JPH09240987A - ケーブルクレーンの自動運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御誤差が少なく信頼性が高く、しかもバケ
ット２０の揺れを自動的に防ぐことができて安全性を確
保できるケーブルクレーンの自動運転方法を提供する。 【解決手段】 横行トロリーを自動追尾する一対の自動
追尾測角儀等で三次元位置の測量を行ない、横行トロリ
ーに設けた傾斜計と、一対の滑車に夫々取り付けられた
巻き上げ索の吊り下げ部の傾斜角度に随伴して回動する
倣いアームと、その回転角度を検出するエンコーダと、
一方の倣いアームに取り付た測距儀とで、横行トロリー
の傾斜角度と、横行トロリーに対するバケットの位置を
測量するとともに、この相対的位置データより該バケッ
トの三次元位置を演算し、横行トロリーとバケットとの
三次元位置を、予めコンピュータに入力した予定位置デ
ータに合わせるように、横行用ウインチと巻上下用ウイ
ンチとの駆動を制御するようになす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はケーブルクレーンの
自動運転方法に関するもので、特に、ダム構築場所でコ
ンクリート打設用に使用するケーブルクレーン（以下、
ダム用ケーブルクレーンという。）に適したケーブルク
レーンの自動運転方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ダム用ケーブルクレーンの運転室５０ａ
は通常、ダム左右岸の内、コンクリートの製造設備であ
るバッチャープラント（図示せず）が配置されている側
のバケット２０にコンクリートを供給する位置の近傍に
ある。そして、ダム用ケーブルクレーンはバケット２０
の移動距離（横行距離と称している水平方向の移動距離
と、巻上下距離と称する昇降方向の移動距離との双方）
が長く、コンクリートの打設場所は、通常は該運転室５
０ａよりは視認することができないようになっている。

【０００３】そこで、従来は上記運転室５０ａとは別
に、コンクリートの打設場所に運転室５０ａに無線連絡
を行なう合図人を配置し、その指令にしたがって運転室
５０ａのオペレータが運転を行なうのが最も一般的であ
る。しかし、この従来法は、見えないところからの無線
連絡でオペレータが実際の運転をするので、大きな危険
性を伴うものである。

【０００４】そこで、ダム用ケーブルクレーンの自動運
転が切望されているが、このダム用ケーブルクレーンの
自動運転は以下の二つの大きな原因で実用化が困難とさ
れている。

【０００５】第一の原因は、従来の自動運転が、横行ト
ロリー１０の横行やバケット２０の巻き上げ下げを行う
機械室５０ｂ内の横行用ウインチ４と巻上下用ウインチ
７とにエンコウダーを取付け、この両ウインチ４，７の
回転数で（後記移動側塔２の位置データを参照するのは
無論である。）バケット２０の位置を割り出し、この値
を予定する予定位置データに合わせるように制御するよ
うになしてあるので、制御誤差が大きいためである。す
なわち、この従来法はケーブルの微妙な張力の相違が位
置算出に大きな影響を及ぼし誤差の原因となるためであ
る。

【０００６】第二の原因は、ダム用ケーブルクレーンは
バケット２０への積載量（容量、重量との双方）が多い
ため、最も問題となるのがバケット２０の揺れである。

【０００７】ダム用ケーブルクレーンでは、コンクリー
ト投入場所に降ろしたバケット２０内に、コンクリート
製造設備であるバッチャープラントよりコンクリートを
専用車両またはトロッコで搬送し、コンクリートを積載
したバケット２０は巻き上げられ横行を開始するが、そ
の際に、横行トロリー１０に吊り下げられた重量物であ
るバケット２０は慣性の法則で、横行トロリー１０に遅
れて横行を開始し、「図３」に破線で示すように、バケ
ット２０は所定の角度傾斜して該横行トロリー１０に吊
り下げられ、以後進行方向に往復揺動するような力が与
えられる。また、コンクリート打設場所では、横行トロ
リー１０の横行を止め、バケット２０の巻き下げ移動に
移るが、この横行停止時にはバケット２０は慣性の法則
で、横行トロリー１０に遅れて停止するため、バケット
２０は横行開始時とは逆方向に所定の角度傾斜して吊り
下げられ、同じく以後進行方向に往復揺動するような力
が与えられる。また、横行途中で、横行トロリー１０の
横行速度を加速・減速しても同じく、バケット２０が進
行方向に往復揺動する原因を与えることになる。

【０００８】そして、重量物であるバケット２０に大き
な揺れがあると、その下方、堤体上で作業している人が
危険にさらされ、この危険性を無視してダム用ケーブル
クレーンを自動運転することは無論できない。なお、現
在はバケット２０の揺れに対して、該バケット２０の停
止位置近くでは数回に渡って横行トロリー１０を前後移
動させて、バケット２０の揺れを止めてから該バケット
２０を下降させる作業を行っている。

【０００９】そして、従来上記のケーブルクレーンの運
転及び、横行トロリーの前後移動によるバケットの揺れ
止めは、オペレータの手動操作で行っているので、相応
の時間を必要とし施工サイクルの遅れを引き起こす原因
となっている。

【００１０】また、上記運転・操作は相当な熟練を必要
とし、オペレータと合図人との組み合わせによっても作
業能率に大きな差が生ずるものであり、これら作業を能
率的に行える熟練者の確保が難しくなっているもので、
この点からもダム用ケーブルクレーンの自動運転が切望
されているものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
問題点を解決すべくなされたもので、制御誤差が少なく
信頼性が高く、しかもバケット２０の揺れを自動的に防
ぐことができて安全性を確保できるケーブルクレーンの
自動運転方法を提供することを課題とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明の構成は、横行トロリー１０を自動追尾する
一対の自動追尾測角儀または自動追尾測距測角儀４０，
４０で、該横行トロリー１０の三次元位置の測量を行な
い、上記横行トロリー１０に設けた傾斜計Ｓ１１と、横
行トロリー１０の一対の滑車１２，１２に夫々取り付け
られた巻き上げ索６の吊り下げ部６ａの傾斜角度に随伴
して回動する倣いアーム３１，３１と、この両倣いアー
ム３１，３１の回転角度を検出するエンコーダＳ１２，
Ｓ１２と、一方の倣いアーム３１に取り付た測距儀Ｓ１
３とで、上記横行トロリー１０の傾斜角度と、両滑車１
２，１２とバケット２０の吊り下げ滑車２１との夫々の
中心を結ぶ三角形の、二つの角度をエンコーダＳ１２，
Ｓ１２で、一辺の長さを測距儀Ｓ１３で測定して、横行
トロリー１０に対するバケット２０の位置を測量すると
ともに、この横行トロリー１０に対するバケット２０の
相対的位置データより該バケット２０の三次元位置を演
算し、上記横行トロリー１０とバケット２０との三次元
位置を、予めコンピュータに入力した予定位置データに
合わせるように、横行用ウインチ４と巻上下用ウインチ
７との駆動を制御するようになした技術的手段を講じた
ものである。

【００１３】すなわち、本発明法では、先ず、横行トロ
リー１０を自動追尾する一対の自動追尾測角儀または自
動追尾測距測角儀４０，４０（以下、両者を含めて自動
追尾測角儀４０等という）で横行トロリー１０の位置を
測量しているので、この横行トロリー１０の三次元位置
が従来のケーブルの張力に関係なく、直接的に正確に求
められる作用を呈する。

【００１４】次ぎに、バケット２０の位置を測量する
が、このバケット２０は横行トロリー１０の横行に伴っ
て長い距離を移動すると共に、巻き上げ下げによって大
きな高低差に渡って昇降するので、現実的には全ての移
動可能範囲に渡って該バケット２０を視認することは困
難で、上記自動追尾測角儀４０，４０等では追尾できな
い。そこで、直接その位置を測量することを断念し、横
行トロリー１０に対する相対的位置を先ず求め、それか
ら演算で、バケット２０の三次元位置を求めるようにな
してある。すなわち、横行トロリー１０の傾斜角度と、
滑車１２，１２とバケット２０の吊り下げ滑車２１との
夫々の中心を結ぶ三角形の、二つの角度をエンコーダＳ
１２，Ｓ１２で、一辺の長さを測距儀Ｓ１３で測定する
ことで、横行トロリー１０に対するバケット２０の位置
が測量でき、また、予め横行トロリー１０の三次元位置
が求められているので、演算でバケット２０の三次元位
置を求められる作用を呈する。

【００１５】したがって、横行トロリー１０とバケット
２０との正確な三次元位置が求められれば、この値と予
定した位置データとを比較して両者を会わすよう駆動源
を制御して自動運転が可能なのは従来と同じ作用であ
る。

【００１６】また、「請求項２」の発明は、横行トロリ
ー１０の進行方向及び進行速度を進行検出装置Ｓ１で検
出し、横行トロリー１０を自動追尾する一対の自動追尾
測角儀または自動追尾測距測角儀４０，４０で、該横行
トロリー１０の三次元位置の測量を行ない、上記横行ト
ロリー１０に設けた傾斜計Ｓ１１と、横行トロリー１０
の一対の滑車１２，１２に夫々取り付けられた巻き上げ
索６の吊り下げ部６ａの傾斜角度に随伴して回動する倣
いアーム３１，３１と、この両倣いアーム３１，３１の
回転角度を検出するエンコーダＳ１２，Ｓ１２と、一方
の倣いアーム３１に取り付た測距儀Ｓ１３とで、上記横
行トロリー１０の傾斜角度と、両滑車１２，１２とバケ
ット２０の吊り下げ滑車２１との夫々の中心を結ぶ三角
形の、二つの角度をエンコーダＳ１２，Ｓ１２で、一辺
の長さを測距儀Ｓ１３で測定して、横行トロリー１０に
対するバケット２０の位置を測量するとともに、この横
行トロリー１０に対するバケット２０の相対的位置デー
タより該バケット２０の三次元位置を演算し、上記横行
トロリー１０とバケット２０との三次元位置を、予めコ
ンピュータに入力した予定位置データに合わせるよう
に、横行用ウインチ４と巻上下用ウインチ７との駆動を
制御し、さらに、上記バケット２０の加速度とその方向
を、バケット２０に設けた加速度計Ｓ２で計測し、上記
進行検出装置Ｓ１による横行トロリー１０の進行方向と
速度の値と、横行トロリー１０に対するバケット２０の
位置の測量結果と、加速度計Ｓ２のよる加速度とその方
向との検知データとで、バケット２０の揺れを防ぐよう
に横行トロリー１０の進行速度乃至進行方向を制御する
制御信号を算出し、この制御信号によって横行用ウイン
チ４の駆動を制御するようになした技術的手段を講じた
ものである。

【００１７】横行トロリー１０とバケット２０との正確
な三次元位置が求められれば、正確な自動運転が可能な
のは前項と同じ作用であるが、横行トロリー１０に対す
るバケット２０の相対的位置が求められているので、そ
の時にバケット２０が揺れているか否か、またどの程度
の加速度がどの方向に速度が加わっているかを検出すれ
ば、バケット２０の揺れの状態を認識でき、この揺れが
打ち消されるよう、或は揺れが発生しないように横行ト
ロリー１０の進行速度乃至進行方向を制御することが可
能となる作用を呈するものである。

【００１８】具体的には、バケット２０が横行トロリー
１０の進行方向に対して後方に位置していて、なお後方
に移動しようとしているとき（すなわち、加速度が負の
方向のとき）は、横行トロリー１０を加速すると揺れが
ますます大きくなる原因をつくるので、このような状態
では該横行トロリー１０の横行を減速、または停止乃至
は後進させることで、バケット２０の揺れを防ぐことが
できるものである。

【００１９】上記作用は、言い換えると、横行トロリー
１０の走行を加速したい場合は、前記の条件の場合を避
け、バケット２０の揺れが進行方向に向かっているとき
（加速度が正の方向のとき）に加速を行うことで揺の発
生を、最小または未然に防いで横行トロリー１０の横行
の加速ができる作用を呈するものである。

【００２０】また、横行トロリー１０を減速乃至は停止
させる際は、バケット２０が横行トロリー１０の進行方
向に対して前方に位置していて、なお前方に移動しよう
としているとき（加速度が正の方向のとき）は、横行ト
ロリー１０を減速すると揺れが益々大きくなる原因とな
るので、このような場合は減速を避け、バケット２０の
揺れが進行反対方向に向かっている時に、すなわち加速
度が負の方向の時に減速を行うことで揺れを防ぎ、横行
トロリー１０の横行の減速ができる作用を呈するもので
ある。

【００２１】

【発明の実施の態様】次ぎに、本発明の実施の態様を説
明する。図中、１が固定側塔、２が移動側塔である。該
固定側塔１はダム構築場所の左岸または右岸の一方側に
設けられ、その近傍には、図では省略している、コンク
リート製造設備であるバッチャープラントが設けられ、
さらに、コンクリート積み込み場所に降ろしたバケット
２０にバッチャープラントで製造した打設用のコンクリ
ートを供給できるようになしてある。

【００２２】また、上記固定側塔１の近傍（通常、コン
クリートの積み込み場所が見える場所）には、ダム用ケ
ーブルクレーンを運転する運転室５０ａが設けてある。
なお、図で示したように該運転室５０ａは機械室５０ｂ
とは通常別個に設けられるが、同じ建物を兼用してもよ
いのは無論である。

【００２３】そして、上記移動側塔２は、敷設した図示
しないレールに案内され、「図１」奥手前側に（通常
は、固定側塔１を中心とした円弧線部位を）移動できる
ようになしてある。なお、移動側塔２は使用しないで両
者を固定塔とすることも皆無ではないが、説明の便宜上
図の一方は移動側塔２と称することにする。なお、ケー
ブルクレーンには、固定形、走行形、軌索形、ブライド
ル形等が有り、本発明はこれらいずれの方式にも適用可
能で有るが、以下図示した片側走行式の例で説明するこ
とにする。

【００２４】上記該固定側塔１と移動側塔２との間は主
索３（「図１」に実線で示す）で連結してある。この主
索３は横行トロリー１０の走行を案内するもので、横行
トロリー１０に設けた滑車１１，１１が該主索３上を転
動して、横行トロリー１０はこの主索３上を往復移動で
きるようになしてある。

【００２５】上記横行トロリー１０は連結した横行索５
（「図１」に二点鎖線で示す）によって駆動されるよう
になしてある。この横行５は機械室５０ｂ内に設置した
横行用ウインチ４より固定側塔１と移動側塔２とを通っ
て該移動側塔２で折り返し、途中に該横行トロリー１０
を連結して、固定側塔１を介して上記横行用ウインチ４
に戻りループを形成するようになしてあり、横行用ウイ
ンチ４を正逆転することで、横行索５のループが回動し
て、横行トロリー１０が主索３に案内されて前後往復移
動（「図１」左右方向で、一般には横行方向の移動とい
う。）するようになしてある。

【００２６】したがって、上記主索３は平面からみて、
移動側塔２の移動で、固定側塔１を中心として所定の扇
面をカバーすることになり、また、上記横行トロリー１
０は該主索３のいずれの位置にも横行索５で移動できる
ので、上記扇面のいずれの位置へにも該横行トロリー１
０乃至後記する横行トロリー１０に吊り下げたバケット
２０を移動させることが可能となるようにしてある。

【００２７】そして、上記横行トロリー１０には、巻き
上げ索６（「図１」に長破線で示す）でバケット２０が
巻き上げ、巻き下げ可能に吊り下げてある。この巻き上
げ索６は一端を機械室５０ｂ内に設置した巻き上げ用ウ
インチ７に連結し、他端側を固定側塔１と横行トロリー
１０とを介した後、移動側塔２に固定してある。なお、
この巻き上げ索６は横行トロリー１０に設けた一対の滑
車１２，１２の間にＶ字状の吊り下げ部６ａを設け、こ
の吊り下げ部６ａにバケット２０の上部に設けた吊り下
げ滑車２１を掛けて、巻き上げ用ウインチ７の巻き上げ
巻き戻しでバケット２０を昇降可能に吊り下げてある。

【００２８】以上は、従来公知なダム用ケーブルクレー
ンの構成であるが、本発明では、横行トロリー１０を自
動追尾する一対の自動追尾測角儀４０，４０等で、該横
行トロリー１０の三次元位置の測量を行なうようになし
ている。

【００２９】横行トロリー１０には自動追尾用プリズム
１８を設け、一対の自動追尾測角儀４０等は，この自動
追尾用プリズム１８を自動追尾するようになしてあり、
主索３の全てが見渡せる右岸と左岸とに自動追尾測角儀
等４０等を夫々設置して、この各自動追尾測角儀４０等
の旋回・起伏中心の三次元座標をそれぞれ計算し、自動
追尾用プリズム１８を追尾させることで二台の自動追尾
測角儀４０，４０等の間の基線に対する横行トロリー１
０との三角形ができるため計算によって該横行トロリー
１０の三次元位置を求めることができる。

【００３０】なお、図示自動追尾測角儀４０等には、Ｃ
ＣＤカメラ４１が取り付けてあり、自動追尾が何らかの
事情で不可能となって自動追尾測角儀４０等が横行トロ
リー１０を見失った場合、該ＣＣＤカメラ４１の映像を
見ながら、該自動追尾測角儀４０を遠隔操作で旋回・起
伏させて、該横行トロリー１０を捜すことができるよう
になしてある。また、夜間等の暗い場合は夜間視準用マ
ーカーをＣＣＤカメラ４１で捜せばよい。なお、自動追
尾測角儀４０を手動で遠隔操作し、ＣＣＤカメラ４１で
モニター４２，４２を身ながら、横行トロリー１０を捜
し出すと、その後は自動追尾測角儀４０の自動追尾機能
が働くようになしてあるのは無論である。

【００３１】なお、横行トロリー１０の位置は、上記一
対の自動追尾測角儀４０，４０等に代え、横行用ウイン
チ４の回転数よりも求める（移動側塔２の位置も無論参
照する。）ことができる。しかし、この方法は横行索５
が張力変化で伸縮して測定値に大きな誤差が生ずること
があるのであまり実用的ではない。なお、横行索５の張
力計を付設して、横行用ウインチ４の回転数の値を補正
するようになしても、横行トロリー１０の位置測定の正
確性は信頼性が低いものであった。

【００３２】次ぎに、本発明は上記横行トロリー１０に
設けた傾斜計Ｓ１１と、横行トロリー１０の一対の滑車
１２，１２に夫々取り付けられた巻き上げ索６の吊り下
げ部６ａの傾斜角度に随伴して回動する倣いアーム３
１，３１と、この倣いアーム３１，３１の回転角度を検
出するエンコーダＳ１２，Ｓ１２と、一方の倣いアーム
３１に取り付た測距儀Ｓ１３とで、上記横行トロリー１
０の傾斜角度と、滑車１２，１２とバケット２０の吊り
下げ滑車２１との夫々の中心を結ぶ三角形の、二つの角
度をエンコーダＳ１２，Ｓ１２で、一辺の長さを測距儀
Ｓ１３で測定して、横行トロリー１０に対するバケット
２０の位置を測量する。

【００３３】上記傾斜計Ｓ１１は横行トロリー１０の傾
斜角度を検出するもので、従来公知なＸＹ方向傾斜計を
使用すればよいが、主に、横行トロリー１０の傾斜は該
横行トロリー１０の進行方向側が順次下方に向かうよう
に傾くか、順次上方に向かうように傾くものであるから
一軸式の傾斜計を使用してもよい。

【００３４】また、上記エンコーダＳ１２，Ｓ１２も従
来公知なもを使用すればよいが、上記倣いアーム３１，
３１としては一端を滑車１２の中心軸に枢着し、複数の
滑車を取り付けて、この複数の滑車に巻き上げ索６の吊
り下げ部６ａを蛇行状態に掛けてなる。そして、この倣
いアーム３１が横行トロリー１０に対してどの程度回動
したかをエンコーダ３２で検出するようになしてある。

【００３５】また、上記測距儀Ｓ１３も従来公知なもの
が使用でき、本実施態様では光波式のものを使用した
が、無論その他の方式のものを使用してもよく、倣いア
ーム３１に固定され、常にバケット２０の所定場所まで
の距離を測定するようになしてある。

【００３６】すなわち、「図３」を参照に説明すると、
上記傾斜計Ｓ１１で線分Ｌ２の傾斜角度を求め、エンコ
ーダＳ１２，Ｓ１２で角度θ１，θ２を求め、測距儀Ｓ
１３で線分Ｌ１の長さを求めることで、バケット２０の
横行トロリー１０に対する相対的な位置を求めることが
できることになる。

【００３７】また、バケット２０の横行トロリー１０に
対する相対的位置を求めるのに、前記自動追尾測角儀４
０，４０等と同様なものでバケット２０自体の位置をも
検出し、両検出値（横行トロリー１０の位置バケット２
０の位置）とにより相対的な位置を求めることも可能で
あるが、実際にはこの方法はバケット２０の移動範囲全
域を自動追尾測角儀４０等で視準できる場所を求めるこ
とが困難で、この方法はあまり実用的ではない。

【００３８】次に、本発明は、上記横行トロリー１０に
対するバケット２０の相対的位置データより該バケット
２０の三次元位置を演算する。すなわち、先に、横行ト
ロリー１０の三次元位置が測量されているから、この測
量値と横行トロリー１０に対するバケット２０の相対的
位置データとが判明すれば、バケット２０の三次元位置
を演算できることになる。

【００３９】なお、上記横行トロリー１０には、自動追
尾用プリズム１８の他に、演算回路装置１５、無線通信
モデム１６、発電装置１７を設けてある。

【００４０】上記演算回路装置１５は、傾斜計Ｓ１１、
エンコーダＳ１２，Ｓ１２、測距儀Ｓ１３の測定値から
バケット２０の相対位置を求めるに際して、無線通信に
都合のよいような計算結果まで計算し、その結果を無線
通信モデム１６によって前記運転室５０ａまたは機械室
５０ｂに無線送信するようになしてある。さらに、発電
装置１７は後記する発電装置２３と同様に滑車１１の回
転で発電機を回転するもの、または風力発電機等が使用
できるが、後記発電装置２３と共に内燃機関による発電
装置や、バッテリーに代えてもよい。

【００４１】そして、本発明は、上記横行トロリー１０
とバケット２０との三次元位置を、予定位置データに合
わせるように横行用ウインチ４と巻上下用ウインチ７と
の駆動源を制御するようになしている。この制御は、横
行トロリー１０とバケット２０との実際の三次元位置を
コンピュータに順次入力し、予め入力しておいたこれら
の予定位置データと比較を行ない、両者の値が常に合う
ように、駆動源である横行用ウインチ４と巻上下用ウイ
ンチ７とに指令信号を出力するようになせばよい。

【００４２】したがって、本発明法によれば、常に横行
トロリー１０とバケット２０との三次元位置を測量し、
これを予定位置に合わせるように駆動制御するので、正
確な自動運転が可能となる。また、コンピュータにはそ
の他のデータとして、障害物の位置データを入力して於
て、その位置を避けるように制御したり、コンクリート
積み込み場所及び打設場所のデータを入力しておき、そ
の近くで移動速度を変化させる等の制御ができるのは無
論である。そして、本実施態様では「請求項２」に含ま
れる防振制御等多くのデーターを参照して、コンピュー
タの判断にはファジー理論による制御を行なっている。

【００４３】次ぎに、「請求項２」の発明は上記制御に
バケット２０の防振制御を加えている。そのため、先
ず、横行トロリー１０の進行方向及び進行速度を進行検
出装置Ｓ１で検出している。

【００４４】上記横行トロリー１０の進行方向を検出す
る進行検出装置Ｓ１としては、横行用ウインチ４または
横行索５によって回転する滑車等にエンコーダを設けて
構成してあり、該横行用ウインチ４で駆動される横行索
５の移動方向で横行トロリー１０の進行方向を検出
（「図３」に示す矢印Ｐ１の方向を検出する。なお、横
行索５の移動速度で横行トロリー１０の進行速度をも検
出している。）している。本発明でもこのエンコーダに
よる進行検出装置Ｓ１を利用すればよいのは無論である
が、前記した自動追尾測角儀４０，４０等で検出するト
ロリー位置を経時的に見ることで、横行トロリー１０の
進行方向及び進行速度が検出できるので、この自動追尾
測角儀４０，４０等を進行検出装置Ｓ１として使用して
もよい。

【００４５】そして、横行トロリー１０を自動追尾する
一対の自動追尾測角儀４０，４０等で、横行トロリー１
０の三次元位置の測量を行なうのは「請求項１」と同じ
である。

【００４６】さらに、上記横行トロリー１０に設けた傾
斜計Ｓ１１と、横行トロリー１０の滑車１２，１２に取
り付けられた巻き上げ索６の吊り下げ部６ａの傾斜角度
に随伴して回動する倣いアーム３１，３１と、この倣い
アーム３１，３１の回転角度を検出するエンコーダＳ１
２，Ｓ１２と、倣いアーム３１に取り付た測距儀Ｓ１３
とで、上記横行トロリー１０の傾斜角度と、滑車１２，
１２とバケット２０の吊り下げ滑車２１との夫々の中心
を結ぶ三角形の、二つの角度をエンコーダＳ１２，Ｓ１
２で、一辺の長さを測距儀Ｓ１３で測定して、横行トロ
リー１０に対するバケット２０の位置を測量するととも
に、この横行トロリー１０に対するバケット２０の相対
的位置データより該バケット２０の三次元位置を演算
し、上記横行トロリー１０とバケット２０との三次元位
置を、予定位置データに合わせるように横行用ウインチ
４と巻上下用ウインチ７との駆動を制御するもの「請求
項１」と同じである。

【００４７】そして、本項の発明では、上記バケット２
０の加速度とその方向を加速度計Ｓ２で計測するように
なしてある。

【００４８】また、上記加速度計Ｓ２は振り子方式等の
従来公知のものが使用でき、加速度の方向と大きさとを
電気信号として検出するようになしてある。

【００４９】そして、上記進行検出装置Ｓ１による横行
トロリー１０の進行方向と、横行トロリー１０に対する
バケット２０の位置の測量結果と、加速度計Ｓ２のよる
加速度とその方向との検知データとで、バケット２０の
揺れを防ぐように横行トロリー１０の進行速度乃至進行
方向を制御する制御信号を算出し、この制御信号によっ
て横行用ウインチ４の駆動を制御するようになしてあ
る。

【００５０】上記制御は前に述べたごとく、横行トロリ
ー１０よりバケット２０が後方にあってバケット２０に
後方に向かう加速度が加わっている場合は、横行トロリ
ー１０の加速は行わず、減速したり、停止したり、後進
させる。また、この場合で、バケット２０に前方に向か
う加速度が加わっている場合は横行トロリー１０の加速
が可能で、加速の必要性がある場合はこのタイミングで
行う。横行トロリー１０よりバケット２０が前方にあっ
てバケット２０に前方に向かう加速度が加わっている場
合は、横行トロリー１０を減速は行わず、加速する。ま
た、この場合で、バケット２０に後方に向かう加速度が
加わっている場合は減速が可能で、減速の必要性がある
場合はこのタイミングで行う。なお、実際には検出信号
をコンピュータで演算して、横行用ウインチ４と巻き上
げ用ウインチ７との運転指令信号（主に、横行用ウイン
チ４の駆動を制御する。）を得るようになしてある。

【００５１】なお、実施態様の一つとして、上記バケッ
ト２０にバケット開閉検出センサーＳ２１、無線通信モ
デム２２、発電装置２３を設けてある。

【００５２】上記バケット開閉検出センサーＳ２１はリ
ミットスイッチ等が使用でき、コンクリート打設場所で
コンクリートが放出されたことを確認してバケット２０
の巻き上げ動作に入るようになすのが主たる目的である
が、吊り下げられたバケット２０よりコンクリートが放
出されると、荷重が極端に低下し、その反動で空になっ
たバケット２０は上昇し上下方向の振動が生ずる。この
上下方向の振動は巻き上げ索６に加わる張力を監視し
て、巻き上げウインチ７の駆動を制御すれば防止できる
が、大きな荷重変動が短時間で生ずると対処できないこ
とになるので、バケット開閉検出センサーＳ２１で予め
荷重低減が生ずることを知り対処可能とするためにも使
用している。。

【００５３】また、上記無線モデム２２は、上記加速度
計Ｓ２、バケット開閉検出センサーＳ２１の検出信号
を、運転室５０ａまたは機械室５０ｂへ（本実施態様で
は、横行トロリー１０へ）無線送信し、該運転室５０ａ
よりの指令信号を受信するのに使用される。

【００５４】また、上記発電装置２３はこれらバケット
２０に設けた各種電気機器に電源を供給するもので、バ
ケット２０にまで電力線を連結すると切断の恐れがある
ので、図では明示していないが、吊り下げ滑車２１の回
転力で発電機を回転させて電力を得るようになしてい
る。なおこの発電装置２３は、風力発電に代えても、あ
るいは風力発電を併用してもよいが、本実施態様例では
風力発電機をりようして、風力によらず滑車２１で駆動
発電するようになした。

【００５５】なお、横行トロリー１０の位置が常に測量
されているので、該横行トロリー１０を加速・減速・停
止する必要性のある場所を予め知ることができ、夫々の
場所的条件に対処でき、効率的な自動運転制御ができる
ようになる。

【００５６】なお、本発明の自動制御はファジー制御を
行なうと円滑な制御が可能となるもので、各種測定値は
ファジーコントローラに送信される。ファジーコントロ
ーラは、各入力変数に対しメンバーシップ関数を作成
し、夫々の入力変数に、大きい、やや大きい、どちらで
も無い、やや小さい、小さい等の定義付けを行ない、な
おかつその中でも、どの程度そのメンバーシップに属す
るかを定義付けする。その後、各メンバーシップ関数を
用いて作成したファジールールで出力を決定する。この
ファジールールは、「もし要素ａが＋に大きく、要素ｂ
が−に小さい時、出力ｃを大きく＋に出力する」という
ような規則を何通りも作成し、各入力変数の全て条件を
加味した制御を行なう。

【００５７】上記ファジーコントローラから出力される
数値は、制御用パソコンでの設定値で、通常の制御状態
で、制御状態が最適で無いと判断された場合、ファジー
コントローラから、自動的に設定値変更のデータが制御
用パソコンに送信される。通常状態ではファジーコント
ローラは、演算は行なっているが、直接制御は行なわな
い。これはパソコンの計算時間を短縮し制御の高速化を
はかるためである。

【００５８】なお、本発明は横行用ウインチ４と巻き上
げ用ウインチ７とを自動制御するもので有るが、さら
に、図示した移動側塔２や、図示しない他方式のケーブ
ルクレーンの揺動塔、走行トロリ、滑車ブロック移動索
等の夫々の駆動源をも制御するようになしてもよいのは
無論である。

【００５９】

【発明の効果】本発明は上記のごときであるので、バケ
ット２０の位置が常に正確に測量されつつ、自動運転で
きるので、誤差数センチ内の極めて正確なケーブルクレ
ーンの自動運転方法を提供できるものである。

【００６０】特に、視準が常に可能とは限らないバケッ
ト２０の位置測量を、横行トロリー１０の自動追尾測角
儀４０，４０等による測量と、横行トロリー１０に対す
るバケット２０の相対的位置測量とに分けて行い、両者
の測量結果から該バケット２０の三次元位置を求めるた
め、高精度な測量ができ、正確なケーブルクレーンの自
動運転方法を提供でき、この自動運転の正確性は、コン
クリートの積み込み、荷下ろしの作業性を向上し施工サ
イクルの短縮に大きく貢献するものである。

【００６１】また、本発明は、常にバケット２０の実際
の位置を求め、予定位置と比較することで、安全でなお
かつ最速でバケットを移動できる経路を算出して施工サ
イクルを短縮できるケーブルクレーンの自動運転方法を
提供できるものである。

【００６２】そして、「請求項２」の発明は、上記制御
の正確性に加え、バケット２０の自動防振制御が行える
ため、安全性が高く、バケット２０の走行速度を最も効
率的に設定でき、施工サイクルをさらに短縮できるケー
ブルクレーンの自動運転方法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法を実施するダム用ケーブルクレーンの
正面図である。

【図２】要部拡大正面図である。

【図３】同じく、要部拡大正面図である。

【符号の説明】

４ 横行用ウインチ ６ 巻き上げ索 ６ａ 吊り下げ部 ７ 巻上下用ウインチ １０ 横行トロリー １２ 滑車 ２０ バケット ２１ 吊り下げ滑車 ３１ 倣いアーム ４０ 自動追尾測角儀 Ｓ１ 進行検出装置 Ｓ２ 加速度計 Ｓ３ トロリー位置検出装置 Ｓ１１ 傾斜計 Ｓ１２ エンコーダ Ｓ１３ 測距儀

フロントページの続き (72)発明者 近藤 操可 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 石井 正典 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 小田 和俊 福岡県福岡市中央区薬院２丁目７番１号 西松建設株式会社九州支店内 (72)発明者 荏隈 幸五千 福岡県福岡市中央区薬院２丁目７番１号 西松建設株式会社九州支店内 (72)発明者 橘▲高▼ 耕治 大阪府大阪市東淀川区西淡路１丁目１番36 号 株式会社橘▲高▼工学研究所内 (72)発明者 赤木 晃 大阪府大阪市東淀川区西淡路１丁目１番36 号 株式会社橘▲高▼工学研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横行トロリー（１０）を自動追尾する一
   対の自動追尾測角儀または自動追尾測距測角儀（４０，
   ４０）で、該横行トロリー（１０）の三次元位置の測量
   を行ない、 上記横行トロリー（１０）に設けた傾斜計（Ｓ１１）
   と、横行トロリー（１０）の一対の滑車（１２，１２）
   に夫々取り付けられた巻き上げ索（６）の吊り下げ部
   （６ａ）の傾斜角度に随伴して回動する倣いアーム（３
   １，３１）と、この両倣いアーム（３１，３１）の回転
   角度を検出するエンコーダ（Ｓ１２，Ｓ１２）と、一方
   の倣いアーム（３１）に取り付た測距儀（Ｓ１３）と
   で、上記横行トロリー（１０）の傾斜角度と、両滑車
   （１２，１２）とバケット（２０）の吊り下げ滑車（２
   １）との夫々の中心を結ぶ三角形の、二つの角度をエン
   コーダ（Ｓ１２，Ｓ１２）で、一辺の長さを測距儀（Ｓ
   １３）で測定して、横行トロリー（１０）に対するバケ
   ット（２０）の位置を測量するとともに、この横行トロ
   リー（１０）に対するバケット（２０）の相対的位置デ
   ータより該バケット（２０）の三次元位置を演算し、 上記横行トロリー（１０）とバケット（２０）との三次
   元位置を、予めコンピュータに入力した予定位置データ
   に合わせるように、横行用ウインチ（４）と巻上下用ウ
   インチ（７）との駆動を制御するようになしたケーブル
   クレーンの自動運転方法。
2. 【請求項２】 横行トロリー（１０）の進行方向及び進
   行速度を進行検出装置（Ｓ１）で検出し、 横行トロリー（１０）を自動追尾する一対の自動追尾測
   角儀または自動追尾測距測角儀（４０，４０）で、該横
   行トロリー（１０）の三次元位置の測量を行ない、 上記横行トロリー（１０）に設けた傾斜計（Ｓ１１）
   と、横行トロリー（１０）の一対の滑車（１２，１２）
   に夫々取り付けられた巻き上げ索（６）の吊り下げ部
   （６ａ）の傾斜角度に随伴して回動する倣いアーム（３
   １，３１）と、この両倣いアーム（３１，３１）の回転
   角度を検出するエンコーダ（Ｓ１２，Ｓ１２）と、一方
   の倣いアーム（３１）に取り付た測距儀（Ｓ１３）と
   で、上記横行トロリー（１０）の傾斜角度と、両滑車
   （１２，１２）とバケット（２０）の吊り下げ滑車（２
   １）との夫々の中心を結ぶ三角形の、二つの角度をエン
   コーダ（Ｓ１２，Ｓ１２）で、一辺の長さを測距儀（Ｓ
   １３）で測定して、横行トロリー（１０）に対するバケ
   ット（２０）の位置を測量するとともに、この横行トロ
   リー（１０）に対するバケット（２０）の相対的位置デ
   ータより該バケット（２０）の三次元位置を演算し、 上記横行トロリー（１０）とバケット（２０）との三次
   元位置を、予めコンピュータに入力した予定位置データ
   に合わせるように、横行用ウインチ（４）と巻上下用ウ
   インチ（７）との駆動を制御し、 さらに、上記バケット（２０）の加速度とその方向を、
   バケット（２０）に設けた加速度計（Ｓ２）で計測し、 上記進行検出装置（Ｓ１）による横行トロリー（１０）
   の進行方向と速度の値と、横行トロリー（１０）に対す
   るバケット（２０）の位置の測量結果と、加速度計（Ｓ
   ２）のよる加速度とその方向との検知データとで、バケ
   ット（２０）の揺れを防ぐように横行トロリー（１０）
   の進行速度乃至進行方向を制御する制御信号を算出し、
   この制御信号によって横行用ウインチ（４）の駆動を制
   御するようになしたケーブルクレーンの自動運転方法。