共吊クレーンの協調搬送制御装置及び共吊クレーンの協調搬送制御方法
【課題】複数のクレーンの動作を制御し複数のクレーンにより単一の搬送物を吊り下げて搬送する共吊クレーンの協調搬送制御装置において、作業者のミス等により搬送が失敗する虞れなく、動作指令の生成を容易とし操作の効率を向上させ、搬送物の揺れを抑えるとともに、並進運動のみならず回転運動をも行なうクレーンを用いる場合にも適用できるようにする。
【解決手段】複数のクレーン１，２のうちの一は、作業者の操作によって動作するリーダクレーン１であり、他のクレーンは、制御装置により制御されて動作するフォロワクレーン２である。制御装置は、フォロワクレーン２における搬送物３の振れ幅に基づいてフォロワクレーン２のリーダクレーン１に対する距離偏差を推定し、推定された距離偏差をなくすようにフォロワクレーン２ヘの動作指令を生成する。この動作指令によりフォロワクレーン２を動作させてリーダクレーン１の動作に追従させる。
【解決手段】複数のクレーン１，２のうちの一は、作業者の操作によって動作するリーダクレーン１であり、他のクレーンは、制御装置により制御されて動作するフォロワクレーン２である。制御装置は、フォロワクレーン２における搬送物３の振れ幅に基づいてフォロワクレーン２のリーダクレーン１に対する距離偏差を推定し、推定された距離偏差をなくすようにフォロワクレーン２ヘの動作指令を生成する。この動作指令によりフォロワクレーン２を動作させてリーダクレーン１の動作に追従させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台のクレーンを協調させて単一の搬送物を吊り下げて搬送するための共吊クレーンの協調搬送制御装置及び共吊クレーンの協調搬送制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数台のクレーンを協調させて単一の搬送物を吊り下げて、すなわち、共吊クレーンによる単一搬送物の搬送が行われている。このような共吊クレーンにおいては、それぞれのクレーンを別個の作業者が手動操作し、協調して搬送が行われるように、各作業者同士が連絡をとり合って各クレーンを操作することが行われている。
【０００３】
また、このような共吊クレーンにおいては、各クレーンを同一の制御装置によって制御するようにして、協調して搬送できるような動作指令を制御装置から全てのクレーンに供給して動作させることが行われている。この場合の動作指令は、各クレーンについて同一の動作指令とするか、または、個々のクレーンがそれぞれ同じような動作をするような動作指令とし、これを各クレーンに供給することを行っている。
【０００４】
さらに、特許文献１には、クレーンに対する負荷に応じて、各クレーンの速度を加減するようにした協調搬送制御方法が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８６８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したように複数の作業者同士が連絡をとり合って複数のクレーンを操作する場合には、作業者のミス等により、搬送が失敗する虞れがある。
【０００７】
また、制御装置から全てのクレーンに動作指令を供給して動作させる場合には、各クレーンの干渉条件などの点で動作指令の生成が煩雑である。すなわち、個々のクレーンが協調して搬送が行われるように動作指令を修正したり、操作者が他のクレーンの動作を見ながら調整を行う必要が生じ、操作の効率が悪い。また、この場合には、搬送物の振れ止めを考慮する必要がある。すなわち、この場合には、個々のクレーンは他のクレーンと関係なく動作するため、搬送物が揺れる虞れがあるのである。
【０００８】
そして、特許文献１に記載された方法は、複数のクレーンに全く同じ速度指令を与えた場合には、負荷の偏りにより、モータの焼き付き等の破損を生ずる虞れがあるため、このような破損を防ぐための方法である。すなわち、複数のクレーンに対し、巻き上げも含めて同じ速度指令を与えて動作させるという点で、前述した方法と同じであり、搬送物の振れ止めを考慮する必要がある。また、この方法は、並進運動のみならず回転運動をも行なうクレーンを用いる場合には適用できない。
【０００９】
そこで、本発明は、前記の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、作業者のミス等により搬送が失敗する虞れがなく、動作指令の生成が容易であって操作の効率が良く、また、搬送物の揺れを抑えることができるとともに、並進運動のみならず回転運動をも行なうクレーンを用いる場合にも適用できる共吊クレーンの協調搬送制御装置及び共吊クレーンの協調搬送制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００１１】
〔構成１〕
複数のクレーンの動作を制御してこれら複数のクレーンにより単一の搬送物を吊り下げて搬送する共吊クレーンの協調搬送制御装置であって、複数のクレーンのうちの一は、作業者の操作、または、予め指定された指令によって動作するリーダクレーンであり、複数のクレーンのうちリーダクレーンの他のクレーンは、制御装置による制御に従って動作するフォロワクレーンであり、制御装置は、フォロワクレーンにおける搬送物の振れ幅に基づいてフォロワクレーンのリーダクレーンに対する距離偏差を推定する推定器と、この推定器により推定された距離偏差をなくすようにフォロワクレーンヘの動作指令を生成する動作指令制御部とを有し、この動作指令によりフォロワクレーンを動作させてリーダクレーンの動作に追従させることを特徴とするものである。
【００１２】
〔構成２〕
構成１を有する共吊クレーンの協調搬送制御装置において、推定器は、閉ループ伝達関数〔Ｇ（ｓ）／（１＋Ｇ（ｓ））〕が安定となる伝達関数Ｇ（ｓ）を用いて推定を行うことを特徴とするものである。
【００１３】
〔構成３〕
構成２を有する共吊クレーンの協調搬送制御装置において、推定器において用いる伝達関数Ｇ（ｓ）は、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２〕 （ただし、ｓは、ラプラス変換子、ａ，ｂは、推定の速さ及び追従度を調整する正のパラメータ）であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御方法は、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００１５】
〔構成４〕
複数のクレーンの動作を制御してこれら複数のクレーンにより単一の搬送物を吊り下げて搬送する共吊クレーンの協調搬送制御方法であって、複数のクレーンのうちの一を、作業者の操作、または、予め指定された指令によって動作するリーダクレーンとし、複数のクレーンのうちリーダクレーンの他のクレーンを、制御装置による制御に従って動作するフォロワクレーンとし、制御装置により、フォロワクレーンにおける搬送物の振れ幅に基づいてフォロワクレーンのリーダクレーンに対する距離偏差を推定し、この距離偏差をなくすようにフォロワクレーンヘの動作指令を生成し、この動作指令によりフォロワクレーンを動作させてリーダクレーンの動作に追従させることを特徴とするものである。
【００１６】
〔構成５〕
構成４を有する共吊クレーンの協調搬送制御方法において、制御装置における距離偏差の推定は、閉ループ伝達関数〔Ｇ（ｓ）／（１＋Ｇ（ｓ））〕が安定となる伝達関数Ｇ（ｓ）を用いて行うことを特徴とするものである。
【００１７】
〔構成６〕
構成５を有する共吊クレーンの協調搬送制御方法において、制御装置における距離偏差の推定において用いる伝達関数Ｇ（ｓ）は、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２〕 （ただし、ｓは、ラプラス変換子、ａ，ｂは、推定の速さ及び追従度を調整する正のパラメータ）であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、複数のクレーンのうちの一は、作業者の操作等によって動作するリーダクレーンであり、他のクレーンは、制御装置により制御されて動作するフォロワクレーンである。そして、制御装置は、フォロワクレーンにおいて搬送物を吊り下げているワイヤの振れ幅に基づいてフォロワクレーンのリーダクレーンに対する距離偏差を推定し、この距離偏差をなくすようにフォロワクレーンを動作させ、リーダクレーンの動作に追従させる。
【００１９】
したがって、本発明においては、作業者のミス等により搬送が失敗する虞れがなく、動作指令の生成が容易であって操作の効率が良い。本発明において、リーダクレーンは、自動運転によっても作業者による操作によってもよい。また、各クレーン間で各々の情報のやり取りが必要ないため、装置構成を簡便とすることができる。さらに、本発明は、並進運動のみならず回転運動をも行なうクレーンを用いる場合にも適用できる
そして、本発明においては、リーダクレーンとフォロワクレーンとの間では、引っ張り合い、または、押し合いに近い状態となるため、搬送物の振れを抑制する効果があり、別途に振れ止めを考慮する必要がない。すなわち、全てのクレーンが同じ動作指令で動作すると、各クレーンが搬送物を吊り下げるワイヤは互いに平行となり、搬送物の振れが生じるが、本発明では、フォロワクレーンはリーダクレーンからの引き押しに応じて動作を行なうため、各クレーンが搬送物を吊り下げるワイヤは、平行ではなく、ハの字、または、逆ハ字となり、搬送物の振れが生じにくい。
【００２０】
すなわち、本発明は、作業者のミス等により搬送が失敗する虞れがなく、動作指令の生成が容易であって操作の効率が良く、また、搬送物の揺れを抑えることができるとともに、並進運動のみならず回転運動をも行なうクレーンを用いる場合にも適用できる共吊クレーンの協調搬送制御装置及び共吊クレーンの協調搬送制御方法を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成するクレーンの構成を示す側面図である。
【００２３】
本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置は、複数のクレーンの動作を制御してこれら複数のクレーンにより単一の搬送物を吊り下げて搬送する共吊クレーンの協調搬送制御装置であって、例えば、図１に示すように、進行方向が互いに同一となされた２台の天井クレーン１，２を有して構成される。そして、本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御方法は、この共吊クレーンの協調搬送制御装置によって実行される方法である。なお、ここでは、説明を簡単化するため、２台の並進動作を行なう天井クレーン１，２で単一の搬送物３を吊り下げる状況について説明するが、本発明においては、クレーンは３台以上でもよく、また、搬送物を吊り下げるワイヤの振れ幅が測定できれぱ、並進動作を行なうものに限定されず、回転運動をも行なうクレーンであってもよい。
【００２４】
この共吊クレーンの協調搬送制御装置において、複数のクレーン１，２のうちの一は、作業者の操作、または、予め指定された指令によって動作するリーダクレーン１であり、他のクレーンは、制御装置による制御に従って動作するフォロワクレーン２である。これらリーダクレーン１及びフォロワクレーン２は、それぞれがガイドレール１１に沿って移動操作可能となされており、それぞれがワイヤ４，５によって同一の搬送物３を吊り下げている。
【００２５】
図２は、本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成する制御装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】
この協調搬送制御装置において、リーダクレーン１は、図２に示すように、操作盤１０などからの動作指令を受けて動作する。この操作盤１０は、作業者が操作するものであってもよく、また、予め指定された指令を記憶しているコンピュータ装置などであってもよい。
【００２７】
そして、フォロワクレーン２には、フォロワクレーン２における搬送物３の振れ幅ｅを計測する振れ幅計測装置６が設けられている。この振れ幅計測装置６は、例えば、画像情報や光学センサ等の変位計などによってフォロワクレーン２に対する搬送物３の相対位置を直接測定するものであってもよく、また、図１に示すように、ワイヤ５の振れ角度θを計測し、この角度θとワイヤ５の長さｌとから振れ幅ｅを算出するものであってもよい。ワイヤ５の振れ角度θから搬送物３の振れ幅を求める場合には、搬送物３の振れ幅ｅは、〔ｄ＝ｌsinθ〕によって求められる。
【００２８】
そして、この協調搬送制御装置の制御装置においては、図２に示すように、振れ幅計測装置６によって計測された振れ幅ｅは、乗算器７によって２倍にされて、推定器８に送られる。この推定器８は、フォロワクレーン２における搬送物３の振れ幅ｅに基づいて、フォロワクレーン２のリーダクレーン１に対する距離偏差を推定するものである。
【００２９】
振れ幅ｅを２倍にして推定器８に送っているのは、リーダクレーン１とフォロワクレーン２とは押し合いまたは引き合い状態となっており、フォロワクレーン２における振れ幅ｅとリーダクレーン１における振れ幅ｅ´とは、符号が逆で等しい絶対値を有する値となっていると考えられるためである。すなわち、フォロワクレーン２のリーダクレーン１に対する距離は、初期状態における距離（振れ幅ｅが０であるときの距離）に、フォロワクレーン２における振れ幅ｅ及びリーダクレーン１における振れ幅ｅ´を加えた値、つまり、フォロワクレーン２における振れ幅ｅの２倍を加えた値となっているものと推定できるためである。ここでは、フォロワクレーン２における振れ幅ｅの２倍が距離偏差である。
【００３０】
例えば、図１に示す状態では、リーダクレーン１は、図中右側に向かって移動しており、搬送物３を引っ張っている。このとき、フォロワクレーン２は、搬送物３を通じてリーダクレーン１に引っ張られた状態となっており、図中右側に振れ幅ｅが生じている。リーダクレーン１及びフォロワクレーン２におけるワイヤ４，５の長さが等しい場合には、リーダクレーン１及びフォロワクレーン２における振れ幅ｅ，ｅ´は等しい値となる。したがって、フォロワクレーン２においては、振れ幅ｅに基づいて、リーダクレーン１における振れ幅ｅ´がわかることになる。このことより、フォロワクレーン２のリーダクレーン１に対する距離偏差は、振れ幅ｅの２倍であることがわかる。
【００３１】
ここで、フォロワクレーン２は、リーダクレーン１の走行軌道との差がゼロとなるように走行すれば、リーダクレーン１と同じ距離を同じ軌跡で走行することとなるので、リーダクレーン１と共吊している搬送物３を協調して搬送できることとなる。そのため、制御装置においては、推定器８により推定される距離偏差が０となるように、動作指令制御部９においてフォロワクレーン２ヘの動作指令を生成し、この動作指令をフォロワクレーン２に送ってフォロワクレーン２を制御する。このような動作指令により制御されるフォロワクレーン２は、リーダクレーン１の動作に追従して動作することとなる。
【００３２】
制御装置の動作としては、振れ幅ｅをフィードバックして０とするようにフォロワクレーン２を制御してもよいが、これでは、リーダクレーン１が停止しているときはよいが、リーダクレーン１がある速度で移動しているときには、速度にばらつきが出てしまう。つまり、フォロワクレーン２が進行、停止を繰り返すことになってしまう。そのため、制御装置の動作としては、リーダクレーン１の移動速度も考慮して、フォロワクレーン２から見たリーダクレーン１の位置を推定することが、フォロワクレーン２の滑らかな移動のために不可欠である。
【００３３】
そのため、推定器８においては、以下に示す閉ループ伝達関数が安定となる、つまり実部が負の極を持つような伝達関数Ｇ（ｓ）に基づく推定を行うことが望ましい。
Ｇ（ｓ）／（１＋Ｇ（ｓ））（∵ｓは、ラプラス変換子である。）
【００３４】
このような伝達関数Ｇ（ｓ）としては、例えば、以下のものが考えられる。
Ｇ（ｓ）＝ａ／ｓ ・・・・（実施例１）
Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２ ・・・・（実施例２）
Ｇ（ｓ）＝（ａｓ２＋ｂｓ＋ｃ）／ｓ３ ・・・・（実施例３）
（∵ａ，ｂ，ｃは、推定の速さ、追従度を調整する正のパラメータである。）
【００３５】
図３は、本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成する制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００３６】
すなわち、制御装置においては、図３に示すように、ステップｓｔ１で動作を開始すると、ステップｓｔ２に進み、フォロワクレーン２における振れ幅ｅの計測を行う。次に、ステップｓｔ３に進み、推定器８によりリーダクレーン１の位置を推定する。
【００３７】
リーダクレーン１の位置の推定は、ステップｓｔ６において開始し、ステップｓｔ７に進み、フォロワクレーン２における振れ幅ｅを２倍し、ステップｓｔ８に進む。ステップｓｔ８では、前述の伝達関数〔Ｇ（ｓ）＝ａ／ｓ〕、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２〕、または、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ２＋ｂｓ＋ｃ）／ｓ３〕のいずれかを用いてリーダクレーン１の位置を推定し、ステップｓｔ９で推定を終了する。
【００３８】
なお、伝達関数Ｇ（ｓ）として〔Ｇ（ｓ）＝ａ／ｓ〕を用いる場合（実施例１）においては、位置のみに対応して推定が行われるため、反応が鈍くなる傾向がある。また、伝達関数Ｇ（ｓ）として〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ２＋ｂｓ＋ｃ）／ｓ３〕を用いる場合（実施例３）においては、逆に加速度まで対応して推定が行われるため、反応が敏感になり過ぎる傾向がある。そのため、伝達関数Ｇ（ｓ）としては、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２〕を用いること（実施例２）が最も好ましい。
【００３９】
リーダクレーン１の位置の推定が完了すると、ステップｓｔ４に進み、動作指令制御部９においてフォロワクレーン２ヘの動作指令を生成する。
【００４０】
フォロワクレーン２ヘの動作指令の生成は、ステップｓｔ１０において開始し、ステップｓｔ１１に進み、リーダクレーン１の移動（走行）距離からフォロワクレーン２の移動（走行）距離を差し引いて、距離偏差を求める。フォロワクレーン２の移動（走行）距離は、ステップｓｔ１２において、別途求められる。次のステップｓｔ１３においては、ステップｓｔ１１で求めた距離偏差にゲインを掛けて、フォロワクレーン２ヘの動作指令を生成し、ステップｓｔ１４に進んで動作指令の生成を終了する。
【００４１】
フォロワクレーン２への動作指令の生成が終了すると、ステップｓｔ５に進み、フォロワクレーン２に動作指令を送り、ステップｓｔ２に戻る。
【００４２】
なお、この実施の形態においては、リーダクレーン１及びフォロワクレーン２においてワイヤ４，５の長さは等しいものとしているが、これらワイヤ４，５の長さが異なる場合であっても、推定器８のロバスト性により協調動作を実現することができる。あるいは、ワイヤ４，５の長さが異なる場合でも、リーダクレーン１及びフォロワクレーン２においてワイヤ４，５の振れ角は等しくなるため、推定器８におけるパラメータａ，ｂを適宜選定すれば、振れ幅ｅ，ｅ´に代えて振れ角θを用いて演算することにより、ほぼ同等の結果を得ることができる。さらに、フォロワクレーン２を複数台用いる場合でも同様である。
【００４３】
また、この協調搬送制御装置において、フォロワクレーン２に与える動作指令としては、距離偏差に応じてフォロワクレーン２を移動させる「位置制御」や、距離偏差から速度指令を演算してフォロワクレーン２を移動させる「速度制御」、または、距離偏差からトルク指令を演算してフォロワクレーン２を移動させる「トルク制御」のいずれもが考えられる。
【００４４】
ここで、一実施例として、以下の動作を考える。ここでは、フォロワクレーン２に与える動作指令を「速度制御」とする。すなわち、動作指令制御部９は、フォロワクレーン２が移動すべき速度情報を生成する。リーダクレーン１及びフォロワクレーン２において、動作すベき速度が与えられる場合は、その速度はそのまま速度指令となる。また、リーダクレーン１及びフォロワクレーン２において、動作すべき距離が与えられる場合は、距離に正の値の制御ゲインをかけた値が速度指令となる。また、ここでは、ワイヤ４，５は、撓みを生じない円筒の剛体とみなしている。
【００４５】
制御装置においては、制御演算として、まず、以下の推定演算を行う。
【００４６】
この推定演算においては、フォロワクレーン２における振れ幅をｅとしたとき、以下の演算を行う。
ｘｌ＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２×（２ｅ）
【００４７】
ここで、ｘｌは、推定されたリーダクレーン１の走行距離、ａ，ｂは制御ゲイン、ｓはラプラス変換子である。この式の意味は、（２ｅ）を１回積分してａをかけた値と２回積分してｂをかけた値とを足し合わせた値を出力するという意味である。これをコンビュータ上で扱う離散化された式として表すと、例えば、以下の式となる。
ｗ１〔ｋ＋１〕＝ｗ１〔ｋ〕＋（２ｅ）×Δｔ
ｗ２〔ｋ＋１〕＝ｗ２〔ｋ〕＋ｗ１〔ｋ〕×Δｔ
ｘｌ〔ｋ＋１〕＝ａ×ｗ１〔ｋ＋１〕＋ｂ×ｗ２〔ｋ＋１〕
【００４８】
ここで、ｗ１及びｗ２は、内部メモリにより保持された値であり、〔ｋ〕はｋ回目の演算で使われる値であり、〔ｋ＋１〕はその次の演算周期で使われる値である。Δｔは演算周期である。これらを演算周期Δｔで繰り返し計算をすることで、前述した伝達関数の演算が行われることとなる。
【００４９】
そして、制御装置においては、次に、以下の指令演算を行う。
【００５０】
リーダクレーン１の推定走行距離ｘｌとフォロワクレーン２の走行距離ｘｆがある場合、動作指令制御部９は、速度指令ｖｆｄを求めるため、以下を演算する。
ｖｆｄ＝Ｋ×（ｘｌ−ｘｆ）
【００５１】
ここでＫは制御ゲインであり、正の値となる。リーダクレーン１とフォロワクレーン２との協調した搬送が行われているときには、推定したリーダクレーン１の位置とフォロワクレーン２の位置との位置偏差に定数をかけた値が、フォロワクレーン２の速度指令となる。フォロワクレーン２の走行距離ｘｆは、センサ等によって直接計測するか、フォロワクレーン２の移動速度を積分して得ることができる。フォロワクレーン２の実際の速度がｖｆである場合には、走行距離ｘｆは、例えば、以下のようにして求めることもできる。
ｘｆ〔ｋ＋１〕＝ｘｆ〔ｋ〕＋ｖｆ×Δｔ
【００５２】
図４は、リーダクレーン及びフォロワクレーンへの速度指令と、実際のリーダクレーン及びフォロワクレーンの移動速度とを示すグラフである。
【００５３】
前述のようにして本発明により協調搬送を行った場合と、リーダクレーン１及びフォロワクレーン２に同一の速度指令を与えた場合（比較例）とについて、シミュレーションすると、図４に示すように、本発明におけるリーダクレーン１及び比較例における各クレーン１，２は、ステップ状の速度指令を与えられ、追従遅れにより台形状の速度パターンで追従する。本発明におけるフォロワクレーン２は、協調搬送時において、若干のずれはあるものの、ほぼリーダクレーン１と等しい速度変化を示している。なお、フォロワクレーン２の協調搬送時の指令と実速度は一致致している。
【００５４】
図５は、リーダクレーン及びフォロワクレーンへの位置（移動距離）を示すグラフである。
【００５５】
次に、前述のようにして本発明により協調搬送を行った場合と、リーダクレーン１及びフォロワクレーン２に同一の速度指令を与えた場合（比較例）とについて、本発明におけるリーダクレーン１及び比較例における各クレーン１，２は、図５に示すように、等しい位置（移動距離）となっており、本発明におけるフォロワクレーン２は、協調搬送時において、若干のオーバーシュートが見られるが、およそリーダクレーン１と同じような軌道となっている。
【００５６】
図６は、搬送物の振れ幅及び振れ速度を示すグラフである。
【００５７】
図４及び図５に示したような搬送を行った場合の搬送物３の振れ幅は、図６中の（ａ）に示すように、比較例においては、搬送物が高い周波数で振れており、この振れが持続していることがわかる。これに対し、本発明による協調搬送においては、動作中の振れ幅の絶対値が比較例より大きい場合があるが、最終的には、振れ幅はほぼゼロとなっている。振れ速度については、図６中の（ｂ）に示すように、比較例においては、細かい振動が動作中から停止後も残っているが、本発明においては、振れ速度は小さく、かつ、収束していることがわかる。よって、本発明においては、搬送物の振れ止め効果があることがわかる。
【００５８】
図７は、本発明及び比較例における共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成するクレーンの構成を示す側面図である。
【００５９】
このように、本発明においては、図７中の（ｂ）に示すように、リーダクレーン１とフォロワクレーン２との間では、引っ張り合い、または、押し合いに近い状態となるため、搬送物３の振れを抑制する効果があり、別途に振れ止めを考慮する必要がないことがわかる。図７中の（ａ）に示すように、全てのクレーン１，２が同じ動作指令で動作すると、各クレーン１，２が搬送物３を吊り下げるワイヤ４，５は互いに平行となり、搬送物３の振れが生じる。これに対し、本発明では、フォロワクレーン２はリーダクレーン１からの引き押しに応じて動作を行なうため、各クレーン１，２が搬送物３を吊り下げるワイヤ４，５は、平行ではなく、ハの字、または、逆ハ字となり、搬送物の振れが生じにくいと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成するクレーンの構成を示す側面図である。
【図２】本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成する制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成する制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置におけるリーダクレーン及びフォロワクレーンへの速度指令と、実際のリーダクレーン及びフォロワクレーンの移動速度とを示すグラフである。
【図５】本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置におけるリーダクレーン及びフォロワクレーンへの位置（移動距離）を示すグラフである。
【図６】本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置における搬送物の振れ幅及び振れ速度を示すグラフである。
【図７】本発明及び比較例における共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成するクレーンの構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ リーダクレーン
２ フォロワクレーン
３ 搬送物
４，５ ワイヤ
６ 振れ幅計測装置
７ 乗算器
８ 推定器
９ 動作指令制御部
１０ 操作盤
１１ ガイドレール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台のクレーンを協調させて単一の搬送物を吊り下げて搬送するための共吊クレーンの協調搬送制御装置及び共吊クレーンの協調搬送制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数台のクレーンを協調させて単一の搬送物を吊り下げて、すなわち、共吊クレーンによる単一搬送物の搬送が行われている。このような共吊クレーンにおいては、それぞれのクレーンを別個の作業者が手動操作し、協調して搬送が行われるように、各作業者同士が連絡をとり合って各クレーンを操作することが行われている。
【０００３】
また、このような共吊クレーンにおいては、各クレーンを同一の制御装置によって制御するようにして、協調して搬送できるような動作指令を制御装置から全てのクレーンに供給して動作させることが行われている。この場合の動作指令は、各クレーンについて同一の動作指令とするか、または、個々のクレーンがそれぞれ同じような動作をするような動作指令とし、これを各クレーンに供給することを行っている。
【０００４】
さらに、特許文献１には、クレーンに対する負荷に応じて、各クレーンの速度を加減するようにした協調搬送制御方法が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８６８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したように複数の作業者同士が連絡をとり合って複数のクレーンを操作する場合には、作業者のミス等により、搬送が失敗する虞れがある。
【０００７】
また、制御装置から全てのクレーンに動作指令を供給して動作させる場合には、各クレーンの干渉条件などの点で動作指令の生成が煩雑である。すなわち、個々のクレーンが協調して搬送が行われるように動作指令を修正したり、操作者が他のクレーンの動作を見ながら調整を行う必要が生じ、操作の効率が悪い。また、この場合には、搬送物の振れ止めを考慮する必要がある。すなわち、この場合には、個々のクレーンは他のクレーンと関係なく動作するため、搬送物が揺れる虞れがあるのである。
【０００８】
そして、特許文献１に記載された方法は、複数のクレーンに全く同じ速度指令を与えた場合には、負荷の偏りにより、モータの焼き付き等の破損を生ずる虞れがあるため、このような破損を防ぐための方法である。すなわち、複数のクレーンに対し、巻き上げも含めて同じ速度指令を与えて動作させるという点で、前述した方法と同じであり、搬送物の振れ止めを考慮する必要がある。また、この方法は、並進運動のみならず回転運動をも行なうクレーンを用いる場合には適用できない。
【０００９】
そこで、本発明は、前記の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、作業者のミス等により搬送が失敗する虞れがなく、動作指令の生成が容易であって操作の効率が良く、また、搬送物の揺れを抑えることができるとともに、並進運動のみならず回転運動をも行なうクレーンを用いる場合にも適用できる共吊クレーンの協調搬送制御装置及び共吊クレーンの協調搬送制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００１１】
〔構成１〕
複数のクレーンの動作を制御してこれら複数のクレーンにより単一の搬送物を吊り下げて搬送する共吊クレーンの協調搬送制御装置であって、複数のクレーンのうちの一は、作業者の操作、または、予め指定された指令によって動作するリーダクレーンであり、複数のクレーンのうちリーダクレーンの他のクレーンは、制御装置による制御に従って動作するフォロワクレーンであり、制御装置は、フォロワクレーンにおける搬送物の振れ幅に基づいてフォロワクレーンのリーダクレーンに対する距離偏差を推定する推定器と、この推定器により推定された距離偏差をなくすようにフォロワクレーンヘの動作指令を生成する動作指令制御部とを有し、この動作指令によりフォロワクレーンを動作させてリーダクレーンの動作に追従させることを特徴とするものである。
【００１２】
〔構成２〕
構成１を有する共吊クレーンの協調搬送制御装置において、推定器は、閉ループ伝達関数〔Ｇ（ｓ）／（１＋Ｇ（ｓ））〕が安定となる伝達関数Ｇ（ｓ）を用いて推定を行うことを特徴とするものである。
【００１３】
〔構成３〕
構成２を有する共吊クレーンの協調搬送制御装置において、推定器において用いる伝達関数Ｇ（ｓ）は、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２〕 （ただし、ｓは、ラプラス変換子、ａ，ｂは、推定の速さ及び追従度を調整する正のパラメータ）であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御方法は、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００１５】
〔構成４〕
複数のクレーンの動作を制御してこれら複数のクレーンにより単一の搬送物を吊り下げて搬送する共吊クレーンの協調搬送制御方法であって、複数のクレーンのうちの一を、作業者の操作、または、予め指定された指令によって動作するリーダクレーンとし、複数のクレーンのうちリーダクレーンの他のクレーンを、制御装置による制御に従って動作するフォロワクレーンとし、制御装置により、フォロワクレーンにおける搬送物の振れ幅に基づいてフォロワクレーンのリーダクレーンに対する距離偏差を推定し、この距離偏差をなくすようにフォロワクレーンヘの動作指令を生成し、この動作指令によりフォロワクレーンを動作させてリーダクレーンの動作に追従させることを特徴とするものである。
【００１６】
〔構成５〕
構成４を有する共吊クレーンの協調搬送制御方法において、制御装置における距離偏差の推定は、閉ループ伝達関数〔Ｇ（ｓ）／（１＋Ｇ（ｓ））〕が安定となる伝達関数Ｇ（ｓ）を用いて行うことを特徴とするものである。
【００１７】
〔構成６〕
構成５を有する共吊クレーンの協調搬送制御方法において、制御装置における距離偏差の推定において用いる伝達関数Ｇ（ｓ）は、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２〕 （ただし、ｓは、ラプラス変換子、ａ，ｂは、推定の速さ及び追従度を調整する正のパラメータ）であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、複数のクレーンのうちの一は、作業者の操作等によって動作するリーダクレーンであり、他のクレーンは、制御装置により制御されて動作するフォロワクレーンである。そして、制御装置は、フォロワクレーンにおいて搬送物を吊り下げているワイヤの振れ幅に基づいてフォロワクレーンのリーダクレーンに対する距離偏差を推定し、この距離偏差をなくすようにフォロワクレーンを動作させ、リーダクレーンの動作に追従させる。
【００１９】
したがって、本発明においては、作業者のミス等により搬送が失敗する虞れがなく、動作指令の生成が容易であって操作の効率が良い。本発明において、リーダクレーンは、自動運転によっても作業者による操作によってもよい。また、各クレーン間で各々の情報のやり取りが必要ないため、装置構成を簡便とすることができる。さらに、本発明は、並進運動のみならず回転運動をも行なうクレーンを用いる場合にも適用できる
そして、本発明においては、リーダクレーンとフォロワクレーンとの間では、引っ張り合い、または、押し合いに近い状態となるため、搬送物の振れを抑制する効果があり、別途に振れ止めを考慮する必要がない。すなわち、全てのクレーンが同じ動作指令で動作すると、各クレーンが搬送物を吊り下げるワイヤは互いに平行となり、搬送物の振れが生じるが、本発明では、フォロワクレーンはリーダクレーンからの引き押しに応じて動作を行なうため、各クレーンが搬送物を吊り下げるワイヤは、平行ではなく、ハの字、または、逆ハ字となり、搬送物の振れが生じにくい。
【００２０】
すなわち、本発明は、作業者のミス等により搬送が失敗する虞れがなく、動作指令の生成が容易であって操作の効率が良く、また、搬送物の揺れを抑えることができるとともに、並進運動のみならず回転運動をも行なうクレーンを用いる場合にも適用できる共吊クレーンの協調搬送制御装置及び共吊クレーンの協調搬送制御方法を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成するクレーンの構成を示す側面図である。
【００２３】
本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置は、複数のクレーンの動作を制御してこれら複数のクレーンにより単一の搬送物を吊り下げて搬送する共吊クレーンの協調搬送制御装置であって、例えば、図１に示すように、進行方向が互いに同一となされた２台の天井クレーン１，２を有して構成される。そして、本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御方法は、この共吊クレーンの協調搬送制御装置によって実行される方法である。なお、ここでは、説明を簡単化するため、２台の並進動作を行なう天井クレーン１，２で単一の搬送物３を吊り下げる状況について説明するが、本発明においては、クレーンは３台以上でもよく、また、搬送物を吊り下げるワイヤの振れ幅が測定できれぱ、並進動作を行なうものに限定されず、回転運動をも行なうクレーンであってもよい。
【００２４】
この共吊クレーンの協調搬送制御装置において、複数のクレーン１，２のうちの一は、作業者の操作、または、予め指定された指令によって動作するリーダクレーン１であり、他のクレーンは、制御装置による制御に従って動作するフォロワクレーン２である。これらリーダクレーン１及びフォロワクレーン２は、それぞれがガイドレール１１に沿って移動操作可能となされており、それぞれがワイヤ４，５によって同一の搬送物３を吊り下げている。
【００２５】
図２は、本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成する制御装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】
この協調搬送制御装置において、リーダクレーン１は、図２に示すように、操作盤１０などからの動作指令を受けて動作する。この操作盤１０は、作業者が操作するものであってもよく、また、予め指定された指令を記憶しているコンピュータ装置などであってもよい。
【００２７】
そして、フォロワクレーン２には、フォロワクレーン２における搬送物３の振れ幅ｅを計測する振れ幅計測装置６が設けられている。この振れ幅計測装置６は、例えば、画像情報や光学センサ等の変位計などによってフォロワクレーン２に対する搬送物３の相対位置を直接測定するものであってもよく、また、図１に示すように、ワイヤ５の振れ角度θを計測し、この角度θとワイヤ５の長さｌとから振れ幅ｅを算出するものであってもよい。ワイヤ５の振れ角度θから搬送物３の振れ幅を求める場合には、搬送物３の振れ幅ｅは、〔ｄ＝ｌsinθ〕によって求められる。
【００２８】
そして、この協調搬送制御装置の制御装置においては、図２に示すように、振れ幅計測装置６によって計測された振れ幅ｅは、乗算器７によって２倍にされて、推定器８に送られる。この推定器８は、フォロワクレーン２における搬送物３の振れ幅ｅに基づいて、フォロワクレーン２のリーダクレーン１に対する距離偏差を推定するものである。
【００２９】
振れ幅ｅを２倍にして推定器８に送っているのは、リーダクレーン１とフォロワクレーン２とは押し合いまたは引き合い状態となっており、フォロワクレーン２における振れ幅ｅとリーダクレーン１における振れ幅ｅ´とは、符号が逆で等しい絶対値を有する値となっていると考えられるためである。すなわち、フォロワクレーン２のリーダクレーン１に対する距離は、初期状態における距離（振れ幅ｅが０であるときの距離）に、フォロワクレーン２における振れ幅ｅ及びリーダクレーン１における振れ幅ｅ´を加えた値、つまり、フォロワクレーン２における振れ幅ｅの２倍を加えた値となっているものと推定できるためである。ここでは、フォロワクレーン２における振れ幅ｅの２倍が距離偏差である。
【００３０】
例えば、図１に示す状態では、リーダクレーン１は、図中右側に向かって移動しており、搬送物３を引っ張っている。このとき、フォロワクレーン２は、搬送物３を通じてリーダクレーン１に引っ張られた状態となっており、図中右側に振れ幅ｅが生じている。リーダクレーン１及びフォロワクレーン２におけるワイヤ４，５の長さが等しい場合には、リーダクレーン１及びフォロワクレーン２における振れ幅ｅ，ｅ´は等しい値となる。したがって、フォロワクレーン２においては、振れ幅ｅに基づいて、リーダクレーン１における振れ幅ｅ´がわかることになる。このことより、フォロワクレーン２のリーダクレーン１に対する距離偏差は、振れ幅ｅの２倍であることがわかる。
【００３１】
ここで、フォロワクレーン２は、リーダクレーン１の走行軌道との差がゼロとなるように走行すれば、リーダクレーン１と同じ距離を同じ軌跡で走行することとなるので、リーダクレーン１と共吊している搬送物３を協調して搬送できることとなる。そのため、制御装置においては、推定器８により推定される距離偏差が０となるように、動作指令制御部９においてフォロワクレーン２ヘの動作指令を生成し、この動作指令をフォロワクレーン２に送ってフォロワクレーン２を制御する。このような動作指令により制御されるフォロワクレーン２は、リーダクレーン１の動作に追従して動作することとなる。
【００３２】
制御装置の動作としては、振れ幅ｅをフィードバックして０とするようにフォロワクレーン２を制御してもよいが、これでは、リーダクレーン１が停止しているときはよいが、リーダクレーン１がある速度で移動しているときには、速度にばらつきが出てしまう。つまり、フォロワクレーン２が進行、停止を繰り返すことになってしまう。そのため、制御装置の動作としては、リーダクレーン１の移動速度も考慮して、フォロワクレーン２から見たリーダクレーン１の位置を推定することが、フォロワクレーン２の滑らかな移動のために不可欠である。
【００３３】
そのため、推定器８においては、以下に示す閉ループ伝達関数が安定となる、つまり実部が負の極を持つような伝達関数Ｇ（ｓ）に基づく推定を行うことが望ましい。
Ｇ（ｓ）／（１＋Ｇ（ｓ））（∵ｓは、ラプラス変換子である。）
【００３４】
このような伝達関数Ｇ（ｓ）としては、例えば、以下のものが考えられる。
Ｇ（ｓ）＝ａ／ｓ ・・・・（実施例１）
Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２ ・・・・（実施例２）
Ｇ（ｓ）＝（ａｓ２＋ｂｓ＋ｃ）／ｓ３ ・・・・（実施例３）
（∵ａ，ｂ，ｃは、推定の速さ、追従度を調整する正のパラメータである。）
【００３５】
図３は、本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成する制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００３６】
すなわち、制御装置においては、図３に示すように、ステップｓｔ１で動作を開始すると、ステップｓｔ２に進み、フォロワクレーン２における振れ幅ｅの計測を行う。次に、ステップｓｔ３に進み、推定器８によりリーダクレーン１の位置を推定する。
【００３７】
リーダクレーン１の位置の推定は、ステップｓｔ６において開始し、ステップｓｔ７に進み、フォロワクレーン２における振れ幅ｅを２倍し、ステップｓｔ８に進む。ステップｓｔ８では、前述の伝達関数〔Ｇ（ｓ）＝ａ／ｓ〕、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２〕、または、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ２＋ｂｓ＋ｃ）／ｓ３〕のいずれかを用いてリーダクレーン１の位置を推定し、ステップｓｔ９で推定を終了する。
【００３８】
なお、伝達関数Ｇ（ｓ）として〔Ｇ（ｓ）＝ａ／ｓ〕を用いる場合（実施例１）においては、位置のみに対応して推定が行われるため、反応が鈍くなる傾向がある。また、伝達関数Ｇ（ｓ）として〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ２＋ｂｓ＋ｃ）／ｓ３〕を用いる場合（実施例３）においては、逆に加速度まで対応して推定が行われるため、反応が敏感になり過ぎる傾向がある。そのため、伝達関数Ｇ（ｓ）としては、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２〕を用いること（実施例２）が最も好ましい。
【００３９】
リーダクレーン１の位置の推定が完了すると、ステップｓｔ４に進み、動作指令制御部９においてフォロワクレーン２ヘの動作指令を生成する。
【００４０】
フォロワクレーン２ヘの動作指令の生成は、ステップｓｔ１０において開始し、ステップｓｔ１１に進み、リーダクレーン１の移動（走行）距離からフォロワクレーン２の移動（走行）距離を差し引いて、距離偏差を求める。フォロワクレーン２の移動（走行）距離は、ステップｓｔ１２において、別途求められる。次のステップｓｔ１３においては、ステップｓｔ１１で求めた距離偏差にゲインを掛けて、フォロワクレーン２ヘの動作指令を生成し、ステップｓｔ１４に進んで動作指令の生成を終了する。
【００４１】
フォロワクレーン２への動作指令の生成が終了すると、ステップｓｔ５に進み、フォロワクレーン２に動作指令を送り、ステップｓｔ２に戻る。
【００４２】
なお、この実施の形態においては、リーダクレーン１及びフォロワクレーン２においてワイヤ４，５の長さは等しいものとしているが、これらワイヤ４，５の長さが異なる場合であっても、推定器８のロバスト性により協調動作を実現することができる。あるいは、ワイヤ４，５の長さが異なる場合でも、リーダクレーン１及びフォロワクレーン２においてワイヤ４，５の振れ角は等しくなるため、推定器８におけるパラメータａ，ｂを適宜選定すれば、振れ幅ｅ，ｅ´に代えて振れ角θを用いて演算することにより、ほぼ同等の結果を得ることができる。さらに、フォロワクレーン２を複数台用いる場合でも同様である。
【００４３】
また、この協調搬送制御装置において、フォロワクレーン２に与える動作指令としては、距離偏差に応じてフォロワクレーン２を移動させる「位置制御」や、距離偏差から速度指令を演算してフォロワクレーン２を移動させる「速度制御」、または、距離偏差からトルク指令を演算してフォロワクレーン２を移動させる「トルク制御」のいずれもが考えられる。
【００４４】
ここで、一実施例として、以下の動作を考える。ここでは、フォロワクレーン２に与える動作指令を「速度制御」とする。すなわち、動作指令制御部９は、フォロワクレーン２が移動すべき速度情報を生成する。リーダクレーン１及びフォロワクレーン２において、動作すベき速度が与えられる場合は、その速度はそのまま速度指令となる。また、リーダクレーン１及びフォロワクレーン２において、動作すべき距離が与えられる場合は、距離に正の値の制御ゲインをかけた値が速度指令となる。また、ここでは、ワイヤ４，５は、撓みを生じない円筒の剛体とみなしている。
【００４５】
制御装置においては、制御演算として、まず、以下の推定演算を行う。
【００４６】
この推定演算においては、フォロワクレーン２における振れ幅をｅとしたとき、以下の演算を行う。
ｘｌ＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２×（２ｅ）
【００４７】
ここで、ｘｌは、推定されたリーダクレーン１の走行距離、ａ，ｂは制御ゲイン、ｓはラプラス変換子である。この式の意味は、（２ｅ）を１回積分してａをかけた値と２回積分してｂをかけた値とを足し合わせた値を出力するという意味である。これをコンビュータ上で扱う離散化された式として表すと、例えば、以下の式となる。
ｗ１〔ｋ＋１〕＝ｗ１〔ｋ〕＋（２ｅ）×Δｔ
ｗ２〔ｋ＋１〕＝ｗ２〔ｋ〕＋ｗ１〔ｋ〕×Δｔ
ｘｌ〔ｋ＋１〕＝ａ×ｗ１〔ｋ＋１〕＋ｂ×ｗ２〔ｋ＋１〕
【００４８】
ここで、ｗ１及びｗ２は、内部メモリにより保持された値であり、〔ｋ〕はｋ回目の演算で使われる値であり、〔ｋ＋１〕はその次の演算周期で使われる値である。Δｔは演算周期である。これらを演算周期Δｔで繰り返し計算をすることで、前述した伝達関数の演算が行われることとなる。
【００４９】
そして、制御装置においては、次に、以下の指令演算を行う。
【００５０】
リーダクレーン１の推定走行距離ｘｌとフォロワクレーン２の走行距離ｘｆがある場合、動作指令制御部９は、速度指令ｖｆｄを求めるため、以下を演算する。
ｖｆｄ＝Ｋ×（ｘｌ−ｘｆ）
【００５１】
ここでＫは制御ゲインであり、正の値となる。リーダクレーン１とフォロワクレーン２との協調した搬送が行われているときには、推定したリーダクレーン１の位置とフォロワクレーン２の位置との位置偏差に定数をかけた値が、フォロワクレーン２の速度指令となる。フォロワクレーン２の走行距離ｘｆは、センサ等によって直接計測するか、フォロワクレーン２の移動速度を積分して得ることができる。フォロワクレーン２の実際の速度がｖｆである場合には、走行距離ｘｆは、例えば、以下のようにして求めることもできる。
ｘｆ〔ｋ＋１〕＝ｘｆ〔ｋ〕＋ｖｆ×Δｔ
【００５２】
図４は、リーダクレーン及びフォロワクレーンへの速度指令と、実際のリーダクレーン及びフォロワクレーンの移動速度とを示すグラフである。
【００５３】
前述のようにして本発明により協調搬送を行った場合と、リーダクレーン１及びフォロワクレーン２に同一の速度指令を与えた場合（比較例）とについて、シミュレーションすると、図４に示すように、本発明におけるリーダクレーン１及び比較例における各クレーン１，２は、ステップ状の速度指令を与えられ、追従遅れにより台形状の速度パターンで追従する。本発明におけるフォロワクレーン２は、協調搬送時において、若干のずれはあるものの、ほぼリーダクレーン１と等しい速度変化を示している。なお、フォロワクレーン２の協調搬送時の指令と実速度は一致致している。
【００５４】
図５は、リーダクレーン及びフォロワクレーンへの位置（移動距離）を示すグラフである。
【００５５】
次に、前述のようにして本発明により協調搬送を行った場合と、リーダクレーン１及びフォロワクレーン２に同一の速度指令を与えた場合（比較例）とについて、本発明におけるリーダクレーン１及び比較例における各クレーン１，２は、図５に示すように、等しい位置（移動距離）となっており、本発明におけるフォロワクレーン２は、協調搬送時において、若干のオーバーシュートが見られるが、およそリーダクレーン１と同じような軌道となっている。
【００５６】
図６は、搬送物の振れ幅及び振れ速度を示すグラフである。
【００５７】
図４及び図５に示したような搬送を行った場合の搬送物３の振れ幅は、図６中の（ａ）に示すように、比較例においては、搬送物が高い周波数で振れており、この振れが持続していることがわかる。これに対し、本発明による協調搬送においては、動作中の振れ幅の絶対値が比較例より大きい場合があるが、最終的には、振れ幅はほぼゼロとなっている。振れ速度については、図６中の（ｂ）に示すように、比較例においては、細かい振動が動作中から停止後も残っているが、本発明においては、振れ速度は小さく、かつ、収束していることがわかる。よって、本発明においては、搬送物の振れ止め効果があることがわかる。
【００５８】
図７は、本発明及び比較例における共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成するクレーンの構成を示す側面図である。
【００５９】
このように、本発明においては、図７中の（ｂ）に示すように、リーダクレーン１とフォロワクレーン２との間では、引っ張り合い、または、押し合いに近い状態となるため、搬送物３の振れを抑制する効果があり、別途に振れ止めを考慮する必要がないことがわかる。図７中の（ａ）に示すように、全てのクレーン１，２が同じ動作指令で動作すると、各クレーン１，２が搬送物３を吊り下げるワイヤ４，５は互いに平行となり、搬送物３の振れが生じる。これに対し、本発明では、フォロワクレーン２はリーダクレーン１からの引き押しに応じて動作を行なうため、各クレーン１，２が搬送物３を吊り下げるワイヤ４，５は、平行ではなく、ハの字、または、逆ハ字となり、搬送物の振れが生じにくいと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成するクレーンの構成を示す側面図である。
【図２】本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成する制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成する制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置におけるリーダクレーン及びフォロワクレーンへの速度指令と、実際のリーダクレーン及びフォロワクレーンの移動速度とを示すグラフである。
【図５】本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置におけるリーダクレーン及びフォロワクレーンへの位置（移動距離）を示すグラフである。
【図６】本発明に係る共吊クレーンの協調搬送制御装置における搬送物の振れ幅及び振れ速度を示すグラフである。
【図７】本発明及び比較例における共吊クレーンの協調搬送制御装置を構成するクレーンの構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ リーダクレーン
２ フォロワクレーン
３ 搬送物
４，５ ワイヤ
６ 振れ幅計測装置
７ 乗算器
８ 推定器
９ 動作指令制御部
１０ 操作盤
１１ ガイドレール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のクレーンの動作を制御してこれら複数のクレーンにより単一の搬送物を吊り下げて搬送する共吊クレーンの協調搬送制御装置であって、
前記複数のクレーンのうちの一は、作業者の操作、または、予め指定された指令によって動作するリーダクレーンであり、
前記複数のクレーンのうち前記リーダクレーンの他のクレーンは、制御装置による制御に従って動作するフォロワクレーンであり、
前記制御装置は、前記フォロワクレーンにおける前記搬送物の振れ幅に基づいて当該フォロワクレーンの前記リーダクレーンに対する距離偏差を推定する推定器と、この推定器により推定された距離偏差をなくすように前記フォロワクレーンヘの動作指令を生成する動作指令制御部とを有し、この動作指令により前記フォロワクレーンを動作させて前記リーダクレーンの動作に追従させる
ことを特徴とする共吊クレーンの協調搬送制御装置。
【請求項２】
前記推定器は、閉ループ伝達関数〔Ｇ（ｓ）／（１＋Ｇ（ｓ））〕が安定となる伝達関数Ｇ（ｓ）を用いて推定を行う
ことを特徴とする請求項１記載の共吊クレーンの協調搬送制御装置。
【請求項３】
前記推定器において用いる伝達関数Ｇ（ｓ）は、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２〕 （ただし、ｓは、ラプラス変換子、ａ，ｂは、推定の速さ及び追従度を調整する正のパラメータ）である
ことを特徴とする請求項２記載の共吊クレーンの協調搬送制御装置。
【請求項４】
複数のクレーンの動作を制御してこれら複数のクレーンにより単一の搬送物を吊り下げて搬送する共吊クレーンの協調搬送制御方法であって、
前記複数のクレーンのうちの一を、作業者の操作、または、予め指定された指令によって動作するリーダクレーンとし、
前記複数のクレーンのうち前記リーダクレーンの他のクレーンを、制御装置による制御に従って動作するフォロワクレーンとし、
前記制御装置により、前記フォロワクレーンにおける前記搬送物の振れ幅に基づいて当該フォロワクレーンの前記リーダクレーンに対する距離偏差を推定し、この距離偏差をなくすように前記フォロワクレーンヘの動作指令を生成し、この動作指令により前記フォロワクレーンを動作させて前記リーダクレーンの動作に追従させる
ことを特徴とする共吊クレーンの協調搬送制御方法。
【請求項５】
前記制御装置における距離偏差の推定は、閉ループ伝達関数〔Ｇ（ｓ）／（１＋Ｇ（ｓ））〕が安定となる伝達関数Ｇ（ｓ）を用いて行う
ことを特徴とする請求項４記載の共吊クレーンの協調搬送制御方法。
【請求項６】
前記制御装置における距離偏差の推定において用いる伝達関数Ｇ（ｓ）は、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２〕 （ただし、ｓは、ラプラス変換子、ａ，ｂは、推定の速さ及び追従度を調整する正のパラメータ）である
ことを特徴とする請求項５記載の共吊クレーンの協調搬送制御方法。
【請求項１】
複数のクレーンの動作を制御してこれら複数のクレーンにより単一の搬送物を吊り下げて搬送する共吊クレーンの協調搬送制御装置であって、
前記複数のクレーンのうちの一は、作業者の操作、または、予め指定された指令によって動作するリーダクレーンであり、
前記複数のクレーンのうち前記リーダクレーンの他のクレーンは、制御装置による制御に従って動作するフォロワクレーンであり、
前記制御装置は、前記フォロワクレーンにおける前記搬送物の振れ幅に基づいて当該フォロワクレーンの前記リーダクレーンに対する距離偏差を推定する推定器と、この推定器により推定された距離偏差をなくすように前記フォロワクレーンヘの動作指令を生成する動作指令制御部とを有し、この動作指令により前記フォロワクレーンを動作させて前記リーダクレーンの動作に追従させる
ことを特徴とする共吊クレーンの協調搬送制御装置。
【請求項２】
前記推定器は、閉ループ伝達関数〔Ｇ（ｓ）／（１＋Ｇ（ｓ））〕が安定となる伝達関数Ｇ（ｓ）を用いて推定を行う
ことを特徴とする請求項１記載の共吊クレーンの協調搬送制御装置。
【請求項３】
前記推定器において用いる伝達関数Ｇ（ｓ）は、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２〕 （ただし、ｓは、ラプラス変換子、ａ，ｂは、推定の速さ及び追従度を調整する正のパラメータ）である
ことを特徴とする請求項２記載の共吊クレーンの協調搬送制御装置。
【請求項４】
複数のクレーンの動作を制御してこれら複数のクレーンにより単一の搬送物を吊り下げて搬送する共吊クレーンの協調搬送制御方法であって、
前記複数のクレーンのうちの一を、作業者の操作、または、予め指定された指令によって動作するリーダクレーンとし、
前記複数のクレーンのうち前記リーダクレーンの他のクレーンを、制御装置による制御に従って動作するフォロワクレーンとし、
前記制御装置により、前記フォロワクレーンにおける前記搬送物の振れ幅に基づいて当該フォロワクレーンの前記リーダクレーンに対する距離偏差を推定し、この距離偏差をなくすように前記フォロワクレーンヘの動作指令を生成し、この動作指令により前記フォロワクレーンを動作させて前記リーダクレーンの動作に追従させる
ことを特徴とする共吊クレーンの協調搬送制御方法。
【請求項５】
前記制御装置における距離偏差の推定は、閉ループ伝達関数〔Ｇ（ｓ）／（１＋Ｇ（ｓ））〕が安定となる伝達関数Ｇ（ｓ）を用いて行う
ことを特徴とする請求項４記載の共吊クレーンの協調搬送制御方法。
【請求項６】
前記制御装置における距離偏差の推定において用いる伝達関数Ｇ（ｓ）は、〔Ｇ（ｓ）＝（ａｓ＋ｂ）／ｓ２〕 （ただし、ｓは、ラプラス変換子、ａ，ｂは、推定の速さ及び追従度を調整する正のパラメータ）である
ことを特徴とする請求項５記載の共吊クレーンの協調搬送制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２９０７８６（Ｐ２００７−２９０７８６Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１７５７２（Ｐ２００６−１１７５７２）
【出願日】平成１８年４月２１日（２００６．４．２１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２１日（２００６．４．２１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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