化速度Ｖr を求め、上記ブーム
先端速度Ｖs とともに目標速度演算部４５に出力する。
すなわち、上記変化速度Ｖr は次式により求められる。
【００５８】
【数１７】Ｖr ＝ｄ(Ｌrp)／ｄｔ 目標速度演算部４５は、上記実速度演算部４４で演算さ
れた両速度Ｖs，Ｖrを相殺して実際のロープ駆動速度を
ロープ基準速度演算部４１で演算された基準速度Ｖo に
合わせるための目標速度Ｖc を演算する。この目標速度
Ｖc は、ブーム先端シーブ１８とフック側シーブ２４と
の間でのロープ巻数をｎ（≧１）とすると、次式で与え
られる。
れた両速度Ｖs，Ｖrを相殺して実際のロープ駆動速度を
ロープ基準速度演算部４１で演算された基準速度Ｖo に
合わせるための目標速度Ｖc を演算する。この目標速度
Ｖc は、ブーム先端シーブ１８とフック側シーブ２４と
の間でのロープ巻数をｎ（≧１）とすると、次式で与え
られる。
【００５９】
【数１８】Ｖc ＝Ｖo −ｎ・Ｖs ＋Ｖr そして、この演算された目標速度Ｖc が得られるように
動作指令演算部４６から巻上げ装置２８に指令信号が出
力され、巻上げ装置２８が実際に作動してロープ２２の
巻上げ駆動が行われる。
動作指令演算部４６から巻上げ装置２８に指令信号が出
力され、巻上げ装置２８が実際に作動してロープ２２の
巻上げ駆動が行われる。
【００６０】以上のように、この実施例に示す制御方法
及び装置は、ブーム１６の作業姿勢及び台船１０の傾き
状態からブーム先端位置を演算し、このブーム先端位置
の時間変化からブーム先端速度を求めてこれを相殺する
ようにロープ駆動を制御するものであるので、従来のよ
うにブーム先端側に加速度センサを設けるものと異な
り、このブーム先端が台船１０の揺動等で傾いても検出
結果に悪影響が与えられることがない。また、検出値で
ある加速度を積分してブーム先端の変位量を求める場合
には、検出誤差が積算され、増幅された状態で制御に取
り込まれるため、検出誤差が制御精度に与える影響が比
較的大きいが、上記方法及び装置では、検出結果である
ブーム先端位置を時間微分することによりブーム先端速
度を求めているので、逆に検出誤差が相殺され易く、制
御精度に与える影響を非常に小さくすることができる。
及び装置は、ブーム１６の作業姿勢及び台船１０の傾き
状態からブーム先端位置を演算し、このブーム先端位置
の時間変化からブーム先端速度を求めてこれを相殺する
ようにロープ駆動を制御するものであるので、従来のよ
うにブーム先端側に加速度センサを設けるものと異な
り、このブーム先端が台船１０の揺動等で傾いても検出
結果に悪影響が与えられることがない。また、検出値で
ある加速度を積分してブーム先端の変位量を求める場合
には、検出誤差が積算され、増幅された状態で制御に取
り込まれるため、検出誤差が制御精度に与える影響が比
較的大きいが、上記方法及び装置では、検出結果である
ブーム先端位置を時間微分することによりブーム先端速
度を求めているので、逆に検出誤差が相殺され易く、制
御精度に与える影響を非常に小さくすることができる。
【００６１】さらに、この実施例装置では、ブーム起伏
角度θb の変化に伴うドラム−シーブポイント間のロー
プ長さの変化速度Ｖr を考慮し、この変化速度Ｖr をも
相殺するような目標速度Ｖc を演算しているので、より
精度の高い制御を実行することができる。
角度θb の変化に伴うドラム−シーブポイント間のロー
プ長さの変化速度Ｖr を考慮し、この変化速度Ｖr をも
相殺するような目標速度Ｖc を演算しているので、より
精度の高い制御を実行することができる。
【００６２】次に、第２実施例を図８に基づいて説明す
る。
る。
【００６３】この実施例では、巻上げ装置２８によるウ
インチドラム２０の駆動回転数を検出する回転数センサ
３５が設けられ、その検出結果に基づき、ロープ実速度
演算部４７及びＰＩＤ制御演算部４８によりフィードバ
ック制御が実行されるようになっている。ロープ実速度
演算部４７は、上記回転数センサ３５の検出回転数に基
づき、ロープ２２の実際の駆動速度を演算するものであ
り、ＰＩＤ制御演算部４８は、ロープの実速度と目標速
度Ｖc との偏差に基づいてＰＩＤ補正制御量を演算する
ものである。そして、動作指令演算部４６は、基準速度
Ｖoに上記ＰＩＤ補正制御量を加えた補正後の速度で巻
上げ装置２８を作動させるための指令信号を演算、出力
するように構成されている。
インチドラム２０の駆動回転数を検出する回転数センサ
３５が設けられ、その検出結果に基づき、ロープ実速度
演算部４７及びＰＩＤ制御演算部４８によりフィードバ
ック制御が実行されるようになっている。ロープ実速度
演算部４７は、上記回転数センサ３５の検出回転数に基
づき、ロープ２２の実際の駆動速度を演算するものであ
り、ＰＩＤ制御演算部４８は、ロープの実速度と目標速
度Ｖc との偏差に基づいてＰＩＤ補正制御量を演算する
ものである。そして、動作指令演算部４６は、基準速度
Ｖoに上記ＰＩＤ補正制御量を加えた補正後の速度で巻
上げ装置２８を作動させるための指令信号を演算、出力
するように構成されている。
【００６４】このような装置によれば、実際のロープ速
度を考慮することにより、さらに精度の高いロープ速度
制御を実現することができる。なお、上記回転数センサ
３５は、ロータリエンコーダ等の公知のものが使用可能
であり、また、ドラム回転数を検出する代わりにシーブ
回転数を検出するようにしてもよい。
度を考慮することにより、さらに精度の高いロープ速度
制御を実現することができる。なお、上記回転数センサ
３５は、ロータリエンコーダ等の公知のものが使用可能
であり、また、ドラム回転数を検出する代わりにシーブ
回転数を検出するようにしてもよい。
【００６５】次に、第３実施例を図９に基づいて説明す
る。
る。
【００６６】上記実施例では、台船１０上に設定された
基準点に対するブーム先端速度に基づいてロープ駆動速
度の制御が行われているが、海上の波が高い場合など、
上記基準点そのものの上下変位が大きく、しかも海底の
荷を吊り上げる場合等においては、基準点の鉛直方向の
速度も考慮に入れることが望ましい。
基準点に対するブーム先端速度に基づいてロープ駆動速
度の制御が行われているが、海上の波が高い場合など、
上記基準点そのものの上下変位が大きく、しかも海底の
荷を吊り上げる場合等においては、基準点の鉛直方向の
速度も考慮に入れることが望ましい。
【００６７】そこで、この実施例では、前記各種センサ
に加えて上記基準点の対地高さ（海底からの高さ）Ｈo
を検出する対地高さセンサ３８が設けられ、この対地高
さセンサ３８の検出値に基づき、実速度演算部４４によ
り、海底に対するブーム先端速度(すなわち対地速度)Ｖ
s′が演算されるようになっている。
に加えて上記基準点の対地高さ（海底からの高さ）Ｈo
を検出する対地高さセンサ３８が設けられ、この対地高
さセンサ３８の検出値に基づき、実速度演算部４４によ
り、海底に対するブーム先端速度(すなわち対地速度)Ｖ
s′が演算されるようになっている。
【００６８】その演算内容を説明すると、まず、ブーム
先端の対地高さＨp は次式で与えられる。
先端の対地高さＨp は次式で与えられる。
【００６９】
【数１９】Ｈp ＝Ｈo ＋ｚp この式から、ブーム先端速度Ｖs′を次のようにして求
めることができる。
めることができる。
【００７０】 Ｖs′＝ｄ(Ｈp）／ｄｔ＝ｄ(Ｈo）／ｄｔ＋ｄ(ｚp）／
ｄｔ 実速度演算部４４は、この式に基づいて演算したＶs′
を目標速度演算部４５に出力し、目標速度演算部４５は
このブーム先端対地速度Ｖs′を相殺するための目標速
度Ｖcを演算する。
ｄｔ 実速度演算部４４は、この式に基づいて演算したＶs′
を目標速度演算部４５に出力し、目標速度演算部４５は
このブーム先端対地速度Ｖs′を相殺するための目標速
度Ｖcを演算する。
【００７１】このような装置によれば、比較的基準点の
上下変動が大きい場合にも、正確なロープ速度制御を行
うことができる。
上下変動が大きい場合にも、正確なロープ速度制御を行
うことができる。
【００７２】なお、上記基準点の対地高さＨo を検出す
る手段としては、宇宙衛星を利用したＧＰＳを用いた
り、超音波を海中に放射して海底からの反射波を測定し
たり、陸地の固定点からレーザや電波を放射したりする
ことが有効である。
る手段としては、宇宙衛星を利用したＧＰＳを用いた
り、超音波を海中に放射して海底からの反射波を測定し
たり、陸地の固定点からレーザや電波を放射したりする
ことが有効である。
【００７３】また、ブーム先端対地速度Ｖs′を求める
場合には、第４実施例として図１０に示すように、上記
対地高さセンサ３８に代えて基準点の鉛直方向の加速度
を検出する加速度センサ３９を設け、その検出値である
加速度を積分して上記速度Ｖs′を求めるようにしても
よい。この場合、上記ブーム先端対地速度Ｖs′は次式
で表される。
場合には、第４実施例として図１０に示すように、上記
対地高さセンサ３８に代えて基準点の鉛直方向の加速度
を検出する加速度センサ３９を設け、その検出値である
加速度を積分して上記速度Ｖs′を求めるようにしても
よい。この場合、上記ブーム先端対地速度Ｖs′は次式
で表される。
【００７４】
【数２０】
【００７５】ただし、前記第３実施例のようにブーム対
地高さＨo を時間微分するようにすれば、加速度の積分
によりブーム先端速度Ｖs′を求める場合よりも検出誤
差の集積が少なく、逆に相殺し易くなり、より精度の高
い制御を実行することが可能となる。
地高さＨo を時間微分するようにすれば、加速度の積分
によりブーム先端速度Ｖs′を求める場合よりも検出誤
差の集積が少なく、逆に相殺し易くなり、より精度の高
い制御を実行することが可能となる。
【００７６】また、本発明は以上の実施例に限定される
ものでなく、例として次のような態様をとることも可能
である。
ものでなく、例として次のような態様をとることも可能
である。
【００７７】(1) 本発明において基準点は台船１０上の
任意に設定すれば良い。ただし、この基準点を、台船１
０の傾きによる変位の少ない台船１０の重心近傍に設定
すれば、より精度の高い制御を行うことが可能になる。
任意に設定すれば良い。ただし、この基準点を、台船１
０の傾きによる変位の少ない台船１０の重心近傍に設定
すれば、より精度の高い制御を行うことが可能になる。
【００７８】(2) 上記実施例では、ロープ２２の巻上げ
駆動について説明したが、ロープ２２の繰り出し制御を
行う場合にも同様に適用することができる。
駆動について説明したが、ロープ２２の繰り出し制御を
行う場合にも同様に適用することができる。
【００７９】
【発明の効果】以上のように本発明は、ブームの作業姿
勢及び船本体の傾き状態からブーム先端位置を演算し、
このブーム先端位置の時間変化からブーム先端速度を求
めてこれを相殺するようにロープ駆動を制御するもので
あるので、従来のようにブーム先端側に加速度センサを
設けるものと異なり、このブーム先端が船本体の揺動等
で傾いても検出結果に悪影響が与えられることがない。
また、検出である加速度を積分してブーム先端の変位量
を求める場合には、検出誤差が積算され、増幅された状
態で制御に取り込まれるため、検出誤差が制御精度に与
える影響が比較的大きいが、上記方法及び装置では、検
出結果であるブーム先端位置を時間微分することにより
ブーム先端速度を求めているので、逆に検出誤差が相殺
され易く、制御精度に与える影響を非常に小さくするこ
とができる。従って、従来と異なり、船本体の傾きやブ
ームの作業姿勢に関係なく常に精度の高いロープ駆動制
御を行うことができる効果がある。
勢及び船本体の傾き状態からブーム先端位置を演算し、
このブーム先端位置の時間変化からブーム先端速度を求
めてこれを相殺するようにロープ駆動を制御するもので
あるので、従来のようにブーム先端側に加速度センサを
設けるものと異なり、このブーム先端が船本体の揺動等
で傾いても検出結果に悪影響が与えられることがない。
また、検出である加速度を積分してブーム先端の変位量
を求める場合には、検出誤差が積算され、増幅された状
態で制御に取り込まれるため、検出誤差が制御精度に与
える影響が比較的大きいが、上記方法及び装置では、検
出結果であるブーム先端位置を時間微分することにより
ブーム先端速度を求めているので、逆に検出誤差が相殺
され易く、制御精度に与える影響を非常に小さくするこ
とができる。従って、従来と異なり、船本体の傾きやブ
ームの作業姿勢に関係なく常に精度の高いロープ駆動制
御を行うことができる効果がある。
【００８０】さらに、請求項３，４記載の装置では、上
記基準点の対地高さの時間変化もしくは基準点の対地加
速度の時間積分によって基準点の対地速度を求め、この
基準点速度も相殺するようにロープ駆動を制御するの
で、大きな波等によって基準点自体が上下動する場合で
も、これを考慮してロープ速度制御の精度を高く維持す
ることができる効果がある。特に、請求項３記載の装置
では、対地高さの検出値の時間微分に基づいて制御が行
われるので、検出値が制御精度に与える影響をより小さ
くすることができる。
記基準点の対地高さの時間変化もしくは基準点の対地加
速度の時間積分によって基準点の対地速度を求め、この
基準点速度も相殺するようにロープ駆動を制御するの
で、大きな波等によって基準点自体が上下動する場合で
も、これを考慮してロープ速度制御の精度を高く維持す
ることができる効果がある。特に、請求項３記載の装置
では、対地高さの検出値の時間微分に基づいて制御が行
われるので、検出値が制御精度に与える影響をより小さ
くすることができる。
【００８１】さらに、請求項５記載の装置では、ブーム
起伏角度の変化に伴うブーム先端とロープ巻取り部との
間のロープ長さの変化速度を演算し、この変化速度も相
殺するようにロープ速度を制御するようにしているの
で、ブーム先端速度のみを考慮に入れた制御に比べ、さ
らに精度の高いロープ駆動制御を実行することができる
効果がある。
起伏角度の変化に伴うブーム先端とロープ巻取り部との
間のロープ長さの変化速度を演算し、この変化速度も相
殺するようにロープ速度を制御するようにしているの
で、ブーム先端速度のみを考慮に入れた制御に比べ、さ
らに精度の高いロープ駆動制御を実行することができる
効果がある。
【図１】本発明の第１実施例におけるロープ速度制御装
置の機能構成を示すブロック図である。
置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】作業船であるクレーン船の一形態を示す側面図
である。
である。
【図３】上記ロープ速度制御装置における演算で導入さ
れるＹ−Ｚ座標系を示す説明図である。
れるＹ−Ｚ座標系を示す説明図である。
【図４】上記Ｙ−Ｚ座標系とｘ′−ｙ′−ｚ′座標系と
の関係を示す説明図である。
の関係を示す説明図である。
【図５】上記ｘ′−ｙ′−ｚ′座標系とｘ−ｙ−ｚ座標
系との関係を示す説明図である。
系との関係を示す説明図である。
【図６】上記ｘ′−ｙ′−ｚ′座標系の原点とｘ−ｙ−
ｚ座標系の原点とを合致させた状態を示す説明図であ
る。
ｚ座標系の原点とを合致させた状態を示す説明図であ
る。
【図７】上記クレーン船におけるブーム起伏角度とドラ
ム−シーブポイント間でのロープ長さとの関係を示す説
明図である。
ム−シーブポイント間でのロープ長さとの関係を示す説
明図である。
【図８】本発明の第２実施例におけるロープ速度制御装
置の機能構成を示すブロック図である。
置の機能構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３実施例におけるロープ速度制御装
置の機能構成を示すブロック図である。
置の機能構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４実施例におけるロープ速度制御
装置の機能構成を示すブロック図である。
装置の機能構成を示すブロック図である。
１０ 台船（船本体） １２ 旋回中心軸 １４ クレーン部（作業装置） １６ ブーム １８ ブーム先端側シーブ ２０ ウインチドラム（ロープ巻取り部） ２２ 作業用ロープ ３２ ブーム角度センサ（ブーム角度検出手段） ３４ 旋回角度センサ（旋回角度検出手段） ３６ 左右傾斜センサ（傾き検出手段） ３７ 前後傾斜センサ（傾き検出手段） ３８ 対地高さセンサ（対地高さ検出手段） ３９ 加速度センサ（加速度検出手段） ４０ コントローラ ４２ 第１座標演算部（位置演算手段） ４３ 第２座標演算部（位置演算手段） ４４ 実速度演算部（ブーム速度演算手段） ４５ 目標速度演算部（目標速度演算手段） ４６ 動作指令演算部（指令手段） θb ブーム起伏角度 θs 旋回角度 θx 台船の左右方向の傾斜角度 θx，θy 台船の前後方向の傾斜角度
Claims (5)
- 【請求項１】 船本体と、この船本体に対して旋回可能
でかつ起伏可能なブームをもつ作業装置と、この作業装
置に設けられ、上記ブーム先端から吊り下げられる作業
ロープを駆動するロープ駆動装置とを備えた作業船にお
いて、上記船本体における任意の基準点を含む相異なる
二つの鉛直面内での上記船本体の傾きと、上記ブームの
起伏角度と、船本体に対するブームの旋回角度とを検出
し、これらの検出結果に基づいて上記基準点に対するブ
ーム先端の鉛直方向の相対位置を演算し、この演算した
ブーム先端位置の時間変化に基づいて上記基準点に対す
るブーム先端の鉛直方向の相対速度を演算し、この演算
したブーム先端速度を相殺する速度で上記ロープ駆動装
置にロープ駆動を行わせることを特徴とする作業船にお
ける作業ロープ速度制御方法。 - 【請求項２】 船本体と、この船本体に対して旋回可能
でかつ起伏可能なブームをもつ作業装置と、この作業装
置に設けられ、上記ブーム先端から吊り下げられる作業
ロープを駆動するロープ駆動装置とを備えた作業船にお
いて、上記船本体における任意の基準点を含む相異なる
二つの鉛直面内での上記船本体の傾きを検出する傾き検
出手段と、上記ブームの起伏角度を検出するブーム角度
検出手段と、船本体に対するブームの旋回角度を検出す
る旋回角度検出手段と、上記傾き検出手段、ブーム角度
検出手段、及び旋回角度検出手段による検出結果に基づ
いて上記基準点に対するブーム先端の鉛直方向の相対位
置を演算する位置演算手段と、この位置演算手段で演算
されるブーム先端位置の時間変化に基づいて上記基準点
に対するブーム先端の鉛直方向の相対速度を演算するブ
ーム速度演算手段と、このブーム速度演算手段により演
算されたブーム先端速度に基づき、このブーム先端速度
を相殺して実際のロープ速度を基準速度に合わせるため
の目標速度を演算する目標速度演算手段と、この目標速
度に基づいて上記ロープ駆動装置にロープ駆動を行わせ
る指令手段とを備えたことを特徴とする作業船における
作業ロープ速度制御装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の作業船における作業ロー
プ速度制御装置において、上記基準点の対地高さを検出
する対地高さ検出手段を備え、この対地高さ検出手段で
検出される対地高さの時間変化に基づいて上記基準点の
鉛直方向の速度を演算し、この基準点速度とこの基準点
に対するブーム先端の鉛直方向の対地速度とからブーム
先端の対地速度を演算するように上記ブーム速度演算手
段を構成し、このブーム速度演算手段で演算されたブー
ム先端の対地速度を相殺して実際のロープ速度を基準速
度に合わせるための目標速度を演算するように上記目標
速度演算手段を構成したことを特徴とする作業船におけ
る作業ロープ速度制御装置。 - 【請求項４】 請求項２記載の作業船における作業ロー
プ速度制御装置において、上記基準点の鉛直方向の加速
度を検出する検出する加速度検出手段を備え、この加速
度検出手段で検出される加速度の時間積分に基づいて上
記基準点の鉛直方向の対地速度を演算し、この基準点速
度とこの基準点に対するブーム先端の鉛直方向の速度と
からブーム先端の対地速度を演算するように上記ブーム
速度演算手段を構成し、このブーム速度演算手段で演算
されたブーム先端の対地速度を相殺して実際のロープ速
度を基準速度に合わせるための目標速度を演算するよう
に上記目標速度演算手段を構成したことを特徴とする作
業船における作業ロープ速度制御装置。 - 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載の作業船
における作業ロープ速度制御装置において、上記ブーム
角度検出手段で検出されるブームの起伏角度の時間変化
に基づいてこのブームの起伏角度の変化に起因するブー
ム先端とロープ巻取り部との間のロープ長さの変化速度
を演算するロープ速度演算手段を備え、このロープ速度
演算手段により演算された変化速度と上記ブーム速度演
算手段により演算された速度とに基づき、これらの速度
を相殺して実際のロープ速度を基準速度に合わせるため
の目標速度を演算するように上記目標速度演算手段を構
成したことを特徴とする作業船における作業ロープ速度
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28243493A JP3206255B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 作業船における作業ロープ速度制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28243493A JP3206255B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 作業船における作業ロープ速度制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07133093A true JPH07133093A (ja) | 1995-05-23 |
| JP3206255B2 JP3206255B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=17652369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28243493A Expired - Fee Related JP3206255B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 作業船における作業ロープ速度制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206255B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7681748B2 (en) | 2003-05-12 | 2010-03-23 | Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. | Hoisting device with vertical motion compensation function |
| CN102897650A (zh) * | 2012-10-15 | 2013-01-30 | 中国建筑第八工程局有限公司 | 用于网架提升过程的柔性提升钢丝绳绳长控制方法 |
| JP2013124014A (ja) * | 2011-12-15 | 2013-06-24 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 定点保持制御装置及びこれを備えた作業船 |
| JP2016188077A (ja) * | 2016-08-10 | 2016-11-04 | 川崎重工業株式会社 | 定点保持制御装置及びこれを備えた作業船 |
| CN111618861A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-04 | 重庆科技学院 | 一种基于四轴结构的双随动智能手臂控制方法 |
| CN114055448A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-18 | 中国科学院自动化研究所 | 绳索驱动蛇形机械臂控制方法、装置和设备 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101780921B (zh) * | 2009-06-09 | 2012-03-28 | 上海海事大学 | 一种浮吊起重作业工作姿态安全监测方法 |
| CN105858478A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-08-17 | 上海海事大学 | 基于交变电磁波测量的双起升双吊具桥吊的摆角检测装置 |
-
1993
- 1993-11-11 JP JP28243493A patent/JP3206255B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN114055448B (zh) * | 2021-11-18 | 2023-03-31 | 中国科学院自动化研究所 | 绳索驱动蛇形机械臂控制方法、装置和设备 |
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|---|---|
| JP3206255B2 (ja) | 2001-09-10 |
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