JPS6020123Y2 - クレ−ン運転訓練用シミユレ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はクレーンの運転訓練に使用するクレーン運転訓
練用シミュレータに関する。

クレーンの運転には通常第１図に示すように本体１がレ
ール２に沿って移動する走行と、クラブ３を本体１の横
方向に移動する横行と、フック４を上下する巻上げの３
方向操作があり、これらの操作は運転室５内に設けた走
行コントローラ、横行コントローラならびに巻上げコン
トローラの３つのコントローラを別々に或いは単独に操
作スるこをにより行っている。

この種のクレーンは周知のように、慣性による起動時の
加速遅れや停止時の惰力等があって円滑にかつ正確に運
転するには相当の訓練を要する。

従って、この種のクレーンの訓練用シミュレータにおい
ては、コントローラの操作位置に応じてクレーンの位置
を表示するだけでなく、その加減速度状態をも訓練者に
体験させる必要がある。

従来より、移動体の慣性等を含めてその移動状況を模擬
する従来のクレーン訓練用シミュレータは装置が複雑で
大型でありかつ高価であるという欠点を有していた。

本考案は上述の事情に鑑みてなされたものであって、ク
レーンの慣性を含めてその移動状況をマイクロコンピュ
ータ等の汎用の小型の演算、制御装置で模擬することに
より、クレーンの移動を忠実に模擬し、訓練効果を高め
るようにした小型で安価なりレーン運転訓練用シミュレ
ータを提供することを目的としている。

以下、本考案の実施例を示す図面を参照して詳細に説明
する。

第２図において、１０はテレビジョン受像機、１１はク
レーンの走行用コントローラ、１２は横行用コントロー
ラ、１３は巻上用コントローラ、１４は起動／停止スイ
ッチ、１５は模擬運転席で、訓練生が上記模擬運転席１
５に坐って走行用コントローラ１１、横行用コントロー
ラ１２、巻上用コントローラ１３および起動／停止スイ
ッチ１４を操作しながらテレビ受像機１０の画面１０ａ
を観測できるようになっている。

模擬装置としての上記走行用コントローラ１１、横行用
コントローラ１２および巻上用コントローラ１３は通常
のクレーン用のものと同様に、正逆両方向に多段に切換
可能であり、その切換ノツチ位置に対応した信号を出力
する。

１６は上記走行用コントローラ１１、横行用コントロー
ラ１２および巻上用コントローラ１３からの信号に応じ
てクレーンの移動を模擬する信号を生じる演算制御部で
、後述するような構成を有する。

１７は操作盤でスタートボタン１７−１、準備ボタン１
７−２、ストップボタン１７−３、コース選択スイッチ
１７−４、慣性調整器１７−５、走行速度調整器１７−
６、横行速度調整器１７−７および巻上／横行切換スイ
ッチ１７−８を備えている。

次に、上記演算制御部１６の構成を第３図に示す。

第３図において、走行用コントローラ１１の各ノツチ位
置１１−１．１１−２．・・・、１１−６の信号は定数
選択回路２０に加えられ、該定数選択回路２０は各ノツ
チ位置に対応する端子をクロックパルスによって所定周
期で順次走査して、コントローラ１１の操作によって選
択されてノツチ位置を検出し、その選択されたノツチ位
置に対応したフード信号をゲート２１を介して変化分レ
ジスタ２２に印加する。

上記変化分レジスタ２２は、定数選択回路２０によって
、前回の走査タイミングで検出されたコントローラ１１
の選択ノツチ位置を示すデータと、レジスタ２３に記憶
されている前回の走査タイミングで検出された選択ノツ
チ位置を示すデータとの差を記憶し、この差を演算回路
２４に供給する。

その後レジスタ２３の内容は今回の走査タイミングで検
出されたノツチ位置のコードに書き換えられ、次回の走
査タイミングで検出されるノツチ位置コードと比較する
のに用いられる。

今回の走査タイミングのノツチ位置と前回のノツチ位ｔ
と等しければ書き換えは行わない。

速度設定回路２５は走行速度調整器１７−６で設定され
た速度定数を演算回路２４にあたえる。

一方、演算回路２４では変化分レジスタ２２に記憶され
ているノツチ位置の相違によるデータの差αと慣性調整
器１７−５で設定された慣性に対応した値ｍから所定の
タイミング毎に０７ｍを演算して、これを前回のタイミ
ングに計算した値に加算して、走行速度を示すデータを
得る。

上記速度データと前記速度定数の積が演算されさらにこ
の積と時間との積が演算回路２４で演算され、クレーン
の現在位置を示すデータが算出される。

この現在位置データはゲート２６を介して現在位置レジ
スタ２７に記憶される。

現在位置レジスタ２７の現在位置データは画面位置決定
回路２８に印加され、テレビ画面の水平方向の位置を示
す信号に変換される。

この変換された信号はテレビジョン受像機１０に印加さ
れ、画面上に適宜なスポットとしてクレーンの位置（走
行位置）が表示される。

また、現在位置レジスタ２７のデータはコース比較回路
２９に印加され、該コース比較回路２９により、コース
設定レジスタ３０に記憶された後述の各種エラーを示す
信号データと比較され、エラーが発生する毎に、警報装
置３１から警報等のがなされる。

クレーンの本体１の走行位置を算出する演算部は以上の
構成を有している。

一方、クラブ３の横行位置およびフック４の巻上げ位置
を算出する演算部は、操作盤１７（第２図参照）に設け
た巻上／横行切換スイッチ１７−８によって切り換える
ことにより共用しており、上記演算部は、クレーンの本
体１の走行位置の演算部と同一の構成を有し、第３図で
は対応する部分に同一の数字符号を付すとともにこれら
数字符号に添字ａを付して示している。

クラブ３の横行およびフック４の巻上についても上記と
同様に、クラブ３の横行の場合は、巻上／横行切換スイ
ッチ１７−８の第１スイッチ１７−８ａの可動接点ａ１
を横行用コントローラ１２側の固定接点へに切換えるこ
により、上記横行用コントローラ１２のノツチ位置に対
応して速度データと現在位置データとが演算され、現在
位置データがレジスタ２７ａから画面位置決定回路２８
に加えられ、テレビジョン受像機１０の画面上の垂直方
向位置が決定される。

この垂直位置を示す信号はテレビジョン受像機１０に印
加され、走行側からの水平位置と脅威され、の合成値に
従ってテレビジョン受像機１０のの画面１０ａ上にクラ
ブ３を示すスポット（後述）が表示される。

また、フック４の巻上げの場合は、巻上／横行切換スイ
ッチ１７−８の第１スイッチ１７−８ａの可動接点ａ□
を固定接点へから固定接点Ｃ□に切り換えることにより
、上記と同様にして、上記フック４の垂直方向位置が決
定され、この垂直方向位置が走行側からの水平位置と脅
威されて、その合成値に従ってテレビジョン受像機１０
の画面上にフック４を示すスポット（後述）が表示され
る。

なお、第３図において、各コントローラ１１゜１２およ
び１３の夫々のノツチ１１−７．１２−７および１３−
７は、これらコントローラ１１゜１２および１３を逆方
向に操作したときにオンとなるもので、このノツチがオ
ンとなることによって、定数選択回路２０もしくは２０
ａから生じる選択ノツチ位置を示すコードに負の符号が
付され、演算される速度、位置ともに負方向となり、ク
ラブ３もしくはフック４を示すスポットは逆方向に移動
する。

次に、以上のようにして、各コントローラ１１．１２お
よび１３によって位置が制御される上記スポットが移動
するコースのパターンは、読出し専用のメモリ等からな
るコース設定用回路３１に書き込まれおり、コース選択
スイッチ１７−４を切り換えることにより選択するよう
にしている。

３２は上記コース設定回路３１から出力するコースデー
タに基づいて、テレビジョン受像機１０の画面の水平方
向のコース比較用データおよび垂直方向のコース比較用
データを作成するコース比較用データ作成回路であって
、該コース比較用データ作成回路３２の出力は、コース
設定レジスタ３０および３０ａに書き込まれ、前記した
ように、コース比較回路２９および２９ａによって、現
在位置レジスタ２７および２７ａの記憶内容と比較され
る。

一方、３３はコース表示用データ作成回路であって、こ
のコース表示用データ作成回路３３は上記コース設定回
路３１からのコースデータに基づいてコース表示用の信
号を作威し、コース選択スイッチ１７−４によって指定
されたコースのパターンをテレビジョン受像機１０の画
面上に表示する。

上記コースの種類としては、第４図ａからｇに夫々示す
ように７種類設定できるが、コースの種類は随意に変更
できるものであることは勿論である。

第４図ａはクラブ３の横行を訓練する横行コース、第４
図すはフック４の巻上げを訓練する巻上コース、第４図
Ｃからｇは夫々次に述べるような各種の障害を有するｒ
ＡＪから１Ｆヨで表示されるクラブ３の通過点もしくは
通過部分からなる移動コースを夫々示している。

上記第４図ａからｇにおいて、３４はクレーンのクラブ
３もしくはフック４の位置を示すスポット、３５．・・
・、３５は障害点、３６．３６はバー（ＢＡＲ）障害、
３７は板障害、３８はストッパー、３９は外枠を夫々表
示している。

なお、第４図すのコースパターンは、巻上／横行切換ス
イッチ１７−８の第２スイッチ１７−８ｂの可動接点ａ
２を固定接点ｂ２から固定接点Ｃ２に切り換えることに
よって表示され、画面上ではＨＬおよびＧＬで夫々表示
される天井線４０および地面線４１がスポット３４とと
もに表示される。

また、第４図ａからｇにおいて、４２は走行逆ノツチエ
ラー回数表示、４３はストッパー接触エラー回数表示、
４４は障害接触エラー回数表示、４５はスタートからの
経過時間表示 ４６はコース周回々数表示である。

第２図の演算制御部１６は以上の構成を有しているが、
該演算制御部１６は、第５図に示すように、マイクロコ
ンピュータ５０とその入出力インターフニス回路５４等
によって構成ることが好ましい。

上記第５図において、マイクロコンピュータ５０は、ソ
フトスキャン方式のキー人力部５０ａを有し、パスライ
ン５１から走行ノツチ１１の出力信号を、パスライン５
２はら横行ノツチ１２もしくは巻上ノツチ１３の出力信
号を、また、パスライン５３からは操作盤からの各種の
出力信号を夫々上記ソフトスキャン方式のキー人力部５
０ａに入力している。

上記マイクロコンピュータ５０のプログラムはＲＯＭ化
されており、第３図における演算制御部１６の画面位置
設定回路２δ、警報装置３１およびコース表示用データ
作成回路３３を除く部分が有する演算、判断および制御
の機能を有する。

一方、入出力インターフェース５４はテレビインターフ
ェースとテンキー人力インターフェースとからなる、上
記テレビインターフェースは、テレビジョン受像機１０
に前記のコースパターン（第４図ｇからｇ参照）や色を
決定する画像情報信号および音声信号を作成する回路で
、第３図の画面位置設定回路２８、警報装置３１および
コース表示用データ作成回路３３等の機能を有する。

また、上記テンキー人力インターフェースは、コース選
択スイッチ１７−４からの信号を受けてマイクロコンピ
ュータ５０のメモリに書き込まれたコースを選択する機
能を有する。

なお、第５図において、５５は上記テレビインターフェ
ースで作成されたビデオ信号で高周波を変調して、一般
のテレビジョン受像機１０によって表示するＲＦモジュ
レータ、５６は本演算制御部の電源、５７はマイクロコ
ンピュータ５０に、プログラムの始めから命令を実行さ
せるリセットスイッチである。

次に、第６図に示す操作フローチャートに従って第２図
に示す演算制御部１６の動作を第４図ｇの訓練コースを
選択した場合について説明する。

先ず、訓練開始に先立って走行用コントローラ１１、横
行用コントローラ１２および巻上用コントローラ１３の
各操作バンドルをいずれも零ノツチにしておく。

次に、演算制御部１６の電源スィッチＳＷ （第２図参
照）をオンとした後、リセットスイッチ２７（第２図参
照）を押せば、テレビ画面には、コース表示用データ作
成回路３３からの信号により、コースを選択し、スター
トボタン１７−１もしくは準備ボタン１７−２を押すべ
き旨の指示がなされる。

上記指示に従い、コース選択スイッチ１７−４により、
第４図ｇのコースを選択すると、スポット３４が移動す
る軌跡のテレビ画面１０ａ上の垂直方向と水平方向の夫
々の位置を示すデータが各別にコース設定レジスタ３０
．３０ａに夫々ＥｔＷされる一方、コース表示用データ
作成回路からの信号により、第７図ｇに示すような第４
図ｇのコースパターンとスポット３４とが表示される。

なお、上記スポット３４の移動順序は、第４図ｇからｇ
の各コースパターンに対応して、スライドプロジェクタ
等の視聴覚機材によって指示し、操作者がスポット３４
の移動順序を参照しながら操作できるようにすれば、同
一のコースでモ異なる移動経路を練習できるので訓練効
果は高くなる。

上記の状態で、慣性調整器１７−５、走行速度調整器１
７−６および横行速度調整器１７−７によって惰力、走
行速度および横行速度を夫々設定した後、スタートボタ
ン１７−１を押すと、シミュレーションの実行が可能と
なる。

このとき、走行用コントローラ１１を正方向にノツチ１
１−２に、横行用コントローラ１２を正方向にノツチ１
２−１に夫々切り換えると、走行用コントローラ１１て
は上記ノツチ１１−２の端子のみがバイレベルに、また
、走行用コントローラ１２では上記ノツチ１２−１の端
子のみがバイレベルになる。

定数選択回路２０はクロックパルスによって、走行用コ
ントローラ１１の各ノツチ位置を順次走査して、上記バ
イレベルとなっている端子を検出し、このノツチ１１−
２に割り当てられたコード信号α２をレジスタ２２に送
る。

ここでレジスタ２３の内容と上記コード信号α２とが比
較されその差α２が演算回路２４に印加される。

上記の演算回路２４ではたとえばα２／ｍが演算され、
さらに速度調整器１７−６で設定された定数との積がと
られ、さらにこの値と所定の時間ちとの積により位置デ
ータが演算される。

この位置データはゲート２６を介して現在位置レジスタ
２７に記憶される。

この現在位置レジスタ２７に記憶データは画面位置設定
回路２８に印加されテレビ画面ｌｅａ上の水平方向の位
置を表わす信号に変換される。

一方、横行用コントローラ１２のノツチ位置は定数選択
回路２０ａで検出され、変化分レジスタ２２ａに加えら
れ、走行側の操作で説明したのと同様の動作で、画面上
垂直方向の位置データが演算回路２４ａで演算され、現
在位置レジスタ２７ａに記憶される。

現在位置レジスタ２７ａの上記位置データは、現在位置
レジスタ２７の位置データがともに画面位置設定回路２
８に印加される。

これにより、テレビ画面１０ａでは、クラブ３を表わす
スポット３４は第７図の斜線６０に沿って右上方寄りの
位置に少し移動する。

次に適宜なタイミングに演算回路２４で２α２／ｍが演
算され、さらに（２α２／ｍ）×（２ｔｉ）が演算され
、現在位置レジスタ２７には（４α２７ｍ） ｘｔ、の
位置データが記載される。

一方、演算回路２４ａでは２α１／ｍが演算された（但
し、α１はノツチ１２−１に割り当てられたコード信号
）、上記と同様に、さらに（２α２７ｍ） ｘ （２ｔ
１）が演算され、前記現在位置レジスタ２７ａには（４
α、 ７ｍ） ｘｔｌの位置データが記載される。

従って時間な□後には、スポット３４はテレビ画面１０
ａ上で、スタート点Ｓに対して、横方向に（４α２／ｍ
） ｘｔｌ、垂直方向に（４α１／ｍ） ｘｔ、の位置
に達しており、クレーンの加速状況が模擬される。

上記の加速演算は（ｎ／ｍ）＝１となるまで行われ、そ
の後は、α２ｘ （ｋｔ□）、α１ｘ （ｋｔ□）で位
置データが演算され（但し、ｋは整数）、スポット３４
はノツチ位置が切り換えらない限り等速だ移動する。

上記状態で例えば横行コントローラ１２のノツチ位置が
切り換えられたときは、そのノツチ位置に対応したコー
ド信号α３がレジスタ２２に加えられてα３とα１ と
の差が算出され、その差に応じて前述と同様にｎ（α３
−α□）７ｍが演算され、位置データが算出されて、ス
ポット３４が加速もしくは減速されるとともに、進行方
向も変化する。

このようにして、走行コントローラ１１および横行コン
トローラ１２を操作するこをにより、スポット３４は、
第７図ａで矢印で示すように、スタート点Ｓから、順次
’ Ａ Ｊ＝ ’ Ｂ ＪＳ’ Ｃｚ”Ｄ、”Ｅ、’Ｆ
ヨを通過させてスタート点Ｓにもどすことができる。

なお、上記１ＢＪおよび１ＥＪを通過する場合は、巻上
／横行切換スイッチ１７−８を巻上げ側に切り換えて、
その第１スイッチ１７−８ａの可動接点ａ□を固定接点
Ｃ□側に、第２スイッチ１７−８ｂの可動接点褐を固定
接脂２側に夫々接続すれば、コースデータ表示用データ
作成回路３３は第７図すのコースパターンをテレビ画面
１０ａに表示する一方、定数選択回路２０ａからコース
設定レジスタ３０ａの各回路は、巻上げ制御用の回路と
して動作し、クレーンの走行および横行と全く同様にし
て、クレーンの巻上げ動作を模擬することができる。

以上説明したクレーンの模擬操作中に、現在位置レジス
タ２７，２７ａの位置データはコース比較回路２９，２
９ａに印加され、コース設定レジスタ３０，３０ａから
印加される走行逆ノツチエラー信号、ストッパ接触エラ
ー信号および障害接触エラー信号の各データと比較され
、進行方向と逆に走行コントローラ１１を操作した場合
、およびスポット３４がストッパ３８．・・・、３８の
線を超えようとした場合にはいずれも警報装置３１から
警報を発する。

また、スポット３４が障害点３５．・・・、３５、バー
障害３６，３６、板障害３７等に接触した場合は、警報
装置３１は警報を発する一方、現在位置レジスタ２７．
２７ａの内容をクリアし、スポット３４はスタート点Ｓ
に戻される。

上記の各種のエラーは、テレビ画面ｌｅａの下部に、走
行逆ノツチエラー回数表示４２、ストッパ接触エラー回
数表示４３、障害接触エラー回数表示４４て表示される
。

以上のようにして、シミュレーションの実行が終了した
とき、操作盤１７のストップボタン１７−３を押すと、
テレビ画面１０ａ上にはコースの選択を指示するととも
に上記操作盤１７のスタートボタン１７−１もしくは準
備ボタン１７−２を押す旨が表示される（第６図参照）
。

上記の指示を実行した後、第６図のフロチャートに従い
、上記準備ボタン１７−２を押せば選択したコースパタ
ーンのみ（スポット３４は除く。

）が表示され、重ねて再び上記の指示が表示される。

このときストップボタン１７−３を押しても何も変化し
ない。

上記のようにして、予め記憶させた任意のコースについ
てクレーン運転の模擬訓練を行える。

以上、詳述したことからも明らかなように、本考案はク
レーンの走行、横行あるいは巻上げ時におけるクレーン
のコントローラからの信号に対応して速度情報と位置情
報とをディジタル的処理により演算し、クレーンの移動
状況を模擬するようにしたから、その演算制御部を数個
のレジスタと演算装置とで構成することができるため、
汎用のマイクロコンピュータの利用が可能となり、小型
でかつ安価なりレーンのシミュレータを提供できる。

サラに、マイクロコンピュータの使用によって、クレー
ンの慣性による加減速を模擬する速度の情報を逐次的に
演算して表示できるので、臨場感の高いクレーンのシミ
ュレータとなし得るとともに、複数種類の訓練コースを
予め記憶しておいて、所望のコースパターンを選択的に
表示せしめ、これらコースパターンに従ってクレーンを
模擬的に走行させることができるため、きめの細かい訓
練を行うことができる等、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーンの一例を示す斜視図、第２図は本考案
の概要を示すブロック図、第３図は本考案の一実施例を
示すブロック図、第４図ｇからｇは夫々クレーンの運転
訓練のコースパターン、第５図はマイクロコンピュータ
を使用した実施例のブロック図、第６図は第３図のシミ
ュレータの操作順序のフローチャート、第７図ｇは第４
図ｇの拡大図、第７図すは、第７図ｇのときに巻上／横
行切替スイッチ１７−８を巻上側（ｃｌ、Ｃ２側）にし
たときの図である。 １０・・・・・・テレビ受像機、１１・・・・・・走行
用コントローラ、１２・・・・・・横行用コントローラ
、１３・・・・・・巻上用コントローラ、１６・・・・
・・演算制御部、１７・・・・・・操作盤、５０・・・
・・・マイクロコンピュータ、５４・・・・・・入出力
インターフェース回路、５５・・・・・・ＲＦモジュレ
ータ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）クレーンの走行、横行および巻上げ等の移動方向
   と移動速度を指令する信号を生じる操作装置と、クレー
   ンの移動部の慣性に対応したデータと所定の速度データ
   と上記操作装置の信号とからクレーンの移動速度を演算
   するとともに該移動速度に基づいてクレーンの現在位置
   を算出する演算回路と、上記現在位置を記憶する位置レ
   ジスタとを設ける一方、予め定めたクレーンの移動コー
   スから任意の５−スを選択するコース選択装置と、該コ
   ース選択装置により選択されたコースに対応して比較用
   コースデータを出力するコース比較用データ作成回路と
   、上記コース選択装置により選択されたコースに対応し
   てコース表示用データを出力するコース表示用データ作
   成回路と、上記位置レジスタの記憶内容に従ってクレー
   ンの現在位置を表示する一方、上記コース表示用データ
   によって選択された上記コースを表示する表示装置と、
   位置レジスタから出力するクレーンの上記現在位置デー
   タとコース比較用データ作成回路で得られたコース上の
   位置データとを比較して、上記現在位置データがコース
   上の位置データから所定範囲以上にずれているか否かを
   判定するコース比較回路と、該コース比較回路から出力
   する信号を受けて警報を発する警報装置とを備えたこと
   を特徴とするクレーン運転訓練用シミュレータ。
2. （２）実用新案登録請求の範囲第１項記載のクレーン運
   転訓練用シミュレータにおいて、演算制御回路と、位置
   レジスタと、コース比較用データ作成回路と、コース表
   示用データ作成回路とはマイクロコンピュータで構成さ
   れていることを特徴とするクレーン運転訓練用シミュレ
   ータ。